Det finns några saker som datorenheter kan göra som verkar lite mirakulösa när du börjar titta på hur de fungerar. En av dessa är utskrift av bilder i fint detaljerade färger. En modern bläckstråleskrivare kommer vanligtvis att vara utrustad med bara tre primära nyanser, plus svart, och kanske ett par sekundära färger baserat på de primära.
Ändå kan denna begränsade uppsättning byggstenar användas för att skapa en nästan oändlig palett av färger. Ett antal processer används för att uppnå detta, men den viktigaste kallas dithering, och i den här funktionen kommer vi att förklara exakt hur det fungerar.
Den grundläggande processen med vibrering innebär att approximera en kontinuerlig färggradient med hjälp av närvaron eller frånvaron av färg med en enda intensitet. För en monokromatisk vibrering är prickarna antingen vita eller svarta. För färgdistering kommer prickarna att vara de primära färgerna som är tillgängliga, blandade i lämplig proportion för den avsedda nyansen. Smart placering av prickarna imiterar färgtätheten i den kontinuerliga bilden.
Det mänskliga ögat kommer fortfarande att se den kontinuerligt färgade bilden även om prickarna är synliga, eftersom hjärnan är kopplad att fylla i luckorna, på samma sätt som vi uppfattar kontinuerlig rörelse från en film som består av 24 stillbilder per sekund, eller från en TV-bild som bara uppdateras var 25:e sekund. Med moderna utskrifter måste du titta noga för att upptäcka effekterna av vibrering, om det alls är synligt.
En pixel på en färgskärm kommer bara att ha tre färgval, röd, grön och blå, och dessa kommer att kombineras för att skapa andra färger. Färgen är additiv, så ljusvåglängderna blandas för att skapa olika nyanser och blir vita om alla tre primära nyanserna blandas med full intensitet.
Utskrift, å andra sidan, är subtraktivt, så pigmenten absorberar vissa våglängder av ljus, och att kombinera dem innebär att ett bredare våglängdsområde absorberas. Det är därför utskrift kretsar kring cyan, magenta och gult, och varför svart kommer att skapas om alla tre blandas ihop med full intensitet. Trots detta finns det vanligtvis en fjärde svart patron för att säkerställa att svart utskrift blir så ren som möjligt.
Men med en skärm kommer varje färgpixel att ha flera tillgängliga intensitetsnivåer, vanligtvis 256 för en 8-bitars skärm. Så kombinationer av intensitet för varje primärfärg kan ge dig miljontals färger – 16 777 216 för en 8-bitars skärm. Ursprungligen kunde en skrivare som en bläckstråle bara placera bläckprickar på ett binärt sätt – antingen hade du en prick eller så hade du inte det.
Men under de senaste decennierna har teknologin utvecklats för att variera densiteten genom att lägga flera prickar i lager. 1994 introducerade HP:s PhotoREt möjligheten att lägga ner fyra droppar bläck per punkt, vilket ger 48 färger. PhotoREt II ökade detta till 16, vilket tillät 650 olika färger, och i slutet av 1999 kunde PhotoREt III producera upp till 29 droppar bläck med 5 pl styck, vilket innebar att den kunde producera över 3 500 färger per prick. Den senaste PhotoREt IV använder sex bläckfärger och upp till 32 punkter för att producera över 1,2 miljoner olika nyanser.
Detta är fortfarande en bit bort från de 16,7 miljoner färgerna på en skärm, så frekvensen av prickar måste fortfarande användas för att efterlikna hela intensitetsintervallet för en primärfärg, med icke-primära färger som härleds genom att blanda intensiteten av primära färger . Rasteralgoritmer i skrivarens rasterbildprocessor (RIP) beräknar antalet och arrangemanget av punkter som kommer att krävas för att skapa den specificerade färgintensiteten. Det finns många metoder som används för att ordna dessa prickar, så att de subtila graderingarna i tonen bevaras så mycket som möjligt.
Det enklaste arrangemanget för dessa prickar är ett mönsterdither, där olika fasta mönster används för varje pixelvärde, motsvarande de 256 nivåerna av ett 8-bitars färgvärde. En 4 x 4 eller 8 x 8 matris kommer vanligtvis att användas, och ett antal mönsteralternativ finns tillgängliga, inklusive halvtoning, Bayer och void-and-cluster.
Ett mer komplext system kallas Error Diffusion. I sin enklaste form, när en pixel kan vara antingen på eller av, överförs skillnaden mellan det verkliga intensitetsvärdet och det fullständiga tillståndet till nästa pixel som ett felvärde, tills det sammanlagda värdet är tillräckligt för ett fullt på-tillstånd. Sedan börjar processen igen. Detta system leder dock till en avsevärd detaljförlust och vissa ovanliga mönster.
Lyckligtvis finns det många mer sofistikerade smaker av felspridning. Floyd & Steinberg är en av de äldsta och mest använda. I detta system fördelas det ovan beskrivna felet till fyra angränsande pixlar istället för bara en, där var och en får en viktad proportion. Detta ger en mycket tydligare och jämnare vibrering.
Det har dock bearbetningskostnader eftersom flyttalsberäkningar kommer att krävas. Så det finns många andra vibrerande algoritmer som offrar den fina kvaliteten hos Floyd & Steinberg för bättre bearbetningshastighet, som Stucki, Burkes och Sierra Filter Lite. Skrivardrivrutinen kan variera mellan dessa beroende på bläck och papperstyp, eller till och med ge användaren möjlighet att välja.
Bläckstråleskrivare introducerar ytterligare komplikationer till vibreringsprocessen. Till att börja med använder de flesta bläckstråleskrivare flera pass, som ofta är dubbelriktade. Detta kan orsaka felinställning mellan rader av prickar, vilket minskar noggrannheten hos vibreringsmönstret och kan leda till bandbildning. Droppens storlek kan också variera för olika färger, vilket kommer att kräva användning av justerade algoritmer. Det blir också en kvalitetssänkning om det finns igensatta munstycken.
Fotoskrivare som har sekundära, ljusare versioner av de primära färgerna kan använda dessa för att ge mer subtil vibrering. Dessa lägger till ljus magenta och ljus cyan. HP:s PhotoREt IV, som nämnts ovan, använder sex istället för fyra färger. Men eftersom bläckstråleskrivare blir i stånd att producera mindre punkter och stapla dessa för att variera intensiteten som med PhotoREt, kommer behovet av sekundära nyanser att minska. Problemet med flera pass övervinns också av HP:s PageWide-teknik, som skriver ut en helsidesbredd i ett enda pass.
Det är mycket mer sofistikerat att producera snygga utskrifter än en bild på en skärm. En bläckstråleskrivare måste använda en hel rad tekniker för att tillhandahålla hela spektrumet av färger och för att producera jämna övergångar mellan dem över hela sidan. Men dessa tekniker fungerar verkligen mycket bra, vilket gör att moderna bläckstråleskrivare kan skapa utskrifter som inte visar några tecken på den smarta teknik som användes i deras produktion.
Besök HP BusinessNow för mer råd om hur du förändrar ditt företag
