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Titel der Erfindung Verfahren zum Darstellen von Halbtonbildern Anwendungsgebiet
der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen von Halbtonbildern
durch Bildpunkte, bei dem Jeder Bildpunkt eine vorgegebene Anzahl von Druckpunktpositionen
enthaelt, die mit Druckpunkten mindestens einer Farbe belegt werden koennen. Die
Erfindung kann bei vielen Druckverfahren angewendet werden, insbesondere aber beim
Tintenstrahldruck.
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Charakteristik der bekannten technische Loesungen Es ist bereits bekannt,
Halbtonbilder durch Zusammensetzen aus einzelnen Bildpunkten darzustellen und pro
Bildpunkt dabei mehrere Druckpunktpositionen vorzusehen, die wahlweise mit Druckpunkten
mindestens einer Druckfarbe mit gleicher Farbdichte belegt werden koennen. Bestimmend
fuer die Farbdichte des Bildpunktes ist dabei die Anzahl der Druckpunkte, mit denen
der Bildpunkt belegt wird (DE-AS 25 56 565; BP 27 967). Zusaetzlich koennen weitere
Farbdichtestufen durch verschieden grosse Druckpunkte erreicht werden (DE-OS 26
23 768; DE-OS 32 03 972).
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Bei den geschilderten Verfahren muss eine grosse Anzahl von Druckpunktpositionen
pro Bildpunkt bzw. grosse Auswahl von Druckpunkten unterschiedlicher Groesse verwendet
werden, um die fuer Halbtonbilder erforderliche Anzahl von Farbdichtestufen zu erhalten.
Beides erfordert einen hohen geraetetechnischen und steuerelektronischen Aufwand.
Deshalb geht das Bestreben dahin, die erforderliche Farbdichtestufenanzahl mit moeglichst
wenig Druckpunktpositionen und geringer Anzahl unterschiedlicher Druckpunktgroessen
zu
erreichen. In der DD-PS 218 042 wird aus diesem Grunde vorgeschlagen, bei gleichgrossen
Druckpunkten die Durchmesser der Druckpunkte groesser als das Rastermass der Druckpunktpositionen
zu halten und die sich dadurch ergebenden Ueberlappungen mancher Druckpunkte fuer
eine Erhoehung der Farbdichtestufenanzahl zu nutzen. Die Anwendung dieses Patents
ist die Grundlage fuer die Verwirklichung der nachstehend beschriebenen Erfindung.
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Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung und
Verbilligung der zum Halbtondruck verwendeten Geraete.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Technische Aufgabe Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, den geraetetechnischen und steuerelektronischen Aufwand
fuer Halbtondruckgeraete durch weitere Verringerung der Druckpunktpositionen und
der Anzahl unterschiedlicher Druckpunktgroessen bei gleichbleibender Farbdichtestufenanzahl
zu senken.
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Merkmale der Erfindung Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch
geloest, dass Jeder Bildpunkt vier im Quadrat angeordnete Druckpunktpositionen mit
einer Rasterteilung T enthaelt und die Druckpunktpositionen mit Druckpunkten zweier
verschiedener Flaechengroessen in einer vorgegebenen Reihenfolge belegt werden,
wobei das Verhaeltnis des Durchmessers dg des grossen Druckpunktes zur Rasterteilung
ungefaehr
und des Durchmessers dk zur Rasterteilung T
ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch
angegeben.
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Ausfuehrungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel
erlaeutert werden. In der zugehoerigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: die Darstellung
eines Bildpunktes Fig. 2: einen Bildpunkt mit ueberlappten Druckpunkten Fig. 3:
einen Bildpunkt mit Druckpunkten, die sich nicht ueberlappen Fig. 4: die an der
Flaechendeckung des Bildpunktes beteiligten Flaechen Fig. 5: ein Diagramm der Flaechendeckungszunahme
im Verlauf von 16 Farbdichtestufen Fig. 6: die Bildpunktbelegung fuer die vorgeschlagene
Folge der Farbdichtestufen.
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Die Fig. 1 zeigt einen Bildpunkt, der vier Druckpunktpositionen 1
enthaelt, die in Form eines Quadrates angeordnet sind und die Rasterteilung T aufweisen.
Die Druckpunktpositionen 1 sind unabhaengig voneinander mit Druckpunkten 2;3 belegbar.
Bei dem erfindungsgemaessen Verfahren werden Druckpunkte mit zwei unterschiedlichen
Groessen verwendet, die in einem bestimmten Verhaeltnis zur Rasterteilung T stehen.
Der grosse Druckpunkt 2 ist so gross gewaehlt, dass er die quadratische Flaeche
einer Druckpunktposition 1 mit der Seitenlaenge T ungefaehr abdeckt. Daraus ergibt
sich
fuer den Durchmesser dg des grossen Druckpunktes 2 folgende Gleichung:
Die Ausdehnung des kleinen Druckpunktes 3 wird so gewaehlt, dass er - zentrisch
in einer Druckpunktposition 1 angebracht - den in einer benachbarten Druckpunktposition
untergebrachten grossen Druckpunkt 2 nahezu beruehrt. Aus diesen geometrischen Verhaeltnissen
ergibt sich fuer den Durchmesser dk des kleinen Druckpunktes 3 folgende Gleichung:
Die Flaechendeckung bezogen auf einen Bildpunkt, verursacht durch einen kleinen
Druckpunkt 3, betraegt 6,7376 %, und verursacht durch einen grossen Druckpunkt 2,
betraegt 39,27 %. Das letztere gilt Jedoch nur, wenn dem grossen Druckpunkt 2 nicht
ein weiterer grosser Druckpunkt 2 unmittelbar benachbart ist, wie das in Fig. 2
gezeigt ist.
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In diesem Fall sind vier Kreisabschnitte 4 an der Flaechendeckung
nicht beteiligt, und zwar die beiden mittleren Kreisabschnitte 4a; 4b, weil sich
die beiden grossen Druckpunkte 2 dort ueberlappen, und auch der obere Kreisabschnitt
4c und der untere Kreisabschnitt 4d, weil sich dort weitere Bildpunkte mit gleicher
Druckpunktbelegung anschliessen und es dort ebenfalls zu Ueberlappungen kommt, Die
wirkliche Flaechendeckung bei Beteiligung eines grossen Druckpunktes 2 ergibt sich
aus der Addition der wirksamen Kreisabschnitte 4 (mit je 3,5675 %) zu der Quadratflaeche
einer Druckpunktposition 1 (mit 25 %). Im vorliegenden Fall, wie er in Fig. 2 dargestellt
ist, betraegt also die Flaechendeckung fuer den Bildpunkt 2 x 25 % + 4 x 3,5675
% = 64,268 %.
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In Fig. 4 sind die verschiedenen, an der Flaechendeckung
beteiligten
Flaechen unter Angabe der entsprechenden Prozentzahlen zusammengefasst. Danach ergibt
sich fuer die in Fig. 3 dargestellte Bildpunktbelegung eine Flaechendeckung 2 x
25 % + 8 x 3,5675 % + 6,7376 % = 85,2776 %, wobei in diesem Falle alle acht Kreisabschnitte
4 wirksam sind.
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Fuer die Bildung einer Stufenreihe von Halbtoenen wird eine moeglichst
gleichmaessige Stufung angestrebt. Der Farbdichtezuwachs vom Uebergang der einen
Stufe zur naechsten sollte annaehernd konstant sein. Eine gleichbleibende Gradation
von den hellsten bis zu den dunkelsten Toenen ist erwuenscht. Weiterhin sollte bereits
der Druck von sehr hellen Toenen moeglich sein. Letzteres bereitet beispielsweise
bei Verwendung von nur gleichgrossen Druckpunkten Probleme. Wird hier, wie in der
Fig. 2 dargestellt, eine flaechendeckende Groesse fuer den Druckpunkt gewaehlt,
dann bedeckt die kleinste druckende Stufe mit einem Druckpunkt bei einem 2 x 2 -
Bildpunktraster bereits etwa 40 % der Bildpunktflaeche. Anders bei hohen Dichten.
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Hier entspricht die Flaechenzunahme nur noch dem Betrag der luecke
zwischen den runden Punkten. Eine solche 1ecke ist wesentlich kleiner als die Druckpunktflaeche.
Ihre Flaeche betraegt 25 % - 4 x 3,5675 % der Bildpunktflaeche.
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Das ist mit 10,73 % der Bildpunktflaeche nur noch etwa 1/4 der Druckpunktflaeche.
Eine gleichmaessige und bereits bei niedrigen Farbdichten beginnende Stufung ist
so nicht erreichbar.
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Entsprechend dem Erfindungsgedanken kann bereits bei einer Bildpunktaufteilung
im quadratischen 2 x 2 - Raster eine Stufenreihe erzeugt werden, bei der der erste
Halbton schon mit einer Flaechendeckung von 6,7 % gebildet wird.
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Durch unterschiedliche Anordnung der oben beschriebenen grossen und
kleinen Druckpunkte sind insgesamt 18 prinzipiell verschiedene Anordnungsvarianten
moeglich, wobei jede einzelne Variante einen anderen Betrag der Flaechendeckung
des Bildpunktes aufweist. Diese Variation der
Anordnung ist vom
Fachmann leicht nachvollziehbar. Man wird finden, dass in zwei von den 18 Faellen
die Flaechendeckungszunahme im Vergleich zur vorhergehenden Stufe nur unzureichend
ist. Eliminiert man diese Faelle, dann bleiben 16 Stufen uebrig, die eine ausgezeichnete
Konstanz der Flaechendeckungszunahme aufweisen. In der Fig. 5 ist dieses Verhalten
in einem Diagramm gezeigt. Auf der Ordinate ist die prozentuale Flaechendeckung
aufgetragen. Die Abszisse enthaelt die Stufen 1 bis 16.
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Die Fig. 6 stellt die Anordnungsvarianten fuer diese 16 Stufen zusammen.
Es wird deutlich, dass sich der Einsatz der Massnahmen - Wahl der Punktgroesse -
Anzahl der Punkte - Anordnung der Punkte zueinander zu einer feinen und gleichmaessigen
Stufung der Halbtoene ergaenzt.
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Die Zahl 16 fuer die Stufung der Farbdichten ist fuer den Einsatz
in mehrfacher Hinsicht recht vorteilhaft. Erstens laesst sie sich durch eine Dualzahl
einfach bilden und ist somit in der ansteuernden Elektronik gut verarbeitbar. Zum
zweiten sind 16 Stufen fuer die Bildung eines hochaufgeloesten Farbbildes in den
meisten Faellen ausreichend.
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Die Erweiterung des Erfindungsgedankens auf eine aus 9 Bildpunktpositionen
bestehende 3 x 3 - Matrix ist wenig sinnvoll, da die hierbei entstehende Stufenzahl
von 121 das Wahrnehmungsvermoegen des Menschen weit uebersteigt.
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Auf die Erzeugung der kleinen und grossen Druckflaechen braucht hier
nur andeutungsweise eingegangen zu werden.
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Beim Tintenstrahldruck sind einige Verfahren bekannt, nach denen die
Druckflaechengroesse veraenderbar ist. Es ist beispielsweise moeglich, mit der Variation
des Ansteuerimpulses beim diskontinuierlichen Tropfenerzeugungsverfahren die Groesse
des ausgestossenen Tropfens zu veraendern.
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Durch Benutzung mehrerer Tropfenerzeugungssysteme mit
verschiedengrossen
Duesen koennen verschiedengrosse Tropfen ausgewaehlt werden. Andere Verfahren erzeugen
kontinuierlich abwechselnd grosse und kleine Tropfen und waehlen die fuer den Druck
zu benutzenden Tropfen aus. Weiterhin besteht die Moeglichkeit, die Tintenmenge
aus mehreren Tropfen auf der gleichen Druckposition zu vereinigen und somit eine
Vergroesserung des Druckfleckes zu erreichen.
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Das erfindungsgemaesse Verfahren ist jedoch nicht nur auf den Tintenstrahldruck
beschraenkt. Es kann vielmehr fuer alle Druckverfahren angewendet werden, die ein
Bild rasterfoermig aus einer Anordnung von runden Kontrastelementen zusammensetzen.