A N D E R S 2 0 En liten informationsbroschyr om RASTRERING VÄND
Varför används rastrering? Inom nästan all tryckeri- och skrivarteknik idag används någon form av rastrering för att göra tryckningen möjlig. Det skulle eventuellt kunna finnas två metoder för att undvika rastrering. Det ena skulle vara att istället för att trycka tidningar, böcker och annat material, så skulle man behöva framkalla allt fotografiskt, vilket skulle ge extremt hög kvalitet och färgomfång, men samtidigt bli oerhört kostsamt och tidsödande vid stora mängder. Den andra metoden skulle vara att använda sig av miljoner olika färgnyanser i tryckpressar och skrivare, vilket du säkert inser skulle vara näst intill omöjligt. Inom tryckeritekniken har man istället löst det på ett enklare sätt genom att använda rastrering. Vid svartvitt tryck används endast en färg i tryckpressen, vilken är svart. För att få fram en bild på ett papper kan tryckpressen variera sig mellan att antingen trycka en svart prick, eller inte trycka någon färg alls. Problemet uppstår då att en bild även innehåller gråtoner i olika nyanser mellan svart och vitt, och dessa måste på något sätt representeras av endast svart färg eller vitt papper. Detta har man löst genom att göra om bilden till ett raster. Ordet rastrering kommer från det latinska ordet rastrum, som betyder dela upp. Det man gör när man rastrerar en bild är helt enkelt att man delar upp den i små svarta punkter. Där bilden är svart sitter punkterna tätt och är stora, vilket gör att de flyter ihop för ögat. Där bilden är vit trycks inga punkter alls. Olika gråa nyanser fås genom att antingen förändra storleken på punkterna, eller mängden punkter på en viss yta. Små punkter ger en ljusgrå upplevelse, medan stora punkter ger intryck av en mörkare grå färg. Ju mindre punkterna är, och ju tätare de placeras, desto svårare blir det att med ögat se att bilden är uppbyggd av rasterpunkter och inte verkliga färgnyanser. Detta ger också bättre detaljåtergivning och finare tonövergångar i nyanserna. Färgraster Nästa problem vid tryckning är att man gärna vill använda fler färger än bara svart och vitt. Någon smart människa har då kommit på att om man använder fyra olika färger, och delar upp var och en av dessa färger i ett eget punktraster, och sen placerar dessa fyra raster ovanpå varandra, så kan man få fram alla färgnyanser i en bild på ett mycket bra sätt. De färger som används är Cyan, Magenta, Gult och Svart (CMYK). För att kunna dela upp bilden i fyra olika raster måste bilden först delas upp i dessa fyra olika färgkanaler. Varje färgkanal delas sedan upp i rasterpunkter precis som i en svartvit bild, fast i stället för svarta punkter använder man cyan, magenta eller gula punkter. När dessa fyra raster i olika färger sedan läggs på varandra, ofta i olika vinklar, så upplevs bilden innehålla alla tänkbara färgnyanser på grund av att ögat luras att tro detta. [ 14 12 13 16 19 21 20 17 5 4 3 10 28 29 30 23 6 1 2 11 27 32 31 22 9 7 8 15 24 26 25 18 19 21 20 17 14 12 13 16 28 29 30 23 5 4 3 10 27 32 31 22 6 1 2 11 24 26 25 18 9 7 8 15 Tröskelmatris för AM-raster [ 1 30 8 28 2 29 7 27 17 9 24 16 18 10 23 15 5 25 3 32 6 26 4 31 21 13 19 11 22 14 20 12 2 29 7 27 1 30 8 28 18 10 23 15 17 9 24 16 6 26 4 31 5 25 3 32 22 14 20 12 21 13 19 11 Tröskelmatris för FM-raster Originalbild. [ [ Bild baserad på endast ett tröskelvärde som endast ger två gråskalenivåer, svart och vitt.
Metod för digital rastrering Digital rastrering är en process där bildinformation transformeras till binärt format med endast två variationer. Trots att det finns ett flertal metoder för att åstadkomma detta, följer de alla en grundprincip. Rasterpunktens utseende beräknas med hjälp av en algoritm. Det finns två typer av raster: AM-raster (AmplitudModulerad) samt FM-raster (FrekvensModulerad). Den förstnämnda baserar sig på storleksförändring av rasterpunkterna utan att förändra frekvensen. Vill man att ett område skall uppfattas som mörkare än ett annat använder man sig av större rasterpunkter för att uppnå effekten. Denna typ av raster brukar även kallas konventionellt raster. FM-raster baserar sig istället på att förändra frekvensen hos punkterna och bibehålla samma storlek. För att ett område ska uppfattas som mörkare, placerar man fler punkter i området, och kan på så sätt uppnå effekten. FM-raster kallas ibland för stokastiskt raster, vilket egentligen är en felaktig beskrivning, då stokastiskt betyder slumpmässigt. Det är dock bra att känna till uttrycket då det förekommer ofta inom den grafiska världen. En digital bild består av en eller flera kanaler, en för varje färg. Är bilden svartvit förekommer endast en kanal. Rastreringsprocessen hanterar varje kanal separat. I varje kanal har en specifik pixel ett värde som representerar en intensitet. Dessa värden skickas in i en funktion (algoritm) som beräknar vilka pixlar som ska ha lägsta respektive högsta intensitet. Genom att använda olika algoritmer kan man skapa olika typer av raster. Den enklaste formen av en sådan algoritm är att jämföra om varje intensitetvärde är lika med eller över tröskelvärdet 0.5. Då får man ett två gråskalenivåer: antingen 1 eller 0; färg eller inte färg. Rastervärde = { 1, om pixelvärde >= 0.5 0, om pixelvärde < 0.5 Eftersom hela syftet med rastrering är att få effekten av kontinuerliga variationer, använder man sig av matriser med tröskelvärden. Ju större matris som används, desto fler gråskalenivåer. Då man använder sig av en matris med tröskelvärden grupperar man bildinformationen i mindre enheter; rasterpunkter som motsvarar en viss gråskalenivå. Beroende på hur tröskelvärdena i matrisen placeras, kan man skapa olika sorters raster. Detta kan ske t.ex. genom att placera närliggande värden nära varandra, långt ifrån varandra eller genom att placera värdena i en spiral-liknande placering (tabellrastrering). Matriserna till vänster exemplifierar två olika placeringar som resulterar i AM- respektive FM-raster. Dessa är här angivna som heltal, men kan konverteras till flyttal samt normeras till värden mellan 0 och 1, för att passa till den algoritm som ska användas. En ytterligare metod för att rastrera bilder är något som kallas rastrering med felspridning. Man beräknar som vanligt med tröskelmatrisen för att få sin rasterpunkt. Skillnaden är att man tar hänsyn till skillnaden mellan tröskelvärdet och pixelns intensitetsvärde. Man räknar ut differensen mellan dessa och lägger på de kringliggande intensitetsvärdena för att få bättre detaljåtergivning, samt få bättre spridning av rasterpunkterna. En nackdel med denna metod är dock att vissa bildartefakter kan uppkomma. Bild med AM-raster. Bild med FM-raster. Bild med FM-raster och felspridningsfilter. VÄND
Lpi Lpi står för Lines Per Inch. Detta är ett av de mått som beskriver rasters täthet. Med andra ord så står lpi-värdet för antalet rasterceller per tum. Ju högre rastertäthet (lpi) man trycker med, desto högre kvalitet får oftast den tryckta bilden. Antalet lpi beskriver hur många punktlinjer som ryms inom en tum. (1 tum = 2,54 cm). Här följer några av de vanligaste rastertätheterna: Lpi Användning 50 Äldre laserskrivare (300-600 dpi) 85 Dagstidningstryck 100-110 Nyare laserskrivare (1200 dpi) 133-175 Magasin, broschyrer mm 175-250 Konsttryck och konstböcker Lpi Papper 65-85 Tidningspapper 100-133 Obestruket papper 133-170 Bestruket, matt papper 150-300 Bestruket, glättat papper Ppi Ppi står för Pixels Per Inch och anger hur många pixlar det finns per tum i en digital bild. Många gånger förväxlas ppi och dpi med varandra, men detta är inte samma sak. I datorernas begynnelse så talade man om en fast upplösning på 72 ppi för Mac-datorer, och 96 ppi för PC-datorer, men idag kan alla datorer och skärmar använda sig av olika upplösningar. En digital bild med måttet 1x1 tum, och upplösningen 75 pixlar per tum (ppi), kommer innehålla 5625 pixlar. (75*75=5625). Om bilden istället har upplösningen 300 ppi, består den av totalt 90 000 pixlar, men är fortfarande bara 1x1 tum stor. Detta ger en bild med fyra gånger så stor upplösning, samt ger 16 gånger fler pixlar än den med 75 ppi. Bilden tar dock 16 gånger så mycket minnesutrymme på en dator. Ett högre ppi-värde ger ett bättre slutresultat för en tryckt bild. Som nämndes ovan är nackdelen med att använda ett högre ppi-värde, är att bilden tar mycket större plats vid lagring och kräver på så vis mer minne. Tänk på att inte använda för högt ppi-värde, ögat kan ändå inte se någon skillnad över en viss gräns. En bra tumregel är att räkna på följande sätt när man ska trycka en bild, och vill veta vilken upplösning bilden bör ha: ppi = önskat mått / originalets mått * 2 * lpi Olika rastertätheter. Vill man använda sig av en hög rastertäthet så ställs det större krav på både papper och tryckprocessen än vid lägre rastertäthet. Det finns olika sorters papper som kan användas vid tryckning. Vilket papper som bör användas beror på vilket resultat man vill få. Det finns obestruket och bestruket, och dessa används till olika tryck. Obestruket papper används till dagstidningar där det inte krävs så hög rastertäthet (85-100 lpi). Om man vill trycka med en rastertäthet över 200 lpi så krävs det att man använder sig av ett bestruket papper. Om man t.ex. har ett negativ som ska skannas in, vars mått är 24*36 mm, och vill trycka detta som en bild med 150 lpi, och som är 10*15 cm stor, så ska bilden skannas in med följande upplösning angivet i ppi: ppi = 15 cm/3,6 cm * 2 * 150 lpi = 1250 ppi De flesta tryckerier idag använder sig av den standardiserade rastertätheten 150 lpi. Vill man trycka en digital bild med hög kvalité bör bilden ha en upplösning (ppi) som är två gånger högre än rastertätheten (lpi). Om rastertätheten (lpi) är högre än bildens upplösning (ppi), kan bildens pixlar synas som små kvadrater även efter rastreringen. Det man också kan tänka på är att ögat inte kan uppfatta någon förbättring när man ökar rastertätheteten över en viss gräns.
Dpi Dpi står för Dots Per Inch, vilket anger hur många punkter (exponeringspunkter) per tum som en skrivare använder sig av för att skapa rasterpunkter, det vill säga skrivarens upplösning. En linje som en skrivare skapar kan aldrig bli smalare än en sådan exponeringspunkt. Ofta anges även en skanners upplösning i dpi, fast i en skanner handlar det egentligen om hur många pixlar den kan dela upp en bild i, det vill säga ppi. En skrivares upplösning i dpi är även ett mått på hur många färgnyanser som kan anges. För att rasterpunkter ska kunna varieras i storlek, består dessa av olika många exponeringspunkter. Ett visst antal exponeringspunkter i en fyrkant bildar en rastercell, t.ex 16 x 16 punkter. Varje rasterpunkt kan därmed bestå av från 0 till 256 punkter, vilket gör att bilden kan få 257 olika grånivåer. Vid vit färg består rasterpunkten av 0 exponeringspunkter, och vid svart färg fylls alla 256 punkter. Ju högre upplösning en skrivare har i dpi, desto fler exponeringspunkter kan varje rastercell bestå av. Se även bilden till vänster. Det som bestämmer hur många gråtoner en tryckt bild kan få, är kvoten mellan dpi och lpi. Nedan finner du några exempel på denna uträkning, men kom ihåg att ett högre lpi-värde inte alltid ger ett bättre tryck. I exemplet är tryckpressens eller skrivarens dpi-värde satt till 600. [dpi/lpi] 2 + 1 = antalet gråtoner lpi = 150 ger oss 17 olika gråtoner lpi = 100 ger oss 37 olika gråtoner lpi = 50 ger oss 145 olika gråtoner VÄND
Tryckproblem och rastervinklar Det mänskliga ögat är mycket bra på att upptäcka mönster, något som är ett problem när man ska trycka bilder. Vid tryckning, framförallt färgtryck, kan det bildas så kallade moiréeffekter. Dessa effekter uppstår när punktfrekvensen i de olika rastren är samma, men vinklarna mellan de olika rasterlager blir felaktiga. Då bildas mönster som kan vara mycket störande. Moiréeffekter uppstår alltid, men det är endast inom vissa vinkelskillnadsområden som de är märkbara för ögat. Effekten uppstår då man använder sig av mer än ett lager, till exempel fyrfärgstryck. Det behöver inte bli värre moiréeffekter för att man ökar antalet rasterlager för en bild. Detta kan istället få motsatt effekt och jämna ut bilden istället för att öka moiréeffekten. Det vanligaste är att vinkla det gula rastret 0 grader, cyan 15 grader, svart 45 grader, samt magenta 75 grader. Eftersom ögat uppfattar starka kontraster lättare än svaga, samt att man lättast uppfattar strukturer med vinkeln 0 grader, har man valt att placera den gula färgen med denna vinkel. Gult i kombination med cyan kan däremot skapa moiréeffekter. Dessa blir dock mindre synliga då gult har ett lågt kontrastvärde mot vit bakgrund. Man har upptäckt att om man har 30 graders vinkel mellan de olika rasterlagren minimeras risken för moiré. Med den beskrivna lösningen med olika rastervinklar uppstår ibland så kallade rasterrosetter. Dessa anses i allmänhet vara mindre störande och lättare att hantera vid tryckning än moiré. Rastervinklar mellan färglagren. Rasterrosetter med öppet centrum, respektive centrumpunkt. = Bilden visar hur ett mönster uppfattas olika av ögat, beroende på vilken vinkel mönstret har i förhållande till betraktaren. Ovan kan man se hur moiréeffekt kan uppstå när två mönster med olika vinklar placeras ovanpå varandra.
En moiréeffekt kan ses på de gröna partierna, eftersom det är två stycken dominerande färger (gult och cyan) som använts. Effekten syns inte alls lika mycket på de röda bären eftersom den röda färgen är ensamt dominerande. Dessutom kan den detaljerade strukturen på bären motverka en viss moiréeffekt. Punktformer Elliptiska punkter Passar till bilder med flera typer av objekt, men har en tendens att skapa mönster. Denna punkttyp är mest lämplig för bilder med både ljusa och mörka toner. Kvadratiska punkter Fungerar bäst till bilder med hög kontrast samt detaljrika bilder. Det blir dock sämre resultat för bilder med ljusa element, t. ex. hudtoner. Runda punkter Används främst till ljusa bilder, till exempel vid hudtoner. Är något sämre vid detaljerade skuggpartier. Vid valet av rasterpunktform måste hänsyn också tas till tryckpressen, eftersom även dessa kan påverka resultatet. Referenser Grafisk kokbok, Kaj Johansson, Peter Lundberg, Robert Rydberg, Kapero förlag 1998. Bättre bilder i tryck, Mattias Nyman, Rolf Förlag 1999. Licentiatavhandling om grafisk teknik, Sasan Gooran Linköpings universitet 1998. Föreläsnings- och laborationsmaterial i kursen Grafisk Teknik, Ingenjörshögskolan i Jönköping 2005. http://www.fotosidan.se/doc.htm?id=1827 http://susning.nu/lpi (Dpi, Ppi) Bilder Anders20: http://www.universofilmes.hpg.com.br/ Gräshoppa: Johan Norberg Övriga: Grafisk kokbok, s. 144-147 VÄND
A N D E R S 1 2 0 Ett grupparbete framtaget på Ingenjörshögskolan i Jönköping år 2005 i kursen Grafisk Teknik. Daniel Wallerius Jesper Jacobsen Johan Norberg Maria Häljestig Linder Tack till ARK-Tryckaren, som hjälpte oss med tryckningen.