Juni 2008

Vom Pixel zum Druckraster

Das Aufrastern des Bildes für den Druck macht aus dem einfachen rechnerischen Transfer von RGB nach CMYK eine Wissenschaft.

Der Monitor nutzt das RGB-System zum Mischen von Farben und Pixel zur Darstellung von Grafik aller Art. Nicht nur Bitmap-Bilder wie digitale Fotos müssen in die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gerastert werden – Computer müssen auch Vektorgrafik und Schriften rastern, um sie auf dem Monitor anzuzeigen. Auch wenn das Maß für die Feinheit des Rasters als dpi – also Dots per Inch – bezeichnet wird, stellt der Monitor natürlich Pixel per Inch dar. Die dpi haben sich eingeschlichen und tragen gut zur allgemeinen Verwirrung über die Auflösung der verschiedenen Geräte bei.

Während Monitore Farben mit einer additiven Farbmischung im RGB-System darstellen, arbeiten Drucker mit einer subtraktiven Farbmischung im CMY-System. Die Primärvalenzen des Drucks sind Cyan, Magenta und Gelb. Die ersten Tintenstrahldrucker druckten tatsächlich auch mit diesen drei Farben. Sowohl auf dem Monitor als auch im Druck entsteht der Farbeindruck durch das Aufrastern des Bildes – die Zusammensetzung der Farben aus drei Phosphoren bzw. Filtern vor den Kristallen auf dem Monitor bzw. den Druckpunkten des Druckers.

Das Raster des Offsetdrucks ist deutlich zu erkennen: Der Farbeindruck entsteht durch unterschiedlich große Druckpunkte aus cyan-, magenta- und gelb-farbigen Punkten zusammen mit schwarzen Druckpunkten. Die Punkte sind so klein, dass wir sie mit bloßem Auge kaum wahrnehmen.

Das Pixelraster wird am Monitor erst bei starker Vergrößerung sichtbar.

Wieviel dpi/ppi braucht der Mensch?

Monitore rastern Bildern mit 72, 96 oder 120 ppi (die Dots überlassen wir dem Drucker).

Windows erlaubt Variationen der „dpi“-Auflösung im Dialogfenster Eigenschaften von Anzeige / Erweitert.

Ein Gerät, das ein Bild darstellt – sei es nun der Drucker oder der Monitor – müsste die Auflösung des Auges in der üblichen Leseentfernung übertreffen, um den Eindruck eines fotografischen Prints aus dem guten alten Fotolabor zu erzielen. Dazu wären etwa 400 dpi erforderlich – der Monitor ist weit entfernt von dieser Auflösung, der Druck aus der Druckerpresse näher dran. Unsere Tintentstrahldrucker und Fotodrucker hingegen erreichen den fotografischen Eindruck durch die hohe Auflösung ihrer winzig kleinen Farbtröpfchen.

Auch der Druck rastert Grafik auf, aber mit einer gegenüber dem Monitor deutlich höheren Auflösung von 300 dpi. Die geringe Auflösung des Monitors führt dazu, dass wir nicht gerne am Computer lesen und der Computer für die Darstellung von Grafik und Texten Techniken wie Antialiasing braucht, um Schrift und Grafik ohne sichtbare Treppenstufen in den Diagonalen anzuzeigen.

Beim Druck auf Postscriptdruckern hingegen wird schwarze Schrift nicht aufgerastert, sondern als Vektor mit glatten Kanten gedruckt.

Bildanzeige auf dem Monitor

Ein Rasterbild, etwa eine digitale Fotografie, braucht neben den Farbinformationen eine weitere Angabe: die Auflösung für den Druck. Die Angabe der Druckerauflösung spielt auf dem Monitor keine Rolle, denn die Auflösung des Monitors bestimmt die Monitordarstellung (Bilder für das Internet müssen also keinesfalls mit 72 dpi gespeichert werden, wie man häufig liest – schliesslich können Monitore verschiedene Auflösungen aufweisen). Die Angabe der dpi ist für den Druck gedacht.

Auflösung 72 dpi

Auflösung 300 dpi

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So zeigt Powerpoint Bilder mit 72 dpi in einer anderen Größe als dasselbe Bild mit 300 dpi.

Bei der Anzeige von Bildern im Internet spielt die Auflösung keine Rolle – der Browser zeigt immer alle Pixel des Bildes 1:1 an. Genauso handhaben Bildbearbeitungsprogramme die Bildgröße: Ein Zoom von 100 % zeigt immer alle Pixel des Bildes, gleich, welche Druckauflösung eingestellt ist.

Anders hingegen orientieren sich Programme, die stark auf den Druck ausgerichtet sind: Sie stellen das Bild größer oder kleiner dar, je nachdem, welche Druckauflösung im Bild verankert ist.

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Völlig aufgelöst: Das Auflösungsvermögen der Drucker

Dummerweise sind die dpi-Angaben unserer Desktop-Drucker ein aufgeblasenes Zählwerk, das nur schwer zu durchschauen ist. Wozu brauchen wir einen Tintenstrahldrucker, der vorgibt, mit 2400 x 9600 dpi zu drucken, wenn wir unsere Bilder tatsächlich i.d.R. mit 300 dpi drucken?

Das Übel beginnt mit dem vertikalen und horizontalen Auflösungsvermögen des Druckers. Die größere Zahl beschreibt nicht die physikalische Auflösung des Druckpunkts, sondern den vertikalen Einzug des Schrittmotors. Tatsächlich weist der Drucker also nur 2400 dpi auf.

Um auf 2400 dpi zu kommen, hat der Druckerhersteller die Auflösungen für alle vier Grundfarben aufaddiert, so dass am Ende nur 600 dpi verbleiben.

Wir haben also eine Auflösung, die doppelt so hoch ist wie sie für das menschliche Auge benötigt wird. Diese hohe Auflösung spendiert der Drucker, um mehr Farben darzustellen. Der Drucker hat ja tatsächlich nur vier Farben (oder als Fine Art Printer vielleicht ein paar Farben mehr), aber er soll tausende von Farben drucken. Für ein ein helles Veilchenblau braucht der Drucker als schon mindestens vier Druckpunkte, da er das Veilchenblau aus vier Punkten in Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz simulieren muss.

Einige Desktop-Drucker geben 2880 x 2880 dpi an – hier verbleiben 360 dpi als perfekte Einstellung für die Druckauflösung.

8 Bit Farbtiefe versus 2 Bit Farbtiefe

Monitor und Druck unterscheiden sich sowohl in der Auflösung als auch in der Farbtiefe. Das Druckraster ist wesentlich feiner als das Raster des Monitors. Die höhere Auflösung des Druckers führt zu einem schärferen Druck, aber diese höhere Auflösung muss die niedrigere Auflösung der Farbtiefe ausgleichen. Ein Schwarzweißdrucker kann Schwarz und Weiß drucken, aber keine Graustufen. Die Farbtiefe des Schwarzweißdruckers beträgt also nur 2 Bit, während das Graustufenbild auf dem Monitor noch eine Farbtiefe von 8 Bit aufweist.

Die höhere Auflösung des Druckrasters muss herhalten, um die geringere Farbtiefe zu kompensieren. Der Vierfarbdruck teilt das Bild in Halbtonzellen auf. Die Belichtung der fotoempfindlich beschichteten Metallplatte ätzt ein mehr oder weniger großes Pünktchen. Größere Punkte simulieren einen dunkleren Helligkeitseindruck. Ab einer Frequenz von 150 lpi kann das Auge die Rasterung nicht mehr erkennen.

Der Laserdrucker erzeugt Halbtöne als Ersatz für Graustufen mit Hilfe einer Matrix, hier z.B. mit einer 8x8 Matrix.

Unsere Tintentstrahldrucker für den Fotodruck drucken anders als die Rasterdrucker immer mit ihrem kleinsten Druckpunkt. So passen in eine »Zelle« viele Druckpunkt – die Anzahl der darstellbaren Farben steigt.