随着信息技术与数字印刷技术的不断融合发展，传统的模拟加网方式已被数字加网技术所取代，印刷迎来了数字加网的新时代。在彩色印刷领域，数字加网是一个极其重要的技术领域。加网角度、加网线数、网点形状、网点随机分布等参数的模拟有利于软打样和印刷生产。
本文利用Matlab R2008a对印刷网点信息进行模拟再现,介绍了数字加网的原理及分类、数字加网模拟系统的核心问题及需求分析、数字加网模拟系统的设计与实现。
数字化筛选原理
网点是印刷图像复制的基本单位之一，主要用于表达印刷图像的层次和色彩。加网是将原稿的连续色调信息转换成网点信息的核心技术之一，是忠实再现原稿色彩和层次的关键技术。利用加网技术将原稿的连续色调转换成印刷图像的网点图像时，原稿的像素值与印刷图像的网点大小存在负相关性网点网线制版软件，即像素值越大，网点越小，表示亮度越大；像素值越小，网点越大，表示亮度越暗。从微观上看，加网后的印刷图像，无论是层次还是色彩信息，都是不连续的，也就是离散的。但从宏观上看，人眼观察到的图像信息是网点反映后的综合信息，是印刷图像整体的色彩和层次变化。 与传统加网类似，数字加网是基于数字图像处理技术的加网方式，根据人的视觉空间混色特性，利用人眼无法分辨的微小黑白点的单位覆盖面积来模拟印刷图像的层次感和色彩变化，但无需实物印刷输出即可再现印刷图文信息。
数字加网是数码印刷的重要组成部分，是印刷与现代信息技术相结合的产物，利用0和1的组合来表示不同的灰度信息，可以模拟和再现印刷图像的层次和色彩，是印刷网点打样的关键技术之一。网点打样作为数码印刷的主要环节之一，是保证数码图像印刷输出质量的重要打样技术，可以为印刷工作人员提供真实的、可预期的加网印刷效果。因此，本文在已有理论和实践成果的基础上，以网点聚集型加网和网点离散型加网的网点打样为目标，利用Matlab 2008a实现了数码加网的快速仿真与实现。
数字筛查分类
在加网过程中，印刷网点的大小是组成网点的半色调单元点阵中曝光点的个数占半色调单元内全部网点的百分比，即网点面积或网点阶调。根据曝光网点产生的方式，可分为点簇加网和点离散加网。点簇加网的主要性质可能包括网点面积比、加网角度、网点形状和加网分辨率，又称调幅加网。点离散加网主要以曝光网点在单位半色调单元内出现的频率来表达网点阶调的大小，又称调频加网。
1. 点聚集筛选
网点聚集加网模拟传统的照排方法，以网点大小来表示图像灰度，常用的方法有阈值法、模型法、生长模型法、半反转法等。
阈值法通过设计阈值矩阵作为滤波器，将数字图像的像素值映射到加网图像上，不同的网点形状需要设计不同的阈值矩阵。模型法根据图像像素的灰度等级设计网点模型，加网时对图像各个颜色通道逐点扫描，按照预先设定的网点形状和灰度值读取网点模型，形成网点图像。生长模型法根据图像像素值和曝光网格数利用网点函数确定曝光点的位置和个数，形成网点图像。半反转法以面积率为50%的网点为基准，对于面积率大于50%的网点，反转互补的小网点模型即可得到。点集加网的主要特点包括每个网点中心有固定的空间位置，网点间的中心距离固定，网点面积按原色调进行区分，受原图像像素灰度等级控制。 实现点集加网的核心问题是通过合理安排加网角度来避免或减轻复制图像上出现的莫尔条纹的视觉感受。
2. 点离散筛选
离散点加网是利用半色调单元中的曝光点数来表示印刷色调的层次，常用的方法有抖动加网、误差扩散加网、点扩散加网等。
抖动法是将原图像像素值与按一定规则生成的阈值矩阵进行比较，确定像素值的二值化规则，如图案抖动或规则抖动。误差扩散法是按一定顺序遍历数字图像的每一个像素，与阈值进行比较，将处理像素灰度产生的量化误差按一定比例分散到相邻像素，其关键是抖动滤波器的选择。点扩散法加网是先对数字图像像素的灰度值进行量化，计算产生的量化误差，再将产生的误差分散到相邻像素，它与误差扩散的主要区别在于误差扩散的顺序和范围。点离散态加网的主要特点是每个网格单元中格点的生成算法不同，因此没有固定的网点位置，也不必考虑加网角度引起的莫尔条纹对再现图像的影响。 网格单元中的单元格点数由印刷原图的灰度级别控制。
3. 混合筛选
混合加网是将点集合加网和点离散加网结合起来的加网方法，利用点集合加网和点离散加网各自的优点，实现印刷图像的高保真再现。例如，混合加网针对印刷图像的主色调区域采用点集合加网，形成调幅网点，该区域中的网点位置按规律分布，具有不同的印刷网点性质。对于亮色调区域，例如网点色调小于10%的区域，采用点离散加网，形成调频网点。根据点集合加网和点离散加网的特点，混合加网技术可以有效地结合两种加网方法的优点，避免各自的缺点。
目前杂交筛选技术的实际应用主要有以下几种：
（1）根据印刷图像的层次分布，选用不同的加网技术。如采用点聚集加网技术在中间调区域形成调幅网点，采用点离散加网技术在亮、暗调区域形成调频网点。
（2）针对不同的阶调同时采用点聚集加网技术与点离散加网技术，形成具有调幅点特性的调频加网点，又称多级调频加网技术。
（3）不同分色通道采用不同的加网技术，如黄色通道采用点聚集加网技术形成调幅网点，青色、品红、黑色通道采用点离散加网技术形成调频网点。
（4）个性化选择版面中的特定区域采用点聚集加网技术或点分散加网技术形成对应网点，对其他区域采用相反的加网技术。
在印刷工艺控制过程中，以上三种加网技术的实物打样存在成本高、耗时长的缺点，而且无法预见最终的加网效果，特别是不同类型加网技术混合产生的网点之间的相互影响。但数字加网模拟系统可以快速准确地实现各种加网技术的数字化再现，并结合企业具体的生产工艺，快速准确地确定混合加网的渐变分界点，有利于提高数码印刷的再现质量，实现渐变和浅调区域的最佳过渡。同时，数字加网模拟系统可以快速模拟和实现第四代加网技术Bellissima加网和第五代加网技术SuperFM 5Gen。通过设计和实施数字加网模拟系统，可以为不同加网技术的打样提供选择，同时可以根据企业自身的特点，选择合适的加网组合，实现高性能的印刷质量。
数字安检模拟系统核心问题及需求分析
1. 数字放映模拟系统的核心问题
为了更加真实地模拟和再现印刷图像的加网效果，数字加网需要结合实际印刷工艺情况，根据网点的分类方法以及网点的主要特征，如网点面积、网点形状、加网分辨率、加网角度等，实现对原图的数字加网。同时，在网点聚集加网过程中网点网线制版软件，还需要考虑避免莫尔纹对印刷图像的影响。因此，数字加网模拟系统需要解决的核心问题主要包括：
（1）消除或减少莫尔条纹对印刷图像再现的影响
利用数字方法近似传统的加网角度组合或采用离散点加网方法均能解决莫尔纹对印刷图像的影响，仿真系统能快速实现对加网角度和离散点加网的加网效果的评价，提高加网参数的选择性。
（2）根据企业自身工艺条件，能准确模拟、再现原有的级配、水平变化
通过动态调整数字网点所代表的灰度等级数量，可以快速整合不同的加网技术，优化印刷数字化流程，提高印刷数字化水平。
2.数字筛选模拟系统功能需求分析
数字加网模拟系统从功能上可分为面向印前设计的分色功能需求、面向印刷生产的网点打样功能需求、面向印刷工艺分析与决策的功能需求。
（1）印前设计的分色要求
印前设计分色功能需求可分为印前设计色彩信息管理和印前设计页面数据管理。印前设计色彩信息管理包括原始图像色彩信息、单色通道信息、印刷图像色彩信息等。其中，原始图像色彩信息包括输入原始图像的色彩模式、像素信息、通道信息；单色通道信息包括单通道属性、灰度信息；印刷图像色彩信息包括图像色彩模式、单通道网点信息等。印前设计页面数据管理包括分色信息、版面信息、网点信息等。
（2）印刷生产对网点打样功能的要求
网点打样功能主要包括网点特性参数、网点图像还原、网点图像主观分析及加网后图像存储等功能，更有助于实现印刷图像的真实网点模拟打样，为后续制版、印刷提供评价依据。
（3）印刷工艺分析与决策功能要求
印刷工艺分析与决策功能提供了不同加网方式的再现与比较功能，实现了不同印刷加网工艺参数的预览、查询和选择功能，实现了印刷图像的数字加网模拟功能，对印刷质量控制和印刷数字化过程管理具有重要的推动作用。
3.数字筛查模拟系统非功能需求分析
数字安检仿真系统的非功能需求主要包括安检性能要求、安检数据安全性要求、系统可维护性要求、仿真系统实用性要求、仿真系统可扩展性要求和可靠性要求等。
数字加网仿真系统的性能要求主要包括对印刷原稿图像的实时响应性能、印刷图像加网数据的存储与再现等。加网数据安全性要求主要包括印刷图文信息的安全性和系统的安全性等。可维护性要求主要包括适用于公司现有工艺的硬件可维护性和软件可维护性等。可扩展性要求主要包括数字加网仿真系统应具有良好的兼容性，可通过增加接入云计算、人工智能等来提高整个系统的处理能力等。可靠性要求主要包括系统具有较高的容错能力，开发、调试过程中的软件故障不会引起印刷生产系统的改变，具有良好的防护性能。
数字安检仿真系统的设计与实现
1. 系统目标设计
通过设计印刷图像数字加网模拟系统，可以提高印刷企业打样系统的数字化、智能化和标准化，从而推动印刷企业数字化、智能化建设。
2.系统结构设计
数字加网仿真软件是基于Matlab 2008a环境开发的，主要目的是为了再现点聚集加网和点离散加网。系统主要包括图像输入及显示功能、分色功能、加网功能和网点图像显示功能。总体设计如图1所示。
3.操作说明
数字加网仿真系统采用统一的用户界面，主要包括操作界面、显示界面和系统界面三部分。其中，操作界面主要负责输入图像、印前分色、加网选择等功能；显示界面主要负责显示输入图像、显示各分色图像和显示加网效果等功能；系统界面负责查看操作日志信息和图像信息等功能。系统主要包括5类对象，即按钮、文本框、图像信息的动态显示、复选框和弹出菜单。所设计的按钮实现的功能包括输入、分色、加网、显示和保存。其中，InPut为输入图像按钮，Separate为分色功能按钮，AM SCREEN为点聚集状态加网按钮，FM SCREEN为点离散状态加网按钮，RESET为恢复初始状态按钮，SAVE为保存加网图像按钮，QUIT为退出按钮。
文本框主要功能是输入网屏分辨率（每英寸线数，LPI）和设备分辨率（每英寸点数，DPI）。复选框主要包括加网角度和点集加网算法的选择，其中0为0°加网角度复选框，15为15°加网角度复选框，45为45°加网角度复选框，75为75°加网角度复选框，ALGORITHM1为点集加网算法1，ALOGORITHM2为点集加网算法2。弹出菜单主要包括分色弹出菜单、点集加网弹出菜单和点离散加网弹出菜单。其中分色弹出菜单有CYAN、MAGENTA、YELLOW、BLACK，用于显示分色结果； 加网弹出菜单分别对应CYAN、MAGENTA、YELLOW、BLACK四个单色通道的加网操作，单通道加网图像如图2所示。
图像显示窗口如图3所示，左侧区域显示输入图像和原始图像，中间区域显示分色单通道图像，分色弹出菜单组合显示青色、品红、黄色、黑色通道图像；右侧区域为单通道加网图像，加网弹出菜单组合显示青色、品红、黄色、黑色通道加网图像。
Save功能主要用于保存加网后的图像，将网点聚类、网点离散化得到的网点图像以tif格式保存，方便主观评价，如图4所示。
本文利用Matlab R2008a对数字图像的加网进行模拟再现，实现数字图像像素的“加网”，将数字图像及文字的色彩信息转化为网点阶调信息，达到数码网点打样的目的。通过软件系统的设计，实现了印刷图像像素的真实数字化再现，不仅能准确模拟多色印刷网点的大小、形状、角度等网点聚集加网特性，还能实现不同加网技术的模拟视觉和细微层次表现，为印刷人员提供可预见的加网信息，有力地推动了高保真彩色印刷数字化，对于提高印刷品数码打样质量，提升印刷品的艺术层次和视觉观感价值具有重要意义。
本文为印刷行业原创文章
