Beeldverwerking Hoofdstuk 1: Inleiding

Voorbereiden voor reproductie: toon- & kleurcorrectie, beter detail, formaat wijzigen, effecten, …

Fotometrische grootheden Afbeelding is 2D … elk punt voorgesteld als (x,y) met een bijhorende “grijswaarde”. (grijswaarde = alg. term voor luminantie, reflectie of densiteit)

Luminantie & reflectiefactor Luminantie = oppervlaktehelderheid L : Licht die per eenheid van opp. een bepaalde richting uitstraalt. Reflectiefactor ß : Φ m / Φ o Verhouding tussen teruggekaatst licht op meetoppervlak en referentieoppervlak. Luminantie L(x,y) is afhankelijk v/d verlichtingssterkte E(x,y) en de reflectiefactor ß(x,y). L(x,y) = ß(x,y) . constante { E(x,y) is in elk punt gelijk } L wordt vaak genoteerd als een waarde tussen 0 & 1 = Y : relatieve luminantie. (1 = ref.wit) Bij een camera of scanner wordt bij grijswaardecodering de luminantie (Y) bepaald en omgezet naar een getal tussen 0 en maximum bepaald door de bitdiepte (vb.: 8bit = 256 kleuren 255 maximum)

Perceptuele helderheid = waarnemen van helderheid

Luminantie =/= Helderheid Luminantie (L): fysische grootheid voor de lichtstroom. Helderheid (B): perceptuele helderheid. Weber-Fechner: B = log L Ba = absolute, perceptuele helderheid = brightness V = relatieve, perceptuele helderheid = lightness V = 50.log(100.Y/Y0) { Y0 = luminantie referentiewit = 100 } Een verschil in lightness kleiner dan 1, kunnen we niet meer waarnemen dus kunnen we ongeveer 100 helderheidsniveau’s onderscheiden. Een betere verhouding is die van CIE Lightness (L*) L* = 116.(Y/Y0)1/3 -16

Densiteit = zwarting/grijswaarde van een beeldpunt in drukwerk

Opzichtoriginelen: D = -log β Transparanten: D = -log τ Logaritme wijst er op dat het oog terug niet perfect gelijk waarneemt.

Elementen uit de kleurenleer

Kleuren waarnemen Tussen 380nm en 780nm zitten de zichtbare kleuren tussen UV en IR met daar tussen de hoofdkleuren Blauw (400-500), Groen (500-600) en Rood (600-700) Een lichtbron heeft een spectrale stralingsverdeling/emittantie : P(λ) Een voorwerp heeft ofwel een spectrale reflectiefactor β(λ) Ofwel een spectrale transmissiefactor τ(λ) P(λ) in combinatie met β(λ) of τ(λ) bepaalt de kleur van het voorwerp. Zo zal een gele lichtbron (Groen + Rood) op een cyaanoppervlak (Blauw + Groen) enkel maar een Groen kleur tonen.

Mengen Additief: RGB: gekleurde lichtbronnen optellen. Subtractief: CMY: vertrekken van wit en met inkt delen van het wit spectrum absorberen/afnemen.

Kleurcodering RGB voor scanner, camera afh. van filterkarakteristieken, lichtbron en spectrale gevoeligheid v/d detectoren. (toestelafhankelijk dus kan verschillen) RGB voor scherm is nog eens anders door de karakteristieken van de fosfor, dus terug een verschil. Printers en drukpersen werken in CMYK met een voor elke kleur een rasterpercentage. Maximale waarde bij 8bit is 255 en staat dan gelijk aan een perc. van 100%.

Kleurenruimtes CIE RGB, CIE XYZ : Y = luminantie; CIE LAB : L = CIE Lightness (L*), a = rood-groen, b = geel-blauw Varianten : NTSC-RGB (voor Am. TV), sRGB (voor Internet), Apple RGB, Adobe RGB, … Voor NTSC-RGB kan je de luminantie bepalen door: 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B = Y

Digitale beelden Foto’s en dia’s : RGB-waarden met continu verloop. (analoge beelden) Digitale beelden: RGB-waarden met discontinu of discreet verloop.

Beelden aftasten Wit licht van de aftastkop valt op het origineel, weerkaatst, wordt opgevangen en gesplitst in RGB. De opgevangen lichtbundels worden omgezet in spanningssignalen die worden gedigitaliseerd. Bij doorzichtoriginele vertrekt de lichtbundel vanuit de trommel naar buiten.

Digitaliseren (met ADC : Analoog/Digitaal Convertor) 1. Bemonsteren: op regelmatige basis samples nemen discreet signaal. Samplefrequentie

bepaalt de resolutie in de scanrichting 2. Kwantiseren: waarden afronden naar een beperkt aantal niveaus (kwantiseringsresolutie) 3. Coderen: numerieke waarden naar binaire waarden. (n=2b)

Eindresultaat = Bitmapbeeld: Heeft discrete structuur. Elke pixel heeft een adres (x,y)-coördinaten.

Karakteristieken bitmapafbeelding.

Spatiale resolutie Aantal pixels per inch/cm (ppi/ppcm) CSF (Contrast Sensity Function) toont dat vanaf 5l/mm (10ppmm) geen onderscheid meer kan gemaakt worden op een afstand van 30 cm. Voor goed drukwerk 300ppi, voor web 72ppi, … afh. van medium. Scanresolutie afh. van 2 factoren. Uitvoerresolutie en vergrotingsfactor. Rin = Rout x vergrotingsfactor (vb. 300ppi * 200% = 600ppi)

Toonresolutie Of het aantal kwantiseringsniveau’s (altijd macht van 2) Te laag: toonsprongen, Te hoog: te veel bytes. Scanners en camera’s lezen enkel luminantie … dus veel meer luminantieniveau’s onderscheiden (±12b) om tot 100 verschillende kwantiseringsniveau’s te komen. V = Yγ { V = helderheid, Y = luminantie } γ (gamma) bepaalt de buiging van de functie en ligt meestal tussen 0,40 en 0,45. Deze functie lijkt niet op L* = 116.(Y/Y0)1/3 -16 maar het is wel een goede benadering. In plaats van het analoge beeld onmiddellijk te samplen (ADC) waarbij tot ongeveer 12b luminantieniveau’s nodig zijn om tot een 8b kwantisatieniveau te komen, is het beter van de luminantie eerst om te zetten in lightness ( V = Yγ )

Spatiale resolutie – Toonresolutie : complementaire factoren Deze twee factoren zijn van elkaar afhankelijk. (300dpi en 256 tonen ±= 600dpi en 128 tonen)

Classificatie van digitale beelden Binair = monochroom (1b/pixel) Grijswaarden (vb.8b/pixel = 256 grijswaarden) Kleuren (3kanalen RGB, Lab, 4kanalen CMYK) Geïndexeerd of paletkleurenbeeld (alle kleuren krijgen een nummer kleurentabel)

Aangepaste codering

Alfakanaal RGBa. Een vierde kanaal die omschrijft in hoeverre de onderliggende kleuren zichtbaar zijn. (0: compleet transparant; 255: niet transparant; 128: voor de helft transparant; …) => 32b ipv 24b Voor antialiasing, animaties, overvloeien, …

Multicolour printing Meer kleuren dan CMYK

meer kanalen grotere bestanden meer kleuren groter kleurengebied

Bitmap en vector Niet pixel per pixel maar als een verzameling instructies. Vooral voor lijnwerk. Contour + vulling. Compact in opslag, snel en hoge kwaliteit.

Formaten TIFF (Taged Image File Format) Beste voor druk met high-end beeldromaat. Overhead voor Internet. EPSF (Encapsulated PostScript Format) Goed voor PostScript en PDF-documenten. BMP (Microsoft Bitmap Format) In Windows-omgeving rechtstreeks uitvoerbaar naar scherm. (Intel : MSB little endian; Motorola / Mac-OS: LSB big endian extra conversie nodig) PICT Voor QuickDraw van Apple (wat BMP is voor Windows) JPG Gecomprimeerd beeld bepaald door een kwaliteitsfactor Q. Zeer geschikt voor Internet. GIF (Graphics Interchange Format) Met LZ-compressie van CompuServe. (verliesloos =lossles) + Interlaced mogelijkheid. (snelle opbouw op Internet, eerst vaag dan scherp). PNG (Portable Network Graphics) Alternatief op GIF en licentievrij.

Oefeningen 1.1) 300ppi = 118,11ppcm x 500% = 591ppcm 1.2) V=100.√(Y/Y0) 1=100. √(Y/100) 1=10. √Y (1/10)1/2 = Y Y = 0,01 1%

Voor 1 helderheidsniv. 100 luminantiniv. 100 hn * 100 ln/hn = 10000 ln (=14b =16b = 2Byte) 1.3) Omtrek cirkel in cm * toeren/sec = cm/sec * ppcm = ppcm/sec = samplefrequentie

(12.3,14) cm * (1200/60)toeren/sec * (300/2,54)ppcm = 89053 Hz = 891kHz 1.4) 8b voor luminantieniveau is niet voldoend voor 255 helderheidsniveaus (slechts 173) Daarvoor is

er 16b nodig om dat te garanderen (zie oef 1.8) Bij scenario 1 wordt via V=Yγ gerekend. De 0,4 enkel gebruiken indien genormaliseerd!

1.5) V=Yγ V = 0,50,45 V = 0,73 28 . 0,73 = 187 1.6) 255 = 100% 1=Y0,45 Y = 1

128 = 50% 0,5 = Y0,45 Y = 0,21 0 = 0% 0 = Y0,45 Y = 0

1.7) Y = R.0,299 + G.0,587 + B.0,114 Y = 0,5.0,299 + 0,5.0,587 + 0,5.0,114 = 0,5 50% L* = 116.(Y/Y0)1/3-16 L*=116.(50/100)-16 = 76,06

1.8) Zie Excell bestand.

Beeldverwerking Hoofdstuk 2: Datacompressie bij bitmapbeelden

Grootte van pixelbeelden

Afmetingen bitmapbeeld Uitgedrukt in pixels: via de resolutie kan je bxh bepalen in cm of inch. Uitgedrukt in cm / inches: via dezelfde resolutie te bepalen in pixels. (vb. h x b = 2cm x 3cm met 72dpi 2/2,54*72 x 3/2,54*72 56p x 85p)

Grootte bitmapbeeld N =( bits per pixel . pixels hoogte . pixels breedte)/8 N = grootte in bytes

Datacompressie CV : compressieverhouding = oorspronkelijk #bytes / gecomprimeerd #bytes Verliesloze compr. (lossless) : minder bytes maar exacte reconstructie. (RLE, LZW, Huffman, …) Verliesgevende compr. (lossy): irrelevante info weglaten (JPEG)

Looplengtecodering (RLE: Run Length Encoding) (binaire, grijswaarde en paletkleurenbeelden) Principe: beeldlijn verdelen in partities. 80 pixels $FF, 126 pixels $A0, 50 pixels $2B normaal: 256pixels x 8b/pixel = 256B compressie: 3 x (8 + 8) = 6B 400 pixels $FF, 300 pixels $2B 255 pixels $FF, 145 pixels $FF, 255 pixels $2B, 45 pixels $2B normaal: 700pixels x 8b/pixel = 700B compressie: 4 x(8 +8) = 8B !! bij ruis en verloop kan deze compressie juist negatief werken en grotere files maken !!

Packbits Net als RLE maar dan op byte-niveau. FE AA: F gelijke bytes; E 2 + 1; AA 3 x deze byte 02 80 00 2A: 0 ongelijke bytes; 2 2 + 1; 80 00 2A de ongelijke bytes …

Huffman Niet alle kleuren een gelijk aantal bits. Frequente kleuren minder bits. Opstellen van de tabel:

1. Zet de kleuren in volgorde van veel voorkomen naar weinig voorkomen 2. Neem telkens de twee kleinste samen en tel ze op, tot je een boom hebt. 3. Plaats aan elke tak links een 0 en rechts een 1 of omgekeerd maar overal gelijk! 4. Lees je code van de “grootste tak” naar de “kleinste tak”

LZW Verliesloos, toepasbaar op elke data, snel,… Identieke sequenties worden opgenomen in een tabel, waarvan de eerste 256 codes gereserveerd zijn voor de enkelvoudige bytes en 2 stuurtekens (CC & EOI). 9 bits -> 512 stringcodes, …. Tabel invullen: i: gewoon een telnnummer k: nieuw ingelezen binaire string s+k: wat in s zat + de nieuwe string in tabel: staat s+k in de tabel? ja/nee code uit: nr v/d locatie waar s zat s: wordt k indien nieuwe code; wordt s+k indien geen nieuwe code in: locatie + nieuwe code

JPEG Lossy compressie voor digitale halftoonbeelden. Ingewikkeld algoritme met goede CV.

Oefeningen 2.1) 110p x 75p = 8250p x 1b/p = 1031,25B 2.2) 256p x 256p = 65536p x 4b/p = 32kB 2.3) (10 x 120) x (15 x 120) x 8b = 2160kB; (10 x 120) x (15 x 120) x 6b = 1620kB 2.4) 1cm² = 43,2kB x 100 100cm² = 4320kB 100cm² = 10cm x 10cm 2.5) (21,0 x (300/2,54)) x (29,7 x (300/2,54)) x 4b = 34,8MB 2.6) (15 x (300 x 5 / 2,54)) x (12 x ( 300 x 5 / 2,54)) x 3B = 188,32MB 2.7) 5 x 15 $F; 1 x 5 $F; 8 x 15 $A; 1 x 6 $A; 3 x 15 $2; 1 x 5 $2 = 19 x (4b + 4b) = 19B gecomprimeerd

256 x 4b = 128B origineel CV = 128/19 = 6,74 2.8) 20 x W; 40 x Z; 80 x W; 127 x Z; 53 x Z = 5 x 1B = 5B gecomprimeerd

320 x 1b = 320b = 40B origineel CV = 40/5 = 8 2.9) Teken de boom en je bekomt: g1:0; g2:10; g3:1100; g4:1101; g5:1110; g6: 1111

(70 x 1) + (12 x 2) + (5 x 4) + (5 x 4) + (4 x 4) + (4 x 4) = 166b gecomprimeerd 100p x 3b/p = 300b origineel CV = 300/166 = 1,807

2.10) Net het zelfde als 2.9 maar uitgebreider….132164b gecomprimeerd 65536p x 4b/p = 262144b origineel CV = 262144/132164 = 1,983

2.11) Zie Excell bestand. “onvolledig”

Beeldverwerking Hoofdstuk 3: Beeldweergavetechnieken

Monitoren

Uitvoertechnologie CRT: Elke basiskleur (RGB) elektronenstraal wordt afgebogen om volledig scherm te bereiken. Laten fosfors (RGB) oplichten intensiteit oplichten recht evenredig met de kracht van de straal. Voor het oog worden de drie kleuren additief gemengd tot één. LCD: Backlight met daarboven per beeldpunt een kubus. Aan de bovenkant kleurfilters (RGB), aan de onderkant zitten lichtsluizen die het licht meer of minder doorlaten. Plasma: Minuscule gasontladingslampjes waar UV via fosfor omgezet wordt naar zichtbare straling.

Dataflow = Interne beeldvormingsmodel

Mac OS = QuickDraw GX Windows = Graphics Device Interface (GDI)

1. Van harde schijf (TIFF, EPS, …) in de applicatie geladen als DIB (device independent bitmap) 2. GDI van Windows zet deze in de Device Context om in DDB (device dependent bitmap) (afbeelding dus twee maal in het geheugen!) 3. Die DDB gaat dan naar de driver van het device en zo naar het device.

Kleurweergave Bronkleuren: Afh. van gebruikte fosfor bij CRT of de filters bij LCD. De bronkleuren omschrijven een driehoek in het chromaticiteitsdiagram. + verzadiging grotere driehoek + kleurenbereik (gamut). Kleurtemperatuur: Kleurzweem van het witpunt (3000K – 9000K). Gaat van rood over wit naar blauw. De norm is 6500K

Toonweergave Helderheid: De maximale luminantie Ymax Contrast: Verschil tussen Ymax en Ymin = C Y = uγ { luminantie is de spanning tot de macht γ } γ = gamma en voor een CRT is dat 2,5 u (spanning) is recht evenredig met de digitale luminantiewaarde y Y = yγ(y is een genormaliseerde waarde tussen 0 & 1) Uitgetekend geeft een gamma van 2,5 een functie die doorbuigt waardoor het beeld te donker is. (vb. y=0,6 Y=0,3) Oplossing: gammacorrectie: digitale waarden eerst tot de macht 1/γCRT. (=γCORR) Zo bekom je op het einde dezelfde luminantiewaarde. In functie van het omgevingslicht neemt men vaker een een kleinere correctie om een groter uitvoer gamma te hebben. (Windows: 1/2,2 1,14 UIT) In GDI: gammacorrectie 1/2,2 Device Context Driver Graf. Kaart gamma van 2,5 op scherm. Mac OS: gammacorrectie van 1/1,8 (in QuickDraw) + gammacorrectie in graf. kaart 1/1,45

Aangezien bij het omzetten van luminantie naar lightness gerekend wordt met 0,4 gamma en dat gelijk is aan de gammacorrectie mag deze stap dus verwaarloosd worden. Besturingssysteem op de hoogte door het kleurprofiel in het beeldbestand. Indien geen profiel zal de gammacorrectie onnodig nog eens toegepast worden. Heeft de invoer een andere gammawaarde dan 0,4 dan zal GDI / QuickDraw een omrekening moeten maken.

Printers Laser: fotogevoelige laag, belicht, neemt toner aan, zet af op papier en thermisch gefixeerd. Inktjet: hoge frequentie inktdruppels spuiten. Laser werkt binair met hoge resolutie (1200dpi), inktjet meer dan 1 bit (tot 6bit) maar minder resolutie. Inktjet heeft hoger contrast, groter kleurenbereik. Inktjet is stabieler, minder kalibreren/profileren. Printers hebben ook een gammawaarde want puntverbredingen zorgen voor donkerder drukwerk. Bij Mac OS geen gammacorrectie nodig want alle Apple printers hebben een gammawaarde van 1,8.

Oefeningen 3.1) V = 0,50,4 = 0,757 255 x 0,757 = 193 3.2) γuit = γcorr . γcrt Windows: 1,5 = x . 2,5 x = 1/1,666... CW = 1,667

Mac OS: 1,5 = x . 1,8 x = 1/1,2 CW = 1,2 3.3) γuit = γscan . γcorr . γcrt 0,8 . 0,75 . 2,5 = 1,5

Beeldverwerking Hoofdstuk 4: Toonweergave in druk

Reproduceren

Workflow 1. Invoer: Scanner of digitale camera digitale vorm. Bij prof. scanners: toonverloop instellen

(lichter/donkerder) via invoercurve. 2. Bewerken: Beeldverwerking (PhotoShop) en opmaakprogramma (InDesign) 3. Uitvoer: Print-commando: digitaal document PostScript / PDF (paginabeschrijvingstalen)

RIP (Raster Image Processor) zet PS/PDF om naar bitmap uitvoereenheid. (bij conventioneel drukwerk zit daar nog de film en de drukvorm tussen, uitgezonderd bij CTP: Computer To Plate, waar geen film meer gemaakt wordt)

Beeldweergave Drukken is binair (inkt of geen inkt). Verschillende tonen via rastertechnieken (rasterpunten volgens lignatuur/frequentie). Grootte v/d rasterpunten in functie v/d toonwaarden. Rastertoonwaarde = ϕ = opp. rasterpunt / opp. rastercel (uitgedrukt in percentage: rasterpercentage) 1 = ϕ + Y { luminantie (wat weerkaatst) + rasterpercentage (wat bedrukt) vormt samen 1 }

ϕ = 1 – Y; Y = 1 – ϕ

Densitometrie Doorzicht : D = log 1/ τ τ = 10-D { de optische transmissiegraad } = verhouding doorgelaten licht tegenover totaal opvallend licht. Opzicht: β = Φmeetvlak / Φ referentiewit { de optische reflectiegraad } Φ = hoeveelheid gereflecteerd licht. De reflectiefactor komt overeen met de luminantiefactor : β = Ymeetvlak / Yreferentiewit D = log 1/ β β = 10-D

Dpapier = 0; βpapier = 1 Verband rasterpercentage – densiteit τ = 1 - ϕF { transmissie (τ) is hetgeen dat niet tegengehouden word door het rasterpercentage (ϕF) } DF = log 1/ τ DF = - log τ DF = - log (1 - ϕF) - DF = log (1 - ϕF) (1 - ϕF) = 10-DF ϕF = 1 - 10-DF

β = ϕDR . βv + (1 - ϕDR). βpagina { vraag me niet van waar die definitie komt! } β = ϕDR . 10-DV + (1 - ϕDR) { βv = 10-DV en βpagina = 1 } β = ϕDR . 10-DV + (1 - ϕDR) β = (ϕDR . 10-DV) - ϕDR + 1 β = -ϕDR .(1 - 10-DV) + 1 { -ϕDR voorop zetten} β = 1 - ϕDR .(1 - 10-DV) DDR = -log β DDR = -log [1 - ϕDR .(1 - 10-DV)] ϕDR = (1-10-DDR) / (1-10-DV) Murray – Davies !! Filterdensiteit Evalueren van gebruikte drukinkten: complementaire kleurfilters gebruiken: cyaan roodfilter, …

Uitvoercurve bij offset Offsetdrukproces bestaat uit fasen: film belichten, ontwikkelen, plaatkopie maken en het drukproces. (CTP: Computer To Plate, geen film meer) Elke fase/proces heeft zijn karakteristiek. Het resultaat daarvan is de uitvoercurve.

Drukkarakteristiek = verband tussen beeldvormende grootheden en beeldwaarden v/h drukwerk beeldvormende grootheden: offset, zeef, flexo rasterpercentage; diepdruk etsdiepte, graveerdiept, napvolume; digitaal drukken elektrostatische lading beeldwaarden v/h drukwerk: rasterpercentage, drukdensiteit, colorimetrische waarden Punttoename ϕDR > ϕPL Δ ϕ Δ ϕ = Δ ϕMECH + Δ ϕOPT { het verschil ontstaat mechaninisch en optisch } Mechanisch: afh. v/d inkt en de drukdrager absorbtie van de inkt en uitvloeien. Optisch: deel v/h invallend licht dringt zich in het papier maar komt door de invalshoek niet meer uit het papier (lichtvangst) geen reflectie Punttoename is niet noodzakelijk voor elke kleur gelijk (afh. van soort pigment) Δ ϕ = Δ ϕMAX [1-4 ( ϕPL – 0,5)²] { punttoename in functie van ϕPL, BENADERING! } Toonverloop beperkt tot 95% tot 98%. Hoger zorgt voor dichtlopen. Ook kleine puntjes (5% of 2%) zijn te klein om weer te geven rasteromvang van 5%- 95%. Volvlakdensiteit (Dv) DDR niet enkel bepaalt door ϕDR maar ook door DV. De volvlakdensiteit wordt bepaald door: inktkwaliteit, drukdragerkwaliteit, dikte van de inktlaag. Meer inkt groter DV niet evenredig … er treed verzadiging op. Een goeie drukkarakteristiek kan je niet bereken maar zijn enkel mogelijk via metingen.

Oefeningen 4.1) DF = DPL = 0,26 ; DDR = 0,35 ; DV = 1,40

ϕF = 1 – 10-DF = 0,45; ϕDR = (1-10-DDR) / (1-10-DV) = 0,576 0,126 = 12,6% toename ! 4.2) ϕDR = 0,5; ϕF = ?

ϕDR = ϕPL + Δ ϕ { rasterpercentage op druk is dat van de plate + toename } Δ ϕ = 0,1 – 0,4 ( ϕPL – 0,5)² { formule voor een benadering van de toename } ϕDR = ϕPL + [ 0,1 – 0,4 ( ϕPL – 0,5)² ] { vorige 2 formules samennemen } 0,5 = ϕPL + [ 0,1 – 0,4 ( ϕPL2 – ϕPL + 0,25) ] { macht² uitwerken } 0,5 = ϕPL + 0,1 – 0,4 ϕPL2 + 0,4 ϕPL - 0,1 { haakjes uitwerken } 0,5 = 1,4ϕPL – 0,4 ϕPL2 { vereenvoudigen } 0 = – 0,4 ϕPL2 + 1,4ϕPL + 0,5 { op 0 zetten } D = 1,16 { D = b² - 4ac } x1 = 3,09629 { x1= (-b - √D)/2a } x2 = 0,4037 { x2= (-b + √D)/2a }

x1 = + 300 % dus onmogelijk, dus x2 is de oplossing: 40,37%

Beeldverwerking Hoofdstuk 5: Instellingen toonweergave ZW-reproductie

Reproductie bij druk Beeldreproductie: vergelijk orig. lum. (YORIG) met lum. op scherm (YMON) resultaat in repro. curve. In druk worden densiteiten vergeleken: DDR en DORIG . (niet mogelijk bij een digitaal origineel) Om eenvoudig te vergelijken gekalibreerde grijstrap erbij. (ΔD tussen 2 trappen is gelijk)

Lineair Waarden van DDR en DORIG in een curve. Steilheid wordt bepaald door de gradiënt (G) G = ΔDDR / ΔDORIG = tg α G = 0: perfecte reproductie G > 1: toonexpansie, groter contrast, meer detail G < 1: tooncompressie, kleiner contrast, minder detail Denseitsomvang van: (vanbuiten kenne) natuur (4 – 5); dia (3,0 – 3,5); foto (2,0 – 2,2); gestreken papier (1,6 – 1,8); krantenpapier (1,0 – 1,2) Bij reproductie wordt gestreefd naar zo’n hoog mogelijke densiteit

Niet lineair Er kan een ongelijke spreiding optreden van grijswaarden (vb. sneeuwlandschap). High-key : lichte tonen ; Low-key : donkere tonen. Er wordt met 2 waarden gerekend. Ggem = ΔDDR / ΔDORIG = tg α { gemiddelde gradiënt } G = dDDR / dDORIG = tg α { gradiënt van 1 punt } Opgebogen: lichte tonen krijgen meer detail ten koste van de donkere. (totaal beeld wordt donkerder) Bij high-key origineel; correctie overbelichte foto. Doorhangende: donkere tonen meer detail. Gebeurt niet vaak want oog is gevoeliger aan lichte tonen. Bij correctie van een onderbelichte foto. Hybride: combinatie van de twee om middentonen gedetailleerder weer te geven. (5 tonen: zwart , wit, kwarttonen, middentonen en driekwarttonen)

Beeldverwerking Hoofdstuk 6: Rasterbeelden

Beeldweergavesystemen met beperkte toonresolutie halftonen simuleren met rastertechnieken. Toepassingen: binaire display’s, printers en meeste drukprocessen. AM-rasteren (Amplitude Modulatie): conventioneel rasteren met bepaalde geometrie: lineatuur, rasterhoek en puntvorm. FM-rasteren (Frequentie Modulatie): tonen bekomen via verschillende dichtheid (frequentie). Vraagt veel rekencapaciteit en delicaat voor het belichten op film, maken van drukvorm en het drukken. CTP (Computer To Plate) heeft FM-raster populair gemaakt. Hybride raster: combinatie van AM & FM Digitale beeldinformatie RIP (Raster Image Processor) Bitmap; belichter maakt micropunten op film/plaat. Hoe groter het rasterpercentage, hoe groter het aantal belichte micropunten. Klassiek rasteren: micropunt aan of uit. Inktjet / Xerografisch: meer waarden per micropunt. (aangepaste RIP) = halftoonrasteren.

Conventioneel raster

Lineatuur en periode Rasterpunt opgebouwd in rastercel. De rastercel bepaalt de structuur v/h raster. De lineatuur (L) is het aantal lijnen per cm/inch. De looprichting wordt bepaald door de rasterhoek. De zijde v/e rastercel is de rasterperiode (P) in micrometer (1000 μm = 1 mm) P = 1/L Volgens CSF (Contrast Sensity Function) kunnen we van op 30cm 5 lijnen per mm onderscheiden.

lineatuur = 50l/cm (= frequentie van 25l/cm) Hogere lineatuur hogere scanresolutie, grote bestanden Hogere lineatuur & kleinere Dv , wit = minimaal punt, zwart = minimaal opening. Die openingen zijn absoluut en lineatuur onafhankelijk. Omvang zal dus in verhouding kleiner zijn bij hoge lineatuur, dus een lagere Dv Bepalend voor de lineatuur:

- Ruwheid v/d drukdrager: hoe gladder, hoe hoger de lineatuur kan. - Absorptie v/d drukdrager: meer absorptie, kleinere lineatuur. - Druktechniek: offset (tot 200lcm); flexo (< 50lcm); zeef (3/1 verhouding: gaas 120lcm 40lcm)

Rasterhoek Hoek tussen rasterrichting en een horizontale. Kruislijnen van een raster het minst zichtbaar bij 45°. (drukwerk met 1 kleur: 45°) Bij vierkleurendruk: Y = 0° ; M = 15°/75° ; C = 75°/15° ; K = 45° (dominantste kleur op 45° plaatsen)

Rasterpuntvorm Puntvorm kan evolueren Ideale puntvorm: minimale puntverbreding ; optimale inkthecting ; weerstaat de neiging vroegtijdig dicht te lopen ; verdeelde puntsluiting Cirkelvormig: (+) kleinste omtrek voor een oppervlak kleinste punttoename (-) slechte puntsluiting Oplossing: euclidisch: beginnen bij rond, naar vierkant voor de puntsluiting en terug naar rond. Nog beter: diamantvormig ipv vierkant verdeelde puntsluiting. Rasterhoek wordt bepaald ten opzichte van de langste as bij vb een ruit of ellips.

Puntsluiting Bij puntsluiting een storende densiteitsprong (vooral zacht toonverloop) door smalle openingen tussen rasters die dichtlopen. (vb. vanaf 47% bij een vierkant 3 % te vroeg) Densiteitsprong afh. van: aantal raakpunten ; hoek tussen raakzijden (kleiner, grotere sprong) ; Rasterpercentage bij puntsluiting (hoe hoger, hoe groter de sprong) Beste is de ruit met diagonaalverhouding 1,4 (sluiting op 35% en 65%)

Digitaal rasterpunt Is discreet opgebouwd (geheel aantal micropunten) afh. van schrijfrooster v/h uitvoerapparaat. Micropunten op film/plaat via laserstraal binair gestuurd door de RIP (aan/uit). In praktijk nooit een scherpe karteling want de laserstraal is in doorsnee rond of elliptisch + overlapping. Hoe hoger de resolutie van de belichter: hoe nauwkeuriger de rasterpunt, hoe minder rafelig de randen en hoe beter de toonweergave. Theoretische rastercel (perfect vierkant) Praktische rastercel (werkelijkheid)

Toonresolutie ϕ = n/N { n = #micropunten in rasterpunt ; N = #micropunten in rastercel } n is een geheel getal tussen 0 en N. N + 1 (leeg raster) grijswaarden mogelijk. Elk rasterpercentage (ϕ) wordt door de RIP afgerond naar de dichtste praktische waarde.

afrondingsfout = kwantiseringsruis. Hoe groter N, hoe minder ruis. Normaalgezien 256micropunten nodig voor een vloeiende toonweergave. Tabel 6.1 is een illustratie van een rastercel met 16 micropunten. Per n waarde wordt het rasterpercentage (ϕ) getoond: vb. n = 2 ϕ = 2/15 = 0,13 DF = - log (1 - ϕF) DF = 0,06 DDR = -log [1 - ϕDR .(1 - 10-DV)] DDR = 0,05 (bij Dv van 1,20) (deze twee formules komen in hoofdstuk 4 vlak voor Murray-Davis) Je ziet dat bij elke volvlakdensiteit (Dv) het verschil in densiteit groter is dan 0,02 wat niet voldoende is, want verschillen groter dan 0,02 geven zichtbare toonsprongen.

Lineatuur – Toonwaarde – Uitvoerresolutie L = Ro / √N Bij een constante uitvoerresolutie (Ro) (vb.: 2000dpi) is de toonwaarde (N+1) afh. van de lineatuur (L). Vb: 50l/cm en een toonweergave van 256 vraagt een uitvoerresolutie van 2000dpi. (zie cursus) p 6.14

Moiré door 2 rasters; raster & moiréstructuur (2e orde); raster & beeldstructuur (texteel, baksteen, …); raster & drukvorm (gaas bij zeefdruk); raster & belichtingsrooster (sample-moiré) Een gerasterd origineel moet bij het inscannen “ontrasterd” worden. Naast de basisvector heb je de verschilvector en de somvector van een 2 rasters. De kleinste vector duit moiré aan, als deze kleiner is dan de helft v/d basis vector, is er moiré. (meestal de verschilvector, de somvector is over het algemeen groter dan de verschilvector) 2 rasters op 45° heeft normaalgezien geen moiré (verschilvector is niet kleiner dan de helft v/d basis) Er zijn ook nog de diagonaalvectoren en bij 45° ligt de diagonaalvector van het ene raster in het verlengde van de basisvector van het andere raster. Het verschil tussen de diagonaalvector en basisvector wijst op moiré (als die kleiner is dan de helft van de basisvector) moiré van de 2e orde. CMYK -> hoekverdeling van 22,5° (90/4) rozetten met grote diameter. Beter is om enkel rekening te houden met CMK (Y is licht en draagt niet bij tot moiré)

hoekverdeling van 30° (90/3) met Zwart op 45° en Cyaan en Magenta op 15° & 75°, Yellow op 0°. Indien uitgetekend verschilvectoren wijzen ook op rozetvorming maar de diameter is veel kleiner dan bij 22,5°. Cyaan moet exact samen vallen met de somvector van Magenta en Zwart. En de Magenta moet exact samen vallen met de somvector van Cyaan en Zwart. Anders ontstaat er moiré van de 2e orde bovenop de rozet. Vereenvoudig Vectordiagram: slechts één vector per raster. (C & M) en K verbind C & M tot een driehoek. Is er een opening moiré; is er geen opening geen moiré. Dot-centered-rozet: punt in het midden Clear-centered-rozet: leeg in het midden (zwart verschoven over rasterperiode*√3)

laatste is beter in midden en donkere tonen.

FM-Rasterbeelden Lang niet mogelijk door grote rekenkracht en niet haalbaar om te drukken. AM: amplitude wijzigen (kleiner of groter rasterpunt) FM: frequentie wijzigen (meer of minder rasterpunten) Witte ruis (wanorde) --- Blauwe ruis (midden) --- Perfecte regelmaat. Blauwe Ruis wordt bepaald door stochastische (toevallige) variabelen. stochastisch rasteren Ook wel niet-periodiek (NP) rasteren. Puntgrootte / Puntvorm: diameter: gestreken papier (20μm), krant (30μm), flexo (50μm), zeef (80 μm) Diameter 20 μm = punt van 1,5% bij lineatuur van 60l/cm. Niet lager dan 20μm (nauwelijks over te dragen op drukvorm) FM-rasterpunten bestaan uit meerdere micropunten. Boven de 1250dpi Ø micropunten < 20 μm

Hogere resolutie opdelen in clusters. Vb.: 5000dpi=2000dpcm=2000dots/ 10 000μm= 4dots/20 μm 4 x 4 micropunten is in cluster Toonwaarde: Net zoals bij AM : ϕ = n/N … maar er is geen rastercel Opl.: eenheidsvierkant.

ϕ = n.f/N { met f = #rasterpunten in het eenheidsvierkant }

Toonresolutie: Bij AM: N+1 , bij FM onbeperkt. ϕ≤0,5 λd = √(n/ ϕ) of ϕ = n/ λd2 { λd = gemiddelde afstand tussen rasterpunten } ϕ>0,5 λd = √(n/(1- ϕ)) of ϕ = 1- ( n/ λd2) Rasteromvang / toonbereik: AM: 5% - 95%; FM (theoretisch) 0% - 100% Toonverloop: Rasterpunten raken op verschillende percentages dus geen toonsprongen zoals bij AM. Detailweergave: Scherper dan AM (AM vooral afh. v/d rasterligneatuur) Moiré: Geen moiré of rozetvorming. Registratie: registratie (registerpunten) bij druk is minder kritisch dan bij AM. Nadelen:

- middentonen zijn problematisch: cluster en wolkvorming. - veel grotere punttoename RIP voert aanpassingen om te compenseren - moeilijk te reproduceren (film/plaat-kopie) CTP bied hiervoor een oplossing.

2e generatie FM-rasters (Harlequin)= HDS Screen Technology Puntgroei nog meer controleren. rustiger rasterbeeld. Het herschikken zorgt ook voor een kleinere puntomtrek.

Hybride Rastersystemen Combinatie van FM & AM. AM voor de middentonen en FM voor het groter toonbereik. Fabrikanten: Sublima/Agfa; Hybrid/Artwork Systems; SambaFlex/Esko Graphics.

Oefeningen (niet volledig!) 6.1) In een rastercel van 1cm², heb je een puntsluiting als de diameter van de cirkel = 1cm Opp. Cirkel = r.r.π = 0,5². π=0,78cm² rasterpunt/rastercel 0,78cm²/1cm² = 78% 6.2) 1e puntsluiting: diagonaal X = 1cm diagonaal Y = 1cm/1,6 = 0,625cm Opp.Ruit = diagX . diagY / 2 = 0,625 . 1/2 = 0,3125 cm² 0,3125cm²/1cm² = 31,25%

2e puntsluiting: eigenschap van een ruitvormig rasterpunt is dat bij de 2e puntsluiting de oppervlakte v/d ruit bij de 1e puntsluiting NIET bedrukt is 100% - 31,25% = 68,75%

6.3) Opp. Ellips: (diagX. diagY. π)/4 = (1 . 0,625 . π)/4 = 49,06% 6.4) L=30lcm; Ro=600dpi (600/2,5)/30 = 8dots/lijn hor.&vert. resolutie is gelijk

8 x 8 = 64μm N =64 6.5) Oppervlak kubus: 1cm² Zijde: 1cm Omtrek: 4xZ=4cm

Oppervlak cirkel: 1cm² Straal: r=√(opp./π) = 0,5642cm Omtrek: 2xRx π = 3,5449 4/3,5449 = 1,128

6.10) (zie afbeelding volgend blad) Gezocht: m (periode van de moiré) C:14,04° ; M:75,96° ; Y:0,0° ; K:45,00° (Yellow terug verwaarlozen voor moiré)

m = √(mx2 + my2) {schuine zijde = vierkantswortel van som van kwadraat van rechthoekzijden} mx = Cx – Kx - Mx & my = My – Ky - Cy Cx = Csz . cos14,04° Cy = Csz . sin14,04° My = Msz . cos75,96° My = Msz . sin75,96° Ky = Ksz . cos45,00° Ky = Ksz . sin45,00° { sz = schuine zijde, hier overal 6cm als voorstelling van 60lcm } Uitrekenen en in de formules mx = Cx – Kx - Mx & my = My – Ky - Cy plaatsen. Uitrekenen en in de formule m = √(mx2 + my2) plaatsen = 0,1697

Ben nu wel eens curieus wie dit allemaal gaat lezen, gewoon uit nieuwsgierigheid, laat eens iets weten als je dit allemaal gelezen hebt ;) … Tim