Die Übertragung zum Drucker
Irgendwie müssen die Daten von der Anwendungssoftware zum Drucker. So weit, so klar. Daß dazu ein Druckertreiber notwendig ist, wird auch noch die wenigsten überraschen. Unbekannt hingegen sind viele der Einstellmöglichkeiten oder zumindest deren Bedeutung. Und nicht alle sind durch Überlegen zu verstehen, vor allem, wenn sich das Handbuch kaum oder nur sehr kryptisch darüber ausläßt. Oder können Sie sofort die Bedeutung von "Rasterwinkel", "RET", "Seitenschutz" oder "RAW" erklären? Grundsätzlich ist ist der Weg der zu druckenden Daten relativ einfach zu beschreiben: Die Anwendungssoftware – beispielsweise MS Word – schickt die Daten zum Druckertreiber. Dieser übersetzt diese Daten in ein dem Drucker genehmes Format, so daß er versteht, was er damit machen soll. Der Drucker gibt dann einfach diese umgewandelten Daten auf ein Blatt Papier aus. Ist zusätzlich ein Spooler aktiviert, werden die umgewandelten Druckerdaten erst mal auf der Festplatte zwischengelagert und häppchenweise an den Drucker weitergegeben, damit dieser sich nicht daran verschluckt.
Stafettenlauf – Von der Applikation zum Druckwerk
Genauer betrachtet ergeben sich mehrere "Stab-Übergaben" in diesem Stafettenlauf, an denen jeweils eine Format- und Datenkonvertierung stattfindet.
| Im Glossar: |
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Druckertreiber Rasterwinkel RET RAW PCL |
Der Druckertreiber nimmt diese Daten entgegen und wandelt sie Schritt für Schritt in die Sprache um, die der Drucker versteht. Bei HP-PCL wandelt der Treiber nun die Steuerbefehle der Textverarbeitung in die PCL-Steuerbefehle um, schaut nach, ob dem Drucker die verwendete Schrift bekannt ist und ob Seitenformat des Dokumentes und das im Drucker eingelegte Papier zusammenpaßt. Wenn dem so ist, wird die Übersetzung an den Drucker weitergegeben.
Und hier findet die nächste Stabübergabe statt. Denn wie die Daten an den Drucker weitergegeben werden, läßt sich durchaus vom Anwender beeinflussen. Unter "Datenformat" findet man unter Umständen noch weitere Einstellungen als "RAW". "RAW" selber bedeutet, die Daten werden "roh" also ohne Komprimierung an den Drucker weitergegeben. Dies hat eine Übergabe einer relativ großen Datenmenge zur Folge, was die Druckausgabe verlängern kann. Andererseits ist dies die sicherste Art, Daten an den Drucker zu schicken.
"EMF" und "SMF" sind gepackte Datenformate (verlustfrei). Hier wird die Datenmenge, die übertragen werden soll, reduziert, indem sie erst im Computer gepackt, dann zum Drucker übertragen und dort wieder entpackt werden. Ob das letztendlich schneller geht, als die Übertragung im "RAW"-Modus, hängt natürlich von der Rechenleistung von Computer und Drucker ab. Manchmal treten durch diese Packerei Verständigungsschwierigkeiten zwischen Treiber und Drucker auf, die sich in seltsamen Druckausgaben niederschlagen, weil sich die beiden nicht darüber einigen konnten, wie die Komprimierung abzulaufen hat. In solchen Fällen einfach mal das Datenformat ändern.
Im Drucker wandelt dann ein Prozessor die ankommenden Daten Stück für Stück in ein Abbild der Seite um. Dabei wird genau festgelegt, wo Farbe gedruckt wird, und wo nicht. Diesen Prozess nennt man "Rastern", der vom sogenannten "Raster Image Prozessor", kurz "RIP" erledigt wird. Auch "Rippen" ist ein gängiger Begriff dafür. Bei vielen Tintenstrahldruckern, vor allem den preisgünstigeren, wurde dieser Vorgang auf den PC ausgelagert, in diesem Fall arbeitet der PC als RIP Grund: Die Eigenintelligenz der Drucker wurde so reduziert; man konnte sie billiger anbieten. Dazu später mehr.
Bildaufbau
Das Abbild der Seite – auch "Image" genannt – weist nun kodiert die Informationen auf, wo ein Druckpunkt gesetzt werden soll. Ist dieses Image fertig aufgebaut, wird es durch das Druckwerk ausgegeben. Am Ende sieht man dann das komplette Image auf dem Papier – die Seite ist fertig ausgedruckt.
Man kann nun leicht verstehen, warum die Druckgeschwindigkeit der Drucker von den Herstellern immer für den Kopiermodus angegeben wird: Die Datenübertragung von der Anwendungssoftware zum Drucker und das Rastern kosten Zeit, je nach Vorlage auch viel Zeit. Sind die Daten schon komplett zum Image aufbereitet und man möchte davon mehrere Seiten ausdrucken, kann das Druckwerk mit der maximalen Geschwindigkeit ausdrucken, da ja kaum mehr Rechenleistung notwendig ist und das Druckwerk nicht ständig auf Daten warten muß. Aus diesem Grund liegt die tatsächliche Druckgeschwindigkeit eines Druckers oft unter den Angaben der Hersteller. Die tatsächlich benötigte Zeit hängt, wie Sie ja jetzt wissen, vom Dokument, von den Einstellungen des Druckertreibers und von der Rechenpower des angeschlossenen Computers ab.
PC als RIP – GDI-Drucker
Wie bereits erwähnt nimmt seit geraumer Zeit die Eigenintelligenz der Drucker ab, um mit immer günstigeren Preisen das Produkt an den Mann zu bringen. Das Rippen findet dann nicht mehr im Drucker statt, sondern im Treiber auf dem PC, der das fertig aufbereitete Image dann zum Drucker überträgt. Ein Vorteil dabei ist, daß Drucker billiger werden. Aber auch diese Medaille hat zwei Seiten. Ohne Unterstützung eines Treibers können solche Drucker kaum mehr eine Textzeile ausgeben. Und der notwendige Rechenaufwand, der jetzt im PC stattfindet, kann, je nach Vorlage, auch leistungsfähige Systeme spürbar verlangsamen.
Solche Drucker ohne eigenes RIP arbeiten fast ausschließlich mit Unterstützung des "Windows Printing Systems", kurz "WPS". Früher bezeichnete man solche Drucker auch als "GDI-Drucker", wobei "GDI" für "Graphics Device Interface" stand. Wie der Name schon suggeriert, konnten diese Drucker nur unter Windows drucken. Unter DOS gab es bereits Probleme, andere Betriebssysteme waren kaum möglich.
Ich persönlich bevorzuge Drucker mit eigenem RIP im Gerät. Je leistungsfähiger die Hardware im Drucker, desto schneller und problemloser geht der Ausdruck vonstatten. Auch hat man keine Probleme, wenn man mal auf ein anderes Betriebssystem umsteigen will.
"Babelfisch" oder "Wie sag ich‘s meinem Drucker?"
»Der Babelfisch«, ließ der Reiseführer Per Anhalter durch die Galaxis mit
ruhiger Stimme vernehmen, »ist klein, gelb und blutegelartig und wahrscheinlich das
Eigentümlichste, was es im ganzen Universum gibt. Er lebt von Gehirnströmen,
die er nicht seinem jeweiligen Wirt, sondern seiner Umgebung entzieht. Er nimmt alle
unbewußten Denkfrequenzen dieser Gehirnströme auf und ernährt sich von
ihnen. Dann scheidet er ins Gehirn seines Wirtes eine telepathische Matrix aus, die sich
aus den bewußten Denkfrequenzen und Nervensignalen der Sprachzentren des Gehirns
zusammensetzt. Der praktische Nutzeffekt der Sache ist, daß man mit einem Babelfisch
im Ohr augenblicklich alles versteht, was einem in irgendeiner Sprache gesagt wird. Die
Sprachmuster, die man hört, werden durch die Gehirnstrommatrix entschlüsselt,
die einem der Babelfisch ins Gehirn eingegeben hat«.
(aus: Douglas Adams: Per Anhalter durch die Galaxis)
Manchmal wünscht man sich, es gäbe so einen Babelfisch auch für die Kommunikation zwischen Computer und Drucker. Da der Treiber das auszugebende Dokument für den Drucker übersetzt, ist es notwendig, daß diese bis ins Detail aufeinander abgestimmt sind. Aus diesem Grund ist es nahezu unmöglich, einen Drucker mit einem Treiber für einen anderen Drucker zu betreiben.
"Nahezu unmöglich" deswegen, weil es manchmal funktioniert, innerhalb einer Gerätefamilie eines Herstellers Treiber zu tauschen. Aber auch das funktioniert nur mit Einschränkungen. Ein Fall, bei dem es funktioniert, ist natürlich, wenn ein Gerät baugleich von verschiedenen Herstellern angeboten wird.
Sind Sie sich nicht sicher, wer der ursprüngliche Hersteller Ihres Druckers ist, weil es sich zum Beispiel bei Ihrem Gerät um ein älteres Gerät handelt und der Aufdruck nicht mehr lesbar ist oder es sich um eine Hausmarke eines Discounters handelt, können Sie ihn wie folgt ermitteln. Suchen Sie an oder in Ihrem Gerät die FCC-ID. Unter http://www.fcc.gov/oet/fccid/ können Sie dann mittels dieser Nummer den Hersteller ermitteln.
Treiber und Drucker verschiedener Hersteller können Sie allerdings nicht kombinieren, da jeder Hersteller in der Regel seine eigene Druckersprache verwendet, mit zwei Ausnahmen: PCL von Hewlett-Packard und PostScript.
PCL, die Printer Control Language, wurde von HP entwickelt und existiert in verschiedenen Versionen, je nach Leistungsfähigkeit des Druckers. Es dürfte die Sprache sein, die am meisten von anderen Herstellern übernommen wurde, vor allem bei Laserdrucker. Da PCL-Drucker die Druckseite selbst im eigenen Speicher aufbauen, sollte der Arbeitsspeicher des Druckers nicht zu knapp bemessen sein. Ist der Speicher zu klein, kann die Seite nicht komplett auf ein Blatt gedruckt werden und wird vom Drucker oft auf mehrere Seiten aufgeteilt. Mein eigener s/w-Drucker verfügt über einen Speicher von 6 MByte und ich hatte bisher keine Probleme.
Im Gegensatz zu PCL, welches an sich nur eine Sammlung verschiedener Steuerbefehle ist, ist PostScript eine Programmiersprache, die dazu verwendet wird, das Aussehen einer Seite komplett zu beschreiben. PS-Programme sind in der Regel Dokumente, die von einem anderen Programm erstellt wurden um an einem Drucker oder Belichter ausgedruckt zu werden. Weil diese Dateien an sich Programme sind, können Sie nur an PS-fähigen Druckern ausgegeben werden, da diese Programme nicht in compilierter Form, sondern nur als Quellcode zur Verfügung stehen. Sie benötigen also einen Interpreter, der diesen Code abarbeitet und ausführt. In diesem Fall dann eben das Bild erstellt. Dies ist entweder die Hardware in Ihrem Drucker (deswegen ist bei der technischen Beschreibung eines Laser-Druckers auch der Prozessor und der Arbeitsspeicher angegeben, oder sollte es zumindest sein), ein externes RIP oder das im Bereich "PostScript" auf meiner Site erwähnte GhostScript. Weitere, untereinander nicht kompatible Sprachen gibt es von Canon, Epson und Kyocera, um nur einige zu nennen.
Darstellung von Graustufen
Dots per Inch
Mit Graustufen haben Drucker so ihr Schwierigkeiten. Schlicht und einfach aus dem Grund, daß sie nur über eine begrenzte Anzahl an Farben verfügen. Und entweder wird eine davon aufs Papier übertragen, oder eben nicht. Die Anzahl dieser Farbpunkte ist abhängig von der Auflösung des Druckers, welche in "Dots per Inch - dpi" angegeben wird.
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Im Glossar zum Thema: |
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dpi Druckpunkt Rasterzelle frequenzmoduliert amplitudenmoduliert |
Der Drucker hat also das Problem, daß er eben keine 16,7 Millionen Farben zur Verfügung hat, um alle Farben der Vorlage zu drucken, sondern nur Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz (oder nur Schwarz bei s/w-Druckern). Betrachten wir das Verfahren mal nur für eine Farbe. Wenn zum Beispiel eine Fläche in 50% Schwarz (ein mittleres Grau) eingescannt wurde, kann er diese grundsätzlich nicht drucken, da er keine entsprechende Farbe hat. Wenn er mit seinem Schwarz druckt, also einen Druckpunkt setzt, dann wird dies immer 100% Schwarz sein. Wie soll er also 50% Schwarz wiedergeben? Er behilft sich mit einem Trick. Es besteht ja die Möglichkeit, eine bestimmte Fläche nur zur Hälfte mit Schwarz zu bedrucken.
Das heißt, er wird in einem quadratischen Feld, der sogenannten (Druck-)Matrix (auch Rasterzelle genannt), einige seiner Druckpunkte, entsprechend dem gewünschten Farbton des Pixels, in irgendeiner Form verteilen. Laserdrucker bauen in dieser Matrix einen Punkt auf, je nach gewünschtem Farbton unterschiedlich groß. Diesen Punkt bezeichnet man als "Rasterpunkt". Je größer diese Matrix ist, desto mehr Druckpunkte kann er in dieser Matrix setzen, desto mehr Abstufungen (unterschiedlich große Rasterpunkte) kann er darstellen. Desto mehr seiner darstellbaren Druckpunkte "verbraucht" er aber auch dafür, einen Rasterpunkt aufzubauen, mit dem er ein gescanntes Pixel darstellt.
Die folgende Graphik zeigt drei Druckmatrizen (stark umrandet), bestehend aus je 36 Druckpunkten, in der verschiedene Rasterpunkte aufgebaut sind. Mit dieser Matrix könnte der Drucker 36 Graustufen + Weiß darstellen.
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Die Rasterpunkte geben Pixel mit 66%, 11% und 33% Schwarz wieder, die einzelnen Felder stehen dabei für die Druckpunkte Ihres Druckers. Ein 600 dpi-Drucker könnte damit 100 Pixel (600 Druckpunkte / 6 Druckpunkte pro Matrix, jeweils pro Richtung) pro Inch darstellen.
Lines per Inch
Was sind dann aber diese ominösen "Lines per Inch", abgekürzt "lpi"? Ganz einfach: Die Anzahl dieser erwähnten Matrizen (oder Rasterpunkte) pro Inch. Lassen Sie sich nicht von der Bezeichnung "Linien" verwirren, diese Bezeichnung hat historische Gründe. Man bezeichnet dies auch als Halbtonfrequenz oder Rasterlaufweite.
Beispiele für einen 600 dpi Drucker:
Größe der Matrix |
Anzahl der Graustufen |
Auflösung |
|---|---|---|
| Matrix mit 4 x 4 Feldern | 16 Graustufen + Weiß | 150 lpi |
| Matrix mit 6 x 6 Feldern | 36 Graustufen + Weiß | 100 lpi |
| Matrix mit 8 x 8 Feldern | 64 Graustufen + Weiß | 75 lpi |
Wie man sieht sind die Daten "dpi", "lpi" und die Anzahl der Graustufen voneinander abhängig.
Die Formel, die den Zusammenhang beschreibt, lautet:
Mit:
∑GS = Summe der darstellbaren
Graustufen
Machen Sie sich nichts daraus, wenn da Komma-Zahlen rauskommen, runden Sie ruhig etwas. So genau geht es nicht, da pro Inch keine ganzzahlige Anzahl von Matrizen vorhanden sein muß.
Sie können jetzt selber ausrechnen, daß ein Drucker mit 600 dpi bei 256 Graustufen nur eine Halbtonfrequenz von 37,5 lpi darstellen kann. Da eine Halbtonfrequenz von 37,5 lpi aber unbefriedigend ist, macht es keinen Sinn, bei einer Auflösung von 600 dpi 256 Graustufen darzustellen. Deshalb geben viele Drucker weniger als 256 Graustufen aus. Je weniger Graustufen, desto besser die Auflösung in lpi. Dies läßt sich oft im Druckertreiber (bei PostScript) oder der verwendeten Software einstellen (Rasterlaufweite in lpi).
Man muß sich bei einer gegebenen dpi-Auflösung entscheiden: Hohe Auflösung in lpi oder hohe Anzahl der Graustufen. Beides gleichzeitig geht nicht, da es konträre Eigenschaften sind.
Mein privater Laser-Drucker arbeitet bei einer Auflösung von 600 dpi mit 100 lpi (PCL-Treiber). Das entspricht 36 Graustufen. Für die meisten Anwendungen empfinde ich das als ausreichend.
Und warum sieht der Raster bei meinem Tintenstrahl-Drucker anders aus?
Bei der Erklärung des Rasterns im vorherigen Kapitel habe ich von einem Punktraster gesprochen, wie er von Laser-Druckern verwendet wird. In diesem Raster werden verschieden große Punkte in einem festen Gitternetz verwendet. Die dargestellten Tonwerte sind also von der Größe der Punkte abhängig. Dies bezeichnet man auch als amplitudenmoduliert, man spricht dann von einem AM-Raster.
Auch wenn es jetzt nicht ganz korrekt ist, kann man sagen, daß Tintenstrahl-Drucker einen stochastischen Raster verwenden. Während ein AM-Raster verschieden große Punkte in einer festen Matrix verwendet, liegen beim Tintenstrahldrucker fixe Punktgrößen vor und der Abstand der Punkte zueinander variiert. Hier wechselt also die Frequenz der Punkte, daher bezeichnet man diesen Raster als frequenzmoduliert, abgekürzt FM-Raster. Vielleicht haben Sie schon mal den Ausdruck "Dithern" gehört? Damit ist dieser FM-Raster gemeint.
Hier zwei Beispiele dazu. Die Photos wurden hier stark vergrößert, damit der Unterschied deutlich sichtbar ist.
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Frequenzmodulierter Raster (FM-Raster) |
Amplitudenmodulierter Raster (AM-Raster) |
Der Vorteil des FM-Rasters liegt darin, daß man damit eine größere Anzahl an Details wiedergeben kann, selbst auf Druckern mit einer geringeren Auflösung. Weitere Vorteile sind, daß man sich weniger Gedanken bezüglich Moirées und Rosetten machen muß. Auch benötigt man dazu nur eine geringere Auflösung der Vorlagen als beim AM-Raster um eine vergleichbare Qualität im Ausdruck zu erhalten.
Und warum wird dieser FM-Raster im konventionellen Druck so wenig benutzt? Bisher war es schlicht und ergreifend ein Problem, daß im konventionellen Druck keine genügend kleine Punkte gedruckt werden konnten. Mittlerweile ist es möglich und findet auch immer mehr Verbreitung. Einen Nachteil hat dieser Raster aber, wenn Sie den Ausdruck anschließend photokopieren wollen: Auch hier sind die Punkte zu klein um eine gute Kopierqualität zu erreichen.