數(shù)字化工作流程框架的構建

數(shù)字化工作流程框架的構建

在設計數(shù)字化工作流中，首先需要處理與生成相關的圖像信息。本文就所設計的圖形處理系統(tǒng)進行分析。1印刷數(shù)字化工作流程核心圖形處理系統(tǒng)印刷數(shù)字化工作流程設計與開發(fā)主要圍繞兩條主線來展開,一是以JDF為標準的工單管理與流程控制系統(tǒng);二是以PDF為標準的工序處理器設計,完成活件的規(guī)范化處理、預飛檢查、頁面編輯、拼版版面合成以及柵格處理。其中,工序處理器是流程的核心模塊,其復雜度和專業(yè)性非常強。市場上有很多印刷數(shù)字化工作流程系統(tǒng),其核心多是采用AdobeExtreme技術或相關模塊來完成的,但Adobe標準技術并不能完全滿足國內(nèi)印刷企業(yè)生產(chǎn)的需要。因此,盡管算法復雜度和工程量巨大,設計完成具有自主知識產(chǎn)權的核心圖形處理系統(tǒng)十分必要。印刷數(shù)字化工作流程核心圖形處理系統(tǒng)必須滿足流程系統(tǒng)中所有的頁面加工處理,主要應該包括以下幾個方面。要求對業(yè)內(nèi)所有格式的頁面描述語言進行譯解,主要包括PostScript、PDF、S2/S72/PS2格式,各種標準圖像格式以及以PostScript為基礎的變種頁面描述語言等的規(guī)范處理。通過去除頁面中不符合印刷要求的元素、下載字庫等處理,生成可一次交換的分頁PDF格式文件,為拼版等工序打下基礎。預飛檢查與縮略圖的生成也必須在規(guī)范化過程中完成。將多個PDF文件通過特定的版式描述語言完成頁面的折手拼版、自由拼版、標記處理,最終復合成大版文件送打樣和印刷處理。版面的合成也包括單頁PDF文件的合并,以便于網(wǎng)上傳版和網(wǎng)上出版。完成對頁面的柵格處理,生成CTP/CTF輸出及打樣所需的柵格圖像。完成PDF文件到PostScript、PCL等頁面描述語言的轉(zhuǎn)換,以用于數(shù)字印刷等系統(tǒng)。針對不同印刷工藝要求,完成圖元的編輯處理、特殊工藝實現(xiàn)、色彩校正、加網(wǎng)技術控制等,以實現(xiàn)最佳的印刷再現(xiàn)效果。從技術實現(xiàn)的角度看,核心圖形處理系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容。堆棧式解釋語言結(jié)構,完成對PostScript、PDF等頁面語言的分析與譯解。采用上下文無關拓撲結(jié)構的圖元庫,是圖形處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心,為圖形編輯、柵格處理、導出提供圖元對象的存儲與處理機制。完成標準的CID0、CID2、Type1、Type42、Type3、TrueType等字型轉(zhuǎn)儲與還原。包括設備色與CIE色空間的相互轉(zhuǎn)換,其中,CIE色空間描述以ICC為標準。主要包括圖形剪切、圖像還原、三維Shading渲染、透明色渲染、圖層合并等處理。完成圖像的網(wǎng)目調(diào)處理,提供不同的加網(wǎng)算法和模型。2模塊劃分的確定核心圖形庫系統(tǒng)的結(jié)構設計得好壞直接關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效率,模塊劃分是否合理直接影響到系統(tǒng)開發(fā)的復雜度和工作量。經(jīng)過仔細分析,將其分為解釋器前端、圖形庫子系統(tǒng)以及渲染和導出3個主要模塊,如圖1所示。1圖形庫的開發(fā)完成對PostScript語言、PDF等頁面描述語言的解釋,通過圖形庫虛擬圖形設備接口,將頁面圖形元素存儲到圖形庫。該模塊為插件式結(jié)構,可擴充性強。通過不同的解釋器前端可完成不同格式文件的解釋處理。2圖形存儲系統(tǒng)實現(xiàn)通用的虛擬圖形設備接口,完成圖元對象的存儲與管理,建立圖元顯示列表,為圖元編輯、渲染及圖形庫導出提供基本接口。3柵格圖像的輸出完成對圖元庫顯示列表的分析與圖元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,完成對圖元的渲染并輸出與設備對應的柵格圖像。圖元庫完全保留了PDF原始文檔中的圖元對象,可以無損地導出為不同格式的圖形文件,主要用于PDF的規(guī)范化處理和數(shù)字印刷的PDF/PS數(shù)據(jù)的導出處理。3系統(tǒng)設計3.1基于rsst的設計及實現(xiàn)解釋器前端應根據(jù)AdobePostScript3011及其PDF1.7規(guī)范進行設計。流程系統(tǒng)頁面處理是以PDF為基礎的。由于PDF格式的復雜性,在進行頁面整合、標記、非標準工藝等頁面處理時,如果仍然直接操作PDF文檔則會使整個流程開發(fā)變得十分復雜。為此,該核心圖形庫專門設計了基于XML的JNSGML頁面描述語言。JNSGML頁面描述語言的基本結(jié)構參照了SVG結(jié)構設計,并根據(jù)印刷需求,增設DeviceCMYK、DeviceN等色空間支持以及PDF的直接貼圖等處理,使頁面加工處理及流程設計得到了大量簡化。雖然PostScript、PDF、JNSGML的文檔組織形式差別巨大,但其圖形系統(tǒng)模型基本一致,因此,解釋器前端使用相同的體系結(jié)構(如圖2所示)。文檔分析器完成對文檔結(jié)構的分析,建立頁面索引樹,并從文檔中提取頁描述數(shù)據(jù)流,然后送詞法分析器,解析成Token流;執(zhí)行器則通過調(diào)用圖形庫虛擬設備接口完成對Token的處理,其中,包括圖元對象的生成、繪制指令的執(zhí)行等操作。3.2圖元對象模型圖形數(shù)據(jù)庫是流程核心圖形系統(tǒng)的核心,其基本結(jié)構如圖3所示。它包含兩個應用程序接口:一個是圖形虛擬設備接口,其形式接近WindowsGDI圖形接口,包括圖形狀態(tài)棧操作接口、色空間對象存儲接口、繪制圖形對象存儲接口、字處理接口以及虛擬圖形繪制接口等;另一個為渲染/導出/編輯接口,主要包括圖形列表的遍歷接口、圖元對象的存儲/讀出接口、圖元對象轉(zhuǎn)換接口等,用于對圖形庫存儲的圖元進行隨機讀寫操作。圖形狀態(tài)是一個繪制環(huán)境的集合,包括當前坐標變換矩陣、剪接區(qū)域、顏色、色空間、線型/線寬等基本圖元繪制參數(shù),并以棧的形式進行存儲/恢復操作。PDF/PostScript頁面描述語言圖元繪制屬性是依據(jù)GState狀態(tài)的,是上下文相關的。GState棧的設計,主要是為消除這種相關性,使圖元以上下文無關的拓樸結(jié)構存儲在圖形庫的對象容器中。圖元對象模型用于對圖元對象進行建模,所有圖元對象類具有相同的虛擬基類,可完成對象的序列化和動態(tài)對象生成。圖元對象包括:色空間對象、函數(shù)對象、路徑對象、圖像對象、Shading對象和Font對象。在圖形處理過程中生成的圖元對象以序列化的方式存儲在相應圖層的圖元對象容器中,并以對象ID句柄的形式關聯(lián)到顯示列表中的圖元繪制參數(shù)中。圖層對應的PDF中的Form,以棧的形式組織,每個圖層具有一個圖元繪制列表和一個圖元對象容器,在完成一個頁面的處理后,所有繪制操作被記錄在圖元繪制列表中,以圖層樹結(jié)構存儲在圖形數(shù)據(jù)庫內(nèi)。在此過程中,消除了圖像狀態(tài)的上下文關聯(lián),為圖形庫的渲染/導出/編輯提供了便利。3.3催化劑的梳理渲染模塊是圖形庫系統(tǒng)中對圖元進行處理的核心模塊,該模塊對圖形庫中的圖元進行遍歷,并依據(jù)圖元類型及對應的圖形狀態(tài)參數(shù)將圖元繪制到畫布上,其基本結(jié)構如圖4所示。PDF自1.4版本開始支持透明色處理,使得基于PDF的圖形庫渲染模塊比PostScript中的渲染器要復雜得多。PDF透明色以透明圖層為單位,通過融合函數(shù)(BlendFunction)與圖層棧的下層合并以實現(xiàn)豐富的透明效果。渲染模塊主要由渲染主框架、渲染圖層棧、圖層渲染器構成。渲染主框架完成圖形列表的遍歷、圖層棧管理、渲染參數(shù)管理和渲染帶內(nèi)存管理等功能。渲染圖層棧完成透明圖層的管理以及圖層合并處理,圖層渲染器完成基本圖元元素的渲染,包括文字處理、圖像繪制、漸變對象(Shading)的渲染、加網(wǎng)處理以及色空間的轉(zhuǎn)換。其中,字型渲染器、圖形渲染器、Shading渲染器將復雜的圖元分解成多個渲染帶結(jié)構對象,并與剪接路徑/蒙版圖像合并,通過畫布完成最終的柵格處理過程。4基于jnsgml的系統(tǒng)開發(fā)本文所設計的印刷數(shù)字化工作流程的核心圖形處理系統(tǒng)完成了對標準頁面描述語言PostScript3、PDF1.7的解釋、圖元存儲、渲染和導出等功能。接口設計簡明,專門設計的JNSGML語言對應用系統(tǒng)的開發(fā)工作提供了便利。在渲染模塊中應用了SSE2以及OpenMP并行