DE1959459A1

DE1959459A1 - Elektronische Einrichtung zum Erzeugen eines Halbtonbildes

Info

Publication number: DE1959459A1
Application number: DE19691959459
Authority: DE
Inventors: Simshauser Elrin Dean
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1969-11-26
Publication date: 1970-06-11
Also published as: GB1295646A; CA924649A; US3465199A; DE1959459B2; JPS4930526B1

Description

Elektronische Einrichtung zum Erzeugen eines Halbtonbildes.

Bei den Druckverfahren, die in der graphischen Industrie, z.B. beim Zeitungs- und Buchdruck am häufigsten verwendet werden, wird an den zu bedruckenden Stellen Druckfarbe mit gleichförmiger Dichte aufgetragen· oder an den nicht zu bedruckenden Stellen überhaupt keine Druckfarbe aufgetragen. Dieses Verfahren, bei dem nur zwei Tonwerte zur Verfügung stehen, ist problemlos, wenn alphabetische oder andere Zeichen zu drucken sind. Wenn jedoch Bilder, wie Photographien, gedruckt werden sollen, müssen kontinuierliche Tonwerte, d.h. dichte Abstufungen herstellbar sein. Dieses Problem läßt sich bekanntlich dadurch lösen, daß man die kontinuierlichen Tonwerte des ursprünglichen Bildes in ein sogenanntes Halbtonbild umsetzt, das aus einer großen Anzahl von larbpunkten unterschiedlicher Größe besteht. Wenn die größten Farbpunkte und die Zwischenräume zwischen diesen klein im Vergleich zum Auflösungsvermögen des menschlichen Auges gemacht werden, läßt sich das Auge täuschen, und man sieht kontinuierliche Tonabstufungen.

In jüngerer Zeit sind elektronische Fotosetzmaschinen entwickelt worden· Die erfolgreiche Weiterentwicklung vom Typensatz zum elektronischen Satz verspricht eine erhebliche Verkürzung der zur Herstellung des Satzes erforderlichen Zeit, Bei der bekannten Fotosetzmaschine werden die Bilder der einzelnen Schriftzeichen auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre jeweils aua einer Anzahl im wesentlichen geradliniger, vertikaler Abtastlinien hergestellt, die Abschnitte des jeweiligen Zeichens bilden. Sie Bilder der Schriftzeichen werden photographlert und die Photographic wird dann *u einer Druckplatte, z.B. einer Offset-Druokplatte, weiterverarbeitet.

009824/1826

Mit den bekannten elektronischen Licht- oder Photosetzmaschinen können jedoch keine Halbtonbilder hergestellt werden,,

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Einrichtung zum Erzeugen eines Halbtonbildes anzugeben, der zu einer elektronischen Photosetzmaschine paßt₉ so daß mit dem kombinierten System sowohl Text als auch Bilder wiedergegeben werden können.

Ein Halbton-Bildgenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält eine Vorriehtung₉ die durch eine Anzahl im wesentlichen gerader Abtastlinien abgetastet wird_β Die Vorrichtung wird während der Abtastlinien periodisch für Zeitspannen erregt, die der jeweils nachzubildenden Tondichte entsprechen und den Abtastlinien werden transversale Schwankungen oder Schwingungen überlagert, die den Dichten entsprechen, um Halbtonbilder zu erzeugen, in denen die kontinuierlichen Tonwerte nachgebildet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer elektronischen Einrichtung zum Erzeugen eines Halbtonbildes gemäß der Erfindung;

Mg· 2 eine Darstellung eines Teiles eines Halbtonbildes, wie es die Einrichtung gemäß Fig« 1 erzeugt, und

Figo 3 eine zur Erläuterung der Erfindung dienende graphische Darstellung des Verlaufes von Signalen in der Einrichtung gemäß Fig.1.

Der in Fig. 1 dargestellte elektronische Halbtonbildgenerator 10 erzeugt auf dem Bildschirm H einer Abtast- oder Bildwiedergabeeinriohtung, x.B. einer Kathodenstrahlröhre 16, ein Halbtonbild entsprechend einem Transparentbild 12, das kontinuierlich« Tonwerte hat. Das Halbtonbild wird auf den BiId-Bohira 14 der Einrichtung 16 durch einen lichtfleck 13 gebildet, der durch einen Elektronenstrahl 17 erseugt wird, der Von einer Kathode 19 ausgeht und auf eine Leuchtstoff sohl oh t

00982 A / 1 826, BAD ORIGINAL

auf dem Bildschirm 14 auftrifft. Das Halbtonbild wird auf einen photographisehen Film 18 durch ein Linsensystem abgebildet, das in Fig. 1 schematisch durch eine Konvexlinse 20 dargestellt ist. Die Einrichtung 16, der Film 18 und die Linse 20 befinden sieh in einer lichtdichten Kassette 22, die durch ein gestricheltes Rechteck angedeutet ist.

Das Transparentbild 12 wird beim Erzeugen des Halbtonbildes durch eine Abtastvorrichtung 24 abgetastet, bei der es sich z. Bo um einen Lichtpunktabtaster handeln kann, bei dem durch einen Elektronenstrahl 26 ein Lichtpunkt 28 auf dem Bildschirm einer Abtaströhre erzeugt wird. Der Abtastlichtpunkt 28 wird | durch eine Linse 32 auf das Transparentbild 12 abgebildet» Das durch das Transparentbild 12 fallende Licht wird durch I

einen Kondensor 24 gesammelt und auf einen Lichtaufnehmer, ; z.B. auf eine Photovervielfacherröhre 36 geworfen. Bei einer undurchsichtigen Photographic werden die Bildsignale aus dem reflektierten Licht erzeugt.

Der Wiedergabefleck 15 und der Abtastlichtpunkt 28 werden durch Ablenkspulen 38 bzw· 40 synchron abgelenkt. Die Ablenkspulen 38 und 40 werden durch Ablenkverstärker 42 bzw. 44 gespeiste Das Vertikalablenksignal wird duroh einen Sägezahngenerator 46 erzeugt, der eine allmähliche Ablenkung von unten nach oben und einen raschen Rücklauf nach unten bewirkt. Der Beginn der einzelnen Säge Zahnschwingungen wird mit einem Taktassillator-Flipflop 63 synchronisiert. Hit dem Sägezahngenerator 46 ist ein Zähler 48 gekoppelt, der bei jeder Sägezahnsohwingung, die der Generator 46 erzeugt, um einen Schritt w«iter_gesohaltet.wird. Der im Zähler 48 gespeicherte Zählwert wird' einem Digital/Analog-Umsetzer 50 zugeführt, dessen \ Ausgangesignal zur Horizontalablenkung der Lichtpunkte 15 und ] 28 verwendet wird. Der Zähler 28 bewirkt also, daß sich die Lichtpunkte 25 und 28 in diskreten Schritten horizontal über > die Bildschirme der Vorrichtungen 16 und 24 bewegen. Die Ablenkung kann beispielsweise von links nach rechts erfolgen und pro Millimeter können vier Abtastungen (100 Abtastungen pro Zoll) vorgenommen werden. Die erforderlichen Betriebsspannungen und Auetastsignale für die Vorrichtungen 16 und

00982Λ/182 6

werden durch hichtdargestellte Spannungversorgungs- und Aus-^ tastsohaltungen geliefert. ■

Wieviel Licht durch das Transparent "bild 12 fällt, hängt von der Tondiohte dee Transparentbildes an den betreffenden Stellen ab. Das Licht, das das Transparent "bild 12 durchsetzt hat, wird durch die Photovervielfaoherröhre (SEV) 36 in ein sich entsprechend änderndes elektrisches Signal umgesetzt und einer Abgreifschaltung 52 zugeführt, durch die die Bildsignale periodisch abgegriffen werden. Die Abgreifschaltung 52 wird durch Abgreifimpulse gesteuert und liefert ein Treppenspannungssignal 53» das in den Zeitspannen zwischen den Abgreifimpulsen jeweils im wesentlichen konstant ist. Die Amplituden des Treppenspannungssignal es 53 entsprechen direkt der Dichte, d.h.. den Tonwerten, die im Transparentbild 12 im Augenblick der Tastung der Abgreifschaltung abgetastet werden. Die Tastimpulse werden von einer Taktschaltung 54- geliefert, die einen Taktoszillator 56 enthält. Der Taktoszillator 56liefert Impulse, deren Frequenz doppelt so groß ist wie die Frequenz der Tastimpulse. Die Frequenz der Taktimpulse ist doppelt so groß wie die Frequenz der Tastimpulse, da in den aufeinanderfolgenden Abtastlinien abwechselnd die geradzahligen und die ungeradzahligen Tastimpulse zur Steuerung der Abgreif schaltung 52 verwendet werden, um das bei Halbtonbildern übliche diagonale Raster zu erzeugen, wie es auch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Abgreif schaltung 52 wird also während einer gegebenen Zeile durch die ungeraden Tastimpulse gesteuert und während der nächsten Zeile durch die geradzahligen Tastimpulse· Um dies zu erreichen, wird ein tastbares Flipflop P8 bei jeder Abtastzeile durch das Ausgangssignal vom Vertikal-Sägezahngenerator 4-6 umgeschaltet· Das Flipflop 53 arbeitet also abwechselnd im gesetzten und rückgesetzten Zustand und liefert dabei abwechselnd Ausgangseignale des Wertes 1 bzw· 0. Die Ausgangseignale 1 und 0 sowie die durch ein zweites tastbares Flipflop 63 übertragenen Impulse vom Taktoszillator 56 werden zwei UHD-GrlMern 60 und 62 «ugeführt. Jeder Auegangsimpuls des Oszillators 56 gehaltet das Flipflop 63 um und die von diesem erzeugten Ausgangeeignal« 1 und 0 werden den UND-

0 09824/ 1826

Gliedern 60 bzw» 62 zugeführt. Bei Jeder Abtastlinie wird also jeweils nur eines dieser UND-Glieder 60 oder 62 durch das Flipflop 58 ansprechbereit gemacht und dieses ansprechbereite UND-Glied wird nur bei jedem zweiten Impuls vom Plipflop 65 aufgetastet. Das Flipflop 63 wird durch den Sägezahngenerator 4-6 am Ende jeder Abtastlinie zurückgesetzt, so daß der erforderliche Synchronismus gewährleistet ist. Die von den UND-Gliedern 60 und 62 abgegebenen Impulse, die der Einfachheit halber "ungeradzahlige¹¹ bzw« "geradzahlige" Impulse bezeichnet werden sollen, werden einem ODER-Glied 64 zugeführt, dessen Ausgang an die Abgreifschaltung 52 angeschlossen ist.

Wenn die Einrichtung nicht im Realzeitbetrieb gefahren wird, werden di· Amplituden der Treppenspannungssignale 53 durch * einen Analog/Digital-Umsetzer 67 in entspreohen.de Binärzahlen umgesetzt und diese werden in einem Speicher 69 gespeichert. Diese Bauteile sind in Fig» 1 gestrichelt dargestellt. Später werden die Binärzahlen dann aus dem Speicher 69 herausgelesen und wieder in analoge Treppenspannungssignale 53 umgesetzt, um, wie beim Realzeitbetrieb die Halbtonbilder auf der BiIdwiedergabevorriohtung 16 zu erzeugen· Wenn mit Zwischenspeicherung gearbeitet wird, kann die Vorrichtung 16 zuerst als Abtaster für die Abtastung dee franeparentbildes 12 verwendet werden. Die bei dieser Abtastung gewonnenen Treppenspannungssignale werden im Speicher 69 gespeichert. Später arbeitet die Vorrichtung 16 dann als Wiedergabevorrichtung und gibt die Halbtonbilder wieder, wenn der Speioher 69 abgefragt wird·

■ ■ ! Beim Realzeitbetrieb erfolgt eine Gamma-Korrektur in einem j

einstellbaren Gamma-Korrekturkreie 68. Das Auegangselgnal dee j Gamma-Korrekturkreisee 68 wird zusammen mit einem alternierenden Signal von einem Signalgenerator 72 einem Modulator 70 zugeführt· Das alternierende Signal vom Generator 72 kann z.B. eine Sinusschwingung sein, es lassen eich jedooh aueh andere Sehwingungeformen verwenden. Im Modulator 70 werden die Sinui-■ehwingungen entsprechend der Amplitude der Trtppenepannung·- •ignale moduliert und die dabei erzeugten alternierenden Ströme •iner Überlagerungeepule 74 ("fobbel-Spule") zugeführt, die

009824/1828

BAD ORIGINAL

am Hals der Wiedergabevorrichtung 16 angebracht ist. Durch die Spule 74 werden der im wesentlichen linearen Ablenkung des Elektronenstrahls 17 periodische Schwingungen überlagert, durch die der Strahl während seiner Vertikalablenkung in Querrichtung gewobbelt wird«

Das Ausgangssignal des Gamma-Korr.ekturkreises 68 wird außerdem einem Helligkeitskorrekturverstärker 76 zugeführt, der eine Steuerspannung an ein Gitter 78 der Wiedergabeeinrichtung 16 liefert, die die Intensität des Elektronenstrahls 17 entsprechend den Tonwerten des Original-Transparentbildes 12 steuert.

Außerdem wird das Ausganssignal der Gamma-Korrekturschaltung 68 zusammen mit Dreieckschwingungen von einem Dreieckschwingungs-jgenerator 82 einem Vergleichsverstärker 80 zugeführt. Der Dreieekssehwingungsgenerator 82 wird durch die Tastimpulse vom \ ODER-Glied 64- gesteuert und liefert für jeden dieser Tastimpul- ; se 94 eine Dreieckschwingung 90, wie in Figo 3 dargestellt ist« j Der Vergleiohsverstärker 80 stellt fest, ob die Treppenspannungasignale eine kleinere Amplitude haben als die Dreieck-' schwingungen oder nicht,und er liefert zweipegelige Ausgangs- ■ impulse veränderlicher Dauer an die Kathode 19 der Bilder- : zeugungseinrichtung 16, durch die der Elektronenstrahl 17 periodisch aufgetastet wird« Die zweipegeligen Auegangsimpulse haben eine Dauer, die dem sehraffierten Teil der in Fig. 3 dargestellten Dreieckschwingung entsprechen und haben eine solche Polarität, daß sie den Elektronenstrahl 17 freigeben.

Zur Erzeugung eines Halbtonbildes aus den kontinuierliche* Tonwerten des Transparentbildes 12 wird letzteres durch die Abtastvorrichtung 24 abgetastet, wobei Lioht-Bildeignale entstehen· Die vom Transparentbild 12 durohgelassenen Lioht-Sildsignale erzeugen in der Photovervielfaoherröhre 36 ein elektrisches Signal großer Amplitude, wenn der abgetastet· Bereich eine geringe Dichte, als· einen hellen Xonwert aufweist) und «in elektrisches Signal kleiner Amplitude, wenn der abgetastete Bereich eine hohe Dichte, also einen dunklen Tonwert hat. Das elektrische Signal stellt also ein genaues Abbild der

009824/1826
BADORlGfNAL

Tonwerte des Transparent "bildes 12 dar. Das sich, ändernde elektrische Bildsignal wird der Abgreifschaltung 52 zugeführt. Die Abgreifschaltung 52 wird bei jedem zweiten Taktimpuls, der vom Taktoszillator 56 erzeugt und vom Flipflop weitergegeben wird, erregt. Es sei angenommen, daß während der ersten Abtastlinie das UND-Glied 60 durch das Flipflop durchlaßbereit gemacht wird, so daß dann nur die ungeraden Impulse das UND-Glied 60 auftasten. Die Taktimpulse vom Taktoszillator 56 können dem Flipflop 63 über ein nichtdargestelltes Verzögerungsglied zugeführt werden, wenn zwischen dem Tasten des Flipflops 63 bei der Rückflanke eines Tast- ä impulses und dem Auftasten der UND-Glieder 60 und 62 bei der Vorderflanke dieser Impulse Storschwingungen auftreten. Die ungeradzahligen Tastimpulse 94 sind in Fig· 3 dargestellt und wenn ein solcher Impuls die Abgreifschaltung 52 tastet, wird ein Spannungsstufensignal 92 im wesentlichen konstanter Amplitude durch die Abgreifschaltung 52 gespeichert bis der j nächstfolgende Tastimpuls eintrifft. Das Spannungsstufensignal 92 hat eine Amplitude, die dem Tonwert desjenigen Bild- i Punktes im Transparentbild 12 entspricht, der beim Tasten . j der Abgreifschaltung 52 durch den Tastimpuls 94 gerade abge- ! tastet wird. Die Impulse 94 haben also die gleiche Periode wie die Spannungsstufensignale·

Die Tastimpulse 94 dienen außerdem zum Auslösen der Erzeugung einer Dreiecksohwingung 90 durch den Dreieckschwingungsgenerator 82, Die Dreiecksohwingung .90 hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem in der Mitte liegenden Scheitel 96. Im Vergleichsverstärker 80 wird das Stufenspatmungssignal 92 mit der Dreieckschwingung 90 verglichen und dabei wird während des in Fig« 3 schraffiert gezeichneten Zeitintervalle ein zweipegeliger Aus gangs impuls erzeugt, der zeitlich bezüglich des Scheitele 96 eymmetriert ist und der Kathode 19 zum Freigeben des Elektronenstrahls 17 eugeführt wird. Di· Bildwiedergabevorriohtung 16 wird dadurch für eine Zeitspanne aufgetastet, die durch das Spannungsetufensignal 92 bestimmt wird. Auf dem Bildschirm 14 der Vorrichtung 16 wird dabei ein Halbtonpunkt erzeugt, dessen Mitte

00982 A/1826'

»t · t

j · · «■ i

in »a· ·· ι»

'' 1959453

-8-

dem Scheitel der Dreieoksohwingung entspricht, welcher zeitlich immer zentriert ist und daher wegen der konstanten Vertikalablenkgesehwindigkeit immer in der Mitte zwischen dem Synchronisierpunkten liegt· Die Mitten aller Halbtonpunkte sind dadurch genau ausgerichtet·

Die Stufenspannungasignale werden hinsichtlich ihrer Gradation im (i&mma-Korrekturkreie 68 korrigiert und dann zur Modulation der durch den Generator 72 erzeugten Sinusschwingungen verwendet» so daß den vertikalen Abtastlinien Querbewegungen Überlagert werden. Die Amplituden dieser Querbewegungen ent- , sprechen den Tondichten im Original-Transparentbild 12. Der Modulator 70, der beispielsweise einen Diodenmodulator enthalten kann, ist so vorgespannt, daß Stufenspannungssignale großer Amplitude die Sinusschwingungen komprimieren und Stufenspannungesignale kleiner Amplitude das Gegenteil hiervon bewirken. Die Frequenz der Weohselspannungssignale zum Generator 72 ist so gewählt» daß sich die Bahnen des Lichtpunkts 15 bei jedem Wechsel überlappen. Dadurch entstehen ausgefüllte schwarze rechteckige Punkte, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Die Punkte sind klein, wenn die Treppenspannungssignale groß sind. Auf diese Weise wird also ein Positiv-Halbtonbild des Transparentbildes 12 erzeugt.

Die gammakorrigierten Signale werden außerdem dem HeI-ligkeitskorrekturverstärker 76 so zugeführt, daß Stufenspannungseignale kleiner Amplitude (große Querbewegungen) den Elektronenstrahl weiter in Flußriohtung vorspannen und dadurch die Intensität des Liehtfleckes vergrößert. Querbewegungen großer Amplitude treten nämlieh bei Stufenspannungs- . Signalen kleiner Amplitude auf und der photograph! β ehe Film 18 würde bei solchen großen Auslenkungen wogen der höheren ieuohtfleekgesehwindigkeit niofct ausreichend belichtet, wenn nioht T&eeon&er· Maßnahmen g«1tx*ff ·η würden. Buroh die !»esehrlo«· »eae Korrektur wird die Xrstt«4%nf von Hftl¥to&»ild«rn . freier Qualität gewährleistet.

009824/1826
BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche.

Elektronische Einrichtung zum Erzeugen eines Halbtonbildes mit einer Vorrichtung, die abzutasten ist, einer Abtastanordnung zum Abtasten der Vorrichtung durch eine Anzahl von im wesentlichen linearen Abtastlinien, und eine Anordnung zum selektiven Erregen der Abtastvorrichtung während der Abtastlinien zur Erzeugung von punktförmigen Bildern auf der Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Anordnung (68, 70, 72, 74) um den Abtastlinien eine Vielzahl von Querschwingungen au überlagern, deren Amplituden nachzubildenden Tonwerten entsprechen, wobei Punkte veränderlicher Größe, die ein Halbtonbild bilden, entsprechend den Tonwerten auf der Vorrichtung (16) erzeugt werden·
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quersehwingungea. von einem Sinussohwingungsgenerator (72) geliefert werden.

3· Einrichtung nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinusschwingungen eine solehe Periode haben, daß »ich die aufeinanderfolgenden entgegengesetzt gerichteten Sehwixtgungsteile überlappen.

BADORIGIIÄ

Leerseite