DE4038057A1

DE4038057A1 - Verfahren zur generierung und speicherung von digitalisierten dichte-schwellwerten zur rasterung einer halbton-bildvorlage

Info

Publication number: DE4038057A1
Application number: DE19904038057
Authority: DE
Inventors: Ludo Dipl Ing Kerz
Original assignee: Linotype Hell AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2010-11-30
Also published as: DE4038057C2; WO1992010055A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung und Speicherung von digitalisierten Dichte-Schwellwerten zur Rasterung einer Halbton-Bildvorlage, insbesondere in Form eines Farbauszugs (Plane), wobei in wenigstens einem Datenspeicher die Dichte-Schwellwerte eines Ausschnitts eines Rasters in Abhängigkeit von einer Spotfunktion als Speicherworte gespeichert werden, wobei in dem Ausschnitt mehrere Spots (Rasterpunkte), die jeweils eine Anzahl Speicherworte umfassen, eine Mehrfach-Referenzzelle (Superzelle) bildend neben- und übereinander periodisch angeordnet sind, wobei für die Speicherworte des Datenspeichers des Ausschnittes eine sortierte Folge nach Maßgabe der Spotfunktion ermittelt wird und den Speicherworten des Datenspeichers in Abhängigkeit von der Position des Speicherwortes in der sortierten Folge Dichte-Schwellwerte zugeordnet werden.

Das Raster kann dabei gegen eine Abtastrichtung einer Aufzeichnungseinrichtung gedreht sein, die einen Aufzeichnungsträger entlang Abtastzeilen abtastet. Begrenzungslinien des Ausschnittes des Rasters verlaufen in Abtastrichtung sowie in dazu rechtwinkliger Richtung.

Es ist zur gerasterten Aufzeichnung von Tonwertsignalen (Bildsignalen), die durch Abtastung der Halbton-Bildvorlage gewonnen werden, bekannt, diese Tonwertsignale mit Dichte-Schwellwertsignalen (Rastersignalen) eines gegenüber einer Aufzeichnungsrichtung gedrehten Rasters zu überlagern (DE-PS 19 01 101). Die dazu erzeugten Dichte-Schwellwertsignale bzw. Rastersignale entsprechen einem Dichte- Strukturinhalt eines dem gewählten gedrehten Raster entnommenen Ausschnitts, dessen Begrenzungslinien in der Aufzeichnungsrichtung und in einer dazu orthogonalen Vorschubrichtung liegen. In dem Ausschnitt ist die Grundperiode der Struktur des gedrehten Rasters bezüglich jeder der beiden orthogonalen Richtungen einmal enthalten. Dabei umfaßt der Ausschnitt in Abtastrichtung sowie rechtwinklig dazu mehrere Rasterpunkte (Spots), die neben- und übereinander periodisch angeordnet sind. Dieser Ausschnitt kann auch als Mehrfach-Referenzzelle oder Superzelle bezeichnet werden. Infolge der Periodizität des Ausschnitts des gedrehten Rasters können die Dichte-Schwellwertsignale (Rastersignale) ohne weiteres periodisch wiederholt werden, um mit den Tonwertsignalen größerer Bildformate bzw. Bildausschnitte überlagert zu werden. Darüber hinaus kann der Rasterausschnitt in so viele in der Bildaufzeichnungsrichtung verlaufende Teillinien aufgelöst sein, daß auf eine Bildzeilenbreite mehrerer solcher Teillinien entfallen.

Durch diese Unterteilung des Rasterausschnitts wird jedoch an dessen Größe und Periodizität nichts geändert. Die Bedingung, daß der Rasterausschnitt in jeder der beiden orthogonalen Richtungen (vertikal und horizontal) fugenlos in sich selbst übergeht, wird auch als wrap-around-Bedingung bezeichnet.

Zu der Durchführung des beschriebenen bekannten Verfahrens wird von Datenspeichern Gebrauch gemacht, in denen die Dichte-Schwellwerte des Rasterausschnitts digital gespeichert werden. Die derart gespeicherten Dichte- Schwellwerte können visualisiert vorgestellt auch als Dichte-Gebirge bzw. Schwellwert- Gebirge bezeichnet werden. Die Dichte-Schwellwerte werden in den Datenspeichern in der Form eingespeichert, daß die erforderlichen Rasterinformationen durch vorheriges Abtasten eines Musterrasters und Quantisieren sowie Codieren der Rastersignale eingegeben werden. Die somit in den Datenspeichern enthaltenen digitalen Dichte- Schwellwerte dienen dazu, zur Überlagerung mit den von der Bildvorlage zeilenmäßig abgetasteten Tonwertsignalen in Analogwerte zurückverwandelt zu werden und anschließend in Überlagerungs- und Schwellwertstufen eingespeist zu werden. Typischerweise werden bei dem Abtasten einer optischen Vorlage runde, ovale oder rechteckige Punktformen angewendet, die aus der Mitte heraus wachsen.

Um die einzelnen Farbauszüge zu belichten, werden auch digitale Recorder benutzt, bei denen eine Lichtquelle, insbesondere ein Laserstrahl, zur Belichtung einer lichtempfindlichen Fläche in zwei orthogonalen Richtungen mit konstanter Schrittweise verfahren werden kann. Die Lichtquelle wird dabei getaktet ein- oder ausgeschaltet, um kleine Flächenelemente zu belichten oder nicht. Diese Flächenelemente werden als Dot oder Pixel bezeichnet. Da eine hohe Auflösung des Recorders erwünscht ist, wird der Speicherbedarf zur Speicherung des Ausschnitts der Rasterstruktur, in der die Dichte- Schwellwerte enthalten sind, entsprechend hoch. Da bei digitalen Recordern ein Rasterpunkt oder Spot durch eine Anzahl benachbarter Pixel aufgebaut wird, können um so mehr Graustufen realisiert werden, als Pixel zum Aufbau des Spot zur Verfügung stehen. Zum Umsetzen einer Bildvorlage in die zu belichtenden Pixel ist dem digital arbeitenden Recorder eine als Raster-Image-Prozessor bezeichnete bekannte Einrichtung vorgeschaltet, in welche Benutzervorgaben, wie Rasterweite, Rasterwinkel und Grauwerte bei der Erzeugung der bitweise abgespeicherten Signale für die zu belichtenden Pixel umgesetzt werden. In dieser Einrichtung wird also ein Pixel durch ein Bit in einem bitweise organisierten Speicher dargestellt, dessen Gesamtheit als Bitmap bezeichnet wird. In einem Datenspeicher der Einrichtung wird wenigstens ein Rasterpunkt oder Spot eines Rasterausschnittes durch Datenworte dargestellt, die Dichte-Schwellwerte repräsentieren. Dieser Speicherinhalt, der als Referenzzelle oder auch als Referenzzellenspeicher bezeichnet wird, hat eine Breite von m Worten und eine Höhe von n Worten. Breite und Höhe der Referenzzelle werden auch als Spalten und Zeilen referiert. Jedem Pixel der Bitmap ist ein Wort der Referenzzelle zugeordnet. Die Zahlenwerte der Worte der Referenzzelle, welche die Dichte-Schwellwerte darstellen, bestimmen also die Reihenfolge, in der die Bits für zunehmend dunkleres Grau zu setzen sind. Die Dichte-Schwellwerte in einer Referenzzelle sind durch eine vorgegebene Spotfunktion bestimmt, so daß ein Rasterpunkt oder Spot vielfältige Formen annehmen kann. Der Inhalt der Referenzzelle wird abgearbeitet, wenn zur digitalisierten Rasterung der Halbton-Bildvorlage deren Tonwertsignale mit den Dichte- Schwellwerten verglichen werden und je nach dem Vergleichsergebnis ein Bit, welches den Zustand eines Pixels darstellt und welches in dem bitweise strukturierten Speicher Teil einer Bitmap ist, gesetzt wird oder nicht. Die Abarbeitung der Referenzzelle kann infolge deren Periodizität einfach so erfolgen, daß beispielsweise die Dichte- Schwellwerte längs einer Zeile abgefragt werden und wenn der rechte Rand erreicht ist, in derselben Zeile am Anfang der Referenzzelle neu aufgesetzt wird.

Bei gedrehten Rastern, wenn der Rasterwinkel ungleich Null ist, müssen zum Erhalt der Periodizität die Eckpunkte eines Spots auf rationalen Pixelkoordinaten liegen. Dabei können die Kanten des Spots treppenförmig begrenzt sein. Zum Herstellen der Periodizität oder wrap-around-Bedingung sind dabei große Referenzzellen mit entsprechendem Speicherbedarf notwendig.

Das Problem, wie im einzelnen die zu speichernden Dichte-Schwellwerte zweckmäßig gebildet werden, um eine Halbton-Bildvorlage so gerastert zu reproduzieren, daß das Halbton-Bild gleichmäßig bzw. "ruhig" über eine Teilfläche wirkt, die den gleichen Tonwert hat, wird dabei nicht für den Fall behandelt, daß die Schwellwerte statt durch Abtasten einer optischen Vorlage voll digital nach Maßgabe einer zweidimensionalen Funktion gebildet werden. Diese Funktion wird auch Spotfunktion genannt. Zur voll digitalen Erzeugung der Dichte-Schwellwerte der Rasterpunkte einer Mehrfach- Referenzzelle (Superzelle) nach dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik wird zunächst die Gesamtzahl Speicherworte der Mehrfach-Referenzzelle festgestellt. Die Bestimmung der Gesamtanzahl kann nach Maßgabe des Rasterwinkels, der Rasterweite und der Auflösung des Systems erfolgen. Es wird dann eine sortierte Folge der Speicherworte der Mehrfach-Referenzzelle nach Maßgabe der Spotfunktion gebildet. Den Speicherworten der Mehrfach-Referenzzelle werden dann Dichte-Schwellwerte in linearer Abhängigkeit von ihrer Position in der sortierten Folge zugewiesen.

Tatsächlich sind die einzelnen Rasterpunkte (Spots) einer Mehrfach-Referenzzelle (Superzelle) etwas unterschiedlich insofern, als die Anzahl der je einem der Rasterpunkte zugeordneten Speicherworte bei den einzelnen Rasterpunkten schwankt und in der Regel nicht dem sich aus der Gesamtanzahl der Speicherworte der Mehrfach-Referenzzelle und der Anzahl der Rasterpunkte bzw. Subzellen errechnenden Sollwert entspricht. Dies hat zur Folge, daß in benachbarten Rasterpunkten mehr oder weniger Pixel gesetzt werden, wenn nach Maßgabe eines bestimmten Grautons ein bestimmter Bruchteil aller der Mehrfach-Referenzzelle zugeordneten Pixel geschwärzt werden soll. Dadurch entsteht für den Betrachter der reproduzierten Halbton- Bildvorlage der Eindruck unterschiedlich großer schwarzer Punkte auf weißem Grund, jedenfalls dann, wenn der Grauwert deutlich weniger als 50% beträgt. Wenn dagegen ein dunklerer Grauton, der deutlich über 50% liegt, beispielsweise bei 70%, unter Verwendung einer Mehrfach-Referenzzelle reproduziert wird, so entsteht aus ähnlichen Gründen, wie voranstehend für niedrige Grauwerte angegeben, hier der Eindruck unterschiedlich großer heller Flecken auf schwarzem Grund. In beiden Fällen wirkt das reproduzierte Halbton-Bild unruhig.

Es ist daher zweckmäßig, eine Grauwertkorrektur vorzunehmen, mit der eine Halbton- Bildvorlage so gerastert wird, daß das danach reproduzierte Halbton-Bild gleichmäßig bzw. ruhig wirkt. Zur Grauwertkorrektur kann vorzugsweise eine durchschnittliche Zahl von Speicherworten der Spots des Ausschnitts des Rasters ermittelt und mit der tatsächlichen Zahl Speicherworte jeweils eines Spots verglichen werden. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis werden bei einer vergleichsweise großen Anzahl von Speicherworten für Positionen am Anfang der sortierten Folge der Speicherworte des Spots die zugeordneten Dichte-Schwellwerten erhöht. Dies bedeutet, daß der Anzahl der für niedrige Grauwerte bei Aufzeichnung zu schwärzenden Pixel herabgesetzt werden, was als Untersteuerung bezeichnet werden kann. Bei einer relativ niedrigen Anzahl Speicherworte des Spots werden die zugeordneten Dichte-Schwellwerte erniedrigt, wodurch die Anzahl der für niedrige Grauwerte zu schwärzenden Pixel erhöht wird, was als Übersteuerung bezeichnet werden kann. Bei einer vergleichsweise großen Anzahl von Speicherworten für Positionen am Ende der sortierten Folge der Speicherworte des Spots werden die zuzuordnenden Dichte-Schwellwerte erniedrigt und dadurch die Anzahl der für große Grauwerte zu schwärzenden Pixel überhöht, d. h. übersteuert. Bei einer relativ niedrigen Anzahl Speicherworte des Spots werden die zuzuordnenden Dichte-Schwellwerte erhöht und hierdurch die Anzahl der für hohe Grauwerte zu schwärzenden Pixel erniedrigt, d. h. untersteuert.

Wenn, wie üblich, die Spots (Rasterpunkte) aus der Mitte herauswachsen, konzentrieren sich bei dunklen Tönen weiße Flecken in den Ecken des jeweiligen Rasterpunkts. Hierdurch können störende unterschiedliche Größen von weißen Punkten zwischen den geschwärzten Rasterpunkten auftreten. Das reproduzierte Bild kann daher unruhig wirken. Diese Wirkung läßt sich mit einer Weißwertkorrektur beseitigen, die zweckmäßigerweise darin besteht, daß jeder Spot in vier Quadranten unterteilt wird und bei relativ großen Grauwerten (größer als 50%) ein der Grauwertkorrektur unterliegendes Quadrat (Spot) aus je einem Quadranten von vier benachbarten Spots zusammengesetzt wird.

Die Grauwert- und Weißwertkorrekturen liefern im allgemeinen gute Ergebnisse. In einzelnen Fällen können sich noch, insbesondere in den Bereichen der Rasterwinkel von null plus/minus zwei Grad und fünfundvierzig plus/minus zwei Grad störende Muster ergeben. Da die Spots gitterförmig angeordnet sind, besteht die Möglichkeit der Ausbildung von Gitterlinien. In den Bereichen der Rasterwinkel von 0 bis ±2 Grad und 45 bis ±2 Grad tritt als weitere Ursache für ein unruhiges Bild das Problem eines unterschiedlichen Punktschlusses auf. Hierunter ist zu verstehen, daß sich benachbarte Rasterpunkte mit wachsendem Grauwert ab einem gewissen Grauwert berühren. Der Punktschluß erfolgt für bestimmte Positionen der Spotgrenzen bei unterschiedlichem Grauwert. Auch diese Störung neigt zur Ausbildung von Gitterlinien.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Generierung und Speicherung von digitalisierten Dichte-Schwellwerte zur Rasterung einer Halbton- Bildvorlage der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß - z. B. bei Rasterwinkeln in den Bereichen von null bis ± zwei Grad und von fünfundvierzig ± zwei Grad - immer Dichte-Schwellwerte erzeugt werden, mit denen eine Halbton- Bildvorlage so gerastet wird, daß das danach produzierte Halbton-Bild gleichmäßig bzw. ruhig wirkt.

Dieses Problem wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß vor Zuordnung des Dichte- Schwellwertes eines aktuellen Elementes eines Spots des Ausschnittes des Rasters der sich ergebende Schwerpunkt des Spots berechnet wird, daß bei Abweichungen vom vorgegebenen Schwerpunkt ein Ersatzelement bestimmt wird, und daß diesem Ersatzelement der Dichte-Schwellwert zugeordnet wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß für jeden Spot des Ausschnittes des Rasters einzeln die tatsächliche Zahl von Speicherworten ermittelt und für jeden Spot eine sortierte Folge der Speicherworte nach Maßgabe der Spotfunktion erzeugt wird, daß für jedes Wort der einem Spot zugeordneten Speicherworte der sich ergebene Schwerpunkt bestimmt wird, und mit einer vorgegebenen Toleranzgrenze verglichen wird, und daß bei Überschreitung der Toleranzgrenze die verbleibenden Elemente der Folge unter Berechnung des Schwerpunktes nach einem Ersatzelement durchsucht und umsortiert werden, und dem zugehörigen Speicherwort des Ersatzelementes des Ausschnittes des Rasters ein Dichte-Schwellwert zugeordnet wird, wenn die berechnete Änderung die Toleranzgrenze nicht überschreitet dem zugehörigen Speicherwort des Ausschnittes des Rasters ein Dichte-Schwellwert zugeordnet sind. Es wird also eine Schwerpunktkorrektur durchgeführt, mit der die Ausbildung störender Muster und Gitterlinien verhindert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zuerst für jedes Element der Referenzzelle der Funktionswert der Spotfunktion erzeugt und in einem Spotspeicher zwischengespeichert wird, der den Funktionswert und Koordinatenwerte für jedes Element der Referenzzelle enthält, daß der Funktionswert und die Koordinatenwerte in aufsteigender Reihenfolge der Funktionswerte abgespeichert werden, daß danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen für jedes Element aller Spotspeicher einer Referenzzelle die Koordinaten des Schwerpunkts berechnet und mit der Toleranzgrenze verglichen werden, daß bei Einhaltung der Toleranzgrenze mit den Koordinatenwerten ein Referenzzellenspeicher adressiert wird, in dem ein Dichte-Schwellwerte gespeichert wird, der von der Position und der Anzahl der Einträge im aktuellen Spotspeicher abhängt, daß bei Überschreitung der Toleranzgrenze die verbleibenden Einträge des aktuellen Spotspeichers für die Berechnung der Koordinaten des Schwerpunkts nach demjenigen Element durchsucht werden, bei dem die Toleranzgrenze eingehalten wird, daß danach geprüft wird, ob benachbarten Elementen Dichte-Schwellwerte zugeordnet sind, und daß die Elemente des Spotspeichers zwischen dem aktuellen Element und dem bestimmten Ersatzelement ringförmig umsortiert werden, und daß diesem Ersatzelement der Dichte-Schwellwert zugeordnet wird.

Die Schwerpunktkorrektur beruht auf folgendem Prinzip: Mittels einer Liste der sortierten Folge der Speicherworte wird geprüft, wie sich der Schwerpunkt verändern würde, wenn der nächste Schwellwert dem nächsten Element in der Liste zugewiesen würde. Wird eine Fehlergrenze bzw. die Toleranzgrenze überschritten, so werden die restlichen Elemente der Liste darauf untersucht, ob eines davon zu einem besseren Ergebnis führen würde. Wenn ja, so wird die Liste umsortiert und der Schwellwert dem besser passenden Element zugewiesen. Es ist zu beachten, daß keine freistehende Pixel erzeugt werden, um eine kompakte Punktform zu erhalten. Dies geschieht dadurch, daß man zusätzlich überprüft, ob das Element Nachbarn hat, denen schon Schwellwerte Zusätzlich oder neben der erfindungsgemäßen Schwerpunktkorrektur kann eine Punktschlußkorrektur durchgeführt werden, die sich dadurch auszeichnet, daß für jedes Element, das im Randbereich eines Spots des Ausschnittes des Rasters liegt, geprüft wird, ob das Element einen Punktschluß im vorab bestimmten Tonwertbereich verursacht, daß bei Abweichungen zur Korrektur des Punktschlusses Vertauschungen der Elemente des Spots vorgenommen werden, und daß dann den Elementen des Spots Dichte-Schwellwerte zugewiesen werden. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß für jeden Spot des Ausschnitts des Rasters einzeln die tatsächliche Anzahl von Speicherworten ermittelt wird und eine sortierte Folge der Speicherworte nach Maßgabe der Spotfunktion erzeugt wird, daß für jeden Spot eine Randzone entlang der vier Kanten des Spots als Prüfbereich für einen Punktschluß vorgegeben wird, daß für die jeweilige Spotfunktion die Tonwertbereiche, bei denen die Grenzbereiche eines Spots geschwärzt werden, vorab bestimmt werden, daß jedes sortierte Speicherwort geprüft wird, ob es der Randzone zugehört, daß bei der Zugehörigkeit zu der Randzone geprüft wird, ob es für die gegebene Spotfunktion und die Position des Speicherworts im vorgegebenen Tonwertbereich geschwärzt wird, daß bei Abweichungen davon Vertauschungen in den sortierten Speicherworten des Spots unter Berücksichtigung von benachbarten Speicherworten zur Einhaltung der Toleranzgrenzen durchgeführt werden und daß danach die Dichte-Schwellwerte zugeordnet werden. Durch die Punktschlußkorrektur wird erreicht, daß alle Pixel, die den Punktschluß verursachen, in allen Spots bei etwa dem gleichen Grauwert gesetzt werden. Zum Ausgleich werden andere Pixel früher oder später gesetzt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß für jedes Element der Referenzzelle der Funktionswert der Spotfunktion erzeugt und in einem Spotspeicher zwischengespeichert wird, der die Funktionswerte und Koordinatenwerte für jedes Element der Referenzzelle enthält, daß die Funktionswerte und die Koordinatenwerte in aufsteigender Reihenfolge der Funktionswerte gespeichert werden, daß danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen mit den Koordinatenwerten der Einträge im Spotspeicher einerseits die Lage des Elements in der Randzone geprüft und andererseits ein Modellspotspeicher adressiert wird, daß bei einem außerhalb der Randzone liegendem Element auf das nächste Element übergegangen wird, daß bei einem innerhalb der Randzone liegenden Element der Inhalt des jeweiligen Spotspeicherelements mit dem Inhalt der adressierten Zelle des Modellspotspeichers verglichen wird, daß auf das nächste Element übergegangen wird, wenn die Inhalte des Modellspotspeichers und des Spotspeichers und des Spotspeichers innerhalb der Toleranzgrenze übereinstimmen, daß bei Abweichungen von der Toleranzgrenze auf kleiner oder größer geprüft wird, daß bei kleinerem Wert im Spotspeicher ein Element des Spotspeichers gesucht wird, das nicht in der Randzone liegt und Nachbarelemente hat und das mit dem anderen Element vertauscht wird, und daß bei größerem Spotspeicher die vorgegebenen Einträge von der aktuellen Position in absteigender Reihenfolge nach einem Element außerhalb des Randbereichs mit möglichst wenigen Nachbarelementen durchsucht werden, wobei das festgestellte Element durch Umsortieren an die Stelle des anderen Elements tritt und daß die Dichte-Schwellwerte danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen zugeordnet werden.

Vorzugsweise sind dem Referenzzellenspeicher ein erstes, orthogonales Koordinatensystem und den Spots ein zweites, um einen Winkel gegen das erste Koordinatensystem gedrehtes orthogonales Koordinatensystem zugeordnet.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 einen rotierenden Mehrfachspot, der aus zweimal zwei über- und nebeneinander angeordneten quadratischen Spots bzw. Rasterpunkten zusammengesetzt ist und der in kleinstem Vergleichsfeld, an dessen Rändern seine Ecken anliegen, angeordnet ist,

Fig. 2 eine Mehrfach-Referenzzelle, in der eine Anzahl rotierter Mehrfachspots aneinandergesetzt sind,

Fig. 3 einen reduzierten Ausschnitt als Referenzbereich aus der Mehrfach- Referenzzelle, wobei der Ausschnitt in einer der beiden orthogonalen Richtungen, nämlich der Höhe, wesentlich kleiner als die Mehrfach-Referenzzelle ist, und wobei die Erfindung auch auf den reduzierten Ausschnitt als Referenzbereich anwendbar ist,

Fig. 4 eine vereinfachte Teil-Struktur einer Einrichtung zur digitalisierten Rasterung, einer Halbton-Bildvorlage,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer beispielsweisen Einrichtung zur Schwerpunktkorrektur,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm der Schritte für die Schwerpunktkorrektur,

Fig. 7a und b ein Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte für die Schwerpunktkorrektur im einzelnen,

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer beispielsweisen Einrichtung zur Punktschlußkorrektur,

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm für die Punktschlußkorrektur und

Fig. 10a und b ein Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte für die Punktschlußkorrektur im einzelnen.

In Fig. 1 ist mit (14) ein kleinstes Vergleichsfeld bezeichnet, in dem n · n, mit n=zwei, Spots oder Rasterpunkte (15) bis (18) neben- und übereinander gedreht angeordnet sind, so daß die gesamte Anordnung gegenüber dem kleinsten Vergleichsfeld einheitlich gedreht ist. Die Rasterpunkte des Mehrfachspots werden auch als Subzellen bezeichnet. In dem kleinsten Vergleichsfeld werden durch die Anordnung des Mehrfachspots die Größen a und b definiert, wobei a der Abstand eines Eckpunkts (19) der Gruppe Spots (15) bis (18) zu der Ecke (20) des Vergleichsfelds ist. Die Größe b ist der hierzu rechtwinklig orientierte Abstand zwischen dieser Ecke (20) des Vergleichsfelds und einem anderen Eckpunkt (21) der Gruppe der Spots. Ein Rasterwinkel ist mit β bezeichnet, um den die Gruppe der Rasterpunkte bzw. Spots (15) bis (18) gegenüber der Aufzeichnungsrichtung, die parallel zu zwei Rädern des kleinstens Vergleichsfelds (14) verläuft, gedreht ist.

Durch die Gruppierung einer Anzahl Spots in dem kleinsten Vergleichsfeld, wie zu Fig. 1 beschrieben, können die Rasterwinkel und Rasterweiten mit steigender Anzahl von Spots beliebig fein werden, unter Einhaltung der Bedingung, daß die Ecken der Gruppe der Spots immer definiert je einem der Pixel des in Pixelabständen unterteilten Vergleichsfelds zugeordnet sein sollen bzw. auf dieses Pixel treffen sollen.

Die Anzahl Speicherworte je Spot schwankt wegen eines Digitalisierungseffekts, der in der Zuordnung der Speicherworte zu einem Spot an dessen gedachter Begrenzungslinie begründet ist. Es werden dem Spot die Speicherworte zugeordnet, deren Mittelpunkte innerhalb der Begrenzungslinien des Spots liegen. Daraus ergibt sich der Istwert der Speicherworte in dem Spot.

Das Erfordernis der Periodizität der Mehrfach-Referenzzelle (22), die mit solchen Mehrfachdepots aufgebaut ist, führt normalerweise zu verhältnismäßig großen Mehrfach- Referenzzelle, da die Gruppierungen der Spots so oft wiederholt werden, bis die Periodizität bzw. warp-around-Bedingung in jeder der beiden orthogonalen Richtungen der Mehrfach-Referenzzelle gegeben ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Referenzbereich (23) stellt einen definierten Ausschnitt aus der Mehrfach-Referenzzelle gemäß Fig. 2 dar. Die Erstreckung des Referenzbereichs in einer der beiden orthogonalen Richtungen, nämlich der Breite, die die gleiche ist, wie diejenige der Mehrfach-Referenzzelle, nämlich

In der hierzu orthogonalen Richtung, nämlich der Höhe, ist jedoch die Erstreckung des Referenzbereichs erheblich gegenüber derjenigen der Mehrfach-Referenzzelle verringert, nämlich um

h=ggt (a, b),

wobei dieser Wert h der größte gemeinsame Teiler von a und b bei den hier vorausgesetzten quadratischen Pixeln die Breite bzw. Höhe eines Pixels darstellt.

Ferner ist der reduzierte Ausschnitt (23) flächengleich mit dem Mehrfachspot aus Fig. 1. Es gilt w · h = (a · b+b · b).

Der Versatz, mit dem deswegen in den Referenzbereich der Fig. 3 beim Abtasten in Abtastzeilenrichtung bzw. in Weitenrichtung jeweils einzuspringen ist, nachdem die Dichte-Schwellwerte aus diesem Referenzbereich einmal ausgelesen sind, beträgt hier 57 bei einer Weite von 65. In Richtung der Abtastzeile X (wobei X in der Figur nicht dargestellt ist) ist die jeweils neue X-Position, bei der das Auslesen der Dichte- Schwellwerte beginnt:

X_neu=(X_alt+Versatz)modulo w.

Darin ist die Weite w:

Die Dichte-Schwellwerte, im folgenden auch nur Schwellwerte genannt, sind für jedes Speicherwort der Mehrfach-Referenzzelle - oder des reduzieren Ausschnitts - eines Spots bzw. eines Rasterpunkts primär durch eine Spotfunktion vorgegeben. Die Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Korrekturen dieser durch die Spotfunktion vorgegebenen Dichte-Schwellwerte.

In Fig. 4 ist stark vereinfachend die Struktur einer Einrichtung dargestellt, mit welcher das Verfahren zur digitalisierten Rasterung einer Halbton-Bildvorlage unter Verwendung eines Datenspeichers, in dem nur die Dichte-Schwellwerte eines reduzierten Ausschnitts eines gegen die Abtastrichtung gedrehten Rasters (23) gemäß Fig. 3 gespeichert sind, ausgeübt wird. Die Einrichtung nach Fig. 4 beinhaltet als Teil eines Raster-Image-Prozessors die Mittel, um in einer Bitmap (2) Signale in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis zum Hell/Dunkel-Steuern einer in Fig. 4 nicht dargestellten Aufzeichnungsvorrichtung zu speichern, als ob zum Vergleich von Tonwertsignalen einer zu rasternden abgetasteten Halbton-Bildvorlage mit vorgegebenen Schwellwerten eine Mehrfach-Referenzzelle (22) gemäß Fig. 2 als vollständiger Ausschnitt des Rasters zur Verfügung stünde.

In dem Datenspeicher des Referenzbereichs (1) sind Dichte-Schwellwerte des Referenzbereichs, der nur einen reduzierten Ausschnitt darstellt, gemäß einer Spotfunktion mit nachfolgenden Korrekturen eingespeichert und spalten- sowie zeilenweise adressierbar. Die Bitmap (2) ist ebenfalls spalten- und zeilenweise adressierbar, so daß einzelne Speicherplätze (Bits) entsprechend einem in einem Vergleicher (3) durchgeführten Vergleich zu setzen sind oder nicht.

Zur Spaltenadressierung der Bitmap (2) dient ein Eingang (4) und zur zeilenweisen Adressierung ein Eingang (7). Die zeilenweise Adressierung des Datenspeichers des Referenzbereichs (1) erfolgt an einem Eingang (9) und zum versetzten Adressieren des Referenzbereichs, indem die Dichte-Schwellwerte eines reduzierten Ausschnitts des Rasters gespeichert sind, ist ein Eingang (6) an dem Datenspeicher (1) vorgesehen.

Zum getakteten Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung wird bei jedem Taktimpuls zum einen ein Bit der Bitmap (2) adressiert und zum anderen ein Schwellwert in dem Datenspeicher (1) des Referenzbereichs adressiert, welcher dem adressierten Bit entspricht. Das deswegen am Ausgang des Datenspeichers (1) anstehende Schwellwertsignal wird in dem Vergleicher (3) mit einem Tonwertsignal auf der Grauwertleitung (13) verglichen, welches durch Abtastung der Halbton-Bildvorlage und gegebenenfalls anschließende Signalverarbeitung entstanden ist. Das Ergebnis dieses in dem Vergleicher (3) durchgeführten Vergleichs wird in binärer Form in das in der Bitmap (2), wie oben beschrieben, adressierte Bit eingetragen, welches somit nach Maßgabe des Tonwerts und der angesprochenen Stelle des Refererenzbereichs gesetzt wird oder nicht. Zur Hell-Dunkelsteuerung einer nicht dargestellten Aufzeichnungseinrichtung wird dieser Inhalt aus der Bitmap (2) ausgelesen.

Die nachfolgende detaillierte Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aus der sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben, geht von einem Referenzbereich der Mehrfach-Referenzzelle gemäß Fig. 3 aus, wie weiter vorne beschrieben wurde. Dieser Referenzbereich enthält n · n Rasterpunkte (Spots).

Zur Erläuterung wird auf zwei verschiedene Koordinatensysteme Bezug genommen, die zueinander in einem bestimmten Verhältnis stehen. Vereinfachens wird hier angenommen, daß beide Koordinatensysteme orthogonal seien und gleiche Skalierungen für beide Achsen aufweisen.

Das erste Koordinatensystem ist das der Bitmap, siehe (2) in Fig. 4. Die Bitmap ist ein Abbild der Pixel der Wiedergabeeinrichtung. Jedes Bit der Bitmap hat die Breite und die Höhe von einer Einheit. Die Achsen werden mit x und y bezeichnet.

Das zweite Koordinatensystem ist das der Spots, wobei ein Spot die Breite und Höhe (1) hat. Die Achsen werden mit x′ und y′ bezeichnet. In aller Regel ist dieses x′, y′- Koordinatensystem zu dem x, y-Koordinatensystem um einen Winkel β rotiert.

Eine Umrechung von x, y zu x′, y′-Koordinaten kann nach folgenden Formeln erfolgen:

x′=k · x · cos β+k · y · sin β

y′=k · x · sin β+k · y · cos β

wobei die Konstante k der Umrechungsfaktor einer Längeneinheit des x, y-Raumes in den x′, y′-Raum ist.

Als Koordinate eines Pixels wird dessen Mittelpunkt angesehen. Die Koordinate des Pixels im Ursprung des x, y-Raumes ist daher 0,5 | 0,5 und nicht wie wie vielleicht erwartet 0 | 0.

Weiterhin werden folgende Festlegungen getroffen: Der gewünschte Grauwert wird durch eine ganze Zahl zwischen 0 und g_max dargestellt, wobei g_max der maximale Schwellwert ist. Der Grauwert 0 entspricht schwarz (100% Farbe) und g_max entspricht weiß (0% Farbe). Um jetzt den Grauwert g zu realisieren, würde man alle Bits der Bitmap auf 1 setzen, deren zugehörigen Werte in der Referenzzelle Werte kleiner als g enthalten. Die Werte der Referenzzelle werden wie folgt bestimmt:

sw=m_o · i+1

wobei:
sw=Schwellwert
i=Position des Elementes in der sortierten Liste

Damit ist die kontinuierliche Vergabe der Schwellwerte gesichert.

Für den Referenzbereich nach Fig. 3 ist der Vorgang für alle Subzellen (=Spots) zu wiederholen, um allen Elementen des Referenzbereichs einen Schwellwert zuzuweisen.

In einem Mehrfachspot enthält jeder Spot nur in der Theorie gleich viele Elemente. In der Praxis schwankt diese Anzahl jedoch bedingt durch die Digitalisierungseffekte der idealen Spots. Es wird daher zwischen einem Sollwert und einem Istwert unterschieden. Der Istwert eines Spots ergibt sich durch Auszählen der Elemente nach der Digitalisierung der Kanten des Spots. Der Sollwert ergibt sich aus:

Wie schon weiter vorstehend erläutert, ergeben sich aus dem Unterschied von Soll und Ist bei einem bestimmten Grauwert unterschiedliche große schwarze (bzw. weiße) Flecke in den verschiedenen Spots des Mehrfachspots.

Um zur Egalisierung der schwarzen (bzw. weißen) Flecken der Spots die weiter oben allgemein beschriebene Unter- und Übersteuerungskorrektur durchzuführen, wird der Schwellwert nach Maßgabe einer Funktion generiert, die in drei Abschnitte (Funktionsbereich) unterteilt ist:

1. Abschnitt für 0<i<Istwert · s₁: sw=f₁(i)+1=m_soll · i+1wobei:
2. Abschnitt für Istwert · s₁<i<Istwert · s₂: sw=f₂(i)+1=m_soll · i+b+1wobei:b=m_soll · (Sollwert-Istwert)

Die Werte s₁ und s₂ erfüllen die mathematische Ungleichung 0<s₁<s₂<1 und b=m_soll · (Sollwert-Istwert) werden empirisch ermittelt. In der Praxis haben sich Werte von ca. 0,3 und 0,7 für s₁ und s₂ als brauchbar erwiesen. Die Beziehung für den 2. Abschnitt bewirkt einen kontinuierlichen Übergang von f₁(i) im 1. Abschnitt auf f₂(i) im 2. Abschnitt. Aufwendiger ist es, im Sinne eines Feintunings mehr Abschnitte oder Funktionen höherer Ordnung oder andere Arten des Übergangs im 2. Abschnitt zu verwenden.

Im 1. und 3. Abschnitt sind die Fehler, die sich aus Abweichungen des Istwerts der Pixel eines Spots von dem Sollwert ergeben, vollständig korrigiert. Wenn der Istwert eines Spots besonders stark vom Sollwert abweicht, so fällt dies in dem mittleren, 2. Abschnitt immer noch auf. Dies kann abgemildert werden, indem in Abhängigkeit vom Istwert ein tolerierbarer Fehler in den Abschnitten 1 und 3 zugelassen wird, um im 2. Abschnitt die Spots zueinander etwas zu homogenisieren.

Zu einer Weißkorrektur werden die Spots zusätzlich in Quadranten unterteilt, die für Grauwerte von 0-50% und 50-100% jeweils anders zusammengefaßt werden. Dadurch wird auch die Grauwertkorrektur zweigeteilt.

Die Graukorrektur und die Weißwertkorrektur führen im allgemeinen zu guten Ergebnissen.

Allerdings zeigen sich noch insbesondere in den Bereichen 0 plus/minus 2 Grad und 45 plus/minus 2 Grad bei n<3 störende Muster (insbesondere in den mittleren Tonwerten). Dies rührt u. a. daher, daß der Schwerpunkt einzelner Spots abdriftet. Diese Spots sind gitterförmig angeordnet, was zu der Ausbildung von Gitterlinien führt. Um dies zu beheben, gilt es den Schwerpunkt der Spots zu korrigieren.

Bei den gängigen Spotfunktionen liegt der ideelle Schwerpunkt immer im Mittelpunkt des Spots. Unter realen Bedingungen weicht er jedoch in Abhängigkeit vom Grauwert mal in die eine, mal in die andere Richtung ab. Bei Sonderrastern (z. B. Linienraster) wandert der Schwerpunkt mit dem Grauwert. Es ist dann erforderlich, an Hand von einer Modellrechnung den Verlauf des Schwerpunkts in Abhängigkeit vom Schwellwert zu bestimmen und als Sollwert zu benutzen. Da dies keinen Einfluß auf die Korrekturmethode an sich hat, wird dies hier nicht weiter ausgeführt. Es wird angenommen, daß der Schwerpunkt ortsfest in der Mitte des Spots liegt.

Die allgemeine mathematische Definition des Flächenschwerpunkts lautet:

wobei mit S_x, S_y die Schwerpunktskoordinaten in x- und y-Richtung, mit A die Fläche, mit x und y die Koordinatenabstände der Flächen zu einem Ursprung und mit i der Index der Flächen bezeichnet sind.

In unserem Fall sind die Flächenelemente die Devicepixel. Da diese alle den Flächeninhalt 1 haben, vereinfachen sich die Ausdrücke zu:

wobei: i=Anzahl der Devicepixel.

Um den Schwerpunkt eines Spots zu bestimmen, braucht man also nur die x′- und y′- Koordinaten der Schwellwerte innerhalb des gegebenen Spots fortlaufend aufzuaddieren und durch die Anzahl zu dividieren.

Die Korrektur selbst wird wie folgt vorgenommen: In der sortierten Liste wird geprüft, wie sich der Schwerpunkt verändert, wenn der nächste Schwellwert dem nächsten Element in einer Liste zugewiesen wird, wie sie bereits beschrieben ist. Es wird eine Fehler- bzw. Toleranzgrenze vorgegeben, die sich z. B. als Erfahrungswert ergibt. Wird die Toleranzgrenze überschritten, dann werden die restlichen Elemente der Liste darauf untersucht, ob eines davon zu einem besseren Ergebnis führen würde. Trifft dies zu, so wird die Liste umsortiert und der Schwellwert dem besser passenden Element zugewiesen. Es ist dabei zu beachten, daß keine freistehenden Pixel erzeugt werden, um eine kompakte Punktform zu erhalten. Dies geschieht durch Prüfung, ob das Element Nachbarn hat, denen schon Schwellwerte zugewiesen wurden.

Die Fig. 5 zeigt ein Schaltbild einer Anordnung zur Schwerpunktkorrektur mit einer zentralen Ablaufsteuerung (31) in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung z. B. eines Rechners. Weiterhin sind zwei Addierer (32), (33) vorgesehen, die mit der Ablaufsteuerung (31) verbunden sind oder zu deren Bestandteilen gehören. Den Addierern (32), (33) ist eine Koordinatentransformationsstufe (34) nachgeschaltet, an die Dezimalfilter (35), (36) angeschlossen sind, auf die ein Spotfunktionsgeber (37) folgt. Weiterhin ist eine Spotspeichergruppe (38) z. B. in der Ablaufsteuerung (31) vorgesehen. Die Spotspeichergruppe (38) wird durch Modulstufen (39), (40) adressiert.

An die Ausgänge der Sportspeichergruppe (38) sind ein Referenzzellenspeicher (41) eine Rücktransformationsstufe (42) sowie Addierer (43), (44) anlegbar. Der Rücktransformationsstufe (42) ist eine Nachbarschaftskontrollogik (45) nachgeschaltet, die mit einem Nachbarschaftspeicher (46) verbunden ist. An die Addierer (43), (44) sind jeweils Dividierer (47), (48) angeschlossen, deren Ausgänge mit der Ablaufsteuerung (31) verbunden sind.

An einem Ausgang für Indexwerte der Ablaufsteuerung (31) sind die Dividierer (47), (48) und ein Multiplizierer und Addierer (49) über eine Indexleitung (50) angeschlossen. Letztere speist ausgangsseitig den Referenzzellenspeicher (41). Der Referenzzellenspeicher (41) ist in Form und Größe identisch mit dem reduzierten Ausschnitt (23) aus Fig. 3.

Zunächst wird der Funktionswert der Spotfunktion für jedes Element der Mehrfach-Referenzzelle bestimmt und in Spotspeichern der Spotspeichergruppe (38) zwischengespeichert. Hierzu generiert die Ablaufsteuerung (31) nacheinander alle möglichen Wertepaare für x=0. . . (w-1) und y=0 . . . (h-1) des ersten Koordinatensystems. Die folgende Beschreibung der Vorgänge wiederholt sich für alle Wertepaare.

Sowohl zu x als auch y wird zunächst 0,5 in den Addierern (32), (33) addiert, um den Mittelpunkt des zu bearbeitenden Elementes zu beschrieben. Dieses Wertepapier wird dann in der Koordinatentransformationsstufe (34) in das Wertepaar x′ und y′ transformiert. Das Wertepaar x′ und y′ gelangt einmal zu den Dezimalfilterstufen (35), (36), die nur die Nachkommastellen passieren lassen. An den Ausgängen der Dezimalfilter (35), (36) stehen dann x′′ und y′′ zur Verfügung und werden dem Spotfunktionsgeber (37) zugeführt. Am Ausgang des Spotfunktionsgebers (37) steht das Ergebnis z der Spotfunktion des bearbeiteten Elements des Referenzzellenspeichers zur Verfügung.

Zum anderen werden x′ und y′ zur Bestimmung desjenigen Spotspeichers der Spotspeichergruppe (38) herangezogen in dem aktuelle Werte abgespeichert werden. Dies geschieht indem x′ und y′ durch Anwendung von modulo n in den Modulstufen (39), (40) auf den Bereich 0 . . . (n-1), 0 . . . (n-1) abgebildet werden. Dieses so gewonnene Wertepaar selektiert jeweils einen Spotspeicher der Spotspeichergruppe (38).

Die Spotspeichergruppe selbst besteht aus n · n Spotspeichern. Jeder Spotspeicher beseht aus einem Speicherbereich, wobei unter jeder Adresse ein Datenquintett gespeichert werden kann. Dieses Quintett besteht aus dem Spotfunktionswert z, dem Wertepaar x/y und dem Wertepaar x′′/y′′. Fernerhin existiert in der Spotspeichergruppe ein nicht dargestelltes Register, das die Anzahl der genutzten Einträge speichert und Anzahlregister genannt werden kann. Die Werte z, x/y und x′′/y′′ werden in dem selektierten Speicherblock in aufsteigender Reihenfolge für den Spotfunktionswert z einsortiert. Außerdem wird der Inhalt des Anzahlregisters um den Wert 1 erhöht.

Als nächstes werden die Schwellwerte für den Referenzzellenspeicher vergeben. Dies geschieht in n · n Arbeitszyklen, wobei in jedem Arbeitszyklus ein Spotspeicher abgearbeitet wird. In jedem Arbeitszyklus wird von der Ablaufsteuerung (31) mittels der Index-Leitung (50) Eintrag für Eintrag im selektierten Spotspeicher sequentiell adressiert. Die x′′ und y′′ Werte des aktuell adressierten Eintrags in den Spotspeicher gelangen je zu den S_x- und S_y-Addierern (43, (44) und werden versuchsweise in diesen aufaddiert. Das Ergebnis wird in den nachgeschalteten Dividierern (47), (48) durch den aktuellen Indexwert dividiert. Deren Ausgangssignale beschreiben die Koordinatenwerte S_x, S_y des Schwerpunkts. Ist der Schwerpunkt innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze, so benutzt die Ablaufsteuerung (31) die Werte x und y zur Adressierung eines Elementes aus dem Referenzzellenspeicher. In dieses Element wird Indexwert · m_soll+1 als Schwellwert eingetragen. Außerdem werden x′′ und y′′ durch die Rücktransformationsstufe (42) in x/y-Koordinaten rücktransformiert und von der Nachbarschaftskontrollogik dazu benutzt, um das im Nachbarschaftsspeicher (46) so selektierte Element von 0 auf 1 zu setzen. Die im Nachbarschaftsspeicher (46) eingetragenen Einsen entsprechen der aktuellen Punktform.

Ist die Toleranzgrenze überschritten, so werden die restlichen Einträge im selektierten Spotspeicher nach demjenigen Element durchsucht, das den Schwerpunkt am besten korrigiert. Hierbei werden nur die Elemente berücksichtigt, bei denen die Nachbarschaftskontrollogik (45) z. B. in den 8 benachbarten Elementen des zugehörigen Elementes des Nachbarschaftsspeichers (46) mindestens 1 (oder mehrere) Elemente aufweisen, die auf 1 gesetzt sind. Ist dies nicht der Fall, so handelt es sich um ein freistehendes Pixel und der Eintrag kommt als Ersatzwert nicht in Frage. Nachdem der beste Ersatzwert bestimmt wurde, werden die Einträge im Spotspeicher entsprechend ringförmig verschoben. Beispiel: Angenommen der Indexwert sei 5 und der Ersatzwert sei 9, so würden die Einträge 5, 6, 7 und 8 um eine Position auf 6, 7, 8 und 9 verschoben und der (alte) Inhalt von 9 auf die Adresse 5 kopiert. Würden die Werte 5 und 9 einfach nur ausgetauscht, so hätte dies unerwünschte Abweichungen von der Punktform zufolge. Anschließend wird gemäß den x/y-Koordinaten des Ersatzwertes (im Beispiel der Eintrag der von Adresse 9 auf 5 kopiert wurde) der Schwellwert vergeben und das x′′ und y′′ entsprechende Element im Nachbarschaftsspeicher auf 1 gesetzt.

Die Fig. 6 zeigt schematisch das Ablaufdiagramm für die Schwerpunktkorrektur. Gegeben sind die oben erwähnten Parameter für a, b und n, was in Fig. 6 mit (51) bezeichnet ist. Danach werden die Werte h, w und k bestimmt. Mit k ist die Rasterweite bezeichnet, die sich aus der folgenden Beziehung ergibt:

Die Bestimmung der Werte h, w und k ist in Fig. 6 mit dem Schritt (52) bezeichnet. Auf diesen Schritt (52) folgt im Schritt (53) die Bestimmung der Funktionswerte der Spotfunktion für alle Elemente bzw. Speicherwerte des Schwellwertgebirges und die Eintragung der Funktionswerte in die Spotspeicher. Danach werden im Schritt (54) die Schwellwerte unter Berücksichtigung der Schwerpunkt unter Berücksichtigung der Schwerpunktkorrektur vergeben.

Einzelheiten des Ablaufdiagramms zeigen die Fig. 7a und 7b.

In einem Verfahrensschritt (55) werden die Wertepaare x, y von der Ablaufsteuerung (31) erzeugt. Auf den Schritt (55) folgt der Schritt (56) für die Berechnung der transformierten Wertepaare x′, y′. Danach werden die Wertepaare xq und yq in einem Schritt (57) als Adressen bestimmt. Im Schritt (58) werden die Stellen vor dem Komma der Wertepaare x′′ und y′′ abgetrennt.

Aus den Nachkommastellen wird sodann im Schritt (59) der Spotfunktionswert gebildet. Der jeweilige Spotfunktionswert wird im folgenden Schritt (60) in dem adressierten Spotspeicher zusammen mit den Wertepaaren x/y und x′/y′ gespeichert. Das Register für die Anzahl wird danach im Schritt (61) um den Wert 1 erhöht. Es folgt im Schritt (62) die Prüfung, ob die Werte w-1 und h-1 erreicht sind. Ist dies nicht der Fall, dann wird auf den Schritt (55) übergegangen. Wenn dies aber zutrifft, wird auf einen Schritt (63) übergegangen, in dem der nächstmögliche Spotspeicher aus der Spotspeichergruppe (38) ausgewählt wird. Danach wird im Schritt (64) unter Erhöhung der Indexzahl der Eintrag im aktuellen Spotspeicher ausgewählt. Es folgt ein Schritt (65) mit der Berechnung neuer Schwerpunktskoordinatenwerte. Diese werden im nächsten Schritt (66) auf Über- bzw. Unterschreiten der Toleranzgrenze geprüft. Liegen sie innerhalb der Toleranzgrenze, schließt sich der Schritt (67) mit der Prüfung an, ob der letzte Eintrag im aktuellen Spotspeicher vorliegt. Wenn ja, wird im weiteren Schritt (68) geprüft, ob es sich um den letzten Spotspeicher handelt. Trifft dies zu, ist das Verfahren abgeschlossen. Wenn nein, wird auf den Schritt (63) zurückgegangen.

Ist das Prüfergebnis im Schritt (66) negativ, dann folgt im Schritt (69) das Durchsuchen der restlichen Einträge im Spotspeicher nach einem Element, das den Schwerpunkt am besten korrigiert, wobei das gefundene Element mindestens drei Nachbarn haben sollte. Im nächsten Schritt (70) werden die Werte vom aktuellen Eintrag bis zum bestimmten Ersatzelement rotiert. Danach werden im Schritt (70a) der Schwerpunkt eingetragen und ein Element im Nachbarschaftsspeicher (46) gesetzt, bevor auf den Schritt (67) übergegangen wird. Sollte dessen Prüfergebnis negativ sein, wird auf den Schritt (63) zurückgegangen.

Ein weiteres Problem der Raster im Bereich 0 plus/minus 2 Grad und 45 plus/minus 2 Grad ist ein stark unterschiedlicher Punktschluß (mit wachsendem Grauwert berühren sich benachbarte Rasterpunkte irgendwann. Dies nennt man Punktschluß). Der Punktschluß erfolgt für bestimmte Positionen der Spotgrenzen bei unterschiedlichem Grauwert. Auch diese Störung neigt zur Ausbildung von Gitterlinien.

Die Devicepixel können in der Praxis nicht als ideale Gebilde mit exakt quadratischem Querschnitt betrachtet werden, da der Laserstrahl einen eher kreisförmigen Fleck erzeugt, wobei der Fleck auch im Durchmesser um einiges zu groß ist, um eine gute Dichte der geschwärzten Fläche zu erreichen. Für die Punktschlußkorrektur gilt daher zu beachten, daß alle Devicepixel einen Einfluß auf den Punktschluß haben, deren Mittelpunkte innerhalb einer Randzone entlang der 4 Kanten des Spots liegen. Als theoretische Näherung kann man die Breite der Randzone mit der halben Diagonale eines Pixels annehmen.

Um eine Punktschlußkorrektur durchzuführen, ist es erforderlich, an Hand einer Modellrechnung für die gegebene Spotfunktion zu bestimmen bei welchem Grauwert welche Grenzbereiche eines Spots geschwärzt werden.

Die Korrektur selbst wird wie folgt vorgenommen: Für jedes Element der sortierten Liste wird überprüft, ob es in der Randzone liegt, die für den Punktschluß verantwortlich ist. Wenn ja, so wird durch Vergleich mit den Sollvorgaben der Modellrechnung überprüft, ob das gegebene Pixel den Randbereich, den es bedeckt, zum richtigen Zeitpunkt (korrektur: zum richtigen Grauwert) schwärzt. Wird eine Fehlergrenze überschritten, so setzt die Korrektur ein. Hierbei sind zwei Fälle zu unterscheiden:

- Abweichung nach unten, d. h. der Punktschluß würde zu früh erfolgen. Man muß also den Spot etwas von dem Rand "abdrängen". Dies geschieht indem man das aktuelle Element mit Listenelementen vertauscht, die erst später (korrekter: bei dunklerem Grauwert) geschwärzt würden und die nicht im Randbereich liegen. Das Ersatzelement sollte weiterhin im Sinne einer kompakten Punktform möglichst viele Nachbarn haben (möglichst nicht unter 3).
- Abweichungen nach oben, d. h. der Punktschluß würde zu spät erfolgen. In diesem Fall muß man den Spot an den Rand etwas "heranziehen". Dies geschieht, indem man das aktuelle Element mit Listenelementen vertauscht, die eigentlich schon früher geschwärzt wurden und die nicht im Randbereich liegen. Hierbei muß ebenfalls die Nachbarschaft der umzusortierenden Elemente untersucht werden, um zu verhindern, daß die Umsortierung nicht dazu führt, daß ein "Loch" in den Spot "gefressen" wird. Es können nur Elemente umsortiert werden, die maximal 4 Nachbarn haben.

Die Fig. 8 zeigt ein Schaltbild einer Anordnung zur Punktschlußkorrektur. Diese Anordnung gleicht teilweise derjenigen für die Schwerpunktkorrektur. Gleiche Elemente in den Fig. 5 und 8 wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es handelt sich um die Ablaufsteuerung (31), die Addierer (32), (33), die Koordinatentransformationsstufe (34), die Dezimalfilter (35), (36), den Spotfunktionsgeber (37), die Spotspeichergruppe (38), die Modulostufen (39), (40), den Referenzzellenspeicher (41), die Rücktransformationsstufe (42), die Nachbarschaftslogik (45) und den Nachbarschaftsspeicher (46). Bezüglich dieser Elemente wird auf die obige Beschreibung zu Fig. 5 hingewiesen.

Wie bei der Schwerpunktkorrektur wird zuerst der Funktionswert für jedes einzelne Element der Referenzzelle bestimmen.

Wie oben beschrieben, werden die gebildeten Werte z, x/y und x′′/y′′ in dem selektierten Speicherblock in aufsteigender Reihenfolge für den Funktionswert z einsortiert, wonach der Inhalt des Registers für die Anzahl um den Wert 1 erhöht wird.

An den Ausgang der Spotspeichergruppe (38) sind bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung eine Randzonenkontrollogik (71) und ein Modellspotspeicher (72) anlegbar. Die Ausgänge der Randzonenkontrollogik (71) und des Modellpotspeichers (72) sind mit der Ablaufsteuerung (31) verbunden. Ein Dividierer (73) ist eingangsseitig mit dem Register für die Anzahl und einer Index-1-Leitung (74) der Ablaufsteuerung (31) verbunden. Ausgangsseitig ist der Dividierer (73) an die Ablaufsteuerung (31) angechlossen. Eine Index-2-Leitung (75) der Ablaufsteuerung (31) ist mit einem Multiplizierer und Addierer (76) verbunden, dessen Ausgang an den Referenzzellenspeicher (41) anlegbar ist.

Als nächstes wird die Punktschlußkorrektur durchgeführt. Dies geschieht in n · n Arbeitszyklen, wobei in jedem Arbeitszyklus ein Spotspeicher abgearbeitet wird. In jedem Arbeitszyklus wird von der Ablaufsteuerung (31) mittels einer Index-1-Leitung Eintrag für Eintrag im selektierten Spotspeicher sequentiell adressiert. Die x-′′ und y′′- Werte des aktuell adressierten Eintrags in den Spotspeicher gelangen einmal zur Randzonenkontrollogik (71). Diese entscheidet, ob das aktuelle Element in der Randzone liegt oder nicht. x′′ und y′′ gelangen auch zu dem Modellspotspeicher (72). An dessen Ausgang steht ein Sollwertsignal im Bereich 0 . . . 1 zur Verfügung. Der Index 1 wird außerdem vom Dividierer (73) durch die Anzahl der Einträge im aktuellen Spotspeicher dividiert und somit auf den Bereich 0 . . . 1 normiert. Wenn die Randzonenlogik (71) auf "false" erkennt, so ist keine Korrektur erforderlich und die Ablaufsteuerung (31) geht auf das nächste Element im Spotspeicher durch Erhöhen von Index 1 über. Wenn die Randzonenlogik (71) auf "true" erkennt, so vergleicht die Ablaufsteuerung (31) die Signale vom Modellpotspeicher (72) und Dividierer (73). Sind sie hinreichend gleich, so ist ebenfalls keine Korrektur erforderlich und es wird auf das nächste Element übergegangen. Ist dies nicht der Fall, so wird nochmals zwischen kleiner und größer unterschieden.

Im Falle kleiner, gilt es, den Spot etwas abzudrängen. Hierzu werden die verbleibenden Elemente im Spotspeicher nach einem Element durchsucht, das nicht in der Randzone liegt und möglichst viele (mindestens 3) Nachbarn hat. Diese beiden Elemente werden dann vertauscht.

Im Falle größer gilt es, dafür zu sorgen, daß der aktuelle Eintrag weiter vorne in der Liste eingetragen wird. Hierzu werden die schon vergebenen Einträge von der aktuellen Position in absteigender Reihenfolge nach Elementen durchsucht, die nicht im Randbereich liegen und möglichst wenig Nachbarn haben. Diese Liste darf noch nicht bewußt vertauscht worden sein.

Ist ein Element gefunden, so wird ringförmig rotiert. Beispiel: aktueller Index: 9, gefundenes Element: 5=<5 geht auf die Position 9, 9 auf 8, 8 auf 7, 7 auf 6, 6 auf 5. Dieser Vorgang wird (istwert-sollwert) · (Anzahl der Einträge im Spotspeicher) mal wiederholt.

Schließlich werden die Schwellwerte vergeben. Dies geschieht in n · n Arbeitszyklen, wobei in jedem Arbeitszyklus ein Spotspeicher abgearbeitet wird. In jedem Arbeitszyklus wird von der Ablaufsteuerung (31) mittels der Index-2-Stellung (75) Eintrag für Eintrag im selektierten Spotspeicher sequentiell adressiert. Die im aktuellen Eintrag befindlichen Parameter x und y adressieren hierbei ein Element aus dem Referenzzellenspeicher (41) in dem Index 2 · m_soll+1 als Schwellwert gespeichert wird.

Die Fig. 9 zeigt schematisch das Ablaufdiagramm für die Punktschlußkorrektur, das in bezug auf die Schritte (51), (52), (53) mit dem Ablaufdiagramm gemäß Fig. 6 übereinstimmt. Im Schritt (77), der auf den Schritt (53) folgt, wird die Punktschlußkorrektur durch Vertauschungen in den sortierten Listen der Spotspeicher durchgeführt. Ist diese Maßnahme beendet, werden im nächsten Schritt (78) die Schwellwerte vergeben.

Die Punktschlußkorrektur erfordert die in Fig. 7a und 7b im einzelnen dargestellten und oben erläuterten Verfahrensschritte (55), (56), (57), (58), (59), (60), (61), (62) und (63). Auf eine nähere Erläuterung dieser Schritte kann daher an dieser Stelle verzichtet werden.

Auf den Schritt (63) folgt bei der Punktschlußkorrektur ein Schritt (79), in dem der Index 1 um eins erhöht wird, worauf der nächste Eintrag im aktuellen Spotspeicher ausgewählt wird. Im nächsten Schritt (80) wird geprüft, ob das entsprechende Pixel in der Randzone liegt. Wenn nein, wird im Schritt (81) geprüft, ob es sich um den letzten Eintrag im Spotspeicher handelt. Befindet sich der Pixel in der Randzone, folgt im Schritt (82) die Prüfung, ob der Istwert des Schwellwerts innerhalb einer Toleranzgrenze dem Sollwert gemäß dem Modellspotspeicher (72) entspricht. Wenn nein, schließt sich der Schritt (81) an. Wenn ja, wird im Schritt (83) festgestellt, ob der Istwert kleiner als der Sollwert ist, dann wird auf einen Schritt (84) übergegangen, in dem die restlichen Einträge nach einem nicht in der Randzone liegenden Element unter Berücksichtigung von bereits bearbeiteten Nachbarelementen durchsucht werden. Danach wird das gefundene Element mit dem aktuellen Element vertauscht. Ist der Sollwert kleiner als der Istwert, so folgt ein Schritt (85), in dem nach einem Element, das nicht in der Randzone liegt und bereits bearbeitete Nachbarelemente hat, gesucht wird, um einen ringförmigen Tausch durchzuführen. Beide Schritte (84), (85) leiten zum Schritt (81) über. Wird darin festgestellt, daß der letzte Eintrag im aktuellen Spotspeicher nicht erreicht ist, folgt der Schritt (63). Im anderen Falle folgt ein Schritt (86), indem geprüft wird, ob der letzte Spotspeicher erreicht ist. Wenn nein, folgt Schritt (63). Wenn ja, folgt Schritt (87), indem der nächstmögliche der Spotspeichergruppe (38) ausgewählt wird, worauf im Schritt (88) nach Indexinkrementierung der nächste Eintrag im aktuellen Spotspeicher ausgewählt wird. Im anschließenden Schritt (89) werden die Parameter x, y des aktuellen Eintrags aus dem Spotspeicher zur Auswahl eines Elements aus dem Referenzzellenspeicher (41) verwendet.

In diesem Element wird im Schritt (90) das Ergebnis der Schwellwertbildung abgespeichert. An den Schritt (90) schließt sich ein Abfrageschritt (91) nach dem ersten aktuellen Eintrag im Spotspeicher an. Ist dies nicht der Fall, folgt der Schritt (88). Wenn ja, wird auf den Abfrageschritt (92) übergegangen, in dem nach dem letzten Spotspeicher abgefragt wird. Wenn dieser erreicht ist, ist die Punktschlußkorrektur beendet. Ansonsten folgt der Schritt (87).

Claims

1. Verfahren zur Generierung und Speicherung von digitalisierten Dichte- Schwellwerten zur Rasterung einer Halbton-Bildvorlage, insbesondere in Form eines Farbauszugs (Plane), wobei in wenigstens einem Datenspeicher die Dichte- Schwellwerte eines Ausschnitts eines Rasters in Abhängigkeit von einer Spotfunktion als Speicherworte gespeichert werden, wobei in dem Ausschnitt mehrere Spots (Rasterpunkte), die jeweils eine Anzahl Speicherworte umfassen, eine Mehrfach-Referenzzelle (Superzelle) bildend neben- und übereinander periodisch angeordnet sind, wobei für die Speicherworte des Datenspeichers des Ausschnittes eine sortierte Folge nach Maßgabe der Spotfunktion ermittelt wird und den Speicherworten des Datenspeichers in Abhängigkeit von der Position des Speicherwortes in der sortierten Folge Dichte-Schwellwerte zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor Zuordnung des Dichte-Schwellwertes eines aktuellen Elementes eines Spots des Ausschnittes des Rasters der sich ergebende Schwerpunkt des Spots berechnet wird, daß bei Abweichungen vom vorgegebenen Schwerpunkt ein Ersatzelement bestimmt wird, und daß diesem Ersatzelement der Dichte- Schwellwert zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Spot des Ausschnittes des Rasters einzeln die tatsächliche Anzahl von Speicherworten erzeugt wird und für jeden Spot eine sortierte Folge der Speicherworte nach Maßgabe der Spotfunktion erzeugt wird, daß für jedes Wort der einem Spot zugeordneten Speicherworte der sich ergebende Schwerpunkt bestimmt wird, und mit einer vorgegebenen Toleranzgrenze verglichen wird, und daß bei Überschreitung der Toleranzgrenze die verbleibenden Elemente der Folge unter Berechnung des Schwerpunktes nach dem Ersatzelement durchsucht und umsortiert werden, und dem Speicherwort des Ersatzelementes des Ausschnittes des Rasters ein Dichte-Schwellwert zugeordnet wird, wenn die berechnete Änderung die Toleranzgrenze nicht überschreitet dem zugehörigen Speicherwort des Ausschnittes des Rasters ein Dichte-Schwellwert zugeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst für jedes aktuelle Element eines Spots der Referenzzelle der Funktionswert der Spotfunktion erzeugt und in einem Spotspeicher zwischengespeichert wird, der den Funktionswert und Koordinatenwerte für jedes Element des Spots enthält, daß der Funktionswert und die Koordinatenwerte in aufsteigender Reihenfolge der Funktionsweise abgespeichert werden, daß danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen für jeden Spotspeicher einer Referenzzelle die Koordinaten des Schwerpunkts für jedes Element des Spotspeichers berechnet und mit der Toleranzgrenze verglichen werden, daß bei Einhaltung der Toleranzgrenze mit den Koordinatenwerten ein Referenzzellenspeicher adressiert wird, in dem ein Dichte-Schwellwert gespeichert wird, der von der Position des Elementes im Spotspeicher und dem Inhalt eines dem Spotspeicher zugeordneten Anzahlregisters abhängt, daß bei Überschreitung der Toleranzgrenze der Spotspeicher bei demjenigen Element unter Berechnung des Schwerpunkts durchsucht wird, bei dem die Toleranzgrenze eingehalten wird, daß danach geprüft wird, ob benachbarten Elementen Dichte-Schwellwerte zugeordnet sind, daß bei benachbarten Elementen mit Dichte-Schwellwerten die Eintragungen im Spotspeicher entsprechend dem zugeordneten Inhalt des Anzeigeregisters ringförmig umsortiert werden und daß dann der Dichte-Schwellwert zugeordnet wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer weiteren Korrektur oder alternativ zu einer solchen für jedes Element, das im Randbereich eines Spots des Ausschnittes des Rasters liegt, geprüft wird, ob das Element einen Punktschluß im vorab bestimmten Tonwertbereich verursacht, daß bei Abweichungen zur Korrektur des Punktschlusses Vertauschungen der Elemente des Spots vorgenommen werden, und daß dann den Elementen des Spots Dichte-Schwellwerte zugewiesen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Spot des Ausschnittes des Rasters einzeln die tatsächliche Anzahl von Speicherworten ermittelt wird und für jeden Spot eine sortierte Folge der Speicherworte nach Maßgabe der Spotfunktion erzeugt wird, daß für jeden Spot des Ausschnitts des Rasters eine Randzone entlang der vier Kanten des Spots als Prüfbereich für einen Punktschluß vorgegeben wird, daß für die jeweilige Spotfunktion die Tonwertbereiche, bei denen die Grenzbereiche eines Spots geschwärzt werden, vorab bestimmt werden, daß jedes sortierte Speicherwort geprüft wird, ob es der Randzone zugehört, daß bei der Zugehörigkeit zu der Randzone geprüft wird, ob es für die gegebene Spotfunktion und die Position des Speicherworts im vorgegebenen Tonwertbereich geschwärzt wird, daß bei Abweichungen davon Vertauschungen in den sortierten Speicherworten der Spots unter Berücksichtigung von benachbarten Speicherworten zur Einhaltung der Toleranzgrenzen durchgeführt werden und daß danach die Dichte-Schwellwerte zugeordnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst für jedes Element eines Spots der Referenzzelle der Funktionswert der Spotfunktion erzeugt und in einem Spotspeicher zwischengespeichert wird, der den Funktionswert und Koordinatenwerte für jedes Element des Spots der Referenzzelle enthält, daß der Funktionswert und die Koordinatenwerte in aufsteigender Reihenfolge der Funktionswerte abgespeichert werden, daß danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen mit den Koordinatenwerten der Einträge im Spotspeicher einerseits die Lage des Elements in der Randzone geprüft und andererseits ein Modellspotspeicher adressiert wird, daß bei außerhalb der Randzone liegendem Element das nächste Element ausgewählt wird, daß bei innerhalb der Randzone liegendem Element der Inhalt des jeweiligen Spotspeichers mit dem Inhalt der adressierten Zelle des Modellspotspeichers verglichen wird, daß das nächste Element ausgewählt wird, wenn die Inhalte des Modellspotspeichers und des Spotspeichers innerhalb der Toleranzgrenzen übereinstimmen, daß bei Abweichungen von der Toleranzgrenze auf kleiner oder größer geprüft wird, daß bei kleinerem Wert im Spotspeicher ein Element des Spotspeichers gesucht wird, das nicht in der Randzone liegt und Nachbarelemente hat und das mit dem anderen Element vertauscht wird, daß bei größertem Wert im Spotspeicher die vorgegebenen Einträge von der aktuellen Position in absteigender Reihenfolge nach einem Element außerhalb des Randbereichs mit möglichst wenig Nachbarelementen durchsucht werden, wobei das festgestellte Element durch Umsortieren an die Stelle des anderen Elements tritt, und daß die Dichte-Schwellwerte danach in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen zugeordnet werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Referenzzellenspeicher ein erstes, orthogonales Koordinatensystem und dem Spot ein zweites um einen Winkel gegen das erste gedrehtes, orthogonales Koordinatensystem zugeordnet sind.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spotspeicher den Spotfunktionswert und die Wertepaare der Koordinaten der beiden Koordinatenwerte enthält.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachbarschaftsspeicher vorgesehen ist, in dem den Elementen Speicher zugeordnet sind, in denen bei Zuordnung eines Dichte-Schwellwerts zum Element eine entsprechende Angabe enthalten ist, und daß mit einer Nachbarschaftskontrollogik die Elemente mit den Angaben für die Schwerpunktkorrektur oder die Punktschlußkorrektur auswählbar sind.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte in dem Referenzzellenspeicher abgespeichert werden.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modellspotspeicher vorgesehen ist, in dem für eine gegebene Spotfunktion die Schwärzung der Grenzbereiche des Spots in Abhängigkeit von den Schwellwerten abgelegt ist und der durch Koordinatenwertpaare aus den Spotspeichern adressiert wird.