Kombinierte graphische Ausgabe von Vektor- und Rasterdaten

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Kombinierte graphische Ausgabe von Vektor- und Rasterdaten

Author(s):

Spiess, Ernst Publication Date:

1991

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https://doi.org/10.3929/ethz-a-010607499

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ETH Hönggerberg, Zürich

Kombinierte graphische Ausgabe von Vektor- und Rasterdaten

Prof. Dipl. Ing. Ernst Spiess, Institut für Kartographie, ETH Zürich

1. Karten als eines der Endprodukte in der Bearbeitung raumbezogener Daten

Ein wesentliches Merkmal Geographischer Informationssysteme ist die flexible Handhabung der gespeicherten Daten. Der Benützer möchte frei sein in der Art, wie er die Daten bearbeitet, im einen Fall für Modellrechnungen, im andern für die graphische Präsentation der Ausgangslage. Auch das Ergebnis von Modellierungen braucht durchaus nicht immer ein graphisches Produkt zu sein. Allerdings besteht weitgehende Übereinstimmung dar- über, dass die graphische Präsentation für die breitere Öffentlichkeitsarbeit fast unerlässlich ist. Das bedeutet im- plizite, dass es oft nicht mit einem Exemplar getan ist, sondern, dass die graphische Information breiter gestreut werden muss. Das Medium, das vom Zielpublikum eine sehr bescheidene Infrastruktur verlangt, ist heute immer noch die auf Papier gedruckte Karte, dies etwa im Gegensatz zur aufwendigen Infrastruktur für elektronische Atlanten, die bereits für verschiedene Kartenwerke angeboten werden.

Die Herstellung mehrfarbiger, qualitativ einwandfreier Karten aus RIS-Daten ist die Aufgabe der digitalen Karto- graphie. Sie ist insgesamt sehr anspruchsvoll, da in der Regel verschiedene graphische Elemente zusammen- spielen. Die Karte ist ohnehin die vielleicht komplexeste Graphik, die man sich denken kann. Ein paar Stichworte mögen dies belegen: Geometrische Genauigkeit, insbesondere einwandfreies Zusammenspiel bei oft grossen Formaten, Kombination von Graphik und Text, mit Bezug auf die Namen ganz besonderem Text und eine ganze Palette graphischer Elemente, feine Linien in verschiedenen Farben, Flächenfarben, Flächenmuster, Punktsignatu- ren, homogene Flächentöne und modulierte Flächentöne, nicht selten noch kombiniert mit Luftbildern.

2. Kombinierte Vektor- und Rasterdaten, ein Merkmal der Kartengraphik

Diese graphische Komplexität ist der Grund dafür, dass man lange Zeit nach einem Ausgabemedium gesucht hat, das mit allen diesen Eigenheit der Kartengraphik fertig wird. Im letzten Jahrzehnt hat sich der Laserrasterplotter als Ausgabegerät durchgesetzt, nachdem zuerst bei der Hardware die Auflösung unter die Wahrnehmungsschwelle gebracht werden konnte und in der Folge – ebenso wichtig – auch softwareseitig die Entwicklung Schritt für Schritt zu integralen Arbeitsabläufen führte.

Wir sind seit 1974 im Bereich computergestützter Kartographie tätig, verfügten wir doch seit diesem Zeitpunkt über ein «APPLICON Interactive Graphics System» und einen «FERRANTI Photoplotter». Wir konnten damit wich- tige Erfahrungen im Hinblick auf die kürzlich beschaffte zweite Generation solcher Systeme gewinnen. Etwas was wir in unsern Spezifikationen als unabdingbar bezeichnet haben, war eine nahtlose Kombination von Vektor- und Rasterdaten. Wir haben mehr als zwei Jahre nur auf die Evaluation von Systemen verwendet, die in diesem Bereich wenigstens etwas zu bieten hatten. Ein System, das vollständige Parallelität der beiden Formate gewähr- leistet, wird heute auf dem Markt jedoch noch nicht angeboten. Wir haben uns schliesslich im September 1988 für ein in sich geschlossenes System entschieden, in dem Raster- und Vektordaten verarbeitet und verschoben werden können. Wir können hier über bald zweijährige Erfahrungen berichten.

Vergleich zwischen Vektorgraphik und Rastergraphik

Vektorgraphik wird von Linien dominiert; Punktsignaturen, Text und Flächen müssen behelfsmässig wiederge- geben werden. Rastergraphik besteht im Prinzip nur aus Flächen, die nicht leicht zu differenzieren sind.

Vektorgraphik Rastergraphik

Punktsignaturen

Liniensignaturen

Flächen mit Halbtonfüllung

Flächen mit Volltonfüllung

Überlagerungen

3. Ein Beispiel eines integralen Ablaufs: Erstellung einer Diagrammkarte

Ein solcher integraler Ablauf soll anhand eines Beispieles illustriert werden, dem Erstellen einer Diagrammkarte aus- gehend von statistischen Daten, wie wir dies in einer Semesterübung mit den Studierenden durchgeführt haben.

Solche thematische Karten werden typischerweise auf Basiskarten entwickelt. Diese sind in verschiedenen Mass- stabsbereichen, 1:5000 / 1:10000 (sog. Übersichtsplan) und 1:25000 bis 1:2 Mio. (Landeskarten und Landesatlas) als ein- oder mehrfarbige Karten, teilweise auch als Farbauszugsfilme erhältlich, d.h. unterteilt nach verschiedenen Kompo- nenten wie Gewässernetz, Grenzen, Waldflächen, Höhenkurven etc. Digitale Basiskarten jedoch sind in der Schweiz noch selten. Wir verfügen über einen Datensatz mit allen Gemeindegrenzen und dem Gewässernetz für einen Mass- stabsbereich zwischen 1:200000 und 1:500000. Bestrebungen sind im Gange, die Gemeindegrenzen 1:25000 zu digitalisieren; andere Komponenten werden nachfolgen.

Im vorliegenden Beispiel haben wir für die Basiskarten das Gewässernetz der Landeskarte 1:200000 und das Ge- meindegrenzbild im selben Massstab gescannt und zwar mit 25 mm Auflösung. Im nächsten Schritt wurden diese Scans mit dem Programm I / VEC vektorisiert, was eine teilweise Attributierung nach den Strichstärken des Originals er- laubte, sodass den Kantonsgrenzen, Bezirksgrenzen, Gemeindegrenzen verschiedene Farben und verschiedene Ebenen zugeordnet werden konnten. Das Hauptproblem besteht dabei darin, die Parameter beim Scannen so zu setzen, dass ein optimales Resultat gewonnen werden kann.

Alle Linien liegen damit als ungeordnete, unbereinigte "Spaghettis" vor. Sie werden nun in das Programm MicroStati- on GIS Environment eingelesen. Anschliessend werden sie mit den verfügbaren Batch-Funktionen bereinigt, Enden zusammengefügt, überstehende Linienstücke eingekürzt, geschlossene Flächen, sog. Shapes gebildet und diese mit einem Zentrumspunkt versehen, über den dann weitere Attribute eingefügt werden können. In diesem Falle ist das zunächst die statistische Gemeindenummer. Von diesem Moment an können diese Flächen aufgrund der Auswertung statistischer Daten mit einem Flächenmuster oder einem Farbton belegt werden. Ein heikles Problem war schon immer das Zusammenspiel von Grenzen und Flüssen , dort wo diese identisch sind. In diesem Beispiel war das umso schwieri- ger als die beiden Komponenten von verschiedenen Originalkarten stammen, die nicht bis aufs Letzte zusammenpassen werden. Diese Abweichungen müssen interaktiv durch Umformen und Verschieben der Linien aufeinander behoben werden. In einer solchen Aufbereitung aufeinander abgestimmter Basiskarten-Datensätze steckt ein beträchtlicher Auf- wand, muss man doch die verschiedenen Massstäbe mit unterschiedlicher Generalisierung auch noch im Auge behal- ten. Sie ist aber für die angestrebte graphische Qualität unerlässlich.

Die nächste Phase in der Herstellung einer Diagrammkarte sei kurz umschrieben. Für viele Anwender ist dies reine "Bu- siness Graphics". Der Unterschied zur Präsentation der statistischen Zahlen eines Unternehmens liegt jedoch darin, dass hier die Zahlen von 3000 Unternehmungen (lies Gemeinden) so umzusetzen sind, dass eine Interpretation im Überblick möglich ist. Wir haben uns auch einen Datensatz mit den Koordinaten der Siedlungsschwerpunkte aller dieser Gemein- den erarbeitet, auf welche die Diagramme in einem ersten Ansatz zentriert werden. An Diagrammtypen besteht eine grosse Auswahl, aber je nach der zu vermittelnden Information sind einige darin effizienter als andere. Einer der grossen Vorteile eines interaktiven Systems liegt darin, dass man sich alle Versionen der engern Wahl am Bildschirm zeigen lassen kann und zwar immer die ganze Karte und mit beliebig variierbaren Parametern (Figurenmassstab, Abbruchkriterien, Diagrammtypen etc.). Ist diese Wahl dann getroffen, so bleibt noch einiges zur Verbesserung des Bildes zu tun, vor allem in dicht belegten Ausschnitten der Karte. Überlagerungen können in der Regel durch Verschieben nicht restlos behoben werden, müssen aber noch mit Prioritäten geregelt werden. Die Eigenentwicklung dieses Programmsystems durch meinen Mitarbeiter Ernst Hutzler basiert auf einer Schnittstelle mit einer Unterstützungsbibliothek und wird in C geschrieben.

Im folgenden Schritt werden die einzelnen Datenkomponenten in endgültige Signaturen umgesetzt. Die Vektordaten müssen nach Linienbreiten und Textur, die Texte nach Schriftart, Grösse, Lage etc. festgelegt werden. Sodann sind die- se Vektordaten zu rasterisieren, d.h. in Rasterdaten zu konvertieren und mit den Rasterdaten zusammenzubringen.

Jetzt können alle Komponenten noch nach Farbe oder Rasterton spezifiziert werden . Zudem muss über die Prioritäten endgültig festgelegt werden, welche Elemente über welche andern zu liegen kommen. Auf einige dieser technischen Probleme kommen wir im folgenden noch zurück.

4. Generelle Arbeitsabläufe für die Ausgabe raumbezogener Daten in Varianten

RIS-Daten sind als Vektordaten oder Rasterdaten gespeichert. Im weitern kommt noch Kartenmaterial dazu, das eben- falls verarbeitet werden kann. Die Hardcopy ab Bildschirm kommt in der Regel für Arbeitskopien in Einzelexemplaren in Frage. Farbauszüge für grössere Auflagen mehrfarbiger Karten erstellt man mit Vorteil auf dem Laserrasterplotter. Der Weg von den Ausgangsdaten bis zu dieser Datenausgabe wird aus den nachfolgenden Schema deutlich. Besonders hinzuweisen ist auf den Moment der Vektor-Raster-Konversion, ein spezifisches Merkmal der verschiedenen Systeme, welche solche Arbeitsabläufe ermöglichen.

Auswahl daraus für die Karte

Raumbezogene Daten im Vektorformat, z.B.

Strassennetz, Höhenstufen, Zonengrenzen

Kartenmaterial, Farbauszüge von Karten,

z.B.

Höhenkurvenfilm

Raumbezogene Daten im Rasterformat, z.B.

Orthophoto, Schräglichtschattierung,

Satellitenbild

Symbolisierung der Kartenelemente

im Vektorformat

Digitales Kartenmodell im

Vektorformat

Output auf Stiftplotter, Zeichenmaschine,

Photoplotter

Vektor- Raster- Konversion

Bildschirm- Darstellung

Output als Hardcopy der Bildschirm-

Darstellung

Scannen der Vorlagen Vektori-

sierung

Erstellen des Plotfiles im Vektorformat

Vektor- Raster- Konversion

Vektor- Raster- Konversion

Symbolisierung der Kartenelemente

im Rasterformat

Digitales Kartenmodell im

Rasterformat

Output auf einem Rasterplotter,

z.B. Farbauszug Mehrfarbige Karten

Auswahl daraus für die Karte Auswahl daraus

für die Karte

5. Bilderfassung im Rastermodus

(x,y) Ortskoordinaten eines Bildpunktes

f(x,y) Lichtintensität an der Stelle des Bildpunktes (x,y): Grauwert oder Helligkeit [gray level or brightness]

0 ≤ f ≤ L Grauskala [gray scale]; die Grauwerte variieren in einem Schwarz-Weiss-Bild von 0 = Schwarz bis L = Weiss.

y

x

f(x,y)

f

x

Für die digitale Verarbeitung von Bildern muss das Bild in allen drei Axen diskretisiert werden. Die Diskretisie- rung in der Ebene wird engl. als image sampling bezeichnet, die Diskretisierung der Grauskala als gray level quantiza-tion.

Ein Rasterbild besteht aus Z Zeilen und S Spalten, die in der Regel als N*N-Array gespeichert werden. Die Grauwerte werden im Hinblick auf die rationelle Speicherung in 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 oder 256 Stufen unterteilt.

Die Zahl G der Grauwerte beträgt G = 2m m = 1 für binäres Bild m ≥ 1 für mehrwertiges Bild Totalzahl b der Bits für ein Bild: b = N * N * m

z.B. b = 512 * 512 * 8 = 2 Mio Bits oder 262144 8-Bit-Bytes

Wieviele Pixel pro cm2 und wieviele Graustufen sind notwendig für eine gute Bildwiedergabe? Das ist das Problem der Auflösung. Es wurden verschiedene Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen n/cm2 und m durchgeführt. Dabei zeigt sich:

– Bilder mit vielen Details benötigen wenig Graustufen

– Bilder mit weichen Übergängen benötigen relativ viele Graustufen

– Bilder mit homogenem Hintergrund begnügen sich mit einer groben Rasterung – Bilder mit grosser Informationsdichte erfordern eine feinere Auflösung

Bilder mit uneinheitlichem Inhalt könnten auch mit einer uneinheitlichen Rasterung [nonuniform sampling erfasst werden. Dabei stellt sich das Problem der Aufteilung des Bildes in solch unterschiedliche Bereiche.

Formate für die Erfassung von verschiedenen Bildern:

– .cot-Format 256 Graustufen pro Pixel

– .rbg-Format 3 x 8 Stufen pro Pixel, nacheinander unter Vorschalten entsprechender Filter erfasst – .rle-Format Binärdaten, 2 Werte, 0 oder 1 pro Pixel, aber gleichartige immer zusammengefasst.

– gestrecktes Binärformat

6. Geometrische Transformationen

Geometrische Transformationen werden für das Einpassen verschiedener Bilder aufeinander benötigt. Sie erlauben auch aus vorhandenen Bildern neue Bilder abzuleiten, so z.B. aus dem Buchstaben

H

H

⁄

⁄

Das Zusammenfügen aller Daten zu einem Satz von aufeinander abgestimmter Daten bereitet im Detail einige Prob- leme. Bei vorausgehender Einpassung und Lochung der zu scannenden Vorlagen genügt oft eine einfache Transla- tion, andernfalls sind verschiedene Transformationen einzusetzen.

Die Verhältnisse gestalten sich einfach, wenn eine einfache Translation in beiden Achsrichtungen um je einen gan- zen Pixelwert vorliegt, weil dann jedem Pixel des Zielbildes ein eindeutiges Pixel des Ausgangsbildes zugeordnet werden kann:

Translation x* = x + x_o

y° = y + y_o

T =

Schon schwieriger gestaltet sich die Massstabstransformation, die auch unabhängig voneiander in beiden Achsrich- tungen vorgenommen werden kann. Dem Pixel des Zielbildes muss ein Wert zugeordnet werden, der sich nach einer bestimmten Vorschrift aus der unmittelbaren Umgebung der entsprechenden Koordinate im Ausgangsbild ableitet (siehe Grauwertinterpolation weiter unten).

Massstab S =

Rotation x° = x cosφ + y sinφ

y° = -y sinφ + x cosφ

R = Bilineare Transformation viereckiger Teilbilder

x° = Ax + By + Cxy + D y° = Ex + Fy + Gxy + H

Die 8 Koeffizienten A bis H werden durch Einsetzen der bekannten Koordinaten von vier Passpunktpaaren be- stimmt. Sodann kann zu jedem Pixel (x,y) seine transformierte Lage (x°, y°) berechnet werden. Diese Koordinaten sind allerdings keine diskreten Werte, sondern gebrochene Zahlen. Somit stellt sich die Frage, welcher Grauwert diesem Punkt, der zwischen vier Pixeln liegt, zugeordnet werden muss.

Im allgemeinen dürfte es sich empfehlen, das Verfahren umgekehrt anzuwenden und sich zu fragen, welcher ge- brochene Koordinatenwert im Ausgangsbild einem Pixel im Zielbild zukommt.

Ausgangsbild (x,y)

das der rücktransformierten Koordinate am nächsten liegende Pixel Zielbild Passpunkte

Grauwertzuordnung:

oder

Bilineare Interpolation der Grauwerte der vier Nachbarpixel

!!g(x°,y°) = ax + by + cxy + d

(Interpolation 0.Ordnung)

g1 g2 g3 g4

(x°,y°)

g1(x1,y1) = ax1 + by1 + cx1y1 + d g2(x2,y2) = ax2 + by2 + cx2y2 + d g3(x3,y3) = ax3 + by3 + cx3y3 + d g4(x4,y4) = ax4! + by4 + cx4y4 + d

oder Kubische Konvolution unter Einbezug der Grauwerte einer weitern Nachbarschaft.

7. Editieren von Rasterdaten

Sind die Bilder aufeinander eingepasst, so müssen sie vorerst noch per Programm oder interaktiv bereinigt werden:

– einzelne Fehlstellen eliminieren – Lücken in Linien schliessen

– rauhe Linien oder Flächenkonturen glätten

– ungleich dicke Linien ausgleichen, z.B. durch Skelettieren und anschliessendes Verdicken – Kreuzungsstellen von Linien, vor allem Doppellinien, bereinigen

Bereinigen von Linienbildern

Gescannte Rohdaten Rohdaten mit geglätteten Konturen Skelettierte Linie

Gleichmässig verdickte Linie Vektorisierte Skelettlinie Parallele Vektoren zur Mittellinie

8. Bereichsoperationen

Kopiervorgänge, die man traditionell als Abmaskieren, Addieren, Zusammenkopieren, Freistellen etc. bezeichnet hat, lassen sich mit Bereichsoperationen durchführen. Man kann folgende Fälle unterscheiden, die hier an einem Beispiel

„Seeufer K mit Strasse S“ veranschaulicht sind:

Seekontur K Strasse S Seekontur ODER Strasse, K ODER S

Seekontur (excl.) E ODER Strasse Sowohl Seekontur wie auch Strasse Seekontur K UND Strasse S

Strasse NICHT Seekontur Seekontur NICHT Strasse

9. Auffüllen von Flächen von einem "Keim" aus

Zuerst muss sichergestellt sein, dass alle Linienkonturen wirklich geschlossen sind. Dann kann, ausgehend von einem automatisch oder manuell gesetzten Keim, eine Flächenfüllung vorgenommen werden. Dazu gibt es ver- schiedene Verfahren, z.B. eine N4-Nachbarschaftsoperation

Ein anderes Verfahren sucht vom Keim aus zuerst eine Kontur und folgt dann laufend der Kontur, bis alles ge- färbt ist.

10. Rasterisierung von Linien mit verschiedenen Schablonen

11. Aufbau von Linientexturen im Rastermodus

Eine Linie sei durch ihre Achse in Form eines Vektor-Polygons gegeben und soll in eine Linie mit einem Linien- muster überführt werden. Solche Muster können mit Bausteinen aufgebaut werden, wie dies beispielsweise im SCITEX-System erfolgt (nach GIEBELS 1982):

Zwischenraum

Punkt W

L

Strich

L

L

W

Rechteck W

L

W Rechteck links

L

W Rechteck rechts

L

W Rechteck vorne

L Rechteck hinten W

12. Korrektionen in den Knickpunkten von Polygonen

Mit der MicroStation Software von INTERGRAPH können die Lücken an den Knickpunkten von Polygonen, die als reine Rechtecke im Vektorformat festgelegt wurden, durch Beifügen von Korrekturelementen verbessert wer- den, ohne dass alle Probleme damit gelöst werden :

Rechteck von halber Strichstärke wird an jedem Vektorende angefügt

Halbkreis vom Durchmesser der Linie wird an jedem Vektorende angefügt Polygon ohne Korrekturen an den Brechpunkten

13. Ausgabe von Rasterdaten auf dem Rasterplotter

Bei allen Rasterplottern ist die Form und Grösse des Pixels über eine ganze Zeichnung hinweg immer gleich gross. Jedes graphische Element, Punktsymbol, Linie, Vollton- oder gerasterte Fläche, modullierte Flächentöne oder Text, wird aus dieser Grundform realisiert .

Rasterplotter OPTRONICS 5040

Alle diese Dispositionen sind schon im voraus zu treffen, entweder beim Editieren des Rasterbildes oder bei der Rasterisierung der Vektordaten. Der Rasterplotter kann bei binären Files pro Pixel nur noch die Information

"Lithfilm Belichten" oder "nicht Belichten" entgegennehmen, oder aber einen Wert für die „Lichtmenge“ beim Plotten von Grautönen auf einen Halbtonfilm

Die Grösse der Bildelemente bei Rasterplottern, wie sie für graphische Zwecke eingesetzt werden, ist in gewissem Bereich variabel. Für kartographische Anwendungen wird als kleinste Punktgrösse heute bei Laserrasterplottern 10 µm oder 25 µm gefordert. Das entspricht einer Auflösung von 1000, resp.400 Pixeln pro cm oder 2500 resp. 1000 „dots per inch“. Diese hohe Auflösung lässt sich wegen den feinen Haarstrichen in der Schrift und der geforderten Gleichmässigkeit der Strichstärke feiner Linien (vgl.Rasterisierungsprobleme) begründen.Bei relativ grossen Pixeln ist der Bildaufbau deutlich sichtbar. Liegen die Pixelgrössen jedoch unter dem Schwellenwert der optischen Wahrnehmung, so lässt sich der Treppeneffekt [alising] von blossem Auge nicht mehr erkennen. Man ist sich im allgemeinen kaum bewusst, dass viele Zeitschriften und auch das kleingeschriebene Telephonbuch heute nach dem Prinzip des Rasterplotters hergestellt werden.

Die meisten Rasterplotter sind nach dem Trommelplotterprinzip gebaut. Die Trommel dreht mit relativ hohen Umdrehungszahlen, zwischen 1000 und 1500 Umdrehungen pro Minute. Es wird pro Umlauf eine Spalte von Bildelementen belichtet und dann der Belichtungskopf mit einer Spindel um eine Einheit verschoben. Auf der Trommel wird unter Dunkelkammerbeleuchtung ein photographischer Film aufgeklebt und mit Vakuum fest- gehalten. Die Belichtung erfolgt mit einem Laser. Der Film wird anschliessend wie ein Strichfilm entwickelt. Das Resultat ist somit ein transparenter Film.

Eine grundsätzlich andere Lösung hat die Firma WILD für ihren neuen Laserrasterplotter gewählt, der im Jahre 1989 auf den Markt kommt: Bei diesem Gerät wird der Film auf die Innenseite der Trommel aufgebracht. Die Belichtungsoptik rotiert auf der Trommelachse. Der Lichtstrahl verschiebt sich auf einem linearen Belichtungswa- gen.

Technische Daten und Charakteristiken von einigen Rasterplottern

Gerät: Auflösung: Feinstes Pixel: max.Format: Typus: Einsatz für:

Mac LaserWriter 120 P/cm 0,083 mm 20x28 cm Elektrostat.Pl. PC, Graphik Linotronic 250...1000 P/cm 0,010 mm 30x65 cm Laserplotter Text

Versatec 80 P/cm 0,125 mm 100x100 cm Elektrostat.Pl. Farbplots, Strich Scitex 40....720 P/cm 0,014 mm 101x185 cm Laserplotter Strich

Optronics 50....800 P/cm 0,012 mm 125x100 cm Laserplotter Strich, Halbton Hell CTX 330 14....800 P/cm 0,012 mm 112x100 cm Laserplotter Strich, Halbton Hell CTX 502 10.. 1000 P/cm 0,010 mm 112x247 cm Laserplotter Strich, Halbton Wild LRP 25 10 P/cm 0,010 mm 63x63 cm Laserplotter Strich

Plottet man mit 1000 Umdrehungen pro Minute und mit einer Blendengrösse von 25 µm, so dauert die Auf- belichtung eines Filmes von einem Meter Breite auf einem SCITEX-Rasterplotter ca.40 Minuten, oder pro Minute wird ein Streifen von 2,5 cm aufbelichtet und dies unabhängig von der Bilddichte. Die Maschinenstunde, ohne Vorbereitung des Plots, kommt auf ca. 250 Fr. zu stehen.

Beim WILD-LRP rotiert der Lichtstrahl mit 12 000 U/min. Jeder Plot ist somit innert 5 min. belichtet.

Einsatz des Laserrasterplotters

Der Einsatz des Laserrasterplotters ist vor allem dann interessant und rationell, wenn – grossformatige, einfarbige Zeichnungen mit hoher Inhaltsdichte,

– oder Farbauszüge für der Druck von Karten und Plänen mit verschiedenen Strich- und Flächenfarben zu erstellen sind. Für die Ausgabe von einfarbigen, einfachen Zeichnungen käme man mit einem einfachern Vektorplotter aus. Einfarbige Zeichnungen mit hoher Inhaltsdichte jedoch benötigen auf einem Vektorplotter unter Umständen sehr lange Zeichenzeiten. Ein grossformatiger Übersichtsplan mit seinen vielen Details und kleinförmigen Linienelementen kann auf einem Photoplotter zum Beispiel über 50 Stunden Zeichenzeit bean- spruchen, auf einem Rasterplotter aber je nach Modell nur 40 oder sogar nur 5 Minuten.

Wiedergabe von gerasterten Flächen

Von besonderem Interesse ist der Rasterplotter für die Erstellung von Karten mit Flächenfarben. Auf einem Vek- torplotter können Farbflächen nur durch Schraffieren realisiert werden. Um einen unverhältnismässig grossen Zeitaufwand zu vermeiden und aus technischen Gründen, wird meistens relativ grob schraffiert.Das beeinträch- tigt aber die Lesbarkeit des übrigen Inhalts der Zeichnung. Schraffuren erlauben keine glatten, gleichmässigen Flächenfarbtöne. Mit dem Rasterplotter hingegen kann eine farbige Fläche aus Rasterpunkten aufgebaut wer- den, die sich aus normaler Betrachtungsdistanz in nichts vom herkömmlichen Mehrfarbendruck unterscheidet.

Diese Farbraster- oder Graurasterflächen werden in der Art der nachfolgenden Abbildungen aus Pixelgruppen aufgebaut. Der Flächenanteil der schwarzen Pixel auf dem Papier legt den Anteil der entsprechenden Druckfarbe fest. Es ist zu beachten, dass die Rastermuster der verschiedenen Druckfarben in ihrer Winkelung so gegenein- ander gedreht sind, dass im Übereinanderdruck kein störendes Muster (Moiré) entsteht. Flächenfarben in fast beliebiger Auswahl können so durch Übereinanderdrucken der drei Standardfarben Cyanblau, Gelb und Ma- gentarot realisiert werden .

Rasterwinklung 18°

Rasterwinklung 45°

Aufbau der Rasterpunkte in zwei Farbauszügen bei 7x7 Pixeln / Rasterpunkt

Wie die obigen Abbildungen zeigen, setzt sich der Rasterpunktabstand aus einem horizontalen und einem vertikalen Abstand zusammen. Beide zusammen bestimmen dann die Rasterwinkelung.

Die nachfolgende Tabelle illustriert die Verhältnisse, wenn mit dem SCITEX-LRP mit einer Pixelgrösse von 0,031 mm Raster aufbelichtet werden, die näherungsweise herkömmlichen 60er Kopierrastern entsprechen:

Rasterpunktabstand (Pixel) vertikal/horizontal

Rasterwinkel

˚

0 5

1 5

2 5

3 5

3 4

4 4

4 3

5 3

5 2

5 1

5 0

0,0 11,3 21,8 31,0 36,9 45,0 53,1 59,0 68,2 78,7 90,0

64,0 62,8 59,4 54,9 64,0 56,6 64,0 54,9 59,4 62,8 64,0 ...

Anzahl Pixel

Cyan 5 / 1 78°, 63 P / cm

%

Gelb 3 / 5 31°, 55 P/cm

%

Schwarz 1 / 5 11°, 63 P/cm

%

Magenta 4 / 4 45°, 57 P/cm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

7 13 17 19 24 28 32 34 38 42 48 51 55 58 62 65 73 75 77 80 83 87 90 94 97 100

5 9 13 17 19 22 34 28 31 34 36 40 42 45 48 51 55 56 60 63 65 68 70 73 76 78 81 84 87 90 92 95 98 100

6 11 17 20 24 28 30 36 40 42 46 50 55 59 62 66 69 72 76 80 84 87 90 94 97 100

9 13 17 19 23 28 32 37 41 44 46 49 52 55 58 62 66 68 71 72 76 80 82 85 87 89 91 93 96 97 100 100

Optimale Rasterwinkelung

Gelb ~31°

Magenta ~45°

Cyan ~79°

Schwarz ~101°

19,7°

14°

33,7°

22,6°

Rasterwinkelung für den Laserrasterplotter bei vertikalen und horizontalen Rasterpunkt- abständen von:

5 / 3 4 / 4 1 / 5 5 / 1

Die obige Rasterwinkelung wurde nach dem Vorschlag von Schmidt für minimalen Moiré-Effekt vom IfAG entwi- ckelt.

Anordnung der Rasterfelder bei 18°-Winkelung, linbks 10 % Raster, rechts 22 % und 87 %

Mögliche Belegung der 7 x 7 Pixel mit Schwarz um verschiedene Rasterprozente zu realisieren:

2 % 6 % 14 % 22 % 40 % 50 % 75 % 87 %

Eine andere Form der Aufrasterung [rasterization] verwendet die Software MAP PUBLISHER von INTERGRAPH.

Die Rasterwinkel und die Rasterpunktabstände können zusammen mit der Plotpixelgrösse beliebig spezifiziert werden. Es wird dann ein Rasterpunkt-Gitter über das Plotgitter gelegt und die erforderliche Anzahl Punkte rund um das dem Zentrum nächstgelegene Pixel angeordnet:

Rasterpunktabstand 0,167 mm, 60 Punkte / cm, 25 mm Auflösung;

links regelmässige Punkte, rechts unregelmässige.

Gelb ~ 7°

Magenta ~22°

Cyan ~82°

Schwarz ~52°

Rasterwinkelung zur Verhinderung von Automoiré, wenn nicht eine regelmässige Verteilung der Rasterpunkte in einem ganzzahligen Gitter geachtet wird; um 7°

gedrehtes System gegenüber der übli- chen Rasterwinkelung im Vierfarbendruck 7° 15°

30°

30°

30°

screen specification table

display colours output colours for printing object red green blue cyan yel-

low

magen- ta

black

screen angle screen frequency

105 150

90 150

75 150

45 150 priority overprint name

2 0 black text 11 11 11

4 0 kontur 4 4 4 0

8 0 bet1 100 90 100 0 0 20 0 text mask

10 0 bet 2 100 75 95 0 10 50 0 mask for out-

side neatline

12 0 bet 3 100 45 86 0 30 85 0 all solid black

14 0 bet 4 100 5 75 0 50 100 0 station outline

15 0 pass 45 45 45 100 100 100 100 station fill

16 M diamask 100 100 100 0 0 0 0 roads

17 0 ktzhgrz 4 4 4 0 0 0 100 station outline

18 M zhmask 4 100 100 100 0 0 0 0 railroads

21 M bildmask 100 100 100 0 0 0 0 rivers

22 0 gdea 100 100 86 0 30 0 0 tunnels

24 0 gdeb 95 100 83 10 35 0 0 tunnels

28 0 gdec 90 100 80 20 40 0 0 tunnels

30 0 gded 83 100 78 35 45 0 0 tunnels

32 0 gdee 75 100 75 50 50 0 0 tunnels

36 0 seekont 4 100 100 100 0 0 0 tunnels

38 0 seefl. 86 100 100 30 0 0 0 tunnels

40 0 grz 69 69 69 0 0 0 60 tunnels

41 0 fels 0 0 100 100 0 0 0 tunnels

42 M zhmask 3 100 100 100 0 0 0 0 tunnels

44 0 ausktzh 90 90 90 0 0 0 20 tunnels

110 4 diamask 100 100 100 100 0 0 0 mask for out-

side neatline

120 4 zhmask 4 100 100 100 0 0 0 0 Wasser

130 4 bildmask 100 100 100 0 0 0 0 Kulturland

140 4 zhmask 3 100 100 100 0 0 0 0 Siedlung