Półtonowanie (Halftoning)

Półtonowanie, czyli Halftoning, to technika reprodukcji obrazów, która pozwala na symulowanie ciągłych odcieni tonu (np. szarości lub pełnej gamy kolorów) za pomocą ograniczonej liczby dostępnych kolorów atramentu lub tonera. W przypadku większości drukarek atramentowych i laserowych, urządzenie może nanosić atrament lub toner tylko w kilku (najczęściej czterech: CMYK – cyjan, magenta, żółty, czarny) lub kilkunastu (w profesjonalnych drukarkach fotograficznych) czystych kolorach, a każdy punkt jest albo zadrukowany, albo nie. Półtonowanie pozwala na stworzenie iluzji pośrednich odcieni i płynnych gradientów, mimo że fizycznie na nośniku znajdują się tylko kropki o pełnym nasyceniu.

Idea półtonowania opiera się na zasadzie percepcji optycznej. Ludzkie oko, patrząc z pewnej odległości, nie jest w stanie rozróżnić pojedynczych, mikroskopijnych kropek atramentu, ale zamiast tego uśrednia ich kolory i natężenia, postrzegając je jako ciągły ton. Im gęściej rozmieszczone są kropki danego koloru lub im większe są te kropki, tym ciemniejszy lub bardziej nasycony odcień jest postrzegany.

Jak działa półtonowanie:

  1. Konwersja na raster: Obraz ciągły (np. zdjęcie) jest najpierw rastrowany, czyli przekształcany w siatkę pikseli, gdzie każdy piksel ma określoną wartość tonu (np. od 0 do 255 dla szarości).

  2. Tworzenie wzoru kropek: Algorytm półtonowania przekształca każdą wartość tonu w zestaw kropek o różnej wielkości lub gęstości, używając tylko dostępnych kolorów atramentu.

    • Półtonowanie amplitudowe (AM screening): Najpopularniejsza metoda w druku offsetowym. W tym przypadku, kropki są rozmieszczone w stałej siatce (zazwyczaj pod różnymi kątami dla poszczególnych kolorów CMYK, aby zapobiec efektowi mory), ale ich rozmiar zmienia się w zależności od pożądanego odcienia. Dla jaśniejszych odcieni kropki są mniejsze, dla ciemniejszych – większe.

    • Półtonowanie częstotliwościowe (FM screening/stochastic screening): W tej metodzie wszystkie kropki mają taki sam, bardzo mały rozmiar, ale ich gęstość rozmieszczenia zmienia się. Dla jaśniejszych odcieni kropki są rzadziej rozmieszczone, dla ciemniejszych – gęściej. Ta metoda jest często stosowana w druku cyfrowym, ponieważ minimalizuje efekt mory i pozwala na uzyskanie bardzo drobnych detali.

  3. Kąty rastra (Screen Angles): W druku kolorowym CMYK, aby zapobiec pojawieniu się niepożądanego efektu mory (moiré pattern), kropki dla każdego z czterech kolorów (Cyan, Magenta, Yellow, Black) są drukowane pod różnymi, precyzyjnie dobranymi kątami. Najpopularniejsze kąty to np. 15°, 45°, 75°, 0° lub 90° dla poszczególnych kolorów.

Zastosowania i znaczenie półtonowania:

  • Druk fotograficzny: Półtonowanie jest kluczowe dla reprodukcji fotografii w gazetach, magazynach, książkach i na innych materiałach drukowanych. Pozwala na oddanie subtelnych przejść tonalnych, detali i faktur, które są obecne w oryginalnych zdjęciach.

  • Druk kolorowy CMYK: Jest to podstawa druku kolorowego, umożliwiająca tworzenie szerokiej gamy kolorów z zaledwie czterech podstawowych atramentów/tonerów.

  • Druk w odcieniach szarości: Pozwala na uzyskanie płynnych przejść od bieli do czerni za pomocą kropek czarnego atramentu o różnej gęstości.

  • Jakość i szczegółowość: Jakość półtonowania jest kluczowa dla ostatecznej jakości wydruku. Im lepszy algorytm i wyższa rozdzielczość drukarki, tym mniej widoczne są poszczególne kropki, a tym bardziej płynne i realistyczne wydają się odcienie.

W drukarkach atramentowych, półtonowanie jest często realizowane przez zaawansowane algorytmy w sterowniku drukarki lub w procesorze RIP, które kontrolują wielkość i rozmieszczenie mikroskopijnych kropli atramentu. W drukarkach laserowych, półtonowanie polega na kontrolowaniu rozmieszczenia i wielkości punktów tonera na bębnie światłoczułym. Jest to fundamentalna technika, która pozwoliła drukarkom na wychodzenie poza prosty druk czarno-biały i reprodukowanie złożonych, pełnokolorowych obrazów z realistycznymi odcieniami.