WYKŁAD 1C

RASTROWANIE

Raster i piksel

Rozdzielczość

1. Rozdzielczość monitora
2. Rozdzielczość drukarki
3. Rozdzielczość druku nakładowego

Tworzenie piksela na ekranie
monitora

Tworzenie piksela przez drukarki

1. Technika mikrowzorów
2. Zakłócanie obrazów
3. Rastrowanie stochastyczne

Tworzenie piksela w druku
nakładowym

1. Cyfrowe półtony w rastrowaniu
amplitudowym AM
2. Rastrowanie stochastyczne FM

Piksel

Piksel

(ang. picture element) - element obrazu.

Raster

- matryca pikseli.

x

x

y

y

położenie - współrzędne (x,y) na
rastrze,
wartość barwy - liczbowa reprezentacja
barwy piksela,
głębokość bitowa barwy - liczba bitów
przeznaczona do zapisu
wartości barwy.

Parametry piksela:

Parametry piksela:

Rozdzielczość

Rozdzielczość

n

m

Rozdzielczość monitorów (nm) pikseli:

640480, 800600, 1024768, 12801024,

16001200

d = 14’ 15’ 17’ 19’
21’

d

d

1. Rozdzielczość monitora

2. Rozdzielczość drukarki

2. Rozdzielczość drukarki

dpi (dots per inch) - liczba punktów
na cal

.... . .. .

.... . .. . .....

1cal

1cal

4 dpi

4 dpi

Rozdzielczoś
ci:

- 300 dpi - ilustracja (obraz wielotonalny, często
wielobarwny), - 600 dpi - kreska (rysunek
jednobarwny lub o ostrych granicach
między barwami).
- do 2400 dpi - rozdzielczość drukarek do druku
czarno-białego,
- do ok.1500 dpi - rozdzielczość drukarek do druku
kolorowego.

3. Rozdzielczość druku

nakładowego

3. Rozdzielczość druku

nakładowego

lpi (lines per inch) - liczba linii złożonych z

półtonów na długości jednego cala, mierzona w

kierunku nachylenia rastra

5

lp

i

Maszyna drukarska drukuje duże punkty - półtony
(ang. halftone) - o różnej wielkości, których środki

są umieszczone w stałej odległości od punktów

sąsiednich.

[FOLE95]

Standardowe liniatury dla offsetu:

•

65  85 lpi (do 33lpc linii na cm) - druk na

papierze gazetowym na maszynach rotacyjnych,

• 133  150 lpi (ok. 50  60 lpc) - druk

kolorowych magazynów na maszynach
rotacyjnych (dolna granica dotyczy papieru
niepowlekanego, górna - powlekanego),

• 150  200 lpi (ok. 60  80 lpc) - druk albumów i

okładek czasopism.

Liniatura dla sitodruku

jest niższa o ok. 30% i z

reguły nie przekracza 100lpi.

Tworzenie piksela na ekranie

monitora

Tworzenie piksela na ekranie

monitora

Wyrzutnia elektronowa emituje strumień elektronów. W
drodze do ekranu wiązka elektronów jest odchylana w polu
magnetycznym, dzięki czemu uderza we właściwy punkt
wewnętrznej powierzchni ekranu pokrytej luminoforem.
Luminofor emituje światło, które dociera do oczu człowieka
siedzącego przed ekranem monitora.

Jasność świecącej plamki luminoforu (piksela) zależy od liczby
elektronów w wiązce. Plamka może mieć maksimum 256
poziomów jasności od 0 do 255.

...... ....... ...

...... ....... ...

....

....

.. ... ... ... ...

.. ... ... ... ...

...

...

. ........ ... ...

. ........ ... ...

...

...

. .. . ...

. .. . ...

...

...

. ........ ... ...

. ........ ... ...

...

...

15 17 19

21

13,8


15,7


17,7


19,4


Ile pikseli może być

Ile pikseli może być

wyświetlonych wzdłuż jednego

wyświetlonych wzdłuż jednego

cala linii ekranu (ppi)?

cala linii ekranu (ppi)?

Przekątna obszaru wyświetlania jest
krótsza niż przekątna monitora
podawana przez producenta.
Z reguły szerokość : wysokość = 4:3.

Piksele: 800600 1024768 12801024

16001200

Rozmiar: 11,08,3 12,89,6 13,811,1

15,511,6

Rozdzielczość: 72 ppi 80 ppi 92 ppi
103 ppi

około

Tworzenie piksela przez

drukarki

Tworzenie piksela przez

drukarki

Drukarka drukuje punkty
jednakowej wielkości.
Niektóre drukarki mogą
drukować mniejsze punkty,
które wykorzystywane są
do wyrównywania linii i
krawędzi.

Kolor punktu postrzegany jest jako kolor odbitego
światła, nie można więc sterować jasnością
wydrukowanego punktu.
Przy rastrowaniu na drukarce komputerowej nie mamy
wpływu na uzyskiwaną na drukarce liczbę poziomów
jasności, ponieważ zależy ona od rozdzielczości drukarki
i mechanizmu rastrowania wbudowanego w jej
sterownik. Zwykle liczba poziomów wynosi około:
16 - gorszej jakości drukarki 300dpi,
64 - średniej jakości drukarki 600dpi,
128 - lepsze drukarki 1200dpi.

Drukarki mają wbudowane własne procedury
rastrowania, w których różne poziomy jasności
uzyskuje się trzema metodami:
- techniką mikrowzorów (distribution pattern),
- zakłócania obrazu (dithering),
- rastrowania stochastycznego FM (Frequency
Modulation).

Mikrowzór

jest

wzorcem

według

którego

układane są punkty drukarkowe w komórce
półtonowej odpowiadającej pikselowi obrazu - im
więcej punktów drukarkowych znajduje się we
wzorze tym ciemniejszy jest reprodukowany
piksel.

1. Technika mikrowzorów

1. Technika mikrowzorów

5 jasności piksela: I =
0,1,2,3,4

10 jasności
piksela: I =
0, ..., 9

Standardowe matryce
mikrowzorów:

2

2

3

3

punkt
drukarkowy

piksel
obrazu

1

3

0

6

8

4

5

2 7

D

(3)

=

0

1

2

3

D

(2)

=

,

Każdy mikrowzór reprezentowany jest przez macierz
D

(n)

, gdzie (nn) jest rozmiarem mikrowzoru

(komórki półtonowej). Aby dla piksela uzyskać
odcień I drukowane są punkty z pozycji (i,j) dla
których

D

(n)

(i,j) < I

Oryginał i jego reprodukcja techniką mikrowzorów (22)

[FOLE95]

2. Zakłócanie obrazu (dithering)

2. Zakłócanie obrazu (dithering)

Metody z tej grupy rozrzucają punkty
drukarkowe według określonego algorytmu,
tak aby ich liczba w jaśniejszych obszarach
obrazu była mniejsza, w ciemniejszych -
większa. Wyjściowa rozdzielczość druku nie
ulega zmniejszeniu.

Po lewej uporządkowane zakłócanie (ordered-dithering) z D

(8)

,

po prawej dyfuzja błędu (error diffusion)[FOLE95]

3. Rastrowanie stochastyczne FM

( frequency modulation)

3. Rastrowanie stochastyczne FM

( frequency modulation)

Punkty drukarkowe umieszczane są w określonym
obszarze w sposób pseudolosowy.
Ciemniejszemu obszarowi obrazu odpowiada
większa gęstość punktów, jaśniejszemu - mniejsza.

Rastrowanie stochastyczne i bazujące na mikrowzorach [„The
theory and practice of color”, dokumentacja drukarki Epson
Stylus Color 800]

Zastosowania:

Zastosowania:

Technika mikrowzorów

zmniejsza wyjściową

rozdzielczość druku. Dobra metoda przy druku
płaskich wypełnień, dla grafiki biznesowej (wykresy
kołowe, wykresy słupkowe), logo, map itp.

Metody zakłócania obrazu

stosowane są przy

wydruku, w którym celowe jest złagodzenie
krawędzi kolorów. Najpopularniejszą metodą
reprodukcji wielotonalnych kolorowych ilustracji
jest metoda dyfuzji błędu.

Metoda FM

najlepiej ze wszystkich metod

reprodukuje ilustracje lub ciągłotonalne zdjęcia.

Tworzenie piksela w druku

nakładowym

Tworzenie piksela w druku

nakładowym

Forma drukowa wytwarzana jest na podstawie
naświetlenia zrastrowanego obrazu na filmie.

Naświetlarka

jest odpowiednikiem wysokiej klasy

drukarki laserowej (90016000dpi) drukującej na filmie

obraz składający się z cyfrowych półtonów symulujących
tradycyjne półtony drukarskie.

Pracą naświetlarki steruje

RIP

(Raster Image Processor)

– komputer o szybkim procesorze, rozbudowanej
pamięci, dysku twardym o bardzo dużej pojemności,
wyposażony w specjalistyczne oprogramowanie - między
innymi w interpreter Post Scriptu.





RIP +

RIP +

naświetlark

naświetlark

a

a

Kopiorama

Kopiorama

Maszyna

Maszyna

drukarsk

drukarsk

a

a

Materiał Naświetlenie

Przygotowanie

Druk

ilustracyjny na filmie formy drukowej

Symulowanie poziomów

jasności

Rastrowanie amplitudowe AM (Amplitude
Modulation)

Przez sterowanie wielkością półtonu. Wartości
tonalne (poziomy jasności) zmieniają się co 1%
w zakresie od 1% do 100%.

Rastrowanie stochastyczne FM (Frequency
Modulation)

Przez drukowanie w określonym obszarze
małych punktów w sposób pseudolosowy.
Większej wartości tonalnej odpowiada większa
gęstość punktów.

Cyfrowe półtony w rastrowaniu

amplitudowym

Cyfrowy półton symuluje półton drukarski dzięki
umieszczeniu obok siebie w komórce półtonowej
wielu małych punktów. Wymaga się aby drukowane
punkty przylegały do siebie.

Wartość
tonalna:

6,5%

13,0
%

25,0
%

37,5
%

[KAMI99
]

Zdjęcie i obraz z rastrem kołowym i liniowym,

Adobe PhotoShop (funkcja Image/Mode/Bitmap z opcją
Halftone Screen).

Kształtem podstawowym punktu jest koło, lecz może
on również przybierać kształt eliptyczny,
kwadratowy, liniowy lub nieregularne kształty
geometryczne

Obraz pełnotonalny

ma I=256 poziomów jasności,

więc komórka półtonowa musi mieć rozmiar 1616
liniatura(lpi) = rozdzielczość(dpi)/16

Obraz tonalny

ma liczbę poziomów jasności

I = (rozdzielczość(dpi)/ liniatura(lpi) )

2

dpi

600

1200
1200
1800
2400
3200

od 3600

lpi

85

do 133

110
133
150
200
225

I

52
81

121
169
256
256
256

urządzeni

e

D

D, N

N
N
N
N
N

typ pracy

tekst
tekst z elementami
grafiki
czarno-białe fotografie
prostsze kolorowe
standardowe kolorowe
albumy i okładki
czasopism
albumy dzieł sztuki

Kolorowe materiały ilustracyjne rozbija się dla
druku nakładowego na cztery obrazy, tzw. wyciągi
barwne. Każdy wyciąg jest utworzony na
oddzielnym rastrze, którego półtony symulują
wartości tonalne wyseparowanej barwy.

[FOLE95]

Rastrowanie stochastyczne FM

W rastrze stochastycznym nie występuje
pojęcie liniatury, struktury rastra i kąta rastra.
Punkt jest bardzo mały o średnicy 1410µm,

czasami

7m. Punkt 20m odpowiada

najmniejszemu

punktowi

uzyskanemu

w

rastrowaniu amplitudowym 150lpi.

Zalety:

- lepsze oddanie szczegółów obrazu dzięki
mniejszym punktom,
- wyeliminowanie zjawiska mory (powtarzalnych
wzorków).

Wymagania:

- naświetlarka musi być wyposażona w raster FM,
- wysokokokontrastowy film w celu uzyskania
„twardego punktu” (bez rozmycia krawędzi).

Literatura:

[FOLE95]

Foley, van Dam, Feiner, Hughes: „Wprowadzenie
do grafiki komputerowej”, PWN 1995.

Foley, van Dam, Feiner, Hughes: „Computer
Graphics. Principles and Practice.”, Addison-
Wesley 1993.

[KAMI99]

B. Kamiński: „Cyfrowy prepress, drukowanie i
procesy wykończeniowe”, Translator s.c. 1999.