DE4331644A1 - Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in BinärwerteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech
nik und betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte
bei der frequenzmodulierten Rasterung von Halbtonbildern sowie eine Einrich
tung zur Durchführung des Verfahrens. Unter Halbtonbildern sollen sowohl Farb
bilder als auch Schwarz/Weiß-Bilder verstanden werden.
Beim Mehrfarbendruck werden zu reproduzierende Farbbilder im allgemeinen in
den vier Druckfarben "Cyan" (C), "Magenta" (M), "Gelb" (Y) und "Schwarz" (K)
gedruckt. Die als Halbton-Farbbilder vorliegenden Originale werden zunächst in
einem Farbscanner punkt- und zeilenweise, optoelektronisch abgetastet, um für
jeden abgetasteten Bildpunkt die Farbanteile "Rot", "Grün" und "Blau" als Farb
werte (R, G, B) zu gewinnen. Die Farbwerte (R, G, B) des abgetasteten Farbbildes
werden dann durch eine Farbkorrekturrechnung in die Farbauszugswerte
(C, M, Y, K) für die Farbauszüge "Cyan", "Magenta", "Gelb" und "Schwarz" umge
rechnet. Nach der Umrechnung stehen für jeden Bildpunkt des abgetasteten
Halbton-Farbbildes vier Farbauszugswerte (C, M, Y, K) als Halbtonwerte im Werte
bereich von 0 bis 100% zur Verfügung. Die Farbauszugswerte (C, M, Y, K) sind ein
Maß für die Farbdichten, mit denen die vier Druckfarben Cyan", "Magenta",
"Gelb" und "Schwarz" auf dem Bedruckstoff gedruckt werden. In Sonderfällen, in
denen mit mehr als vier Farben gedruckt wird (Schmuckfarben), ist jeder Bild
punkt durch eine der Anzahl von Druckfarben entsprechende Anzahl von Farb
auszugswerten gekennzeichnet.
Die Farbauszugswerte (C, M, Y, K) können z. B. mit 8 bit je Bildpunkt und Druck
farbe digital codiert sein, womit der Wertebereich von 0 bis 100% in 256 Ton
wertstufen unterteilt ist. Die Farbauszugswerte (C, M, Y, K) können on-line
weiterverarbeitet oder für eine spätere Weiterverarbeitung zwischengespeichert
werden.
Unterschiedliche Halbtonwerte eines zu reproduzierenden Farbbildes lassen sich
im Druck nur durch eine Flächenmodulation der aufgetragenen Druckfarben, d. h.
durch Rasterung, erzeugen.
Daher werden mit Hilfe der Farbauszugswerte (C, M, Y, K) vier gerasterte Farb
auszüge "Cyan", "Magenta", "Gelb" und "Schwarz" in einem Farbauszugs-
Belichter, auch Recorder oder Imagesetter genannt, punkt- und zeilenweise auf
einem Aufzeichnungsmaterial belichtet. Die gerasterten Farbauszüge dienen als
Druckformen für den Mehrfarbendruck. In der Druckmaschine erfolgt dann der
Übereinanderdruck der unterschiedlich eingefärbten gerasterten Druckformen zu
einer mehrfarbigen Reproduktion.
Die Flächenmodulation der Druckfarben kann beispielsweise nach einem Verfah
ren zur Punktrasterung (autotypische Rasterung) erfolgen, bei dem unterschied
liche Halbtonwerte des Halbton-Farbbildes in Rasterpunkte unterschiedlicher
Größe umgewandelt und gedruckt werden, die in einem regelmäßigen Raster mit
sich periodisch wiederholenden Rastermaschen angeordnet sind. Durch den
Übereinanderdruck von periodisch angeordneten Rasterpunkten können störende
Moir´-Strukturen im Druck auftreten. Um solche störenden Moir´-Strukturen zu
minimieren, werden die Punktraster der vier Druckfarben unter verschiedenen
Rasterwinkeln angeordnet, z. B. den Raster-winkeln 0°, 15°, 45° und 75°.
In diesem Fall werden die gerasterten Farbauszüge "Cyan", "Magenta", "Gelb"
und "Schwarz" mit Punktrastern unterschiedlicher Rasterwinkelung belichtet.
Aus der DE-A-28 27 596 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von gerasterten
Farbauszügen mit Punktrastern beliebiger Rasterwinkelung durch punkt- und
zeilenweise Abtastung eines Halbton-Farbbildes und durch punkt- und zeilen
weise Belichtung mittels eines über eine Aufzeichnungsfläche bewegten
Aufzeichnungsorgans bekannt. Bei diesem Raster-Verfahren ist eine Matrix in
eine Vielzahl von Matrixelementen unterteilt und jedem Matrixelement ein
Schwellwert zugeordnet. Die Schwellwerte der Matrix (Rasterberg) repräsentieren
die sich periodisch wiederholende Grundstruktur für jede Rastermasche des
Punktrasters. Die den einzelnen Matrixelementen zugeordneten Schwellwerte
sind in einer Speichermatrix jeweils auf denjenigen Speicherplätzen abgelegt, die
der Lage der entsprechenden Matrixelemente innerhalb der Matrix entsprechen.
Das Aufzeichnungsmaterial für die Farbauszüge ist in eine Vielzahl von Flächen
elementen unterteilt. Bei der Aufzeichnung der Farbauszüge werden die Raster
punkte in den einzelnen Rastermaschen des Punktrasters aus belichteten
Flächenelementen (Belichtungspunkte; Belichtungspixel) zusammengesetzt. Die
Überprüfung, ob ein Flächenelement als Teil eines Rasterpunktes innerhalb einer
Rastermasche zu belichten ist oder nicht, erfolgt durch einen Vergleich der der
aktuellen Rastermasche zugeordneten Halbtonwerte des Farbbildes mit einem
entsprechend der Lage des Flächenelementes innerhalb der aktuellen Raster
masche ausgewählten Schwellwert der Matrix, wodurch die Halbtonwerte in
hochaufgelöste Binärwerte mit nur zwei Helligkeitswerten (Schwarz und Weiß)
umgewandelt werden, die das Muster des modulierten Punktrasters bilden.
Bei diesem bekannten Punktraster-Verfahren können zwar gedrehte Raster
systeme mit beliebigen Rasterwinkeln erzeugt werden, dennoch hat es sich in der
Praxis als schwierig erwiesen, für alle möglichen Anwendungsfälle Raster
systeme zu finden, die kein Moir´ aufweisen, besonders wenn mehr als vier
Farben übereinandergedruckt werden sollen. Es kann auch vorkommen, daß das
Punktraster mit Feinstrukturen des Bildinhalts, z. B. einem Textilmuster, störende
Moir´-Strukturen bildet.
Alternativ zum Punktraster-Verfahren kann die Flächenmodulation der Druck
farben auch nach einem Verfahren zur frequenzmodulierten Rasterung
(Rauschrasterung; stochastische Rasterung), beispielsweise nach der
DE-A 29 31 098, erfolgen, bei dem die Halbtonwerte des Farbbildes durch eine
Anordnung von kleinen gleichgroßen Druckpunkten die in der Aufzeichnungs
fläche möglichst gleichmäßig verteilt sind, wiedergegeben werden.
Die Anzahl der Druckpunkte je Flächeneinheit bestimmt den wiedergegebenen
Halbton bzw. Grauwert.
Auch bei den Verfahren zur frequenzmodulierten Rasterung wird die Entschei
dung, ob ein Punkt belichtet werden soll oder nicht, durch einen Vergleich von
Halbtonwerten mit den Schwellwerten einer Schwellwert-Matrix, beispielsweise
mit einer Dither-Matrix, herbeigeführt.
Die bekannten Verfahren zur frequenzmodulierten Rasterung haben zwar den
Vorteil, daß keine Raster mit unterschiedlichen Rasterwinkelungen erzeugt
werden müssen und daß bei unregelmäßiger Anordnung der Belichtungspunkte
keine Moir´-Strukturen entstehen, dennoch können gelegentlich im Druckbild
regelmäßige störende Muster auftreten. Außerdem sind die erforderlichen
Rechen-Algorithmen sehr zeitintensiv, so daß nur eine relativ geringe Auf
zeichnungsgeschwindigkeit bei der Rasterung erreicht werden kann. Dies gilt
insbesondere dann, wenn gleichzeitig noch die Quantisierungsfehler bei der
Schwellwert-Entscheidung nach dem sogenannten "Error Diffusion"-Verfahren
kompensiert werden, um eine bessere Reproduktionsqualität zu erreichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren zur
Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte bei der frequenzmodulierten
Rasterung von Halbtonbildern sowie die bekannten Einrichtungen zur Durch
führung des Verfahrens dahingehend zu verbessern, daß zur Erzielung einer
guten Reproduktionsqualität störende Muster vollständig vermieden und gleich
zeitig eine hohe Geschwindigkeit bei der gerasterten Aufzeichnung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 ange
gebenen Merkmale und bezüglich der Einrichtung durch die in den Ansprüchen
13 und 14 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Halbtonwerte in hochauf
gelöste Binärwerte umgewandelt, jedoch nicht in der Anordnung der bekannten
Punktraster mit modulierten Punktgrößen, sondern in einer unregelmäßigen,
frequenzmodulierten Struktur, d. h. ein Halbtonwert wird in eine mehr oder
weniger dichte unregelmäßige Anordnung kleiner aber gleich großer Raster
punkte abgebildet. Diese unregelmäßige Anordnung wird vom Auge beim Be
trachten je nach Zahl der Rasterpunkte pro Flächeneinheit zu einem Halbtonein
druck ohne störende Musterbildung integriert. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren lassen sich hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeiten bei guter Repro
duktionsqualität erreichen, ohne daß Quantisierungsfehler beispielsweise nach
dem "Error Diffusion"-Verfahren durch komplizierte und zeitraubende Rechen
operationen kompensiert werden müssen. Insbesondere können weiche Über
gänge bei schwer reproduzierbaren Tönen wie bei Hauttönen erzielt und Verläu
fe, d. h. allmähliche Dichteänderungen, ohne störende Dichtesprünge generiert
werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Unterteilung einer Aufzeichnungsfläche in Teilfelder,
Fig. 2 ein Schwellwert-Feld,
Fig. 3 ein Vorrat von Schwellwert-Feldern,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Aufzeichnungsfläche,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Umwandlung von
Halbtonwerten in Binärwerte als Blockschaltbild und
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung.
Zur Erzeugung der frequenzmodulierten Struktur von Rasterpunkten wird
zunächst in einem ersten Verfahrenschritt die Aufzeichnungsfläche (1) für die
Farbauszüge eines Farbbildes in Teilfelder (2) aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgt
vorzugsweise in der Belichtungs-Auflösung des verwendeten Farbauszugs-
Belichters, die von der Größe der in dem Farbauszugs-Belichter erzeugten
Belichtungspunkte (Belichtungspixel) abhängig ist. Die Teilfelder (2) sind in
x-Richtung (Zeilenrichtung) und in y-Richtung eines xy-Koordinatensystems
orientiert, das der Aufzeichnungsfläche (1) bzw. dem zu reproduzierenden
Halbton-Farbbild zugeordnet ist.
Fig. 1 zeigt die Unterteilung der Aufzeichnungsfläche (1) eines Farbauszuges
für ein zu druckendes Halbton-Farbbild oder einer ganzen Druckseite in Teil
felder (2).
Vorzugsweise sind die Teilfelder (2) alle gleich groß und rechteckig oder quadra
tisch. Auch anders geformte Teilfelder (2) sind möglich, die die Aufzeichnungs
fläche (1) lückenlos in Teilfelder (2) aufteilen. In dem beschriebenen Beispiel
haben die Teilfelder (2) eine Größe von 16×16 möglichen Belichtungspunkten.
Jedes Teilfeld (2) besteht somit aus 16 Zeilen mit jeweils 16 möglichen Belich
tungspunkten pro Zeile.
Wenn die Abtast-Auflösung des Farbbild-Abtasters, d. h. die Auflösung eines
Farbbildes in Bildpunkte, der Belichtungs-Auflösung des Farbauszugs-Belichter,
d. h. der Auflösung der Aufzeichnungsfläche in Belichtungspunkte, entspricht, z. B.
bei einem Reproduktionsmaßstab von 1 : 1, ist jedem möglichen Belichtungspunkt
mit den Ortskoordinaten (x, y) in einem Teilfeld (2) automatisch ein lagemäßig
entsprechender Halbtonwert D(x, y) eines Bildpunktes im Halbton-Farbbild zuge
ordnet, bei 16×16 möglichen Belichtungspunkten also 16×16 Halbtonwerte
D(x, y). Die Halbtonwerte D(x, y) entsprechen je nach dem, welcher Farbauszug
gerade belichtet wird, den Farbauszugswerten C, M, Y oder K.
Wenn sich die Abtast-Auflösung dagegen aufgrund eines von 1 : 1 abweichenden
Reproduktionsmaßstabes von der Belichtungs-Auflösung unterscheidet, erweist
es sich als zweckmäßig, eine Anpassung der Auflösungen durchzuführen, da die
Reproduktionsqualität um so besser ist je kleiner die Auflösungs-Differenz ist. Ist
die Abtast-Auflösung kleiner als die Belichtungs-Auflösung, werden die Halbton
werte D(x, y) der Bildpunkte jeweils pro Teilfeld (2) so oft in x- und y-Richtung
wiederholt bis ihre Anzahl der Anzahl von möglichen Belichtungspunkten in dem
Teilfeld (2) entspricht. Ist die Abtast-Auflösung dagegen größer als die Belich
tungs-Auflösung, werden Halbtonwerte D(x, y) ausgelassen bis ihre Anzahl
wiederum der Anzahl von möglichen Belichtungspunkten im Teilfeld (2) ent
spricht. Auch komplexere Maßstabänderungen, z. B. durch Interpolation von
Zwischenwerten, lassen sich durchführen.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird vor der Ermittlung der Binärwerte B(x, y)
ein Schwellwert-Feld (3) (Schwellwert-Matrix) erzeugt und gespeichert, in dem
den einzelnen Flächenelementen (4) des Schwellwert-Feldes (3) Schwellwerte
S(i, j) zugeordnet sind. Die Flächenelemente (4) bzw. Schwellwerte S(i, j) sind
durch Ortskoordinaten (i, j) eines dem Schwellwert-Feld (3) zugeordneten
ÿ-Koordinatensystems adressierbar, das in Richtung des xy-Koordinatensystems
orientiert ist.
Das Schwellwert-Feld (3) enthält in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel so
viele unterschiedliche Schwellwerte S(i, j) wie unterschiedliche Halbtonwerte
D(x, y) maximal in einem Halbton-Farbbild enthalten sein können. Bei einem
Wertebereich der Halbtonwerten D(x, y) von 0 bis 255 gibt es demnach Schwell
werte S(i, j) von 0 bis 255. Es kann aber gelegentlich von Vorteil sein, mehr
unterschiedliche Schwellwerte S(i, j) als unterschiedliche Halbtonwerte D(x, y)
vorzusehen.
Die Anzahl der Schwellwerte S(i, j) im Schwellwert-Feld (3) wird in zweckmäßiger
Weise gleich der Anzahl von möglichen Belichtungspunkten in einem Teilfeld (2)
gewählt. Im Ausführungsbeispiel weist das Schwellwert-Feld (3) demnach
16×16 Schwellwerte S(i, j) auf, so daß nach der zuvor beschriebenen Anpassung
der Abtast-Auflösung an die Belichtungs-Auflösung für jeden Halbtonwert D(x, y)
auch ein Schwellwert S(i, j) zum Vergleich zur Verfügung steht.
Die Verteilung der Schwellwerte S(i, j) innerhalb des Schwellwert-Feldes (3) ist so
getroffen, daß sich bei der Belichtung eine genügend kleinmustrige, aber regel
lose Verteilung der Rasterpunkte ergibt.
Fig. 2 zeigt ein solches Schwellwert-Feld (3) mit 16×16 Flächenelementen (4)
bzw. Schwellwerten S(i, j).
Zur Ermittlung der Binärwerte B(x, y) wird in einem dritten Verfahrensschritt vor
dem Vergleich jedem Teilfeld (2) der Aufzeichnungsfläche (1) jeweils ein Schwell
wert-Feld (3) mit einer anderen, vorzugsweise zufälligen, Verteilung der Schwell
werte S(i, j) innerhalb des Schwellwert-Feldes (3) per Zufall zugeordnet. Die
Halbtonwerte D(x, y) der entsprechenden Teilfelder (2) werden dann punktweise
mit den lagemäßig übereinstimmenden Schwellwerten S(i, j) der jeweils zufällig
zugeordneten Schwellwert-Felder (3) mit unterschiedlicher Schwellwert-Verteilung
verglichen. Durch den Vergleich werden die Halbtonwerte D(x, y) in hochaufge
löste Binärwerte B(x, y) mit nur zwei Helligkeitswerten (Schwarz und Weiß) umge
wandelt, wodurch für jeden Halbtonwert D(x, y) entschieden wird, welche der
möglichen Belichtungspunkte in den einzelnen Teilfeldern (2) der Aufzeichnungs
fläche (1) tatsächlich als Rasterpunkte belichtet und im späteren Druck als
Druckpunkte auf dem Bedruckstoff geschwärzt werden. Die Entscheidung wird
beispielsweise so getroffen, daß ein möglicher Belichtungspunkt dann als Raster
punkt belichtet wird, wenn ein Halbtonwert D(x, y) oberhalb des zugehörigen
Schwellwertes S(i, j) liegt.
Zur Wiedergabe eines Halbtonwertes D(x, y) von beispielsweise 25% in einem
Teilfeld (2) werden 25% der möglichen Belichtungspunkte als Rasterpunkte in
dem Teilfeld (2) belichtet, wobei die Rasterpunkte aufgrund der unregelmäßigen
Verteilung der Schwellwerte S(i, j) unregelmäßig über die gesamte Teilfläche (2)
verteilt sind.
Bei Verwendung von Schwellwert-Feldern (3) mit gleicher Schwellwert-Anordnung
wäre die Struktur der Belichtungspunkte in den einzelnen Teilfeldern (2) zwar
schon unregelmäßig, die Verwendung von Schwellwert-Feldern (3) mit von Teil
fläche (2) zu Teilfläche (2) wechselnden Schwellwert-Anordnungen hat darüber
hinaus den Vorteil, daß die Ausbildung einer störenden übergeordneten Struktur
aufgrund einer Blockaufteilung gleichartiger Teilfelder (2) vermieden wird.
Die Zuordnung von Teilfeldern (2) und Schwellwert-Feldern (3) nach dem dritten
Verfahrenschritt kann in einem ersten Ausführungsbeispiel durch Zufallsauswahl
erfolgen. In diesem Fall wird ein Vorrat N, z. B. N = 64, von Schwellwert-Feldern
(3) mit jeweils einer anderen, vorzugsweise zufälligen, Verteilung von Schwell
werten S(i, j) erzeugt. Den einzelnen Schwellwert-Feldern (3) werden Feld
nummern k von 1 bis 64 zugeordnet und die zugehörigen Schwellwerte Sk (x, y)
der einzelnen Schwellwert-Felder k gespeichert.
Fig. 3 zeigt einen solchen Vorrat von N = 64 Schwellwert-Feldern (3).
Die zum Vergleich herangezogenen Schwellwert-Felder k mit jeweils unter
schiedlicher Verteilung der Schwellwert Sk(i, j) werden dann vor dem Vergleich
aus dem gespeicherten Vorrat N per Zufall ausgewählt. In Fig. 1 sind beispiels
weise in einige der Teilfelder (2) die Feldnummern k der jeweils zum Vergleich
ausgewählten Schwellwert-Felder (3) eingetragen.
Bei einer Verfahrensvariante wird vor der Zuordnung von Teilfeldern (2) und
Schwellwert-Feldern (3) jeweils nur die Verteilung der Schwellwerte S(i, j) inner
halb eines erzeugten Schwellwert-Feldes (3) geändert, vorzugsweise zufällig
geändert, wobei wiederum jedem Teilfeld (2) ein Schwellwert-Feld (3) mit einer
anderen Schwellwert-Verteilung zum Vergleich zugeordnet wird.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante wird der Vergleich von Schwellwerten S(i, j)
und Halbtonwerten D(x, y) nicht on-line während der Belichtung der Farbauszüge,
sondern vor der Belichtung durchgeführt und die dabei ermittelten Binärwerte
B(x, y) in Form eines Binärwert-Feldes (Bitmap) abgespeichert, das während der
Belichtung ausgelesen wird.
Beim Vergleich von Halbtonwerten D(x, y) und Schwellwerten S(i, j) kann beispiels
weise so vorgegangen werden, daß die Halbtonwerte D(x, y) und die Schwellen
werte S(i, j) zeilenweise und innerhalb der Zeilen punktweise durch alle Teilfelder
(2) der Aufzeichnungsfläche (1) aufgerufen werden.
Der Ablauf wird anhand der Fig. 4 näher erläutert.
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Aufzeichnungsfläche (1) mit
zwei in x-Richtung nebeneinander liegenden Teilfeldern (2a und 2b) und zwei
sich in y-Richtnug anschließenden Teilfeldern (2c und 2d). In dem bereits zuvor
genannten Beispiel entfallen auf jedes Teilfeld (2) 16, in y-Richtung nebenein
ander liegende Zeilen (5) mit jeweils 16, in y-Richtung aneinander gereihten
möglichen Belichtungspunkten (6). Beim Durchlaufen der 1. Zeile (6) wird bei
spielweise für das erste Teilfeld (2a) ein Schwellwert-Feld (3) mit der Feldnum
mer k = 7, für das zweite Teilfeld (2b) ein Schwellwert-Feld (3) mit der Feldnum
mer k = 16 und für die sich in x-Richtung anschließenden, nicht dargestellten
Teilfelder (2), wie in Fig. 1 angedeutet, Schwellwert-Feld (3) mit den Feldnum
mern k = 28, 44, 31, 56, 2 und 9 aufgerufen, wobei der Wechsel der Schwellwert-
Felder (3) jeweils an den Grenzen der einzelnen Teilfelder (2) erfolgt.
Beim Durchlaufen der 1. Zeile (5) werden die Feldnummern k der für die einzel
nen Teilfelder (2) aufgerufenen Schwellwert-Felder (3) gespeichert und beim
Durchlaufen der 2. bis 16. Zeile derselben Teilfelder (2) jeweils erneut in der ge
speicherten Reihenfolge aufgerufen, so daß der Vergleich in den Teilfeldern (2a
und 2b) sowie in den sich in Zeilenrichtung anschließenden Teilfeldern jeweils
anhand der erstmals zugeordneten Schwellwert-Felder (3) erfolgt.
In der 17. Zeile werden dann erstmals in y-Richtung benachbarte, neue Teilfelder
(2c und 2d) und weitere sich in Zeilenrichtung anschließende Teilfelder (2) durch
laufen, wobei diesen Teilfeldern (2), wie für die 1. Zeile beschrieben, neue
Schwellwert-Felder (3) mit anderen Feldnummern k zufällig zugeordnet werden,
beispielsweise, wie in Fig. 1 angedeutet, die Feldnummern k = 22, 11, 49, 60 und
46.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Vorgehensweise, bei der die Teilfelder (2)
der gesamte Aufzeichnungsfläche (1) zeilenweise durchlaufen werden, kann der
Vergleich von Halbtonwerten D(x, y) mit den zugehörigen Schwellwerten S(x, y) für
ein Teilfeld (2) vollständig durchgeführt und dann zu einem benachbarten Teilfeld
(2) übergegangen werden.
Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens für den Fall, daß die Zuordnung von Teilfeldern (2) und Schwell
wert-Feldern (3) durch Zufallsauswahl erfolgt.
Ein Bild-Speicher (7) enthält die Halbtonwerte D(x, y) für einen der Farbauszüge,
z. B. codiert mit 8 bit je Halbtonwert. Ein Schwellwert-Speicher (8) enthält einen
Vorrat von N verschiedenen Schwellwert-Feldern (3) mit den Feldnummern
k von 1 bis N. Die einzelnen Schwellwert-Felder (3) weisen jeweils eine unregel
mäßige Verteilung der Schwellwerte Sk(i, j) in den einzelnen Schwellwert-Feldern (3)
auf. Die Schwellwerte Sk(i, j) sind z. B. ebenfalls mit 8 bit codiert. Im Schwell
wert-Speicher (8) mögen 64 verschiedene quadratische Schwellwert-Felder (3)
mit jeweils 16×16 Schwellwerten Sk(i, j) abgespeichert sein.
Ein erster Adreßgenerator (9) erzeugt zeilenweise x,y-Adressen, welche den
Ortskoordinaten x und y der Belichtungspunkte (6) in der Aufzeichnungsfläche (1)
entsprechen. Die x-Adressen bezeichnen die laufenden Nummern der möglichen
Belichtungspunkte (6) in einer Zeile (5), die y-Adressen die Nummern der laufen
den Zeilen (5). Im allgemeinen ist die Auflösung der Belichtungspunkte höher als
die Auflösung der Bildpunkte, deren Halbtonwerte D(x, y) im Bild-Speicher (1) ge
speichert sind. Deshalb werden die x,y-Adressen mit einem ersten Adreßum
setzer (10) in u,v-Adressen der gröber aufgelösten Bildpunkte umgesetzt. Der
erste Adreßumsetzer (10) berücksichtigt den Maßstabunterschied zwischen der
Auflösung der Bildpunkte und der Auflösung der Belichtungspunkte. Der erste
Adreßumsetzer (10) implementiert die Umsetzungs-Gleichungen:
u = a*x
v = b*y.
v = b*y.
In den Gleichungen sind a und b die entsprechenden Maßstabsfaktoren in
x- und y-Richtung. Die Adreßumsetzung kann z. B. durch Multiplizierer oder durch
geeignet gefüllte Tabellen-Speicher realisiert werden. Statt eines einfachen
Adreßumsetzers kann auch eine Interpolations-Einrichtung verwendet werden,
die aus mehreren benachbarten u,v-Bildwerten des Bild-Speichers (7) einen
Halbtonwert D(x, y) für die x,y-Adresse errechnet. Für den Sonderfall, daß die
Bildpunkte bereits in der Auflösung der Belichtungspunkte gespeichert sind, wird
keine Adreßumsetzung oder Interpolation benötigt. Insgesamt sorgt die Anordnung
aus Bild-Speicher (7), erstem Adreßgenerator (9) und erstem Adreßumsetzer (10)
dafür, daß für jede x,y-Adresse ein Halbtonwert D(x, y) aus dem Bild-Speicher (7)
ausgelesen wird.
Ein zweiter Adreßgenerator (11) erzeugt ebenfalls zeilenweise x,y-Adressen,
welche den Ortskoordinaten x und y der möglichen Belichtungspunkte (6) in der
Aufzeichnungsfläche (1) entsprechen. Der erste Adreßgenerator (9) ist mit dem
zweiten Adreßgenerator (11) synchronisiert. In einem zweiten Adreßumsetzer (12)
wird jede x-Adresse in Teiladressen p und i umgesetzt, wobei, unter der
Annahme, daß ein Teilfeld (2) aus 16×16 Belichtungspunkten besteht, p ein
Vielfaches von 16 und i ein Rest, der kleiner als 16 ist. In gleicher Weise wird jede
y-Adresse in Teiladressen q und j umgesetzt.
Der zweite Adreßumsetzer (12) realisiert somit die Gleichungen:
p = [x/16] | |
p = ganze Zahl | |
i = x mod 16 | i = ganze Zahl, 0<=i<16 |
q = [y/16] | q = ganze Zahl |
j = y mod 16 | j = ganze Zahl, 0<=j<16 |
Die eckigen Klammern bedeuten, daß die nächstkleinere ganze Zahl des
Divisionsergebnisses genommen wird. Die Teiladresse p gibt somit an, im
wievielten Schwellwert-Feld (3) entlang einer Zeile sich die x-Adresse befindet,
die Teiladresse i gibt an, an welcher Position in x-Richtung in dem betreffenden
Schwellwert-Feld (3) sich die x-Adresse befindet. Entsprechend gibt die Teil
adresse q an, in welcher Reihe von Schwellwert-Feldern (3) sich die y-Adresse
befindet (Fig. 1), und die Teiladresse j gibt an, an welcher Position in y-Richtung
sich die Zeile (5) in der Reihe von Schwellwert-Feldern (3) befindet.
Die Teiladressen p und q adressieren einen Index-Speicher (13), in den zuvor
eine Folge von Zufallszahlen k geladen wurde. Die Werte von k liegen in dem
beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen 1 und 64, da ein Vorrat von 64
verschiedenen Schwellwert-Feldern (3) vorhanden ist. Der Index-Speicher (13) ist
zweidimensional organisiert. Für jede mögliche Position eines Schwellwert-Feldes
(3) in der Aufzeichnungsfläche (1) gemäß Fig. 1 enthält der Index-Speicher (13)
eine Zahl, die die Feldnummer k des dort zu verwendenden Schwellwert-Feldes
(3) enthält. Die Teiladresse p adressiert den Index-Speicher (13) in x-Richtung,
die Teiladresse q in y-Richtung. Die ausgelesene Feldnummer k bestimmt,
welches der 64 Schwellwert-Felder (3) im Schwellwert-Speicher (8) adressiert
wird. Die Teiladressen i und j, die direkt an den Schwellwert-Speicher (8) gelegt
werden, bestimmen, aus welcher Position innerhalb eines Schwellwert-Feldes (3)
mit der Feldnummer k ein Schwellwert Sk(i, j) ausgelesen wird. Da sich die Teil
adresse q nur alle 16 Zeilen ändert, wird während 16 aufeinanderfolgenden
Zeilen (5) immer wieder die gleiche Folge von Schwellwert-Feldern (3) durch
laufen. Mit der Änderung von q wird in den darauffolgenden 16 Zeilen (5) dann
eine andere Zufallsfolge der Schwellwert-Felder (3) aufgerufen.
Die aus dem Bild-Speicher (7) ausgelesenen Halbtonwerte D(x, y) und die aus
dem Schwellwert-Speicher (8) ausgelesenen Schwellwerte Sk(i, j) werden einem
Vergleicher (14) zugeführt.
Der Vergleicher (14) vergleicht für jede x,y-Adresse, d. h. für jeden möglichen
Belichtungspunkt (6), den Halbtonwert D(x, y) aus dem Bild-Speicher (7) mit dem
entsprechenden Schwellwert Sk(i, j) aus dem Schwellwert-Speicher (8) und er
zeugt z. B. den Binärwert B(x, y) = 1, wenn Sk(i, j) kleiner oder gleich D(x, y) ist und
den Binärwert B(x, y) = 0, wenn Sk(i, j) größer als D(x, y) ist. Eine inverse Erzeu
gung von B(x, y) ist ebenso möglich. Wichtig ist nur, daß für jeden möglichen
Belichtungspunkt (6) ein anderer Schwellwert Sk(i, j) für die Schwellwert-Entschei
dung verwendet wird.
Dem Vergleicher (14) ist eine Einrichtung (15) nachgeschaltet, der die Binärwerte
B(x,y) zugeführt werden. Die Einrichtung (15) kann als Speicher ausgebildet sein,
in dem die Binärwerte B(x, y) zur späteren Weiterverarbeitung abgelegt werden.
Die Einrichtung (15) kann aber auch ein Ausgabegerät, z. B. ein Farbauszugs-
Recorder, sein.
In einer anderen Ausführungsform kann der Index-Speicher (13) auch eindi
mensional organisiert sein. Er enthält dann die Feldnummern k einer Reihe von
Schwellwert-Feldern (3) aus der Aufteilung der Aufzeichnungsfläche (1) in
Schwellwert-Felder (3). In dem Fall gibt der zweite Adreßumsetzer (12) nach je
weils 16 Zeilen (5), also wenn die Teiladresse q um eins erhöht wird, ein Melde
signal an eine zentrale Steuerung. Die Steuerung, die z. B. aus einem Mikro
computer und einem Steuerungsprogramm besteht, lädt dann vor Beginn der
nächsten Zeile (5) eine neue Zufallszahlenfolge in den Index-Speicher (13).
In einer weiteren Ausführungsform ohne Index-Speicher können die Feldnum
mern k der Schwellwert-Felder (3) auch als Zufallszahlen von einem in den
zweiten Adreßumsetzer (12) integrierten Zufallszahlen-Generator erzeugt
werden. Dabei ist der Zufallszahlen- Generator so programmiert, daß er jeweils
nach 16 Belichtungspunkten (6) eine neue Zufallszahl k erzeugt, dies aber so,
daß 16 Zeilen (6) lang die gleiche Folge von Zufallszahlen k für eine Reihe von
Schwellwert-Feldern (3) entsteht, und für jeweils weitere 16 Zeilen (6) eine ande
re Folge von Zufallszahlen k. In dieser Ausführungsform werden vom zweiten
Adreßumsetzer (12) aus der x,y-Adresse nach den obigen Gleichungen nur die
Teiladressen i und j abgeleitet.
Weitere Ausführungsformen und Varianten der Adreßerzeugung für den Schwell
wert-Speicher (8) sind denkbar.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Durchfüh
rung des Verfahrens in einem Blockschaltbild für den Fall, daß der Vergleich der
Schwellwerte Sk(i, j) mit den Halbtonwerten D(x, y) in einen Vorprozeß verlagert
ist.
Die Einrichtung weist wiederum einen Bild-Speicher (7), einen ersten Adreß
generator (9), einen ersten Adreßumsetzer (10), einen zweiten Adreßgenerator
(11), einen zweiten Adreßumsetzer (12), einen Index-Speicher (13) und eine
Einrichtung (15) zur Weiterverarbeitung auf. Der Schwellwert-Speicher (8) nach
Fig. 5 ist durch einen Binärwert-Speicher (16) ersetzt worden.
In dieser Einrichtung werden in einem Vorprozeß die Schwellwerte Sk(i, j) jedes
der 64 Schwellwert-Felder (3) mit allen 256 möglichen Halbtonwerten D(x, y)
verglichen und daraus entsprechende Binärwert-Felder Bkd(i, j) erzeugt, die in
dem Binärwert-Speicher (16) abgespeichert werden. Der Index k bezeichnet das
zugehörige Schwellwert-Feld (3) und der Index d den zugehörigen Halbtonwert
D(x, y). Mit 64 verschiedenen Schwellwert-Feldern (3) und 256 verschiedenen
Halbtonwerten D(x, y) entstehen so 64×256 = 16 384 Binärwert-Felder Bkd(i, j),
die jeweils eine Größe von 16×16 Binärwerten B(x, y) haben.
Wie in der Einrichtung nach Fig. 5 beschrieben, wird der Bild-Speicher (7) durch
den ersten Adreßgenerator (9) und den ersten Adreßumsetzer (10) adressiert.
Ebenso wird auch der Binärwert-Speicher (16) durch den zweiten Adreßgenerator
(11), den zweiten Adreßumsetzer (12) und den Index-Speicher (13) adressiert,
wobei die Teiladresse k eine Gruppe von Binärwert-Feldern auswählt. Als weitere
Teiladresse wird dem Binärwert-Speicher (16) direkt der Halbtonwert D(x, y) zuge
führt, der aus der durch k angewählten Untergruppe von 256 Binärwert-Feldern
dasjenige Binärwert-Feld auswählt, das dem Halbtonwert D(x, y) entspricht. Die
Teiladressen i und j zeigen schließlich auf die Position des Belichtungspunktes
innerhalb des 16×16 Pixel großen Binärwert-Feldes Bkd(i, j), das durch k und
D(x, y) selektiert wurde. Der Binärwert B(x, y) an dieser Position wird direkt als
Ausgabewert verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Umwandlung von Halbtonwerten in hoch
aufgelöste Binärwerte bei der frequenzmodulierten Rasterung wurde am Beispiel
eines zu reproduzierenden Halbton-Farbbildes erläutert. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann selbstverständlich auch bei der Rasterung von Schwarz/Weiß-
Halbtonbildern verwendet werden.
Claims (17)
1. Verfahren zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte bei der frequenz
modulierten Rasterung von zu reproduzierenden Halbtonbildern, bei dem jeder
Halbtonwert eines Halbtonbildes durch eine entsprechende Anzahl von auf
einer Aufzeichnungsfläche ungleichmäßig verteilten Rasterpunkten wiederge
geben wird, bei dem die Aufzeichnungsfläche [1] in mögliche Aufzeichnungs
punkte unterteilt ist und bei dem die durch punkt- und zeilenweise Abtastung
des Halbtonbildes gewonnenen Halbtonwerte [D(x, y)] durch Vergleich mit
zugeordneten Schwellwerten [S(i, j)] in Binärwerte [B(x, y)] umgewandelt
werden, welche für jeden möglichen Aufzeichnungspunkt entscheiden, ob
dieser als Rasterpunkt aufgezeichnet wird oder nicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Aufzeichnungsfläche [1] in Teilfelder [2] mit jeweils einer vorgegebenen Anzahl von möglichen Aufzeichnungspunkten aufgeteilt wird,
- - vor dem Vergleich jedem Teilfeld [2] ein Schwellwert-Feld [3] mit einer anderen Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] innerhalb des Schwellwert- Feldes [3] zugeordnet wird und
- - jeweils die zu den betreffenden Teilfeldern [2] gehörigen Halbtonwerte [D(x, y)] zum Vergleich mit den Schwellwerten [S(i, j)] der zugeordneten Schwellwert-Felder [3] herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzel
nen Teilfeldern [2] zugeordneten Schwellwert-Felder [3] jeweils eine zufällig
geänderte Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein Vorrat von Schwellwert-Feldern [3] mit jeweils einer anderen, vorzugs weise zufällig geänderten, Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] innerhalb der Schwellwert-Felder [3] generiert und abgespeichert wird und
- - die Zuordnung eines Schwellwert-Feldes [3] zu einem Teilfeld [2] durch Zufallsauswahl aus dem gespeicherten Vorrat von Schwellwert-Feldern [3] erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein Schwellwert-Feld [3] generiert und gespeichert wird und
- - die Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] innerhalb des gespeicherten Schwell wert-Feldes [3] jeweils vor der Zuordnung des Schwellwert-Feldes [3] zu einem Teilfeld [2] geändert, vorzugsweise zufällig geändert, wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl der Schwellwerte [S(i, j)] eines Schwellwert-Feldes [3] gleich der An
zahl von möglichen Aufzeichnungspunkten pro Teilfeld [2] gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwellwert-Felder [3] rechteckig oder quadratisch sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwellwert-Felder [3] gleich groß sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
sich bei der Zuordnung von Teilflächen [2] und Schwellwert-Feldern [3] eine
zufällige Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] in beiden Ausdehnungen der
Aufzeichnungsfläche [1] nicht wiederholt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Vergleich von Halbtonwerten [D(x, y)] und Schwellwerten [S(i, j)] für alle möglichen Halbtonwerte vor der Weiterverarbeitung der Binärwerte [B(x, y)] vorgenommen wird
- - die durch den Vergleich gewonnenen Binärwerte [B(x, y)] als Binärwert- Felder [Bkd(i, j)] abgespeichert werden und
- - bei der Weiterverarbeitung die Halbtonwerte [D(x, y)] die entsprechenden Binärwert-Felder [Bkd(i, j)] auswählen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der Schwellwert-Felder [3] oder die Gesamtheit der Schwellwert-Felder
[3] mindestens so viele verschiedene Schwellwerte [S(i, j)] enthält wie verschie
dene Halbtonwerte [D(x, y)] im Halbtonbild enthalten sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilung der hohen und niedrigen Schwellwerte [S(i, j)] in den
Schwellwert-Feldern [3] im wesentlichen gleichmäßig ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Gruppen von ähnlich großen Schwellwerten [S(i, j)] in den Schwellwert-
Feldern [3] dicht beieinander liegen, so daß entsprechende Gruppen von dicht
beieinander liegenden Binärwerten [B(x, y)] entstehen.
13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch
- - einen Bild-Speicher [7] zur Ablage der Halbtonwerte [D(x, y)] eines zu reproduzierenden Halbtonbildes,
- - einen Schwellwert-Speicher [8] zur Ablage eines Vorrates an Schwellwert- Feldern [3] mit jeweils einer anderen, vorzugsweise zufällig geänderten, Verteilung der Schwellwerte [S(i, j)] innerhalb der Schwellwert-Felder [3],
- - einen Index-Speicher [13] zur Zufallsauswahl der in dem Schwellwert- Speicher [8] abgelegten Schwellwert-Felder [3],
- - einen ersten Adreßgenerator [9] zur Adressierung des Bild-Speichers [7],
- - einen zweiten Adreßgenerator [11] und einen Adreßumsetzer [12] zur Adressierung des Index-Speichers [13] und des Schwellwert-Speichers [8] und durch
- - einen Vergleicher [14] zur Erzeugung von Binärwerten [B(x, y)] durch Vergleich der Halbtonwerte [D(x, y)] mit den Schwellwerten [S(x, y)].
14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch
- - einen Bild-Speicher [7] zur Ablage der Halbtonwerte [D(x, y)] eines zu reproduzierenden Halbtonbildes,
- - einen Binärwert-Speicher [16] zur Ablage der durch Vergleich von Halbton werten [D(x, y)] und Schwellwerten [Sk(x, y)] gewonnenen Binärwert-Felder [Bkd(i, j)]
- - einen Index-Speicher [13] zur Zufallsauswahl der in dem Binärwert-Speicher [16] abgelegten Binärwert-Felder [Bkd(i, j)],
- - einen ersten Adreßgenerator [9] zur Adressierung des Bild-Speichers [7] und
- - einen zweiten Adreßgenerator [11] und einen Adreßumsetzer [12] zur Adressierung des Index-Speichers [13] und des Binärwert-Speichers [16], wobei der Binärwert-Speicher [16] zum Auslesen und Weiterverarbeiten der Binärwerte [B(x, y)] durch die aus dem Bild-Speicher [7] ausgelesenen Halbtonwerte [D(x, y)] adressierbar ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den ersten Adreßgenerator [9] und den Bild-Speicher [7] ein Adreß
umsetzer [10] geschaltet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Vergleicher [14] bzw. der Binärwert-Speicher [16] an eine Einheit [15] zur
Weiterverarbeitung der Binärwerte [B(x, y)] angeschlossen ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit [15]
als Speicher oder Ausgabegerät ausgebildet ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331644A DE4331644A1 (de) | 1993-02-19 | 1993-09-17 | Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte |
EP93115765A EP0612181A1 (de) | 1993-02-19 | 1993-09-30 | Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte |
JP25423093A JPH06253162A (ja) | 1993-02-19 | 1993-10-12 | ハーフトーン値を2進値へ変換する方法および装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4305140 | 1993-02-19 | ||
DE4331644A DE4331644A1 (de) | 1993-02-19 | 1993-09-17 | Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4331644A1 true DE4331644A1 (de) | 1994-08-25 |
Family
ID=6480875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4331644A Ceased DE4331644A1 (de) | 1993-02-19 | 1993-09-17 | Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Halbtonwerten in Binärwerte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4331644A1 (de) |
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DE102005027068A1 (de) * | 2005-06-11 | 2006-12-14 | Man Roland Druckmaschinen Ag | Rasterverfahren für den Mehrfarbendruck |
DE10261004B4 (de) * | 2002-12-24 | 2009-03-26 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Verfahren zur Anwendung von Zufallszahlen bei der Rasterung von Bilddaten |
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- 1993-09-17 DE DE4331644A patent/DE4331644A1/de not_active Ceased
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8131 | Rejection |