-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines
optimierten Schwellwertgebirges für die Frequenz- und/oder
Amplituden-modulierte Rasterung, ein entsprechendes Schwellwertgebirge
sowie die Verwendung eines entsprechenden Schwellwertgebirges.
-
Ein
Schwellwertgebirge dient dazu, beim Halbtonrasterungsverfahren im
Rahmen des Druckprozesses zu entscheiden, ob ein Bildpunkt (Pixel) gesetzt
wird oder nicht.
-
Ein
Verfahren zur Erzeugung mindestens eines Schwellwertgebirges für
die Frequenz-modulierte Rasterung ist aus der
DE 10 2004 015 155 B4 bekannt.
Bei diesem Verfahren wird in einer Rastermatrix eine vorgegebene
Anzahl von Pixel zufällig gesetzt. Anschließend
wird für die Rastermatrix eine Nachbarschaftsmatrix ermittelt
und für jedes gesetzte und nicht gesetzte Pixel der Rastermatrix
eine statistische Verteilung ermittelt, mit welcher Häufigkeit
in der Nachbarschaft eines jeden Pixels gesetzte Pixel auftreten.
Hierbei wird das Pixel ermittelt, für welches der ermittelte
statistische Wert für die Häufigkeit von in der
Nachbarschaft auftretenden Pixel minimal ist. Für letzteres
Pixel wird in der Rastermatrix ein zusätzliches Pixel gesetzt
und für jedes gesetzte Pixel wird ein Wert eines entsprechenden
Feldes in einer Schwellwertmatrix inkrementiert, wobei die Größe. der
Schwellwertmatrix der Größe der jeweiligen Rastermatrix
entspricht. Die vorgenannten Schritte werden solange wiederholt,
bis alle Pixel in der Rastermatrix gesetzt sind. Schließlich
wird die nach dem Setzen des letzten Pixels ermittelte Schwellwertmatrix
als Schwellwertgebirge ausgegeben. Dieses bekannte Verfahren erzeugt
ein frequenzmoduliertes Raster (FM-Raster), bei dem im sehr hellen
und sehr dunklen Bereich nach wie vor eine sehr hohe Anzahl einzeln
gesetzter Pixel vorhanden sind, wodurch sich in diesen Bereichen
eine nur mäßige Reproduzierbarkeit beim Druck
ergibt, die aufwendige drucktechnische Maßnahmen erforderlich
macht.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht,
ohne aufwendige drucktechnische Maßnahmen auf einfache
und kostengünstige Weise sowohl im Hell- als auch im Dunkeltonbereich ein
verbessertes Druckverhalten zu erreichen.
-
Die
vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ausgehend
von einem vorgegebenen Schwellwertgebirge letzteres modifiziert
wird derart, dass in dem vorgegebenen Schwellwertgebirge eine Neugruppierung
der die Schwellwertmaxima definierenden Schwellwerte des Schwellwertgebirges
auf der Grundlage einer Häufigkeitsberechnung unter Einbeziehung
der Schwellwerte des vorgegebenen Schwellwertgebirges, insbesondere
der Schwellwertmaxima und/oder Schwellwertminima des vorgegebenen
Schwellwertgebirges erfolgt. Abhängig davon wird ein modifiziertes
Schwellwertgebirge erzeugt. Letzteres wird dann für den
Druckprozess verwendet. Das erfinderische Verfahren ermöglicht
es, aufgrund des optimierten Schwellwertgebirges beim Druck vor
allem im Hell- als auch Dunkeltonbereich auf einfache und kostengünstige
Weise ein verbessertes Druckverhalten zu erzielen.
-
Eine
zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist folgende Schritte auf:
- (a)
Festlegung eines vorgegebenen Schwellwertgebirges anhand einer vorgegebenen
Schwellwerttabelle,
- (b) Auswahl von Schwellwertmaxima in der Schwellwerttabelle,
- (c) Feststellung von Schwellwerten, insbesondere der höchsten
Schwellwerte um jedes Schwellwertmaximum,
- (d) Angleichen des Schwellwertes des betreffenden Schwellwertmaximums
mit den gemäß Merkmal (c) festgestellten Schwellwerten
zu einem modifizierten Schwellwertmaximum,
wodurch ein
modifiziertes optimiertes Schwellwertgebirge erzeugt wird. Mit dem
optimierten Schwellwertgebirge wird erreicht, dass eine höhere
Reproduzierbarkeit der Bildelemente im Hell- sowie Dunkelbereich
beim Druck sich einstellt.
-
In
Konkretisierung des vorgenannten Verfahrens kann zusätzlich
zur Erstellung des modifizierten Schwellwertmaximums auch die Umgebung
des modifizierten Schwellwertmaximums, insbesondere können
auch die gemäß Merkmal (c) festgestellten Werte
angeglichen werden.
-
In
entsprechender Weise umfasst das erfindungsgemäße
Verfahren folgende Schritte:
- (a') Festlegung
eines vorgegebenen Schwellwertgebirges anhand einer vorgegebenen
Schwellwerttabelle,
- (b') Auswahl von Schwellwertminima in der Schwellwerttabelle,
- (c') Feststellung von Schwellwerten, insbesondere der niedrigsten
Schwellwerte, um jedes Schwellwertminimum,
- (d') Angleichen des Schwellwertes des betreffenden Schwellwertminimums
mit den gemäß Merkmal (c) festgestellten niedrigsten
Schwellwerten zu einem modifizierten Schwellwertminimum,
wodurch
ein modifiziertes optimiertes Schwellwertgebirge erzeugt wird.
-
Zusätzlich
zur Erstellung des modifizierten Schwellwertminimums kann auch die
Umgebung des modifizierten Schwellwertminimums, insbesondere können
auch die gemäß Merkmal (c') von Anspruch 4 festgestellten
Schwellwerte angeglichen werden.
-
Eine
besondere Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens ist durch folgende
Merkmale gekennzeichnet:
- (e) Festlegung eines
vorgegebenen Schwellwertgebirges anhand einer Schwellwerttabelle,
die zugeordneten Koordinaten aufweisende Schwellwerte beinhaltet,
- (f) Bestimmung des maximalen in der Schwellwerttabelle darstellbaren
Schwellwertes Werts MAX VAL in der vorgegebenen Schwellwerttabelle,
- (g) Suchen nach n Maxima MAX und Abspeichern der Koordinaten
und Schwellwerte der n Maxima MAX in einer Liste,
- (h) Suchen nach m höchsten Schwellwerten W in dem Schwellwertgebirge
um jedes Maximum MAX und Abspeichern der Koordinaten und/oder Absolutbeträge
der betreffenden Schwellwerte für jedes Maximum MAX,
- (i) Auswahl eines bestimmten Maximums MAX AUSW,
- (j) Setzen des Maximums MAX AUSW auf den Wert MAX VAL,
- (k) Suchen eines weiteren Maximums MAX AUSW + 1, welches die
meisten weiteren Maxima MAX in seiner Umgebung hat und erneutes Durchlaufen
der vorgenannten Schritte (f) und (g) solange, bis kein Maximum
MAX mehr in der Liste sich befindet und
- (l) Verändern der m höchsten Schwellwerte
W nach einem Verteilmodus, auf einen neuen Wert W NEU oder auf neue
Wertbereiche. Die Pixel können hierbei nach einem beliebigen
geeigneten Verteilmodus gesetzt werden und zwar entweder auf einen
gleichen Wert oder aber auch auf unterschiedliche Werte unterschiedliche
Gruppierungen mit gruppenabhängig gleichen Werten.
-
Anstelle
der Bestimmung der maximalen Werte bzw. Maxima gemäß der
vorgenannten zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dieses ebenso gut auch bei minimalen Werten und bei der Feststellung
der Minima durchgeführt werden.
-
Zweckmäßigerweise
wird der Wert MAX VAL um eine natürliche Zahl n zweckmäßiger
um die Zahl 1 herabgesetzt.
-
Dadurch,
dass zur Festlegung der Schwellwertminima die Schwellwerttabelle
invertiert wird, können die Schwellwertminima in der gleichen
Art und Weise wie die Schwellwertmaxima dem Optimierungsprozess
unterzogen werden. Hierdurch kann ein zusätzlicher Berechnungsaufwand
vermieden werden.
-
Mit
Berücksichtigung der Häufigkeit der einzelnen
Maxima wird ein so genannter Histogrammausgleich vorgenommen.
-
Die
Schwellwerttabelle ist zweckmäßigerweise so aufgebaut,
dass jedem Koordinatenpunkt ein Pixel entspricht.
-
Die
vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass durch das neuartige
Verfahren vor allem auch im Hell- und auch im Dunkeltonbereich das
Auftreten von einzeln gesetzten Pixeln verhindert wird, sondern
schon zusammengefasste Pixelbereiche erzeugt werden, wodurch die
Reduzierbarkeit und Druck deutlich verbessert wird.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Schwellwertgebirge
für die Frequenz- und/oder Amplituden-modulierte Rasterung,
wobei das Schwellwertgebirge durch ein Verfahren nach mindestens
einem der Ansprüche 1–13 erzeugt worden ist.
-
Zudem
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Schwellwertgebirges,
welches durch ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche
1–13 erzeugt worden ist zur Frequenz- oder Amplituden-modulierten
Rasterung, insbesondere bei Druckvorstufeneinstellung.
-
Nachstehend
wird eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand von Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 einen
Ausschnitt der Oberfläche einer Druckplatte mit vier Rasterzellen;
-
2 bis 4 Teilschnitte
einer Druckplatte mit lipophoben und lipophilen Oberflächenbereichen;
-
5 ein
Flussdiagramm einer zweckmäßigen Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
6 eine
zweidimensionale vergleichende Darstellung eines Schwellwertgebirges
mit herkömmlichem und optimiertem Verlauf mit und ohne Histogrammausgleich;
-
7 die
Darstellung eines dreidimensionalen Schwellwertgebirges herkömmlicher
Art sowie
-
8 die
Darstellung des dreidimensionalen Schwellwertgebirges nach 7 in
erfindungsgemäß optimierter Art.
-
1 zeigt
den Ausschnitt einer Druckplatte 4 mit einer Anordnung
mehrerer, nebeneinander befindlicher Rasterzellen 1. Jede
Rasterzelle ist aus einer Mehrzahl von Pixeln 2 aufgebaut.
Durch eine Anhäufung von einzelnen Pixeln 2 wird
ein Bildpunkt 3 erzeugt. Befinden sich eine Mehrzahl von
Bildpunkten 3 in der Nähe, so wirkt dies auf den
Betrachter als Dunkelbereich 9. Im Gegensatz dazu wirkt
auf den Betrachter ein Bereich mit einer geringen Anzahl an Bildpunkten 3 als
Hellbereich 8. Je nachdem, wie viele Pixel 2 zur
Erzeugung des Bildpunkts 3 vorgesehen sind, besitzt der
Bildpunkt eine größere oder kleinere Fläche.
Die Erzeugung der Bildpunkte erfolgt durch Belichtung mittels eines
Laserstrahls, der in 1 nicht dargestellt ist. Konkret
werden die Dunkelbereiche in 1 durch
einen über eine Druckplatte 4 bewegbaren Laserstrahl
mit beispielsweise kreisrundem Durchmesser erzeugt.
-
2 zeigt
in stark vereinfachter Schnittdarstellungsweise einen Ausschnitt
der Oberseite einer herkömmlichen Druckplatte 4,
die sowohl einen lipophoben, d. h. fettabstoßenden 6 als
auch lipophilen, d. h. fettanziehenden Oberflächenbereich 5 aufweist. Die
Oberfläche der Druckplatte 4 wird zur Erzeugung der
vorgenannten Oberflächenbereiche mit Laserstrahlen belichtet
und ggf. zusätzlich chemisch behandelt.
-
Bei
der Ausgestaltung nach 2 ist beispielhaft ein einziger
Bildpunkt (Pixel) als lipophiler Bereich 5 neben einem
lipophoben Bereich 6 dargestellt. Zur Durchführung
des Druckvorgangs wird in dem lipophilen Bereich 5 Druckfarbe 7 aufgebracht, welche
aufgrund ihrer Oberflächenspannung nicht fest genug auf
dem lipophilen Bereich 5 aufliegt.
-
Demgegenüber
liegt die Druckfarbe 7 im Falle einer Anordnung bestehend
aus mehreren aneinander liegenden lipophilen Bereichen 5,
die über mehrere Pixel 2 sich erstrecken können,
besser auf der Oberfläche auf, wie dies in 3 dargestellt
ist.
-
Der
in 2 wiedergegebene Effekt führt dazu, dass
bei vereinzelten lipophilen Bereichen 6, also bei einzelnen
Pixelpunkten das Aufbringen von Druckfarbe 7 nur unter
Schwierigkeiten oder gar nicht erfolgt, so dass sich hierbei nicht
der gewünschte Graustufeneffekt erzielen lässt.
-
Sofern,
wie in 4 dargestellt, nur noch geringfügige
Zwischenräume zwischen einer größeren Anzahl
an lipophilen Bereichen 5, die sich über mehrere
Pixel 2 erstrecken, vorgesehen sind, führt dies dazu,
dass die Druckfarbe 7 verläuft und daher die hydrophoben
Bereiche 6 überdeckt. Dies ist auch als so genannter „Punktschluss” bekannt,
der zu einem sprunghaften Anstieg der Tonwertdichte führen
kann, wo eigentlich ein gleichmäßiger Anstieg
gewünscht ist. Dementsprechend sind zwar auf der Oberfläche der
Druckplatte 4 Strukturen erzeugbar, die jedoch aus mechanischen
Gründen nicht auf das Papier übertragbar sind.
Demzufolge sind geringste Tonwerte in den gängigen Rasterweiten
nicht reproduzierbar.
-
Das
Problem der einzeln liegenden Pixel ist nicht nur auf den Offsetdruck
beschränkt, sondern auch bei anderen Druckarten evident,
wie z. B. beim Digitaldruck. Dort wird auf die Druckplatte durch
elektrostatische Aufladung Toner aufgebracht, wobei aufgrund der
geringen Oberflächenbereiche und elektrostatischen Bedingungen
das Aufbringen des Toners nicht oder nur unter großem Aufwand
möglich ist.
-
Grundsätzlich
treten entsprechende Probleme bei jeglichen Druckverfahren auf.
-
In 5 wird
in einem Ablaufdiagramm eine zweckmäßige Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens näher
erläutert. In einem ersten Schritt 10 wird nach
dem Startpunkt des Verfahrens eine vorgegebene Schwellwerttabelle
eingelesen und in einem Array (z. B. in einer Liste oder Matrix) abgespeichert.
-
In
einem darauf folgenden Schritt 11 wird der in der Schwellwerttabelle
maximale, d. h. höchste Wert ermittelt und als MAX VAL
abgespeichert. Bei 16 Bit Datenformat handelt es sich hierbei beispielsweise
um den Wert 65.535, der höchste Wert in der vorgegebenen
Schwellwerttabelle.
-
In
einem weiteren Schritt 12 werden die Maxima (Peaks) der
in dem Array abgespeicherten Werte gesucht und deren Koordinaten
in einer Liste abgespeichert. Anschließend werden in einem
Schritt 13 die „N” höchsten
Peaks um jedes Maximum herum gesucht und deren Koordinaten sowie
Werte in je einer Liste für jedes Maximum abgespeichert. Zweckmäßigerweise
ist die Größe des einzelnen Bildpunkts 3 vorgegeben
(z. B. 16 Pixel in einer Anordnung von 4×4 Pixeln).
-
In
einem weiteren Schritt 14 wird dasjenige Maximum gesucht,
welches nach einer geeigneten Statistik die meisten weiteren Maxima
in seiner Nähe hat und dieses Maximum wird dann ausgewählt.
Als geeignete Statistik kann beispielsweise eine so genannte Gauß-Statistik
dienen.
-
In
dem Schritt 15 wird dann das in Schritt 14 ausgewählte
Maximum in der Tabelle gemäß Schritt 11 auf
MAX VAL gesetzt und gleichzeitig MAX VAL um eine natürliche
Zahl n, beispielsweise um 1 herabgesetzt. Ferner werden hierbei
alle „N”-höchsten Werte um das Maximum
auf MAX VAL in der Tabelle gesetzt. Hierdurch sind alle gesetzten
Werte identisch bis auf MAX VAL. MAX VAL ist um die natürliche Zahl
n bzw. um 1 höher.
-
In
einem weiteren Schritt 16 wird das in Schritt 15 gesetzte
Maximum einschließlich der „N”-höchsten
Werte in seiner Umgebung gelöscht.
-
Anschließend
wird bei dem Schritt 17 überprüft, ob
es noch Maxima in der Liste gibt. Wenn ja, werden die Schritte 14, 15 und 16 erneut
durchlaufen und zwar solange, bis keine Maxima in der Liste mehr vorhanden
sind. Wenn dies der Fall ist, wird in einem darauf folgenden Schritt 18 die
Tabelle invertiert und abgespeichert. Hierdurch werden die Minima
der Schwellwerttabelle zu Maxima, so dass das Verfahren in der entsprechenden
Form durchlaufen werden kann. Somit werden auch die Minima dem Verfahren zur
Optimierung der Schwellwerttabelle unterzogen, ohne dass sich ein
zusätzlicher Programmieraufwand bzw. Rechenaufwand ergibt.
-
In
Schritt 19 erfolgt anschließend ein so genannter
Histogrammausgleich, bei dem die Wertetabelle durchlaufen wird und
eine grafische Darstellung der Häufigkeitsverteilung der
Werte erfolgt.
-
In
der 6 werden anhand einer zweidimensionalen Grafik
zum einen die numerischen Werte, zum anderen unterhalb der numerischen
Werte verschiedene Kurvenverläufe in einem xy-Diagramm (x-Achse
= Koordinaten, y-Achse = numerische Zahl, d. h. die Werte) wiedergegeben.
Ein Kurvenverlauf (punktiert) zeigt den Werteverlauf eines herkömmlichen
Schwellwertgebirges. Der weitere Kurvenverlauf (gestrichelt) zeigt
den Kurvenverlauf nach Durchführung der Maximalwertsetzung.
Der dritte Kurvenverlauf (punktgestrichelt) zeigt den Kurvenverlauf nach
dem so genannten Histogrammausgleich und stellt den optimierten
Kurvenverlauf gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen
Verfahren dar.
-
Entsprechend
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren bei
der optimierten Schwellwerttabelle im Gegensatz zur anfänglichen
Schwellwerttabelle, beispielsweise im Bereich eines Schwellwerts von
65.000 bei dem ersten, dritten sowie fünften Peak Bildpunkte
durch den Laser gesetzt, wohingegen bei dem zweiten, vierten sowie
bei dem sechsten Peak kein Bildpunkt durch den Laser gesetzt wird. Demgegenüber
würde bei dem Verfahren unter Verwendung der üblichen
Schwellwerttabelle bei jedem Peak ein Bildpunkt gesetzt. Daraus
resultiert, dass einzelne verstreute Bildpunkte, die nicht reproduzierbar
sind, vermieden werden und die Bildpunkte stattdessen durch die
optimierte Schwellwerttabelle in reproduzierbarer Weise gesetzt
werden können.
-
7 zeigt
eine herkömmliche Schwellwerttabelle in dreidimensionaler
Form. Wird diese Schwellwerttabelle gemäß dem
vorliegenden Verfahren überarbeitet, ergibt sich daraus
eine optimierte Schwellwerttabelle, wie sie in 8 dargestellt
ist. Die in 7 jeweils mit unterschiedlicher
Graustufe markierten Bereiche finden sich in der modifizierten Schwellwerttabelle
gemäß 8 wieder. Bei der Darstellung
nach 7 sowie 8 hat eine
Optimierung der Übersichtlichkeit halber jedoch lediglich im
Bereich der Maxima stattgefunden.
-
- 1
- Rasterzelle
- 2
- Pixel
- 3
- Bildpunkt
- 4
- Druckplatte
- 5
- lipophiler
Bereich
- 6
- lipophober
Bereich
- 7
- Druckfarbe
- 8
- Hellbereich
- 9
- Dunkelbereich
- 10
- Einlesen
Schwellwerttabelle
- 11
- Abspeichern
MAX VAL
- 12
- Suche
Maxima
- 13
- Suche „N”-höchste
Werte
- 14
- Suche
Maximum mit meisten weiteren Maxima
- 15
- Setze
Maximum auf MAX VAL
- 16
- Lösche
bearbeitetes Maximum einschließlich „N”-höchste
Werte
- 17
- Suche
nach weiteren Maxima
- 18
- Invertiere
Tabelle
- 19
- Histogrammausgleich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004015155
B4 [0003]