CN1005522B - 把打印校样色配成显示屏色 - Google Patents

Abstract

在定位色点喷墨印刷中，为了把打印校样色配成显示屏色，把显示ＲＧＢ（红、绿、蓝）变换成ＸＹＺ色空间中的色度坐标。定义了一种新的ＭＳＷ（混合、单一、白）色空间。把ＸＹＺ空间中的色数据变换到ＭＳＷ空间，并把不能得到的色变换成可以得到的色。考虑到为校正色偏移而采用的遮盖率会引起墨间的相互作用，完成了对打印校样的非线性校正。因此，把ＭＳＷ值变换成ＣＭＹ值，把ＣＭＹ值送往适当的抖动算法，这种算法把ＣＭＹ值变换成纸上的色点。

Description

把打印校样色配成显示屏色

本发明涉及把色图象从一种色空间变换到另一种色空间，特别是执行这种变换的一种有效算法，这种算法把已知成分的色，从显示屏装置中所寄存的显示红、绿、兰荧光强度变换到青、品红、黄、黑墨所需的密度，以便把这样产生的打印校样色和显示色进行视感配色。

在很多情况下，显示屏的打印校样色应该配成显示屏色。两个实施例是印刷工作台的数字化照片和校样稿的复制图，在打印校样工艺方面工作的人认为，这两种复制图的配色一般是理想的。

在授于Yoshida等发明人的美国专利No.4，458，265中，公开了一种彩色图象复制系统，其中，包括了用于扫描原件彩色图象和获取与该图象相关的色数据的装置。该数据被用作一个预先规定的数学函数中的变量。此函数与一个矩阵相乘，该矩阵的常数（coefficience）代表着相应于所利用的特定彩色复制设备被测性能的校正因子。但是，在该项专利中，没有提出一种方法，该方法在产生相配于显示色的打印校样色的过程中，把根据显示红、绿、兰荧光亮度而规定的色变换成由打印校样设备喷绘出的相应的青、品红、黄和黑色墨水的浓度。

可以用很多不同的形式来定义数据。取自照片源的图象具有红-绿-兰（RGB）值，这些值取决于一组可明确定义或未必能够明确定义的分色滤色镜。最初在图象显示屏上产生的图象，具有RGB驱动强度值，这些值用来驱动产生图象的荧光装置，例如NTSC（美国国家电视系统委员会）标准荧光装置，但所用荧光装置的参数可以知道或未必能够知道。由计算机产生的图象，根据任意一组可以知道或未必能够知道的RGB定义。因此，对于所有需要的变换，不能定义出单一的一组原色。

对于显示屏来说，色是由来自不同荧光物质的光叠加产生的，而对于打印校样装置，色是由所用墨减光产生的。其结果是，例如显示屏的红与打印校样红不同。图1示出特定显示屏（荧光装置）和特定墨、纸系统的特定色调范围。这幅图表明，两个色调范围之间有很多区域是重合的，但是不重合区域也是不可忽略的。如果有一种色在显示色调范围内，但不在打印校样的色调范围内，就是说这种色在打印校样中是不能得到的，于是必须用打印校样色调范围内的色来代表它。如果不考虑分辨力，就可以把全部不能得到的色压缩到最接近的、可以得到的色;也可以把显示色调限定于没有配不出来色的范围内，这也许是不能接受的;还可以排除完全配色的可能性，而是利用某种按比例变换的方法，把较大的色调范围压缩成较小的色调范围;或者可用某种可以得到的色来代替一种不能得到的色，并力图尽可能精确地配出全部可以得到的色。需要的是能够实现最后一种方案的方法，即减小亮度，就是采用归一化亮度，在一定程度上把这种亮度减小到可以得到色度时为止，然后再减小色度，直到可以得到降低了的亮度时为止。

但是，即使把三原色都配出来了，白色也配不出来。在一般室内照明下，显示白色与看到的一张白色拷贝纸在色度上通常是很不相同的。以相关色温来表示时，显示白色很可能处于6500°K（绝对温度）与9500°K之间，而纸白的色温多半低于4000°K。但在视感上，显示白色比纸白色要兰得多。图象中有很多白色区域是很不理想的，因为这种区域在拷贝中被复制成知更鸟蛋兰色。

有一种与上述问题相关的现象，即如果一个人在明亮的间接日光下看色图象，然后在仅有白炽光下看同一图象，在光源方面相关色温的变化是从6500°K减小到2600°K。在室外，图象中的白色区域并不象知更鸟蛋那样兰;在室内，这些区域也不象金丝雀那样黄，虽然对于室外、室内这两种情况，白色区域比色值变化的大小是近似的。这种现象类似于色恒定性，即人在广阔范围内连续地把看到的全部区域内平均的某种色重新定义为白。

需要用一种方法来加权荧光原色的强度，使得以相同量级组合这些原色并用配色函数来评价时，这些原色能够提供要配成的非彩色色度座标，而不是显示白的实际座标。

关于打印校样装置，现有喷墨印刷并不具备对色点大小的控制。因此，用喷墨和网目，不能在印刷工业中实现彩色印刷。对于一种特定墨，部分面积遮盖只能这样来完成，即定义某些可寻址的点，一般把这些点组成一个方阵，然后决定在喷射多少个这样的点形成一个色点。这是通过开发一个每边有相同数量（N个）元素的数字方阵，作为要用的可寻址点的矩阵来完成的。此数字矩阵包括从0到（N^＊＊2）-1中的每个数，把数配置于矩阵内，当把这个矩阵填满时，须使纸上的色点尽可能分布均匀。

在数字矩阵与可寻址点之间建立固定的关系。对于每种墨，在每个可寻址点上得到所要的部分面积遮盖，把数值乘以（N^＊＊2），把乘积取整，把结果加到相应于特定可寻址点的矩阵数上。如果其和大于（N^＊＊2）-1，则在该点印刷一个色点;否则，就不印。这形成纸的最佳底纹，在系统整个分辨力下保持反差最大的边缘，并使反差较小的边缘实现正确定位和连续性，但当反差较小时，会增大锐度损失。当墨网点位置已经决定时，利用与计算荧光输出类似的方法来计算合成色。每种表面色所起的作用，是根据其遮盖的部分面积来衡量的，因为在强度方面并没有变化。但是，墨网点的遮盖大于可寻址点，因此，形成超过需要的色。这意味着对于过大的网点必须执行校正，以便获得良好的配色。

为了考虑显示色和所用墨颜料特性不完善这两种局限性，本发明提供把打印校样色配成显示色的一种色变换算法。把显示红-绿-兰（RGB）归一化，并变换成XYZ色空间的色度座标。把打印校样系统简化成一种性能良好的系统（MSW，表示混合的，单一的和白色的成份，下文叙述同）后者把打印校样色限定于一种二元混合墨的某百分数、一种单一墨的某百分数和纸白的某百分数就能得到显解。把XYZ色空间中的数据变换到这一MSW空间中去。把不能得到的色变换成可以得到的色。利用从测量色点特性导出的函数来畸变墨量的计算值，这样来完成对于打印校样非线性的校正。利用遮盖率来校正色偏移。结果是用青-品红-黄（CMY）值来表示配成显示色的打印校样色。对于要求RGB输入的拷贝机，补充分配给CMY值的比特。把合成色送到抖动算法，以便把这些百分数变换成纸上的色点。

本发明的目的、优点和新特点，将在以下详述中表明，请与附加的权利要求和附图一起阅读。

图1是在C.I.E（国际照明委员会）（XYZ）色度空间中，显示屏色调范围与打印校样色调范围相比较的曲线。

图2是表明显示色和打印校样色配色的顺序流程图。

相应于图2，图3a和3b是显示色和打印校样色配色的框图流程图。

现在参考图2、图3和附录Ⅰ，在彩色打印校样配色中的第一步是，把来自显示屏装置色图的显示RGB数据变换到标准C.I.E（或XYZ）空间。为了用三原色，例如红、绿、兰，来定义一种给定色，原色中的一个值可以是负的。C.I.E于1931年定义了在新的座标系统中，全部分量X、Y、Z都是正值的一种变换。在笛卡儿XY平面座标系统中，根据谱色的波长（以毫微米为单位），绘制出代表谱色色度的点，由这些点形成的C.I.E图是马蹄形的色谱轨迹12。垂直于XY平面的Z轴决定色的亮度。三角形14代表显示屏的色调范围，即能够用特定三原色系统显示的色，例如通常用为色显示屏装置的NTSC荧光装置。不规则多边形16代表能够用打印校样装置显示的色，例如具有青-品红-黄（CMY）、黑墨和一种特定纸的喷墨印刷机）显示的色。

RGB数据是来自显示屏色图的n比特形式的字，即O与（2^＊＊N）-1之间的整数值。把这种数据和显示的补偿一起，归一化到0-1.0范围内。如图1所示，打印校样白或纸白18与显示屏白20不同。因此，把显示屏白20变换到XYZ色空间并继而变换到打印校样时，带有一种浅绿色。因此，从RGB空间到XYZ空间的变换，首先要把变换矩阵加权，使得显示白与打印校样白重合，即把显示白中的RGB单位值如同它们要产生纸白那样加以处理，以保证把显示屏上的非彩色印刷成打印校样装置上的非彩色。现在，通过3×3矩阵乘法，把数据从RGB空间变换到XYZ空间：

〔A〕＊〔R，G，B〕＝〔X，Y，Z〕 （1）

此处，矩阵乘数A是参数，其值是根据对特定荧光装置的实测数据，以便加权产生白重合。

为了从XYZ空间变换到打印校样空间，包括8个未知量，即RGB空间的三个分量、CMY空间的三个分量、白和黑。把对于XYZ空间的诺伊格鲍尔（Neugebauer）方程式定义为：

X＝K_CC+K_mM+K_gY+K_rR+K_gG+K_bB+K_wW

Y＝K_cC+K_mM+K_gY+K_rR+K_gG+K_bB+K_wW （2）

Z＝K_cC+K_mM+K_gY+K_rR+K_gG+K_bB+K_wW

但是，在定位色点喷墨印刷装置中，组合色（RGB）是把两个CMY分量一个接一个地叠加形成的。因此，如果特定色的主色调例如是绿，即可把R和B分量忽略。同样，如果在兰色和黄色中浅绿色更趋向于兰色，也可以把M和Y分量忽略。这使诺伊格鲍尔方程式简化为：

X＝K_CC-K_gG+K_wW

Y＝K_CC+K_gG+K_wW （3）

Z＝K_CC+K_gG+K_wW

因此，如果限定于选择可能性大的RGB和CMY，则诺伊格鲍尔方程式简化为具有三个未知量的一组三个方程式，并能得到显解而不是迭代解。因为RGB分量是两个CMY分量的混合（M），CMY分量是单一（S）色，并且保留白色（W），所以把新的色空间称为MSW空间，并且

〔X，Y，Z〕＝〔K〕＊〔M，S，W〕 （4）

或

〔M，S，W〕＝〔K〕^-1＊〔X，Y，Z〕 （5）

下一步是把XYZ色空间变换到MSW色空间。RGB分量的组合有6种可能：

R≥G≥B

R≥B≥G

G≥R≥B

G≥B≥R

B≥R≥G

B≥G≥R

根据显示屏数据中红、绿、兰的相对值，选择6个可能的色校正矩阵中起始的那一个矩阵来执行这一变换。因此，每个色校正矩阵对应于RGB值的某一范围。对于在这些范围边界附近的色，选择起始的矩阵可能不正确，因为它导致混合或单一分量中的负值。因为“负的”色点无法印刷，所以有用的解只能由正值组成。当出现负值时，选择下一个最接近的矩阵，重新执行从XYZ到MSW的变换。在大多数情况下，起始矩阵对于混合分量和单一分量都能提供正值。采用全部正答案时，由单位面积与混合、单一、白面积之差来决定黑：

黑＝1.0-M-S-W （7）

因为从XYZ空间到MSW空间的变换包括3×3矩阵乘法，

〔B〕＊〔X，Y，Z〕＝〔M，S，W〕 （8）

同时，从SGB空间到XYZ空间的变换也包括3×3矩阵乘法，所以，可采用从RGB空间到MSW空间的直接变换

〔A〕＊〔B〕＊〔R，G，B〕＝〔M，S，W〕 （9）

但是，因为RGB空间和MSW空间都与公用的XYZ空间有关，所以，用XYZ空间把显示色领域和打印校样色领域隔开。如下所述，也用XYZ空间来恢复可能失掉的任何差别。

如果MSW空间的白分量为负，则所要求的色是过饱和了，在打印校样中复制不出来。把负的白值设置为0。这等效于在显示色调范围14之内，而在打印校样色调范围16之外的不能得到的色22。把白减小到0，其作用是沿着打印校样白18与不能得到的色22之间的连线24，把色往里拉，一直拉到打印校样色调范围16的周边26为止。24这条直线称为色的主波长，当降低色饱和度时，其主波长保持不变。

当把全部负值校正完毕，把已校正或已补偿的MSW分量〔M′，S′，W′〕相加。如果其和超过1.0，则所要求的色比打印校样装置在选定的光源下所能达到的亮度还要亮。在此情况下，每一分量除以和，使得除后的分量之和小于1，这样把分量归一化。现在，对于打印校样装置来说，合成的MSW分量〔M″，S″，W″〕是可以得到的色了。但是，由于上述对不能得到的色作了补偿，使得在显示屏上色彩或亮度不同的色被配成打印校样装置相同的色。

因此，下一步是恢复底纹或相邻色之间的边缘，即相邻色之间的差别。利用从XYZ到MSW变换矩阵的逆矩阵，对MSW空间计算一个新的Y分量来完成这种恢复：

〔A^-1〕＊〔M″，S″，W″〕＝〔X′，Y′，Z′〕 （10）

然后计算（Y′-Y）的值。如果Y′＝Y，就是把打印校样色严格配成显示色了，即色在两个色调范围的重合部分内。如果由于对负白的校正使得Y′大于Y，则根据Y与Y′之差计算出比例因数，把这个比例因数应用于混合和单一分量上，这样来加黑。当从1.0减掉MSW分量时，余数是黑，一般给出如下：

黑＝1.0-（M_f+S_f+W_f） （11）

其中对于规定的情况，根据定义，W_f为0，因为白是负的。这具有加入黑墨使亮度降低的效果。如果由于分量之和大于1.0使得Y′小于Y，则根据Y与Y′之差计算出比例因数，把这个比例因数应用于混合和单一分量上，这样来加白。从1.0中把混合和单一分量减掉得出余面积，把白分量设成余面积：

W_f＝1.0-（M_f+S_f） （12）

在前两步中，方程式（10）和（11）保持不能得到色的亮度差，但牺牲了色度的一致性，这一步提高色的亮度但降低其饱和度。当显示和打印校样的色调范围重合时，最终MSW矢量的分量严格地实现了配色;如果色在显示色调范围之内而在打印校样色调范围之外，则这种分量把色配成可以得到的色;还有一种情况，就是这种分量把色配成保留了色彩差别的色。

下一步是决定在纸上喷什么墨，即把MSW分量变换成CMY分量。对于墨值的指配，取决于所用的特定MSW变换矩阵。把到处都出现的那种墨，即单一分量，例如方程式（3）中所示的青（c），喷射下来。这种墨的值是：

C_max＝1.0-W_f （13）

出现于混合分量和黑中的第二种墨所具有的值是：

C_mil＝B_f+M_f （14）

此处，B_f是黑。C_max+C_mid的混合产生混合分量，如方程式（3）中所示的绿（G）。第三种墨仅出现于黑中：

C_min＝B_f （15）

CMY值、C_max、C_mid和C_min代表在定位色点喷墨打印校样装置中，一种给定色所需用的每种墨的百分数，在这种装置中把墨色点一个接一个地叠加起来，形成了混合分量和黑分量。

这些CMY百分数并不代表有可变光密度的、均匀加入的墨量，而是代表在纸的某面积上要附着的部分离散的墨点滴。因为视觉系统把色点图案平均了，所以得到了正确的色感。由于墨色点的重叠，所以视感与图案中色点的数量并不成线性关系。为了控制这种不规则性，把CMY值用为对打印校样γ校正检查表的一种索引，该方法是根据测量补偿了系统不规则性的CMY新值。因为黑一般是一种单独的墨而不是三种彩墨的组合，所以，利用黑γ校正表来补偿C_min。

对于C_mid出现了两种困难。第一，当把C_max与C_mid组合时，因为喷上第一种墨而使纸表面湿润，以致色点重叠量不同了。这形成了二元混合墨的γ校正特性，这种特性不同于单独墨的γ校正特性。因此，处理Cmid时，利用混合墨的γ校正表（红、绿或兰）而不用单一墨的γ校正表。第二，C_min的先有γ校正导致显著的偏移，因为γ校正通过各自的校正表以后，C_min遮盖的百分数有变化。为了避免这一问题，从原始未校正的值来计算遮盖率，如下：

C.R.＝（C_mid-C_min）/（1-C_min） （16）

于是，把已校正γ的C_min值用为对C_mid的γ校正表逆表的一种索引，以便提供基值。然后计算已校正的C_mid值，如下：

C_mid＝基值+（C.R.）＊（1-基值） （17）

作为一个实例，如果C_mid的值为1/2，C_min的值为1/4，则50%的C_mid遮盖C_min。那末，如果γ校正是C_mid＝3/8，C_min＝1/8，则只有33%的C_mid遮盖C_min，形成了超过需要的色。在γ校正后，色比用于恢复适当的比值。

同样，对于C_mid和C_max：

C.R′.＝（C_max-C_mid）/（1-C_mid） （18）

C_max′＝基值′+C.R.′*（1-基值′） （19）

此处，利用适当的CMY（单一色）γ校正表，由校正了γ的C_mid的逆γ变换来决定基值′。然后，利用适当的CMY表，校正C_max′的γ。这产生一个新的CMX矢量〔C′，M′，Y′〕，可以把这个新矢量输出给打印校样装置;或者把它经过补偿，决定一个新的RGB矢量〔R′，G′，B′〕，用于要求RGB输入的那些装置。然后，用适当的抖动算法来处理配色算法的输出，以便把合成色数据变换成纸上的墨点滴。

因此，本发明提供一种方法，这种方法以打印校样RGB代替显示RGB，把打印校样色配成显示色;由于采用新的MSW空间，这种打印校样RGB补偿了显示γ、纸和墨的影响;由于利用墨相互作用的遮盖率并且适当选择γ校正表，这种打印校样RGB还补偿了喷墨γ。

Claims (18)

1、一种把打印校样设备产生的色配成显示设备产生的色的方法，其特征在于包括以下步骤：

把应用的红、绿、兰显示色数据变换为MSW色数据，此处，MSW色数据具有混合色分量、单色分量和白色分量;

控制所述的MSW色数据，把所述的MSW色数据变换成具有可由所述打印校样设备产生出来的各色分量的可以得到的MSW色数据;

把所述的可以得到的MSW色数据变换成可被所述打印校样显示设备利用的红、绿、兰打印校样色数据，从而产生与红、绿、兰打印校样色数据相配的打印校样色。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述变换步骤包括：

计算遮盖率，以补偿所述打印校样色数据各分量间的相互作用，以及

采用所述复盖率，决定所述打印校样色数据所述各分量的新值。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述变换步骤包括：

把归一化的显示色数据，变换到全部色分量具有正值的XYZ空间;以及

把所述XYZ空间中的色数据，变换成所述MSW色数据。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述变换到XYZ空间的步骤，包括把要用的变换矩阵加权，使显示白与打印校样白重合。

5、一种把打印校样色配成显示屏色的系统，其特征在于包括：

用于产生对应于显示色的显示色数据的显视装置;

用于把显示色数据变换成MSW色数据（其中，所述MSW色数据具有混合色分量、单色分量和白色分量），用于把所述MSW色数据变换为可在打印校样设备上呈现的可以得到的MSW色数据以及用于把所述可以得到的MSW色数据变换为打印校样色数据的处理设备;

用于接受打印校样色数据从而产生与显示色相配的打印校样色的打印校样显示装置。

6、根据权利要求5的系统，其特征在于所述处理装置计算复盖率从而补偿打印校样色数据的各色分量之间的相互作用，并且利用所述复盖率从而确定打印校样色数据的各色分量的新值。

7、根据权利要求5的系统，其特征在于所述处理装置把显示色数据变换为全部色分量都是正值的XYZ色数据，并且把所述XYZ色数据变换为MSW色数据。

8、根据权利要求7的系统，其特征在于处理装置在把所述显示色数据变换为XYZ色数据的过程中，把变换矩阵加权，从而使显示色的白和打印校样色的白相重合。

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