A lézerrendszerek raszterezési folyamatában két egymástól független döntés születik: mennyi legyen a felbontás, és hogyan nézzen ki a bináris pixelmintázat.
A felhasználó megad egy DPI értéket, a szoftver erre a rácsra futtatja a dithering algoritmust, majd az eredményt átadja a gépnek. A legtöbb rendszer viszont nem ellenőrzi, hogy a megadott felbontás valóban illeszkedik-e ahhoz, amit a motor léptetési karakterisztikája ténylegesen meg tud valósítani.
Egyszerű példa: 318 DPI esetén a sorintervallum kb. 0.0799 mm. Ha egy adott mechanika mellett ez nem egész számú motorlépésből áll össze, akkor a kért raszterpozíció nem esik pontosan a gép fizikai rácsára. Ilyenkor a mozgás a legközelebbi megvalósítható pozícióhoz igazodik.
A jó raszter nem csak képi kérdés. A dither pontszerkezetnek illeszkednie kell a gép fizikai léptetési rácsához is.
A gép nem folytonos pozíciókra mozog, hanem a motor, a szíjhajtás és a mikrolépés által meghatározott fizikai lépésközökre. Ez a GRBL-ben a $100 / $101 / $102 step/mm értékekben jelenik meg.
80 step/mm esetén egy fizikai lépés 0.0125 mm.
254 DPI → 0.10 mm line interval
0.10 / 0.0125 = 8 step
Egész szám: a raszter sorpozíciói pontosan gépsorokra esnek.
80 step/mm esetén egy fizikai lépés 0.0125 mm.
318 DPI → kb. 0.08 mm line interval
0.08 / 0.0125 = 6.4 step
Nem egész szám: a raszter sorpozíciói a gép lépéspozíciói közé esnek.
Pozíciókvantálás, közérthetőbb nevén snap-elés, akkor történik, amikor a kívánt raszterpozíció nem esik pontosan a gép által megvalósítható fizikai pozícióra.
A gép nem tud tetszőleges, folytonos pozícióra mozogni. Csak a motorlépések, a mikrolépések és a mechanikai áttétel által meghatározott rácspontokra tud pozícionálni.
Ha egy rasztersor két ilyen fizikai pozíció közé esik, a rendszer a legközelebbi megvalósítható pozícióhoz igazítja a mozgást. Ez nem véletlenszerű hiba, hanem a léptetőrendszer természetes következménye.
A snap-elés hatása főleg finom tónusátmeneteknél látható: ismétlődő mintázathiba, szemcsésebb átmenet vagy enyhe tónustorzulás formájában.
Ha a két rács nem esik egybe, a dither pontok egy része a gép által megvalósítható sorpozíciók közé kerül. A vezérlő és a mechanika ezeket a legközelebbi elérhető pozícióhoz kényszeríti. Ez a gyakorlatban pozíciókvantálást, vagy leegyszerűsítve snap-elési hatást okoz.
Ez rendszerszintű, ismétlődő hiba. Nem véletlenszerű zaj. A finom tónusátmenetekben látszik a legjobban, mert ott a dither pontok eloszlása különösen érzékeny a sorpozíciók pontosságára.
A dither egy elvont pixelrácson fut. A gép viszont másik, fizikai lépésrácson tud mozogni.
Eredmény: snap-elés, tónustorzulás, ismétlődő mintázathiba.
A dither azon a rácson fut, amelyre a gép valóban képes pozícionálni.
Eredmény: stabilabb tónusátmenet és jobb ismételhetőség.
Az alábbi demó ugyanazt a jelenséget mutatja, mint az útmutató: a dither sorok és a gép fizikai sorpozíciói vagy egybeesnek, vagy nem. A bemeneti értékek módosíthatók.
Megjegyzés: a canvas-demó a sorpozíciók illeszkedését szemlélteti. A fizikai méret blokk a második LaserBase-lépést mutatja: az illesztett pitch alapján a teljes tárgyméret is egész sorszámra snap-elődik.
Az alábbi táblázat azt mutatja, hogy a gyakran használt line interval értékek hogyan illeszkednek különböző GT2 / motor konfigurációkhoz.
| DPI | Line interval | 80 step/mm | 100 step/mm | 160 step/mm | 200 step/mm |
|---|
A raszter nem csak DPI-ből áll. LaserBase szempontból három adat együtt határozza meg a végleges kimenetet: a kért DPI, a gép step/mm értéke és a tárgy fizikai mérete milliméterben.
Miután a rendszer kiválasztotta a mechanikailag stabil pitch-et, azt is ellenőrizni kell, hogy az adott fizikai magasság hány ilyen sorból rakható ki. Ha a méret nem pontosan egész sorszámra esik, a teljes raszter végét is snap-elni kell.
Ezért az effektív DPI és az effektív fizikai méret együtt értelmezendő. A cél nem az, hogy automatikusan megtartsuk a kért DPI-t, hanem hogy a teljes raszter fizikailag végig stabil legyen: ugyanaz a pitch, egész lépések, egész sorszám, reprodukálható kimenet.
Adott:
Forráskép: 1024 × 1024 pixel
Kívánt fizikai méret: 250 × 250 mm
Kért minőség: 318 DPI
Először kiszámoljuk a 318 DPI valódi line interval értékét:
Ez azt jelenti, hogy a raszter sorok közötti távolság kb. 0.0799 mm.
| Mechanika | Step/mm | Steps/line | Stabil érték | Effektív DPI | Effektív méret |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.8° + GT2 20T | 80 | 6.39 | 7 step | 290.29 DPI | 249.99 mm |
| 1.8° + GT2 16T | 100 | 7.99 | 8 step | 317.5 DPI | 250.00 mm |
| 0.9° + GT2 20T | 160 | 12.78 | 13 step | 312.62 DPI | 250.01 mm |
| 0.9° + GT2 16T | 200 | 15.97 | 16 step | 317.5 DPI | 250.00 mm |
A 100 és 200 step/mm rendszereknél a 318 DPI gyakorlatilag tökéletesen illeszkedik. A 80 és 160 step/mm rendszereknél viszont snap szükséges, ezért az effektív DPI eltér a kért értéktől.
A forráskép natív mérete is fontos:
Ez azt jelenti, hogy a kép natív 318 DPI mérete csak kb. 82 mm lenne. Ha a felhasználó 250 mm-es gravírozást kér, akkor a kép felnagyításra kerül.
A végső rasztert nem a forráskép eredeti DPI-je, hanem a mechanikai raster pitch határozza meg. A végső kimenetet a mechanikai rendszer fizikailag stabilan megvalósítható paraméterei határozzák meg.
A LaserBase nem abból indul ki, hogy a felhasználó által megadott DPI biztosan fizikailag ideális. A rendszer először a gép léptetési adataiból kiszámítja, milyen sorpozíciók valósíthatók meg tisztán, és ehhez igazítja a rasztert.
Így az effektív DPI nem automatikusan megfelelő végső érték, hanem a gép mechanikai adottságaiból számolt eredmény. A dithering tehát nem egy elvont pixelrácson fut, hanem azon a fizikai rácson, amelyre a gép valóban képes pozícionálni.
Ugyanaz a fizikai rács + ugyanaz a dither + ugyanaz a bemenet = ismételhetőbb, kiszámíthatóbb kimenet.