DE2435090C2 - Verfahren und Anordnung zum Drucken von Grautonbildern - Google Patents

Description

bo Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken von Bildern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der oben genannten Art ist bekannt aus

(^ »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 9, Nr. 6. Nov. 1966, Seiten 636, 637. Dabei erfolgt der Druck in der Weise, daß die darzustellende graphische Information aus einzelnen Punkten zusammengesetzt wird. Diese

Punkte werden auf verschiedene Weise erzeugt, beispielsweise durch elektromagnetisch angetriebene Drucknadeln oder durch stiftförmig ausgebildete Aufladeelektroden, die eine nahezu punktförmige Aufladung auf dem Papier erzeugen und die anschlie-Bend entwickelt und fixiert wird. Der einzelne Druckpunkt liefert dabei oft nur einen einzigen Schwarzwert und keine Abstufung für verschiedene Grautöne. Um dennoch Bilder mit Grautönen, d. h. mit Flächen unterschiedlichen Schwärzungsgrades herzustellen, werden in der betreffenden Fläche des Bildes nicht alle Punkte gedruckt, sondern entsprechend dem gewünschten Schwärzungsgrad nur ein Teil der Punkte. Solche Grautonbilder sind beispielsweise dann zweckmäßig, wenn Funktionen von zwei unabhängigen Variablen dargestellt werden sollen, beispielsweise der zeitliche Verlauf des Spektrums bei dynamisch verlaufenden akustischen Vorgängen. Hierbei haben die Variablen diskrete Werte, denn es soll die Energie in einer Anzahl von Frequenzbereichen in einzelnen Zeitabschnitten dargestellt werden. Das auszudruckende Bild ist somit aus einzelnen Flächen aufgebaut, die jeweils eine gleiche Anzahl von Punkten enthalten. Die Zahl der in der Darstellung möglichen Graustufen hängt dabei von den einzelnen Flächen und der Anzahl der darin möglichen Punkte ab. Um dabei den Eindruck eines im wesentlichen gleichmäßigen Grauwertes zu erhalten, ist eine weitgehend zufällige Verteilung der jeweils zu druckenden Punkte in einer Fläche notwendig, damit keine störenden periodischen Strukturen auftreten.

Eine derartige Verteilung der zu druckenden Punkte ist bei dem bekannten Verfahren aber nicht gewährleistet, sondern dort enthalten alle Elementarfelder oder zumindest Paare von benachbarten Elementarfeldern ϊϊ jeweils die gleiche Anordnung von zu druckenden Punkten, so daß sich ein ausgeprägt periodisches Muster gedruckter Punkte ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein als Dualzahl gegebener Schwärzungsgrad auf möglichst einfache Weise derart in ein Punktmuster umgesetzt wird, daß die Verteilung der Punkte in nahezu statistischer Weise ohne störende Periodizität der gedruckten Punkte erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Ein Punktpaar besteht dabei im einfachsten Falle aus jeweils zwei nebeneinanderliegenden Punkten in einer Zeile.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten ist >o es auf besonders einfache Weise möglich, eine weitgehend statistisch verteilte Anordnung der gedruckten Punkte in jedem Elementarfeld zu erzeugen, wobei diese Anordnung der gedruckten Punkte in verschiedenen Elementarfeldern auch bei gleichem Schwärzungsgrad unterschiedlich ist, so daß eine störende Periodizität der gedruckten Punkte mit Sicherheit vermieden wird.

Ausgestaltungen sowie eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den bo Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zum Umsetzen der Dualzahlen in Punktmuster. 6^r>

F i g. 2 die Ansteuerung des Taktmustergenerators, der die Taktsignale für die Anordnung nach Fig. 1 liefert.

Fig.3 ein Taktimpulsmuster des Taktmustergeneiators,

F i g. 4 den Aufbau und die Anordnung der Elementarfelder.

In Fig. 1 ist eine Reihe ven UND-Gliedern G 1, G2, G 3 ... Cn mit jeweils zwei Eingängen dargestellt von denen der untere Eingang B1, B2, S3... Bn jeweils das Signal der entsprechenden Stelle der Dualzahl erhält. Der Eingang B1 erhält also das Signal für die höchste Stelle einer /7-stelIigen Dualzahl, und der Eingang Bn erhält das Signal für die niedrigste Stelle der Dualzahl. Diese Dualzahl kann der Anordnung von außen, beispielsweise von einem Rechner parallel zugeführt werden, oder sie ist in einem nicht dargestellten Speicher in der Anordnung parallel gespeichert. Der obere Eingang der UND-Glieder Gl, ... Gn erhält jeweils ein Taktsignal Tl, TI,... Tn, das beispielsweise von dem in Fig.2 dargestellten Taktmustergenerator TMC an den entsprechenden Ausgängen erzeugt wird. Bei einer /7-stelligen Dualzahl, für die je Fläche als 2" Punkte vorhanden sind, die in einem Gesamtzyklus von 2ⁿ - ' Takten eines Haupttaktes CP1 gedruckt werden, enthält das Taktsignal Tl für jeden Takt des Haupttaktes einen Impuls, das Taktsignal T2 enthält im Durchschnitt für jeden zweiten Tak; des Haupttaktes einen Taktimpuls, das Taktsignal 7"3 enthält im Durchschnitt für jeden vierten Takt des Haupttaktes einen Taktimpuls usw., bis schließlich das Taktsignal Tn in jedem Gesamtzyklus nur einen Taktimpuls enthält. Die Taktimpulse in den einzelnen Taktsignalen sind zeitlich unregelmäßig verteilt, bis auf beim letzten Taktsignal Tn, wo eine unregelmäßige Verteilung naturgemäß nicht möglich ist. Ein Beispiel für ein derartiges Taktmuster ist in F i g. 3 dargestellt.

In Fig. 1 liefert nun der Ausgang des UND-Gliedes C 1 das Ansteuersignal für eine der beiden Anste;;erschaltungen Ai. Al, während die Ausgänge der übrigen UND-Glieder G2, G3 ... Cn durch das ODER-Glied GO zusammengefaßt werden, dessen Ausgang das Ansteuersignal für die andere der beiden Ansteuerschaltungen liefert. Den beiden Ansteuerschaltungen A 1 und A 2, die den Druck jeweils eines Punktes steuern, ist jeweils ein Umschalter 51,52 vorgeschaltet, der beim Umschalten die Verbindungsleitungen zu diesen Ansteuerschaltungen vertauscht. Der Umschalter wird von einem Zufallsgenerator gesteuert, dessen Ausgangssignal mit dem Haupttakt CPl synchronisiert ist, so daß er nur in den Pausen zwischen den Taktimpulsen umschaltet. Der Umschalter ist zweckmäßig durch elektronische Umschalter realisiert.

Durch die Zusammenfassung der Ausgangssignale der UND-Glieder durch das ODER-Glied G0 wird klar, daß die Taktimpulse in den Taktsignalen T2, 7"3 ... Tn zeitlich nicht gleichzeitig auftreten dürfen, da sonst für mehrere Taktimpulse nur ein Punkt gedruckt würde. Ein derartiges Taktmuster ist in F i g. 3 dargestellt, das einen Gesamtzyklus von 16 Takten enthält, mittels dem also maximal 31 Punkte in einem Elementarfeld gedruckt werden können.

Die Erzeugung dieses Taktmusters geschieht in dem in F i g. 2 dargestellten Taktmustergenerator TMG, der beispielsweise in üblicher Weise aus einem Binärzähler mit entsprechender Decodierung aufgebaut sein kann. Der Ablauf dieses Taktmusters wird während des Druckes durch ein Haupttaktsignal 1 gesteuert, das dem Taktmustergenerator TMG über das UND-Glied 10 und das ODER-Glied 13 zugeführt wird und das das Fortschreiten des Druckes von Punkmaar zu Punkm—ir

steuert bzw. damit synchronisiert ist. Ferner erhält der Taktmustergenerator noch weitere Takte, die deswegen notwendig sind, weil übliche Punktdrucker, insbesondere elektrostatische Punktdrucker, nicht ein vollständiges Elementarfeld nach dem anderen ausdrucken, sondern eine Punktreihe nach der anderen, die jeweils dieselbe Zeile einer Reihe von nebeneinanderliegenden Elemetitarfeldern darstellen. Dies soll anhand der F i g. 4 näher erläutert werden.

In Fig.4 ist als Bild eine graphische Darstellung angedeutet, bei der die Amplitude einer Anzahl Frequenzbereiche über die Zeit / dargestellt werden soll. Der Papiervorschub ist in Richtung der Achse t, während eine Druckzeile in Richtung der Achse /liegt. In Richtung der Druckzeile liegen die Elementarfelder

LL i, i^ £., υ. j ... L.*. ncuciiciiianuci. jcucs uiciTiciiiu! lciu

enthält 2" = 32 Punkte, die in einem Rechteck mit Kantenlängen von 2' = 4 und 2^m = 8 Punkten angeordnet sind, d. h. / = 2, m = 3 und / + m = η = 5. Damit kann also eine 5stellige Dualzahl linear in Schwärzungswerte umgesetzt werden.

Bei einem Drucker, der jeweils eine vollständige Punktreihe druckt, wird also jeweils eine bestimmte Zeile der nebeneinanderliegenden Elementarfelder El, El, £3 ...Ek nacheinander gedruckt. Da in einer Zeile jedes Elementarfeldes nur 4 Punkte und somit 2 Punktpaare liegen, wird während dieser Zeile der Gesamtzyklus des Taktmusters nur zu einem Bruchteil durchlaufen. Für das nächstfolgende Elementarfeld beginnt dann das Taktmuster an einer entsprechenden anderen Stelle; dies ist jedoch zunächst nicht von Bedeutung, da es nur darauf ankommt, daß in jedem Elementarfeld das Taktmuster einmal vollständig durchlaufen wird. Wenn aber die Anzahl k der nebeneinanderliegenden Elementarfelder gleich der Zeilenzahl 2^m oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist, würde das Taktmuster beim Beginn einer neuen Druckzeile jeweils an derselben Stelle wie bei der vorhergehenden Zeile beginnen, so daß in jedem Elementarfeld immer derselbe Bruchteil des Taktmusters durchlaufen würde. Ähnliches gilt, wenn die Anzahl k der Elementarfelder und die Zeilenzahl 2^m je Elementarfeid einen gemeinsamen Nenner haben, denn dann würden nur bestimmte Abschnitte des Taktmusters wiederholt durchlaufen. Um dies zu verhindern, muß im Taktmustergenerator vor Beginn einer neuen Druckzeile das Taktmuster so versetzt werden, daß dies nicht auftritt.

Beim Beginn einer neuen Reihe von Elementarfeldern würde dann das Taktmuster an derselben Stelle beginnen, wie es bei der vorhergehenden Reihe von Elementarfeldern begonnen hat Wenn zwei in der Achse ί hir.tereinanderüegende Elementarfelder den gleichen Dualwert, & h. den gleichen Schwärzungsgrad haben, kann sich dann eine gewisse störende Priodizität des Punktmusters ausbilden. Um dies zu verhindern, wird dem Taktmustergenerator bei Beginn einer neuen Reihe von Elementarfeldern eine statistisch bestimmte Anzahl von zusätzlichen Takten zugeführt.

Dies erfolgt durch die in Fig. 2 dargestellte Schaltung. Zunächst wird angenommen, daß das Flip-Flop Fl sich in einer Stellung befindet, daß der s Ausgang Q 1 das UND-Glied G 10 freigibt, so daß das Haupttaktsignal CPl über das UND-Glied ClO und das ODER-Glied C 13 zum Taktmustergenerator TMG gelangt. Am Ende einer vollständigen Linie von Punkten erscheint das Signal EL das das Flip-Flop FX

κι zurücksetzt und den Zähler ZX um eine Stellung weiterschaltet. Damit ist die Zufuhr des Haupttaktsignals CPl zum Taktmustergenerator TMG zunächst unterbrochen.

Nach dem Beginn einer neuen Linie von Punkten erscheint das Signal ML, das das Flip-Flop F3 löscht, das sich normalerweise vorher bereits im gelöschten Zustand befunden hat. Ferner wird das Flip-Flop F2 gesetzt, so daß das Signal (?2 über das ODER-Glied 12 und das UND-Glied GIl die Zufuhr des Hilfstaktsignals CP2 zum Taktmustergenerator TMG über das ODER-Glied 13 freigibt. Gleichzeitig gibt das Signal Q 2 auch das UND-Glied G 14 frei, so daß der Zähler Z2 ebenfalls das Hilfstaktsignal CP2 erhält. Das Übertragssignal Ü2 löscht das Flip-Flop F2. Da die Kapazität 2' - ' des Zählers Z2 gleich der Anzahl von Punktpaaren je Zeile eines Elementarfeldes ist, wird das Taktmuster auf diese Weise vor Beginn einer neuen Zeile um den während einer Zeile eines Elementarfeldes durchlaufenen Bruchteil versetzt. Ferner wird durch das Löschen des Flip-Flops F2 das Flip-Flop 1 wieder gesetzt, so daß das Signal Q1 wieder das Haupttaktsignal CP1 dem Taktmustergenerator TMG zuführt. Dies geschieht nach jeder vollständigen Zeile von Druckpunkten.

Die Kapazität 2^mdes Zählers Z1 ist gleich der Anzahl von Zeilen je Elementarfeld. Wenn also ein Elementarfeld bzw. eine Reihe von Elementarfeldern fertig gedruckt ist. Hefen dieser Zähler Z1 mit dem Signal EL am Ende der letzten Zeile ein Übertragssignal Dl, das das Flip-Flop F3 setzt. Dessen Ausgangssignal Q3 gibt dann über das ODER-Glied G12 und das UND-Glied GIl die Zufuhr des Hilfstaktsignais CP2 zum Taktmusiergenerator TMG so lange frei, bis das Signal NL erscheint und das Flip-Flop F3 wieder löscht. Da der Abstand zwischen den Signalen EL und NL statistisch schwankt, erhält der Taktmustergenerator bei Beginn einer neuen Reihe von Elementarflächen also eine statistisch bestimmte Anzahl zusätzlicher Taktimpulse. Dabei ist angenommen, daß dss Hilfstaktsignal CP 2 in dem Zeitraum zwischen den beiden Signalen EL und NL eine Vielzahl von Taktimpulsen enthält. Dieses Hilfstaktsignal kann eine wesentlich höhere Frequcn7 als das Haupttaktsignal CPi haben.

Auf diese Weise wird also gewährleistet daß Dualwerte linear in Schwärzungsgrade umgesetzt werden, ohne daß störende Periodizitäten auftreten können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Drucken eines Bildes mit Bereichen unterschiedlichen mittleren Schwärzungsgrades mittels eines Druckers, der nacheinander in zur Papiervorschubrichtung senkrecht verlaufenden Zeilen punktweise druckt, wobei das Bild in Elementarfelder mit einer Anzahl Punkte aufgeteilt ist und in jedem Eleinentarfeld eine Anzahl von Punkten entsprechend dem durch eine dem jeweiligen Elementarfeld zugeordnete mehrstellige Dualzahl bestimmten Schwärzungsgrad gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer n-stelligen Dualzahl ein Elementarfeld mit einer Anzahl von 2" Punkten gewählt wird und die Dualzahl in zwei Impulsmuster mit einer dem Wert der Dualzahl entsprechenden Anzahl von Impulsen in einem Gesamtzyklus von 2" -' Takten so umgewandelt wird, daß in dem ersten Impulsmuster bei von Null verschiedenem höchstwertigen Bit der Dualzahl bei jedem Takt ein Impuls und in dem zweiten Impulsmuster für jedes von Null verschiedene andere Bit eine der Wertigkeit dieses Bits gleiche Anzahl von Impulsen in festgelegt ungleichmäßiger zeitlicher Verteilung erzeugt werden, wobei in dem zweiten Impulsmuster die für Bits verschiedener Wertigkeit erzeugten Impulse zeitlich nicht zusammenfallen, und daß die beiden Impulsmuster nach jedem Takt zur Ansteuerung des Druckes eines anderen Punktpaares aus dem Elementarfeld verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elementarfeld aus Zeilen mit jeweils einer gleichen, geraden Anzahl von Punkten besteht und daß ein Punktpaar jeweils zwei nebeneinanderliegende Punkte in einer Zeile enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der beiden Impulsmuster zu den Punkten eines Punktpaares zwischen den Takten in statistischer Folge vertauscht wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Haupttaktsignal (CPi), das 2" - ' Takte je Gesamtzyklus liefert, erhaltender Taktmustergenerator (TMC) für jede Stelle der Dualzahl einen Ausgang (Ti, T2, ... Tn) besitzt, wobei jeder Ausgang eine der Wertigkeit der zugehörigen Dualstelle gleiche Anzahl zeitlich unregelmäßig verteilter Takte erzeugt und die von den einzelnen Ausgängen mit Ausnahme des ersten Ausgangs (TX) für die höchste Stelle der Dualzahl erzeugten Takte zeitlich nicht zusammenfallen, daß jeder Ausgang (Ti, Tl,... Tn)des Taktmustergenerators (TMG) mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes (Gl, G2,... Gn) verbunden ist und dem anderen Eingang jedes UND-Gliedes das Signal der entsprechenden Stelle der Dualzahl zugeführt wird, daß das mit dem ersten Ausgang des Taktgenerators verbundene erste UND-Glied (G i) mit der Ansteuerungsschaltung (A 1) für den einen Punkt und die übrigen UND-Glieder (G2, ... Gn) über ein ODER-Glied (G 0) mit der Ansteuerungsschaltung (A 2) für den anderen Punkt eines Punktpaares verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten UND-Glied (G 1) und dem ODER-Glied (GO) je ein Umschalter (SX, S2) nachgeschaltet ist, die die Verbindung des ersten UND-Gliedes (GX) und des ODER-Gliedes (GO) mit den Ansteuerschaltungen (A 1, A 2) der Punkte des Punktpaares vertauschen, und da3 ein mit dem Haupttaktsignal (CPi) synchronisierter Zufallsgenerator (ZG) die Umschalter (SX, 52) ansteuert

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker dit Flächen zeilenweise druckt, wobei der Taktmustergenerator

ίο (TMG) während einer Zeile einer Fläche nur einen ganzzahligen Bruchteil des Gesamtzyklus durchläuft, und daß der Taktmustergenerator (TMG) vor Beginn einer neuen Zeile derselben Fläche so viele zusätzliche Hilfstaktimpulse (CP2) erhält, daß der

!5 Taktmustergenerator bei jeder neuen Zeile derselben Fläche einen anderen Bruchteil des Gesamtzykius durchläuft.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker nacheinander die gleiche Zeile der in der Richtung der Druckpunkte hintereinanderJiegenden Flächen druckt und nur beim Beginn einer neuen Zeile derselben Flächen die zusätzlichen Taktimpulse erhält.

S. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktmustergenerator (TMG) nach dem Druck der letzten Zeile derselben Flächen vor Beginn der ersten Zeile neuer Flächen weitere zusätzliche Hilfstaktimpulse (CP2) erhält, deren Anzahl zufallsbedingt ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Ende einer Druckzeile anzeigendes Signal (EL) ein erstes Flip-Flop (Fi) löscht, dessen fehlendes Ausgangssignal (Q 1) die Zuführung des Haupttaktsignals (CPi) zum Taktik rastergenerator (TMG) sperrt, und einen ersten Zähler (Z 1) um eine Stellung weiterschaltet, daß ein den Beginn einer neuen Druckzeile anzeigendes Signal (NL) ein zweites Flip-Flop (F2) setzt, dessen Ausgangssignal (Q 2) die Zufuhr des Hilfstaktsignals

4υ (CP2) zum Taktmustergenerator (TMG) und zu einem zweiten Zähler (Z2) freigibt, dessen Übertragssignal (Ü2) das zweite Flip-Flop (F2) wieder löscht und damit das erste Flip-Flop (Fi) setzt, wobei die Kapazität des zweiten Zählers (Z2) gleich

4ϊ der Anzahl der zusätzlichen Taktimpulse zum Taktmustergenerator (TMG) beim Beginn einer neuen Zeile derselben Flächen ist, und daß das Übertragssignal (Üi) des ersten Zählers (Zi), dessen Kapazität gleich der Anzahl der Zeilen je

5" Fläche ist, ein drittes Flip-Flop (F3) setzt, dessen Ausgangssigna! (Q 3) die Zufuhr des Hilfstaktes (CP2) zum Taktmustergenerator (TMG) freigibt, und daß das den Beginn einer neuen Druckzeile anzeigende Signal (NL) das dritte Flip-Flop (F3)

5-ΐ löscht.