Druckraster

Der Einsatz eines Druckrasters ist ein Verfahren der Druckvorstufe innerhalb der Drucktechnik. Der Glasgravurraster, der im Jahr 1881 von Georg Meisenbach in München erfunden wurde, ermöglichte erstmals die Aufrasterung von Halbtonbildern mit Hilfe der Fotografie.

In Druckmaschinen kann aus technischen Gründen zumeist nur eine bestimmte, begrenzte Auswahl von Farben genutzt werden, die dann ausschließlich in reiner Form gedruckt werden. Die meisten Druckverfahren können somit keine Halbtöne darstellen, abgesehen vom tiefenvariablen oder flächentiefenvariablen Tiefdruck oder dem NIP-Verfahren. Das Problem ist, dass an einer Stelle entweder ein Farbpunkt gedruckt werden kann oder nicht. Es kann meist nicht gesteuert werden, ob wenig oder viel Farbe an einem Bildpunkt verdruckt wird. Als Lösung werden Texte, Bilder und Grafiken – sofern diese nicht ausschließlich aus den reinen Druckfarben bestehen sollen – zur Darstellung verschiedener Graustufen oder Farbtöne gerastert. Um Mischungen zwischen den Druckfarben oder verschiedene Helligkeiten darstellen zu können, werden dabei sehr feine Druckpunkte der Farben nacheinander gedruckt, um den gewünschten resultierenden Farbeindruck zu erzielen. Aufgrund der Benutzung von nicht genau zu lokalisierenden Druckpunkten liegt damit eine Kombination von additiver und subtraktiver Farbmischung vor (Autotypische Farbmischung).

Beim Rastern oder auch Aufrastern werden Bilddaten in spezifizierte Druckdaten umgesetzt. Dabei werden aus Halbtonvorlagen binäre Informationen errechnet: „1 = drucken / 0 = nicht drucken“. Der Eindruck von Farbtonwerten und Graustufen wird durch eine geeignete Anordnung von Rasterpunkten erreicht.

Wurden bis in die 1980er Jahre Rastereffekte mittels Glasgravurraster oder speziellen Rasterfilmfolien erzeugt, so kommen seitdem spezielle Imagesetter oder Laserbelichter zum Einsatz, die mit einer eigens dafür entwickelten Software arbeiten. Diese werden Raster Image Processor (kurz RIP) genannt. Bei deren Rasterungsprozess werden generierte Daten – zum Beispiel in PostScript- oder PDF-Dateien und Schriftdateien – in druckfähige Pixeldaten umgewandelt. Je nach den technischen Anforderungen ist es möglich bzw. notwendig, verschiedene Arten der Rasterung anzuwenden.

Allgemeines zum Druckraster Überblick Auf einer Fläche von beispielsweise 16×16 Belichterpixeln (Rasterzelle) wird ein Halbtonrasterpunkt zusammengesetzt. Je mehr Belichterpixel sich auf diesem 16er-Quadrat befinden, umso dunkler wirkt die Stelle. Sind jedoch nur wenige Belichterpunkte in dem Quadrat enthalten, wirkt die Stelle aus der Entfernung des Betrachters hell.

Rasterpunkt, Rasterzelle und Rasterweite Die Rasterweite ist der Abstand der einzelnen Rasterzellen. Daraus errechnet sich die Rasterfrequenz als Kehrwert der Rasterweite. Die Anzahl der Rasterzellen pro Streckeneinheit wird in „Linien pro Zentimeter“ oder „Linien pro Zoll“ (lines per inch, lpi) angegeben.

Übliche Werte im Offsetdruck sind 54 bis 120 Linien/cm (etwa 135 bis 266 lpi) und im Zeitungsdruck 48 bis 60 Linien/cm. Wie schon oben geschrieben, ist es üblich, eine Rasterzelle aus 16 × 16 = 256 Punkten des Belichters aufzubauen, d. h., bei der Belichtung werden die einzelnen Rasterpunkte aus mehreren Laserspots (Punkten des Belichters) zusammengesetzt. Bei einem Belichter mit 2540 dpi oder 1000 dpcm ergibt sich somit 1000/16 = 62,5 ⇒ ca. 60er Raster.

Da der Größe der im Druck reproduzierbaren Rasterpunkte technische Grenzen gesetzt sind, sind vor allem die geringsten Tonwerte in den gängigen Rasterweiten nicht reproduzierbar. Ein weiteres Problem ist das ungewollte Verbinden (Zusammenfließen) von nebeneinander liegenden Rasterpunkten (Punktschluss), der zu einem sprunghaften Anstieg der Tonwertdichte führen kann, wo eigentlich ein gleichmäßiger Anstieg gewünscht ist.

Periodische Raster sind in einem bestimmten Winkel angeordnet. Bei der Kombination von mehreren Farbauszügen kann es dazu kommen, dass die verschiedenen Raster aufgrund ungünstiger Rasterwinkel Moiré-Effekte erzeugen.

Nach dem Lehr- und Arbeitsbuch Grundlagen der Print- und Digitalmedien beträgt der Rasterwinkel: Gelb = 0°, Cyan = 75°, Magenta = 45°, Schwarz = 15°

Feinraster Alle Raster ab dem 100er AM-Raster und feiner, wie auch die FM-Raster, werden als Feinraster bezeichnet. Dieser Oberbegriff erleichtert dem Druckereikunden die Bestellung eines fotorealistischen Druckes, ohne sich mit den Vor- und Nachteilen der einzelnen Verfahren auseinandersetzen zu müssen. Die üblichen Anforderungen sind: die Rasterpunkte sind für den Betrachter mit bloßem Auge nicht zu erkennen, PSO-Konformität, kein Objektmoiré, keine Rosettenbildung, glatte technische Raster, Wiederholbarkeit, keine Mehrkosten.

Modulation Grundsätzlich lassen sich amplitudenmodulierte (autotypische Raster) und frequenzmodulierte (stochastische Raster) Verfahren unterscheiden. Bei der amplitudenmodulierten Rasterung wird zur Erzeugung verschiedener Tonwerte die Größe, bei frequenzmodulierter Rasterung die Anzahl der Rasterpunkte pro Rasterzelle variiert.

mini|Rasterung eines Halbtonbildes (oben) in ein AM-Quadratraster (0° bzw. 45°) und FM-Punktraster (unten).

Amplitudenmodulierte Raster Periodisches Verfahren, autotypisch: Die Fläche wird in eine feste Zahl von Rasterzellen aufgeteilt (z. B. 60er-Raster: 60×60 Zellen pro cm²). Die Variation von Helligkeit und Farbeindruck erfolgt hauptsächlich über die Größe eines Punktes in dieser Zelle (die Amplitude). Mit der Größe der Punkte ändert sich auch deren Form, z. B. von einem positiven Kreispunkt über die Tonnenform bis zu einem Quadrat („Kreuzlage“, Tonwert 50 %), darüber kehrt sich die Form als Negativpunkte um, bis eine völlige Deckung (Vollton) erreicht ist. Durch elliptisch-kettenförmige statt kreisförmig-quadratische Rasterstrukturen wird der schlagartige Punktschluss bei 50 % auf zwei auseinander liegende Tonwerte (beispielsweise 40 % und 60 %) verteilt, sodass die Tonwertsprünge und -abrisse bei Punktschluss gedämpft werden. Eine weitere Möglichkeit der Dämpfung ist das Herauslösen einzelner Pixel aus dem Rasterpunkt, um sie an anderer Stelle zu platzieren (Dithering). Hierzu muss auch die Umgebung des Rasterpunktes in die Berechnung einbezogen werden (Superzelle).

Die Abbildung rechts zeigt zwei Beispiele mit anderen Punktformen. Das Halbtonbild oben wird in Quadrate zerlegt, deren Größe sich am Grauwert orientiert. Der Rasterwinkel, das ist die Richtung der kleinsten Abstände der Quadrate relativ zur Leserichtung, beträgt im oberen Teilbild 0°. Ein Rasterwinkel von 45° liefert im Allgemeinen ansprechendere Ergebnisse, siehe Teilbild darunter.

Damit sich aus vier oder mehr Farben gedruckte Bilder erzeugen lassen, sind die einzelnen Farbauszüge (Farbseparationen) in verschiedenen Rasterwinkeln zueinander angeordnet (siehe oben). Dadurch bilden die Rasterpunkte im Zusammenwirken ein so genanntes Rosettenmuster, das bei groben Rastern störend wirken kann und bei Überlagerung mit ebenfalls periodisch strukturierten Bildmotiven (etwa bei Textilstoffen) zu einer Verstärkung führt. Dieser zeigt sich in einem störenden Interferenzmuster (Moiré). Deshalb werden AM-Raster bei problematischen Motiven durch frequenzmodulierte Raster ersetzt.

Frequenzmodulierte Raster Nichtperiodisches Verfahren mini|FM (oben) und AM-Druckraster im Vergleich (Ausschnitt eines Ausdrucks)Die Fläche wird in Punkte gleichen Flächeninhalts aufgeteilt. Die Variation von Helligkeit und Farbeindruck erfolgt über die Anzahl der Punkte in der Fläche (die Frequenz). Um Musterbildung (Moirés) zu vermeiden, werden die Punkte stochastisch angeordnet, siehe Teilbild unten rechts. Diese Rastertechnik ermöglicht darüber hinaus eine größere Feinheit der Auflösung und dadurch genauere Korrektur des Tonwertzuwachses, wodurch der Farbraum im Offsetdruck um circa sieben Prozent erweitert werden kann. Außerdem kann die Farbmenge bei gleicher Farbwirkung reduziert werden, was Vorteile beim Trocknungsvorgang und beim Farbverbrauch mit sich bringt.

Frequenzmodulierte Raster 1. Ordnung Diese Technologie hat sich erst mit der Einführung der Computer-to-plate-Technik, also der Direktbebilderung des digitalen Datenbestandes auf die Offsetdruckplatte, in der Praxis durchgesetzt. Vorher war aufgrund der Feinheit der Rasterpunkte (zwischen 10 und 30 Mikrometer) eine Übertragung vom Film auf die Druckplatte nicht zuverlässig möglich. Außerdem konnten die RIP-Rechner den erhöhten Rechenaufwand noch nicht in einem wirtschaftlichen Zeitrahmen bewältigen. FM-Raster 1. Ordnung sind durch eine absolut chaotische, also zu 100 Prozent stochastische (zufällige) Verteilung der Rasterelemente gekennzeichnet. Dadurch kann es zu ungewollten Schwankungen (Häufungen oder Ausfälle) kommen, die im Bild die Homogenität stören können.

Frequenzmodulierte Raster 2. Ordnung Diese neuere FM-Raster-Generation nutzt wieder mehr Ordnung in der Rasterstruktur. Hier übernimmt die Anordnung der Rasterelemente nicht mehr ein Zufallsgenerator, vielmehr ist die Struktur mit der Verteilung des Silberkorns in fotografischen Aufnahmen vergleichbar. Durch ihre strukturelle Nähe zur Fotografie werden diese FM-Raster zunehmend eingesetzt, um fotografische Halbtöne im Druck umzusetzen.

Crossmodulierte Raster Hybridraster: Diese Rasterverfahren vereinigen in sich Methoden der AM- und FM-Rasterung. Sie haben ihren Ursprung im Flexodruckverfahren, bei dessen fotopolymeren Hochdruckformen frei stehende AM-Rasterpunkte in den hellen Tonwerten (Lichtern) nicht beliebig klein gestaltet werden können, ohne wegzubrechen. Deshalb wird dort eine bestimmte Rasterpunktgröße nicht unterschritten und dafür die Anzahl der Rasterpunkte in den Lichtern verringert (ausgedünnt). Diese Methode stellt einen stufenlosen Übergang von der AM-Rasterung (überwiegend in den Mitteltönen) zur FM-Rasterung (in Lichtern und Tiefen) dar und wurde inzwischen auch für den Offsetdruck adaptiert.

Eine andere Methode besteht darin, in allen Tonwertbereichen Rasterpunkte gleicher Größe und Form (die sich an der Form eines 50 %-AM-Rasterpunktes orientiert) in stochastisch ermittelten Positionen und mit zunehmender Häufigkeit zu platzieren. Die Helligkeitsabstufungen ergeben sich dann von der Ausdünnung bis zur vollständigen Überlappung. In der Offsetdruckpraxis sind Lösungen zu finden, die sich zwischen diesen beiden extremen Methoden bewegen, so dass auch die Rasterpunktform gezielt verändert wird.

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