DE4322844A1 - Verfahren und Einrichtung zur frequenzmodulierten Rasterung - Google Patents

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.