Pourquoi une trame en imprimerie ?

D’abord quelques rappels. Si vous vous intéressez à ce poste, vous connaissez sûrement les rudiments de l’imprimerie à savoir qu’elle reproduit les couleurs en se basant sur les 3 primaires soustractives (Cyan, Magenta, Jaune) accompagnée du Noir pour des économies d’encre (car on imprime beaucoup de texte en noir). Nos premières expériences avec la peinture nous apprennent que toutes les couleurs sont la résultante d’un savant dosage de ces 3 primaires. En aquarelle par exemple, un mélange avec les bonnes proportions de Cyan et de Magenta va pouvoir nous donner une belle palette de bleus. Ensuite pour éclaircir ces couleurs, rien de plus simple, il suffit de rajouter de l’eau et on en obtient de nouvelles.

En définitive, en synthèse soustractive, ce qui fait varier la couleur c’est la concentration (donc la dilution) de chaque primaire qui constitue le mélange.

Cela pose deux problèmes à l’imprimeur :

• Comment diluer les primaires ?
• Comment mélanger les encres ?

Sur un procédé industriel, où la cadence impose des vitesses supérieures à 15 000 feuilles/heures (pour du labeur), quelle solution l’imprimeur a-t-il pour diluer ses primaires ?

Il pourrait s’inspirer du peintre et de ses dilutions, mais techniquement on ne sait pas faire varier localement la concentration des encres à de grandes cadences (tout du moins pour le moment!). Comme il ne peut pas diluer physiquement son encre, l’imprimeur à trouver une parade en la diluant « optiquement ».

Exemple simple, vous voulez éclaircir votre cyan de 50%. En peinture, on diluera de moitié la concentration des pigments avec le solvant et on appliquera le mélange au pinceau. En imprimerie, on va s’arranger à imprimer seulement 50% de la surface de papier avec le cyan de base et pour que l’illusion d’optique fonctionne, on réparti des points d’encre un peu partout sur la surface. L’imprimeur a donc créé LA TRAME pour contrôler la répartition de ces points d’encre. Cette astuce repose sur ce que l’on appelle le pouvoir de séparation de l’oeil humain. Si, à une distance d’observation donnée deux points sont suffisamment rapprochés, alors l’oeil pourra les confondre et en fera leur moyenne. Voici un exemple qui illustre bien la manière d’obtenir du gris avec une trame.

Figure 1 - Zoom sur un texte gris qui est en fait composé d'une trame de point noirs.

Pour le mélange des encres c’est là encore une question d’optique. L’imprimeur ne mélange pas, il dépose des couches d’encre (une pour chaque primaire + le noir). Ce sont alors les lois de l’absorbance des couleurs qui font leur travail. Les couches agissant comme des filtres à lumière, si vous déposer une couche de magenta sur une couche de jaune, vous obtiendrez du rouge.

Figure 2 - Zoom sur la couleur rouge d'un imprimé qui est en fait composé d'une couche de magenta sur une couche de jaune (un petit décalage du registre nous permet de voir apparaître les deux aplats)

Les caractéristiques générales d’une trame

Le point de trame

La forme et la taille des points de trame sont deux variables qui permettent de construire une multitude de type de trame. Ainsi, il est possible d’en construire avec des points ronds, carrés, elliptiques, composites, en cercles concentriques ou en utilisant n’importe quel motif.

La position des points

C’est là où l’on distingue les deux grandes familles de trames utilisées en imprimerie. Il s’agit de la méthode pour répartir les points de trame sur la surface imprimée. Elle peut être soit fixe dans le cas de la trame conventionnelle, soit aléatoire pour les trames dites stochastiques.

La linéature

La linéature de la trame mesure l’espacement entre deux lignes de points. Elle s’exprime en lpi (Lines Per Inch) et indique la quantité de lignes sur une longueur de 1 pouce (2,54 cm). On l’utilise pour mesurer la finesse de la trame. En trame conventionnelle, plus la linéature est élevée, plus les lignes seront rapprochées et les points seront petits. Cette dernière est choisie en fonction du papier, du procédé d’impression et de la qualité attendue.

Voici, à titre indicatif, les différents ordres de grandeurs utilisés classiquement en imprimerie :

La linéature définit la taille des zones élémentaires de l’image qui seront échantillonnées par le RIP et transformée en points. Pour éviter des pertes d’information, elle doit donc avoir une valeur inférieure ou égale à la résolution de l’image à imprimer (Cf l’article : Différence entre DPI et LPI). La quantité de lignes observées sur une distance de 1 pouce n’est que la résultante du réglage du RIP avec la linéature. Voilà pourquoi, pour les trames aléatoires, la notion de linéature s’applique toujours malgré l’absence de lignes de points. Dans ce cas particulier, la finesse de l’impression dépend aussi de la taille du point utilisé.

Les types de trame

Trames à modulation d’amplitude (AM)

C’est la technologie la plus utilisée aujourd’hui. On l’appelle d’ailleurs « trame classique » ou « trame conventionnelle ». La position des points de trame est fixe, seule la taille de ses derniers varie.

• Caractéristiques générales (A venir)

Trames à modulation de fréquence (FM)

Aussi appelée trame aléatoire, trame stochastique et parfois trame à diffusion d’erreur. Ici c’est la taille des points qui est fixée et leur position ainsi que leur quantité (fréquence) qui varient.

• Caractéristiques générales (A venir)
• Kodak Staccato (A venir)
• Agfa Crystal Raster (A venir)

Trames hybrides

La technologie des trames hybrides est un mélange des trames FM et AM. Les caractéristiques sont propre à la société qui édite la technologie, c’est pourquoi nous parleront directement des produits chez les marques.

• Kodak Staccato DX (Hybride FM) (A venir)
• Kodak Maxtone (Hybride AM) (A venir)
• Agfa Sublima (A venir)

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DPI = LPI ?

Un question assez récurrente et très souvent floue. Pour y avoir été confronté aujourd’hui, me voilà à la rédaction de ce billet. On utilise ces deux unités sans trop savoir pourquoi, et comme bien souvent ça ne pose pas de gros soucis, on ne se penche jamais sur le pourquoi du comment. Mais en définitive, quand on pose la question à un professionnel, on a souvent des réponses évasives. Essayons de mettre les choses au clair :

D’un point de vue du sens, les notions sont équivalentes car les deux unités parlent de la résolution.

On l’utilise pour les images numériques mais on le rencontre aussi pour les flasheuses et pour les imprimantes jet d’encre / laser.

Pour être clair :

• Dans le cas des images numériques, le DPI représente la quantité de pixels sur une longueur de 1 pouce.
• Dans le cas des flasheuses, le DPI représente la quantité de points d’impact possibles du laser sur la plaque (ou le film) sur une longueur de 1 pouce.
• Dans le cas des imprimantes jet d’encre / laser, le DPI représente la quantité de points d’encre imprimables sur une longueur de 1 pouce.

C’est une information sur la densité des points quels qu’ils soient.

La ligne, c’est une notion propre à l’imprimeur pour caractériser sa trame. Au lieu de la considérer comme des points d’encre à positions fixées sur une grille, il la considère comme des lignes de points d’encre. Ce n’est qu’une question de point de vue instauré par les habitudes et la pratique. En définitive, une ligne étant constituée de points d’encre, on pourrait dire que la linéature c’est : La quantité de points d’encre sur une longueur de 1 pouce.

En d’autres termes, LPI et DPI ont le même sens (Voilà pourquoi ces notions sont si confondues!).

Maintenant attention, si un mystère plane autour de ces unités, c’est qu’il y a toute de même un piège. C’est le piège classique de mélanger les choux et les carottes !

En pratique quand on se retrouve face au problème LPI / DPI c’est que l’on souhaite imprimer un fichier numérique. On se demande par exemple « Mon imprimante sort en 150 lpi, est-ce que c’est bon si mon fichier est à 150 dpi?« .

Dans un monde idéal, la réponse serait oui en toute logique. Mais en pratique non, et il faudra même un fichier de 300 dpi en entrée !

Pourquoi ?

La réponse se trouve dans une des propriétés de la trame classique. Alors que les pixels de chaque couche CMJN de l’image numérique à imprimer sont bien alignés suivant une même grille (orientée à 0°), les points de la trame d’imprimerie sont orientés différemment pour chaque couleur (Figure 1). Cet orientation permet entre autre de limiter le phénomène de moiré. À titre indicatif, voici les valeurs couramment utilisées :

• 0° pour la grille du jaune
• 15° pour la grille du cyan
• 45° pour la grille du noir
• 75° pour la grille du magenta

Figure 1 - Angles de trame en imprimerie (source http://qualityinprint.blogspot.com)

Pour transformer la couche Jaune du fichier numérique en trame (Figure 2), aucun souci, les deux grilles correspondent mais pour transformer la couche Magenta en trame (Figure 3) on fait face à un petit problème… les futurs points de trame ne se superposent plus parfaitement avec les pixels. Parfois, la position d’un point de trame se trouvera entre 2 ou 3 pixels différents ! Dans ces cas là, il faut faire des moyennes et des approximations pour redéfinir la valeur de ce point de trame à cheval et ces calculs peuvent impliquer des pertes en rendu.

Figure 2 - Cette animation illustre la bonne correspondance des deux grilles (Pixel et trame Jaune) toutes deux orientées à 0°. Dans cette configuration, pas de problème.

Figure 3 - Dans cette animation on remarque que les deux grilles ne sont plus alignées (orientation de 75° pour la trame magenta). Les points de trame vont devoir générer des points "hybrides" calculés par moyennes et approximations. Ces calculs peuvent nuire au rendu.

L’expérience à montré que l’on obtenait de meilleurs résultats si la résolution d’entrée (DPI) était entre 1,5 voire 2 fois plus grande que la résolution de sortie (LPI). En dessous de 1,5 on constate des pertes et au-dessus de 2 on ne note plus d’améliorations. En imprimerie, on a donc pris la convention du facteur 2 et on l’appelle « le facteur de qualité » ou « facteur d’échantillonnage ».

C’est la raison « obscure » qui explique tout cela. Notez au passage que cela n’implique que les trames orientées, les trames à diffusion ne sont donc pas concernées par ce facteur 2 (cas du jet d’encre par exemple). La réponse à la grande question est donc :

Et comme la plupart des périphériques de sortie chez les imprimeurs ont des résolutions inférieures ou égales à 150 lpi, ce n’est pas innocent si on vous conseille de travailler en 300 dpi pour l’impression ;).

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Cela date un peu, mais je le ressors pour le partager ici et j’en profite pour l’actualiser. En lisant un article sur l’économie d’encre, je me suis poser cette question :

Avec tous les mails, rapports et autres documents qui sont imprimés, pourrait-on économiser de l’encre rien qu’en adaptant la police du document ?

La réponse étant à portée de main, j’ai craqué et fait une petite étude. L’idée, c’est d’utiliser l’histogramme de Photoshop et de comparer différentes polices de caractères entre elles pour déterminer laquelle est susceptible d’utiliser le moins d’encre.

Avec des valeurs logicielles, on ne peut pas parler en volume d’encre mais on va parler en pourcentage d’économie par rapport à une référence. J’ai donc choisi Arial comme référence car c’est la plus usuelle des polices à mon avis (longtemps par défaut dans Office et utilisée par Google).

Méthodologie

Sous Photoshop, j’ai crée un fichier avec les caractéristiques :
format : A4
résolution : 300 dpi
séparation : CMJN
fond : blanc
méthode de lissage : sans
taille de la police : 12 pt
style : Regular
couleur : (0,0,0,100)
texte : *Pour être représentatif, je me suis basé sur la fréquence des lettres dans la langue française. (Cf Wikipédia)

« eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee
eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee sssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
tttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
ddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
ccccccccccccccccccccccccccccccccc
pppppppppppppppppppppppppppppp
mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
ééééééééééééééééééé vvvvvvvvvvvvvvvv qqqqqqqqqqqqqq fffffffffff bbbbbbbbb ggggggggg hhhhhhh jjjjj ààààà xxxx yyy èèè êê z w ç ù
1234567890
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ »

Avec l’histogramme de Photoshop, j’ai noté le nombre de pixels de valeur 0 sur la couche noire (données « hors mémoire cache »). Ce qui me donne une information sur la quantité de noir dans l’image et donc de l’espace encré si mon document était imprimé.

Pour info : Sur une couche 8bits un niveau de 255 = blanc et 0 = noir. Dans Photoshop, ce sont les valeurs 0 qui correspondent aux zones imprimantes sur la plaque.

Ajustements

Pour comparer ce qui est comparable, j’ai fait quelques ajustements. Tout le monde a déjà fait l’expérience de changer la police d’un document de plusieurs pages et de se retrouver avec le nombre de ces dernières réduites ou augmentées. Cela vient du fait que la taille du corps (hauteur des caractères) dans les logiciels n’est pas absolue. Un corps de 12pt avec Garamond donnera des caractères plus petits qu’avec Arial.

C’est un phénomène qui fausse les résultats. J’ai donc pris Arial 12pt pour référence et fait une correction pour les autres polices d’écritures (Je me suis basé sur la hauteur de capitale). Certaines polices voient alors leur corps augmenter et d’autre diminuer par rapport à la référence de 12 pt.

Résultats

Voici les résultats sous forme graphique :

Figure 1 - Nombre de pixels noirs en fonction des types de police de caractères.

Et voici le tableau des valeurs :

Tableau 1 - Valeurs mesurées pour les différentes polices d'écriture et comparaison par rapport à Arial (trié par ordre croissant).

– Les polices de caractères Courier, Garamond ou Century semblent être les trois plus économes du panel testé.
– Les polices les plus utilisées comme Arial, Trebuchet MS, Tahoma, Verdana… font plutôt partie du bas de tableau.
– Si on passe de Verdana à Courrier New (tout en respectant le rendu visuel du corps) on se retrouve avec une économie de 43% d’encre.
– Paradoxalement, les 2 premières polices économisent de l’encre mais consomment davantage de papier… Courrier New et Garamond ont en effet une chasse supérieure à Arial. Ce qui veut dire que ses caractères prennent plus d’espace en largeur et donc plus de place sur la feuille de papier.

Critiques

– Ces pourcentages d’économie sont théoriques et demandent à être étudiés en réel. Par exemple en faisant varier les polices d’écriture et en regardant au bout de combien de feuilles une même cartouche d’encre se vide.
– Dans quelle mesure les algorithmes de lissage des polices impactent-ils ces résultats ?
– Quelle est l’influence du tramage sur la consommation en encre ? Les imprimantes jet d’encre auront tendance à tramer aléatoirement alors que les lasers auront des trames classiques. Dans le cas du stochastique, il y a-t-il certaines formes (courbures ou coins) plus gourmandes en gouttelettes pour leur tramage ?

Faudrait-il chercher à créer une police design et économique (encre et papier) afin de l’appliquer à toute impression de bureau?

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