Kolorowo tu, kolorowo tam

Coraz więcej użytkowników komputerów osobistych chciałoby w łatwy sposób utrwalać kolorowe obrazy widoczne na ekranie monitora. Dla jednych będą to sprawozdania i raporty, a dla drugich przetworzone zdjęcia i obrazy. Metod druku kolorowego istnieje już wiele, a łączy je jedno: spora cena, która jest tym wyższa, im lepsza ma być uzyskana jakość.

Coraz więcej użytkowników komputerów osobistych chciałoby w łatwy sposób utrwalać kolorowe obrazy widoczne na ekranie monitora. Dla jednych będą to sprawozdania i raporty, a dla drugich przetworzone zdjęcia i obrazy. Metod druku kolorowego istnieje już wiele, a łączy je jedno: spora cena, która jest tym wyższa, im lepsza ma być uzyskana jakość.

Wprowadzenie koloru na ogół znacząco zwiększa czytelność wydruków. Kolor nie jest tylko dodatkiem czy sprawą estetyki. W wielu zastosowaniach jest on po prostu nieodzowny. Z psychologii wiadomo, że na łatwość zapamiętywania informacji dodatnio wpływa właśnie umiejętne posługiwanie się barwnymi akcentami.

Niemożność przeniesienia na papier kolorowych wydruków widocznych na ekranie komputera jest barierą, przed którą prędzej czy później staje każdy przeciętny użytkownik komputera. Większość z nas ciągle żyje tutaj niestety w epoce czarno-białej, niczym telewidzowie w dawnych latach. Chociaż istnieją już rozmaite technologie uzyskiwania kolorowych wydruków, to ograniczeniem ich rozpowszechnienia jest wciąż wysoka cena. Spróbujmy przyjrzeć się sposobom reprezentowania kolorów i metodom ich drukowania.

Reprezentacja kolorów

Przeciętny człowiek bez wad wzroku odróżnia ok. 150 czystych barw występujących w widmie słonecznym. Na wrażenie koloru składają się trzy czynniki: barwa, jasność i nasycenie. Barwa zależy od fizycznej długości fali światła, jasność to stopień podobieństwa odcienia barwy do koloru białego lub czarnego, a nasycenie to intensywność czy też może raczej "czystość" odcienia. Uwzględniając te wszystkie czynniki jesteśmy w stanie odróżnić przy dobrym oświetleniu ok. 400 tys. kolorów.

Jak widać modelowanie koloru nie jest zadaniem prostym, a możliwe do osiągnięcia efekty zależą od wielu czynników. Mieszając kilka odpowiednio wybranych barw można uzyskać szeroką ich gamę. Barwy za pomocą których opisujemy inne, nazywa się podstawowymi.

Problem polega na tym, że sposób reprezentowania kolorów na ekranie komputera i na wydruku jest całkowicie różny. Ten pierwszy polega na przedstawianiu kolorów metodą addytywną -poprzez zsumowanie natężeń światła w kolorach podstawowych RGB (czerwony, zielony i niebieski). Mieszanka tych trzech barw w równych proporcjach da wszystkie odcienie szarości od czerni do bieli.

Z kolei kolor na papierze lub innym nośniku powstaje metodą substraktywną (barwniki kolorów podstawowych odfiltrowują przeciwne im kolory). Wówczas powierzchnia absorbuje fale światła o określonej długości, a jej kolor odpowiada temu co pozostało ze światła białego po odjęciu tych właśnie fal. W praktyce wykorzystuje się model CMY (barwy: niebiesko-zielona, karmazynowa i żółta). Stanowią one dopełnienia (suma daje światło białe) barw czerwonej, zielonej i niebieskiej. Teoretycznie suma podstawych kolorów w syntezie substraktywnej powinna dać czerń, ale w praktyce zachodzi konieczność dodania "prawdziwej czerni" i stąd model oznaczony literami CMYK, gdzie kolor opisują cztery liczby.

Dla przygotowania kolorowego wydruku należy dokonać konwersji koloru z opisu addytywnego RGB na substraktywny CMYK, przy dokonaniu odpowiedniej optymalizacji (kalibracji koloru) zależnie od konkretnej technologii druku i rodzaju nośnika. Dokonuje się tego poprzez tzw. separację barwną i przygotowanie wyciągów barwnych, czyli monochromatycznych map bitowych odpowiadających barwom podstawowym. Tak przygotowany obraz zostaje wysłany do sterownika drukarki i w końcu pojawia się na papierze. Problemem stale dręczącym ludzi zajmujących się drukiem barwnym zawsze będzie zachowanie zgodności koloru na każdym etapie procesu przetwarzania obrazu (należy pamiętać, że pewnych kolorów nie da się wyświetlić na ekranie komputera, a z kolei innych narysować).

Technologie druku kolorowego

Metod kolorowego druku istnieje już sporo. Różnią się one między sobą przede wszystkim ceną zarówno samej drukarki, jak i kosztem uzyskania pojedynczego wydruku, a co za tym idzie, jak łatwo zgadnąć, jakością otrzymywanych obrazów. Ceny wahają się od kilkuset USD (igłowe, atramentowe) do kilku i kilkunastu tys. USD (transfer termiczny, drukarki sublimacyjne), przy kosztach wydruku od kilku centów do kilku dolarów za jedną stronę.

Drukarki mozaikowe

Są to w dalszym ciągu najbardziej rozpowszechnione urządzenia pozwalające przenosić efekty pracy komputera na papier. Z uwagi na naturalne ograniczenia technologii na jakiej oparto budowę drukarek igłowych, bardzo trudno uzyskać za ich pomocą kolorowe wydruki. Producenci wyposażają tego typu drukarki w kilkubarwną taśmę (z grubsza przypominającą wycinek tęczy), która jest przesuwana w pionie przez specjalny mechanizm w ten sposób, że uderzające igły głowicy przenoszą na papier właściwy kolor. Jest to sposób bardzo tani w realizacji, jednak fatalna jakość otrzymywanych wydruków (marne kolory, smużenie typowe dla drukarek mozaikowych) sprawiają, że takie drukarki nie nadają się do zastosowań profesjonalnych, pozostając jedynie zabawką.

Plotery pisakowe

Zastosowanie ploterów zawsze było ograniczone dla paru specyficznych dziedzin (takich jak GIS czy CAD). Wprowadzenie kolorów (poprzez dodanie kilku pisaków o różnych barwach) w żaden sposób nie uczyni plotera urządzeniem bardziej uniwersalnym.

Atramentówki (lub tzw. plujki)

Drukarki tego rodzaje zaczęły ostatnio dość szybko zyskiwać na popularności. Znakomita jakość druku, umiarkowana cena i cicha praca to zalety, dzięki którym coraz bardziej powiększa się krąg jej użytkowników. Atramentowe drukarki kolorowe mogą pracować na dwa sposoby, zależnie od sposobu (ciągłości) procesu wystrzeliwania atramentu. Te tańsze wypuszczają kroplę atramentu, wtedy gdy jest to konieczne. W drukarkach typu bubble-jet, zostaje wypchnięty dzięki chwilowemu powstaniu bańki pary w pojemniczku z atramentem, skutkiem podgrzania jego części. Nowocześniejsza technologia piezo, wykorzystuje w celu wyrzucenia kropli, wrażliwość rozmiarów kryształu na podany ładunek elektryczny. W droższych rozwiązaniach stosuje się "ogień ciągły". Są to tzw. drukarki strumieniowe, w których wykorzystuje się efekty hydrodynamiczne (krople atramentu są wysysane i porywane przez strumień sprężonego powietrza, a następnie kierowane polem elektrycznym). Od głowicy w stronę papieru stale lecą porcje atramentu, a niepotrzebne krople zostają przechwycone i nigdy nie trafiają na papier. Pozwala to drukować z większą precyzją i tworzyć bardziej wyraźne kolory, ale siłą rzeczy ta technologia jest droga w eksploatacji (z uwagi na b. duże zużycie atramentu).

Uzyskanie wydruków kolorowych o wysokiej jakości wymaga jednak tutaj stosowania specjalnego papieru o podwyższonych parametrach. Krople atramentu niestety nie wysychają tak szybko jak byśmy tego chcieli, potrafią się ze sobą zlewać i wsiąkać w papier rozlewając się co nieco. Dlatego w droższych modelach stosuje się dodatkowo specjalne elementy podgrzewające papier (co znacznie przyspiesza proces wysychania atramentu).

Ogólnie są to idealne drukarki do wszelkich zastosowań biurowych (sprawozdania, wykresy, korespondencja).

Termotransferowe

Jest to znana od bardzo dawna technika drukowania pełnokolorowych obrazków o doskonałej jakości. Taka drukarka przyjmuje papier tylko o ściśle określonej wielkości. Specjalna folia, o szerokości papieru, zawierająca barwnik przenoszony na papier pod wpływem dużej temperatury (70-80 stopni C), podzielona jest na trzy, leżące jedna za drugą części, z których każda zawiera pigment podstawowego koloru dopełniającego. Czasem są to nawet cztery części, gdzie ta dodatkowa generuje "prawdziwy" czarny kolor. Specjalna głowica zawierająca mikroskopijne (rozdzielczość do 300 dpi) elementy grzewcze trzykrotnie (lub czterokrotnie) przesuwa się nad zadrukowywaną kartką papieru, z osobna dla każdej części folii. Kolory pośrednie symuluje się tutaj za pomocą techniki dithering (rozsiewania). Taśma po jednokrotnym przewinięciu nie może zostać ponownie wykorzystana, nawet jeśli wiele z jej obszarów pozostało nietkniętych (bowiem miejsca zadrukowane pozostają nietknięte). Dlatego jest to metoda dość powolna i droga (koszt drukarki, materiały eksploatacyjne, specjalny papier), ale w zastosowaniach profesjonalnych najważniejsze jest jednak to, że otrzymuje się tutaj znakomite rezultaty.

Sublimacyjne (dye-sublimation)

Drukarki zbudowane w oparciu na technologii sublimacji pigmentu na rynku pojawiły się stosunkowo niedawno. Sama idea jest trochę podobna do opisanego powyżej termicznego transferu barwnika. Głowica drukująca rozgrzewa się do ok. 400 stopni C, a substancja zawierająca barwnik zamienia się w gaz (nie przechodząc przez stan płynny - stąd nazwa - sublimacja pigmentu) i dociera do papieru impregnując go. Kontrolując temperaturę poszczególnych elementów grzewczych można zmieniać ilość gazu wydzielanego w danym punkcie, co pozwala na płynne mieszanie składowych koloru. Dzięki temu tworzone są rzeczywiste kolory (z palety 16,7 mln możliwych) i nie trzeba posługiwać się ditheringiem. Otrzymywane obrazki są najwyższej jakości (odpowiadają fotografiom), jednak koszty eksploatacji są dość wysokie. Technika sublimacji pigmentu wymaga stosowania specjalnego syntetycznego (i bardzo drogiego) papieru.

Atramentówki dokonujące zmiany stanu skupienia (phase-change)

Do głowicy wkłada się swego rodzaju "kredki", zielono-niebieską, karmazynową, żółtą i czarną. Element grzewczy z głowicy rozpuszcza je w temperaturze 90 stopni C i w postaci cieczy przechowywane są w malutkich naczynkach. Potem minimalna porcja takiego atramentu zostaje wypompowana, dodatkowo podgrzana i wystrzelona na papier. W czasie lotu błyskawicznie się ochładza docierając już jako ciało stałe. Pozwala to na drukowanie z b. dobrą jakością na byle jakim papierze, a nawet innym materiale. Ponieważ wystrzelone krople szybko zastygają, to powierzchnia utworzonego obrazka może być cokolwiek chropowata. Dlatego na ogół dodatkowo przepuszcza się papier przez specjalne wałki wygładzające jego powierzchnię.

Kolorowe drukarki laserowe

Zasada działania jest prawie taka sama dla każdej typowej drukarki laserowej. Kiedy bęben zostaje odpowiednio naelektryzowany, laser zdejmuje ładunek elektryczny z tych miejsc, które mają pozostać niezadrukowane. Potem toner styka się z bębnem, przylegając do punktów, które pozostały naelektryzowane i zostaje przeniesiony na papier. Druk kolorowy wymaga czterokrotnego powtórzenia całego procesu - dla każdego koloru podstawowego i osobno dla czerni. Jednak pojawiają się ogromne problemy z mieszaniem się tonerów i utrzymaniem drukarki w czystości. Dlatego bardzo rzadko wykorzystuje się w praktyce kolorowe , pozostawiając stosowanie tej technologii głównie w kolorowych kserokopiarkach.

Nie zapominajmy o papierze

Jakość otrzymywanego wydruku w dużej mierze zależy nie tylko od technologii druku, ale rodzaju używanego papieru (gdzie najważniejszym czynnikiem jest gładkość jego powierzchni i zdolność do absorpcji, czyli pochłaniania cieczy). Trzeba tutaj pogodzić odmienne wymagania - aby krople atramentu nie zlewały się ze sobą (co prowadziłoby do mieszania się ze sobą kolorów), powinny one szybko wsiąkać w papier i dobrze do niego przylegać, ale z drugiej strony nie mogą zbytnio wnikać w głąb (kolory byłyby wówczas nieco ciemne i przygaszone). Zależnie od stosowanej techniki druku kolorowego trzeba posługiwać się odpowiednim papierem (np. papier biurowy o lepszej jakości dla atramentówek lub specjalny dla drukarek sublimacyjnych, którego cena może sięgać nawet kilkudziesięciu tysięcy zł. za pojedynczą kartkę).

Przyszłość

Bez wątpienia krąg użytkowników drukarek kolorowych będzie się poszerzał, co spowoduje obniżenie ich cen, ale spadek ten będzie raczej dość powolny. Są to na ogół urządzenia dość skomplikowane technicznie i trudno znacząco zmniejszyć koszty ich eksploatacji. Nie wydaje się także by główni producenci byli w stanie wystąpić w najbliższym czasie z jakimiś rewelacyjnymi rozwiązaniami (Tektronix, Kodak, QMS, Canon i in.). Częstokroć warto będzie korzystać z usług firm trudniących się wykonywaniem kolorowych wydruków (istnieją takie i w Polsce) zamiast podejmować kosztowne inwestycje.

Można powiedzieć, kradnąc znany wszystkim slogan reklamowy - kolor to jest to. Dlatego przyszłość wydruków to w dużej mierze właśnie kolor.


TOP 200