GIS, Geodaten, Geoinformatik - Reproduktion

dpi, ppi, lpi

nospam@example.com (GIS) — Fri, 29 Jan 2010 00:47:17 +0100

Am Anfang sind die Pixel, die aus einem bunten Bild meinetwegen. Die kann man drucken, wenn man einen Drucker hat der das kann. Thermosublimation vielleicht, die normalen Drucker aber nicht, Monitore aber natürlich schon, Scanner können so ein Bild auch einlesen.

Die Dichte dieser echten Pixel (also auch Graustufen und ganz bunte Farben) wird mit ppi "pixels per inch" bezeichnet. Ein Inch ist dabei ein Maß von der anderen Seite des großen Teichs wo man auch mit Füßen und Meilen arbeiten und entspricht 2,54 cm.

Wenn es nun dpi geht, dann sind das "dots per inch" und damit die Auflösung die der Drucker tatsächlich physikalisch ausgeben kann. Ein guter Laserdrucker kann bei 600 dpi also pro Inch 600 Punkte setzen. Also wirklich diese kleine schwarzen runden Dinger auf dem Papier, die man auch "Druckpunkte" nennen kann.

Die sind ganz zufällig mehr oder wenig rund, aber auf jeden Fall immer gleich groß und vor allem in der selben Farbe. Graustufen können aber nur durch Raster dargestellt werden. Damit kann der Drucker also keine Graustufen oder Halbtöne mit 600 dpi darstellen, sondern nur vieleicht 75 ppi, aber nicht jedes ppi auch mit einem dpi.

Und dann gibts noch lpi, also "lines per inch". Dabei gehts um Rasterweiten. Und tradionelle deutsche Maße die nicht auf Inch sondern auf Zentimeter berufen spielen da mit rein. Die lpi sind das Maß für die Rasterweite und damit den Abstand der Rasterzellen im Druck, typischerweise Offsetdruck. Kurze Spielereien mit dem Taschenrechner ergeben, dass ein 60er Raster (60 Rasterzeilen pro cm) etwa 150 dpi entsprechen.

Integrationszeit

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 21:28:16 +0100

Fast alle Knipskästen der Kompaktklasse arbeiten nach dem One-Shot-Verfahren. Dabei wird nur eine Matrix genau einmal auf einem CCD-Chip belichtet. Das funktioniert so:

Zuerst werden alle Fotoelemente entleert. Erst wenn die Ladungsmenge in den Fotozellen überall Null ist beginnt die Integrationszeit, also die Belichtung. Der Begriff kommt aus der Regeltechnik und bezeichnet dort die Dauer die ein Schaltkreis braucht bis er ein stabiles Signal liefert.

In dieser Integrationszeit (Belichtungszeit) nehmen die Fotoelemente der Matrix entsprechend dem einwirkenden Licht Ladung auf. Diese Belichtungszeit kann länger oder kürzer sein um damit wie bei der analogen Kamera die Belichtung zu beeinflussen (passiert heute alles automatisch, das ging auch schon zu Zeiten wo man noch selbst scharf stellen musste).

Der CCD ist dann als Bayer-Sensor aufgebaut, das sieht aus wie ein Schachbrett, bei dem die weißen Felder grün empfindlich und die schwarzen abwechselnd rot oder blau empfindlich sind. Damit wird nachgebildet, dass das menschliche Auge auf grün empfindlicher reagiert als auf andere Farben.

Einmal klick, belichten (one shot, one matrix), CCD wird ausgelesen, und das Bild ist im Kasten. Man kann auch mit einem Prisma das einfallende Licht auf drei CCDs verteilen (3CCD wirds bei der Videokamera genannt, one shot, three matrix). Da gibts dann natürlich keinen Bayer-Sensor, sondern jeder Sensor nimmt nur seine Farbe auf. Vorteil: Höhere Auflösung und/oder bessere Lichtempfindlichkeit.

Wenn sich das Objekt der Reproduktion nicht bewegt wie ein totes Stück Papier beispielsweise kann man auch so vorgehen, dass man dreimal belichtet und dabei die drei Farbfilter einsetzt. Der CCD-Sensor muss dann auch keine Bayer-Matrix haben und kann dadurch schärfere Abbildungen liefern (three shot, one matrix).

Large Format Printing

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 21:15:48 +0100

Der Großformatdruck wird auch als Large Format Printing bezeichnet. Typischerweise werden dafür Tintenstrahldrucker eingesetzt, die mit breiten Papierbahnen von 1 m bis 5 m arbeiten.

Dabei muss es sich nicht um Papier handeln, das bedruckt wird, das kann auch Metall, Holz oder Kunststoff sein. Poster und Kunstdrucke lassen sich damit in hoher Qualität erstellen.

Häufig werden dazu auch Spezialtinten und mehr als 4 Farben eingesetzt, die teilweise auch mit Lösungsmittel vedünnt sind oder durch UV-Licht gehärtet werden müssen.

Lab-Farbsystem

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 11:54:15 +0100

Mit dem Lab-Farbsystem nach DIN 6174 kann man alle wahrnehmbaren Farben darstellen. Der Lab-Farbraum beruht auf dem der Heringschen Gegenfarbentheorie und ist geräteunabhängig.

Der auch als CIELAB-Farbenraum nimmt keine Rücksicht Erzeugung und Wiedergabetechnik der Farben. Das macht das Lab-Farbsystem zur perfekten Grundlage zur digitalen Bildverarbeitung, wenn Rechenoperationen auf Bilddaten angewendet werden sollen, da man hier sehr schnell an die Grenzen des Farbraums kommt.

Im Gegensatz zu RGB-Farbraum und CMYR-Farbraum wird mit dem Lab-Farbraum der größte Garmut abgedeckt und metrische Abstände auf den Achsen entsprechen bei diesem Farbmodell auch ziemlich gut den wahrgenommenen Farbabständen.

Jede Farbe im Farbraum ist durch einen Farbort definiert, der mit den Koordinaten "L", "a" und "b" angegeben werden kann. Auf der a-Achse stehen sich Grün und Rot gegenüber, die b-Achse ist ein Übergang von Blau bis Gelb. Merkhilfe für Doofe: Die Ampel (a) hat rot und grün, der Bahr-Baumarkt (b) ist blau und gelb.

Senkrecht auf den beiden Achsen steht die L-Achse. Sie gibt die Helligkeit wiedermit den Endpunkten Schwarz (L=0) und Weiß (L=100). Die Zwischenwerte auf dieser Achse sind die unbunten Grautöne, zusammen mit a und b werden Farben verschiedener Sättigung und Helligkeit erzeugt.

Flachbettscanner

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 11:21:43 +0100

Bei einem Flachbettscanner (nicht "Flachbrettscanner"!) wird die Vorlage mit der zu scannenden Seite nach unten auf eine Glasplatte gelegt. Die kombinierte Beleuchtungs- und Abtasteinheit scannt dann dieses "Bett" unter dieser Glasplatte ab, wie man es auch von einem Fotokopierer kennt.

Da die Vorlage nicht eingezogen oder irgendwie bewegt wird, kann man damit von Armbanduhr bis Zwischenzeugnis alles scannen was auf die Glasplatte passt. Nur transparente Objekte wie Dias und Negative lassen sich nicht damit scannen, da sie von der Vorderseite durchleuchtet werden müssen. Dafür gibts Flachbettscanner mit einer so genannten Durchlichteinheit oder sogenannte Filmscanner.

Bei der Abtastung mit der CCD-Zeile kann es je nach Bauart einen Durchgang oder jeweils einen pro Farbe (RGB) geben. Dabei erfassen die Lichtsensoren die Intensität der Farbe und wandeln sie in einen Grauwert mit der gewählten Farbtiefe (meist 8 Bit) um, der dann am Computer gespeichert wird.

Die Auflösung für den Scan wird ppi (Pixel per inch) angegeben. Die Scanauflösung ist dabei abhängig vom Verwendungszweck. Dabei muss auch ein Maßstabswechsel zwischen Vorlage und Ausgabeprodukt berücksichtigt werden! Die mindestens erforderliche Scan-Auflösung kann als Produkt von Ausgabeauflösung und Maßstabsfaktor berechnet werden.

Oder um es einfacher zu sagen: Soll ein Bild gescannt werden für den Offsetdruck und dort fünf mal so groß sein, dann muss mit 5*300dpi also 1500 dpi gecannt werden. Darauf darf dann noch ein Qualitätsfaktor von 1,2 bis 2 gerechnet werden. Mit 2400 dpi würden wir hier ganz gut liegen.

Die Auflösung kann besser wieder heruntergerechnet werden, nebenbei wird so auch Moire vermieden. Außerdem werden keine Details auszulassen denn diese sind durch Interpolation nicht mehr zu gewinnen. Allerdings sollte man auch nicht zu hoch in der Auflösung beim Scanner gehen, denn einige interpolieren eh nur und allzu große Dateien stören dann doch in der weiteren Verarbeitung.

Digitaler Workflow

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 10:56:54 +0100

Der digitale Workflow bedeutet die computerintegrierte Fertigung von Druckprodukten und vernetzt die Teilprozesse von Auftragsvorbereitung, Druckvorstufe, Druck sowie Druckweiterverarbeitung und Versandabwicklung.

Auch die Integration von Vorlagenerstellung, Druckvorstufe und dem eigentlichen Druck wird als digitaler Workflow bezeichnet. Fotografen verstehen darunter den wiederholenden und wiederkehrenden Arbeitsablauf von Aufnahme über sichten, verarbeiten und Reproduktion ihrer digitalen Bildern.

Dabei ist der Begriff Computer-to-plate (CTP) wichtig, der auf deutsch Digitale Druckplattenbelichtung (DDB) heißt. Das ist ein Verfahren in der Druckvorstufe, bei dem die Druckplatten vom PC aus direkt im Plattenbelichter bebildert werden.

Vorher war es üblich, im Verfahren Computer-to-film (CTF) mit einem digitalen Filmbelichters die Computer-Daten erst auf Film zu belichten. Dieser Film kann aber für den Druckprozess noch nicht direkt verwendet werden. In einem Zwischenschritt muss zunächst erst vom Film auf die Druckplatte eine Plattenkopie erstellt und die belichtete Druckplatte entwickelt werden.

Aktueller Stand der Entwicklung ist Computer-to-press. Dabei werden die Druckseiteninhalte direkt an die Druckzylinder gesendet nachdem sie Druckseiten innerhalb der digitalen Bogenmontage zu einer Druckform zusammengestellt wurden. Die Druckplattenbebilderung wird dann von der Druckmaschine erledigt. Dabei sind die Druckplatten bereits in der Druckmaschine entweder einmal oder mehrmals beschreibbar. Bei Bedarf werden sie von der Druckmaschine automatisch ausgewechselt, ein manuelles einspannen der Druckplatten entfällt.

Der Inhalt kann aber auch bei diesem Verfahren in der Auflage nicht einfach verändert werden. Dies ist eine Stärke von Computer-to-paper, auch als Digitaldruck bezeichnet. Dabei wird das Druckbild direkt von einem Computer in eine Druckmaschine übertragen. Eine statische Druckform wird nicht verwendet, sondern ein für hohe Auflagenzahlen konstruiertes elektrofotografisches Drucksystem (Laserdrucker).

Thermosublimationsdruck

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 10:41:10 +0100

Unter Sublimation verstehen Chemiker und Physiker den thermodynamischen Prozess des unmittelbaren Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand. Fest ist beim Thermosublimationsdruck die wachsartige Farbe auf einer Farbträgerfolie.

Durch kurzzeitiges starkes Erhitzen (bis ca. 400° Celsius) verdampft die Farbe sofort, ohne erst flüssig zu werden, Sublimation eben. Der Dampf schlägt sich dann sofort auf einem Spezialpapier nieder. Mit der Temperatur die aufgewendet wird um die Farbe zu verdampfen kann man dabei die Farbstoffmenge bestimmen, die auf das Papier übertragen wird.

Damit ist eine sehr differenzierte Steuerung der Helligkeit und Sättigung der Farben eins Bildpunktes möglich. Im Gegensatz zum Tintenstrahldrucker, der nur Halbtöne durch Druckraster erzeugt lassen sich so leuchtende Farben in allen Abstufungen erzeugen (auch wegen der Reflektion des Lichts am weißen Papier. Thermosublimationsdrucker sind wegen der fotorealistischen Wiedergabe besonders als Fotodrucker beliebt, obwohl die Verbrauchsmaterialien sehr teuer sind.

Nur feine Linien kann der Thermosublimationsdruck nicht leisten. Als Alternative bietet sich der Thermotransferdrucker an der Wachsfarben (Solid Ink) direkt durch das Thermotransferfarbband mit dem Heizkopf aufs Papier sogar anderes Trägermaterial druckt. Da sich das Wachs nur verflüssigt und nicht verdampt müssen die Farben nacheinander in Rastertechnik gedruckt werden und die Farbtöne werden durch Dithering erzeugt, da so keine Halbtöne erzeugt werden können.

Moiré-Rasterwinkelung

nospam@example.com (GIS) — Thu, 28 Jan 2010 10:30:09 +0100

Moiré entsteht durch Überlagerung von Rastern oder Linien. Dabei entstehen neue Linien. Wenn man beispielsweise ein Bild mit regelmäßig wiederholten Strukturen wie Raster einscannt kommt es zwischen den Rasterungen zu ebenso regelmäßigen Interferenzen, die auf Entfernung für das Auge wieder Linien bilden.

Bei Druckverfahren wie Offsetdruck ist die Ursache eine falsche Rasterwinkelung. Mit einer Rasterwinkelung nach DIN 16547 kann das Problem vermieden werden. Dabei werden die Farben im Vierfarbdruck um diese Winkel von der senkrechten Null-Grad-Linie im Uhrzeigersinn gedreht: Gelb=0°, Magenta=15°, Cyan=75° Schwarz=135°.