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dpi, lpi, ppi – Les bases
Dépendances des résolutions dans l’industrie de l’impression.
Chaque jour, nous sommes confrontés à des unités telles que dpi, lpi, ppi, etc. Ces unités sont souvent utilisées de manière trompeuse, déjà dans la documentation technique. Les mêmes abréviations sont parfois utilisées, mais avec une signification différente. Pour compliquer encore davantage la situation, on mélange joyeusement les systèmes de mesure impériaux et métriques ainsi que les langues (allemand – anglais).
Objectif de cette documentation :
Donner un aperçu des unités de mesure courantes pour les équipements et les trames dans l’industrie de l’impression, ainsi que de leurs dépendances mathématiques.Bases de la vision humaine Une étude réalisée dans les années 1970 a permis de déterminer les limites du système visuel humain. Les résultats présentés ici correspondent à une moyenne établie à partir de centaines de personnes ayant passé des tests de vision standardisés. Bien entendu, chaque individu est différent, ces valeurs ne sont donc pas absolues. Toutefois, aucun être humain ne voit deux fois mieux que la moyenne.
Les résultats importants pour nous sont les suivants :
- Le système visuel humain ne peut pas distinguer plus de 200 niveaux de gris. (Le gris = le noir présente le contraste le plus élevé de tous. Pour des nuances de couleur au sein d’un même ton, du clair au foncé, on obtient donc plutôt moins de 200 paliers.)
- Le système visuel humain ne peut pas distinguer plus de 250 paires de lignes par pouce.
- Le système visuel humain ne peut pas distinguer des points plus petits que 30 µm
- Le système visuel humain ne peut pas distinguer simultanément de faibles contrastes et des détails très fins.
Unités utilisées ici :
| Lpi | Lines per inch, désigne le nombre de points de trame par pouce. 1 inch = 2,54 cm. On utilise ici le terme « lignes » afin de les différencier des dots (points) exprimés en dpi. Les trames conventionnelles représentent les points toujours alignés sur une ligne, c’est pourquoi on spécifie ici le nombre de lignes. |
| L/cm | Lignes par centimètre, désigne le nombre de points de trame par centimètre. Les autres principes sont analogues à ceux du « lpi ». Seul le système de mesure change, de l’impérial au métrique. |
| Dpi | Dots per inch, désigne la résolution d’un appareil technique en sortie. |
| Ppi | Pixels per inch, désigne le nombre de pixels d’une image numérique. De là découle un facteur qui détermine la taille finale d’affichage de l’image ou le degré d’agrandissement possible sans perte de qualité. |
| Profondeur de bits | La profondeur de bits, désigne le nombre de bits pouvant être adressés pour un point (dot) individuel. Avec une profondeur de bits de 2¹, un point ne peut avoir que l’état 0 (off) ou 1 (on). Avec une profondeur de bits de 2⁸, ce même point peut présenter 256 niveaux de tonalité différents. Dans l’illustration ci‑dessous, nous voyons la comparaison entre une profondeur de bits de 2¹ et de 2³. |
Profondeur de bits 2¹ vs. 2³
Principes de fonctionnement d’un système CtP.
Computer to Plate (CtP) signifie que les données numériques sont transférées directement sur une forme d’impression (plaque). Cela ne concerne pas uniquement l’offset, mais aussi d’autres procédés tels que la flexographie ou l’héliogravure. En principe, cela signifie que l’étape intermédiaire « film » est supprimée et que la forme d’impression matérielle est créée en une seule étape à partir des données numériques. Nous nous limitons ici à l’offset, mais la technologie de base est identique dans les autres procédés d’impression.Le médium, c’est‑à‑dire la couche de la plaque offset, nécessite une énergie élevée pour l’insolation, qui est la plus simple à générer au moyen de lasers. De plus, les lasers présentent les meilleures caractéristiques pour atteindre de manière reproductible la précision requise. La plaque offset est un médium binaire et ne peut distinguer qu’entre des zones imprimantes et non imprimantes. L’insolation se fait dans une matrice virtuelle. Cette matrice est constituée horizontalement et verticalement et permet ainsi de générer une grille sur l’ensemble de la forme d’impression. Dans un premier temps, les informations de l’image imprimée sont transférées dans cette grille au niveau du RIP (Raster Image Processor) et donnent naissance au bitmap 1 bit. Dans un deuxième temps, le laser est piloté à partir de ce bitmap 1 bit. Si le bitmap contient un 0, aucune énergie n’est transférée sur la plaque, s’il contient un 1, de l’énergie est appliquée sur la plaque.
Cet exemple montre un bitmap 1 bit avec env. 3 P/cm ou env. 8 dpi.
Aujourd’hui, la plupart des systèmes CtP fonctionnent avec une résolution de 2400 dpi (horizontale / verticale).
Si nous agrandissons un bitmap de 2400 dpi d’environ 1400%, on distingue à nouveau clairement que la structure est composée de points individuels et ne connaît que deux états, 0/1 ou on/off.
Si nous agrandissons un bitmap de 2400 dpi d’environ 1400%, on distingue à nouveau clairement que la structure est composée de points individuels et ne connaît que deux états, 0/1 ou on/off.
Le point de trame
Principes du point de trame numérique, la cellule de trame (carré unitaire). Géométriquement, un point de trame est une surface à deux dimensions, largeur / hauteur. Bien que la fréquence de trame soit indiquée en lignes (unidimensionnelles), un point de trame couvre toujours une surface (bidimensionnelle).
Un point de trame possède une surface clairement définie sur laquelle il peut croître de 0 à 100%. Lorsque la couverture de la cellule de trame est de 100%, toute la surface du papier est recouverte d’encre. À l’inverse, une couverture de 0% correspond à une cellule de trame sans aucune encre sur le papier.
La fréquence de trame
Un tramage 60 est une ligne de points de trame qui comporte 60 points sur une distance d’un centimètre. Pour un tramage 80, on compte 80 points sur une longueur d’un centimètre. Un tramage 120 comporte donc 120 points sur une longueur d’un centimètre.
C’est pourquoi on parle de trame 60, 80 ou 120, ou plus précisément de 60 – 80 – 120 L/cm. Sur l’illustration, on voit que les points deviennent de plus en plus petits et que les lignes de trame sont disposées sous un angle de 45°. En principe, plus il y a de points de trame par centimètre, moins les points individuels sont visibles et plus l’impression d’un gris homogène se renforce.
Voyons maintenant comment nous pouvons exploiter cela. En quadrichromie, la couleur noire présente le contraste le plus élevé (imprimée sur un papier très blanc). C’est pourquoi la trame de cette couleur est généralement inclinée à 45°. La couleur jaune, qui présente le contraste le plus faible, est en général tramée à 0°. Pour les lignes, notre œil est particulièrement sensible, mais le contraste faible joue ici à nouveau en notre faveur.
Quelle peut être la surface maximale d’un point de trame (100% de couverture) si nous voulons placer X points de trame sur une distance d’un pouce ou d’un centimètre ?
C’est pourquoi on parle de trame 60, 80 ou 120, ou plus précisément de 60 – 80 – 120 L/cm. Sur l’illustration, on voit que les points deviennent de plus en plus petits et que les lignes de trame sont disposées sous un angle de 45°. En principe, plus il y a de points de trame par centimètre, moins les points individuels sont visibles et plus l’impression d’un gris homogène se renforce.
Voyons maintenant comment nous pouvons exploiter cela. En quadrichromie, la couleur noire présente le contraste le plus élevé (imprimée sur un papier très blanc). C’est pourquoi la trame de cette couleur est généralement inclinée à 45°. La couleur jaune, qui présente le contraste le plus faible, est en général tramée à 0°. Pour les lignes, notre œil est particulièrement sensible, mais le contraste faible joue ici à nouveau en notre faveur.
Faisons le calcul
Quelle peut être la surface maximale d’un point de trame (100% de couverture) si nous voulons placer X points de trame sur une distance d’un pouce ou d’un centimètre ?
Surface maximale d’un point de trame à 100% de couverture.
| L/inch | L/cm | mm | mm² | µm² |
| 60 (63.5) | 25 L/cm | 0.4 mm | 0.16 mm² | 160.0 µm² |
| 120 (121.9) | 48 L/cm | 0.208 mm | 0.0432 mm² | 43.20 µm² |
| 150 (152.4) | 60 L/cm | 0.167 mm | 0.0278 mm² | 27.80 µm² |
| 175 (177.8) | 70 L/cm | 0.143 mm | 0.02 mm² | 20.00 µm² |
| 200 (203.2) | 80 L/cm | 0.125 mm | 0.0156 mm² | 15.60 µm² |
| 300 (304.8) | 120 L/cm | 0.083 mm | 0.0069 mm² | 6.800 µm² |
| 500 (508.0) | 200 L/cm | 0.05 mm | 0.003 mm² | 3.000 µm² |
1 inch = 2,54 cm – La conversion de L/cm en L/inch ne donne pas de nombres entiers. C’est pourquoi, dans les régions qui utilisent le système métrique ou impérial, la fréquence de trame est toujours indiquée en nombres entiers. Comme nous le voyons dans l’exemple ci‑dessus, une trame de 80 L/cm correspond mathématiquement à une trame de 203,2 L/inch. Aux États‑Unis, par exemple, on utilise cependant la valeur arrondie de 200 L/inch. En pratique, cette petite différence de ± 2 points n’est pas visible.
Si nous utilisons 16 éléments horizontalement / verticalement pour former un point de trame et que nous voulons 150 points de trame par inch (150 lpi), cela donne 150 × 16 points sur la longueur d’un inch. 150 × 16 = 2400 dpi.
La formule pour le calcul des niveaux de gris est : niveaux de gris = n × n + 1.
Si nous utilisons 16 éléments horizontalement / verticalement pour former un point de trame et que nous voulons 150 points de trame par inch (150 lpi), cela donne 150 × 16 points sur la longueur d’un inch. 150 × 16 = 2400 dpi.
La formule pour le calcul des niveaux de gris est : niveaux de gris = n × n + 1.
| Matrice | Niveaux de gris | Incrément 0 – 100% |
| 2x2 | 5 | 25% |
| 4x4 | 17 | 6.25% |
| 6x6 | 37 | 2.8% |
| 8x8 | 65 | 1.56% |
| 10x10 | 101 | 1% |
| 12x12 | 145 | 0.69% |
| 14x14 | 197 | 0.51% |
| 16x16 | 257 | 0.39% |
Nous savons maintenant pourquoi un CtP courant fonctionne à 2400 dpi. L’appareil peut reproduire une trame de 60 l/cm / 150 lpi avec 256 niveaux de gris et satisfait ainsi aux exigences.
Théoriquement, une matrice de 15x15 = 225 niveaux de gris serait suffisante et le système CtP devrait donc offrir 2250 dpi. Comme il y a toujours une perte de niveaux de gris lors du transfert du bitmap vers la plaque, puis de la plaque via le blanchet vers le papier, la matrice 16x16 a été retenue. Dans de bonnes conditions, plus de 200 niveaux de gris parviennent ainsi sur le papier.
Les systèmes CtP à 2540 dpi proviennent généralement de fabricants situés dans des pays utilisant le système métrique (par exemple l’Allemagne). Par conversion inch / centimètre, on obtient 2540 dpi = 1000 P/cm (points par centimètre). Pour 2400 dpi, on obtient 944,8 points par centimètre.
Avec une trame 60, nous avons donc 60 points de trame générés par 1000 points par centimètre. Le calcul est alors 1000 / 60 = 16,66. Comme un CtP ne peut pas insoler 0,66 point (profondeur de bits 2¹), on arrondit finalement à une matrice de 16x16 ou 17x17. Il en résulte une fréquence de trame effective comprise entre env. 62,5 et 58,8 L/cm.
Ici aussi, nous prenons comme référence la trame 60 (150 lpi). Dans une surface d’1 Inch², on obtient 150x150 points de trame. En général, dans le monde numérique, la règle empirique suivante s’applique : réduire sans perte, agrandir avec perte ou apparition d’artefacts.
Si nous avons un fichier image de 300x300 dpi et que nous en calculons une trame de 150x150 lpi, le RIP peut regrouper 2x2 pixels de l’image en un point de trame. Un niveau moyen peut être calculé à partir de ces 4 pixels. À partir de ces informations, le RIP peut aussi détecter des transitions de contraste nettes et les reproduire correctement dans l’image tramée.
Si l’image est agrandie à 150%, 1,5x1,5 pixels de l’image correspondent à un point de trame. À 200% d’agrandissement, un pixel de l’image correspond à un point de trame. Jusqu’à ce seuil, le RIP peut toujours travailler avec des données réelles existantes. Au‑delà de 200%, le RIP doit générer des points de trame qui ne disposent plus d’un pixel d’image complet comme valeur de départ.
Le RIP doit alors « inventer » des valeurs intermédiaires qui ne sont plus présentes dans l’image d’origine. Cela a une influence nette sur la qualité d’impression de l’image. En règle générale, une image devrait toujours présenter au minimum 1,5 fois la résolution de la fréquence de trame d’impression (à échelle 1:1 ou inférieure).
Une résolution supérieure au double de la fréquence de trame n’améliore ni ne dégrade la qualité, mais augmente inutilement la taille du fichier. Le double de la fréquence de trame est donc une bonne valeur, permettant en pratique un agrandissement de l’image jusqu’à environ 130% sans perte de qualité visible.
Théoriquement, une matrice de 15x15 = 225 niveaux de gris serait suffisante et le système CtP devrait donc offrir 2250 dpi. Comme il y a toujours une perte de niveaux de gris lors du transfert du bitmap vers la plaque, puis de la plaque via le blanchet vers le papier, la matrice 16x16 a été retenue. Dans de bonnes conditions, plus de 200 niveaux de gris parviennent ainsi sur le papier.
Les systèmes CtP à 2540 dpi proviennent généralement de fabricants situés dans des pays utilisant le système métrique (par exemple l’Allemagne). Par conversion inch / centimètre, on obtient 2540 dpi = 1000 P/cm (points par centimètre). Pour 2400 dpi, on obtient 944,8 points par centimètre.
Avec une trame 60, nous avons donc 60 points de trame générés par 1000 points par centimètre. Le calcul est alors 1000 / 60 = 16,66. Comme un CtP ne peut pas insoler 0,66 point (profondeur de bits 2¹), on arrondit finalement à une matrice de 16x16 ou 17x17. Il en résulte une fréquence de trame effective comprise entre env. 62,5 et 58,8 L/cm.
Résolution d’image :
Ici aussi, nous prenons comme référence la trame 60 (150 lpi). Dans une surface d’1 Inch², on obtient 150x150 points de trame. En général, dans le monde numérique, la règle empirique suivante s’applique : réduire sans perte, agrandir avec perte ou apparition d’artefacts.Si nous avons un fichier image de 300x300 dpi et que nous en calculons une trame de 150x150 lpi, le RIP peut regrouper 2x2 pixels de l’image en un point de trame. Un niveau moyen peut être calculé à partir de ces 4 pixels. À partir de ces informations, le RIP peut aussi détecter des transitions de contraste nettes et les reproduire correctement dans l’image tramée.
Si l’image est agrandie à 150%, 1,5x1,5 pixels de l’image correspondent à un point de trame. À 200% d’agrandissement, un pixel de l’image correspond à un point de trame. Jusqu’à ce seuil, le RIP peut toujours travailler avec des données réelles existantes. Au‑delà de 200%, le RIP doit générer des points de trame qui ne disposent plus d’un pixel d’image complet comme valeur de départ.
Le RIP doit alors « inventer » des valeurs intermédiaires qui ne sont plus présentes dans l’image d’origine. Cela a une influence nette sur la qualité d’impression de l’image. En règle générale, une image devrait toujours présenter au minimum 1,5 fois la résolution de la fréquence de trame d’impression (à échelle 1:1 ou inférieure).
Une résolution supérieure au double de la fréquence de trame n’améliore ni ne dégrade la qualité, mais augmente inutilement la taille du fichier. Le double de la fréquence de trame est donc une bonne valeur, permettant en pratique un agrandissement de l’image jusqu’à environ 130% sans perte de qualité visible.
| Trame | Échelle 100% | Échelle 200% | Échelle 300% |
| 60 lpi | Minimum 90 ppi | Minimum 180 ppi | Minimum 270 ppi |
| 120 lpi | Minimum 180 ppi | Minimum 360 ppi | Minimum 540 ppi |
| 150 lpi | Minimum 225 ppi | Minimum 450 ppi | Minimum 675 ppi |
| 200 lpi | Minimum 300 ppi | Minimum 600 ppi | Minimum 900 ppi |
| 300 lpi | Minimum 450 ppi | Minimum 900 ppi | Minimum 1'350 ppi |
Veuillez noter que le nombre de ppi d’une image n’est qu’une information liée aux données enregistrées dans les métadonnées. Si la résolution physique est par exemple de 300 ppi et le format 10x7 cm, mais que les métadonnées indiquent « afficher à 72 ppi », l’image sera affichée à 72 ppi et donc agrandie à 416%. Si cette image est placée dans un bloc image de 10x7 cm dans le logiciel de mise en page, celui‑ci indiquera une réduction à 24%. La résolution effective repasse alors à 300 ppi et le résultat sera correct à l’impression.
