TIFF in SVG umwandeln

Wer beim DPMA eine Patentanmeldung mit Zeichnungen einreicht, muss schwarz-weiße Strichzeichnungen ohne Grauwerte und Schraffuren nach festen Formvorschriften liefern. Ältere Anmeldungen und historische Aktenbestände liegen dabei oft nur als gescanntes TIFF vor — beim Nachreichen, bei einer Weiterentwicklung des Patents oder bei einer Recherche in eigenen Altakten braucht es dann Vektorpfade statt eines starren Rasterbilds.

Dieselbe Lage betrifft Vermessungsbüros mit alten Flurkarten und Katasterunterlagen, die als TIFF archiviert wurden und für eine aktuelle GIS-Auswertung als Vektor gebraucht werden. Beide Fälle haben denselben Ausgangspunkt: eine Strichzeichnung, gescannt, keine Fotografie.

TIFF ist eines der wenigen Bildformate, das mehr als ein Bild trägt, und Dokumentenscanner nutzen das ständig: ein Zeichnungssatz, ein Fax, ein Stapel Vermessungsblätter oder ein Archivdatensatz kommen häufig als eine einzige TIFF-Datei mit mehreren Seiten. Der Leser hier nimmt die erste und hört auf.

Eine Warnung dafür gibt es nicht, deshalb steht sie hier: Die übrigen Seiten sind in der Ursprungsdatei weiterhin vorhanden — nichts wird beschädigt —, aber die heruntergeladene SVG-Datei enthält nur Blatt eins. Vor dem Nachzeichnen im Scanprogramm, in IrfanView oder ImageMagick aufteilen und jedes Blatt einzeln umwandeln. Das ist der erste Punkt, den man auf dieser Seite prüfen sollte, denn ein „erfolgreich" nachgezeichneter Zeichnungssatz, der still drei Blätter verliert, ist ein deutlich schlechteres Ergebnis als ein offensichtlicher Fehlschlag.

Bei einem sauberen Logo bewahrt die Einstellung „scharf" genau die Kantenschärfe, um die es geht. Bei einem Scan bewirkt sie das Gegenteil, weil ein Scan nicht sauber ist: er trägt Staub, Papierkorn, Rasterpunkte aus einer gedruckten Vorlage und die unregelmäßige Kante, die jede physische Linie nach dem Durchlauf durch einen Sensor bekommt.

Gemessen an einer 1.200 mal 900 Pixel großen Strichzeichnung mit typischem Scanner-Rauschen, durch die eigene TIFF-Pipeline dieser Seite geschickt: glatt bei vier Farben ergab 33.221 Byte in 63 Pfaden, scharf bei acht Farben ergab 903.740 Byte in 3.810 Pfaden — siebenundzwanzigmal so viel Datei für dieselbe Zeichnung, und der Großteil dieser Pfade ist Staub. Glatt verwirft jede Form unter sechzehn Pixel, genau der Größenbereich, in dem sich Rauschen bewegt, und diese eine Einstellung bringt bei einem Scan mehr als alles andere auf dieser Seite zusammen.

Das ist der Punkt, der entscheidet, ob die Datei anschließend brauchbar ist, und er überrascht alle, die ein auf CAD ausgerichtetes Vektorisierungsprogramm gewöhnt sind. Nachzeichnen findet Bereiche ähnlicher Farbe und legt einen geschlossenen Pfad um jeden davon. Eine gezeichnete Linie ist eine lange, dünne schwarze Fläche, was zurückkommt, ist also eine Schlaufe, die an einer Seite der Linie entlangläuft und an der anderen zurück.

Für alles Sichtbare — einen Druck, eine große Anzeige, eine Nachzeichenvorlage — ist das genau richtig, weil das Ergebnis wie die Zeichnung aussieht und beim Skalieren nicht weich wird. Für eine Maschine ist es das nicht. Ein Plotter oder Graviergerät, das dem Pfad folgt, fährt den Umriss jeder Linie ab statt der Linie selbst, und ein CAD-Programm bekommt zwei Kanten statt der einen, die eine Konstrukteurin gezeichnet hat — ohne Maßangaben, ohne Ebenen, ohne Bögen. Mittellinienerkennung ist ein anderer Algorithmus und läuft hier nicht mit. Die SVG-Datei bleibt eine genaue Vorlage zum Nachzeichnen, keine fertige Geometrie.

TIFF ist weniger ein Format als ein Sammelbegriff, und Leser sind sich darüber uneiniger als bei jedem anderen Format auf dieser Seite. Geprüft wurde deshalb an echten Dateien statt an der Spezifikation: Unkomprimiert, LZW, Deflate, PackBits, JPEG-in-TIFF sowie Group-3- und Group-4-Fax dekodieren, in Farbe, Graustufe und einbittigem Schwarz-Weiß.

Zwei Grenzen sind vor dem Scannen wichtig. Sechzehn Bit je Kanal werden gelesen, aber auf acht reduziert, indem das höherwertige Byte behalten wird — für eine Strichzeichnung ohne Bedeutung, für eine fotografische Vorlage wäre es das nicht. Ein CMYK-TIFF, wie es aus der Druckvorstufe kommt, wird nach einer festen Formel statt über das eingebettete ICC-Profil in Bildschirmfarbe umgerechnet, die Farben verschieben sich also. Bei einer schwarz-weißen Zeichnung ändert sich dadurch nichts Sichtbares.

Eine Strichzeichnung hat zwei Farben: Tinte und Papier. Vier lassen dem Quantisierer Raum für Tinte, Papier und die beiden Zwischentöne, die Kantenglättung und Scan-Unschärfe an jede Kante legen — die richtige Wahl für fast alles, wofür diese Seite genutzt wird. Der Regler startet bei acht, was für eine flache Illustration sinnvoll ist und für einen Scan einen Schritt zu großzügig.

Höher zu gehen holt aus einem Scan kein zusätzliches Detail, sondern zusätzliches Rauschen. Sechzehn und zweiunddreißig Farben geben dem Quantisierer genug Palettenplätze, um jeden Grauton des Papiers und jeden Rasterpunkt als eigene, umriss-würdige Fläche zu behandeln, und die Pfadzahl steigt entsprechend. Die Ausnahme ist eine tatsächlich farbige Vorlage — eine handgezeichnete Karte, ein Plan mit roter und blauer Markierung. Dort ist acht ein vernünftiger Start, und es lohnt sich, vorher festzulegen, welche Farben wirklich gebraucht werden.

Der Vektorisierer weiß nicht, was Papier ist. Ein Scan mit warmgrauem Hintergrund und graubraunen Linien liefert ihm ein Bild, in dem die „flachen Bereiche" auch große, fast, aber nicht ganz einheitliche Papierflächen umfassen — und er umrandet gewissenhaft die Grenzen dazwischen.

Zehn Minuten in einem beliebigen Bildbearbeitungsprogramm bringen mehr als jede Einstellung auf dieser Seite. Die Gradation so schieben, dass das Papier wirklich weiß und die Tinte wirklich schwarz ist, das Scannerbett und den Blattrand wegschneiden, das Blatt geradeziehen und Lochung sowie Heftschatten entfernen. Bietet der Scanner einen Schwarz-Weiß- oder Dokumentenmodus an, ist das dieselbe Korrektur, nur direkt beim Scannen vorgenommen — und ein einbittiges TIFF zeichnet sauber nach, weil die Entscheidung, die der Vektorisierer sonst erraten müsste, schon getroffen ist.

Alles, was länger als 1.600 Pixel auf der langen Kante ist, wird vorher verkleinert. Das trifft hier stärker zu als bei jeder anderen Bildquelle auf der Seite: Ein 300-dpi-A4-Scan ist bereits etwa 2.480 mal 3.510 Pixel groß, ein 600-dpi-Scan etwa 4.960 mal 7.020 — praktisch jeder Scan, der hier ankommt, wird also reduziert.

Das kostet weniger, als es aussieht. Die SVG-Datei ist auflösungsunabhängig, eine bei 1.600 Pixeln nachgezeichnete Zeichnung sieht bei jeder Wiedergabegröße identisch aus wie dieselbe Zeichnung bei 7.000 Pixeln — geändert hat sich, wie eng die Umrisse dem ursprünglichen Raster folgen, und bei einem Scan bedeutet enger meist nur enger am Rauschen. Praktisch heißt das: mit 1.200 dpi zu scannen ist für diesen Zweck verschenkte Zeit und Speicherplatz. Bei 300 bis 400 dpi einbittig scannen, die Gradation richtig setzen, und der Vektorisierer hat alles, was er nutzen kann.

In Inkscape öffnen und zuerst die Anzahl der Formen prüfen: Die Statuszeile zeigt sofort, ob das Nachzeichnen funktioniert hat. Sechzig Formen für eine Zeichnung sind ein gutes Ergebnis, ein paar Tausend bedeuten, dass das Rauschen gewonnen hat — dann lieber neu scannen oder die Gradation nachbessern statt hinterher aufzuräumen.

Danach den vollflächigen Hintergrundpfad löschen, nach Farbe auswählen und graue Zwischentöne entfernen, falls nur die Tinte gebraucht wird, und mit Bearbeiten → Suchen oder einer Rahmenauswahl die restlichen Sprenkel einsammeln. Für einen Schneidplotter prüfen, ob jede zu schneidende Fläche ein einzelner geschlossener Pfad ist — die Vektorisierung kennt kein Konzept eines Entwurfs, nur Flächen — und die Kontur auf „ohne" setzen, damit die Maschine den Füllungen folgt statt der einen Pixel breiten Umrisskontur, die der Vektorisierer auf jeden Pfad legt.

Ist der Scan ein Dokument statt einer Zeichnung — ein Vertrag, ein Behördenvorgang, ein Satz Formulare —, ist Nachzeichnen das falsche Werkzeug. TIFF zu PDF liefert die von der Empfängerin erwartete Datei, nimmt dabei aber wie diese Seite nur die erste Seite mit; bei mehreren Seiten vorher aufteilen. TIFF zu TXT liest den Text mit Tesseract, wenn nur die Worte gebraucht werden.

Ist der Scan ein Foto oder eine Druckplatte, hilft kein Vektorisierer: TIFF zu PNG hält jeden Pixel exakt, und TIFF zu JPG oder TIFF zu WebP macht es klein genug zum Versenden oder Veröffentlichen. Nachzeichnen lohnt sich dort, wo der Scan wirklich Strichzeichnung ist und wirklich Pfade werden soll — ein engerer Fall, als die Dateiendung vermuten lässt.

Das TIFF wird von utif2 dekodiert, skaliert, nachgezeichnet und geschrieben — alles im Tab. Es wird nichts hochgeladen, es gibt kein Konto und kein Tageskontingent, was bei einer Kundenzeichnung, einer Patentfigur oder einem Vermessungsblatt zählt, das niemand einfach an einen Dritten weitergeben darf.

Der Vektorisierer ist imagetracerjs: 46 Kilobyte reines JavaScript unter der Unlicense. Er ist nicht der leistungsfähigste verfügbare — potrace und autotrace passen sauberere Kurven an und stehen unter GPL, VTracer ist noch stärker, aber seine einzige Browser-Verpackung nennt keine Lizenz, was dieses Projekt als gesperrt statt als unbedenklich behandelt. Bei einem Scan spielt diese Wahl eine kleinere Rolle als anderswo, weil hier die Qualität des Scans die Qualität des Vektorisierers deutlich übertrifft.