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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur digitalen Rasterung eines Halbtonbildes
mit einem ersten Raster mit einer beliebigen gewünschten
Rasterweite (rwsoll) und einem beliebigen gewünschten Rasterwinkel
(asoll). Für dieses Verfahren wird die Schwellwertmatrix
eines zweiten Rasters ausgelesen und mit den Farbwerten des vorgelegten
Halbtonbildes verglichen. Dieses zweite Raster weist dafür
eine gegebene Rasterseite (rwist) und einen gegebenen Rasterwinkel
(aist) auf. Dem ersten Raster sind dabei X1Y1-Adressen zugeordnet und dem zweiten Raster entsprechende
X2Y2-Adressen. Während
des Auslesens der Schwellwerte des zweiten Rasters wird dann ein
Fehler D zwischen diesen XY-Adressen ermittelt. Dieser Fehler D
soll durch eine Änderung der Auslesevorschriften ausgeglichen
werden.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Matrix von Schwellwertmatrizen, welche
verwendet werden um den beschriebenen Fehler D auszugleichen.
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Rasterverfahren
werden in der Druckindustrie verwendet um Vorlagen die aus Halbtönen
aufgebaut sind, wie z. B. Fotos, in sogenannte Rasterbitmaps zu übertragen
welche bei der Erzeugung von Druckformen für einen Druckprozess
verwendet werden.
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Je
nach Druckprozess sind unterschiedliche Druckformen zu erzeugen,
die auf unterschiedliche Art und Weise gerastert sein können.
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Die
Druckformen können dabei direkt z. B. beim Digitaldruck
oder indirekt im Druckprozess verwendet werden, es ist auch möglich,
dass zunächst erste Druckformen zur Erzeugung von zweiten Druckformen
erzeugt werden. Wie z. B. Filme zur Herstellung von Druckplatten.
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Als
Druckprozesse kommen z. B. der Offsetdruck, der Tiefdruck, Inkjetdruck,
Elektrofotografie oder andere berührende oder berührungslose
Druckverfahren in Betracht.
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Druckformen
können z. B. Tiefdruckzylinder, Druckplatetn oder Filme
sein, bei der Elektrofotografie kann es sich um eine Fotoleitertrommel
handeln.
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Auch
gibt es direkte Druckverfahren wie beim Inkjet, wo keine Druckform
selber mehr hergestellt werden muss. Nichts desto trotz ist eine
Rasterung, d. h. ein Rasterverfahren, welches auf eine entsprechende
Halbtonvorlage angewendet wird auch hier notwendig, um die Inkjetköpfe
gemäß einer Druckvorlage anzusteuern.
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Zur
Herstellung der oben genannten Druckformen oder auch direkt zur
Ansteuerung der Bebilderungsorgane ist es notwendig sogenannte Druckvorlagen
zu erzeugen, welche auf den gerasterten Halbtonvorlagen basieren.
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Beispielsweise
liegt als Halbtonvorlage eine Fotografie vor, welche mit einem Scanner
eingescannt wird. Bei dem Scanvorgang werden den einzelnen Bildpunkten
der Fotografie entsprechende Halbtonbildpunkte zugeordnet. Dieser
Halbtöne der fotografischen Vorlage können in
einem Druckprozess nicht 1:1 abgebildet werden, da eine kontinuierliche
Tonwertsteigerung in den Druckverfahren nicht möglich ist
wie es für ein entsprechendes Halbtonbild der Fall ist.
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Beim
Offsetdruck wird z. B. als Druckform eine Druckplatte verwendet,
welche in einen Druckplattenbelichter auf der Grundlage von elektronisch vorliegenden
Druckvorlagen bebildert wird. Bei den Druckvorlagen handelt es sich
um Rasterbitmaps, die entsprechenden Druckfarben der Druckmaschine zugeordnet
sind. Man nennt diese Druckfarben abhängigen Druckvorlagen
daher auch Farbauszüge. Die Druckplatten werden dann auf
Grundlage der Farbauszüge mittels Laser punktweise belichtet. Hierbei
werden die Informationen aus der Rasterbitmap zur Ansteuerung der
Laser verwendet in dem ein Devicepixel des Plattenbelichters, d.
h. die kleinste belichtbare Einheit durch den Laser entweder belichtet
wird oder nicht. Es handelt sich hierbei um eine binäre
Information in Form eines Bit. Je mehr Devicepixel, d. h. je mehr
Punkte in einer Fläche belichtet werden desto dunkler wirkt
dieser Bereich.
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Z.
B. können Halbtöne aus der Vorlage durch die Belichtung
von mehr oder weniger Devicepixeln innerhalb einer Fläche
nachgebildet werden. Hierbei können typischerweise die
Halbtöne in den entsprechenden Farbauszügen Werten
zwischen 0 und 255 zugeordnet werden.
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Die
Zuordnung eines Halbtonwertes aus der Halbtonvorlage zu einem entsprechenden
Bitmapmuster der Druckvorlage geschieht im Rasterverfahren, indem
die Halbtonvorlage bildpunktweise mit einer Schwellwertmatrix verglichen
wird und je nach prozentualem Anteil der entsprechenden Druckfarbe in
dem eingescannten Halbtonbild werden in Abhängigkeit von
dem Schwellwertgebirge bzw. der Schwellwertmatrix Punkte in der
Rasterbitmap gesetzt oder nicht. Bei einem Anteil der entsprechenden Druckfarbe
in dem Halbtonbildpunkt von 0% wird dann z. B. kein Pixel in der
Rasterbitmap gesetzt, bei einem Anteil von 100% dann dementsprechend
werden 255 Bildpunkte gesetzt. Die Vorschrift an welcher Stelle
der Rasterbitmap ein Pixel gesetzt wird ergibt sich dann aus dem
Aufbau des Schwellwertgebirges. In diesem Schwellwertgebirge sind
z. B. die Zahlen von 0 bis 255 hinterlegt, welche den entsprechenden Farbwerten
entsprechen und auf unterschiedlichste Art und Weise angeordnet
sein können. Ein entsprechendes Beispiel für solch
ein Schwellwertgebirge ist in der 1 als Stand
der Technik skizziert.
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Zum
Abbilden der gesamten Halbtonvorlage in eine Rasterbitmap ist das
eigentliche Raster in Form von sogenannten Rasterpunktzellen rp
hinterlegt. Im Allgemeinen kann dabei jede Rasterpunktzelle rp 256
verschiedene Zustände einnehmen, d. h. es können
entweder keine Pixel einer Rasterpunktzelle belichtet sein, ein
Teil oder alle 255 Punkte der Rasterpunktzelle. Natürlich
sind auch unterschiedliche Größen und Formen einer
Rasterpunktzelle rp denkbar. Das gesamte Raster ist dann durch alle Rasterpunktzellen
rp beschrieben, durch die die Vorlage abgebildet wird.
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Eine
beispielhafte Zuordnung von Schwellwerten zu den Devicepixeln einer
Bitmap ist in der 2 dargestellt. Die einzelnen
Devicepixel der Bitmap und damit die einzelnen XY-Adressen des Schwellwertgebirges
sind an dem Koordinatensystem des Druckformbelichters, d. h. des
Plattenbelichters ausgerichtet. Das der Druckvorlage zugeordnete Raster
kann in Form der Anordnung der einzelnen Rasterpunktzellen rp relativ
zu den vorgegebenen Devicepixeln des Plattenbelichters unterschiedliche Winkel
einnehmen (a). Der Abstand der Rasterpunktzellen rp zueinander wird
als Rasterweite rw bezeichnet während der Winkel des Rasters
relativ zum Koordinatensystem des Plattenbelichters als Rasterwinkel
a bezeichnet wird.
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Um
Moiréeffekte bei der Bebilderung von Druckplatten und schließlich
bei dem Bedrucken von Bedruckstoff zu verhindern werden jeder einzelnen Druckfarbe
im Allgemeinen unterschiedliche Rasterwinkel a zugeordnet. Für
den Vierfarbendruck mit den Druckfarben cyan, magenta, gelb und
schwarz (CMYK) wird zur Minimierung dieser Moirés üblicherweise
mit vier Raster gleicher Rasterweite und den Rasterwinkeln 0, 15,
45 und 75 Grad gearbeitet. Bereits minimale Abweichung hiervon können
Moiré verursachen und damit schlechte oder unbrauchbare Bildreproduktionen.
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Die
einzelnen Farbauszüge bzw. Druckvorlagen oder Bitmaps werden
im sogenannten Rasterimageprocessor (RIP) umgesetzt. Aufgrund der
so beschriebenen Bitmaps, die den einzelnen Druckfarben zugeordnet
sind, werden in Form von belichteten bzw. unbelichteten Punkten
dann in einem Druckplattenbelichter entsprechende Druckplatten bebildert. Diese
Druckplatten werden dann entsprechend ihrer zugeordneten Druckfarbe
in einer Druckmaschine auf einen Druckplattenzylinder eingespannt
und zur Bebilderung von Bedruckstoff wie Papier in bekannter Art
und Weise verwendet.
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Entsprechende
gerasterte Druckvorlagen können prinzipiell zunächst
einmal auch in allen Druckverfahren welche nicht direkt Halbtöne
abbilden können Verwendung finden.
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Als
Rasterverfahren zur Erzeugung der Bitmaps sind in der Vergangenheit
eine Reihe von Verfahren bekannt geworden. Insbesondere unterscheidet
man zwischen den sogenannten rationalen Rasterverfahren im folgenden
RT-Raster genannt und den sogenannten irrationalen Rasterverfahren IS-Raster.
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Bei
den IS-Rastern besteht der Schwellwertspeicher aus dem digitalen
Abbild eines einzigen Rasterpunktes, der unter einem Winkel von
0° abgelegt ist. Bei der Rasterung muss für jeden
Schwellwertzugriff ein komplexer Rechenvorgang für jedes zu
rasternde Bit durchgeführt werden. Hierbei müssen
sowohl die Rasterweite als auch der Rasterwinkel, nachfolgend auch
nur als Raster bezeichnet, berücksichtigt werden. Bei den
IS-Rastern werden Rasterwinkel mit einem irrationalen Tangens verwendet. Ein
irrationales Rasterverfahren, auf das hiermit vollumfänglich
Bezug genommen wird, ist in der
DE 2827596 C2 offenbart.
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Bei
den RT-Rastern besteht der Schwellwertspeicher aus dem digitalen
Abbild eines oder mehrerer Rasterpunkte. Bei der Ablage der Schwellwerte im
Speicher werden Rasterweite und Rasterwinkel bereits berücksichtigt
und die Schwellwerte im Speicher so organisiert, dass die Schwellwerte
benachbarter Bildpunkte auch im Schwellwertspeicher benachbart sind.
Der Rechenvorgang beim Schwellwertzugriff reduziert sich damit im
Wesentlichen zu einer Adressinkrementierung. Ein rationales Rasterverfahren,
auf welches hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird,
ist in der deutschen Patentschrift
DE 2827596 C2 und in der europäischen
Patentschrift
EP 539397
B1 beschrieben.
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Da
bei den IS-Rastern nur ein einziger Rasterpunkt im Schwellwertspeicher
abgelegt wird besteht ein weitaus geringerer Speicherplatzbedarf. Ferner
erlaubt der Rechenvorgang zur Auswahl der Schwellwerte die exakte
Realisierung aller Raster, insbesondere auch der für den
Farbdruck wichtigen irrationalen Winkel 15 und 75 Grad. Die RT-Raster können
dagegen die geforderten Rasterwinkel nur mit Werten annähern,
die sich durch einen rationalen Tangens beschreiben lassen.
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Während
man für RT-Raster entsprechende Bitmuster für
konstante Farbwerte einfach erzeugen und hinterlegen kann, ist es
für die IS-Verfahren prinzipiell notwendig für
jedes zu rasternden Bildpunkte den zugehörigen Schwellwertzugriff
separat zu berechnen. Auf der anderen Seite könne mit rationalen RT-Rastern
die wichtigen irrationalen Winkel z. B. von 15 und 75 Grad nicht
abgebildet, sondern nur angenähert werden.
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Um
die Vorteile der RT-Raster mit den Vorteilen der IS-Raster, d. h.
den Vorteil Bitmuster für bestimmte Farbwerte zu hinterlegen
und gleichwohl irrationale Rasterwinkel verwenden zu können
zu verbinden ist es aus der
DE 19880703 C1 bekannt, ein irrationales
Raster mittels eines rationalen Rasters anzunähern. Es
wird dann jeweils der Fehler der XY-Adresse des RT-Rasters in Bezug
auf die XY-Adresse des abzubildenden IS-Rasters ermittelt. Dieser
Fehler wird dabei z. B. unabhängig voneinander in XY-Anteile
zerlegt. Weiterhin ist ein Grenzwert vorgesehen. Überschreitet
der ermittelte Fehler entweder in X oder Y-Richtung den vorgegebenen Grenzwert,
so wird dieser Fehler durch einen Sprung innerhalb des vorgegebenen
RT-Rasters ausgeglichen. Das rationale Raster wird dafür
durch eine Superzelle gebildet, die durch eine periodische Wiederholung
einer Anzahl erster sogenannter Fundamentalzellen gebildet wird.
So besteht z. B. die Anzahl erster Fundamentalzellen für
eine Superzelle aus 9 Rasterpunktzellen. Für ein vollständiges
Raster einer Druckvorlage wird die Superzelle dann periodisch durchlaufen,
bzw. repliziert. In
2 ist eine entsprechende Superzelle
dargestellt. Weicht nun ein Pixel einer Rasterpunktzelle RP dieser
Superzelle um 1/3 der Breite eines Devicepixels von dem Ort des
Pixels im vorgegebenen irrationalen Raster ab, so wird innerhalb
des rationalen Rasters an einen Punkt einer anderen Rasterpunktzelle
RP gesprungen, welche diesen Fehler in Bezug auf das zugrunde liegende Koordinatensystem
des Plattenbelichters durch einen Versatz in die entsprechende Richtung
wieder ausgleicht.
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Die
Superzelle kann dabei im Ganzen gedreht oder auch nur in Form einer
an sich gedrehten Fundamentalzelle hinterlegt sein. D. h. die Superzelle
wird dafür mit einem eigenen Koordinatensystem abgespeichert.
Ein lineares Auslesen dieser Superzelle resultiert daher in einem
gedrehten Pfad relativ zum Koordinatensystem der Druckvorlage bzw.
eines Belichters.
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Das
Koordinatensystem der Superzelle, bzw. Fundamentalzelle ist dabei
selber in Abhängigkeit vom gewünschten Rasterwinkel
schon gedreht in einem Speicher hinterlegt. Für eine Anwendung
dieses Rasters auf eine noch nicht gerasterte Druckvorlage erfolgt
ein Auslesen im Koordinatensystem der periodisch duplizierten Superzelle,
d. h. diese Superzelle wird Zeile für Zeile und Spalte
für Spalte entlang der Indizes ihres Koordinatensystems über
dessen XY-Adressen ausgelesen und mit den Tonwerten der Bildpunkte
der Druckvorlagen verglichen. Hieraus resultiert dann ein schräger
Auslesepfad relativ zum Koordinatensystem des Belichters. Alternativ
wäre es auch möglich nicht gedrehte Superzellen
zu hinterlegen und vor dem Auslesen entsprechende Rotationsoperatoren
auf sie anzuwenden. Eine solche Verwendung von nicht gedreht hinterlegten
Superzellen ist schon aus älteren Hardwarerastervorrichtungen
bekannt, bei denen simultan zur Abtastung einer Druckvorlage ein
gerasterter Film belichtet wurde. Solche Maschinen wurden bereits
in den 1080er Jahren z. B. von der Fa. Linotype-Hell AG vertrieben.
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Bei
dem in der
DE 19880703
C1 beschriebenen Verfahren können bestimmte Frequenzen,
d. h. bestimmte Rasterweiten bei bestimmten vorgegebenen Rasterwinkeln
asoll nur dann realisiert werden, wenn extrem große Superzellen,
d. h. Schwellwertgebirge die mehrere Rasterpunktzellen umfassen, verwendet
werden.
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Zum
anderen kommt es zu einem Problem, weil von einer ersten Rasterpunktzelle
in eine Position einer zweiten Rasterpunktzelle gesprungen wird die
nicht identisch mit der ersten Rasterpunktzelle ist. Außerdem
können sich hier zusätzlich die Schwellwertgebirge
erheblich voneinander unterscheiden. Auf diese Weise können
gewünschte Aufbauten von Rasterpunkten im Bereich solch
eines Sprunges nicht erreicht werden. Ein „angefressener” Rasterpunkt
undefinierter Größe wird im Bereich solch eines
Sprungpunktes erzeugt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin ein Verfahren
aufzuzeigen, mit dem die geschilderten Nachteile des Standes der
Technik zumindest verringert werden.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren,
bei dem wenigstens zusätzlich zu der ersten Schwellwertmatrix
noch eine zweite Schwellwertmatrix bereitgestellt wird, welcher wiederum
X3Y3-Adressen zugeordnet
sind. Diese X3Y3-Adressen
der zweiten Schwellwertmatrix sind um einen Faktor 1:B zu den X2Y2-Adressen der
ersten Schwellwertmatrix verschoben und die zweite Schwellwertmatrixwert
wird ab dem Moment ausgelesen, wenn der ermittelte Fehler D einen
vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
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Wie
in der
DE 19880703
C1 beschrieben, wird also auch hier wieder ein Fehler D
zwischen den XY-Adressen der Schwellwert des rationalen Rasters,
welches das irrationale Raster annähern soll zu den XY-Adressen
des zugrunde liegenden Koordinatensystems, d. h. des Koordinatensystem
des Plattenbelichters ermittelt. Wenn dieser Fehler einen bestimmten
Betrag überschreitet, so kommt es wieder zu einem Sprung
weg von diesem gerade ausgelesenen Devicepixel hin zu einem Punkt,
welcher diesen Fehler ausgleicht. Im Unterschied zum Stand der Technik
wird hier aber nicht in die gleiche Superzelle gesprungen, sondern
es findet ein Sprung in eine zweite Superzelle, d. h. in eine zweite
Schwellwertmatrix hinein statt. Auf diese Weise wird zur Darstellung
von bestimmten Rasterweiten bei bestimmten Rasterwinkeln keine extrem
große Superzelle mehr benötigt. Es ist nur noch
nötig verschiedene Superzellen bereitzuhalten, die zueinander
um einen Betrag verschoben sind, der dem Grenzwert entspricht ab
dem ein Fehler bei dem Auslesen des rationalen Rasters zum irrationalen
Raster überschritten wird.
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In
einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist es vorteilhafterweise
vorgesehen, dass die zweite Schwellwertmatrix im Wesentlichen inhaltlich
identisch mit der ersten Schwellwertmatrix ist. Auf diese Weise
ist gewährleistet, dass bei einem Sprung von der ersten
in die zweite Schwellwertmatrix kein „angefressener” Rasterpunkt
erzeugt wird. Es kann an eine gleiche Position einer gleichen Rasterpunktzelle rp
der entsprechend verschobenen Superzelle gesprungen werden. Daher
wird der Begriff Schwellwertmatrix in diesem Zusammenhang so gebraucht, dass
insbesondere auch eine Superzelle aus mehreren Fundamentalzellen,
bzw. Rasterpunktzellen rp darunter zu lesen. Wobei jede Fundamentalzelle
wiederum für sich eine Schwellwertmatrix sein kann.
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Weiterhin
ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass ab der Überschreitung
des Grenzwertes durch den Fehler nicht mehr die vorgesehenen X2Y2-Adressen der
ersten Schwellwertmatrix ausgelesen werden, sondern die diesen Adressen
entsprechenden X3Y3-Adressen
der zweiten Schwellwertmatrix. Auf diese Weise werden unruhig aufgebaute Rasterpunkte
vermieden.
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Um
Fehler in unterschiedlicher Richtungen des Koordinatensystems ausgleichen
zu können und um möglichst kleine Grenzwerte zu
gewährleisten ist es vorgesehen, dass zusätzlich
zusammen mit der ersten und zweiten Schwellwertmatrix insgesamt
nxn Matrizen bereitgestellt werden, denen XY-Adressen zugeordnet
sind, so dass die Matrizen jeweils in X und/oder Y-Richtung um einen
Faktor 1:B zueinander verschoben sind.
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So
können vorteilhafterweise durch nxn Matrizen jeweils Fehler,
welchen den n-ten Bruchteil eines Devicepixels in X und/oder Y-Richtung
entsprechen durch einen Sprung in eine andere Schwellwertmatrix
ausgeglichen werden, die um einen n-ten Bruchteil oder n bis zu
n–1-ten Bruchteil in diese Richtung verschoben ist. Dafür
ist es insbesondere vorgesehen, dass der Faktor 1:B dem n-ten Bruchteil eines
Devicepixels entspricht, wobei N die Wurzel aus der Anzahl A der
bereitgestellten Schwellwertmatrizen ist. Der Faktor 1:B entspricht
somit dem Faktor 1:n, wenn nxn Matrizen bereitgestellt sind.
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Um
jeweils ruhige Druckbilder zu erreichen ist es wie oben beschrieben
auch hierfür vorgesehen, dass die nxn Schwellwertmatrizen
im Wesentlichen identisch zueinander aufgebaut sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rasterung nicht
auf Grundlage der vollständigen Superzelle, d. h. einer
entsprechenden Schwellwertmatrix durchgeführt, es wird
vielmehr der Speicherbedarf reduziert, indem nur ein ausgewählter
definierter Referenzbereich als reduzierter Ausschnitt der Schwellwertmatrix,
bzw. der Superzelle abgespeichert wird. Bei diesem Ausschnitt handelt
es sich vorzugsweise um ein Block der Superzelle, der der Breite
der Superzelle entspricht, in der Höhe aber soweit reduziert
ist, dass das Raster durch ein mehrfaches, insbesondere versetztes
Aneinanderreihen dieses reduzierten Ausschnittes gebildet wird.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, dass die Schwellwertmatrizen, d. h. die Superzelle oder
der reduzierte Ausschnitt in einem relativ zum Koordinatensystem der
Bebilderungseinrichtung gedrehten Koordinatensystem abgelegt werden.
Zum Raster der Druckvorlagen werden dann die Indizes dieses Koordinatensystems
durchlaufen, was in einen gedrehten Rasterpfad durch die Druckvorlage
insbesondere in Bezug auf das Koordinatensystem des Belichters resultiert.
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Hierbei
kann es in einer Ausgestaltungsform auch möglich sein,
dass die Superzelle in einem eigenen gedrehten Koordinatensystem
relativ zum Belichterkoordinatensystem abgelegt wird und der reduzierte
Ausschnitt als Referenzbereich durch einen Block der Superzelle
gebildet wird, der schräg so im Koordinatensystem der Superzelle
liegt, dass seine Begrenzungen parallel zum Koordinatensystem des Belichters
angeordnet sind.
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Der
Pfad mit dem die reduzierten Ausschnitte zum Raster einer Vorlage
ausgelesen wird muss nicht Zeile für Zeile verlaufen, sondern
kann in einer allgemeinen Variante auch Sprünge aufweisen
um das gesamte Raster abzubilden, hierzu kann insbesondere eine
Laufvorschrift hinterlegt sein.
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Um
eine möglichst schnelle Rasterung einer Vorlage zu erreichen
ist es vorgesehen, dass im Voraus die Anzahl der Ausleseadressen,
nach der der Fehler D den Grenzwert überschreitet, ermittelt
wird, diese Anzahl gespeichert wird und der Fehler ohne weitere
Berechnungen nach dem Auslesen dieser Anzahl von XY-Adressen der
gerade ausgelesenen Schwellwertmatrix durch das Auslesen einer entsprechenden
anderen Schwellwertmatrix die diesen Fehler ausgleicht, ausgeglichen
wird. Die andere Schwellwertmatrix, in die gesprungen wird, ist
dafür im Wesentlichen um den Betrag dieses ermittelten Fehles
verschoben.
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Der
Grenzwert ist weiter in einen X- und einen Y-Anteil aufgeteilt,
welche bevorzugt gleich groß sein sollen und zur Korrektur
wird in eine entsprechende Schwellwertmatrix gesprungen, die um
diesen Fehler D in X und/oder in Y-Richtung verschoben ist.
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Um
die Anzahl der bereitzustellenden Schwellwertmatrizenmöglichst
gering zu halten wird erfindungsgemäß zwischen
den Vorzeichen des ermittelten Fehlers D unterschieden und je nachdem, ob
der Fehler zwischen den auszulesenden XY-Adressen des zu erzielenden
ersten Rasters und den ausgelesenen Schwellwertmatrizen in Richtung der
Ausleserichtung verläuft oder entgegengesetzt zu dieser
Richtung gerichtet ist, wird in die gleiche XY-Adresse der verschobenen
Schwellwertmatrix gesprungen, oder in eine um ein Devicepixel in
X- oder Y-Richtung verschiedene Position dieser Schwellwertmatrix
gesprungen.
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Hierfür
ist es weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen, dass vorteilhafterweise
besonders bevorzugt 2×2 oder 3×3 Matrizen verwendet
werden, die alle um einen Faktor 1:B jeweils mit gleichem Vorzeichen
in X und/oder Y-Richtung zueinander verschoben sind. Bevorzugt sind
die einzelnen Matrizen dann um eine halbe Breite eines Devicepixels
zueinander verschoben oder um 1/3 dieser Breite, je nachdem ob 2×2
oder 3×3 Matrizen, d. h. 4 oder 9 Matrizen verwendet werden.
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Zusätzlich
wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe selbstständig
eine Matrix von Schwellwertmatrizen zur Verwendung in einem beschriebenen
Rasterverfahren eigenständig beansprucht. Die beschriebene
Aufgabe wird durch eine entsprechende Matrix mit nxn Matrizen gelöst,
die jeweils eigenen XY-Adressen und/oder einem gemeinsamen Koordinatensystem
zugeordnet sind. Die nxn Matrizen werden dann zum rastern eines
Halbtonbildes ausgelesen und weisen wie beschrieben Schwellwerte
auf, die über einen Vergleich mit dem Farbton eines Punktes
des Halbtonbildes bestimmt sind, ob ein Bit in einer dem Halbtonbild
entsprechenden Bitmap gesetzt wird oder nicht. Zum Ausgleichen eines
Fehlers zwischen dem anzunähernden Raster und den verwendeten
Schwellwertmatrizen sind die Schwellwerte jeweils einer der nxn
Matrizen zu den Adressen der anderen Matrizen paarweise um wenigstens
einen Bruchteil 1:B verschoben. Der Vorteil solch einer Matrix von
Schwellwertmatrizen ist bereits beschrieben worden.
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Diese
Matrix kann so aufgebaut sein, dass die XY-Adressen einer Matrix
im Bezug auf ein gemeinsames Koordinatensystem mit den übrigen
Matrizen um den Bruchteil 1:B verschoben sind oder in einer alternativen
Ausführungsform die Schwellwerte einer Matrix im Bezug
auf die XY-Adressen der Matrix selber um diesen Bruchteil verschoben
sind. D. h., dass nicht die eigentlichen XY-Adressen verschoben sind,
sondern die diesen XY-Adressen zugeordneten Schwellwerte etwas verschoben
sind.
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Im übrigen
soll auch hier wie bereits oben beschrieben bevorzugt n aus der
Menge 2 und 3 ausgewählt werden. Hierdurch wird die Anzahl
der benötigten Matrizen und damit auch der beanspruchte
Speicherplatz gering gehalten und gleichzeitig kann in einer Weiterbildung
der Erfindung der auszugleichende Fehler 1:D auf einen akzeptablen
Bruchteil ½ oder 1/3 eines Devicepixels reduziert werden.
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Eine
Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens und der
vorgestellten Matrix von Schwellwertmatrizen aus denen sich auch
neue erfinderische Merkmale ergeben können, auf das die
Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, ergeben
sich aus den dargestellten Figuren. Es zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Beispiel ein Schwellwertmatrix,
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2 ein
rationales Raster,
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3 ein
rationales Raster mit dazugehöriger Schwellwertmatrix,
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4 ein
irrationales Raster mit zugeordnetem rationalem Raster,
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5, 5a den
symbolischen Aufbau einer Matrix von Schwellwertmatrizen,
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6a–6d Schwellwertmatrizen
der Matrix von Schwellwertmatrizen, und
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7 ein
weiteres Beispiel von Schwellwertmatrizen der Matrix von Schwellwertmatrizen.
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Die 1 zeigt
eine vereinfachte Darstellung einer bekannten Schwellwertmatrix 3,
welche hier aus 5×5 Schwellwerten 14, welche einzelnen Rasterpunkten 2 zugeordnet
sind, aufgebaut ist. Die hier gezeigte Schwellwertmatrix 3 besteht
aus einer Rasterzelle 1.
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In
dem hier dargestellten Beispiel sind 5×5 Schwellwerte 14 dargestellt,
welche Werte zwischen 1 und 255 einnehmen können. Für
den gebräuchlicheren Fall einer 8×8 Schwellwertmatrix 3 wären
alle Werte von 1 bis 255 vertreten. Durch die vereinfachte Darstellung
oder auch für eine beispielhafte 5×5 Schwellwertmatrix 3 wären
nur einzelne Zwischenwerte vertreten wie hier dargestellt.
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Je
nach prozentualem Deckungswert eines Halbtonpunktes, welcher durch
die Schwellwertmatrix 3 abgebildet werden soll, werden
unterschiedliche Anzahlen von Rasterpunkten 2 der Rasterzelle 1 belichtet.
Für den Fall, dass kein Tonwert vorliegt, wird kein Rasterpunkt 2 belichtet
bei völliger Flächendeckung alle Rasterpunkte 2 mit
Schwellwerten zwischen 1 und 255 und für Tonwerte zwischen
0 und 100% werden Rasterpunkte 2 von 1 bis zu dem Schwellwert 14,
welcher dem prozentualen Deckungswert entspricht belichtet. Eine
8×8 Schwellwertmatrix 3 könnte daher
256 Werte annehmen, die Deckungen zwischen 0 und 100% entsprechen.
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Die 2 zeigt
eine Bitmap 10, welcher ein rationales Raster 13 zugeordnet
ist. Das rationale Raster 13 ist aus 9 Rasterzellen rz0
bis rz8 aufgebaut. Die Bitmap 10 besteht aus Devicepixeln 11, welche
einem Koordinatensystem 12 eines Belichters für
Druckformen zugeordnet ist. In Abhängigkeit der einzelnen
Tonwerte der Halbtöne die den einzelnen Rasterzellen rz0
bis rz8 zugeordnet sind werden die Rasterzellen rz0 bis rz8 so bebildert,
dass die Devicepixel 11 in Abhängigkeit von den
Schwellwertmatrizen 3 der einzelnen Rasterpunkte rz0 bis
rz8 wie für die Rasterzelle 1 aus 1 beschrieben
belichtet werden.
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Die
in der 2 dargestellte Bitmap 10 ist von einem
rationalen Raster 13 überdeckt, d. h. das Raster 13 nimmt
bezüglich des Koordinatensystems 12 einen Winkel
ein, welcher durch einen rationalen Tangen beschrieben werden kann.
Der Tangens wird hierbei durch die Abstände iaist und ibist
zweier benachbarter Eckpunkte des rationalen Rasters 13 zu der
Abzisse bzw. Ordinate des Koordinatensystems 12 bestimmt.
Bei einem rationalen Raster 13 liegen diese Eckpunkte zum
einen definitionsgemäß auf dem Ursprung des Koordinatensystems 12 und
zum anderen auf einem Schnittpunkt zweier ganzer Werte.
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In 3 ist
das rationale Raster 13 mit der Bitmap 10 erneut
dargestellt, wobei der Bitmap 10 und den einzelnen Devicepixeln 11 des
Plattenbelichters nun noch eine gesamte Schwellwertmatrix so zugeordnet
ist, dass den Devicepixeln 11 jeweils Schwellwerte 14 zugeordnet
sind, welche in Abhängigkeit von den Tonwerten so bebildert
werden, dass entsprechend der Rasterbitmap 10 zu belichtenden Blitz 15 zugeordnet
werden. Die belichtenden Bits 15 entsprechen dann Devicepixeln 11,
an deren xy Koordinate eine entsprechende Bebilderungseinrichtung
eine Druckform belichtet. Die Rasterzellen rp0 bis rp8 bilden dabei
eine sogenannte Superzelle, die durch periodische Wiederholungen
das gesamte Raster 13 darstellt.
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Diese
Superzelle kann weiter vereinfacht werden, indem ein reduzierter
Ausschnitt als Referenzbereich der gegen die Abtastrichtung gedrehten Superzelle
zur Rasterung verwendet wird. Wobei die Superzelle dafür
in einem Koordinatensystem abgelegt wird, das selber entsprechend
zur Abtastrichtung gedreht ist. Die Superzelle kann dann parallel
zu diesem Koordinatensystem ausgelesen werden. Ein solcher reduzierter
Ausschnitt ist in der
DE
4013411 A1 insbesondere zur dort vorgestellten
3 beschrieben,
auf welche hierfür inhaltlich Bezug genommen wird. Hierbei
wird die Superzelle bzw. das Raster durch den gedrehten reduzierten
Ausschnitt aufgebaut, indem neue Zeilen gegebenenfalls über
einen Versatz des Ausschnitts zu einer vorigen Zeile gebildet werden.
Das Raster selber wird somit vollständig durch einen Ausschnitt
der gedrehten Superzelle aufgebaut. Dieser Ausschnitt wird dabei
so gewählt, dass er parallel zum Raster liegt, also nicht
gedreht erscheint. Das Raster wird dann durch versetztes Aneinanderreihen
des Ausschnitts gebildet. Zum Auslesen des Ausschnittes können
auch hinterlegte komplexe Pfadvorschriften hinterlegt sein, Außerdem kann
der Ausschnitt auch so gebildet werden, dass er parallel zu den
Achsen des Koordinatensystems der Superzelle ausgerichtet ist.
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Die
4 zeigt
das rationale Raster
13 gemäß den
2 und
3 und
zusätzlich ein irrationales Raster
20, welches
durch das rationale Raster gemäß dem Stand der
Technik nach der
EP
0990343 B1 angenähert werden soll. Zur Beschreibung
dieses Standes der Technik und der Vorgaben für die entsprechenden
Sprungbedingungen wird auf diese Patentschrift Bezug genommen.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik soll bei dem Erreichen eines vorgegebenen
Fehlers zwischen den Rasterpunkten des rationalen Rasters und den
anzunähernden Rasterpunkten des irrationalen Rasters 20 nicht
in eine entsprechende Position des rationalen Rasters 13 der
vorgegebenen Schwellwertmatrix 3 gesprungen werden, welche
diesen Fehler ausgleichen würde, sondern es wird in eine komplett
andere Schwellwertmatrix 3' bis 3''' gesprungen
wobei die Schwellwertmatrizen 3' bis 3''' in Bezug
auf das Koordinatensystem 12 der Bebilderungseinrichtung
jeweils um einen Bruchteil 1/n verschoben ist. Der Bruchteil 1/n
ergibt sich dabei durch die Anzahl der Schwellwertmatrizen welche
zur Annäherung an das irrationale Raster 20 verwendet werden.
Es wird hierfür eine Matrix 30 von Schwellwertmatrizen 3 bis 3''' bereitgestellt.
Hierbei handelt es sich um eine n×n Matrix 30.
In dem in 5 vorgestellten Beispiel handelt
es sich um eine 2×2 Matrix 30, zum Beispiel sind
auch 3×3 Matrizen vorstellbar. Eine entsprechende Matrix
von Schwellwertmatrizen 31 mit neun Schwellwertmatrizen
A bis G ist in der 5a dargestellt.
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Die
in 5 und 5a dargestellten
Matrizen sind dabei Superzellen die aus Schwellwertmatrizen aufgebaut
sind. Die Superzellen selber können durch Aneinanderreihung
von Fundamentalzellen aufgebaut sein. Jede Superzelle bzw. jede
Fundamentalzelle ist dabei in Abhängigkeit von dem gewünschten
Rasterwinkel gedreht in einem Speicher mit einem eigenen Koordinatensystem
hinterlegt. Zum Raster einer Druckvorlage wird jede gedrehte Superzelle
in Bezug auf seine XY-Adressen linear Zeile für Zeile und
Spalte für Spalte ausgelesen. Die XY-Adressen der gedrehten
Schwellwertmatrizen weisen dabei Abweichungen zu dem gewünschten
irrationalen Raster auf. Das Koordinatensystem 12 aus 4 stellt
das Koordinatensystem der Druckformen, d. h. der Druckplatten dar,
zu dem die jeweiligen Koordinatensysteme der Schwellwertmatrizen 3, 3', 3'', 3''' gedreht
sind. Die Druckplatten werden z. B. in einem Außentrommelbelichter
belichtet, indem die Belichtertrommel in einer ersten Richtung mit Druckplatte
rotiert und ein Bebilderungsmodul quer dazu in axialer Richtung
vorgeschoben wird. Die Rotationsrichtung entspricht dann der X-
und die Vorschubsrichtung der Y-Achse des Koordinatensystems 12.
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In
der 5 sind die Schwellwertmatrizen 3 bis 3''' durch
Matrizen A bis A''' beschrieben. Wie durch den Pfeil dargestellt
werden diesen Schwellwertmatrizen 3 bis 3''' jeweils
Verschiebungsvektoren 32 zugeordnet. Bei einer 2×2
Matrix von Schwellwertmatrizen 30 handelt es sich um vier
Verschiebevektoren 32, wobei einer den Wert 0 einnimmt.
Die übrigen ergeben sich daraus, dass die einzelnen Schwellwertmatrizen
A' bis A''' um –1/2 in X-Richtung –1/2 in Y-Richtung
und –1/2 sowohl in X- als auch in Y-Richtung in Bezug auf
das Koordinatensystem 12 in Einheiten eines Devicepixels 11 verschoben
sind.
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Wie
in der 5a dargestellt, würden
sich bei einer 3×3 Matrix von Schwellwertmatrizen 31 neun
Schwellwertmatrizen A bis G ergeben, die um Werte von –1/3
und –2/3 in X- oder Y-Richtung zum Ursprung des Koordinatensystems 12 verschoben sind.
Weiter sind Matrizen F, E, I, H vorgesehen, welche zumindest teilweise
um einen Faktor –2/3 in X- und/oder Y-Richtung zum Ursprung
des Koordinatensystems 12 verschoben sind.
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Beispiele
von Schwellwertmatrizen 3 bis 3''', welche jeweils
um einen halben Devicepixel 11 zum Ursprung eines Koordinatensystems 12 verschoben sind,
zeigen die 6a bis 6d.
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Hierbei
zeigt 6a die Schwellwertmatrix 3,
welche noch nicht zum Ursprung des Koordinatensystems 12 verschoben
ist. Es handelt sich hierbei um eine rationale Schwellwertmatrix 3,
welche ein rationales Raster 13 beschreibt. Das Raster 13 wird hier
durch eine Superzelle aus vier Rasterpunkten 1 beschrieben.
Nur als Beispiel sind im Bereich der Anschlusspunkte der einzelnen
Rasterzellen 1 belichtete Bits 15 dargestellt.
Der Ursprung des Koordinatensystems 12 ist hierbei auf
die untere linke Ecke des Rasters 13 gelegt worden, d.
h. auf die durch die hier dargestellten Rasterpunkte 1 gebildeten
Superzelle. Der Ursprung des Koordinatensystems 12 ist
dabei natürlich prinzipiell willkürlich positionierbar.
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In 6b ist
ein weiteres Raster 13 dargestellt mit einer Schwellwertmatrix 3',
welche um ein halbes Devicepixel 11 in Y-Richtung verschoben
ist. Kommt es bei dem Fehler zwischen dem irrationalen Raster 20,
welches durch das rationale Raster 13 angenähert
werden soll bei Verwendung der ersten Schwellwertmatrix 3 zu
einem Fehler von einem negativen halben Devicepixel, so reicht es
von der XY-Adresse der ersten Schwellwertmatrix 3 an die gleiche
XY-Adresse der verschobenen Schwellwertmatrix 3' zu sprengen.
Ab diesem Moment ist dieser Fehler wieder ausgeglichen. Die Schwellwertmatrizen 3 bis 3''' sind
von ihrem Aufbau her vollständig identisch. Beim Abarbeiten
der Schwellwertmatrizen kommt es durch den Sprung von einer Schwellwertmatrix 3 in
eine andere zweite Schwellwertmatrix 3' bis 3''' also
zu keinen Veränderungen der belichteten Bits 15,
da sich diese an den gleichen Positionen innerhalb der Rasterpunkte 1 befinden.
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Die 6c zeigt
eine um einen halben Devicepixel in X-Richtung verschobene Schwellwertmatrix 3'' während
die 6d eine in ein halbes Devicepixel sowohl in X-,
als auch in Y-Richtung verschobene Schwellwertmatrix 3'''.
Wenn der Fehler zwischen dem rationalen Raster 13 und dem
irrationalen Raster 20 nicht –1/2 Devicepixel 11,
sondern ein positives Devicepixel beträgt, so wird in eine
entsprechende Adresse (X–1, Y), (X, Y–1) oder
(X–1, Y–1) einer der Schwellwertmatrizen 3' bis 3''' gesprungen,
welche um ein halbes Devicepixel in X, Y oder X und Y-Richtung verschoben
ist.
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Da
wie oben beschrieben alle Schwellwertmatrizen 3, 3', 3'', 3''' relativ
zum Koordinatensystem 12 den gleichen Winkel einnehmen,
können diese Schwellwertmatrizen 3, 3', 3'', 3''' durch
die gleichen gedrehten Fundamentalzellen bzw. Superzellen oder den
diesen zugeordneten reduzierten Ausschnitten so aufgebaut sein,
dass lediglich der Ursprung der den Matrizen 3, 3', 3'', 3''' zugeordneten
Koordinatensysteme gegeneinander entsprechend verschoben ist.
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In
der 7 ist eine alternative Matrix von Schwellwertmatrizen 31 dargestellt.
Bei dieser alternativen Matrix von Schwellwertmatrizen 31 sind
die Schwellwertmatrizen 3, 40, 41, 42 nicht
jeweils für sich dem Koordinatensystem 12 der
Bebilderungseinrichtung zugeordnet, sondern alle einem gemeinsamen
Koordinatensystem 50, wobei sie sich relativ zueinander,
bezogen auf den Ursprung des Koordinatensystems 12, an
unterschiedlichen Positionen befinden. Diese Darstellung ist so
einfacherweise möglich, da die Matrizen 3, 40, 41, 42 zueinander
jeweils nur verschoben aber mit ihrem gemeinsamen Koordinatensystem 50 gegen
das Koordinatensystem 12 des Belichters gedreht hinterlegt
sind. Die gedrehten Schwellwertmatrizen 3, 40, 41, 42 werden dann
in Bezug auf das Koordinatensystem 50 wieder Zeile für
Zeile und Spalte für Spalte ausgelesen. Die Schwellwertmatrizen 40 bis 42 der
Matrix von Schwellwertmatrizen 31 sind daher zur X-Achse
oder Y-Achse oder X- und Y-Achse jeweils um ein halbes Devicepixel 11 der Bebilderungseinrichtung
verschoben. Auch hier gilt das oben gesagte für einen Sprung
von der ursprünglichen Schwellwertmatrix 3 des
rationalen Rasters 13 welche ein entsprechendes erstes
irrationales Raster mittels des Rasters 13 annähern
soll. Zur richtigen Adressierung sind die auf die Schwellwerte noch
gegebenenfalls entsprechende Spiegelungsoperatoren anzuwenden um
wirklich an identische Positionen zu springen.
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Bei
dem rationalen Raster 13 der Schwellwertmatrizen 40 bis 42 bzw. 3' bis 3''' oder
B bis I handelt es sich somit jeweils um dritte Raster mit entsprechenden
zweiten Schwellwertmatrizen im Gegensatz zu den zweiten X-, Y-Adressen
X2Y2 des ersten
Schwellwertmatrix 3 welche dem zweiten Raster, d. h. dem
rationalen Raster 13 zugeordnet ist, mittels welcher das
erste, d. h. das irrationale Raster 20 angenähert
werden soll. Die jeweils zweiten Schwellwertmatrizen weisen dafür
dritte X3X3-Adressen
auf, auf welche von sowohl der ersten Schwellwertmatrix 3 als
auch von anderen angeordneten Schwellwertmatrizen 3' bis 3''', 40 bis 41 oder
B bis I gesprungen werden kann, um entsprechende Verschiebefehler zwischen
den aktuell verwendeten Raster 13 zum irrationalen Raster 20 auszugleichen.
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Durch
dieses so gewählte Verfahren der verschobenen Schwellwertmatrizen
reicht es aus, ein Raster 13 mit einer geringen Anzahl
von Rasterzellen 1, d. h. mit kleinen Superzellen aufzubauen.
Es werden immer identische Schwellwertmatrizen 3 für
die verschobenen Schwellwertmatrizen 3' bis 3''', 40 bis 42,
B bis I zumindest inhaltlich verwendet. Auf diese Weise kommt es
nicht mehr zu Störungen durch Sprünge an Stellen,
in welchen plötzlich Devicepixel 11 belichtet
werden sollen oder gerade nicht. Gerade ein Sprung in lichten Bereichen,
in welche beim Stand der Technik in Bereiche gesprungen wird, wo plötzlich
belichtete Bits 15 vorhanden sind, kommt es zu unangenehmen
Qualitätsminderungen der Rasterbitmap 10.
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Auf
diese Weise kann beispielsweise ein Raster 13 auch durch
eine einzelne Rasterzelle 1 aufgebaut sein.
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Wenn
im Stand der Technik eine Rasterzelle des irrationalen Rasters 20 Eckpunkte
aufweist, die nah von ganzen Koordinatenpunkten des Koordinatensystems 12 liegt,
so war bisher eine extrem große Superzelle notwendig mit
einer Vielzahl von Rasterzellen um ein rationales Raster 13 zu
zeigen, welches den nächstliegenden Schnittpunkt im Koordinatensystem 12 bezogen
auf den Rasterwinkel rw aufweist. Siehe hierzu 4.
-
Nach
dem nun vorgestellten System kann sozusagen hiervon nur noch eine
begrenzte Anzahl der Rasterzellen der Superzelle notwendig sein,
da nicht mehr an eine Position innerhalb der Superzelle gesprungen
werden muss um den Fehler auszugleichen, sondern einfach an eine
entsprechende gleiche Position einer verschobenen Schwellwertmatrix.
-
Somit
werden die beiden Schwierigkeiten aus dem Stand der Technik, nämlich
bestimmte irrationale Raster mit einem besonderen irrationalen Tangens
anzunähern und besonders in lichten Bereichen unangenehme
plötzliche belichtete Devicepixel 15 zu erhalten
durch das beschriebene Verfahren gelöst.
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- 1
- Rasterzelle
- 2
- Rasterpunkt
- 3
- Schwellwertmatrix
- 3',
3'', 3'''
- verschobene
Schwellwertmatrizen
- 10
- Bitmap
- 11
- Devicepixel
- 12
- Koordinatensystem
- 13
- Rationales
Raster
- 14
- Schwellwerten
- 15
- belichtete
Bits
- 20
- irrationales
Raster
- 30,
31
- Matrix
von Schwerllwertmatritzen
- 32
- Verschiebungsvektoren
- 40–42
- Schwellwertmatrizen
- 50
- Koordinatensystem
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2827596
C2 [0020, 0021]
- - EP 539397 B1 [0021]
- - DE 19880703 C1 [0024, 0027, 0031]
- - DE 4013411 A1 [0062]
- - EP 0990343 B1 [0063]