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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Bestimmung der auf einem Trägermaterial
erzielten Pixelgröße eines
Schreibstrahls zur Erzeugung von Rasterbildern sowie die Verwendung
dieses Verfahrens zur Bestimmung des absoluten Tonwerts von Rasterfeldern
auf einem Trägermaterial.
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Im Gegensatz zur Fotografie können im
Rasterdruck (z.B. Offsetdruck, Siebdruck) Helligkeitsunterschiede
nicht direkt wiedergegeben werden. Mit Hilfe der Rasterung ist es
allerdings möglich,
den Betrachtern diese Helligkeitsunterschiede vorzutäuschen.
Anstelle von echten Halbtönen
werden dabei kleine Rasterpunkte ausgedruckt, deren Flächendeckungsgrad
mit der Helligkeit abnimmt. Somit lassen sich alle Helligkeitsstufen
zwischen dem unbedruckten weißen
und dem komplett bedruckten Papier darstellen.
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In der heutigen Druckindustrie besteht
die typische Produktionskette aus mehreren Einzelschritten. Zuerst
wird das zu druckende Dokument am Computer entworfen und als digitaler
Datensatz für die
Druckformherstellung weitergegeben. Die Farben bzw. Helligkeiten
werden dabei durch den Flächendeckungsgrad
(Tonwert) der einzelnen Primärfarben definiert.
Eine Farbfläche
wird im vierfarbigen Rasterdruck beispielsweise durch die Angabe
von 95% Cyan, 38% Magenta, 16% Gelb und 54% Schwarz bestimmt. Aus
der Bilddatei wird dann unter der Anwendung bestimmter Algorithmen
zu jede Primärfarbe ein
Rasterauszugsfilm hergestellt. Diese Filme werden mit UV-Licht auf
die einzelnen Druckplatten kopiert. Beim Computer-to-Plate (CtP) wird
dagegen der Zwischenschritt über
den Film ausgelassen. Die Druckformherstellung erfolgt hier mit
einem Laser direkt aus dem digitalen Datenbestand. Für den Auflagendruck
werden die fertigen Druckformen schließlich auf die Zylinder der
Druckmaschinen gespannt.
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Bei jedem ausgeführten Produktionsschritt ändert sich
aus prozessbedingten Gründen
allerdings der Flächendeckungsgrad
der Rasterpunkte. Somit kann ein 50%-iges Raster im Datensatz, auf dem
fertigen Druckprodukt beispielsweise einen Tonwert von 63% ergeben.
Da die optische Erscheinung hierdurch zu dunkel ausfällt, muß die Veränderung während der
Prozesskette bekannt sein und im Datensatz vorgehalten werden.
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Die Rasterpunkte entstehen auf den
Filmen durch Zusammensetzung einer bestimmten Anzahl von einzelnen
Pixeln zu einer definierten Form. Dazu fährt ein Laserstrahl ein quadratisches
Gitter ab und schwärzt
das Filmmaterial an den dafür
vorgesehenen Stellen. Allerdings bleibt der Laser bei der Bebilderung
aufeinanderfolgender Punkte in der Regel aktiv, sodass ein Rasterpunkt
letztendlich aus mehreren dünnen
Streifen besteht. Um zusammenhängende Flächen beschreiben
zu können
und außerdem
eine ausreichende Produktionssicherheit zu besitzen, müssen die
Pixel leicht über
die Gittergrenzen herausragen, wie das in 1 anhand eines runden bzw. quadratischen
Schreibstrahls gezeigt ist. Unterschiede in den Flächeninhalten
der Gitterquadrate und der Pixel bewirken dabei eine Tonwertveränderung
auf dem Film, die hauptsächlich
von der Größe des Laserstrahls
und dem Rasteralgorithmus abhängt.
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Es ist jedoch wünschenswert, dass die Rasterauszugsfilme
für die
Plattenkopie punktgenau hergestellt werden. Dies bedeutet, dass
ein Rasterfeld mit einen Tonwert von 50% im Datensatz auch auf dem
Film 50% besitzen soll. Um dies zu erreichen, kann man am Rasterprozessor
des Filmbelichters eine Korrekturtabelle hinterlegen. Dabei werden
die auszugebenen Daten durch Hinzu- oder Wegnahme von einzelnen
Pixeln der Rasterpunkte manipuliert. Zur Kontrolle der Filme werden
die Rasterfelder mit unterschiedlichen Flächendeckungsgraden zwischen
0% und 100% im Datensatz (üblicherweise
in 10%-Schritten) belichtet, die dann mit sogenannten Durchlichtdensitometern
ausgemessen werden. Dabei werden die Felder mit einer definierten
Lichtquelle beleuchtet. Aus der registrierten Intensität auf der Rückseite des
Films wird automatisch der erzielte Flächendeckungsgrad der Rasterpunkte
berechnet.
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Bei der anschließenden Plattenkopie wirken die
Filme wie eine Maske, die belichtete und nichtbelichtete Stellen
auf der Druckplatte voneinander trennen. An den Randzonen entstehen
allerdings Unterstrahlungseffekte. Dadurch dringt das UV-Licht je nach Belichtungszeit
mehr oder weniger weit in die abgedeckten Bereiche hinein. Während die
Rasterpunkte bei Positivplatten dadurch kleiner werden, ist dies
bei Negativplatten umgekehrt. Diese Tonwertveränderungen sind im Gegensatz
zur Filmbelichtung nicht zu vermeiden und können durch die Einhaltung gewisser
Rahmenbedingungen nur innerhalb definierte Bereiche gehalten werden.
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Die Bestimmung des Flächendeckungsgrades
erfolgt hier mit Hilfe von filmbasierten Kontrollmitteln, auf denen
sich Mikrolinien mit unterschiedlicher Linienstärke befinden. Der Filmstreifen
wird auf die Druckplatte kopiert und visuell mit einer Lupe beurteilt.
Die feinste wiedergegebene Mikrolinie gibt dabei einen direkten
Aufschluss über
die Kopierkennlinie. Für
einen gemäßigten Kettenpunktraster
existieren Kopiertabellen, die den Zusammenhang zwischen der Mikrolinieanzeige
und den Tonwertveränderungen
liefern. Somit können
die Tonwerte auf konventionellen Druckformen mit einer Genauigkeit
von unter 2% ermittelt werden. Voraussetzung ist allerdings, dass
die Rasterfilme in der täglichen
Produktion punktgenau hergestellt werden.
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Die Tonwertveränderungen bei der Druckformherstellung
mit CtP entstehen auf die gleiche Weise wie bei der Filmbelichtung.
Allerdings muss hier zwischen positiv und negativ arbeitenden Platten unterschieden
werden. Während
bei Negativplatten die druckenden Stellen bebildert werden, sind
dies bei Positivplatten die nicht druckenden Stellen. Der Überlapp
einzelner Pixel bewirkt im ersten Fall meist eine Tonwertzunahme
und im letzteren eine Tonwertabnahme. In der Regel erhält man Ergebnisse,
die sich von der konventionellen Plattenkopie mehr oder weniger
stark unterscheiden. Um diese Unterschiede auszugleichen oder eine
beliebige andere Kennlinie zu erreichen, kann man am Raster Prozessor
der CtP-Anlage eine Korrekturtabelle hinterlegen.
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Prozessbedingt lassen sich die erzielten Tonwerte
auf der fertigen CtP-Druckform jedoch nicht mehr mit Mikrolinienfeldern
beurteilen. Stattdessen existieren Densitometer und Bildanalyse-Geräte, mit denen
die Tonwerte in speziellen Kontrollfeldern per Hand ausgemessen
werden können.
Die Messergebnisse müssen
jedoch kritisch betrachtet werden da bestimmte Geräte auf einer
Druckform die gleichen Ergebnisse zeigen, während sie sich auf einer anderen
deutlich voneinander unterscheiden.
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Es wird deshalb zur tonwertrichtigen
Einstellung von CtP-Anlagen ein aufwendiger Testdruck an der Druckmaschine
empfohlen, der sicherstellen soll, dass im fertigen Druckprodukt
die gewünschten
Sollwerte für
die Flächendeckungsgrade
erreicht werden. Eventuelle Unterschiede werden in Form einer Korrekturtabelle
in dem Rasterprozessor der CtP-Anlage eingegeben. Die auszugebenen
Daten werden dann durch Hinzu- oder Wegnahme von einzelnen Pixeln
der Rasterpunkte manipuliert, sodass sich das gewünschte Ausgabeergebnis
einstellt.
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Aus der DE-A-195 07 665 ist ein Verfahren zur
Kalibrierung und Kontrolle einer Belichtung bekannt, bei der die
Rasterfelder und ein Vergleichsfeld als Tonwertverlauf angeordnet
sind. Die Stelle mit übereinstimmender
Helligkeit stellt dann den optimalen Belichtungsbereich dar. Aus
Hecht, Thomas „Visuelle
Kontrolle von Druckereinstellungen", München,
Juni 2002 (64.020)-Forschungsbericht ist es bekannt, die Rasterfelder
so anzuordnen, dass der Verlauf der Kennlinie sichbar wird. Es wird
dabei davon ausgegangen, dass die Referenzfelder mit hinreichend
großen
Rasterpunkten gebildet werden, sodass diese Felder keine nennenswerte
Tonwertzu- bzw. abnahme erfahren. Es wird jedoch keine Möglichkeit
zur Überprüfung bzw.
Berechnung der Tonwerte der Referenzfelder angeboten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine absolute Tonwertbestimmung
auf Rasterauszugsfilmen bzw. CtP-Druckformen möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
Merkmale des Anspruches 1 gelöst,
indem ein Verfahren zur Bestimmung der auf einem Trägermaterial
erzielten Pixelgröße eines
Schreibstrahls zur Erzeugung von Rasterbildern angegeben wird. Dabei werden
folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
- a)
Erzeugung eines ersten Rasterfeldes sowie einer Vielzahl von zweiten
Rasterfeldern, wobei die Raster der Rasterfelder pixelweise erzeugt
werden und sich die Rasterpunkte des ersten Rasterfeldes von den
Rasterpunkten der zweiten Rasterfelder in der Anzahl der verwendeten
Pixel pro Rasterpunkt unterscheiden und wobei die zweiten Rasterfelder
unterschiedliche Flächendeckungsgrade
aufweisen,
- b) Ermittlung desjenigen zweiten Rasterfeldes, welches in der
Helligkeit mit der des ersten Rasterfeldes übereinstimmt,
- c) Berechnung der Pixelgröße aus den
unterschiedlichen Flächendeckungsgraden
und aus der bekannten Rasterpunktform der in der Helligkeit übereinstimmenden
beiden Rasterfeldern.
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Aus der tatsächlichen Pixelgröße und dem Rasteralgorithmus
lässt sich
dann der Tonwert von pixelweise erzeugten Referenzrasterfeldern
leicht bestimmen.
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Mit dieser Erkenntnis ist es dann
gemäß dem Anspruch
2 auf einfache Art und Weise möglich,
den absoluten Tonwert von Rasterfeldern auf einem Trägermaterial
zu bestimmen. Hierfür
werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
- a)
Erzeugung wenigstens eines Rasterfeldes mit Hilfe eines Rasterprozessors,
- b) pixelweise Erzeugung einer Vielzahl von Referenzrasterfeldern,
die unter Berücksichtigung
der Pixelgröße des Schreibstrahls
und der Rasterpunktform bestimmte, aber unterschiedlichen Tonwerte
aufweisen, wobei die Tonwerte der Referenzrasterfelder in einem
Bereich liegen, der den zu erwartenden Tonwert des vom Rasterprozessor
erzeugten Rasterfeldes einschließt,
- c) Vergleich der Helligkeit des vom Rasterprozessor erzeugten
Rasterfeldes mit den Referenzrasterfeldern und Bestimmung des absoluten
Tonwerts des vom Rasterprozessor erzeugten Rasterfeldes.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen
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1 Darstellung
von zwei unterschiedlichen Pixelformen im quadratischen Gitternetz,
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2a–2d schematische Darstellung
der Veränderung
der Rasterpunktgröße aufgrund
der Überlappung
der Pixel mit dem quadratischen Gitternetz,
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3 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles zur Anordnung
der ersten und zweiten Rasterfelder zur Bestimmung der Pixelgröße,
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4 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles zur Anordnung
der ersten und zweiten Rasterfelder zur Bestimmung der Pixelgröße und
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5 eine
Darstellung der Tonwertveränderung
auf dem Film bzw. der CtP-Druckform
in Abhängigkeit
der Tonwerte im Datensatz für
ein bestimmtes Rasterverfahren,
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6 schematische
Darstellung für
die Anordnung der Raster- und Referenzrasterfelder zur Bestimmung
des absoluten Tonwerts der Rasterfelder.
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Die Raster zur Bestimmung der Pixelgröße werden
pixelweise als Bitmap definiert, sodass sie nicht durch den Rasteralgorithmus
des Rasterprozessors erfasst werden. Somit erhält man Rasterpunkte, die sich
aus einer genau definierten Anzahl von Pixeln zu einer definierten
Form zusammensetzen. Der hierbei erzielte Flächendeckungsgrad F(Ü) kann dann
in Abhängigkeit
des Überlapps Ü zwischen
einzelnen Pixeln und dem quadratischen Gitternetz, welches der Schreibstrahl
abfährt,
mit einfachen geometrischen Formel berechnet werden. Dabei ist zwischen
den positiven und negativen Verfahren sowie den verschiedenen Pixelformen
zu unterschieden (2a–2d).
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Die in den 2a–2d dargestellten Rasterpunkte
bestehen jeweils aus 3 * 3 Pixel. In den 2a und 2b wurde
ein Positiv-Verfahren angewandt, sodass sich sowohl bei der Verwendung
von quadratischen Pixeln (2a)
als auch bei kreisförmigen
Pixeln (2b) eine Verkleinerung
des Rasterpunkts ergibt. In den 2c und 2d ist die Situation bei
einem Negativ-Verfahren für
beide Pixelarten dargestellt. Hier kommt es zur einer Vergrößerung des
Rasterpunkts.
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Das Verfahren zur Bestimmung der
auf einem Trägermaterial
erzielten Pixelgröße macht
sich die Tatsache zu Nutze, dass es sich bei der Tonwertveränderung
um einen Randeffekt handelt, deren Ausmaß von der Rasterpunktgröße abhängig ist. Man
kann also mit unterschiedlichen Flächendeckungen im Datensatz
den gleichen Tonwert auf dem Trägermaterial
erreichen, wenn die Rasterpunktgröße entsprechend abgestimmt
wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Kontrollstreifen
verwendet, wie er beispielsweise in 3 dargestellt
ist. Er besteht aus einem ersten Rasterfeld 1 sowie einer
Vielzahl von zweiten Rasterfeldern 2a–2g, wobei die Raster
der Rasterfelder pixelweise erzeugt werden und sich die Rasterpunkte des
ersten Rasterfeldes 1 von den Rasterpunkten der zweiten
Rasterfelder in der Anzahl der verwendeten Pixel pro Rasterpunkt
unterscheiden. Die zweiten Rasterfelder 2a–2g weisen
außerdem
unterschiedliche Flächendeckungsgrade
auf. So besitzen die Rasterpunkte der zweiten Rasterfelder eine
Größe von beispielsweise
3 * 3 Pixeln, während
das erste Rasterfeld mit Rasterpunkten von beispielsweise 20 * 20
Pixeln erzeugt wird.
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Durch einen visuellen oder densitometrischen
Vergleich wird im Anschluss dasjenige zweite Rasterfeld ermittelt,
welches in seiner Helligkeit mit der des ersten Rasterfeldes übereinstimmt.
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Bei gleicher Helligkeit kann somit
der Flächendeckungsgrad
F1(Ü)
des ersten Rasterfeldes gleich dem Flächendeckungsgrad F2(Ü) des zweiten Rasterfeldes
gesetzt werden. In Kenntnis der unterschiedlichen Flächendeckungsgrade
der in ihrer Helligkeit übereinstimmenden
Rasterfelder und aus der bekannten Rasterpunktform lässt sich
der Überlapp Ü bzw. die
Pixelgröße mit einfachen
geometrischen Formeln berechnen.
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Für
eine visuelle Beurteilung empfiehlt es sich, wenn die ersten und
zweiten Rasterfelder unmittelbar nebeneinander angeordnet sind,
wie es in 3 gezeigt
ist. Eine Alternative ist in 4 gezeigt,
bei der die zweiten Rasterfelder 2a–2g innerhalb des
ersten Rasterfeldes 1 platziert sind. An der Stelle mit
gleicher Helligkeit verschmelzen dann die beiden Rasterfelder.
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Mit der Bestimmung der Pixelgröße ist es wiederum
möglich,
die auftretenden Tonwertveränderungen
für die
folgenden Bebilderungsvorgänge vorherzubestimmen,
sofern der verwendetet Rasteralgorithmus bekannt ist. Auf diese
Weise können beispielsweise
Kurvenscharen für
bestimmte Rasterarten vorbereitet werden, bei denen jede Kurve einer bestimmte
Pixelgöße entspricht
(siehe 5).
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Zur absoluten Tonwertbestimmung beliebiger
Rasterflächen
wird ein Helligkeitsvergleich mit Referenzrasterfeldern durchgeführt. Dabei
werden die Referenzrasterfelder pixelweise erzeugt, sodass sie nicht
von Rasteralgorithmus des Rasterprozessors beeinflussen werden.
Mit Hilfe der verwendeten Rasterpunktform und der ermittelten Pixelgöße kann der
Flächendeckungsgad
auf Film bzw. Platte vorherbestimmt werden.
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In 6 ist
ein derartiger Kontrollstreifen dargestellt, bei dem mehrere vom
Rasterprozessor erzeugte Rasterfelder 3a–3i vorgesehen
sind. Die Rasterfelder erstrecken sich dabei in Abständen von 10% über den
gesamten Tonwertbereich. Innerhalb jedes Rasterfeldes sind eine
Vielzahl von pixelweise erzeugten Referenzrasterfeldern angeordnet,
die unter Berücksichtigung
der Pixelgöße des Schreibstrahls
und der Rasterpunktform bestimmte aber unterschiedliche Tonwerte
aufweisen, wobei die Tonwerte der Referenzrasterfelder in einen
Bereich liegen, der den zu erwartenden Tonwert des vom Rasterprozessor
erzeugten Rasterfeldes einschließt. Der tatsächliche
Flächendeckungsgad
des Referenzfeldes 3a entspricht schließlich dem Tonwert des Referenzfeldes, 4a–4e welches
die gleiche Helligkeit aufweist. Falls zwei benachbarte Referenzrasterfelder eine ähnliche Übereinstimmung
zeigen, können
auch Zwischenwerte angegeben werden. Der Verlauf der Kennlinie wird
bei einer Anordnung, wie sie in 6 gezeigt
ist, direkt sichtbar gemacht.
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Da die Tonwertveränderung bei der Ausgabe des
Datensatzes umso kleiner ist, je größer die Rasterpunkte sind,
kann man die Punkte der Referenzrasterfelder so groß gestalten,
dass sich der Flächendeckungsgad
nur noch unwesentlich ändert.
Um einen einheitlichen Standard bzw. eine gewisse Genauigkeit zu
gewährleisten,
ist jedoch auch in diesem Fall eine Überprüfung durch das oben beschriebene Verfahren
zur Bestimmung der Pixelgöße sinnvoll.