DE3634939C2

DE3634939C2 -

Info

Publication number: DE3634939C2
Application number: DE3634939A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 6050 Offenbach De Fischer; Helmut Dipl.-Phys. Dr. 6113 Babenhausen De Quabeck
Original assignee: DuPont de Nemours Deutschland GmbH
Current assignee: DuPont de Nemours Deutschland GmbH
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1989-07-20
Also published as: EP0264754A3; US4876611A; EP0264754A2; EP0264754B1; JPS63177654A; CA1308665C; DE3634939A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen von Quasihalbtonbildern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum Aufzeichnen von Vorlagen sind Verfahren bekannt, bei denen die Größe der einzelnen einzufärbenden Aufzeichnungspunkte dem Tönungsgrad der Vorlage entsprechend gewählt wird. Mit einem solchen Verfahren kann die Tonwertskala auf dem Aufzeichnungsmedium kontinuierlich wiedergegeben werden. Bei derartig aufgezeichneten Bildern spricht man von sogenannten Halbtonbildern. Die Halbtonbild-Aufzeichnungstechnik ist relativ aufwendig, da zur Bildwiedergabe verschiedene, dem Tönungs- bzw. Einfärbungsgrad der Vorlage entsprechend große Aufzeichnungspunkte erzeugt werden müssen. Sowohl die Erzeugung der Aufzeichnungspunkte als auch die Abspeicherung der Bildinformation, d. h. der Tonwerte in Form von die Größe der einzelnen Aufzeichnungspunkte repräsentierenden Daten ist relativ aufwendig.

Vorteile bietet diesbezüglich die Bildaufzeichnung in digitaler Form, d. h. in Form von entweder voll einzufärbenden oder nicht einzufärbenden gleichgroßen Aufzeichnungspunkten. Die verschiedenen Tonwerte der Vorlage können mit Aufzeichnungspunkten oder, allgemeiner gesagt, Aufzeichnungsflächenelementen, die nur zwei Farbwerte (nämlich "voll" oder "null") annehmen können und gleiche Größe aufweisen, dadurch realisiert werden, daß die Häufigkeit der eingefärbten (oder der nicht eingefärbten) Aufzeichnungspunkte variiert wird. Auf diese Weise läßt sich die Tonwertskala in diskreten Sufen, d. h. "quasikontinuierlich" wiedergeben. Man spricht daher von der Aufzeichnung von Vorlagen in Form von "Quasihalbtonbildern", mit denen die Tonwerte der Tonwertskala gemäß einer zuvor vorgenommenen Einteilung in Tonwertabstufungen wiedergegeben werden. Beispielsweise werden Schwarz-Weiß-Vorlagen auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einem Blatt Papier, einer Druckplatte oder einem Bildschirm, durch einzelne gleich große Aufzeichnungspunkte wiedergegeben, die entweder voll eingefärbt also schwarz oder gar nicht eingefärbt also weiß sind. Die unterschiedlichen von schwrz bis weiß reichenden Grautöne der Vorlage werden auf dem Aufzeichnungsmedium durch Variation der Häufigkeit der eingefärbten Aufzeichnungspunkte in Abhängigkeit von dem gewünschten Grauton realisiert. Das bedeutet, daß sämtliche Aufzeichnungspunkte eines schwarzen Bereiches der Vorlage in der Widergabe schwarz sind, während der Anteil von zwischen den schwarzen Aufzeichnungspunkten angeordneten weißen Aufzeichnungspunkten in Bereichen mit geringerer Schwärzung zunimmt, d. h. daß die Häufigkeit der schwarz eingefärbten Aufzeichnungspunkte geringer wird. In weißen Bereichen der Vorlage sind sämtliche Aufzeichnungspunkte weiß, d. h. nicht eingefärbt. Die Verarbeitung solcher Quasihalbtonbilder mit Hilfe der Digitaltechnik ist sehr einfach, da die Bildverarbeitung binär erfolgen kann ("1" für einen einzufärbenden und "0" für einen nicht eingefärbten Aufzeichnungspunkt).

Ein Verfahren zum binären Aufzeichnen von Vorlagen in Form von Quasihalbtonbildern ist aus US-PS 45 78 713 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die den einzelnen Abtastpunkten zugeordneten Tonwerte in Datenblöcken organisiert, die den einzelnen Abtastfeldern entsprechen. Daraufhin wird jedes Abtastfeld in mehreren Unterteilungsschritten in Teilfelder (Teildatenblöcke) unterteilt, bis das Abtastfeld in kleinste Teilfelder von der Größe eines Aufzeichnungspunktes unterteilt ist. In jedem Unterteilungsschritt werden die mittleren Tonwerte der entstandenen Teilfelder aus den den betreffenden Abtastpunkten zugeordneten Tonwerten ermittelt. Aus dem mittleren Tonwert eines Teilfeldes wird anschließend die Anzahl derjenigen das Teilfeld repräsentierenden Aufzeichnungspunkte ermittelt, die zur Wiedergabe des mittleren Tonweres eingefärbt werden müssen. Zur Berechnung der Anzahl dieser Aufzeichnungspunkte wird der Quotient aus dem mittleren Tonwert eines (i+1)-ten Teilfeldes (i = 1, 2, 3 . . .) und dem mittleren Tonwert desjenigen (übergeordneten) i-ten Teilfeldes gebildet, aus dem das gerade untersuchte (i+1)-te Teilfeld entstanden ist. Dieser Quotient wird mit der Anzahl der in bezug auf das übergeordnete Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte multipliziert und durch die Anzahl der entstandenen Teilfelder dividiert. Diese Berechnung wird für jedes der in einem Unterteilungsschritt entstandenen Teilfelder durchgeführt. Das Ergebnis wird gerundet, so daß sich ein ganzzahliger Wert ergibt. Der gerundete und damit verfälschte Wert für ein (i+1)-tes Teilfeld geht in die Berechnung der Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte für die aus diesem (i+1)-ten Teilfeld in dem nächsten Unterteilungsschritt entstehenden (i+2)-ten Teilfelder ein. Korrekturmaßnahmen, die diese Fehlerakkumulation verhindern, werden bei dem bekannten Verfahren nicht ergriffen. Der Fehler vergrößert sich demzufolge von Unterteilungsschritt zu Unterteilungsschritt, was zur Folge hat, daß die mittleren Tonwerte der Abtastfelder der Vorlage und damit die Vorlage selbst ungenau wiedergegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem eine Fehlerfortpflanzung mit Fehlererhöhung vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1.

Nach der Erfindung wird für eines der sich aus einem i-ten Teilfeld ergebenden (i+1)-ten Teilfelder der mittlere Tonwert nicht aus den Tonwerten der in diesem i-ten Teilfeld liegenden Abtastpunkte ermittelt. Vielmehr erfolgt die Festlegung der Anzahl der in diesem i-ten Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte anhand der Differenz zwischen der Anzahl der für das übergeordnete (i+1)-te Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte und der Summe der Anzahlen der für die übrigen aus dem (i+1)-ten Teilfeld entstandenen i-ten Teilfelder einzufärbenden Aufzeichnungspunkte. Die Anzahl der pro i-tes Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte wird also unter Berücksichtigung der Anzahl derjenigen Aufzeichnungspunkte festgelegt, die in bezug auf das übergeordnete (i+1)-te Teilfeld einzufärben sind. Auf diese Weise wird eine Fehlerakkumulation von Unterteilungsschritt zu Unterteilungsschritt verhindert. Das bedeutet, daß die Anzahl der Aufzeichnungspunkte, die pro Abtastfeld zur Wiedergabe des mittleren Tonwertes einzufärben sind, beim Unterteilen des Teilfeldes unverändert bleibt. Der Tonwert jedes Abtastfeldes wird daher exakt wiedergegeben, was dazu führt, daß die gesamte Vorlage originalgetreu aufgezeichnet wird. Beim ersten Unterteilungsschritt, in dem das Abtastfeld in erste Teilfelder unterteilt wird (i=1), erfolgt die Festlegung der Anzahl einzufärbender Aufzeichnungspunkte für eines der ersten Teilfelder unter Berücksichtigung der Anzahl der für das Abtastfeld insgesamt einzufärbenden Aufzeichnungspunkte, die ihrerseits durch den mittleren Tonwert der Abtastpunkte des Abtastfeldes vorgegeben ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind einerseits pro Abtastfeld so viele Aufzeichnungspunkte gedruckt worden, daß der Tonwert jedes Abtastfeldes der Vorlage im Mittel exakt wiedergegeben wird, und andererseits sind die zu druckenden Aufzeicnungspunkte derart auf das Abtastfeld verteilt, daß die Vorlage mit geringstmöglichem Schärfeverlust, oder anders ausgedrückt mit maximal genauer Detailwiedergabe, aufgezeichnet ist. Für eine gute Reproduktion einer Vorlage ist nämlich neben der Tatsache, daß die Tonwerte der Vorlage nahezu exakt wiedergegeben werden, auch entscheidend, daß die Vorlage im Detail genau, d. h. mit maximaler Auflösung wiedergegeben wird. Die Einteilung der Vorlage in die Abtastfelder läßt nur eine relativ geringe Auflösung der Vorlage zu; die Aufteilung der Vorlage in die Abtastfelder hat allerdings auch nur die Aufgabe, die Mindestanforderungen hinsichtlich der mittleren Tonwerte sicher zu erfüllen, d. h. zumindest die Tonwerte bezogen auf die Abtastfelder der Vorlage nahezu exakt wiederzugeben. Das gewünschte Auflösungsvermögen und damit eine Wiedergabe der Vorlage mit der gewünschten Schärfe wird durch sukzessives Unterteilen des Abtastfeldes in immer kleinere ineinandergeschachtelte Teilfelder erreicht. Die einzelnen Teilfelder des Abtastfeldes sind kleiner als dieses, wodurch sich eine größere Auflösung ergibt. Weshalb sich mit zunehmender Unterteilung der Abtastfelder in immer kleinere Teilfelder die Genauigkeit der Detailwiedergabe erhöht, soll nachfolgend anhand eines Beispiels erläuert werden.

Das menschliche Auge kann erfahrungsgemäß etwa bis zu 150 Tonwertstufen (also im Falle eines Schwarz-Weiß- Bildes ca. 150 Graustufen von schwarz bis weiß) visuell unterscheiden. Der Tonwert eines Abtastfeldes sollte also durch eine von 150 Tonwertstufen wiedergegeben werden können, wobei das Abtastfeld (d. h. die Bereiche der Vorlage, innerhalb derer das menschliche Auge Tonwerte unterscheiden kann) nicht zu groß gewählt werden daf. Da die Vorlage nur durch einzelne Aufzeichnungspunkte mit dem Farbwert "Voll" oder "Null" wiedergegeben wird, muß ein Abtastfeld durch mindestens 150 Aufzeichnungspunkte wiedergegeben werden. Je nach der Anzahl der für dieses Abtastfeld eingefärbten Aufzeichnungspunkte ergeben sich 150 Tonwertstufen.

Die zur Bildverarbeitung heute übliche Digitaltechnik legt es deshalb für die Größe des Abtastfeldes nahe, daß dieses 256 Abtastpunkte umfaßt bzw. durch 256 Aufzeichnungspunkte wiedergegeben wird. Die Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkte sind jeweils in einer (18×16)- Matrix angeordnet. Der mittlere Tonwert eines solchen Abtastfeldes kann quasi exakt aufgezeichnet werden, nämlich durch eine von 256 Tonwertstufen (d. h. mit einer Genauigkeit von 1/256). Legt man beispielsweise als Durchmesser eines Abtastpunktes etwa 20 µm zugrunde, so erhält man ein Abtastfeld der Größe 300 µm×300 µm (16×20 µm = 320 µm ≈ 300 µm). Ein Zentimeter der Vorlage könnte also in ca. dreißig nebeneinander bzw. untereinander angeordneter Abtastfelder unterteilt werden. Mit der Einteilung der Vorlage in die Abtastfelder kann also nur ein Auflösungsvermögen der Vorlage von etwa 30 Linien/cm (30 L/cm) erreicht werden. Dieses Auflösungsvermögen ist natürlich zu gering, um die Anforderungen hinsichtlich der Schärfe und der Detailwiedergabe der Vorlage zu erfüllen. Um ein größeres Auflösungsvermögen erzielen zu können, wird das Abtastfeld in mehrere kleinere Teilfelder unterteilt. Für die Teilfelder des Abtastfeldes nimmt das Auflösungsvermögen je nach Größe der Teilfelder, in die das Abtastfeld unterteilt ist, zu. Beispielsweise ermöglicht die Aufteilung des Abtastfeldes in vier Teilfelder das doppelte Auflösungsvermögen des Abtastfeldes, eine weitere Unterteilung der einzelnen Teilfelder in vier wiederum gleichgroße Teilfelder bereits das vierfache Auflösungsvermögen, usw. Im Grenzfall kann das Abtastfeld 256fach unterteilt, d. h. durch 256 Aufzeichnungspunkte wiedergegeben werden, wobei das größtmögliche Auflösungsvermögen, im beispielhaften Fall 500 L/cm, erreicht wird. In diesem Fall würde die Vorlage in 20 µm breiten Linien wiedergeben werden. Ein 1 cm breiter Streifen der Vorlage würde also durch 500 Linien mit einer Breite von 20 µm auf dem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben werden.

Eine bezüglich der Durchführung des Verfahrens vorteilhaft Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Dabei wird in jedem Unterteilungsschritt jeweils in gleich viele und gleich große Teilfelder unterteilt. Im Hinblick auf die bei der Bildverarbeitung bevorzugt eingesetzte Digitaltechnik ist es besonders zweckmäßig, die Unterteilung des Abtastfeldes mittels digitalwertiger Schritte vorzunehmen, d. h. das Abtastfeld in dem ersten Unterteilungsschritt zunächst in zwei erste Teilfelder, diese beiden ersten Teilfelder in dem zweiten Unterteilungsschritt in zwei zweite Teilfelder (das Abtastfeld ist demnach nach dem zweiten Unterteilungsschritt in vier zweite Teilfelder gleicher Größe unterteilt), usw. zu zerlegen. Selbstverständlich können das Abtastfeld und die Teilfelder jeweils auch in eine andere einer Poteny von zwei entsprechende Anzahl von nächstkleineren Teilfeldern unterteilt werden. Auch der Tonwert jedes einzelnen Abtastpunktes des Abtastfeldes liegt in binärkodierter Form vor. Die Länge dieses Binärcodes ist durch die Anzahl der in einem Abtastfeld zu realisierenden mittleren Tonwertstufen bestimmt (im Falle von 256 Tonwertstufen pro Abtastsfeld ergibt sich ein Binärcode mit 8 Bits). Die mittleren Tonwerte der einzelnen Teilfelder können dann durch Addition der Tonwerte der Abtastpunkte dieses Teilfeldes bestimmt werden. Die obersten 7 Bits dieser Summe ergeben dann den mittleren Tonwert eines ersten Teilfeldes, wenn das Abtastfeld, wie oben beschrieben, in 256 Tonwertstufen wiedergegeben werden kann und in zwei erste Teilfelder unterteilt wird. Dementspechend ergeben die obersten 6 Bits der Tonwertsumme aus den Tonwerten der Abtastpunkte eines zweien Teilfeldes den mittleren Tonwert dieses zweiten Teilfeldes, während die obesten 5Bits der Tonwertsumme aus den Tonwerten der Abtastpunkte eines dritten Teilfeldes den mittleren Tonwert des dritten Teilfeldes ergeben usw. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Daten bezüglich der mittleren Tonwerte lassen sich also bei dieser Weiterbildung der Erfindung sehr einfach und schnell berechnen, wodurch sich die Vearbeitungsgeschwindigkeit und damit die Leistungsfähigkeit der Bildverarbeitung erhöhen.

Bei der durch die Merkmale des Anspruchs 3 gekennzeichneten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der mittlere Tonwert des Abtastfeldes mit einer Genauigkeit von 1/k bestimmt wird und daß der mittlere Tonwert der in dem i-ten Unterteilungsschritt entstandenen i-ten Teilfelder jeweils mit einer Genauigkeit von m/k ermittelt wird, wobei m das Flächenverhältnis aus Abtastfeld zu dem entsprechenden i-ten Teilfeld ist. Die Genauigkeit, mit der der mittlere Tonwert eines in dem i-ten Unterteilungsschritt entstandenen i-ten Teilfeldes ermittelt wird, nimmt mit kleiner werdenden Teilfeldern ab. Wird beispielsweise ein Abtastfeld durch 64 Aufzeichnungspunkte wiedergegeben, so kann der mittlere Tonwert des Abtastfeldes mit einer Genauigkeit von 6 Bit, d. h. bis auf 1/64 genau wiedergegeben werden. Wird dieses Abtastfeld in dem ersten Unterteilungschritt in zwei gleichgroße erste Teilfelder unterteilt, so besteht jedes dieser Teilfelder aus 64:2=32 Aufzeichnungspunkten. Mit 32 Aufzeichnungspunkten läßt sich die Tonwertskala jedoch nur in 32 Stufen wiedergeben. Der mittlere Tonwert wird also mit einer Genauigkeit von m/k = 2/64 = 1/32 wiedergegeben. Hierdurch vereinfacht sich die weitere Verarbeitung der Daten, da es unzweckmäßig ist, die mittleren Tonwerte der einzelnen Teilfelder mit einer Genauigkeit weiterzuverarbeiten, mit der sie auf dem Aufzeichnungsmedium nicht wiedergegeben werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 gekennzeichnet. Bei dieser Variante des Verfahrens wird das Abtastfeld in nur n Unterteilungsschritten bis zum einzelnen Abtastpunkt unterteilt, wobei jedes in einem Unterteilungsschritt entstandene Teilfeld in dem darauffolgenden Unterteilungsschritt in vier Teilfelder gleicher Größe unterteilt wird. Die Verarbeitung der Tonwertdaten der Abtastpunkte des Abtastfeldes und die Unterteilung des Abtastfeldes in die Teilfelder werden dadurch beschleunigt, wobei die bei der Bestimmung der mittleren Tonwerte der Teilfelder gemachten Fehler noch tolerierbar sind.

Gemäß der in Anspruch 5 angegebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abtastfeld sukzessive so oft unterteilt, bis die kleinsten Teilfelder eine Größe aufweisen, die dem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung entsprechend gewählt wird. Bis zu welcher Teilfeldgröße in Abhängigkeit von dem Abtast- zu Aufzeichnungsauflösungsverhältnis zweckmäßigerweise unterteilt wird, ist in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben. Die in diesen Ansprüchen angegebenen Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend etwas eingehender erläutert.

Für die im Anspruch 6 angegebene Variante sei beispielsweise angenommen, daß ein Abtastpunkt einen Durchmesser von 20 µm und ein Aufzeichnungspunkt einen Durchmesser von 40 µm aufweist. Die Vorlage wird also in 20 µm breiten Zeilen abgetastet, während sie in 40 µm breiten Zeilen wiedergegeben wird. D. h., daß jeweils vier Abtastpunkte einem Aufzeichnungspunkt entsprechen. Die Vorlage wird also doppelt so fein abgetastet, wie sie wiedergegeben werden kann. Das bedeutet, daß eine Aufteilung des Abtastfeldes bis in Teilfelder, die die Größe eines Abtastpunktes aufweisen, nicht zweckmäßig ist, da dieser einzelne Abtastpunkt auf dem Aufzeichnungsmedium nicht dargestellt werden kann. Die Unterteilung erfolgt deshalb nur bis zu dem Schritt, bei dem die entstandenen Teilfelder, die Größe eines Aufzeichnungspunktes haben. Wenn die Abtastauflösung größer als die Aufzeichnungsauflösung ist, läuft das Verfahren also schneller ab, da weniger Unterteilungsschritte durchgeführt werden.

Bei der im Anspruch 7 angegebenen Variante ist das Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung kleiner als oder gleich 1. Ist die Aufzeichnungsauflösung größer oder gleich der Abtastauflösung, d. h. wird die Vorlage feiner oder genauso fein wiedergegeben, als bzw. wie sie abgetastet worden ist, wird das Abtastfeld in kleinste Teilfelder unterteilt, die die Größe eines Abtastpunktes haben. Bei einem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung von 1 ergibt sich auf diese Art und Weise die naturgetreueste Wiedergabe der Vorlage.

Ist die Abtastauflösung kleiner als die Aufzeichnungsauflösung, so wird ein Abtastpunkt der Vorlage auf dem Aufzeichnungsmedium durch eine dem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung entsprechende Anzahl von Aufzeichnungspunkten dargestellt. Ist beispielsweise die Abtastauflösung halb so groß wie die Aufzeichnungsauflösung, so wird ein Abtastpunkt durch vier Aufzeichnungspunkte dargestellt. Damit wird auch der Tonwert eines Abtastpunktes durch vier Aufzeichnungspunkte, die den Farbwert "Voll" oder "Null" annehmen können, wiedergegeben. Das Verfahren kann also auch in den Fällen angewandt werden, in denen die Abtastauflösung kleiner als die Aufzeichnungsauflösung ist. Dies ist z. B. bei fotografischer und elektrofotografischer Aufzeichnung oder bei einer Aufzeichnung mittels Laser der Fall. Dabei kann es vorkommen, daß die Vorlage eine geringere Schärfe haben soll oder die Schärfe nicht bildwichtig ist und es deshalb genügt, die Vorlage weniger genau, d. h. weniger fein abzutasten und dann die Aufzeichnungsauflösung um so höher zu wählen. Ist das Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung kleiner als 1, kann gemäß den in den Ansprüchen 8 und 9 angegebenen Ausgestaltungen der Erfindung die Verteilung der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte für jeden möglichen Tonwert, der durch die einen Abtastpunkt entsprechende Anzahl von Aufzeichnungspunkten darstellbar ist, entweder zuvor festgelegt werden oder zufällig sein. Wird beispielsweise ein Abtastpunkt durch vier Aufzeichnungspunkte wiedergegeben, sind mit den Aufzeichnungspunkten neben weiß vier Tonwerte realisierbar. Die Position der für einen bestimmten Tonwert einzufärbenden Aufzeichnungspunkte kann dabei entweder zuvor festgelegt werden und damit stets gleich oder zufällig sein. Die letzte Alternative hat den Vorteil, daß bei der Wiedergabe eines Bereiches der Vorlage mit über den gesamten Bereich gleichem Tonwert keine "Aufzeichnungspunktmuster" entstehen, die sich unter Umständen störend auswirken können.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 10 angegeben. Das Abtastfeld kann bei einer derartigen Anordnung der Abtastpunkte sehr einfach in einzelne Teilfelder unterteilt werden, wobei die einzelnen Abtastpunkte sehr einfach den einzelnen Teilfeldern zugeordnet werden können.

Die Merkmale einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Anspruch 11 angegeben. Bei diesem Ordnungsschema der Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkte weist ein Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkt sechs sogenannte nächste Nachbarpunkte auf, d. h. die Abtast- oder Aufzeichnungspunkte einer Reihe sind jeweils zwischen den Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkten der benachbarten Reihen angeordnet. Die Zeilen bzw. Spalten einer solchen Matrix sind demzufolge abwechselnd gegeneinander verschoben. Durch ein derartiges Ordnungsschema kann einerseits die Vorlage wesentlich exakter abgetastet und andererseits das Bild wesentlich exakter aufgezeichnet werden, da die Größe der Zwischenräume zwischen den einzelnen Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkten infolge der "hohen Packungsdichte" der Punkte minimiert ist. Dieses hexagonale Ordnungsschema ist insbesondere bei kleinen Abtast- und Aufzeichnungspunkten vorteilhaft.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zum Aufzeichnen von einfarbigen, sondern auch zum Aufzeichnen von mehrfarbigen Quasihalbtonbildern, die sich aus mehreren additiven oder subtraktiven Grundfarben zusammenseetzen, verwendet werden, wie es im Anspruch 12 angegeben ist. Hierbei wird das oben beschriebene Verfahren für jede der Grundfarben durchgeführt und die dabei entstehenden Einfarben-Quasihalbtonbilder anschließend überlagert. Für jede additive bzw. subtraktive Grundfarbe wird jedem Abtastpunkt beim Abtasten ein bestimmter Tonwert der Grundfarbe zugeordnet. Bei der anschließenden Unterteilung eines Abtastfeldes wird jeweils der mittlere Tonwert der betreffenden Grundfarbe des entstandenen Teilfeldes in der oben beschriebenen Art und Weise ermittelt bzw. berechnet. Die einzelnen Aufzeichnungspunkte können entweder voll mit der entsprechenden additiven bzw. subtraktiven Grundfabe eingefärbt oder gar nicht eingefärbt sein. Bei der Mehrfarben-Bildaufzeichnung mit Hilfe dieses Verfahrens können auch die bekannten Techniken zur Vermeidung von Moir´-Erscheinungen angewendet werden.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der dreidimensionale Vorlagen aufgezeichnet werden können, ist durch die Merkmale des Anspruchs 13 gekennzeichnet. Dabei wird die dreidimensionale Vorlage auf einem Aufzeichnungsmedium durch einzelne Aufzeichnungsvolumenelemente mit dem Farbwert "Voll" oder "Null" dreidimensional aufgezeichnet. Die Vorlage wird in mehrere aus einzelnen Abtastvolumenelementen bestehende Abtastvolumina unterteilt, wobei jedes Abtastvolumen sukzessive in kleinste Teilvolumina mit einem vorgegebenen Volumen unterteilt wird. Anhand des aus den Tonwerten der Abtastvolumenelemente berechneten mittleren Tonwertes eines Teilvolumens wird die Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungsvolumenelemente berechnet. Dabei wird entsprechend dem Aufzeichnungsvorgang für zweidimensionale Vorlagen für jeweils eines der zu einem i-ten Teilvolumen gehörenden (i+1)-ten Teilvolumina die Anzahl einzufärbender Aufzeichnungsvolumenelemente aus der Differenz der Anzahl der Aufzeichnungsvolumenelemente für das i-te Teilvolumen und der Summe der Anzahlen der Aufzeichnungsvolumenelemente der übrigen (i+1)-ten Teilvolumina gewählt. Die Aufzeichnung erfolgt dreidimensional, so daß die zur Wiedergabe holographischer Bilder erforderliche Phaseninformation nicht erforderlich ist. Als dreidimenionales Abtastverfahren seien z. B. die Tomographie-Verfahren erwähnt. Zum Aufzeichnen kann z. B. auch ein dreidimensionaler optischer Speicher verwendet werden.

Die oben beschriebenen Weiterbildungen bzw. Varianten des Verfahrens zum Aufzeichnen von zweidimensionalen Vorlagen gelten analog auch für den Fall des Aufzeichnens von dreidimensionalen Vorlagen. Die in dem Zusammenhang mmit den Weiterbildungen gemachten Überlegungen müssen lediglich auf den dreidimensionalen Raum übertragen werden.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1a bis 1i die einzelnen Verfahrensschritte beim Auf zeichnen einer zweidimensionalen Vorlage mit Hilfe des Verfahrens gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel,

Fig. 2a bis 2d die einzelnen Verfahrensschritte beim Auf zeichnen einer zweidimensionalen Vorlage mit Hilfe des Verfahrens gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel,

Fig. 3 ein Beispiel für die Aufzeichnung einer zwei dimensionalen Vorlage, wenn die Abtastauflösung doppelt so groß wie die Aufzeichnungsauflösung ist und

Fig. 4 ein Beispiel für die Aufzeichnung einer zwei dimensionalen Vorlage, wenn die Abtastauflösung halb so groß wie die Aufzeichnungsauflösung ist.

In den Fig. 1a bis 1i sind die einzelnen Verfahrens schritte zum Aufzeichnen einer zweidimensionalen Vor lage für den Fall dargestellt, daß die Abtastauflösung gleich der Aufzeichnungsauflösung ist. Das bedeutet, daß ein Abtastpunkt der Vorlage durch einen Auf zeichnungspunkt auf dem Aufzeichnungsmedium wiederge geben wird. Der Einfachheit halber sind die Abtast- und Aufzeichnungspunkte jeweils durch quadratische Felder dargestellt. Tatsächlich haben die Abtast- und die Auf zeichnungspunkte eine Kreisfläche. Weiterhin sei der Einfachheit halber angenommen, daß es sich bei der auf zuzeichnenden Vorlage um ein Schwarz-Weiß-Bild handelt. In diesem Fall entspricht der Tonwert eines Abtast punktes einem bestimmten Grauton (Graustufe) zwischen den "Grauwerten" schwarz und weiß.

Die aufzuzeichnende Vorlage 10 wird in einer Abtast vorrichtung, wie z. B. einem Scanner, einer elektroni schen Kamera o. dgl., zunächst zeilenweise abgetastet. Das von der Abtastvorrichtung für jeden Abtastpunkt erzeugte Signal repräsentiert den Tonwert des betref fenden Abtastpunktes. Diese Signale werden in digitaler Form abgespeichert, so daß sie während des gesamten Verfahrens jederzeit verfügbar sind. Die Vorlage wird auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einem Blatt Papier, einer Druckplatte oder einem Bildschirm, durch einzelne Punkte (Aufzeichnungspunkte) wiederge geben bzw. dargestellt.

Die Vorlage 10 wird zunächst gemäß Fig. 1 in Abtast felder 12 unterteilt, die jeweils aus mehreren Abtast punkten 14 bestehen. Bei der Wiedergabe der Vorlage auf dem Aufzeichnungsmedium, also bei der Kopie der Vor lage, ist darauf zu achten, daß der mittlere Tonwert eines Abtastfeldes (d. h. der Mittelwert der Tonwerte sämtlicher Abtastpunkte 14 eines Abtastfeldes 12) so genau wie möglich durch die Aufzeichnungspunkte wieder gegeben wird. Erfahrungsgemäß sind von dem menschlichen Auge ca. 150 Tonwertstufen visuell unterscheidbar. Bei einem Schwarz-Weiß-Bild sollte also der Bereich zwischen schwarz und weiß durch ca. 150 Graustufen dar stellbar sein. Zur Darstellung der 150 Graustufen durch die Aufzeichnungspunkte auf dem Aufzeichnungsmedium muß jedes Abtastfeld 12 der Vorlage durch mindestens 150 Aufzeichnungspunkte auf dem Aufzeichnungsmedium dar gestellt werden können. Ein einzelner Aufzeichnungs punkt kann nur den Farbwert "Voll", also schwarz, oder den Farbwert "Null", also weiß, annehmen. Durch Va riation der Anzahl der eingefärbten Aufzeichnungspunkte innerhalb eines mindestens 150 Aufzeichnungspunkte um fassenden Bereiches können die verschiedenen Grauwert stufen zwischen weiß und schwarz realisiert werden.

Die bei der Bildverarbeitung heute übliche Digital technik legt es nahe, die Grauskala in 256 Stufen zu unterteilen. Die 256 Graustufen können auf dem Auf zeichnungsmedium durch 256 Aufzeichnungspunkte, die in einer 16 Zeilen und 16 Spalten aufweisenden Matrix an geordnet sind, dargestellt werden. Das heißt, daß ein Ab tastfeld 12 der Vorlage 10 auf dem Aufzeichnungsmedium durch 256 in einer Matrix angeordnete Aufzeichnungs punkte wiedergegeben wird. Der mittlere Tonwert eines Abtastfeldes 12 kann also mit einer Genauigkeit von 1/256 = 1/2^-8 praktisch exakt wiedergegeben werden.

Da die Größe von Abtast- und Aufzeichnungspunkt gleich groß ist, beträgt die Anzahl der Abtastpunkte 14 pro Abtastfeld auch 256. Der Durchmesser eines einzelnen Abtast- bzw. Aufzeichnungspunktes betrage beispiels weise 20 µm, d. h. in der vereinfachten Darstellung der Abtastpunkte in den Figuren entspricht ein Abtastpunkt einer Fläche von 20 µm×20 µm. Ein Abtastfeld 12 hat demnach eine Längen- und Breitenausdehnung von 16×20 µm = 320 µm ≈ 300 µm.

Zur Ermittlung des mittleren Tonwertes eines Abtast feldes 12 wird das von der Abtastvorrichtung für jeden Abtastpunkt gelieferte analoge Signal, das den Tonwert des betreffenden Abtastpunktes repräsentiert, mit 8 Bit Genauigkeit binär kodiert. Mit dem 8 Bit Binärcode läßt sich - im Falle einer Schwarz-Weiß-Vorlage - die (kon tinuierliche) Grauskala der Vorlage in 256 Graustufen unterteilen. Die Unterteilung der Grauskala ist so fein, daß das menschliche Auge bei Betrachtung eines Abtastfeldes den Unterschied zwischen zwei Grauwerten nicht bzw. kaum unterscheiden kann. Die kontinuierliche Grauskala der Vorlage kann in der Aufzeichnung quasi kontinuierlich wiedergegeben werden. Bei den aufge zeichneten Bildern handelt es sich also um Quasihalb tonbilder.

Der mittlere Tonwert des Abtastfeldes ergibt sich durch Addition der binärkodierten Grauwerte der Abtastpunkte des Abtastfeldes und anschließender Division durch die Anzahl von Aufzeichnungspunkten. Es ist vorteilhaft, den mittleren Grauwert des Abtastfeldes mittels digi talem Addierwerk zu bestimmen. Addiert man die Grau werte aller Abtastelemente des Abtastfeldes, in unserem Fall 256 einzelne Grauwerte, mittels digitalem Addier werk, so erhält man eine digitale Zahl, deren oberste 8 Bit sowohl den mittleren Grauwert des Abtastfeldes mit der geforderten Genauigkeit, als auch direkt die Anzahl der zur Darstellung dieses Grauwerts einzufärbenden Aufzeichnungspunkte angibt. Beträgt nämlich der mitt lere Grauwert sämtlicher 256 Aufzeichnungspunkte eines Abtastfeldes beispielsweise 143, so besagt diese Zahl, daß von den 256 Aufzeichnungspunkten, die dem Abtast feld auf dem Aufzeichnungsmedium entsprechen, 143 Auf zeichnungspunkte einzufärben sind. Über die Verteilung der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte innerhalb der Aufzeichnungspunktmatrix kann noch nichts ausgesagt werden. Diese Verteilung wird mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte bestimmt.

Die einzelnen Verfahrensschritte werden anhand eines Abtastfeldes 12 erläutert, dessen mittlerer Grauwert 145 beträgt. Dieser Grauwert kann durch 256 Aufzeich nungspunkte realisiert werden. Die im folgenden jeweils als Index hinter den mittleren Grauwerten angegebene Zahl gibt an, mit welcher Anzahl von Aufzeichnungs punkten der betreffende mittlere Grauwert realisiert werden kann.

Das Abtastfeld 12 wird in einem ersten Unterteilungs schritt in zwei gleichgroße erste Felder F 1-1 und F 1-2 unterteilt. Jedes dieser beiden ersten Felder besteht aus 128 Abtastpunkten und wird auf dem Aufzeichnungs medium durch 128 Aufzeichnungspunkte wiedergegeben. Von jedem der beiden ersten Felder wird der mittlere Grau wert bestimmt. Der mittlere Grauwert eines ersten Feldes kann jedoch nicht mehr mit einer Genauigkeit von 1/256 wiedergegeben werden, da das erste Feld nur noch durch 128 Aufzeichnungspunkte darstellbar ist. Das heißt, die Genauigkeit, mit der der mittlere Grauwert einer Hälfte des Abtastfeldes wiedergegeben werden kann, ist geringer als die Genauigkeit, mit der der mittlere Grauwert des gesamten Abtastfeldes wiedergegeben werden kann. Der mittlere Grauwert der ersten Felder kann je weils nur mit einer Genauigkeit von 1/128 wiedergegeben werden, da jedes erste Feld nur 128 Aufzeichnungs punkten entspricht und mit diesen 128 Aufzeichnungs punkten auch nur eine Einteilung der Grauskala in 128 Graustufen vorgenommen werden kann.

Bei der Bestimmung der mittleren Tonwerte der beiden ersten Felder F 1-1 und F 1-2 wird wie folgt verfahren: Zunächst wird für eines der beiden ersten Felder, bei spielsweise für das erste Feld F 1-1, der mittlere Ton wert durch Mittlung der Tonwerte der einzelnen Abtast punkte des ersten Feldes F 1-1 berechnet. Hierbei ergibt sich beispielsweise der Wert 131₂₅₆. Bei der Berechnung ist jedoch von einer durch die Aufzeichnungspunkte des Feldes F 1-1 zu realisierenden Grauskala mit 256 Ein teilungen ausgegangen worden. Da das Feld F 1-1 in der Wiedergabe jedoch nur durch 128 Aufzeichnungspunkte darstellbar ist, muß der auf der Basis von 256 Auf zeichnungspunkten ermittelte Tonwert von 131₂₅₆ auf den entsprechenden mittleren Tonwert auf der Basis von 128 Aufzeichnungspunkten umgerechnet werden. Dies erfolgt durch Division des Grauwertes 131₂₅₆ durch 2, so daß man 65,5₁₂₈ erhält. Es müßten also 65,5 Aufzeichnungs punkte eingefärbt werden, um den mittleren Tonwert des ersten Feldes F 1-1 wiedergeben zu können. Eingefärbt werden schließlich 66 Aufzeichnungspunkte, so daß bei der Wiedergabe des mittleren Tonwertes des Feldes F 1-1 ein Fehler von einem halben eingefärbten Aufzeichnungs punkt gemacht wird.

Würde man auch den mittleren Tonwert des Feldes F 1-2 auf die oben beschriebene Art und Weise ermitteln, so käme man auf einen Wert von 159₂₅₆, was 79,5₁₂₈ ent spricht. Zur Darstellung dieses mittleren Grauwertes würden 80 Aufzeichnungspunkte innerhalb des Feldes F 1-2 eingefärbt. Insgesamt würden demnach 66 Aufzeichnungs punkte im Bereich des Feldes F 1-1 und 80 Aufzeichnungs punkte im Bereich des Feldes F 1-2 eingefärbt, so daß über das gesamte Abtastfeld 12 betrachtet, 146 Auf zeichnungspunkte eingefärbt würden. Zur exakten Dar stellung des mittleren Tonwertes des Abtastfeldes 12 sollen jedoch nur 145 Aufzeichnungspunkte eingefärbt werden. Um diesen Fehler bei der Anzahl einzufärbender Aufzeichnungspunkte innerhalb des Abtastfeldes zu ver meiden, wird der mittlere Grauwert des Feldes F 1-2 nicht durch Mittlung der Grauwerte der Abtastpunkte des Feldes F 1-2 berechnet, sondern er ergibt sich aus der Differenz der Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungs punkte des Abtastfeldes und der Anzahl der einzufärben den Aufzeichnungspunkte des Feldes F 1-1. Der so be stimmte mittlere Tonwert für das Feld F 1-2 beträgt dem nach 79₁₂₈.

Der mittlere Grauwert des Feldes F 1-1 kann auch dadurch ermittelt werden, daß die 8 Bit Binärcode der Abtast elemente des Feldes F 1-1 mittels eines digitalen Ad dierwerks addiert werden. Die obersten 7 Bits ergeben dann nach Auf- oder Abrunden den mittleren Grauwert des Feldes F 1-1 auf der Basis von 128 Aufzeichnungspunkten und somit auch gleich die Anzahl von für das Feld F 1-1 einzufärbenden Aufzeichnungspunkten an.

Das hier beschriebene Verfahren zur Ermittlung der mittleren Grauwerte der in einem Unterteilungsschritt entstandenen Felder wird in jedem nachfolgenden Unter teilungsschritt durchgeführt. Dadurch wird gewähr leistet, daß die Gesamtanzahl einzufärbender Auf zeichnungspunkte für ein Abtastfeld gleichbleibt und der mittlere Grauwert des Abtastfeldes als Ganzes be trachtet mit der größten Genauigkeit wiedergegeben werden kann.

Anhand von Fig. 1d wird nachfolgend der zweite Unter teilungsschritt erläutert. In dem zweiten Unter teilungsschritt werden die ersten Felder F 1-1 und F 1-2 jeweils in zwei zweite Felder F 2-1-1 und F 2-1-2 bzw. F 2-2-1 und F 2-2-2 unterteilt. Das Abtastfeld 12 ist nach dem zweiten Unterteilungsschritt also in vier Viertel unterteilt. Für jeweils eines der beiden aus einem ersten Feld entstandenen zweiten Felder wird der mittlere Grauwert durch Mittlung der Grauwerte der einzelnen Abtastpunkte dieses zweiten Feldes ermittelt. Da jedes zweite Feld durch 64 Aufzeichnungspunkte dar stellbar ist, kann der mittlere Grauwert eines zweiten Feldes nur noch mit 1/64 Genauigkeit wiedergegeben werden. Beispielsweise betrage der so berechnete mittlere Grauwert des zweiten Feldes F 2-1-2 142₂₅₆. Das entspricht einem mittleren Grauwert von 35,5₆₄, d. h. innerhalb des zweiten Feldes F 2-1-2 werden 38 Aufzeichnungspunkte eingefärbt. Dieser Wert ergibt sich durch die obersten 6 Bits des mittleren Tonwertes des zweiten Feldes F 2-1-2 in binärkodierter Form. Da die Anzahl der in den zweiten Feld der F 2-1-1 und F 2-1-2 einzufärbenden Aufzeichnungspunkte gleich der Anzahl der in dem ersten Feld F 1-1 einzufärbenden Aufzeichnungspunkte sein muß, muß dem zweiten Feld F 2-1-1 zwangsläufig der mittlere Grauwert 30₆₄ zugeordnet werden. Nach der Berechnung durch Mittlung der Grauwerte der einzelnen Abtastpunkte des zweiten Feldes F 2-1-1 würde sich ein mittlerer Grauwert von 120₂₅₆, d. h. 30₆₄ ergeben. Dieser Fehler wird bewußt in Kauf genommen, damit die Gesamtzahl der innerhalb der zweiten Felder F 2-1-1 und F 2-1-2 einzufärbenden Aufzeichnungspunkte gleich der Anzahl der in dem ersten Feld F 1-1 einzufärbenden Aufzeichnungspunkte ist.

Auf gleiche Art und Weise werden auch die mittleren Grauwerte der zweiten Felder F 2-2-1 und F 2-2-2, die aus dem ersten Feld F 1-2 entstanden sind, ermittelt.

Man kann folgendes feststellen: Mit immer feiner werdender Unterteilung des Abtastfeldes wird der mittlere Grauwert der einzelnen Teilfelder immer ungenauer wiedergegeben. Dies wirkt sich jedoch nicht störend aus, da das Auge die immer kleiner werdenden Teilfelder unter entsprechend immer kleiner werdenden Sehwinkeln sieht und ihre Grauwerte ohnehin nur immer ungenauer erkennen kann. Die bei der Bestimmung der mittleren Grauwerte mit zunehmender Aufteilung immer größer werdenden Fehler sind also visuell nicht er kennbar. Man kann sogar soweit gehen, daß die Anzahl der in einem Feld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte um eins erhöht (oder erniedrigt) werden kann, ohne daß sich dies fehlerhaft bemerkbar macht. Genau dieser Spielraum wurde, wie oben beschrieben, bei der Be stimmung des mittleren Grauwertes des Feldes F 2-1-1 gemacht. Entscheidend ist, daß der mittlere Grauwert eines Abtastfeldes 12 durch eine entsprechende Anzahl von eingefärbten Aufzeichnungspunkten quasi exakt wiedergegeben wird. Gerade dies wird bei der oben be schriebenen Ermittlung der mittleren Grauwerte der in einem Unterteilungsschritt entstandenen Felder er reicht.

In weiteren sechs Unterteilungsschritten, die teilweise in den Fig. 1e-1h dargestellt sind, werden die zweiten Felder des zweiten Schrittes weiter unterteilt. Schließlich ist das Abtastfeld 12 nach dem achten Unterteilungsschritt bis in jeden einzelnen Abtastpunkt aufgeteilt. In Fig. 1h ist angenommen, daß das siebte Feld F 7-1-1, aus dem in dem achten Unterteilungsschritt die beiden achten Felder F 8-1-1 und F 8-1-2 entstehen, einen mittleren Grauwert von 2₂ aufweist. Zur Darstel lung dieses Grauwertes müssen die beiden achten Felder F 8-1-1 und F 8-1-2, d. h. die entsprechenden Auf zeichnungspunkte, jeweils eingefärbt sein. Im Falle der beiden achten Felder F 8-2-1 und F 8-2-2 ist die Auf teilung der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte nicht im voraus klar. Es muß zunächst der "mittlere" Grauwert einer dieser beiden achten Felder ermittelt werden. Der "mittlere" Grauwert eines achten Feldes ist jedoch gleich dem Grauwert eines Abtastpunktes. Dieser Grau wert kann jedoch nur entweder durch einen eingefärbten oder einen nicht eingefärbten Aufzeichnungspunkt wiedergegeben werden. In dem Beispiel der Fig. 1h ist z. B. angenommen, daß der Grauwert des dem achten Feld F 8-2-2 entsprechenden Abtastpunktes 117₂₅₆ entspricht. Wird dieser Grauwert auf die durch einen einzigen Auf zeichnungspunkt darstellbare Grauskala, die demnach nur in zwei Bereiche unterteilt ist (nämlich eingefärbt oder nicht eingefärbt), übertragen, so wird das achte Feld F 8-2-2 durch einen nicht eingefärbten Auf zeichnungspunkt dargestellt. Demnach muß das achte Feld F 8-2-1 durch einen eingefärbten Aufzeichnungspunkt wiedergegeben werden. In Fig. 1i ist schließlich darge stellt, welche der der oberen linken Ecke des Abtast feldes 12 nach Fig. 1b entsprechenden Aufzeichnungs punkte 14 in dem hier gewählten Beispiel eingefärbt sind.

Durch die Einteilung jedes Abtastfeldes bis hin zu Feldern, deren Größe einem Abtast- bzw. Aufzeichnungs punkt entsprechen, wird das maximal mögliche Auf lösungsvermögen der Vorlage erzielt. Die Aufteilung der Vorlage in die Abtastfelder mit einer Kantenlänge von ca. 300 µm erlaubt zunächst nur ein Auflösungsvermögen von 30 Linien/Zentimetern (L/cm). Dieses Auflösungsver mögen ist natürlich zu gering, um Einzelheiten der Vor lage exakt wiedergeben zu können. Die Einteilung in die etwa 300 µm×300 µm großen Abtastfelder wurde allerdings auch nur gewählt, um die Mindestanforderungen hinsicht lich der Tonwertabtastung sicher zu erfüllen. Das ge wünschte Auflösungsvermögen wird durch das oben be schriebene schrittweise Unterteilen des Abtastfeldes erreicht. Die Aufteilung des Abtastfeldes in Viertel ergibt das doppelte Auflösungsvermögen, die Aufteilung in sechzehntel das vierfache Auflösungsvermögen usw. Im Grenzfall kann das Abtastfeld 256fach unterteilt werden, um das höchstmögliche Auflösungsvermögen, in dem Beispiel 500 L/cm, zu erreichen (1 cm der Vorlage wird dabei in 500 Linien mit der Breite 20 µm, also der Breite eines Aufzeichnungspunktes, aufgeteilt).

Bei der Aufteilung des Abtastfeldes in immer kleiner werdende Felder wird der mittlere Tonwert der Felder immer ungenauer wiedergegeben. Das wirkt sich jedoch, wie bereits oben beschrieben, visuell nicht aus. Mit dem Verfahren können Bildvorlagen also einerseits mit einem sehr hohen Auflösungsvermögen und andererseits mit ausreichender Tonwertabstufung aufgezeichnet werden. Dabei sind visuell weder Verluste hinsichtlich der Detailwiedergabe noch der Tonwertwiedergabe erkennbar.

In den Fig. 2a bis 2d ist eine andere Variante des Verfahrens dargestellt, bei dem das Abtastfeld 12 in vier Unterteilungsschritten bis zu den einzelnen Abtastpunkten unterteilt wird. In jedem Unterteilungsschritt wird ein Teilfeld in vier gleich große kleinere Teilfelder unterteilt. Der erste Unterteilungsschritt ist in Fig. 2a dargestellt. Es sei wiederum angenommen, daß der mittlere Grauwert des Abtastfeldes 12 145₂₅₆ beträgt. In dem ersten Unterteilungsschritt wird das Abtastfeld in vier erste Felder I, II, III und IV unterteilt. Der mittlere Tonwert von drei dieser ersten Felder wird anschließend durch Mittlung der Tonwerte der Abtastpunkt der betreffenden ersten Felder ermittelt. Dabei ergeben sich beispielsweise die folgenden mittleren Grauwerte:

Feld I:  210₂₅₆ = 52,5₆₄ = 53₆₄
Feld II:  120₂₅₆ = 30₆₄
Feld III:  170₂₅₆ = 42,5₆₄ = 43₆₄.

Die auf der Basis von 256 Aufzeichnungspunkten be rechneten mittleren Grauwerte der einzelnen ersten Felder sind dabei bereits in einen mittleren Tonwert auf der Basis von 64 Aufzeichnungspunkten umgerechnet worden, da jedes erste Feld 64 Abtast- bzw. Auf zeichnungspunkten entspricht. Der mittlere Tonwert des ersten Feldes IV ergibt sich nun als Differenz zwischen der Summe der mittleren Grauwerte der ersten Felder I bis III und der Anzahl in dem Abtastfeld 12 einzu färbender Aufzeichnungspunkte. Der mittlere Tonwert des ersten Feldes IV beträgt demnach 19₆₄. Wäre der mitt lere Tonwert des ersten Feldes IV durch Mittlung der Tonwerte der Abtastpunkte des Feldes IV ermittelt worden, so hätte sich ein mittlerer Tonwert von 80₂₅₆ = 20₆₄ ergeben. Tatsächlich aber werden im Bereich des ersten Feldes IV nicht 20 sondern 19 Aufzeichnungs punkte eingefärbt. Durch diese Maßnahme werden die bei der mittleren Grauwertbestimmung der ersten Felder I und III gemachten Fehler kompensiert.

Jedes der ersten Felder I bis IV wird in drei weiteren Unterteilungsschritten weiter unterteilt, wie es in den Fig. 2b bis 2d für das erste Feld I dargestellt ist. Von drei der jeweils vier in einem Unterteilungsschritt entstandenen Felder werden die mittleren Grauwerte be stimmt. Der mittlere Grauwert des letzten dieser vier Felder wird derart festgelegt, daß die Summe der in den vier Feldern einzufärbenden Aufzeichnungspunkte gleich der Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte des jenigen Feldes ist, aus dem die vier Felder entstanden sind. Nach dem vierten Unterteilungsschritt ist das Abtastfeld 12 in Felder unterteilt, die die Größe eines Abtast- bzw. Aufzeichnungspunktes haben. Vier dieser Felder, nämlich I₁₁₁, I₁₁₂, I₁₁₃ und I₁₁₄, sind in Fig. 2d dargestellt.

Mit der in den Fig. 2a bis 2d dargestellten Variante des Verfahrens läßt sich ein Abtastfeld 12 in nur vier Schritten bis in die Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkte unterteilen. Das Verfahren läuft also schneller ab.

Bisher wurde das Verfahren für den Fall beschrieben, daß die Abtastauflösung gleich der Aufzeichnungsauf lösung ist, oder anders ausgedrückt, daß die Größe eines Abtastpunktes gleich derjenigen eines Aufzeich nungspunktes ist. Es ist aber auch durchaus der Fall denkbar, daß die Abtastauflösung doppelt so groß wie die Aufzeichnungsauflösung ist. Das heißt, daß vier Ab tastpunkte durch einen Aufzeichnungspunkt dargestellt werden. Nimmt man wiederum an, daß ein Abtastpunkt die Größe eines Quadrates mit der Kantenlänge 20 µm hat, so würde die Vorlage mit einer Auflösung von 500 L/cm ab getastet, aber nur mit einer Auflösung von 250 L/cm wiedergegeben. In einem solchen Fall ist die Aufteilung des Abtastfeldes bis zu den einzelnen Abtastpunkten hin unzweckmäßig, da ein einzelner Abtastpunkt auf dem Auf zeichnungsmedium nicht wiedergegeben werden kann. Die Größe der Felder, in die das Abtastfeld höchstens unter teilt werden kann, wird daher durch die Größe eines Aufzeichnungspunktes bestimmt.

In Fig. 3 ist dargestellt, in welche Felder das Abtast feld 12 in einem solchen Fall mit dem in den Fig. 2a bis 2d dargestellten Verfahren unterteilt wird. In dem ersten Schritt entstehen die ersten Felder I bis IV, während in dem zweiten Schritt die zweiten Felder I₁ bis I₄ entstehen (in Fig. 3 ist die Aufteilung in zweite Felder nur für das erste Feld I dargestellt). In dem dritten und letzten Unterteilungsschritt entstehen die dritten Felder, von denen die Felder I₁₁, I₁₂, I₁₃, I₁₄, die aus dem zweiten Feld I₁ entstanden sind, ein gezeichnet sind. Die Größe der dritten Felder ent sprechen genau der Größe eines Aufzeichnungspunktes. Dem Aufzeichnungspunkt entsprechen jedoch vier Abtast punkte in der Vorlage.

Da die 256 Abtastpunkte der Vorlage nur durch 64 Auf zeichnungspunkte auf dem Aufzeichnungsmedium wieder gegeben werden können, kann der mittlere Tonwert eines Abtastfeldes 12 nur noch in 64 diskreten Tonwertstufen wiedergegeben werden. Die Berechnung des mittleren Ton wertes eines Abtastfeldes durch Mittlung der Tonwerte der 256 Abtastpunkte des Abtastfeldes erfolgt daher mit einer Genauigkeit von 1/64. Der mittlere Tonwert der ersten Felder I bis IV kann dementsprechend mit einer Genauigkeit von 1/16 und der mittlere Tonwert der zwei ten Felder I₁ bis I₄ nur noch mit einer Genauigkeit von 1/4 wiedergegeben werden. Nach dem dritten Unter teilungsschritt ist das Abtastfeld 12 schließlich in die dritten Felder aufgeteilt, die jeweils so groß wie ein Aufzeichnungspunkt sind. Für die dritten Felder sind nur noch die "mittleren" Tonwerte "0" und "1" mög lich. D. h., daß die Aufzeichnungspunkte entweder voll eingefärbt oder nicht eingefärbt sind.

Das Verfahren kann also auch dann angewendet werden, wenn, wie im Fall der Fig. 3, die Abtastauflösung dop pelt so groß wie die Aufzeichnungsauflösung ist, oder allgemeiner gesagt, wenn die Abtastauflösung größer als die Aufzeichnungsauflösung ist. In all diesen Fällen entsprechen mehrere Abtastpunkte der Vorlage einem Auf zeichnungspunkt auf dem Aufzeichnungsmedium. Hierbei geht zwar bei der Aufzeichnung immer ein wenig Detail erkennbarkeit verloren, dafür ist aber auch das Ver fahren nicht so aufwendig.

Anhand von Fig. 4 wird nachfolgend der Ablauf des Ver fahrens für den Fall erläutert, daß die Abtastauflösung kleiner als die Aufzeichnungsauflösung ist. Das kann z. B. der Fall sein, wenn für die Wiedergabe einer Vor lage die Erhaltung der Schärfe nicht unbedingt wichtig ist, und es deshalb genügt, die Vorlage weniger genau abzutasten und dafür mit einer umso höheren Feinheit aufzuzeichnen. Für den in Fig. 4 dargestellten Fall sei angenommen, daß die Abtastauflösung halb so groß wie die Aufzeichnungsauflösung ist. Das heißt, daß ein Abtast punkt der Vorlage durch vier Aufzeichnungspunkte auf dem Aufzeichnungsmedium dargestellt wird. Die Abtast felder 12 der Vorlage werden in diesem Fall in kleinste Felder unterteilt, die die Größe eines Abtastpunktes haben. Das in Fig. 4 dargestellte Abtastfeld 12 besteht aus 64 Abtastpunkten, die die Größe des Feldes I₁₂ haben, und wird auf dem Aufzeichnungsmedium durch 256 Aufzeichnungspunkte dargestellt, die jeweils die Größe des Feldes I₁₁₁ haben. Der mittlere Tonwert eines Ab tastfeldes 12 kann also auf dem Aufzeichnungsmedium durch einen von 256 möglichen Tonwerten, d. h. mit einer Genauigkeit von 1/256 dargestellt werden.

Die Aufteilung des Abtastfeldes 12 erfolgt in vier Unterteilungsschritten, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 2a bis 2d erläutert worden ist. Nach dem dritten Unterteilungsschritt ist das Abtastfeld 12 in die dritten Felder unterteilt, von denen die Felder I₁₂, I₁₃ und I₁₄ dargestellt sind. Die Größe der dritten Felder entspricht genau einem Abtastpunkt. Der Tonwert der dritten Felder kann demnach durch vier Auf zeichnungspunkte dargestellt werden. Beispielsweise würde für den Tonwert "0" eines Abtastelementes keiner der vier Aufzeichnungspunkte eingefärbt werden, wohin gegen für den Tonwert "1" ein Aufzeichnungspunkt ein gefärbt wäre, für den Tonwert "2" zwei Aufzeichnungs punkte, für den Tonwert "3" drei Aufzeichnungspunkte und für den Tonwert "4" vier Aufzeichnungspunkte ein gefärbt würden. Die Verteilung der entsprechend dem Tonwert einzufärbenden Abtastpunkte kann für jeden Ton wert im voraus festgelegt sein, es ist jedoch auch mög lich, die Verteilung der einem zu realisierenden Ton wert entsprechenden Anzahl von einzufärbenden Auf zeichnungspunkten nicht nach einem festen Schema zu bestimmen.

In dem oben beschriebenen Beispiel ist die Abtastauf lösung halb so groß wie die Aufzeichnungsauflösung. Einem Abtastpunkt der Vorlage entsprechen also vier Aufzeichnungspunkte im Aufzeichnungsmedium. Der Tonwert eines Abtastpunktes ist durch vier Aufzeichnungspunkte darstellbar. Beträgt die Abtastauflösung ein Viertel der Aufzeichnungsauflösung, so wird entsprechend ein Abtastpunkt bzw. sein Tonwert durch 16 Abtastpunkte dargestellt. Mit diesen 16 Abtastpunkten lassen sich 16 Tonwerte darstellen. Das Verfahren ist auch noch in diesem Fall anwendbar. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Anzahl der Tonwertstufen je Abtastpunkt bzw. die Anzahl der Verteilungen einzufärbender Auf zeichnungspunkte nicht all zu groß, z. B. nicht größer als 25 ist. Das heißt, daß die Aufzeichnungsauflösung höchstens fünfmal so groß wie die Abtastauflösung sein sollte, um noch bei relativ geringem Aufwand Bilder mit tolerierbaren Schärfeverlusten gegenüber der Vorlage aufzeichnen zu können.

Claims

1. Verfahren zum Aufzeichnen von Quasihalbtonbildern, bei dem

- eine abgetastete Vorlage (10) auf einem Aufzeichnungsmedium durch einzelne Aufzeichnungspunkte mit dem Farbwert "Voll" oder "Null" wiedergegeben wird,
- die Vorlage in mehrere Abtastfelder (12) mit jeweils k Abtastpunkten unterteilt wird,
- der mittlere Tonwert jedes Abtastfeldes (12) ermittelt wird und
- jedes Abtastfeld (12) in mehreren Unterteilungsschritten in Teilfelder unterteilt wird, wobei so viele Unterteilungsschritte durchgeführt werden, bis die Teilfelder eine vorgegebene Größe aufweisen, und in jedem Unterteilungsschritt die mittleren Tonwerte der aus einem i-ten Teilfeld des vorherigen Unterteilungsschrittes entstandenen (i+1)-ten Teilfelder ermittelt werden sowie anhand des ermittelten mittleren Tonwertes eines Teilfeldes die Anzahl der für dieses Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet,

- daß für eines der sich aus einem i-ten Teilfeld ergebenden (i+1)-ten Teilfelder die Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungspunkte gleich der Differenz der Anzahl der für das i-te Teilfeld einzufärbenden Aufzeichnungspunkte und der Summe der Anzahlen der für die übrigen (i+1)- ten Teilfelder einzufärbenden Aufzeichnungspunkte gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfelder in den Unterteilungsschritten jeweils in Teilfelder gleicher Größe unterteilt werden und daß die Anzahl der Teilfelder, in die unterteilt wird, in sämtlichen Unterteilungsschritten gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Tonwert des Abtastfeldes (12) mit einer Genauigkeit von 1/k bestimmt wird und daß der mittlere Tonwert der in dem i-ten Teilfelder jeweils mit einer Genauigkeit von m/k ermittelt wird, wobei m das Flächenverhältnis aus dem Abtastfeld (12) zu dem entsprechenden i-ten Teilfeld ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 4ⁿ4 Abtastpunkte in einem 2ⁿ Zeilen und 2ⁿ Spalten aufweisenden Abtastfeld (12) zusammengefaßt werden und der mittlere Tonwert des Abtastfeldes (12) mit einer Genauigkeit von 1/4ⁿ ermittelt wird, und daß ein i-tes Teilfeld in einem Unterteilungsschritt in vier gleich große (i+1)-te Teilfelder unterteilt wird, wobei die mittleren Tonwerte der vier entstandenen (i+1)-ten Teilfelder mit einer Genauigkeit von 1/4^n-i ermittelt werden, wobei n eine natürliche Zahl ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Unterteilungsschritte durchgeführt werden, bis das Abtastfeld (12) in Teilfelder unterteilt ist, deren Größe dem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastfeld (12) bei einem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung von größer als eins durch die sukzessiven Unterteilungsschritte in kleinste Teilfelder unterteilt wird, die jeweils gleich der Größe eines Aufzeichnungspunktes sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastfeld (12) bei einem Verhältnis aus Abtast- zu Aufzeichnungsauflösung von kleiner als oder gleich eins durch die sukzessiven Unterteilungsschritte in kleinste Teilfelder unterteilt wird, die gleich der Größe eines Abtastpunktes sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verhältnis von kleiner als eins für jeden möglichen Tonwert, der durch die diesem Verhältnis entsprechenden Anzahl von Aufzeichnungspunkten darstellbar ist, die Verteilung der Aufzeichnungspunkte zuvor festgelegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verhältnis von kleiner als eins für jeden möglichen Tonwert, der durch die diesem Verhältnis entsprechenden Anzahl von Aufzeichnungpunkten darstellbar ist, die Verteilung der Aufzeichnungspunkte zufällig ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und die Aufzeichnungspunkte jeweils rechtwinklig angeordnet sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und die Aufzeichnungspunkte jeweils in einem rechtwinkligen Raster angeordnet sind, dessen Zeilen bzw. Spalten abwechselnd um den halben Punktabstand gegeneinander verschoben sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufzeichnen von aus mehreren additiven oder subtraktiven Grundfarben zusammengesetzten Vorlagen (10) für jede Grundfarbe ein Quasihalbtonbild aufgezeichnet wird und diese Einfarben-Quasihalbtonbilder überlagert werden.

13. Verfahren zum Aufzeichnen von dreidimensionalen Quasihalbtonbildern, bei dem

- eine abgetastete Vorlage auf einem Aufzeichnungsmedium durch einzelne Aufzeichnungsvolumenelemente mit dem Farbwert "Voll" oder "Null" wiedergegeben wird,
- die Vorlage in mehrere Abtastvolumina mit jeweils k Abtastvolumenelementen unterteilt wird,
- der mittlere Tonwert jedes Abtastvolumens ermittelt wird und
- jedes Abtastvolumen in mehreren Unterteilungsschritten in Teilvolumina unterteilt wird, wobei so viele Unterteilungsschritte durchgeführt werden, bis die Teilvolumina eine vorgegebene Größe aufweisen, und in jedem Unterteilungsschritt die mittleren Tonwerte der aus einem i-ten Teilvolumen des vorherigen Unterteilungsschrittes entstandenen (i+1)-ten Teilvolumina ermittelt werden sowie anhand des ermittelten mittleren Tonwertes eines Teilvolumens die Anzahl der für dieses Teilvolumen einzufärbenden Aufzeichnungsvolumenelemente bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet,

- daß für eines der sich aus einem i-ten Teilvolumen ergebenden (i+1)-ten Teilvolumina die Anzahl der einzufärbenden Aufzeichnungsvolumenelemente gleich der Differenz der Anzahl der für das i-te Teilvolumen einzufärbenden Aufzeichnungsvolumenelemente und der Summe der Anzahlen der für die übrigen (i+1)-ten Teilvolumina einzufärbenden Aufzeichnungsvolumenelemente gewählt wird.