elektronische Rasterverfahren

20. März 2013 | Von | Kategorie: Abschlußprüfung 2013, Prüfungsvorbereitung Abschlußprüfung, Rastertechnik

Elektronische Rasterverfahren

Warum wird gerastert?

Würde der Drucker echte Farben und Graustufen drucken, so müsste er 256 graue und 16,7 Millionen Farbeimer bereithalten. Da ein Drucker aber nur Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zur Verfügung hat, müssen alle anderen Farben simuliert werden.

Betrachten wir das Verfahren mal nur für eine Farbe. Eine Fläche in 50% Schwarz (entspricht einem mittleren Grau) kann grundsätzlich nicht gedruckt werden, da der Drucker keine entsprechende Farbe besitzt. Die Lösung besteht darin, dass die Fläche nur zur Hälfte mit Schwarz bedruckt wird. Die Fläche von 50% Schwarz könnte in einer Rasterzelle also wie folgt dargestellt werden:

Rasterzelle Dieser Vorgang des Umsetzens echter Graustufen in mehrere schwarze Punkte nennt man Rastern.

Das Verfahren basiert darauf, dass das menschliche Auge bei starkem Kontrast ungefähr 100 Übergänge pro Sehwinkel als Hell-/Dunkel-Wechsel wahrnehmen kann. Beim Überschreiten dieser Grenze verschwimmen die Übergänge. D.h., dass man aus einer entsprechenden Entfernung keine einzelnen Punkte mehr sondern dafür Zwischentöne erkennt.

Wer rastert?

Bei der traditionellen Rastertechnik wurde die Vorlage mit einer Rasterfolie übereinander kopiert und dann erneut auf einen Reprofilm umkopiert. Das Ergebnis war ein Bild das je nach Tonwert aus verschieden grossen schwarzen Punkten bestand.

Traditionelle Rastertechnik Dichteverteilung der
analogen VorlageDichteverteilung der
Rasterfolieresultierende
Dichteverteilung

Heute übernimmt das Rastern der RIP, der Bestandteil jedes Druckers ist. Einige Bildbearbeitungsprogramme erlauben auch das manuelle Rastern, in dem man verschiedene Parameter des Vorgangs beeinflussen kann.

Amplitudenmodulierte Raster

Grundsätzlich unterscheidet man beim elektronischen Rastern zwischen zwei Typen: die frequenzmodulierten (FM) Raster und die amplitudenmodulierten (AM) Raster.
Bei AM-Rastern bleibt der Abstand zwischen den einzelnen Bildpunkten (Frequenz) gleich, während sich die Grösse (Amplitude) je nach Tonwert ändert. Rasterkenngrössen bilden die Rasterweite, die Rasterpunktform und die Rasterwinkelung.

Die Rasterweite

Die Rasterweite beschreibt die Anzahl der Rasterelemente pro Streckeneinheit. Diese wird in L/cm oder lpi gemessen. Je höher der Wert, also je mehr Linien auf einer Streckeneinheit vorkommen, desto feiner ist das Raster. Unter der Linie versteht man jedoch keineswegs eine durchzogene, sondern vielmehr eine gedachte Linie. Für das Rastern ist entscheidend, wie gross die Rasterzelle, in die ein Bildpunkt übersetzt werden soll, gewählt wird. Eine Rasterzelle von 3 mal 3 dots ist in der Lage, 9 Graustufen darzustellen. Eine Rasterzelle von 5 mal 5 dots kann 25 Graustufen darstellen. Für die volle Farbtiefe eines Graustufenbildes benötigt man theoretisch 16 mal 16 dots.

Zum Bestimmen der Rasterweite gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten:

Bestimmen der Rasterweite durch Auszählung Man zeichnet eine Linie durch die Punkte mit dem kürzesten Abstand und zählt diese Punkte pro Zentimeter resp. pro inch aus. Der Wert ergibt die Rasterweite. In diesem Falle beträgt sie 10 L/cm.

 

Bestimmen der Rasterweite mithilfe eines Rasterkeils Um die Rasterweite zu messen, kann man sich auch den Moiré-Effekt zu nutze machen. Dazu legt man einen Rasterkeil, der ein sich stetig änderndes Raster darstellt, auf das Bild. Somit kann man die Interferenzen, die zwischen dem Raster des Rasterkeils und dem des Bildes auftreten, erkennen. Die Rasterweite kann anschliessend auf der Skala des Rasterkeils abgelesen werden.

Die zu wählende Rasterweite hängt nicht nur von der Auflösungsmöglichkeit des Ausgabegeräts ab, sondern auch vom Papier, auf welches gedruckt werden soll. Nur sehr hochwertige Papiere sind auch in der Lage, sehr feine Raster wieder zu geben. Folgende Rasterweiten werden beim konventionellen Raster verwendet:

25-40 L/cm Zeitungsdruck
48-54 L/cm Offsetdruck auf minderwertigem Papier
60 L/cm Standard für glattes Papier
70 L/cm Qualitätsdruck auf hochwertigem Kunstdruckpapier oder für Tiefdruck
Zusammenhang zwischen dpi und lpi Folgendes Beispiel zeigt den Zusammenhang zwischen dpi und lpi. Die Rasterzellen sind 5 mal 5 dots gross, können also 25 Graustufen darstellen. Es befinden sich 4 Rasterzellen auf der Strecke von einem Inch, also hat das Beispiel 4 lpi. Somit lässt sich die Auflösung berechnen: 4 Rasterzellen à 5 dots sind 20 dpi.
Bei der Auflösung gilt die Faustregel: zwei Punkte auf einen Rasterpunkt. Daraus ergibt sich bei einem 60er Raster eine Auflösung von 120 Pixel/Zentimeter oder umgerechnet rund 300 dpi.

Die Rasterpunktform

In Abhängigkeit von dem darzustellenden Bildobjekt werden beim AM-Raster verschiedene Rasterpunktformen verwendet. So finden sich neben quadratischen, runden und elliptischen Punkten seltener auch Gestaltungsraster, die beispielsweise in Wellenform oder Linien unterschiedlicher Stärke ausgeführt werden. Die häufigsten Rasterpunktformen sind aber folgende:

Ellipsenraster Ellipsenraster
Kreuzraster Kreuzraster
Linienraster Linienraster
Punktraster Punktraster
Quadratraster Quadratraster
Rautenraster Rautenraster

 

Linienraster Quadratraster Rautenraster
Linienraster Quadratraster Rautenraster

Die Rasterwinkelung

Häufig kann man die Rasterpunktform des Rasters auf einem Bild sehr gut erkennen. Um dies zu vermeiden, muss das Raster in einem bestimmten Winkel ausgerichtet werden, da das menschliche Auge besonders sensibel auf horizontale und vertikale Linien reagiert. Jener Winkel, der sich aus der vertikalen Kante der jeweiligen Abbildung und der Diagonale durch die Ecken des Punktmusters ergibt, heisst Rasterwinkel.

Linienraster 45 ° Linienraster horizontal Linienraster vertikal Da die meisten Bildelemente waagrecht oder senkrecht verlaufen, verwendet man für Graustufenbilder oder einfarbige Bilder beim Rastern einen Winkel von 45°.
Die Kanten der Rasterpunkte verlaufen dabei parallel zu den Kanten der Abbildung, wodurch ein störender Treppeneffekt weitgehend vermieden wird.
Linienraster 45 ° Linienraster horizontal Linienraster vertikal

 

Punktraster 45° Punktraster horizontal/vertikal Auch beim Punktraster wirkt das Bild durch die 45° Winkelung wesentlich angenehmer auf den Betrachter.
Punktraster 45° Punktraster horizontal / vertikal

Da beim Mehrfarbdruck durch die wiederholte Überlagerung der Druckpunkte ein störendes Moiré entstehen würde, wird der Raster für die verschiedenen Farben in genau definierten Schritten gedreht. Im Mehrfarbdruck wird dieser Farbwinkel für die optisch dunkelste Farbe verwendet. Die anderen Farben werden zum Vermeiden von Moiré auf bestimmte Grade gedreht. Für die quadratische Punktform haben sich folgende Rasterwinkelungen bewährt:

Cyan
105°
Magenta
75°
Gelb
90°
Schwarz
45°

 

Es entstehen sogenannte Rosetten Es entstehen sogenannte Rosetten

Die Winkelungen können nach Bedarf auch weiter gedreht oder ausgetauscht werden, etwa bei einem Motiv mit vielen Fleischtönen:

Cyan
75°
Magenta
45°
Gelb
Schwarz
15°

Die Linien- und Ellipsenraster unterliegen anderen Bedingungen, da die Punktkette beim Winkel von 75° im rechten Winkel zum Rasterwinkel stehen muss. Heute orientiert man sich vorwiegend an der DIN-Norm 16547, die entgegen der 30°-Schritte folgende Winkelverteilung empfiehlt:

Cyan
75°
Magenta
135°
Gelb
Schwarz
15°

Auch hierzu existieren alternative gebräuchliche Winkelungen, vorwiegend für Hauttöne:

Cyan
105°
Magenta
45°
Gelb
Schwarz
165°

Frequenzmodulierte Raster

Bei FM-Rastern verhält es sich genau umgekehrt zu den AM-Rastern: Hier wird der Abstand der Bildpunkte variiert, während die Punktgrösse gleich bleibend ist. Die räumliche Verteilung der sehr kleinen Punkte entsteht durch mathematische Zufallsregeln. Die Rasterpunktgrösse beträgt je nach Einsatzzweck zwischen 10 um und 40 um. Dunklere Tonwerte werden nicht mit grösseren Punkten, sondern mit einer höheren Menge von Punkten erzeugt. Beim FM-Raster spielen die Rasterweiten, die Rasterpunktformen und die Rasterwinkel keine Rolle.

Amplitudenmoduliertes Raster Frequenzmoduliertes Raster
Amplitudenmoduliertes Raster
Aufnahme eines vierfarbigen Rasters mit Winkelungen von 15° Cyan, 75° Magenta, 0° Gelb und 45° Schwarz
Frequenzmoduliertes Raster
Deutlich ist zu erkennen, dass alle Druckpunkte die gleiche Grösse aufweisen

Der FM-Raster hat bei seiner Einführung im Jahre 1992 grosse Beachtung gefunden. Das Interesse ist danach aber wieder abgeflaut, obwohl diese Rastertechnik einige Vorteile mit sich bringt. Der grösste Vorteil von FM-Rastern ist, dass sie keine Moirés hervorbringen können, da diese immer ein Phänomen von überlagernden gleichmässigen Rastern ist. Weitere Vorteile sind die Verbesserung der Detailzeichnung und die Vergrösserung des Farbraumes. Viele Druckereien preisen die FM-Rastertechnik mit Stichworten wie „höhere Detailschärfe“, „höhere Farbbrillianz“, „fotorealistischer Druck“, „hohe Auflagenstabilität“ und „homogenes Druckbild“ an.
Es darf aber nicht vergessen werden, dass der FM-Raster bei grösseren glatten Tönen zu störender Körnigkeit neigt. Ein weiterer Nachteil der frequenzmodulierten Raster sind die längeren Rechenzeiten.

 

Quelle: http://www.iezzi.ch/

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