EMMT:Fragenkatalog3

3. Peripheriesysteme für Bildmedien

3.1.Unterscheiden Sie verschiedene Typen von Farbmodellen und erläutern SIe deren Charakteristik. Beschreiben Sie den L*a*b-Farbraum. Grenzen Sie dei RGB- und CMYK-Modelle voneinander ab und erläutern Sie deren Überführbarkeit und damit verbundene Besonderheiten.

Der Lab Farbraum ist das Modell, welches den größten Farbraum umfasst. Es können aber alle Farben sowohl im RGB als auch im CMYK Modell dargestellt werden.

• Die Farben werden durch
  • L = Helligkeit
  • a = Grün - Rot Farkooridinate
  • b = Blau - Gelb Farbkoordinate
  • a,b Werte: +100 bis -100 dargestellt
  • die Farben sind geräteunbahängig

RGB besteht aus drei Grundfarben (rot, grün, blau) die dann so gemischt werden, dass sie alle Farben erzeugen. Leuchtende Farben, aber es lassen sich nicht alle Farben umsetzen in das

CMYK Modell

• CMYK besteht aus Cyan, Magenta und Yellow. Im Druck kommt dann aus Kostengründen noch Schwarz dazu. Diese Verfahren beruht auf Absoprtion.

Namen der andere Farbmodelle: LCH, HSB, LCH ? Lab ist eine Variante von denen ? aber Lab ist am häufigsten verbreitet.

3.2.Was versteht man unter Farbmanagement und wie erfolgt die Anpassung der Farbdarstellungen einzelner Geräte (z.B. Display, Drucker, Scanner) an eine bestimmte Farbe?

Farbmanagement bedeutet, dass man sicherstellen will, dass eine Farbe auf allen Medien gleich aussieht.

• Monitor: Messung der angezeigten Farbe und dann Korrektur
• Scanner: Vorlagen scannen und dann mit Referenzdaten vergleichen
• Drucker: ausgedruckte Dinge mit dem Farbprofil vergleichen

3.3.Wie hat man sich den formalen Aufbau eines digitalen Bildes (Image) vorzustellen? Vewenden Sie die Begriffe Pixel, Auflösung, Ebene, Farbtiefe. Was sind wichtige Kenngrößen für Bildauflösung und wie wird diese durch Peripheriegeräte bestimmt?

• Anzahl der Pixel pro Zeile * Anzahl der Zeilen * Farbtiefe pro Pixel
• Es gibt mehrer Farbebenen. Bei RGB wäre das z.B. drei Ebenen. Die Farbtiefe kann pro Ebene verschieden sein
• wichtige Kenngrößen:
  • Pixel: Bildpunkt, beschrieben durch einen Farbwert
  • ppi: pixels per inch - Auflösung von Bildern in Bildpunkten,
  • dpi: dots per inch: Auflösung von Bildern auf Druckern
  • lpi: lines per inch: Auflösung von Scannern, allgemein identisch mit ppi
  • VGA: 640 X 480 ? XVGA 1024 X 768
  • Monitore: typisch 72 dpi (ppi)
  • Farbdrucker:
  • Laser: 1200dpi
  • Tinte: 1400dpi
  • Digitalkamera
  • ca. 1100 ppi
  • Scanner
  • Diascanner: 3000ppi
  • Flachbettscanner: 2400 ? 4800 lpi

3.4 Erläutern Sie den Begriff Auflösungsvermögen und grenzen Sie bitte die folgenden Begriffe voneinander ab: ppi, dpi, lpi. In welcher Relation steht ein Pixel eines Monitors zu einer Rasterzelle eines Tintenstrahldruckers.

für Unterscheidungen siehe oben
Am Monitor bilden je ein R-, G und B Leuchtpunkt einen Pixel
Beim Drucker ist ein Pixel = Rasterzelle

3.5.Benennen Sie verschiedene Scannertechnologien und grenzen Sie Flachbettscanner von Trommelscannern ab. Characterisieren Sie CMOS- und CCD-Technologien und deren grundsätzliche Funktionsweisen. Wie wird die Zweidimensionalität einer Bildvorlage in ein digitales Pixelbild umgesetzt und dabei farbechtes Scannen mit Hilfe von Fotodioden ermöglicht? Beschreiben Sie das Prinzip eines 3D-Scanners.

• Flachbettscanner, Handscanner, Einzugsscanner bzw. Durchzugsscanner, Filmscanner für Dia und Negativvorlagen, Trommelscanner

• CHMOS
  • paarweise komplementär zueinander angeordnete, verschaltete Feldeffekttranisitoren
  • Integration von Sensor-Array und Ansteuerung möglich (fotodioden+Elektronik)
  • Direkte Pixel-Adressierung, aber bisher schlechtere Auflösung / Qualität als CCD
  • Vorteil gegenüber CCD: AD-Wandlung + Vielzahl von Verarbeitungsschritten auf Chip ausführen
  • Timing, Bildkontrolle, Verschlussautomatik, Taktung, Weißabgleich, erste Bildverarbeitungsschrittte
  • Architektur ähnelt mehr RAM- als Bilderfassungs-Chip

• CCD
  • ladungsgekoppeltes Bauelement
  • gute Bildqualität, hohe Auflösung, aber externe Ansteuerung
  • spezieller Herstellungsprozess (27 Schritte!) daher sehr teuer
  • Matrix voneinander isolierter Fotodioden
  • Ladungen werden Schritt für Schritt zeilenweise und parallel ausgelesen - > keine Einzelansteuerung
  • Flachbettscanner: zeilenweise Abtastung, Vorlage wird flach auf durchsichtiges Material (gewöhnlich Glas) gelegt, Abtasteinheit fährt Vorlage entlang, beleuchtet sie und nimmt reflektiertes Licht mit CCD- oder CMOS-Chip auf

• Trommelscanner:
  • Vorlage wird in Zylinder befestigt, dieser rotiert schnell um die Abtasteinheit und bewegt sich an dieser entlang, Abtastung spiralförmig. Vorlage wird be- oder durchleuchtet und die Signale werden in Photo Multiplier Tubes (Photoverstärker) aufgenommen

• 3-D Scanner:
  • Gelände-Körper etc. Messung durch Abtastung des Objektes / der Oberfläche

Beleuchtung des Objektes durch Lichtpunkt (Streifen), dessen Auslenkung durch CCD-Kamera aufgenommen + in 3D Koordinaten für einen Punkt umgerechnet wird

3.6.Was versteht man unter Unterabtastung beim Scannen und wie wirkt es sich aus?

Unterabtastung oder auch Aliasing wirkt sich dahingehend aus, dass die Scannerauflösung = Qualtitätsfaktor * Druckraster (in ppi) * Ma0stabsfaktor

Orginalgetreue Wiedergabe: größte Frequenz der Bildstrukturen muss bekannt sein

Wenn der Quaitätfaktoer kleiner als 2 ist, dann hat man sogenannte Moireeffekte

3.7.Erläutern Sie die prinzipielle Funktionsweise eines CCD-Chips. Wie erfolgt die Erfassung der Farbinformationen?

er hat seine Basis auf Fotodioden; Licht setzt im Si Valenzelektronen in Leitungsband frei das Licht trifft auf Feldeffekktranistor und wird dort abhängig von Wellelänge entweder absorbiert, durchgelassen oder reflektiert.

eine CCD-Zeile ist eine Sequenz voneinandern isolierter Fotodioden#

3.8.Erläutern Sie typische Paramter heutiger Digitalkameras. Inwieweit unterscheiden sich diese gegenüber herkömmlichen Fotoverfahren und wie werden diese Unterschiede ausgeglichen.

• CCD Auflösung: 5 MG Pixel; max. 2560X1920 Punkte
• bei analogen Filmen ist das Spektrum weitgehend konstant (Auffösung von einem ASA 100 Film bei normalem Kontrast ca. 8.64 Mio. Bildpunte
• bei Digitalkameras gibt es eine hohe Sensibilität für Rot und bei ultraviolett ist es fast blind ? dies wird durch Filtertechnicken ausgeglichen

3.9.Beschreiben Sie Aufbau und Funktionsweise einer Kathodenstrahlröhre und differenzieren Sie dabei bezüglich der Maskenarten. Welche wesentliche Kenngrößen charakterisieren heutige CRT-Monitore?

• es gibt eine Nachleuchtende Schicht, welche mit Elektronen beschossen wird
• Der Beschuss geht von einer Glühwendel aus wo er dann durch ein Steuergitter und eine Fokusiereinheit hindurchgeht. Dann kommt er noch durch eine Horizontale und vertikale Ablenkung und letztlich durch eine Maske, bevor er am Ende auf eine möglichst flache Präsentationsfläche trifft
• für jede Farbe RGB gibts es einen extra Strahl
• Maskenarten
  • Loch-Schattenmaske
    • pro Grundfarbe ein Strahl; Abbildung der Maske auf Leuchtschicht
  • Schlitz-/Streifen-Schattenmaske
    • kleinere Farbverfälschungen durch Maskenerwärmung
  • Trinitron-Maske (Sony)
    • Vertikal Drähte
    • Vorteil: Heller, geringere Elektronenverluste
    • Nachteil: Wackeln bei Erschütterung -> Lösung: 2 horizentale Fäden, schwach sichtbar

Maskenarten: Lochmaske (runde Löcher, dreieckig angeordnet), Streifenmaske/TRINITRON(tm) (eckige Löcher, nebeneinander angeordnet), Ovalmaske/CromaClear Kenngrößen

dot pitch (Abstand der Löcher in der Lochmaske),Pixel- (MHz), Zeilen- (kHz) und Bildfrequenz (Hz). Zeilenfrequenz == horizontale Refresh-Ratte, Bildfrequenz == vertikale Refresh-Ratte

3.10.Nennen Sie weitere Bildschirmtypen und machen Sie die Unterschiede zur CRT-Monitoren sowie deren unterschiedliche Einsatzbereiche deutlich. Wie werden bei Flachbildschirmen einzelne Pixel bezüglich ihrer Farbmischung realisiert und angesteuert?

LCD und TFT Monitore

• LCD
  • LCD-Zelle beeinflusst Durchlässigkeit der Hintergrundbeleuchtung durch nematische Flüssigkeitskristalle
  • Durchlässigkeit wird duch elektrische Felder gesteuert

• TFT
  • Jede LC Zelle wird von einem Dünnfilm-Transistor angesteuert, der die Informationen der Zelle speichert
  • Pro Sub-Pixel wird 1 Transistor benötigt
  • Jeder Bildpunkt besteht aus 3 sog. Sub-Pixel
  • ein Tranistor steuert die Flüssigkeitskristalle eines Sub-Pixels
  • Farbe erzeugt durch Farbfilter über den Farbzellen

3.11.Wie erfolgt die Farbdarstellung bei einem Plasma-Bildschirm? Welche Vor-und Nachteile hat diese Technik

• System von zwei mit gitterförmigen Leiterbahnen bedampften Glasplatten, zwischen denne sich ein aus Argon und Neon bestehendes Gasgemisch befindet
• Eine Glasplatte ist an der Innenseite mit einer Phosphorschicht beschichtet, mit 3 Phosphorarten gemäß den Grundfarben.
• Spannung an den Leiterbahnen bewirkt in den Kreuzungspunkten ein elektrisches Feld, das die Gasatome auf ein höheres Energieniveau heben.
• Beim Zurückfallen enstehen Lichtquanten
• sehr großer Betrachtungswinkel von ca, 160 Grad

3.12.Welche wesentlichen Druckertechnologien lassen sich unterscheiden? Was für Konsequenzen haben die unterschiedlichen Verfahren für Bildqualität, Kosten und bedruckbare Größe.

• Tintenstrahl
• Themische oder Piezo-Tintenstrahl bis 1200 X 2400 dpi
• Thermo-Druckverfahren
• Fotodrucker, optimiert für private Awendungen
• Themrosublimations, Themautochrom Technik
• Farblaserdrucker
• Lasertechnologie bis 1200dpi Normale und eingeschränkte Fotoqualität

3.13.Wodurch lassen sich prinzipiell realistische Farben mit wenigen Grundfarben erzeugen? Nennen Sie Halbtonverfahren und beschreiben Sie Methoden des Ditherings und deren Vorteile.

• Dithering
  • Druck hoher Auflösung mit Grundfarben gleicher Dichte
  • Erzeugung von Halbtönen durch Punkte in Rastermix
  • Reaster: Umsetzung kontinuierlicher Strukturen in ein Punktmuster
• Dispered Dithering
  • Gleichmäßige Verteilung schwarz Punkte ? Ihre Anordnung in einer Halbtonzelle bestimmt je **Grauton den optischen Eindruck
• Clustered Dithering
  • Rasterpunkte werden nicht über Halbtonzelle verstreut, sonder gebündelt, quasi aus der Mitte heraus wachsen
  • Vorteil: Die mit dem Durckprozess und flüssigen Farbstoff verbundenen Ungenauigkeiten können besser ausgeglichen werden, führen zu weniger Halbtonverlusten
• Dispered Dot Diffusion Dithering
  • Frequenzmodulierte Pixelverteilung, einzelne Pixel werden in Abhängigkeit vom Helligkeitswert des Ausschnittes gestreut (dispersed) angeordnet
  • Je dunkler ein Bildelement, um so höher die Streuung
  • Moire-Effekte auf Grund sich überlagender Rasterstrukturen werden vermieden

3.14.Skizzieren Sie verschiedene Projektionstechniken und grenzen diese bezüglich Farbdarstellung, Auflösung, Einsatzzweck und Flexibilität voneinander ab. Liefern DLP-Projektoren eine höhere Lichtausbeute als CRT-Projektoren und warum?

• Röhrenprojektion (CRT):
  • Je Grundfarbe eine Bildröhre, additive Farbmischung der projezierten Rot/Grün/Blau-Bilder. Nur für Festinstallation geeignet, da Teilbilder exact deckungsgleich sein müssen.
  • Vorteile: Keine Lochmaske/feste Pixeleinteilung, damit sehr große Auflösungen möglich; guter Schwarzwert; sehr natürliche Farben.
  • Nachteile: Sehr groß und schwer; Einstellung kompliziert; kein richtiges Weiß

• LCD:
  • Light-crystal-valve, "Licht-Ventil": Einzelbilder werden über Spiegel zum Farbild zusammengesetzt. Vorteil: Sehr hohe Lichtausbeute; Nachteil: geringere Auflösung ggüber

• Overheadverfahren
  • Overhead: durchsichtige Folien werden durchstrahlt, mit Spiegel wird Bild umgelenkt und projeziert.
  • Vorteil: höhere Auflösung als bei light crystal valve, Nachteil: geringere Lichtausbeute als bei lcv DLP: "Digital Light Processing", Mikrochip-basiert (digital mirror device, besteht aus ca. 500000 Mikrospiegeln, die bis zu 1000x pro Sekunde gekippt werden können)

• Laser:
  • Festkörperläser R/G/B, Lichtwellenleiter übertragen Laserlicht zum schwenkbaren Projektionskopf, in dem Ablenkspiegel die Bildpunkte auf die Projektionsfläche schreiben

Einsatzzwecke: DLP - unbekannt, LCD: mobil und stationär, Laser: bei großer Entfernung Projektor-Leinwand oder Projektion auf nicht-plane Fläche

• • vermute mal, die CRTs haben eine höhere Lichtausbeute, da keine Spiegel zum Einsatz kommen, sondern das Licht direkt aus der Röhre geballert wird, aktives Projektionsverfahren