Pintar um arco-íris com três cores: como uma impressora o faz (em associação com a HP)

Existem algumas coisas que os dispositivos de computação podem fazer que parecem um tanto milagrosas quando você começa a ver como eles funcionam. Uma delas é imprimir imagens em cores bem detalhadas. Uma impressora jato de tinta moderna geralmente é equipada com apenas três tons primários, além do preto, e talvez algumas cores secundárias baseadas nas primárias.

Pintar um arco-íris com três cores: como uma impressora o faz (em associação com a HP)

No entanto, esse conjunto limitado de blocos de construção pode ser usado para criar uma paleta de cores quase infinita. Vários processos são empregados para conseguir isso, mas o principal deles é denominado dithering, e neste recurso explicaremos exatamente como funciona.

O processo básico de pontilhamento envolve a aproximação de um gradiente contínuo de cor usando a presença ou ausência de cor com uma única intensidade. Para um pontilhamento monocromático, os pontos são brancos ou pretos. Para pontilhamento de cor, os pontos serão as cores primárias disponíveis, combinadas na proporção apropriada para o tom pretendido. A colocação inteligente dos pontos imita a densidade da cor da imagem contínua.

O olho humano ainda verá a imagem continuamente colorida, mesmo que os pontos sejam visíveis, porque o cérebro está programado para preencher as lacunas, da mesma forma que percebemos o movimento contínuo de um filme feito de 24 quadros estáticos por segundo, ou de uma imagem de TV que só é atualizada a cada 25 de um segundo. Com as estampas modernas, você precisará olhar de perto para detectar os efeitos do pontilhamento, se for o caso.

Um pixel em uma tela colorida terá apenas três opções de cores, vermelho, verde e azul, que serão combinadas para formar outras cores. A cor é aditiva, então os comprimentos de onda da luz se misturam para criar tons diferentes e serão brancos se todos os três tons primários forem misturados com intensidade total.

A impressão, por outro lado, é subtrativa, então os pigmentos absorvem alguns comprimentos de onda da luz, e combiná-los significa que uma faixa mais ampla de comprimentos de onda é absorvida. É por isso que a impressão gira em torno de ciano, magenta e amarelo e porque o preto será criado se os três forem misturados com intensidade total. Apesar disso, geralmente há um quarto cartucho preto para garantir que a impressão em preto seja a mais pura possível.

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No entanto, com uma tela, cada pixel colorido terá vários níveis de intensidade disponíveis, geralmente 256 para uma exibição de 8 bits. Portanto, as combinações de intensidade de cada cor primária podem fornecer milhões de cores - 16.777.216 para uma tela de 8 bits. Originalmente, uma impressora como um jato de tinta só podia colocar pontos de tinta de forma binária - você tinha um ponto ou não.

No entanto, nas últimas duas décadas, a tecnologia se desenvolveu para variar a densidade em camadas de vários pontos. Em 1994, o PhotoREt da HP introduziu a capacidade de colocar quatro gotas de tinta por ponto, resultando em 48 cores. O PhotoREt II aumentou para 16, permitindo 650 cores diferentes e, no final de 1999, o PhotoREt III podia produzir até 29 gotas de tinta a 5 pl cada, o que significava que poderia produzir mais de 3.500 cores por ponto. O último PhotoREt IV usa seis cores de tinta e até 32 pontos para produzir mais de 1,2 milhões de tons diferentes.

Isso ainda está um pouco fora dos 16,7 milhões de cores de uma tela, então a frequência dos pontos ainda precisará ser usada para imitar toda a gama de intensidade de uma cor primária, com cores não primárias derivadas da combinação das intensidades das cores primárias . Os algoritmos de pontilhamento no software do processador de imagem raster (RIP) da impressora calculam o número e a disposição dos pontos que serão necessários para criar a intensidade de cor especificada. Existem muitos métodos usados ​​para organizar esses pontos, de modo que as graduações sutis no tom sejam preservadas o máximo possível.

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O arranjo mais simples para esses pontos é um pontilhamento de padrão, em que diferentes padrões fixos são usados ​​para cada valor de pixel, correspondendo aos 256 níveis de um valor de cor de 8 bits. Uma matriz 4 x 4 ou 8 x 8 geralmente será usada, e várias opções de padrão estão disponíveis, incluindo meio-tom, Bayer e void-and-cluster.

Um sistema mais complexo é denominado Difusão de Erro. Em sua forma mais simples, quando um pixel pode estar ligado ou desligado, a diferença entre o valor de intensidade real e o estado totalmente ativado é passada para o próximo pixel como um valor de erro, até que o valor agregado seja suficiente para um estado totalmente ativado. Então o processo começa novamente. No entanto, esse sistema leva a uma perda considerável de detalhes e a alguns padrões incomuns.

Felizmente, existem muitos tipos mais sofisticados de difusão de erro. Floyd & Steinberg é um dos mais antigos e mais comumente usados. Nesse sistema, o erro descrito acima é distribuído para quatro pixels vizinhos em vez de apenas um, com cada um recebendo uma proporção ponderada. Isso torna a hesitação muito mais clara e uniforme.

No entanto, ele tem sobrecarga de processamento porque cálculos de ponto flutuante serão necessários. Portanto, existem vários outros algoritmos de dithering que sacrificam a excelente qualidade do Floyd & Steinberg para obter melhor velocidade de processamento, como Stucki, Burkes e Sierra Filter Lite. O driver da impressora pode variar entre eles, dependendo do tipo de tinta e papel, ou até mesmo dar ao usuário a opção de escolher.

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Os jatos de tinta apresentam complicações adicionais ao processo de pontilhamento. Para começar, a maioria dos jatos de tinta usa várias passagens, que geralmente são bidirecionais. Isso pode causar desalinhamento entre as linhas de pontos, o que reduz a precisão do padrão de pontilhamento e pode levar a formação de faixas. O tamanho da gota também pode variar para cores diferentes, o que exigirá o uso de algoritmos ajustados. Também haverá uma redução na qualidade se houver bicos bloqueados.

As impressoras fotográficas que possuem versões secundárias mais claras das cores primárias podem usá-las para fornecer um pontilhamento mais sutil. Isso adiciona magenta claro e ciano claro. O PhotoREt IV da HP, conforme mencionado acima, usa seis em vez de quatro cores. No entanto, à medida que os jatos de tinta tornam-se capazes de produzir pontos menores e empilhá-los em intensidades variáveis ​​como no PhotoREt, a necessidade de sombras secundárias será reduzida. O problema com várias passagens também é superado pela tecnologia PageWide da HP, que imprime uma largura de página inteira em uma única passagem.

A produção de impressões de excelente qualidade exige muito mais sofisticação do que uma imagem na tela de um monitor. Um jato de tinta precisa empregar uma ampla gama de tecnologias para fornecer a gama completa de cores e produzir gradações suaves entre elas na página. Mas essas tecnologias funcionam muito bem, permitindo que as impressoras a jato de tinta modernas criem impressões que não mostram sinais da tecnologia inteligente que foi usada em sua produção.

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