DE4322844A1 - Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten RasterungInfo
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/40—Picture signal circuits
- H04N1/405—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
- H04N1/4055—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung von
abzutastenden und/oder zu druckenden Bildpunkten nach dem
Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
In der Drucktechnik mit elektronischer Rasterung, zum
Beispiel in Desktop-Publishing-Systemen oder insbesondere in
der Reproduktionstechnik mit Scannern, besteht ein
grundsätzlicher Arbeitsgang darin, den Ton- oder Grauwert
eines abgetasteten Bildpunkts in Ansteuersignale für eine
Mehrzahl (z. B. 12×12) von Einzelpunkten (oder Micro-Dots)
umzurechnen, deren Gesamtheit den Bildpunkt z. B. in einem
Einheitsquadrat ergibt. Da nämlich ein Drucker oder
Laserbelichter einen Bildpunkt nicht als Halbton wiedergeben
kann, wird der Bildpunkt aus sehr viel kleineren Einzelpunkten
digital zusammengesetzt. Soll beispielsweise ein Tonwert von
25% geschrieben werden, werden 25% der Einzelpunkte
geschwärzt. Werden die zu schwärzenden Einzelpunkte (deren
Fläche proportional zum Ton- oder Grauwert ist)
zusammenhängend angeordnet, spricht man von
amplitudenmodulierter Rasterung.
Werden andererseits die zu schwärzenden Einzelpunkte z. B.
innerhalb eines Einheitsquadrats regellos verteilt (anstatt zu
einer größeren Fläche zusammengelagert), spricht man von
frequenzmodulierter Rasterung. Im einfachsten Fall kann man
für jeden Tonwert eine bestimmte Punktverteilung in Form einer
Bitmap definieren und in einem Datenspeicher ablegen. In
diesem Fall würde man allerdings feststellen, daß die
scheinbar regellos angeordneten Punkte, da sie sich in diesem
Muster immer wiederholen, eine störende Struktur erkennen
lassen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, muß die Verteilung
der Punkte auch bei Vorliegen des gleichen Tonwerts variiert
werden. Dies geschieht am besten dadurch, daß die
Punkteverteilung bei jedem Tonwert nach einem Zufallsprinzip
neu gewählt wird. Hierzu sind mehrere Methoden bekannt (Error-
Diffusion, Dither-Verfahren), die Halbtonwerte in Abhängigkeit
von einem Schwellwert bzw. einer Schwellwertmatrix in binäre
Werte umsetzen. Siehe hierzu zum Beispiel den Aufsatz "Die
Vorteile der frequenzmodulierten Rasterung für den Offset" von
Kurt Schläpfer in der Zeitschrift "Deutscher Drucker", Seite
79 ff, Jahrbuch 1992/93.
Bei den bekannten Methoden werden die zum Beispiel in
einem Trommelscanner gewonnenen Bilddaten (Grauwerte) als
sogenannte Grobdaten in digitaler Form (z. B. als Wert zwischen
0 und 255) an einen externen Rechner ausgegeben, um sie in
Ansteuerdaten (Feindaten) für die Micro-Dots einer
frequenzmodulierten Rasterung umzurechnen. Dabei entstehen in
einem zeit- und geräteaufwendigen Rechenprozeß große
Datenvolumina, nämlich hochaufgelöste Datenbestände, die zur
Direktansteuerung der Micro-Dots eines Ausgabegeräts dienen.
Diese Datenbestände unterscheiden sich durch ihr Volumen
erheblich von gebräuchlichen Bilddatenbeständen. Ebenfalls
nachteilig ist, daß sowohl für die Erfassung (Abtastung) der
Bilddaten über den Scanner als auch für die Ausgabe der
verrechneten Daten jeweils eine Schnittstelle existieren muß.
Da der Scanner-Bediener bei Anwendung der
frequenzmodulierten Rastertechnik bei allen bisher bekannten
Verfahren die Bilddaten außerhalb des Scanners umrechnen
lassen muß und nicht wie sonst sofort vierfarbsepariert auf
einen Film schreiben kann, wird auch der Scanner nur zu
maximal 50% genutzt. Dies liegt daran, daß während der
Bildausgabe der verrechneten Daten (z. B. an ein Recorderteil
des Scanners) keine neuen Daten über den Scannerteil erfaßt
werden können, weil sowohl die Lese- als auch die Schreibwalze
dieser Geräte physikalisch auf einer Achse liegen und folglich
nicht unabhängig voneinander arbeiten können.
Eine volle Scannerausnutzung wird herkömmlich nur bei
Verwendung einer sogenannten autotypischen Rasterung erreicht
(Fig. 2). Die hohe Geschwindigkeit bei der Erzeugung von
autotypisch gerasterten Bildern wird durch Verwendung einer
Schwellwertmatrix (Rasterberg) erzielt. Jeder Bildpunkt wird
mit sämtlichen Schwellwerten dieser Matrix verglichen. Das
Ergebnis dieses Vergleichs sind die Ansteuerwerte für die
Micro-Dots des Belichters. Da der Vergleich durch eine
Hardware-Einheit durchgeführt wird, gibt es keine
Geschwindigkeitsprobleme im Echtzeitbetrieb. Andererseits
müssen aber eine Reihe bekannter Nachteile in Kauf genommen
werden, zum Beispiel die Notwendigkeit einer Rasterwinkelung
und störende Moiree- und Rosettenbildungen. Eine
Frequenzmodulation wäre nur durch zeitaufwendige weitere
Verarbeitung der Micro-Dots möglich.
Da es sich bei der Bildabtastung und der Bildausgabe um
zwei parallel arbeitende Prozesse handelt, die beide mit sehr
hoher Geschwindigkeit ablaufen, kann derzeit auch unter
Einsatz modernster Mikroprozessoren eine Umrechnung der
Bilddaten in frequenzmodulierte Feindaten nicht in Echtzeit
erfolgen. Es ist beim heutigen Stand der Technik nicht
möglich, die Bilddaten in Echtzeit so zu manipulieren, daß ein
frequenzmoduliertes Raster erzeugt wird.
Durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche löst die
vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein gattungsgemäßes
Verfahren und eine gattungsgemäße Einrichtung so auszubilden,
daß die Bilddaten schon während des Scannens, also in
Echtzeit, verrechnet und sofort an eine Belichtereinheit (z. B.
in einem Recorderteil des Scanners) übermittelt werden können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
anstelle der Bilddaten die Schwellwertmatrix zu manipulieren,
um eine frequenzmodulierte Rasterung zu realisieren. Damit
lassen sich die Vorteile der Verfahrensweise bei autotypischer
Rasterung, namentlich hohe Geschwindigkeit und relativ kleine
Datenmengen, mit der Ausgabe von Bildern in
frequenzmodulierter Rasterung kombinieren.
Was die Größe der Schwellwertmatrix anbelangt, sollte
diese - um regelmäßig wiederkehrende Muster im Bild zu
vermeiden - theoretisch eine Ausdehnung haben, die größer als
das größtmögliche Bild ist, das auf den Belichterteil
ausgegeben werden kann. Zahlreiche Versuche haben jedoch
ergeben, daß es in der Praxis ausreicht, einen Wert für die
Größe der Schwellwertmatrix zu wählen, bei dem keine
sichtbaren Regelmäßigkeiten mehr auftreten.
Anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Echtzeitausgabe von Bildern
in frequenzmodulierter Rasterung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen
Verfahrens zur Echtzeitausgabe von Bildern in autotypischer
Rasterung.
In dem schematischen Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Bilddatenverarbeitung nach Fig. 1 kann der
Benutzer durch einen Umschalter zwischen der eingangs
genannten autotypischen Rasterung und einer vergleichbar
schnellen, aber frequenzmodulierten Rasterung wählen. In
beiden Fällen wird in einem Vergleicher jeder Bildpunkt
hinsichtlich seines Grauwerts mit den Schwellwerten einer
Schwellwertmatrix verglichen, um Ansteuersignale für die
Erzeugung der Micro-Dots zu bilden. Bei Wahl der
frequenzmodulierten Rasterung wird jedoch die
Schwellwertmatrix laufend manipuliert, so daß sich jedem
Bildpunkt eine andere Schwellwertmatrix bietet, wodurch eine
zufallsabhängige oder pseudozufallsabhängige Verteilung der
Micro-Dots für einen gegebenen Grauwert eines Bildpunkts
zustandekommt, mit dem bei frequenzmodulierter Rasterung
erzielbaren Vorteil, daß regelmäßig wiederkehrende Strukturen
im Druckbild vermieden werden können. Gleichzeitig wird jedoch
die Geschwindigkeit einer autotypischen Rasterung im
wesentlichen beibehalten, so daß eine Echtzeitverarbeitung und
-übermittlung der aufgelösten Bilddaten ermöglicht ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann zum Beispiel in
einer Zusatz-Einsteckkarte für einen Trommelscanner bestehen.
Auf dieser Einsteckkarte wird eine frequenzmodulierte
Schwellwertmatrix in vielen verschiedenen Formen entweder
laufend berechnet, oder sie wird vorab berechnet und in einem
großen Speicher abgelegt. Während des Belichtungsvorgangs
stellt die Einsteckkarte anstelle der herkömmlichen, vom
Hersteller für die autotypische Rasterung vorgegebenen
Schwellwerte (den sog. Bergspeicherinhalt) die Schwellwerte
für die frequenzmodulierte Rasterung zur Verfügung.
Aus dieser Verfahrensweise folgt, daß keinerlei Eingriff
in den Bilddatenstrom notwendig ist. Dies wiederum bedeutet,
daß Geschwindigkeit und Bilddatenmenge identisch mit denen bei
autotypischer Rasterung sind.
Die Einsteckkarte kann völlig autonom arbeiten. Ihr
Vorhandensein wird nach außen hin zum Beispiel nur durch den
Umschalter deutlich, mit dem der Scanner-Benutzer zwischen
autotypischer und frequenzmodulierter Rasterung umschalten
kann. Je nach Schalterstellung liefert die Einsteckkarte dem
Belichterteil des Scanners entweder die Original-
Bergspeicherwerte als Schwellwerte oder die Inhalte der
frequenzmodulierten Schwellwertmatrix.
Claims (10)
1. Verfahren zum frequenzmodulierten Rastern von
abzutastenden und/oder zu druckenden Bildpunkten, die sich
jeweils aus einer Mehrzahl von Einzelpunkten zusammensetzen,
wobei für jeden Bildpunkt ein Grauwert abgetastet und in eine
Gruppe von Einzelpunkten umgerechnet wird, die als
Ansteuersignale für eine Bildausgabe geeignet sind und deren
räumliche Verteilung durch Vergleich mit den Werten einer
Schwellwertmatrix bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
für die Rasterung verschiedener Bildpunkte die
Schwellwertmatrix mit variablen Werten versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für jeden Bildpunkt eine andere Schwellwertmatrix verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die variablen Werte der Schwellwertmatrix
vorab berechnet und gespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die variablen Werte der Schwellwertmatrix
laufend berechnet werden.
5. Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung von
abzutastenden und/oder zu druckenden Bildpunkten, die sich
jeweils aus einer Mehrzahl von Einzelpunkten zusammensetzen,
wobei die Einrichtung ausgebildet ist, für jeden Bildpunkt
einen Grauwert abzutasten und in eine Gruppe von Einzelpunkten
umzurechnen, die als Ansteuersignale für eine Bildausgabe
geeignet sind und deren räumliche Verteilung durch Vergleich
mit den Werten einer Schwellwertmatrix bestimmt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung ausgebildet ist, für die
Rasterung verschiedener Bildpunkte die Schwellwertmatrix mit
variablen Werten zu versehen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ausgebildet ist, für jeden Bildpunkt eine andere
Schwellwertmatrix zu verwenden.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ausgebildet ist, die variablen Werte
der Schwellwertmatrix vorab zu berechnen und zu speichern.
8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ausgebildet ist, die variablen Werte
der Schwellwertmatrix laufend zu berechnen.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß sie mit einem Umschalter versehen ist, der
ausgebildet ist, wahlweise eine konstante Schwellwertmatrix zu
aktivieren.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als Einsteckkarte für einen Scanner,
insbesondere Trommelscanner, ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934322844 DE4322844A1 (de) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934322844 DE4322844A1 (de) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4322844A1 true DE4322844A1 (de) | 1995-01-19 |
Family
ID=6492313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934322844 Withdrawn DE4322844A1 (de) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4322844A1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3522011A1 (de) * | 1985-06-20 | 1987-01-02 | Wabco Westinghouse Steuerung | Lagerbuchse |
-
1993
- 1993-07-08 DE DE19934322844 patent/DE4322844A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3522011A1 (de) * | 1985-06-20 | 1987-01-02 | Wabco Westinghouse Steuerung | Lagerbuchse |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KUROSAWA, T., KOTERA, H.: multilevel halftoning algotihm for high-quality hardcopying * |
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