1.1.2 数字印前技术原理

随着计算机技术的高速发展，计算机带来的影响渗透到了生活中的方方面面，同样包括印刷行业的印前领域，对于原稿图文的处理，以及整页版面的输出都用电子方法处理，减少了生产环节，降低了生产成本，缩短了印刷周期，且相较于手工排版整页图文，数字印前技术的出现提供了更可靠的印刷方式，成了更便捷的印前技术选择。数字印前技术经历了彩色桌面出版系统（DTP）、计算机直接制版系统（CTP）和数字印刷系统阶段。

1.彩色桌面出版系统

彩色桌面出版系统（Desktop Publishing，DTP）是20世纪90年代推出的新型印前处理设备，主要由桌面分色和桌面电子出版两个部分组成，其主要观点是使用图形化用户界面GUI实现“所见即所得”的输出方法。从结构上来说，彩色桌面出版系统可以分为输入、加工处理和输出三大部分。

1）彩色桌面出版系统的输入部分

彩色桌面出版系统的输入部分的基本功能是对原稿进行扫描、分色并输入系统。在输入过程中，如果文字的输入跟随计算机的排版系统即可通过键盘输入，而图像的输入可以采用多种设备进行，如数字化扫描仪、电子分色机、数字照相机等，图形可以由计算机绘图软件绘制生成。处理彩色桌面出版系统输入的软件包括设备驱动软件、PC/MAC操作部分。数字原稿的形成如图1-5所示。

2）彩色桌面出版系统的加工处理部分

彩色桌面出版系统的加工处理部分统称为图文工作站，其主要功能是对原稿数据进行加工处理，如校色、修版、拼版等，图文的混排可以通过交互式排版软件完成“所见即所得”，拼版文件可以通过页面解释语言解释输出到印刷胶片或者纸媒介上，然后传到输出设备上。加工处理的软件包括图像处理类软件（如Photoshop等）、图形类软件（如Freehand等）、排版软件（如Pagemaker等）、三维图像制作软件（如3DS等）、包装设计软件（如Signpack等）。

3）彩色桌面出版系统的输出部分

彩色桌面出版系统的输出部分是生成最终产品的设备，它由光栅图像处理器（Raster Image Processor，RIP）和高精度的图文记录仪组成。其中，RIP是彩色桌面出版系统的核心，RIP的主要作用是接受PostScript语言的版面，将其转换为光栅图像，再从照排机输出，实现将数字化图文信息转换为印版等模拟输出，将经由计算机制得的数字化图文页面信息中的图文信息转移到能记录高分辨率图像点阵信息的输出设备（如打印机、照排机等），然后输出设备将图像点阵信息记录在印版、纸张等之上。

采用彩色桌面出版系统可以完成图像输入、图像分色、调节处理、文字输入、图形绘制、排版、页面解释等基本流程，印前技术开始由模拟处理转变到数字技术，但印版的晒制采用的仍是模拟方式，受限于制版技术和版材问题等，这个过程会存在很多不可控因素。

2.计算机直接制版系统

在光学技术、电子技术、自动化技术、彩色图像技术、精密机械、计算机及软件技术、新版印刷及材料技术等的发展背景下，计算机直接制版系统（CTP）逐渐兴起，成为当代印刷技术与数字化紧密结合的产物。相对于彩色桌面出版系统，CTP取消了对印刷胶片的后期处理和印版的晒制过程，即不需要输出到胶片，节省了大量的资金投入，避免了图像处理过程中的网点损失问题，能够实现1%～99%网点的输出，网点再现性好。

1）CTP的工作原理

CTP直接制版机由精确且复杂的光学系统、电路系统及机械系统三大部分构成。

由激光器产生的单束原始激光，经多路光学纤维或复杂的高速旋转光学裂束系统分裂成多束（通常是200～500束）极细的激光束，每束光分别经声光调制器按计算机中图像信息的亮暗等特征，对激光束的亮暗变化加以调制后，变成受控光束。再经聚焦后，几百束微激光束直接射到印版表面进行刻版工作，通过扫描刻版后，在印版上形成图像潜影。经显影后，计算机屏幕上的图像信息就还原在印版上供胶印机直接印刷了。

每束微激光束的直径及光束的光强分布形状，决定了在印版上形成的图像潜影的清晰度及分辨率。微激光束的光斑越小，微激光束的光强分布越接近矩形（理想情况），图像潜影的清晰度越高。扫描精度取决于CTP系统的机械及电子控制部分；而微激光束的数目则决定了扫描时间的长短，微激光束数目越多，刻蚀一个印版的时间就越短。微激光束的直径已发展到4.6μm，相当于可刻蚀出600lpi的印刷精度；微激光束的数目可达500，刻蚀一个印版可在3min内完成。另外，版光束的输出功率及能量密度（单位面积上产生的激光能量，单位为J/cm2）越高，刻蚀速度越快。但是过高的功率也会产生缩短激光的工作寿命、降低微激光束的分布质量等负面影响。

2）CTP制版设备的分类

CTP制版设备的分类多种多样，根据不同的分类方式有不同的CTP制版设备。CTP制版设备可按成像原理、自动化程度、版材的固定形式、成像机构等进行分类。

其中，按成像原理分，可以将CTP分为划分为光敏成像系统和热敏成像系统。光敏成像系统依靠光束中的光能使印版起成像反应，而热敏成像系统则依靠热能使印版起成像反应。光敏成像系统采用内鼓式CTP，如图1-6所示。而热敏成像系统采用外鼓式CTP，如图1-7所示。

在稳定性上，内鼓式CTP光路长且简单，激光器距离版面25cm左右，容易实现聚焦，元件少，易于维护；制版时，滚筒和印版静止，转镜旋转，机械稳定性高；上下版轻易实现，避免了卡版问题。而外鼓式CTP光路短，聚焦难度大，细微的光距变化对聚焦的影响大；采用激光分光结构，光路复杂，元件多，维护成本高；需要复杂的光学系统，且出现问题时，光学系统校准困难；制版时，滚筒和印版高度转动，需要特定的配重装置维持平衡，且内鼓式CTP振动强烈，稳定性差，磨损严重；自动上版较难实现，在曝光过程中版材吸附在滚筒外壁高速旋转，容易出现卡版和飞版现象。

在图像质量上，内鼓式CTP图像质量好，激光到版面各处的距离相等，对光点的控制好，而且成像过程中运动器件少，可控性高。外鼓式CTP成像质量好，模拟印刷机的滚筒形状，热敏版材成像的二值性提升网点的成像质量；但聚焦相比内鼓式CTP较差，版材、滚筒和激光器在成像过程中，均处于运动状态，影响了成像的稳定性。

在成像速度上，由于外鼓式CTP受到滚筒速度900转/分的限制，内鼓式CTP输出速度远快于外鼓式CTP；内鼓式CTP的高精度输出速度比外鼓式CTP的高精度输出速度快；输出低线数（133/150线）时，内鼓式CTP的激光扫描速度更是远快于外鼓式CTP的激光扫描速度。

在对版材性能的要求上，内鼓式CTP对版材性能的要求低，特别是对铝基的要求，没有外鼓式CTP的高。外鼓式CTP对版材性能的要求非常高，版材背面要平整才能吸附牢靠，版材的厚薄要求均匀以保证聚焦。

在外设上，内鼓式CTP的外设体积小，噪声小，品质稳定；内鼓式CTP对于吸附真空的要求并不高，版材与鼓都是静止的。外鼓式CTP为了增大吸附力，减少飞版情况的发生，需要配置大型空气压缩机，因此噪声很大。

3.数字印刷系统

印刷流程中印前、印刷、印后加工的界限随着印前系统的出现越来越模糊，印前的工作由原来的制版准备转化为准备各种输出数据的过程。印前工作的内容涵盖范围逐渐宽泛，数字化生产流程的完备，不仅包含印刷输出所需的各种数据类型，同时还包含面向其他媒体输出准备的数据类型，如适用于网络或光盘出版物的数据格式，其服务范围已经超出了传统印刷的范围。数字印刷逐渐成为印刷行业不可分割的一部分，数字印前工艺流程图如图1-8所示。

数字印刷系统是一个全数字化的印刷生产系统，主要由图文输入系统、光栅图像处理器、成像系统、输墨系统、图文转移系统、后处理系统及控制系统组成，如图1-9所示。

数字印刷将印前、印刷和印后完全集成为一个整体，直接把数字页面文件转换成为印刷品的过程，由计算机进行集中操作、控制和管理，即它不需任何中介模拟过程或载体的介入，直接输出印刷成像。数字印刷是一种无版或无固定版式的印刷方式，因而可实现可变信息的复制，更加符合个性化印刷按需出版的需求。

数字印刷采用与传统印刷不同的图文转移方式，关键点在于不同的成像方式。现今数字印刷采用的主要成像技术有静电成像、喷墨成像、电凝聚成像、电子束成像和磁记录成像，其中静电成像和喷墨成像最为普遍，静电成像是应用最广泛的数字印刷技术，它是利用异性电荷相吸原理将墨粉转移至承印物上而成像的。喷墨成像是利用数字数据直接在记录材料上得到文字和图像的一种成像技术，通过系统控制器控制喷头电极，从而实现油墨墨滴的合理准确喷射成像。

与传统印前技术相比，数字印前技术具有以下特点。

（1）全数字化，印前、印制与印后一体化，系统操作简单便捷。由于数字印前技术的所有图文处理都可以由计算机屏幕直接观察得到，便于控制，所有对印前设备的控制和操作都是在计算机端完成的，操作实现数据化、程序化，质量更加稳定，效率得到极大提高。

（2）在图像分色处理方面，数字印前技术能够实现传统电子分色机的所有功能：分色、尺寸变化、加网、网点扩大补充、黑白场标定、灰平衡控制、分色曲线的选择、底色去除、颜色校正、层次调节等。除此之外，数字印前技术还能够根据所用油墨和纸张、印刷条件来选择分色曲线和进行网点扩大补偿，针对性更强；在层次调节方面，可以灵活调整曲线形状，实现个性化操作；在颜色校正方面，工具众多，可以根据图像的具体情况进行选择使用，效果更好。

（3）灵活性高，印刷周期短。数字印前系统的图形软件可以完成基本几何图形和复杂图形的绘制，并能够实现图形之间的陷印。文字处理可以自动实现排版的各种要求，特别是中英文的各种禁排规定都能实现；字型种类多种多样，可使版面更生动活泼；能够实现整页图文合一处理，无须任何手工加工。这样能够大大提高制版质量和效率，而且文字、线条质量都有明显提高；不管是大号文字还是极小号文字，都能做到笔画光洁、清晰可辨。

（4）数字印前系统能够实现对不同工艺、不同输出、不同材料、不同设备的有效色彩管理，实现真正的“所见即所得”。建立在数字印前技术基础上的数字印前系统能够实现对全印刷生产流程的数字化控制，为印刷的标准化、数据化创造了条件，使印刷质量更稳定、控制更方便。数字印前系统的应用软件能够实现多种特技效果创意，提高了版面设计水平，也丰富了印刷画面。

（5）数字印刷系统直接把数字页面文件转换为印刷品，无须任何中介模拟过程或载体的介入，是一种无版或无固定版式的印刷方式，可实现可变信息的复制，更加符合个性化印刷、按需出版的需求，并且创新了印刷媒体的理念和市场。