Компью А рт
Гильош, или защитная сетка, или тангир, — это специальная технология защиты банкнот, документов, ценных бумаг и других видов полиграфической продукции (билетов, акцизных марок и пр.). Защита документов обеспечивается благодаря сложным композициям из различных гильоширных элементов, которыми покрываются поверхности защищаемых документов. Гильоширный элемент также представляет собой замысловатый рисунок из множества многократно пересекающихся тончайших кружевных линий, заданных математическими формулами. Обычно гильоширные элементы — это разного рода защитные сетки, розетки, бордюры, виньетки и уголки. По своему оформлению и дизайну гильош может быть как симметричным, так и асимметричным, покрывать только часть документа или всю его площадь. Однако, согласно существующим нормативам, гильоширные элементы должны занимать не менее 70% от всей площади ценной бумаги, причем большая часть этого пространства должна быть покрыта гильоширными композициями, состоящими из многоцветных элементов.
Гильош обеспечивает очень высокую степень защиты ценных бумаг, в частности защищает от подделок банкноты. Гильоширную композицию невозможно в точности воспроизвести при помощи сканера: буквально микроскопическая толщина (от 40 до 70 мкм) и постоянно меняющаяся кривизна каждой линии создают непреодолимые препятствия перед рисующим блоком с недостаточной для выполнения подобных операций разрешающей способностью. Для сканирования сложны даже монохромные гильоширные элементы, так как нередко они содержат повторяющиеся периодические элементы, требующие огромных массивов памяти ПК, что затрудняет работу компьютера.
Подделать гильоширную композицию, полученную методом орловской печати, еще сложнее. Дело в том, что при этом способе печать производится с одной печатной формы с при помощи промежуточных красочных шаблонов, имеющих рисунки для каждого цвета оригинала. Каждый красочный рисунок передает красочное изображение на сводный вал, а затем на сборную форму с рисунком всего оригинала. Это позволяет за один прогон листа через печатную машину печатать без каких-либо смещений или разрывов многокрасочный рисунок. В результате каждая линия в гильоширной композиции плавно и произвольно меняет свой цвет, так что подделать ее обычными способами печати практически невозможно. Поддельная линия получится либо непрерывной, но монохромной, либо меняющей цвет, но прерывистой, состоящей из растровых точек. Выполнить оба требования не получится.
Такой способ защиты полиграфической продукции от подделок, как гильош, пользуется успехом уже не один век. В России гильоширные элементы стали печатать на ассигнациях и прочих ценных бумагах при Александре II. В XIX веке гильош создавался на специальных механических гильоширных машинах. За долгое время своего существования технология гильоша постоянно совершенствовалась. Способы создания гильоширных элементов становились все проще, в то время как уровень сложности композиций из этих элементов повышался. Сейчас все гильоширные элементы моделируются специальными компьютерными программами, а печатаются либо офсетной, либо многоцветной орловской печатью.
Несомненно, гильош эффективный способ защиты документов и т.п. от подделок. Однако программу для рисования гильоширных элементов может приобрести и оригинальный производитель, и пират, а простому потребителю отличить настоящий гильош от поддельного довольно сложно. Поэтому при защите того или иного полиграфического изделия от подделки желательно использовать не только гильош, но и иные средства защиты.
Интересно, что очень часто гильоширные элементы становятся частью общего оформления документа, элементом дизайна. Обычно гильошем украшают дипломы, грамоты, свидетельства. Конечно, гильоширные элементы и тут достойно выполняют свою основную функцию — защищать от подделки, но все большее внимание уделяется их внешнему виду.
При использовании гильоширных элементов в полиграфии очень важно учитывать, что цвет линий должен быть либо на 100% простой, либо пантонный. При задании других параметров цвета могут возникнуть проблемы с совмещением на печати. Правильнее всего все линии окрашивать в 100-процентный черный цвет, а изображение разбивать на разные слои. При печати каждый слой выводится на отдельную пленку и печатается своим цветом. Рекомендуется применять пантонные краски не слишком ярких тонов. При распечатке на принтере цвет линий может быть произвольным, но при сложном составном цвете линии в изображении могут разбиваться на цветные составные точки. В этом случае качество полученного результата полностью зависит от параметров принтера.
Поскольку принцип построения гильоширных элементов основан на использовании и наложении стандартных функций, таких как синус и косинус, пользователю ПО по гильоширной графике необходимы хотя бы базовые знания по высшей математике. Но, в принципе, совладать с такими программами могут и дизайнеры без математического образования.
Гильоширные элементы создаются поэтапно. Сначала задается основа, на которой и будут строиться все последующие шаги. В качестве такой основы может выступать любая геометрическая фигура, образующая систему координат, в рамках которой и будет создаваться гильоширный рисунок. На втором этапе задаются две огибающие кривые, служащие основой для всех остальных линий. И только после этого задаются функции на заполнение пространства между огибающими.
Рынок программного обеспечения по гильоширной графике довольно узок, причем большинство представленных на нем продуктов — это дополнительные модули (плагины) для популярных редакторов векторной графики, в первую очередь Adobe Photoshop и CorelDRAW. Их характеризуют относительно невысокая цена и столь же ограниченная функциональность, а результаты работы можно использовать лишь как декоративные элементы — они недостаточно сложны, чтобы обеспечить защиту документов.
Пожалуй, лучшие из полноценных пакетов для гильош-дизайнеров предлагает российская компания SecuritySoft Co. В ее арсенале три линейки продуктов, охватывающие практически полный спектр задач, возникающих при разработке защитных элементов графического оформления. Рассмотрим их подробнее.
Cerber 3.0
Программа Cerber один из первых инструментов разработки гильош-элементов, которые впоследствии могут быть экспортированы в требующие защиты документы. Поскольку математическая база гильоша довольно сложна для обычного дизайнера, в пакет встроены мастера основанные на диалоговых окнах средства автоматического построения базовых элементов. Результат их работы можно модифицировать вручную, изменив ряд базовых параметрических настроек (правда, для получения предсказуемого эффекта придется разбираться с составляющими рисунок тригонометрическими функциями).
В программе Cerber четыре базовых типа, на основе которых создается все множество гильоширных элементов. Самой фундаментальной из них является основа — геометрическая форма, описывающая контуры будущего изображения. Она выбирается при создании нового гильоша из списка доступных фигур (многоугольники, овалы, незамкнутые кривые и т.п.) и определяет дальнейшее его поведение, но не будет отражаться при финальной визуализации.
На основу накладывается огибающая — кривая, построенная по заданной тригонометрической функции. Именно к ней будут привязываться детали конечного рисунка; для создания структуры гильоша необходимо добавить как минимум две огибающие.
Третий базовый элемент заполнитель образован множеством кривых, описываемых единым набором функций и лимитированных двумя огибающими. Именно заполнитель воспринимается как характерная сетка гильоша.
Четвертый базовый элемент Cerber — функция, точнее наборы функций. Некоторые из них поставляются вместе с пакетом, но по-настоящему оригинальные рисунки будут получаться только в том случае, когда функции определяет сам пользователь.
SecureDraw
SecureDraw представляет собой полностью визуальный редактор гильоширных элементов, который позволяет не только разрабатывать отдельные детали защитного оформления документов, но и связывать их в единую композицию. Кроме того, пользователь не ограничен встроенными в программу инструментами: поскольку большая часть контента разрабатываемого макета создается вне SecureDraw, в пакете реализован импорт файлов из внешних источников в формате Adobe Illustrator. Поддерживается также обратная операция экспорта созданных в SecureDraw документов в Adobe Illustrator.
Разработка любого гильоширного объекта в SecureDraw происходит в несколько этапов — от создания корневого элемента до конечной визуализации сетки, однако последовательность шагов и набор задействованных инструментов зависят исключительно от фантазии пользователя. Самое простое — создать «скелет» будущего рисунка с помощью простых геометрических фигур, таких как прямая линия, кривая Безье, прямоугольник, эллипс, фрагменты графиков синусоиды и циклоиды. Непосредственно в рабочем окне программы пользователь может изменять их размеры, а при необходимости и подвергать фигуры деформации.
Однако сами по себе геометрические примитивы не способны создать узор гильош-сетки, поэтому ни один документ SecureDraw не обходится без специальных (так называемых синтезирующих) элементов — именно они образуют характерный рисунок с циклично повторяющимися деталями. А теперь самое интересное: одни объекты SecureDraw могут выступать в качестве параметрических величин других объектов, что позволяет создавать сложнейшие иерархии. Кроме того, практически невозможно разгадать созданный при помощи множественного вложения объектов рисунок без информации об использованных параметрах, даже если пытаться сделать это в SecureDraw. поэтому сохраненный в формате Adobe Illustrator результат работы гарантирует полную уникальность рисунка.
Кроме того, на всем протяжении процесса разработки гильош-изображения в SecureDraw пользователю никогда не приходится напрямую сталкиваться с математическими формулами. Полностью визуальный интерфейс позволяет создать сколь угодно сложный рисунок с помощью всего лишь нескольких движений мыши. Подробнее о SecureDraw можно прочитать в статье «SecureDraw — векторный редактор гильош-дизайнера», опубликованной в № 8 и 9’2003.
Glissando 4.1
Glissando пожалуй, наиболее сложный из предлагаемых компанией SecuritySoft инструментов для разработки гильош-элементов. Однако эта программа позволяет создавать уникальнейшие композиции, обеспечивающие максимальную степень защиты документов.
Логика программы несколько отличается от используемой в Cerber и SecureDraw. Программа основана исключительно на применении кривых Безье со сложными процедурными настройками их параметров, но в то же время не требует от художника без прямой необходимости разбираться с непонятными для него числами.
Glissando оперирует множеством объектов, самым примитивным из которых считается кубическая кривая Безье — она вместе с набором изменяемых параметров называется генератором семейства. Далее следуют семейство кривых, порожденное генератором, и мотив — группа семейств, каждое из которых обособлено огибающей кривой, помещенных в общий прямоугольный контур. Специальные процедурные объекты — декораторы и искривления — преобразуют исходное семейство, превращая его в более сложные фигуры.
Однако по-настоящему возможности Glissando раскрываются в 3D-режиме. Созданные фигуры проецируются в трехмерное координатное пространство, где они либо подвергаются дополнительным деформациям, либо поворачиваются относительно базовой плоскости. После этого объект отбрасывает новую проекцию, которая на порядок сложнее исходной.
Наконец, Glissando отлично подходит для создания псевдорельефных поверхностей, когда за счет легких изменений в сетке мотива достигается иллюзия объемности изображения. Эта возможность часто используется для защиты ценных документов: часть текстовой информации переводится в растровое изображение, которое загружается в качестве «карты поверхности». В частности, на деньгах псевдорельефом обычно выполнены название и номинал купюры.
Graver
Программа Graver несколько отличается от Cerber и SecureDraw по выполняемой функции. Дело в том, что гильош — необходимое, но далеко не единственное средство графической защиты документа. Часто наряду с гильошем применяют изображения, имитирующие отпечаток граверного клише (как правило, это высокодетализированные портреты, которые практически невозможно подделать без потери качества). Но найти хорошего гравера не так-то просто, и труд его высоко оплачивается. Если подобную работу планируется осуществлять на регулярной основе, то лучшим (да, пожалуй, и единственным) решением будет использовать программу Graver от компании SecuritySoft.
Программа позволяет преобразовать любой растровый рисунок в формате BMP или TIFF (без компрессии) в полное подобие гравюры. Визуально такой элемент будет органично вписываться в гильош-окружение, хотя здесь применяется другая технология. Если гильош состоит из набора параметрически описываемых замкнутых линий, то гравюра образуется множеством относительно коротких штрихов, создающих контуры. Чем сложнее рисунок и детальнее гравюра, тем сложнее ее будет подделать.
Graver предоставляет пользователю полный контроль над преобразованием изображения. Сначала выбирается метод приведения: однонаправленные зоны штриховки могут соответствовать либо уровням серого (рисунок предварительно переводится в режим градаций серого), либо выделяемым оттенкам (глубина цвета изображения пересчитывается), либо направлению градиентной заливки. Далее указывается сложность приведения — количество отдельных зон, для каждой из которых будут рассчитываться направление и интенсивность штриховки. Полученный после введения базовых настроек результат можно улучшать, изменяя баланс света и тени, углов их падения, равно как и общего наклона граверной сетки. Наконец, в зависимости от оборудования, которое будет использоваться для вывода, рисунок сохраняется при заданном разрешении и линиатуре.
Источник
Гильоши
Гильоши — это характерные узоры на деньгах и ценных бумагах. Они красивы, и сочетают в себе одновременно заметную сложность с внутренней простотой — когда кажется, что ты вот-вот уловишь принцип, но он каждый раз от тебя ускользает. Возможно, именно это и есть определение красоты.
Поскольку гильоши использовались как средство защиты ценных бумаг от подделки, все, что связано с их использованием, было засекречено, и информацию приходится собирать по крупицам.
Само название происходит от фамилии французского инженера Гийо (Guillot), о котором не осталось никаких сведений. Не исключено, что это вообще чисто мифическая фигура.
Первоначально гильоши использовались для гравировки волнистых линий на корпусах часов, яйцах Фаберже и тому подобных предметах, на которых требуются строгие геометрические украшения. Выполнялись они некоторой разновидностью токарного станка, в которой резец не был жестко закреплен, а описывал фигуры вокруг крутящейся заготовки.
Примерно в середине XIX века кому-то пришла в голову идея приспособить такой станок для генерации сложных узоров на типографской пластинке. Скорее всего, это были американцы, поскольку на их деньгах гильоши появились раньше всего — на выпуске 1862 года, и очень быстро стали одним из главных элементов дизайна.
Постепенно их заимствовали почти все развитые страны — кроме Франции, которая придерживалась исключительно живописной манеры рисования банкнот, не отвлекаясь на механические штучки.
На российских деньгах гильоши первый раз были напечатаны в выпуске 1892 года.
Если рассматривать сами узоры на деньгах разных стран, то можно заметить, что, несмотря на общий принцип, они довольно сильно различаются. Отсюда можно сделать вывод, что каждый разрабатывал соответствующие станки самостоятельно. Заметна и корреляция — чем развитее страна, тем ее гильоши сделаны лучше. Для примера достаточно посмотреть на румынские деньги времен Чаушеску, где для гильошировочной машины, похоже, использовались детали от трактора.
Создание гильошей было сложным делом — настолько сложным, что этим занимались отдельные люди, имевшие особую профессию гильошировщика. По некоторым сведениям можно понять, что гильошировщики рисовали гильош по эскизу художника — это видно из приводимого примера наброска и готовой банкноты в 1 червонец 1926 года. Не удивлюсь, если они это делали путем механической подгонки деталей, а то и вообще перебирали машину заново.
Сейчас гильоши из моды вышли, поскольку они могут противостоять только рисованию денег руками — попробуй чернилами вычертить все эти мелкие кривые. При использовании оптического копирования они бесполезны — сканеру все равно, что считывать: узоры или портреты. Так что на современных банкнотах гильошей обычно уже нет или они скромно торчат где-нибудь в углу как дань традиции.
Вычислить алгоритм для рисования гильошей крайне сложно — хотя на вид они кажутся достаточно простыми. Во многих источниках пишут, что это всего лишь усложненная версия спирографа с несколькими колесами, но я в этом сильно сомневаюсь. Многоколесный спирограф несложно повторить на компьютере, но получающиеся узоры во-первых, нисколько гильоши не напоминают, а во-вторых, их невозможно подогнать к заранее заданным контурам.
Ясно, что гильош — это семейство синусоид, сдвинутых по фазе относительно друг друга, и искажающихся в зависимости от внешних контуров так, чтобы не переходить их границы. Это очевидно — но совсем не очевидно, как именно математически контуры на синусоиды влияют.
На самом деле принцип построения узоров довольно прост, но несколько странноват. Они считаются по точкам, причем простых алгебраических операций над тремя кривыми (внутренним, внешним контуром и синусоидой, стелящейся между ними) недостаточно — нужно еще решать уравнения, чтобы определить пересечение линии и кривой.
Собственно, в каждой точке мы ставим точку синусоиды, но каждый раз разной — как бы модулированной текущим состоянием ограничивающих контуров.
Как именно необходимые вычисления выполнялись на механических станках, выше моего понимания.
Итак, принцип рисования. Мы начнем с горизонтального гильоша, потому что он проще. Внимание на экран.
Зеленым цветом выделены контуры, ограничивающие наш гильош. Будем считать их нижним и верхним и рассчитаем значение точки гильоша в абсциссе t.
Прежде всего найдем точки PB и PT — точки контуров при t. Заодно высчитаем в этом месте векторы направления кривых.
Теперь найдем некую среднюю точку Mid между нижним и верхним контуром. Именно от нее будет отсчитываться рисование нашей красивой кривой. Мы можем взять просто точку, среднюю между PB и PT, а можем еще умножить ее на некий коэффициент 0..1, показывающий, в какой пропорции следует учитывать нижний и верхний контур. Тогда мы сможем чуть смещать гильош вверх-вниз между контурами, чтобы добиться более красивых фигур.
Высчитаем в этой точке вектор направления как средний между векторами в точках PB и PT. Найдем для него перпендикуляр.
Посчитаем значение самой обыкновенной синусоиды в точке t (в предположении, что она начинается в точке 0,0 и движется вдоль оси ординат вправо).
Теперь исказим эту синусоиду следующим образом: перенесем текущее значение ее аргумента (t,0) в точку Mid, ее осью X сделаем «средний вектор», а осью Y, соответственно, перпендикуляр к нему. Тогда ее текущая точка окажется в точке RP.
Осталось только смодулировать амплитуду этой синусоиды. Посчитаем расстояние Mid—IP, то есть расстояние от средней точки до первой точки пересечения перпендикуляра с контуром. Какой контур брать, верхний или нижний, мы определим по значению исходной синусоиды — находится она выше оси ординат или ниже. На рисунке изображен случай, когда значение эталонной синусоиды больше нуля и мы используем верхний контур.
Теперь масштабируем Mid—RP, считая расстояние Mid—IP единицей, и отложим это значение вдоль новой оси ординат, т.е. по перпендикуляру. Мы получим точку GP — она и будет искомой точкой гильоша.
Перейдем к программированию. Вот программа рисования горизонтального гильоша на языке Asymptote:
А вот результат ее работы. Изящно.
С круговыми гильошами — как раз теми, что обычно фигурируют на деньгах — дело усложняется. Принцип остается тем же, но…
1. Вместо декартовых координат приходится работать в полярных
2. Кривые становятся капризными и начинают себя плохо вести. При более-менее сложных контурах в некоторых точках возникает ситуация, когда перпендикуляр вовсе не пересекается с нужным контуром. Очевидно, в таких случаях и требуется многолетний опыт гильошировщика.
Итак, программа. Обратите внимание, что в ней контуры по аналогии с предыдущей программой называются верхним и нижним, хотя реально они внешние и внутренние.
Результат — нечто похожее на розетку с купона в 25 белорусских рублей 1992 года. Можно сделать еще похожей, если самому аккуратно нарисовать среднюю линию (см. второй рисунок).
Некоторые линии на нашем рисунке получились с зазубринами — это из-за недостатка точности вычислений. В какой-то степени их можно исправить, поставив в операторе draw расчет не 500, а 10000 точек.
Что можно еще придумать с гильошами?
Во-первых, если внимательно посмотреть на белорусскую версию, то заметно, что тамошние узоры еще меняют свою частоту — они становятся то гуще, то реже. Как учитывать частоту в моей программе — я так и не придумал.
Во-вторых, гильоши прямо-таки напрашиваются быть сохраненными в виде кривых Безье — они очень хорошо ими аппроксимируются. Но для этого надо понимать, как они себя ведут — где у них вершины, где точки перегиба. Вычислять это из набора точек как-то глупо, а как подойти к вопросу математически, например, посчитав производную, — непонятно.
Если у многоуважаемой публики есть на этот счет какие-то соображения, прошу делиться.
Источник
