DE3609049C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildaufbereitungsverfah
ren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Gradationsbereich beispielsweise eines Fernsehsignals
ist im allgemeinen relativ groß. Um eine Kopie eines Fern
sehbilds zu drucken, wurde gewöhnlich eine Gradationskorrek
tur vorgenommen, da der Gradationswiedergabebereich des
Druckers schmäler als der Gradationsbereich eines Fernseh
signals ist. Bei einem herkömmlichen Gradationskorrekturver
fahren wird ein Histogramm bzw. Häufigkeitsverteilungsdia
gramm gebildet, in dem ein eingegebenes Bildsignal durch
Aufteilen desselben entsprechend seinen Gradationswerten
dargestellt ist. Gemäß dem Histogramm werden der maximale
und der minimale Gradationswert des eingegebenen Bildsignals
mit denjenigen des Druckers in Übereinstimmung gebracht. Mit
diesem Verfahren ist es möglich, immer ein Bild mit hohem
Kontrast zu erhalten. Es treten jedoch einige Probleme inso
fern auf, als auch ein flaues Bild, das von Natur aus keinen
oder geringen Kontrast hat, mit hohem Kontrast reproduziert
wird und ein Bild dunkler Tönung als vollständig dunkler Be
reich wiedergegeben wird.
Im Falle eines Farbbildsignals kann zur Anpassung des Sätti
gungsbereichs des eingegebenen Farbbildsignals an den Sätti
gungswiedergabebereich der Ausgabevorrichtung wie des
Druckers der den Wiedergabesättigungsbereich übersteigende
Teil des eingegebenen Farbbildsignals auf den Maximalwert
des Wiedergabebereichs komprimiert werden. Dadurch wird aber
die Sättigungstätigkeit des eingegebenen Farbbilds zer
stört, so daß sich ein entstelltes Ausgabebild ergibt.
Ein dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechendes
Bildaufbereitungsverfahren ist aus der DE 30 47 633 A1 be
kannt. Dort ist vorgesehen, den Dichtebereich der zu repro
duzierenden Vorlage zu erfassen und die außerhalb des durch
das Wiedergabegerät reproduzierten Bereichs liegenden Bild
dichteabschnitte auf den reproduzierbaren Bilddichtebereich
zu transformieren. Diese Komprimierung kann beispielsweise
linear oder nach einer bestimmten Gradationskurve erfolgen,
so daß die außerhalb des reproduzierbaren Dichtebereichs
liegenden Werte nicht lediglich auf den Maximal- bzw. Mini
malwert des reproduzierbaren Dichteumfangs festgelegt
werden, sondern eine dem Vorlagen-Tönungsverlauf angenäherte
Tönungswiedergabe resultiert.
Bei einer solchen Anpassungstechnik besteht jedoch die Ten
denz, auch Vorlagen-Bilddichtebereiche, deren Umfang ge
ringer ist als der reproduzierte Dichteumfang, der den re
produzierbaren Dichteumfang zu dehnen, was die Wiedergabe
qualität beeinflußt.
Weiterhin ist aus "Elektronische Bildverarbeitung von A-Z",
K.-A. Springstein, Verlag Beruf+Schule, S. 191 bis 195,
ein Farbprüfgerät für die Scanner-Einstellung bekannt, bei
dem ein farbiges Vorlagenbild mittels einer Fernsehkamera
aufgenommen wird und entsprechende Farbauszugssignale gebil
det werden. Um das bei der Wiedergabe auf einem Aufzeich
nungsblatt resultierende Druckergebnis noch vor dem Druck
schritt überprüfen zu können, ist ein Farbmonitor vorhanden,
der so eingestellt wird, daß der Dichteumfang des auf dem
Monitor dargestellten Farbfernsehbilds dem Dichteumfang des
zu druckenden Farbbilds entspricht. Hier findet also eine
automatische Anpassung des optisch dargestellten Dichteum
fangs an das spätere Druckergebnis statt, so daß eine
wiedergabegetreue Sichtanzeige des zu erwartenden Drucker
gebnisses erreicht wird.
Aus der DE-OS 34 09 771 ist ein Bildreproduktionsgerät be
kannt, das an mehrere Arten von Eingabegeräten anschließbar
sein soll. Um dies zu erreichen, wird z. B. eine Umsetzma
trixschaltung bzw. eine Gradationskorrekturschaltung vorge
sehen, die eine entsprechende Anpassung vornimmt. Bei dem
bekannten Gerät erfolgt die Signalanpassung anhand fester
Tabellen und dergleichen in fest vorgegebener Weise und ist
daher nicht abhängig beispielsweise von der Charakteristik
des Eingangssignals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildaufberei
tungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
derart auszugestalten, daß eine möglichst vorlagengetreue
Bildaufbereitung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Pa
tentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.
Bei dem angegebenen Bildaufbereitungsverfahren wird somit
nicht in jedem Fall eine Angleichung des Vorlagen-Bilddich
teumfangs an den maximalen Wiedergabebereich durchgeführt,
sondern der zu reproduzierende Charakteristikbereich dann,
wenn er zumindest teilweise außerhalb des Reproduktionsbe
reichs liegt, im Umfang aber nicht größer als dieser ist, so
verschoben, daß er im Reproduktionsbereich zu liegen kommt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläu
tert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Blockdarstellung eines Einfarbendruckers,
bei dem das erfindungsgemäße Bildaufbereitungs
verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
angewandt wird,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm von Verarbeitungsschritten
einer Zentraleinheit 12 gemäß Fig. 1,
Fig. 3A bis 3C grafische Darstellungen von Eingabe-
und Ausgabe-Häufigkeitsverteilungen,
Fig. 4 eine Blockdarstellung eines Farbdruckers, bei
dem das erfindungsgemäße Bildaufbereitungsverfah
ren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ange
wandt wird,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm von Verarbeitungsschritten
einer Zentraleinheit 113 gemäß Fig. 4, und
Fig. 6A bis 6C grafische Darstellungen von Eingabe-
und Ausgabe-Häufigkeitsverteilungen von Sätti
gungswerten.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand eines
ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem ein
Fernsehsignal mit einem Einfarben-Bilddrucker aufgezeich
net wird.
Fig. 1 zeigt eine Blockdarstellung eines Einfarben-
Bilddruckers, bei dem das erfindungsgemäße Bildaufberei
tungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ange
wandt wird, und zeigt ein Leuchtdichtesignal Y
eines eingegebenen Fernsehsignals, einen Analog/Digital-
Wandler 11 (A/D), eine Zentraleinheit 12 (CPU) zum
Steuern eines Histogrammprogramms und eines Gradations
korrekturprogramms, einen Digital/Analog-Wandler 13
(D/A), einen Aufzeichnungskopf 14 für das Aufzeichnen
eines Bilds mit Gradation, einen Arbeitsspeicher 15 (RAM)
für das Speichern von Histogrammdaten und für die Pro
gramme der Zentraleinheit 12 erforderlichen Werten und
einen Festspeicher 16 (ROM), in dem ein Verarbeitungspro
gramm für die Zentraleinheit 12 gespeichert ist.
Die Funktionsweise wird nun anhand des Ablaufdiagramms in
Fig. 2 erläutert.
Bei einem Schritt S 1 wird ein Histogramm für ein eingege
benes Leuchtdichtesignal Y gebildet, d. h. die Vertei
lung der Bildelemente eines Einzelbilds auf jeweilige
Leuchtdichtewerte ermittelt. Bei einem Schritt S 2 wird
als Dunkelwert Y (1%) ein Leuchtdichtewert eingesetzt,
der um 1% heller ist als der kleinste Leuchtdichtewert
aller Bildelemente, während als Glanzlicht- bzw. Hellwert
Y (99%) ein Leuchtdichtewert eingesetzt wird, der um 99%
heller ist als der kleinste Leuchtdichtewert aller Bild
elemente.
Bei einem Schritt S 3 werden ein Gradations-Wiedergabebe
reich (Reproduktionsumfang) Dout und ein Gradationsbereich Din=Y (99%)-Y
(1%) miteinander verglichen, wobei Dout die Differenz
zwischen einer mit dem Drucker maximal reproduzierbaren
Leuchtdichte bzw. Maximalausgabedichte Ymax des Druckers
und einer Minimalausgabedichte Ymin desselben ist. Wenn
bei dem Schritt S 3 ermittelt wird, daß Dout kleiner als
Din ist, nämlich das Histogramm bzw. die Häufigkeitsver
teilung gemäß Fig. 3A vorliegt, ist der Gradationswieder
gabebereich des Druckers schmäler als der Gradationsbe
reich des eingegebenen Bildsignals, so daß bei einem
Schritt S 4 eine Gradationskorrektur nach folgender Glei
chung vorgenommen wird:
Auf diese Weise ist es möglich, eine Gradationskorrektur
vorzunehmen, bei der ein hoher Kontrast erhalten bleibt,
der dem ursprünglichen Kontrast des eingegebenen Bilds
entspricht.
Falls bei dem Schritt S 3 ermittelt wird, daß Dout größer
als oder gleich Din ist, und bei einem Schritt S 6 ermit
telt wird, daß Y (1%) größer als oder gleich Ymin ist,
bedeutet dies, daß die Histogramm-Verteilung bzw. der
Häufigkeitsverteilungsbereich des eingegebenen Bildsig
nals innerhalb des Gradationswiedergabebereichs des
Druckers liegt. Daher wird bei einem Schritt S 7 das
eingegebene Leuchtdichtesignal Y ohne Gradationskorrektur
direkt als Ausgangssignal Y′ abgegeben.
Demnach wird auf diese Weise das eingegebene Bildsignal,
dessen Histogramm bzw. Häufigkeitsverteilung innerhalb
der Grenzen des Gradationswiedergabebereichs des Druckers
liegt, keiner Gradationskorrektur unterzogen und ohne
Änderung seiner Signalkennwerte aufgezeichnet.
Falls bei den Schritten S 3 und S 6 ermittelt wird, daß
Dout größer als oder gleich Din ist und Y (1%) kleiner
als Ymin ist, nämlich Eingabe- und Ausgabehistogramme
gemäß Fig. 3C vorliegen, wird unter Beibehaltung des
Gradationsbereichs des eingegebenen Bildsignals eine
Gradationskorrektur gemäß folgender Gleichung vorgenom
men:
Y + (Ymin - Y (1%)) → Y′
Auf diese Weise ist es möglich, ein eingegebenes Bild
dunkler Tönung unter Beibehalten des gleichen Kontrastes
und der gleichen dunklen Tönung zu reproduzieren.
In Fig. 3 ist mit "in" jeweils das Histogramm bzw. die
Häufigkeitsverteilung des eingegebenen Bildsignals be
zeichnet, während mit "out" jeweils das Histogramm des
Ausgabebildsignals bezeichnet ist.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft
ein einfarbiges Bild. Bei einem Farbbild wird jedoch ein
RGB-Signal einer Aufbereitung unterzogen, die der vorste
hend beschriebenen gleichartig ist. Falls ein Leuchtdich
tesignal und Farbdifferenzsignale benutzt werden sollen,
wird das Leuchtdichtesignal der gleichartigen Aufberei
tung unterzogen. Statt des gemäß den vorstehenden Ausfüh
rungen als Ausgabevorrichtung verwendeten Druckers kann
auch ein Sichtgerät mit einem verhältnismäßig schmalen
Gradationswiedergabebereich eingesetzt werden. Ferner
können statt der Werte Y (1%) und Y (99%) in dem Histogramm
andere Einstellungswerte einschließlich Y (0%) und Y (100%)
herangezogen werden.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Bildaufbereitungsverfahrens beschrie
ben, das bei einem Farbdrucker angewandt wird, mit dem
eine Hartkopie von eingegebenen Farbsignalen R für Rot, G
für Grün und B für Blau erzielbar ist.
Fig. 4 ist eine Blockdarstellung des Farbdruckers,
bei dem das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens
angewandt wird, und zeigt im einzelnen, wie die Signale
verarbeitet werden. In Fig. 4 ist mit 111 ein Codierer
zum Erhalten eines Leuchtdichtesignals Y und von Farbdif
ferenzsignalen (R-Y) und (B-Y) aus den eingegebenen Sig
nalen R, G und B gemäß folgenden Gleichungen bezeichnet:
Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B
(R - Y) = R - Y
(B - Y) = B - Y
(R - Y) = R - Y
(B - Y) = B - Y
Mit 112 ist eine Rechenschaltung für das Berechnen eines
Farbtonsignals H und eines Sättigungssignals C aus den
Farbdifferenzsignalen (R-Y) und (B-Y) nach folgenden
Gleichungen bezeichnet:
Mit 113 ist eine Zentraleinheit (CPU) bezeichnet, die für
jedes Farbtonsignal ein Programm zum Bilden eines
Sättigungs-Histogramms und zur Sättigungsumsetzung aus
führt. Mit 114 ist ein Festspeicher (ROM) bezeichnet, der
das Verarbeitungsprogramm für die Zentraleinheit spei
chert, während ein Arbeitsspeicher (RAM) 115 zum
Speichern von Histogrammdaten und für die Verarbeitung
mittels der Zentaleinheit 113 erforderlichen Werten
dient. Mit 116 ist eine Maskierschaltung für
einen Maskierprozeß gemäß dem Leuchtdichtesignal Y, dem
Farbtonsignal H und einem umgesetzten Sättigungssignal C′
bezeichnet, mit der Primärfarbensignale Ye für Gelb, Ma
für Magenta und Cy für Cyan erhalten werden. Mit 118 Ye,
118 Ma und 118 Cy sind jeweils Aufzeichnungsköpfe für das
Aufzeichnen in den jeweiligen Primärfarben bezeichnet.
Die Verarbeitungsvorgänge der Zentraleinheit 113 werden
nun anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 5 beschrieben.
Bei einem Schritt S 11 wird ein Sättigungs-Histogramm für
das eingegebene Farbbildsignal aufgestellt, nämlich die
Verteilung der Bildelemente eines Einzelbilds für ein
jeweiliges Farbtonsignal H ermittelt. Als nächstes wird
für jedes Farbtonsignal H eine maximale Sättigung
C(H)max und eine minimale Sättigung C(H)min ermittelt.
Bei einem Schritt S 13 werden die Differenz zwischen
C(H)max und C(H)min und eine zuvor gemessene maximale
Wiedergabesättigung C(H) L des Farbdruckers für ein jewei
liges Farbtonsignal H miteinander verglichen. Falls bei
dem Schritt S 13 ermittelt wird, daß C(H)max-C(H)min<
C(H) L gilt, folgt ein Schritt S 14, bei dem zum Erhalten
einer Ausgabesättigung C′(H) eine Sättigungskomprimierung
nach folgender Gleichung vorgenommen wird:
Auf diese Weise wird eine Sättigungskomprimierung gemäß
der Darstellung in Fig. 6A ausgeführt. Damit ist es
möglich, eine Sättigungskomprimierung ohne Verfälschung
der Farbart- bzw. Sättigungs-Stetigkeit vorzunehmen.
Falls bei dem Schritt S 13 ermittelt wird, daß C(H)max-
C(H)min≦C(H) L gilt, und bei einem Schritt S 16 ermittelt
wird, daß C(H) L ≧C(H)max gilt, bedeutet dies, daß gemäß
Fig. 6B der Sättigungsbereich des eingegebenen Bilds
vollständig in dem Sättigungswiedergabebereich des
Druckers liegt. Daher wird bei einem Schritt S 17 die
Sättigung C(H) ohne Korrektur direkt als Ausgabesät
tigung C′(H) abgegeben.
Auf diese Weise ist es möglich, die Eigenschaften des
eingegebenen Bilds ohne Veränderung wiederzugeben.
Falls bei dem Schritt S 13 ermittelt wird, daß C(H)max-
C(H)min≦C(H) L gilt, und bei dem Schritt S 16 ermittelt
wird, daß C(H) L <C(H)max gilt, bedeutet dies, daß gemäß
Fig. 6C die maximale Sättigung des eingegebenen Bilds den
Maximalwert des Sättigungswiedergabebereichs übersteigt.
In diesem Fall wird bei einem Schritt S 19 die Sättigung
in einen höheren Bereich, nämlich das Verteilungs-Histo
gramm als ganzes gemäß der folgenden Gleichung verscho
ben:
C(H) - (C(H)max - C(H) L → C′(H)
Mit dieser Aufbereitung ist es möglich, die Sättigung des
Ausgabebilds zu verschieben und mit einem natürlichen
Aussehen zu reproduzieren, da der Absolutwert des Sätti
gungsbereichs unverändert bleibt.
Die bei den Schritten S 14, S 17 und S 19 erhaltenen Signale
C′(H) werden jeweils bei Schritten S 15, S 18 und S 20
ausgegeben.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
die Sättigungsumsetzung für jedes Farbtonsignal vor
genommen. Es kann jedoch eine Sättigungsumsetzung sowohl
für Farbtonsignale als auch für Leuchtdichtesignale vor
genommen werden, was eine zwar komplizierte, aber ge
nauere Umsetzung ergibt.
Statt eines Leuchtdichtesignals Y, eines Farbtonsignals H
und eines Sättigungssignals C können gleichartige Signale
herangezogen werden, wie beispielsweise Signale Lab*,
Luv* und dergleichen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
zwar eine Umsetzung bzw. Korrektur für alle Farbtonsig
nale vorgenommen, jedoch kann stattdessen ein bestimmtes
Farbtonsignal herangezogen werden oder es können bestimm
te Farbtonsignale verwendet werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist ersichtlich, daß eine sehr natürliche Bild
reproduktion erzielbar ist, während die Eigenschaften eines
eingegebenen Bildsignals beibehalten werden.
Ferner ist es durch die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Farbbildaufbereitung möglich, ein Farbbild
unter Beibehalten der Eigenschaften eines eingegebenen
Farbbildsignals zu reproduzieren, was insbesondere für
Farbdrucker oder Farbsichtgeräte mit einem begrenzten
Sättigungswiedergabebereich nutzvoll ist.
Das Bildaufbereitungsverfahren, das insbesondere dann
anwendbar ist, wenn mit der Ausgabevorrichtung die
Bildwerte eines eingegebenen Bildsignals nicht vollstän
dig wiedergegeben werden können, umfaßt somit folgende Schrit
te: Ermitteln des Eingangsbereichs der Bildwerte
des einem Einzelbild entsprechenden eingegebenen Bildsig
nals und Vergleichen des Eingangsbereichs mit einem
Reproduktionsbereich der Ausgabevorrichtung
für die Bildwerte, Ermitteln ob der Eingangsbereich (Eingabewertebereich)
innerhalb des Reproduktionsbereichs (Ausgabewertebereichs) liegt, und Ausführen
von voneinander verschiedenen Verarbeitungen jeweils
dann, wenn der Eingabewertebereich innerhalb des Ausgabe
wertebereichs liegt oder wenn der Eingabewertebereich
nicht innerhalb des Ausgabewertebereichs liegt.
Claims (10)
1. Bildaufbereitungsverfahren, bei dem der Eingangsbe
reich von Charakteristiken eines eingegebenen Bilds erfaßt
und dessen Umfang mit dem Reproduktionsumfang eines Ausgabe
geräts verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein
gangsbereich dann, wenn der Umfang des Reproduktionsbereichs
zwar größer als der Umfang des Eingangsbereichs ist, der
Eingangsbereich aber nicht im Reproduktionsbereich enthalten
ist, derart verschoben wird, daß der Eingangsbereich im Re
produktionsbereich zu liegen kommt.
2. Bildaufbereitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingangsbereich Gradationswerte be
inhaltet, die einen Dichtebereich darstellen.
3. Bildaufbereitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingangsbereich Sättigungswerte be
inhaltet, die einen Sättigungsbereich eines Farbbildsignals
darstellen.
4. Bildaufbereitungsverfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Ermitteln des
Eingangsbereichs im wesentlichen der Maximalwert und der
Minimalwert der einem Einzelbild entsprechenden Bildwerte
des eingegebenen Bildsignals ermittelt werden.
5. Bildaufbereitungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der im wesentlichen maxi
malen und minimalen Werte ein Histogramm für die Bildwerte
aufgestellt wird.
6. Bildaufbereitungsverfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der
Eingangsbereich als innerhalb des Reproduktionsbereichs lie
gend ermittelt wird, bei der Verarbeitung keine Änderung der
Bildwerte vorgenommen wird.
7. Bildaufbereitungsverfahren nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschie
ben unter Verwendung eines der Grenzwerte des Reproduktions
bereichs als Bezugswert vorgenommen wird.
8. Bildaufbereitungsverfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Ein
gangsbereich nicht innerhalb des Reproduktionsbereichs liegt
und breiter als dieser ist, die Bildwerte auf den Reproduk
tionsbereich komprimiert werden.
9. Bildaufbereitungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Komprimieren unter Verwendung beider
Grenzwerte des Reproduktionsbereichs als Bezugswerte vorge
nommen wird.
10. Bildaufbereitungsverfahren nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Farb
bildaufbereitung aus dem einem Einzelbild entsprechenden
eingegebenen Farbbildsignal als Eingangsbereich ein Eingabe
sättigungsbereich ermittelt und dieser mit dem Wiedergabe
sättigungsbereich verglichen wird, in welchem eine Sättigung
mit dem durch eine Farbausgabevorrichtung gebildeten Ausga
begerät reproduzierbar ist.
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