DE1772367C3 - Verfahren zur gerasterten Reproduktion von Halbtonbildern - Google Patents

Description

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stufen als Bildelemente verwendet, und zwar als ein- lagemngsspannung mit zunehmender Schwärzung

zelne Rasterpunkte, deren Größen je einer der vergrößert.

32 Dichtestufen angepaßt sind. Ein analytischer Ausdruck für den Verlauf der

Eine solche verhältnismäßig grobe Abstufung kann Amplitude eines solchen Schwankungssignals kann zwar für sehr strukturreiche Bildpartien noch aus- 5 nicht angegeben werden, da die physiologische Emp-

reichend sein, bei stnikturannen Bildpartien jedoch, findlichkeitskurve eine empirische Funktion ist AÜ-

also bei Flächen, in denen sich die Dichte nur sehr gemein läßt sich nur sagen, daß die Amplitude der

allmählich ändert, läßt die mit ihr erzielbare Wieder- Übergangsspannung einer anderen nichtlinearen

gabequalität erfahrungsgemäß sehr zu wünschen Funktion folgt; ihr tatsächlicher Verlauf kann jedoch

ubng. In diesen Flächen machen sich nämlich die io im konkreten Falle ohne Schwierigkeit ermittelt wer-

Ubergange von einer Dichtestufe zu einer anderen den auf Grund der bereits erwähnten Bedingung, daß

in Form von scharf gegeneinander abgesetzten sie vorzugsweise gleich der Hälfte einer Dichtestufe,

äquidensitiven Zonen oder Inseln in einer das Auge in diesem Falle also der jeweils durchlaufenden

störenden Weise bemerkbar. Dichtestufe, gewählt sein soll.

TTM- ^Erf"^dun8.¹^S^{1 Λε} Aufgabe zugrunde, eine 15 Um ein nichtlineares Ansteigen des Schwankungs-Bildwiedergabe mit stufenlosen Dichteübergängen zu signals zu erzielen, wird gemäß einem weiteren Erermöglichen, ohne daß eine Erhöhung der Anzahl findungsvorschlag die Amplitude des Schwankungsder zu speichernden Rasterpunktgrößen erforderlich signals von einer Spannung abhängig gemacht, die ^ist· . durch nichtlineare Verzerrung einer der Bildschwär-

Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß zur Er- ao zung proportionalen Spannung gewonnen wird,

zielung derjenigen Dichtewerte, die zwischen zwei den Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

vorgegebenen Rasterpunktgrößen entsprechenden be- F i g. 1 bis 6 näher erläutert; es zeigt

nachbarten Stufen liegen, Rasterpunkte unterschied- F i g. 1 a einen aus quantisierten Rasterpunkten

licher, vorzugsweise benachbarter Größe ent- aufgebauten Graukeil,

sprechend dem wiederzugebenden Zwischenwert ge- 35 Fig. Ib einen g'.icna.wgen, aber gemäß der Ermischt aufgezeichnet werden, wobei der die Punkt- findung unter Rasterpunktmischung gebildeten Graugröße beeinflussenden Einrichtung ein Schwankungs- keil,
signal überlagert wird. Fig. 2 eine graphische Darstellung der Über-

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß die lagerung des Schwankungssignals an dem Beispiel

Mischung der Rasterpunkte durch das Schwankungs- 30 dreier gleichgroßer Dichtestufen,

signal in statistischer Verteilung erfolgt. F i g. 3 die Überlagerung einer Dreieckspannung

In der die Punktgröße beeinflussenden Einrichtung, mit wachsender Amplitude im Falle größer werdenin der die Halbtonbildvorlage punktweise lichtelek- der Dichtestufen,

trisch abgetastet und eine den Schwärzungswerten F i g. 4 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung analoge Bildsignalspannung gewonnen und mittels 35 zur Erzeugung der Dreieckspannung gemäß Fig. 3, einer Abtastfrequenz quantisiert wird, wobei zu regel- Fig. 5 und 6 Beispiele verschiedener Schwanmäßigen, von der Abtastfrequenz festgelegten Zeit- kungssignale.

punkten der jeweilige Spannungswert der analogen In Fig. 1 a und Ib ist der mit m bezeichnete Be-Bildsignalspannung einer von mehreren diskreten, reich eine mittlere Dichtestufe, der Bereich m— 1 die den verschiedenen Rasterpunktgrößen (Dichten) ent- 40 nächsthellere und der Bereich m + 1 die nächstsprechenden Spannungsstufen zugeordnet wird, ist ge- dunklere.

maß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung Wenn man annimmt, daß die jeweilige Rastervorgesehen, daß der analogen Bildsignalspannung punktgröße derjenigen Dichte entspricht, die bei das Schwankungssignal vor der Quantisierung über- einem stufenlosen Graukeil in der Bereichsmitte 1 lagert wird. _{45 bzw}. ₂ bzw. 3 auftritt, so ist also in der Fig. la

Vorzugsweise ist das Schwankungssignal eine jeder Bereich an seiner rechten Grenze um eine halbe

Wechselspannung, deren Amplitude gleich der halben Dichtestufe zu hell und an seiner linken Grenze um

Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dis- eine halbe Dichtestufe zu dunkel. In den Gren^be-

kreten Spannungsstufen gewählt ist und deren Fre- reichen 4 und S tritt daher gemäß Fi g. 1 a ein schar-

quenz disharmonisch zu der Abtastfrequenz liegt oder 50 fer Schwärzungssprung auf. Dieser Sprung ist in

eine Wechselspannung, deren Frequenz mindestens F i g. 1 b dadurch beseitigt, daß jede der beiden

ein Viertel der Abtastfrequenz beträgt. senkrechten Rasterpunktreihen zu gleichen Anteilen

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin- Rasterpunkte der helleren und der dunkleren Stufe

dung können darin bestehen, daß als Schwankungs- enthalten, die außerdem in jeder der beiden Reihen

signal eine dreieckförmige oder eine sägezahnförmige 55 in anderer Weise verteilt sind. Wie noch näher er-

Wechselspannung verwendet wird. läutert werden wird, handelt es sich dabei um eine

Da das menschliche Auge in hellen Bildpartien statistische Verteilung. Das Ergebnis ist ein Dichteviel geringere Kontraste feststellt als in den dunklen wert, der — wie beabsichtigt — dem Mittelwert aus Partien, wird, um in den hellen Partien nicht zu den Werten der beteiligten Dichtestulfen entspricht,
wenige und in den dunklen Partien nicht unnötig 60 In entsprechender Weise werden auch die stetigen viele Dichtestufen zu bekommen, keine gleichmäßige Übergänge zwischen der Bereichsmitte und den BeAbstufung der diskreten Spannungsstufen vorgenom- reichsgrenzen erzielt, nämlich, indem der Anteil der men, sondern die diskreten Spannungsstufen werden eingestreuten Rasterpunkte einer benachbarten vorzugsweise gemäß der physiologischen Empfind- Dichtestufe vom Bereichsende zur Bereichsmitte hin lichkeitskurve (Munsell'sche Funktion gleicher phy- 65 möglichst stetig verringert wird,
siologischer Empfindungsdifferenzen) mit zunehmen- Bei der Beurteilung der Wirkung der F i g. 1 a und der Schwärzung größer werdend bemessen, dement- 1 b ist zu berücksichtigen, daß es sich um eine stark sprechend wird auch die Amplitude der Über- vergrößerte Darstellung der Rasterpunkte handelt. In

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der Praxis enthält bekanntlich der gröbste gebrauch- schließenden Bereich, z. B. m-1 und m. Nähert sich

liehe Raster 400 Rasterpunkte je cm². Schon hierbei die Bildsignalspannung der Bereichsmitte, so nimmt

ist der einzelne Rasterpunkt so klein, daß das der Anteil der bei der Abfrage in diesem Bereich

menschliche Auge ein Bild mit solcher Rasterung liegenden Augenblickswerte stetig zu.

nicht mehr nach einzelnen Rasterpunkten auflöst. 5 Die vorstehend genannte Größe des Spitze-Spitze-

Um diese Verhältnisse nachzubilden, müßte man Hubes der Dreieckspannung stellt einen Optimalwert

diese Figuren aus einigen Metern Entfernung be- dar. Wenn nämlich dieser Hub kleiner ist als die

trachten. Dichtestufenspannung, so wird die Rasterpunkt-

Was im Vorstehenden bezüglich der Dichtewerte mischung unvollkommen; ist er dagegen allzuviel

ausgeführt wurde, gilt sinngemäß auch für Sättigungs- io größer, so werden schließlich auch Rasterpunkte

werte von Buntfarben. eines übernächsten Bereiches beigemischt, und dies

In dem Diagramm der Fig. 2 bedeuten die äußert sich in einer gewissen Grobkörnigkeit des

Ordinatenwerte Spannungswerte E der analogen Bild- reproduzierten Bildes.

Signalspannung, die den Schwärzungswerten ent- Wie bereits erwähnt, sollen die Abtastfrequenz, sprechen; hierbei ist £=0 dem Wert »weiß« züge- 15 d.h. die Folgefrequenz der Abtasttaktet_x und die ordnet. Diese analoge Bildsignalspannung wird im Frequenz des Schwankungssignals disharmonisch zuTakte einer Abtastfrequenz quantisiert, in den zu einander liegen. Hierdurch wird eine periodische regelmäßigen von der Abtastfrequenz festgelegten Wiederholung der Rasterpunktverteilung vermieden Zeitpunkten (Abtasttakt) der jeweilige Spannungswert und statt dessen eine mehr statistische Verteilung, wie einer von mehreren diskreten, den verschiedenen ao bei Verwendung eines Zufallsgenerators erzielt.
Rasterpunktgrößen (Dichten) entsprechenden Span- An Stelle der gezeichneten Dreieckspannung kann nungsstufen zugeordnet. Die Abszisse ist in Fig. 2 ebensogut eine Sägezahnspannung überlagert werdie Zeitachse, auf der die Abtasttakte der Quanti- den. Entscheidend ist nur, daß das benutzte Schwansiening der analogen Bildsignalspannung aufgetragen kungssignal geradlinige Flanken und möglichst keine

λ _t α r, λ- ■ λ · , λ , ■ - ^{a5 waa}g^crechten Kurvenstücke aufweist.

Auf der Ordinate sind mittels der Linien 10, 11, In dem Diagramm gemäß Fig.3 ist die Ordinate 12 und 13 gleichgroße Spannungsbereiche abgetra- in nach der erwähnten physiologischen Kurve steigen yon denen die Bereichem-1, m und m-H be- gende Spannungsbereichem-4. .xm + 3 eingeteilt, trachtet werden sollen . und der analogen Bildsignalspannung 14 Sx ein

Jedem dieser Bereiche ist em bestimmter einzelner 30 Schwankungssignal 16 überlagert dessen Amplitude dfrrZT μ·!μ _rt ^{e U}a ' ^ ,Τΐ" ^Fa"e ^{ist in} Abhängigkeit von der Größe der BildsignalspanwfrH ™i J * ^{Mlt eIwert des} Bleiches. Dieser Wert nung wächst. Das Maß dieser Abhängigkeit ist so gewird registriert, sofern Bildsignalspannungen auftre- wählt, daß der Spitze-Spitze-Hub desSchwankunes-

S; tr^u?^eSJ*TⁿT\^BeT^{heS liege}?· i^{gna!S StCtS W}4steni£nä"emd gleichTm vSi

Der Bereichsmittelwert ist in der Zeichnung jeweils 35 der Bildsignalspannung durchlaufenen Spannungs-

durch eine waagerechte gestrichelte Linie angedeutet. bereich ist. überschreitet Se^ S?gnaf_Spannung

Es sei angenommen, daß eine allmählich und eine Bereichsgrenze so nimmt der SnTtJt Snit/e Hub

gleichmäßig dunkler werdende Bildpartie abgetastet entsprechendefzShe^eT _an ^SP^ltze"^SP^ltze-^Hub

TA^Z^LTt^¹⁰^^^^⁰^ ^Unl ^Scha^ngsanordnung, mittels welcher die

" t ver- 40 vorstehend

Maßnahmen an den Stellen, an denen die Gerade 14 Fig 4 angegeben

»«hähohe«» oder .fchsnieugera, Dkto* SoWd der Trankt»^ leitod wd, sem ei«

3=?s ssÄ'ssK £H^S^l^fE"

Hegenden AugenbHckswerte mit Kreuzen lehnet Sauer' 3£ tadSL^ ?"*** "i*
Unter der — hier erfüllten — Voraussetzung daß noch *™^ ^r V*?^{8 mnner nur der}
der Spitze-Spitze-Hub der Dreieckspannm^Vi 60 S ^ '^{meare Ted der} ^ekarvc benutzt pelte Amplitude) gleich der Dichtestufenspannuni» ist Wird cW tv,,, · ♦ -*λ - *

ergibt sich folgendes: Durchläuft die analoge BUd- dessen der τΐTt % "T** ^geSpCnt *£*? signalspannuBg gerade die Mhte eines Bereiches fee- ^ΙΪ^Λ^ " ^ *"" strichelte linie), so fallen richtigerweise aüe abge- Saden S™ f" ^ Y^ldeTS^^ae *> ™^d » ^¹" fragten Aogenblickswerte in dielen Bereich; üblr- 65 S£" t&Z, ? T ^derseIben ZeM«astante ge schreitet sie dagegen gerade eine Bereichsgren^ Ti SSedlJH ^Kof^e™^tor2* «*« symmetrische 11, so Hegen die abgefragten Augenbfifkswertt je naS^K ^g ^ P*** dreieckspannung wird _m Hälfte in dem bisherTrchlauSen und deman- SsSaS TS StnS""™ " "*"

daß an der Klemme 34 die mit der Dreieckspannung überlagerte Bildsignalspannung zur Verfügung steht.

Da auch bei einer verschwindend geringen Bildsignalspannung (Weißwert) noch ein nicht allzu kleines Schwankungssignal vorhanden sein soll, sind die Hilfsspannungsquellen 35 und 36 vorgesehen, welche den Kondensator 26 über die Widerstände 37 bzw. 38 aufladen.

Nicht nur die physiologische Empfindlichkeitskurve, sondern auch die Kurve, nach der die Amplitude des Schwankungssignals wächst, ist nichtlinear. Daher muß eine Nichtlinearität zwischen der Bildsignalspannung E₁₁ bzw. — E_a und der Amplitude des Schwankungssignals hergestellt werden. Dies geschieht mittels der Diodenstrecken 39 und 40, weiche je zu einem der Widerstände 28 und 30 parallel geschaltet sind. Auf Grund des Verlaufes der gekrümm ten Diodenkennlinien wird der Einfluß dieses Neben Schlusses bei kleinen Werten der Spannung E₁₁ gerin sein, jedoch mit steigender Spannung E₀ derart zu nehmen, daß schließlich die Widerstände 28 und
praktisch kurzgeschlossen sind.

Falls statt einer symmetrischen Dreieckspannunj eine Sägezahnspannung erwünscht ist, so müssen die Zeitkonstanten, also die Widerstandswerte der Wider

to stände 27, 28 und 29, 30 sowie auch das Tastverhält nis der die Transistoren 24 und 25 steuernden Recht eckspannung unterschiedlich bemessen werden.

In Fig. 5 sind Dreieckspannungen41, 42, 43 unc in F i g. 6 Sägezahnspannungen 44, 45, 46 mit verschieden großen Amplituden dargestellt, wie sie be verschieden hohen Bildsignalspannungen auftreten

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Schwärzung proportionalen Spannung gewonnei Patentansprüche:

1. Verfahren zur feinstufig gerasterten Repro- 5

duktion von Halbtonbildern, welches Rasterpunkte von verschiedener festgestufter Größe, jedoch nur in einer bestimmten Stufenzahl zu erzeugen gestattet, dadurch gekennzeich- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur feinstufif net, daß zur Erzielung derjenigen Dichtewerte, io gerasterten Reproduktion von Halbtonbildern, wel die zwischen zwei den vorgegebenen Rasterpunkt- ches Rasterpunkte von verschiedener festgestuftei größen entsprechenden benachbarten Stufen lie- Größe, jedoch nur in einer bestimmten Stufenzah gen, Rasterpunkte unterschiedlicher, vorzugsweise zu erzeugen gestattet.

benachbarter Größe entsprechend dem wiederzu- Zum Zweck der Reproduktion von Halbtonbildern gebenden Zwischenwert gemischt aufgezeichnet 15 im Hochdruck oder im Offsetdruck müssen bekanntwerden, wobei der die Punktgröße beeinflussenden lieh die Druckformen gerastert sein, denn es ist bei Einrichtung ein Schwankungssignal überlagert diesen Druckverfahren nicht möglich, die Halbtöne wird. durch entsprechende Dickendosierung der Druck-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- farbe wiederzugeben. Die Dichteabstufungen werden kennzeichnet, daß die Mischung der Rasterpunkte 20 durch unterschiedliche Rasterpunktgrößen erzielt,
durch das Schwankungssignal in statistischer Ver- Sofern es sich um mit Hilfe des chemographischen teilung erfolgt. Ätzverfahrens hergestellte Druckformen handelt, er-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch folgt die Aufrasterung auf photomechanischem gekennzeichnet, daß in der die Punktgröße be- Wege, indem man ein Diapositiv oder -negativ der einflussenden Einrichtung die Halbtonbildvorlage 15 Bildvorlage zusammen mit einer Kontaktrasterfolie punktweise lichtelektrisch abgetastet und eine den photographisch kopiert. Die Rasterfelder eines sol-Schwärzungswerten analoge Bildsignalspannung chen Kontaktrasters sind vignettiert, d. h., die Dichte gewonnen und mittels einer Abtastfrequenz quan- der Schwärzung nimmt von einem Größtwert in der tisiert wird, wobei zu regelmäßigen, von der Ab- Rasterfeldmitte zum Rand des Rasterfeldes hin stetig tastfrequenz festgelegten Zeitpunkten der jewei- 3° ab. Als Kopiermaterial dient dabei ein Film, der Iige Spannungswert der analogen Bildsignalspan- sehr »hart« ist, also eine sehr steile Schwärzungsnung einer von mehreren diskreten, den verschie- kennlinie hat. Durch die Vignettierung des Kontaktdenen Rasterpunktgrößen (Dichten) entsprechen- rasters im Zusammenwirken mit der scharfen Empden Spannungsstufen zugeordnet wird, dadurch findlichkeitsschwelle des Films erreicht man, daß gekennzeichnet, daß der analogen Bildsignalspan- 35 die Größe jedes Rasterpunktes von dem lokalen nung das Schwankungssignal vor der Quanti- Schwärzungswert des Halbtonbildes bestimmt wird, sierung überlagert wird. Hochdruckformen können bekanntlich auch mit

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Hilfe von Graviermaschinen hergestellt werden, wobei kennzeichnet, daß das Schwankungssignal eine die Eindringtiefe des Gravierstichels in Abhängig-Wechselspannung ist, deren Amplitude gleich der 40 keit von dem jeweiligen Helligkeitswert der lichtelekhalben Differenz zwischen zwei aufeinanderfol- trisch abgetasteten Bildvorlage gesteuert wird. Die genden diskreten Spannungsstufen gewählt ist Rasterung wird hierbei durch einen Rasterfrequenz- und deren Frequenz disharmonisch zu der Abtast- strom erzielt, den man dem Steuerstrom des Gravierfrequenz liegt. sticheis überlagert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- 45 Bei den vorstehend beschriebenen Rasterverfahren kennzeichnet, daß das Schwankungssignal eine ergibt sich für jede Dichte des Halbtonbildes bei der Wechselspannung ist, deren Frequenz mindestens Reproduktion eine bestimmte Rasterpunktgröße, die ein Viertel der Abtastfrequenz beträgt. entsprechend dem abgetasteten Dichtewert der BiId-

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, da- vorlage stetig veränderlich ist.

durch gekennzeichnet, daß als Schwankungs- 5° Es besteht neuerdings das Bedürfnis, Halbtonbilder

signal eine dreieckförmige Wechselspannung ver- in gerasteter Form mittels elektronischer Lichtsetz-

wendet wird. geräte zu setzen, bei denen die Bildelemente, die den

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, einzelnen Dichtewerten zugeordnet sind, in quantidadurch gekennzeichnet, daß als Schwankungs- sierter und binär codierter Form gespeichert vorliesignal eine sagezahnförmige Wechselspannung 55 gen und bei ihrem Auslesen einen Elektronenstrahl verwendet wird. steuern, der das zu reproduzierende Bild auf einem

8. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 7, Bildschirm aufzeichnet. Zum Zwecke der Aufzeichdadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der nung eines gerasterten Bildes müssen die Bildinhalte Dichten der diskreten Spannungsstufen gemäß der Rasterpunkte verschiedener Größe beispielsweise der bekannten physiologischen Empfindlichkeits- 60 in einem Ringkernspeicher zugriffbereit vorhanden kurve mit zunehmender Schwärzung größer be- sein.

messen werden, und daß auch die Amplitude des Um die hierfür aufzuwendende Speicherkapazität in

Schwankungssignals mit zunehmenderSchwärzung vertretbaren Grenzen zu halten, muß die Anzahl der

vergrößert wird. verwendeten gespeicherten Bildelemente bzw. die An-

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- 65 zahl der verschiedenen Rasterpunktgrößen stark bekennzeichnet, daß die Amplitude des Schwan- grenzt werden. Als Minimum für eine noch brauchkungssignals von einer Spannung abhängig ist, bare Wiedergabequalität werden, wie auch aus der die durch nichtlineare Verzerrung einer der Bild- Nachrichtentechnik bekannt, beispielsweise 32 Dichte-