DE102004044647A1

DE102004044647A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten

Info

Publication number: DE102004044647A1
Application number: DE102004044647A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Phys. Dr.-Ing. Paul
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30
Also published as: CN101019412A; WO2006029760A2; US20080094644A1; JP4922168B2; CN101019412B; JP2008514045A; WO2006029760A3; EP1800467A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten. Bei diesem Verfahren werden Quellbilddaten zum Erzeugen eines Quellbildes in mindestens einer ersten Farbe verarbeitet. Mit Hilfe der Quellbilddaten werden Zielbilddaten zum Erzeugen eines Zielbildes in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe erzeugt. Mit Hilfe der Quellbilddaten wird für jeden Bildpunkt eines Zielbildes ein Helligkeitswert der Einfärbung des Quellbildes im Bereich des Bildpunktes ermittelt. Abhängig von den ermittelten Helligkeitswerten werden Zielbilddaten erzeugt, durch die jeder Bildpunkt in einem in der zweiten Farbe erzeugten Zielbild denselben Helligkeitswert hat, wie der für den jeweiligen Bildpunkt im Quellbild ermittelte Helligkeitswert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten, bei denen Quellbilddaten zum Erzeugen eines Quelldruckbildes in mindestens einer ersten Farbe verarbeitet werden. Zielbilddaten zum Erzeugen eines Zieldruckbildes werden in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe erzeugt.

Zur optimalen Darstellung von mit Hilfe eines Ausgabegeräts auszugebenden Bildern werden diese Bilder für die Ausgabe mit Hilfe des speziellen Ausgabegerätes optimiert. Dabei werden optimierte Bilddaten erzeugt, die dem Ausgabegerät zugeführt werden. Die Optimierung der Bilddaten betrifft insbesondere die mögliche Farbdarstellung und die Wirkung des ausgegebenen Bildes beeinflussende Faktoren. Solche Faktoren sind insbesondere dann, wenn Drucker als Ausgabegeräte verwendet. werden, die Flächendeckungen der einzelnen zum Erzeugen des Druckbildes verwendeten Tonerfarben und deren Tonwertkurven. Vorzugsweise werden die Flächendeckungen und Tonwertkurven aller vom Drucker verwendeten Druckfarben berücksichtigt. Diese Druckfarben werden auch als Primärfarben bezeichnet und sind bei bekannten Druckern Cyan, Magenta, Yellow, Black. Mit Hilfe dieser Primärfarben erzeugte Druckbilder werden auch als CMYK-Bilder bezeichnet, wobei C die Farbe Cyan, M die Farbe Magenta, Y die Farbe Yellow, d.h. Gelb, und K die Farbe Black, d.h. Schwarz, bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich zu den Farben CMYK können speziell gemischte Sonderfarben zum Erzeugen von Druckbildern bzw. zum Erzeugen von Mischbildern verwendet werden.

Soll ein für ein spezielles Ausgabegerät optimiertes Bild mit Hilfe eines anderen Ausgabegerätes wiedergegeben bzw. ausgegeben werden, ist die Darstellung des ausgegebenen Bildes oft mangelhaft. Insbesondere sind die Darstellungen von vollfarbigen Fotografien bei der Ausgabe mit Hilfe von Schwarz-Weiß-Druckern zum Teil nicht mehr erkennbar sind. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Darstellung der ausgegebenen Farbe der Darstellung in der Vollfarbe bei der Wirkung auf den Betrachter möglichst nahe kommt. Ferner sollen die einzelnen Farben und Schattierungen auch nach der Ausgabe in einer oder mehreren anderen Farben für den Betrachter gut voneinander unterscheidbar sein. Insbesondere bei einer Reduzierung der bei der Ausgabe des Bildes verwendeten Farben ist eine Unterscheidbarkeit zwar nicht mehr in dem Maße möglich, wie bei der Darstellung des ursprünglichen Bildes in Vollfarbe und/oder einer Sonderfarbe, jedoch sollten die einzelnen Bildbestandteile für den Betrachter in gleicher Weise unterscheidbar sein, wie bei einem Originalbild.

Bei anderen Ausgabegeräten, wie z.B. Bildschirmen oder Projektoren werden als Primärfarben Rot, Grün, Blau (RGB) verwendet. Es ist z.B. denkbar, ein CMYK-Vollfarbenbild zur Ausgabe mit Hilfe eines Schwarz-Weiß-Druckers in ein RGB-Bild umzuwandeln oder direkt vorliegende RGB-Bildbeschreibungen zu verwenden und dann in ein Schwarz-Weiß-Bild umzuwandeln. Jedoch tritt dabei das Problem auf, dass der RGB-Farbraum visuell nicht gleich abständig ist, so dass keine optimale Abstufung der Farb- bzw. Helligkeitsunterschiede des ausgegebenen Bildes erzeugt werden kann. Ferner lassen sich nicht alle Farben mit Hilfe des RGB-Farbraums wiedergeben. Zu diesen Farben gehören insbesondere die Grunddruckfarben Gelb und Cyan eines Vollfarbendruckers. Viele Sonderfarben lassen sich mit Hilfe des RGB-Farbraums ebenfalls nicht beschreiben. Ferner werden bei diesem denkbaren Verfahren unterschiedliche Druckbedingungen, wie z.B. die Papiersorte und die Schichtdicke nicht berücksichtigt. Auch bei einem Versuch der direkten Umsetzung von CMYK-Bildern in Schwarz-Weiß-Bilder können Sonderfarben nicht berücksichtigt werden, da für diese Sonderfar ben keine Farbzuordnung bekannt ist bzw. diese Farbzuordnung erst durch aufwendige Messungen bestimmt werden muss. Im Offsetdruckverfahren werden Bilder mit diesen Sonderfarben werden bei durch Verwenden einer zusätzlichen Druckplatte erzeugt, die entsprechend der Farbanteile der Sonderfarbe am Gesamtbild belichtet wird. Zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial wird dann diese Druckplatte mit einer entsprechenden Druckfarbe benetzt und anschließend auf das Trägermaterial umgedruckt. Bei elektrografischen Druckern wird ein Tonerbild in dieser Sonderfarbe erzeugt, das zumindest beim Mehrfarbendruck über weitere Tonerbilder gedruckt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten anzugeben, bei denen aus Quellbilddaten zum Erzeugen eines Quellbildes in mindestens einer ersten Farbe Zielbilddaten zum Erzeugen eines Zielbildes in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe auf einfache Art und Weise erzeugt werden, durch die eine hochwertige Darstellung des Zielbildes möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass das Zielbild die gleiche Helligkeitsverteilung hat, wie das Quellbild, wodurch beim Betrachter ein ähnlicher optischer Eindruck entsteht. Insbesondere können einzelne Bereiche des Zielbildes in gleicher Weise voneinander unterschieden werden, wie diese Bereiche im Quellbild.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten. Die Quellbilddaten zum Erzeugen eines Druckbildes in mindestens einer ersten Farbe werden mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinheit verarbeitet. Die Datenverarbeitungseinheit erzeugt Zielbilddaten zum Erzeugen eines Druckbildes in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe. Die Datenverarbeitungseinheit ermittelt ferner mit Hilfe der Quellbilddaten für jeden Bildpunkt eines Zielbildes einen Helligkeitswert der Einfärbung des Quellbildes im Bereich des Bildpunktes. Ferner erzeugt die Datenverarbeitungseinheit abhängig von dem ermittelten Helligkeitswert Zielbilddaten, durch die jeder Bildpunkt in einem in der zweiten Farbe erzeugten Druckbild denselben Helligkeitswert hat, wie der für den jeweiligen Bildpunkt im Quellbild ermittelte Helligkeitswert.

Mit Hilfe einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung können aus den Quellbilddaten Zielbilddaten erzeugt werden, durch die ein Zielbild ausgegeben werden kann, das beim Betrachter ähnliche Konturen, Kontrast- und Helligkeitseindrücke erzeugt, wie ein mit Hilfe der Quellbilddaten erzeugtes Quellbild.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die an Hand spezifischer Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Veränderungen und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und den Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmanns angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich:

1 ein allgemeines Blockschaltbild zum Erzeugen eines Zieldruckbildes gemäß der Erfindung;

2 einen Ablaufplan zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten unter Berücksichtigung von Eigenschaften eines Soll-Druckers und IST-Druckers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und

3 einen Ablaufplan gemäß zum Erzeugen von Zielbilddaten aus Quellbilddaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist ein allgemeines Blockschaltbild dargestellt, das das erfindungsgemäße Verarbeiten von Quellbilddaten zum Erzeugen eines Druckbildes mit Hilfe eines Druckers zeigt. Quellbilddaten 10 sind bereits zum Erzeugen eines Druckbildes mit Hilfe eines Soll-Druckers auf einem Soll-Bedruckstoff optimiert worden. Der Soll-Bedruckstoff ist ein konkretes zu verwendendes Trägermaterial, auf dem ein Druckbild erzeugt werden soll. Die Farbwerte des Soll-Druckers und die Wiedergabeeigenschaften des Bedruckstoffs 14 werden jedoch auch beim Verarbeiten der Quellbilddaten zum Erzeugen der Zielbilddaten berücksichtigt. Ferner sind die Farbwerte des IST-Druckers und die Eigenschaften des IST-Bedruckstoffs 16 bekannt, die beim Erzeugen der Zielbilddaten berücksichtigt werden.
Der IST-Drucker ist ein Drucker, auf dem ein Zielbild ausgegeben werden soll, dessen optischer Eindruck einem mit Hilfe der Quellbilddaten durch einen Soll-Drucker ausgegebenen Druckbild zumindest angenähert ist. Mit Hilfe einer Verarbeitungsroutine 12 wird für jeden Bildpunkt des zu erzeugenden Zielbildes ein Helligkeitswert mit Hilfe der Quellbilddaten 10 in Abhängigkeit der bekannten Farbwerte des Soll-Druckers und der Eigenschaften des Soll-Bedruckstoffs 14 bestimmt. Abhängig vom bestimmten Helligkeitswert werden unter Berücksichtigung der Farbwerte des IST-Druckers und der Eigenschaften des IST-Bedruckstoffs 16 Zielbilddaten erzeugt. In einem Rasterprozess 18 werden im Verarbeitungsprozess 12 erzeugten Zielbilddaten unter Berücksichtigung der Ausgabeeigenschaften des IST-Druckers gerastert und ein Druckdatenstrom erzeugt. Dieser Druckdatenstrom wird einem nicht dargestellten Drucker zugeführt, der in einem Druckprozess 20 ein Druckbild auf dem IST-Bedruckstoff erzeugt.
In 2 ist ein Ablaufplan zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Ablauf wird im Schritt S10 gestartet. Nachfolgend werden im Schritt S12 die druckerabhängigen Farbwerte der Soll-Primärfarben des Soll-Druckers im Vollton ermittelt. Diese Farbwerte sind beispielsweise in einem Speicherbereich gespeichert, aus dem sie im Schritt S12 ausgelesen werden. Anschließend werden im Schritt S16 die CIEXYZ-Farbwerte dieser Soll-Primärfarben bestimmt. Ausgehend von den im Schritt S16 bestimmten Farbwerten des Soll-Bedruckstoffs werden im Schritt S18 die CIEXYZ-Farbwerte des Soll-Bedruckstoffs bestimmt. Im Schritt S19 werden dann die Tonwertkurven der Soll-Primärfarben im Quellbild ermittelt. Aus den Bilddaten werden dann im Schritt S20 die Flächendeckungsgrade der Primärfarbe an jedem Bildpunkt bestimmt.
Für jeden Bildpunkt des Quellbildes und/oder für jeden einem Zielbildpunkt zugeordneten Bereich des Quellbildes wird im Schritt S22 ein Helligkeitswert der Soll-Mischfarbe abhängig von den bestimmten CIEXYZ-Farbwerten der Soll-Primärfarben des Druckers im Vollton, von den bestimmten CIEXYZ-Farbwerten des Soll-Bedruckstoffs und von den Flächendeckungen und Tonwertkurven der Soll-Primärfarben im Quellbild bestimmt. Ferner werden dann im Schritt S24 der Tonwertverlauf der IST-Farbe und im Schritt S26 die Farbwerte und die Helligkeit der verwendeten Farbe auf dem IST-Bedruckstoff ermittelt.
Ausgehend vom im Schritt S22 bestimmten Helligkeitswert wird im Schritt S28 abhängig vom im Schritt S24 ermittelten Tonwertverlauf der IST-Farbe sowie der im Schritt S26 ermittelten Farbwerte und der Helligkeit der verwendeten Farbe auf dem IST-Bedruckstoff, die Flächendeckung des Soll-Druckbildes bestimmt. Dadurch entspricht die Helligkeit der Soll-Mischfarbe im Quellbildpunkt der Helligkeit der verwendeten Farbe im Zielbildpunkt. Mit Hilfe der Helligkeitsinformation und Flächendeckungsinformation werden Zielbilddaten erzeugt, die im Schritt S30 gespeichert werden. Alternativ können die Zielbilddaten direkt zu einem Drucker übertragen werden.
Die Reihenfolge der im Ablaufplan nach 2 angegebenen Schritte ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Ablaufs nicht zwingend. Insbesondere können die Schritte S12 bis S20, S24 und S26 in einer anderen geeigneten Reihenfolge z.B. am Anfang des Ablaufs hintereinander abgearbeitet werden.
In 3 ist ein Ablaufplan zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Im Schritt S110 wird der Ablauf gestartet. Anschließend wird im Schritt S112 der Variablen i der Wert 0 zugewiesen. Nachfolgend wird im Schritt S114 der Bildpunkt mit der Variablen i ausgewählt. Beim ersten Durchlauf wird der erste Bildpunkt des zu erzeugenden Zielbildes ausgewählt, d.h. der Bildpunkt B0. Im Schritt S116 wird dann ein dem Zielbildpunkt Bi im Quellbild entsprechender Bereich ermittelt.
Im Schritt S118 wird dann ermittelt, welche Farben in dem im Schritt S116 ermittelten Bereich enthalten sind und welchen Farbanteil jede dieser Farben hat. Der Farbanteil ist vorzugsweise die Fläche der jeweiligen Grundfarbe oder der jeweiligen Mischfarbe, die bei einer Betrachtung des Bereichs sichtbar ist. Der jeweilige Farbanteil wird vorzugsweise als prozentualer Farbanteil ermittelt. Nachfolgend wird im Schritt S120 die Helligkeit des Quellbildes im Bereich des Zielbildpunktes Bi ermittelt. Durch Einbeziehen einer Variablen Yp und des Flächendeckungswertes FDp werden die Reflektionseigenschaften des Papiers und der Flächendeckungsgrad des Papiers, d.h. die nicht bedruckte Fläche in dem Bereich des Zielbildpunktes Bi beim Ermitteln der Helligkeit Y für diesen Zielbildpunkt Bi berücksichtigt. Ferner wird beim Bestimmen der Helligkeit Y für den Bildpunkt Bi jede im Drucker vorhandene Grundfarbe und jede mit Hilfe dieser Grundfarben mögliche Mischfarbe und gegebenenfalls eine Sonderfarbe entsprechend ihrer Flächedeckungsanteile berücksichtigt. Anschließend wird im Schritt S122 der Flächendeckungsgrad FD des Zielbildes im Bildpunkt Bi ermittelt, um die gleiche Helligkeit Y im Zielbildpunkt Bi zu erzeugen, wie im entsprechenden Bereich im Quellbild. Der bestimmte Flächendeckungsgrad FD wird als Zielbildparameter zum Erzeugen des Zielbildes verwendet und gespeichert. Nachfolgend wird im Schritt S124 überprüft, ob der Bildpunkt Bi der letzte Bildpunkt des Zielbildes ist. Ist das der Fall, so wird im Schritt S126 der Ablauf beendet. Wird im Schritt S124 ermittelt, dass der Bildpunkt Bi nicht der letzte Bildpunkt ist, so wird der Ablauf im Schritt S114 fortgesetzt und so lange wiederholt, bis der Helligkeitswert Y und der Flächendeckungsgrad FD für jeden Zielbildpunkt Bi des Zielbildes ermittelt worden ist.
Mit Hilfe des in 3 gezeigten erfindungsgemäßen Ablaufs können die im Quellbild vorhandenen Farb- und Helligkeitsunterschiede auch dann bei einer Betrachtung des Zielbildes gut unterschieden werden, wenn das Quellbild mehrere Farben enthält und das Zielbild nur in einer Farbe wiedergegeben wird. So können bei der einfarbigen Wiedergabe eines mehrfarbigen Quellbildes die Helligkeiten so abgestuft werden, wie bei der optimalen Ausgabe des Quellbildes, so dass eine Vergleichbarkeit der Farbunterschiede auch bei der einfarbigen Ausgabe des Bildes gut möglich ist.
Alternativ zu dem in 3 gezeigten Ablauf kann das Bestimmen der Helligkeit nicht b ildpunktweise sondern objektweise erfolgen. So kann insbesondere die Helligkeit eines mit Hilfe eines Fonts spezifizierten Buchstaben und eines mit Hilfe eines Vektors bestimmten Grafikobjekts bestimmt werden. Somit kann die Helligkeit des Quellbilds auch für einzelne in diesem Quellbild enthaltene Objekte bestimmt werden, um diese Objekte dann im Zielbild mit gleicher Helligkeit darstellen zu können. Auch sind Kombinationen der beschriebenen Möglichkeiten zum Bestimmen der Helligkeit von Bereichen des Quellbilds möglich.
Sind die konkreten Eigenschaften der Primärfarben eines Druckers, die Tonwertkurven des Druckers nicht bekannt und/oder die Helligkeit des Bedruckstoffs, d.h. des Trägermaterials, nicht bekannt, können auch übliche Standardwerte oder Normwerte, z.B. aus Norm ISO 13647, zum Bestimmen der Helligkeit von Objekten oder Bereichen im Quellbild und zum Bestimmen der Flächendeckungsgrade im Zielbild genutzt werden. Insbesondere sind in aktuellen Normen keine normierten Helligkeitswerte für Mischfarben enthalten. Um den Helligkeitswert von einer Mischfarbe aus Cyan und Magenta zu bestimmen, muss entweder eine Messung der Helligkeit durchgeführt oder ein vorhandener Referenzwert genutzt werden.
Als allgemeines Maß für die Farbunterschiede bei der Wiedergabe von Bildern, insbesondere bei der Ausgabe von Druckbildern mit Hilfe eines Druckers, wird allgemein der CIELRB-Farbraum nach ISO 2846 verwendet. ISO 2846 legt eine Reihe von Eigenschaften für normgerechte Druckfarben fest. Ferner sind insbesondere bei der Wiedergabe eines Bildes mit Hilfe eines Druckers die Eigenschaften des Trägermaterials und die Farbwiedergabeeigenschaften des Druckers oder Kopierers entscheidend für die optische Wirkung des Druckbildes auf den Betrachter.
Soll die gleiche Wirkung bei der einfarbigen Wiedergabe des Druckbildes erzeugt werden, wie bei der Ausgabe desselben Druckbildes auf einem Mehrfarbendrucker oder bei der Ausgabe desselben Druckbildes in einer anderen Druckfarbe, so müssen auch die Einflüsse des Trägermaterials auf die optische Wirkung des Druckbildes sowie die Tonwertkurven des Soll-Druckers und des IST-Druckers berücksichtigt werden. So ist es insbesondere erforderlich, die Eigenschaften des Trägermaterials beim Ermitteln des Helligkeitswertes zu berücksichtigen, wenn als Trägermaterial gestrichene Papiere, LWC-Papiere, ungestrichene Papiere oder ungestrichene gelbliche Papiere verwendet werden. Ferner ist bei der Verwendung von Trägermaterial, das nicht die Farbe Weiß hat, die spezielle Farbe des Trägermaterials zu berücksichtigen.
Der Vorteil der Verwendung des CIELAB-Farbraums besteht darin, dass dieser Farbraum visuell gleich abständig ist. Alternativ können auch andere visuell gleich abständige Farbraumräume als Grundlage für die Erfindung genutzt werden. Bei gleichabständigen Farbräumen kann ein Abstandmaß ΔE* zwischen zwei Farben bzw. zwischen einer Mischfarbe und einer Grundfarbe ermittelt werden. Dieses Abstandsmaß dient als Maß für die empfundenen Unterschiede zwischen Soll- und IST-Farbe. Dadurch können diese empfundenen Unterschiede quantifiziert werden. Ferner lassen sich alle möglichen Farben, auch Sonderfarben, in den CIELAB-Farbraum einordnen. Durch spezielle Messungen können die Eigenschaften einer Sonderfarbe zum Bestimmen der CIELAB-Eigenschaften dieser Sonderfarbe relativ einfach ermittelt werden.
Im Unterschied zum CIELAB-Farbraum ist die Verwendung des nicht gleich abständigen RGB-Farbraums nicht so vorteilhaft, da beim RGB-Farbraum insbesondere für Sonderfarben, für die keine Farbzuordnung bekannt ist, kein passender Tonerwert ermittelt werden kann. Ferner ist dadurch, dass der RGB-Farbraum visuell nicht gleich abständig ist, die Helligkeit eines Bereichs im Quellbild nur schwer bestimmbar, wodurch das Bestimmen der erforderlichen Flächendeckung in der Zieldruckfarbe sehr aufwändig ist.
Ferner kann eine Vielzahl von Farben im RGB-Farbraum nicht definiert und spezifiziert werden, da sie außerhalb des Definitionsbereichs des RGB-Farbraums liegen. Zu diesen nicht spezifizierbaren Farben gehören vor allem Sonderfarben und der Vollton Gelb und Cyan des Vierfarbrasterdrucks.
Im Unterschied dazu sind alle theoretisch mischbaren und erzeugbaren Farben im CIELAB-Farbraum definiert. Ferner können erfindungsgemäß Unterschiede in der Wiedergabe eines Druckbildes, die z.B. aufgrund unterschiedlicher Druckbedingungen, insbesondere die Abhängigkeit von der verwendeten Papiersorte, die Schichtdicke der einzelnen Farben sowie die Tonwertkurven eines speziellen Ausgabegerätes, berücksichtigt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Berechnung der Grauwertanteile beliebiger Mischfarben einschließlich von Sonderfarben einfach möglich. Die Berechnung der Grauwertanteile kann unter Berücksichtigung der Eigenschaften eines Soll-Drucksystems erfolgen, für das das Druckbild ursprünglich optimiert ist.
Ferner können die Eigenschaften des Drucksystems oder die Eigenschaften einer Klasse von Drucksystemen beim Erzeugen von Zielbilddaten berücksichtigt werden, damit die Farbunterschiede im Zieldruckbild mit denen im Quelldruckbild vergleichbar sind. Allgemein sind die Quelldruckdaten für die Ausgabe eines Quelldruckbildes auf einem Quellbilddrucker optimiert, wobei die Quellbilddaten für die Ausgabe des Quelldruckbildes mit Hilfe des Quellbilddruckers speziell angepasst sein können. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden aus den Quellbilddaten Zielbilddaten zur Ausgabe eines Zielbildes auf einem Zielbilddrucker erzeugt, wobei Quellbild und Zielbild auch unterschiedliche Auflösungen haben können.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich jedoch auch dann vorteilhaft einsetzen, wenn sich der Quellbilddrucker vom Zielbilddrucker nur in der verwendeten Druckfarbe unterscheidet. So kann der Quellbilddrucker eine erste Druckfarbe verwenden und der Zielbilddrucker eine von der ersten Druckfarbe verschiedene zweite Druckfarbe. Die optische Wirkung dieser Druckfarben unterscheiden sich naturgemäß. Das erfindungsgemäße Verfahren dient dann dazu, dass ein im optischen Eindruck für den Betrachter vergleichbares Zieldruckbild erzeugt wird. Ferner lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dann vorteilhaft einsetzen, wenn der Quellbilddrucker insbesondere drei für den Vollfarbendruck erforderliche Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb sowie Schwarz und/oder eine Sonderfarbe hat.
Ausgehend von den Flächendeckungsgraden der im Quellbilddrucker verwendeten Einzelfarben und der Helligkeitswerte der einzelnen Volltöne kann unter Berücksichtigung der Tonwertzunahme die Helligkeit der Mischfarbe bestimmt werden. Mit Hilfe des bestimmten Helligkeitswertes kann der Tonwert für denselben Bereich im Zielbild abhängig von der Zielbildfarbe ermittelt werden. Der Reflektionsfaktor eines mit Hilfe des Vierfarbendrucks bedruckten Bereichs kann nach folgender Formel berechnet werden: RR = RP∙(FDP + RC∙FDC + RM∙FDM + RY∙FDY + RK∙FDK + RCM∙FDCM + RCY∙FDCY + RCK∙FDCK + RMY∙FDMY + RMK∙FDMK + RYK∙FDYK + RCMY∙FDCMY + RCMK∙FDCMK + RCYK∙FDCYK + RMYK∙FDMYK + RCMYK∙FDCMYK),wobei:

R_P: der Reflektionsfaktor des Trägermaterials vorzugsweise des Papiers,
R_C bis R_CMYK: die Reflektionsfaktoren jeweils im Index angegeben gegebenenfalls übereinander gedruckten Schichten,
FD_P: der Flächendeckungsgrad des Papiers und
FD_C bis FD_CMYK: die Flächendeckungsgrade der jeweils im Index angegebenen gegebenenfalls übereinander gedruckten Schichten sind.

Die Reflektionsfaktoren R der übereinander gedruckten Farbschichten lassen sich zumindest näherungsweise durch Multiplikation der Reflektionsfaktoren der einzelnen Schichten berechnen. Alternativ können die Reflektionsfaktoren der übereinander gedruckten Farben auch gemessen werden oder aus Tabellen/Normen abgelesen werden. Um von den Reflektionseigenschaften des Papiers unabhängige Werte zu erhalten, werden die Reflektionsfaktoren der Volltöne auf dem Papier durch Division durch den Reflektionsfaktor des unbedruckten Papiers berechnet. Dadurch wird vermieden, dass die Reflektionseigenschaften des Trägermaterials beim Übereinanderdruck in mehrere Volltöne mehrfach berücksichtigt werden. Die Volltöne sind die Grundfarben CMYK des Druckers, die für Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz stehen.
Das Bestimmen des Reflektionsfaktors einer Mischfarbe aus Cyan und Magenta auf einem Trägermaterial mit dem Reflektionsfaktor R_P berechnet sich nach folgender Formel: RCM = (RC/RP)·(RM/RP)
Die Flächendeckungsgrade FD geben die Wahrscheinlichkeiten an, mit denen an einer bestimmten Stelle die entsprechende Primärfarbe oder Mischfarbe vorhanden ist. Somit kann die Wahrscheinlichkeit, an einer bestimmten Stelle oder in einem bestimmten Bereich diese Farbe bzw. diese Mischfarbe nicht vorzufinden, durch 1 – FD angegeben werden. Durch Multiplikation der Wahrscheinlichkeiten für einzelne in Mischfarben enthaltene Primärfarben kann der Flächendeckungsgrad FD für jede beliebige Mischfarbe bestimmt werden. Beispielsweise berechnet sich die Wahrscheinlichkeit des Flächendeckungsgrades für eine Mischfarbe aus Cyan und Magenta wie folgt: FDMisch = FDC·FDM·(1 – FDY)·(1 – FDK)
Beim Bestimmen der Flächendeckungsgrade ist vorzugsweise nicht vom nominalen angesteuerten Flächendeckungsgrad bzw. Tonerwert auszugehen, sondern von dem tatsächlichen auf dem Papier erzeugten Flächendeckungsgrad der jeweiligen Farbe.
Dieser tatsächlich auf dem Trägermaterial erzeugte Flächendeckungsgrad wird durch Addition der Tonwertzunahme zu dem nominal angesteuerten Flächendeckungsgrad bestimmt. Die Tonwertzunahmekurven für die Textilfarben (z.B. C, M, Y, K) werden entweder bestimmt, sind jedoch für viele Druckverfahren standardisiert und bekannt (z.B. Offset DIN/ISO 12647). Sind die Reflektionsfaktoren der Rasteroberfläche R_R für alle Wellenlängen bekannt, so lassen sich daraus Farbwerte und insbesondere auch Helligkeitswerte (z.B. Y von CIEXYZ) bestimmen, wie z.B. in der Farbmessung betreffenden DIN 5033 ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Umwandeln von farbigen Bildbestandteilen eines Quellbildes in optisch gleich wirkenden monochromen Darstellungen in einem Zielbild wird nachfolgend für zwei in einem Firmenlogo enthaltene nicht übereinander gedruckte Farben Pantone 185U und Pantone Reflex Blue U erläutert. Das Firmenlogo soll mit Hilfe eines Schwarz-Weiß-Druckers ausgegeben werden. Der Flächendeckungsgrad der Farbe Pantone 185U ist in den Quellbildda ten mit 50% angegeben. Mit Hilfe der Tonwertkurven des Quellbilddruckers bzw. eines Standarddruckers wird bei einem Flächendeckungsgrad von 50% eine Tonwertzunahme von 20% ermittelt, so dass der tatsächliche Flächendeckungsgrad der Farbe Pantone 185U 70% beträgt. Somit ist bei einer mit der Farbe Pantone 185U bedruckten Fläche bei einem Soll-Flächendeckungsgrad von 50% ein Ist-Flächendeckungsgrad von 70% erreicht, wodurch auf 30% der Fläche die Helligkeit des Papiers sichtbar ist.
Die mit der Farbe Pantone Reflex Blue U bedruckte Fläche ist mit einem Flächendeckungsgrad von 100% gedruckt. Der Helligkeitswert Y der Farbe Pantone 185U beträgt 25, der Helligkeitswert der Farbe Pantone Reflex Blue U beträgt 9 und die Helligkeit Y des Papiers, auf dem das Quelldruckbild erzeugt werden sollte, beträgt 90. Als Trägermaterial für den Solldrucker, auf dem das Firmenlogo in Schwarz-Weiß ausgegeben werden soll, beträgt 86. Der Helligkeitswert der Solldruckfarbe Schwarz beträgt 2. Der resultierende Helligkeitswert der mit Pantone 185U eingefärbten Fläche, die zu 70% mit der Farbe Pantone 185U und zu 30% mit der Helligkeit des Papiers eingefärbt ist, beträgt 44,5.
Soll mit Hilfe des Solldruckers in Schwarz-Weiß auf dem gestrichenen Papier der Helligkeitswert von 44,5 erreicht werden, so muss die tatsächliche Flächendeckung für diese Fläche mit 40% und für die ursprünglich mit Pantone Reflex Blue U einzufärbende Fläche beim Flächendeckungsgrad von 85% schwarz eingefärbt werden. Ausgehend von diesen tatsächlichen Flächendeckungsgraden werden anhand der Tonwertkurve des Solldruckers die Flächendeckungsgrade zum Ansteuern des Solldruckers bestimmt, die dann in die Zielbilddaten übernommen werden. Für die ursprünglich teilweise mit Pantone 185U einzufärbende Fläche ergibt sich dann ein Flächendeckungsgrad von etwa 30% Schwarz und für die ursprünglich mit Pantone Reflex Blue U einzufärbende Fläche ein Flächendeckungsgrad von etwa 65%. Mit Hilfe dieser vorgegebenen Flächendeckungsgrade wird dann mit Hilfe eines Rasterprozesses ein Druckbild gerastert, durch das bei einem Ausdruck des Druckbildes die ursprünglich mit Pantone 185U einzufärbende Fläche zu 40%, die ursprünglich mit Pantone Reflex Blue U einzufärbende Fläche zu 85% mit schwarzem Toner eingefärbt ist.
Auf der Grundlage der erwähnten Berechnungsverfahren kann die Helligkeit eines Bereichs im Quellbild auch direkt bestimmt werden, indem anstatt des Reflektionsfaktors R Y als Maß für die Helligkeit der Grund- und Mischfarben verwendet wird. Der Bereich im Quellbild ist beispielsweise der Bereich eines Bildpunktes des Zielbildes im Quellbild. Die Helligkeit für einen Bereich errechnet sich dann nach folgender Formel: YR = YP∙(FDP + YC∙FDC + YM∙FDM + YY∙FDY + YK∙FDK + YCM∙FDCM + YCY∙FDCY + YCK∙FDCK + YMY∙FDMY + YMK∙FDMK + YYK∙FDYK + YCMY∙FDCMY + YCMK∙FDCMK + YCYK∙FDCYK + YMYK∙FDMYK + YCMYK∙FDCMYK + YSonder∙FDSonder),wobei:

Y: die Helligkeit einer Grundfarbe bzw. einer Mischfarbe der jeweils im Index angegebenen Grundfarbe oder Mischfarbe ist,
Y_P: die Helligkeit des Trägermaterials,
FD: die Flächendeckungsgrade der jeweils im Index angegebenen Grund- oder Mischfarbe,
Y_Sonder: die Helligkeit einer verwendeten Sonderfarbe und
FD_Sonder: der Flächendeckungsgrad der Sonderfarbe sind.

Wie bereits erwähnt, sind für alle möglichen Grund- und Mischfarben die CIELAB-Farbwerte im Farbraum bekannt. Dieser Farbraum ist weit verbreitet und wird in der Bildverarbeitung als Profile Connection Space (PCS) verwendet. Die CIELAB-Farbwerte umfassen einen mit L bezeichneten Wert, der die Helligkeit der Farbe angibt. Zwischen dem Helligkeitswert L und der Helligkeit Y gilt folgende Beziehung:
Nimmt man für Y_Weiss = 100 an, lassen sich aus den L*-Helligkeitswerten direkt die Y-Helligkeitswerte berechnen. Ausgehend von dem berechneten Y-Helligkeitswert aller in einem Bildpunkt enthaltenen Grund- und Mischfarben lässt sich durch einen Vergleich mit dem Helligkeitswert der am Zieldrucker zur Verfügung stehenden Grundfarbe ein Flächendeckungsgrad abhängig von den Papiereigenschaften und den Tonwertkurven des Zielbilddruckers ein Flächendeckungsgrad für das Zielbild bestimmen, durch den das Zielbild bei der. Betrachtung ähnliche Konturunterschiede und einen ähnlichen optischen Eindruck auf den Betrachter bewirkt, wie ein mit dem Quellbilddrucker erzeugtes Bild. Der Quellbilddrucker wird auch als Soll-Drucker und der Zielbilddrucker auch als IST-Drucker bezeichnet.
Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben worden sind, sollte sie lediglich als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.

10: Quellbilddaten
14: Farbwerte Soll-Drucker, Eigenschaften Soll-
: Bedruckstoff
16: Farbwerte des IST-Druckers, Eigenschaften des
: IST-Bedruckstoffs
12: Prozess zum Bestimmen des Helligkeitswertes
18: Rasterprozess
20: Druckprozess
S10 bis S126: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten, bei dem Quellbilddaten zum Erzeugen eines Quellbildes in mindestens einer ersten Farbe verarbeitet werden, und bei dem Zielbilddaten zum Erzeugen eines Zielbildes in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe erzeugt werden, wobei mit Hilfe der Quellbilddaten für jedes Bildelement eines Zielbildes ein Helligkeitswert der Einfärbung des Quellbildes im Bereich des Bildelements ermittelt wird, und wobei abhängig von den ermittelten Helligkeitswerten Zielbilddaten erzeugt werden, durch die jedes Bildelement in einem in der zweiten Farbe erzeugten Zielbild den selben Helligkeitswert hat, wie der für das jeweilige Bildelement im Quellbild ermittelte Helligkeitswert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellbild ein Quelldruckbild ist und/oder dass das Zielbild ein Zieldruckbild ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Zielbilddaten ein Rasterbild in der zweiten Farbe erzeugt wird, und dass das Rasterbild mit Hilfe eines Druckers ausgeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des Helligkeitswertes der Einfärbung des Quellbildes die Wiedergabeeigenschaften, insbesondere die Farbwiedergabeei genschaften, eines ersten Druckers berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektionsgrad und/oder der Helligkeitswert des mit Hilfe des ersten Druckers zu bedruckenden Trägermaterials beim Ermitteln des Helligkeitswerts der Einfärbung des Quellbildes berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektionsgrad des Trägermaterials mit Hilfe der Trägermaterialart, der Trägermaterialsorte und der Trägermaterialdicke, insbesondere mit Hilfe von Angaben zur Papiersorte, Papierdicke und Papierklasse, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Zielbilddaten die Wiedergabe der zweiten Farbe mit Hilfe des Druckers, insbesondere der Helligkeitsverlauf der zweiten Farbe bei einem mit Hilfe des zweiten Druckers erzeugten Druckbildes, berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächendeckungsgrad im Bereich des Bildelements beim Bestimmen des Helligkeitswertes berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Helligkeitswert der Einfärbung des Quellbilds im Bereich des Bildelements und/oder das Erzeugen der Zielbilddaten für dieses Bildelement mit Hilfe des CIELAB-Farbraums nach DIN 5033 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächlichen Flächen deckungsgrade einzelner Farbanteile mindestens der ersten Farbe und der zweiten Farbe auf dem Trägermaterial ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildelement ein Bildpunkt und/oder ein Bildobjekt, insbesondere ein Vektorgrafikelement oder ein Fontzeichen eines Zeichensatzes, ist.
Vorrichtung zum Umwandeln von Quellbilddaten in Zielbilddaten, mit einer Datenverarbeitungseinheit, die Quellbilddaten zum Erzeugen eines Druckbilds in mindestens einer ersten Farbe verarbeitet, und die Zielbilddaten zum Erzeugen eines Druckbilds in mindestens einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe erzeugt, die mit Hilfe der Quellbilddaten für jeden Bildpunkt eines Zielbildes einen Helligkeitswert der Einfärbung des Quellbilds im Bereich des Bildpunkts ermittelt, und die abhängig von dem ermittelten Helligkeitswert Zielbilddaten erzeugt, durch die jeder Bildpunkt in einem in der zweiten Farbe erzeugten Druckbild denselben Helligkeitswert hat, wie der für den jeweiligen Bildpunkt im Quellbild ermittelte Helligkeitswert.