DE3738014A1

DE3738014A1 - Verfahren zur erzeugung farbiger bilder auf einer traegerflaeche

Info

Publication number: DE3738014A1
Application number: DE19873738014
Authority: DE
Inventors: Winrich Dipl Ing Gall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1989-05-18

Description

1. Überblick

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe von Bildern auf einer Trägerfläche wie Papier, Fotopapier, Film oder auch einem Bildschirm. Hierbei sind die Bilder aus einer Vielzahl kleiner Bildelemente aufgebaut. Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dessen Hilfe auch dann ein im Hinblick auf geometrische Auflösung und auf Farb- und Helligkeitsstufung qualitativ hochwertiges Bild dargestellt werden kann, wenn die einzelnen Bildelemente nur in wenigen unterschiedlichen Formen und Farben existieren.

2. Stand der Technik

Farbige Bilder werden im allgemeinen durch Zusammendruck mehrerer Teilbilder in den Grundfarben gelb, magenta, cyan und schwarz gedruckt. Diese vier Teilbilder werden von vier Druckformen gedruckt, die mit den entsprechenden Druckfarben eingefärbt werden. Die vier Druckformen tragen Rasterpunktnetze, die zur Vermeidung von sonst beim Zusammendruck entstehendem Moir´ unterschiedlich gegen eine Bezugsrichtung gedreht sind. Die einzelnen Rasterpunkte sind unterschiedlich groß, ihre Größe ist entscheidend für die Menge der an der jeweiligen Stelle auf das Papier gelangenden Druckfarbe. Farbton, Sättigung und Helligkeit des Bildes werden also über die Größe der Rasterpunkte in den vier Druckformen gesteuert.

Für die Erzeugung der unterschiedlich großen Rasterpunkte sind im Laufe der Zeit verschiedene Verfahren eingesetzt worden. Nach dem heute weitgehend üblichen Stand der Technik werden die Farbauszüge, von denen in einem anschließenden Kopierprozeß die Druckformen hergestellt werden, von elektronischen Farbscannern erzeugt. Diese Farbscanner erzeugen die unterschiedlich großen Rasterpunkte dadurch, daß sie die Fläche, die ein solcher Rasterpunkt maximal einnehmen kann (Rasterzelle), in eine matrixförmige Anordnung von Teilflächen unterteilen und dann durch Belichtung des Farbauszugsfilms am Ort ausgewählter Teilflächen einen Rasterpunkt gewünschter Größe erzeugen. Ein Verfahren dieser Art ist in der Deutschen Patentschrift DE-PS 28 27 596 C2 beschrieben.

Will man glatte Farbverläufe ohne sichtbare Stufung der Farbtöne oder Helligkeiten im Bild erreichen, so müssen die Rasterpunktgrößen fein gestuft werden. Dies bedeutet, daß die Zahl der Teilflächen innerhalb der Rasterzelle entsprechend hoch sein muß, und daß der Ort der einzelnen Teilfläche bei der Belichtung des Farbauszugsfilms hinreichend genau getroffen werden muß. Eine zur Erkennbarkeit feiner geometrischer Strukturen des Bildes notwendige hohe Rasterfrequenz - angebbar in Zahl der Rasterpunkte pro cm oder pro cm² - verlangt ebenso nach einer entsprechenden Auflösung und Genauigkeit des Aufzeichnungsgerätes.

Ein Beispiel möge dies erläutern: Bei einer Rasterfeinheit von 60 Rasterpunkten pro cm und einer Unterteilung der Rasterzelle in 20×20=400 Teilflächen ergibt sich für jede Teilfläche eine Größe von 8,33 Mikrometern.

Viele auf dem Markt erhältliche Ausgabegeräte (Matrixdrucker, Ink-Jet-Drucker, Heat-Transfer-Drucker, Laserdrucker) verfügen nur über eine wesentlich geringere geometrische Auflösung in der Größenordnung von 100 Mikrometern. Wollte man das beschriebene Rasterverfahren auf diesen Ausgabegeräten anwenden, so müßten Rasterfeinheit oder Abstufung der Rasterpunktgrößen oder beides stark vergröbert werden, was zu einer geringen Bildqualität führen würde. Diese Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem mit diesen Ausgabegeräten eine bessere Wiedergabe als mit dem oben beschriebenen Rasterverfahren erzielt werden kann.

3. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Zunächst wird an Hand eines einfachen Beispiels der Grundgedanke der Erfindung erläutert. Dabei bedeutet ein fett gedruckter Großbuchstabe eine vektorielle Größe:

Eine Datenquelle, z. B. ein Rechner, liefert punktweise Bilddaten an eine Steuereinheit, die die Daten in der im folgenden beschriebenen Weise modifiziert und anschließend einen Farbdrucker ansteuert.

Die Bilddaten jedes Bildpunktes sollen in farbmetrisch eindeutiger Weise die Farbvalenz F _s beschreiben (Definition siehe Deutsche Industrienorm DIN 5033), die nach dem Druck von diesem Bildpunkt bei einer Beleuchtung mit einem Licht definierter Strahlungsfunktion (z. B. Normlichtart C (6774°K) ausgehen soll.

Diese Farbvalenz F _s stellt einen Ortsvektor im dreidimensionalen Farbenraum X, Y, Z mit den Farbwerten X _s, Y _s, Z _s dar, wenn die Datenquelle die Bilddaten in dieser Form ausgibt. Gibt sie die Daten nicht in dieser, sondern in einer anderen farbmetrisch eindeutigen Form aus, so lassen sich diese Daten in Farbvalenzen im X-, Y-, Z-System umformen.

Zu der Farbvalenz F _s wird ein Korrekturwert F _k addiert, der in einer einige Zeilen später beschriebenen Weise ermittelt wird. Das Ergebnis F _d= F _s+ F _k ist die geforderte Farbvalenz des zu druckenden Punktes.

Der Drucker ist aber nur in der Lage, Punkte mit jeweils einer Farbvalenz aus einer Menge von einigen wenigen Farbvalenzen F ₁ . . . F _n zu drucken. Gedruckt wird ein Punkt mit der Farbvalenz F _a, die der geforderten Farbvalenz F _d am nächsten kommt. Die Differenz F _d- F _a wird ermittelt und als Korrekturwert F _k für den nächsten Bildpunkt verwendet.

Beim Druck des jeweils ersten Bildpunktes jeder Zeile wird F _k=0 gesetzt.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 14 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Bildverarbeitungssystem. Das System erlaubt die Eingabe von Bildern, ihre Bearbeitung und ihre Ausgabe. Es besteht aus einem Rechner 1 mit Tastatur 2 und Bedienmonitor 3, einer an einem Stativ 4 befestigten Farbkamera 5, einem Digitalisierungstablett 6, einem Farbbildschirm 7, einer Steuereinheit 8 und einem Ink-Jet-Drucker 9 mit den sieben Druckfarben gelb, magenta, cyan, rot, blau, grün und schwarz. Mit Ausnahme der Steuereinheit 8 handelt es sich um handelsübliche Geräte. Ein Steuerprogramm, das auf dem Rechner läuft, erlaubt Bildmanipulationen in gewünschter Weise. Derartige Programme sind im Handel erhältlich, so z. B. von der Firma Media Cybernetics, Inc., 8484 Georgia Ave., Silver Spring, Maryland, USA, unter dem Namen Image-Pro und Dr. Halo.

Wenn ein Farbbild vom Ausgabegerät gedruckt werden soll, liefert der Rechner zeilenweise und innerhalb der Zeile punktweise die einzelnen Bildpunktwerte an die Steuereinheit 8. Diese Bildpunktwerte enthalten in codierter Form eine eindeutige Aussage über Farbton, Sättigung und Helligkeit, wie sie vom Rechner für das gerade zu bedruckende Flächenelement gefordert werden. Die Codierung der einzelnen Farbkomponenten kann, abhängig von der gewünschten Qualität, in einem 8-bit-Wort oder auch mit höherer oder geringerer Auflösung erfolgen. Farbmetrische Systeme und ihre Codierung sind den Fachleuten bekannt und in der Literatur (z. B. Billmeyer/ Saltzmann: Principles of Color Technology, Interscience Publishers, New York 1966, S. 25 ff.) beschrieben. Sie werden deshalb nicht im einzelnen erläutert und sind auch nicht Gegenstand dieser Erfindung.

Die Steuereinheit 8 wird in Fig. 2 dargestellt. Sie entscheidet bei jedem Bildpunkt, welche der acht Möglichkeiten

1. Drucke nichts (Papier bleibt weiß)
2. Drucke Schwarz
3. Drucke Gelb
4. Drucke Magenta
5. Drucke Cyan
6. Drucke Rot
7. Drucke Blau
8. Drucke Grün

der Drucker bei diesem Flächenelement ausführen soll. Dieses geschieht auf folgende Weise:

Der Rechner 1 liefert codierte Bildpunktsignale FC _QA, FC _QB und FC _QC und über die Leitung 10 einen Übergabetakt an die Steuereinheit 8. Jedes vom Rechner gelieferte Bildpunktsignal-Tripel FC _Q mit seinen oben genannten, die drei Farbkomponenten in eindeutiger Weise beschreibenden Teilen FC _QA, FC _QB und FC _QC wird dort in einer Umsetzeinheit 11 in ein Signal umgewandelt, das den Bildpunkt im X-Y-Z-System beschreibt.

Diese Umsetzung kann in bekannter Weise mit Hilfe eines Speichers 12 geschehen. Da sowohl die Eingangswerte als auch die Ausgangswerte der Umsetzeinheit 11 die Farbvalenz eindeutig, wenn auch in unterschiedlicher Form, beschreiben, existiert ein eindeutiger funktionaler Zusammenhang F _s= FC _Q zwischen der ausgangsseitigen und der eingangsseitigen Codierung der Farbvalenz. Wenn - im Rahmen der gewünschten Auflösung - zu jedem Eingangswert der zugehörige Ausgangswert unter einer aus dem Eingangswert leicht ableitbaren Adresse abgespeichert wird, liefert der Ausgang des Speichers als Ausgangswert die Farbvalenz F _s mit ihren Komponenten X _s, Y _s und Z _s im X-Y-Z-System.

Falls wegen der geforderten hohen Auflösung ein unwirtschaftlich großer Speicher notwendig wäre, genügt es auch, nur einen Teil der Stützstellen der Funktion F _s= FC _Q zu speichern und Zwischenwerte zu interpolieren. Diese Art der dreidimensionalen Interpolation unter Verwendung gespeicherter Stützstellen ist z. B. aus der DE-OS 23 00 514 bekannt.

Das die Farbvalenz F _s beschreibende aus den Komponenten X _s, Y _s und Z _s bestehende Signal wird nun den Additionsgliedern 13, 14 und 15 zugeführt. Hier wird zu jeder Komponente von F _s die entsprechende Komponente von F _k hinzuaddiert. Hierzu dienen digitale Addierer/Subtrahierer beispielsweise des Typs SN 74LS382 der Firma Texas Instruments, deren Anwendung dem Fachmann bekannt ist. Das Ergebnis der Addition ist die Farbvalenz F _d mit ihren Komponenten X _d, Y _d und Z _d, die vom Drucker gefordert wird.

Der Drucker kann aber nur bestimmte Farbvalenzen F ₁ bis F ₈ erzeugen. Die Auswahlschaltung 16 enthält eine in Fig. 3 näher beschriebene Differenzeinheit 17 und eine in Fig. 4 näher beschriebene Minimumeinheit 18. Die Auswahlschaltung 16 ermittelt die Farbvalenz F _a, die dem Wert F _d am nächsten kommt. Sie liefert außerdem über eine Leitung 19 eine die zu druckende Farbe kennzeichnende Kennung an ein Register 20, das von dem bereits erwähnten Übergabetakt getaktet wird. Der Ausgang dieses Registers steuert den Drucker 9 und veranlaßt den Druck der gewünschten aus den 8 möglichen Farben. Ist die Kennung 000, so wird nicht (F ₁) gedruckt. Ist sie 001, so wird schwarz (F ₂) gedruckt, ist sie 010, so wird gelb (F ₃) gedruckt, usw. Einzelheiten zur Erzeugung dieser Kennung werden bei der Beschreibung zu Fig. 3 erläutert.

Die Auswahlschaltung 16 liefert außerdem die X-, Y- und Z-Komponenten X _a,Y _a und Z _a der durch die Kennung gekennzeichneten, tatsächlich gedruckten Farbvalenz F _a. In den Subtraktionsschaltungen 22, 23 und 24 werden nun die Differenzen X _d-X _a, Y _d-Y _a und Z _d-Z _a gebildet, die den Korrekturwert F _k bilden. Diese Werte werden in einer Anordnung von Registern 25, 26 und 27 mit dem Übergabetakt gespeichert und bei der Erzeugung des nächsten Punktes verwendet. Über Leitung 21 liefert der Rechner 1 am Anfang jeder Bildpunktzeile ein Löschsignal an die Register 25, 26 und 27, so daß am Anfang jeder Zeile Fk=0 ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Differenzeinheit 17. Hierzu werden in 8 Rechenschaltungen, von denen nur zwei (28 und 29) dargestellt sind, die Quadrate der Beträge der Differenzvektoren F _d- F _i mit i=1 . . . 8 ermittelt. Die Arbeitsweise der Rechenschaltungen wird am Beispiel der Rechenschaltung 29 für die Farbvalenz F ₈ (grün) dargestellt. Die X-Komponente X₈ der Farbvalenz F ₈ ist in einem Register 30 gespeichert. Hierzu wurde sie in einem Vorprozeß ermittelt, indem eine größere grüne Fläche gedruckt wurde. Anschließend wurde diese Fläche - beispielsweise mit einem Farbmeßgerät Chroma-Meter II der Firma Minolta - ausgemessen. Die Ergebnisse wurden in einen Rechner eingegeben und die X₈-Komponente wurde anschließend von diesem Rechner über die BUS-Leitung 31 in das Register 30 geladen. Die Y₈- und die Z₈-Komponente wurden in entsprechender Weise ermittelt und in die zugehörigen Register der Recheneinheit 29 geladen. In entsprechender Weise wurden die anderen X _i-, Y _i- und Z _i-Komponenten ermittelt und in die zugehörigen Register der anderen Recheneinheiten, von denen nur 28 dargestellt ist, geladen. In einem Subtrahierer 32 wird die Differenz X _d-X₈ ermittelt. Diese Differenz wird einem Festwertspeicher 33 zugeführt, in dem unter jeder Adresse das Quadrat dieser Adresse gespeichert ist. Am Ausgang dieses Festwertspeichers erscheint somit (X _d-X₈)². In entsprechender Weise werden (Y _d-Y₈)² und (Z _d-Z₈)² gebildet. Diese drei Werte werden anschließend in einer Additionsschaltung 34 addiert. Am Ausgang dieser Schaltung erscheint somit das Quadrat DIFF₈ des Betrages des Vektors F _d- F ₈. In entsprechender Weise werden die Quadrate DIFF _i der Beträge der Vektoren F _d- F _i für i=1 . . . 7 ermittelt.

Diese Signale werden über die Leitungen 35 an die Minimumeinheit 18 geliefert. Zusätzlich zu jedem DIFF _i-Wert wird über Leitungen 36 die zugehörige Kennung K _i an die Minimumeinheit ausgegeben. Sie wird in bekannter Weise dadurch erzeugt, daß die die Kennung führenden Leitungen entsprechend der jeweils gewünschten Codierung auf H (HIGH-Potential, logisch 1) oder auf L (LOW-Potential, logisch 0) gelegt werden. Fig. 3 zeigt außerdem eine Multiplexeranordnung 37. Sie besteht aus einer Gruppe von Schaltkreisen des Typs SN74LS151 der Firma Texas Instruments. Die Art und Weise der Beschaltung dieser Bauelemente ist dem Fachmann geläufig, sie ist darüberhinaus in den zugehörigen Datenblättern beschrieben, so auf den Seiten 7-181 ff. des TTL-Databook (ISBN 0-904047-27-X) der Firma Texas Instruments. Die Minimumeinheit, die in Fig. 4 und Fig.5 erläutert wird, liefert über Leitung 38 das Kennungssignal K _a der aus der Menge F _i stammenden Farbvalenz F _a, die der Drucker druckt. An den Ausgängen der Multiplexeranordnung 37 erscheinen deshalb die Komponenten X _a, Y _a und Z _a dieser Farbvalenz F _a. Diese Werte werden - wie in Fig. 2 dargestellt - an die Subtraktionsschaltungen 22, 23 und 24 geliefert.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Minimumeinheit 18. Sie besteht aus einer Anordnung von in Fig. 5 noch im einzelnen dargestellten Minimumauswahlschaltungen, in denen jeweils der kleinste von zwei DIFF _i-Werten und die zugehörige Kennung K _i ermittelt werden. Der ersten Minimumauswahlschaltung 39 wird von der Differenzeinheit 17 DIFF₁ und DIFF₂ und zu jedem dieser Signale das zugehörige Kennungssignal zugeführt. Am Ausgang erscheint MIN(DIFF₁,DIFF₂), das kleinere der beiden Signale, und das zugehörige Kennungssignal. Diese Signale gehen an die nächste Minimumauswahlschaltung 40, wo MIN(DIFF₁,DIFF₂) mit DIFF₃ verglichen wird. Am Ende der ganzen Kette erscheint am Ausgang von 41 das kleinste der Signale DIFF _i, welches nicht weiter verwendet wird und die zugehörige Kennung. Letztere wird über die Leitungen 38 und 19 an die Differenzeinheit 17 und an das Register 20 ausgegeben.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Minimumauswahlschaltung 39, 40, 41. Die Signale für DIFF _i und DIFF _i+1 werden an eine Gruppe 42 von Komparatorschaltungen des Typs SN74LS85 der Firma Texas Instruments geführt. Die Art und Weise der Beschaltung dieser Bauelemente ist dem Fachmann geläufig, sie ist darüberhinaus in den zugehörigen Datenblättern beschrieben, so auf Seite 7-64 des TTL-Databook (ISBN 0-904047-27-X) der Firma Texas Instruments. Der Vergleichsausgang der Komparatorgruppe ist logisch "HIGH", wenn der Wert DIFF _i kleiner ist als DIFF _i+1. Dieser Ausgang steuert über eine Leitung 43 eine Gruppe 44 von Multiplexern SN74LS157. Am Ausgang 45 der Minimumauswahlschaltung erscheint somit der kleinere der beiden Werte DIFF _i und DIFF _i+1. Leitung 43 steuert außerdem einen weiteren Multiplexer 46 vom Typ SN74LS157, der den zugehörigen Kennungswert auf die Ausgangsleitung 47 schaltet.

Bei den bisher erläuterten Beispielen wurde angenommen, daß sich die einzelnen gedruckten Bildpunkte nicht überlappen. Besonders einfach ist es, wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, die vom jeweiligen Bildpunkt bedruckte Fläche 48 die zur Verfügung stehende Fläche 49 gerade ausfüllt. Dies wird in der Praxis kaum der Fall sein. Ist der gedruckte Punkt, wie in Fig. 7 dargestellt, kleiner als die zur Verfügung stehende Fläche und berührt er nirgends einen Nachbarpunkt, so ist wegen der zwischen den Bildpunkten liegenden weißen Flächen der druckbare Farbraum geringer als im Fall der in Fig. 6 dargestellten vollständigen Flächenausnutzung. Dennoch ist das beschriebene Verfahren anwendbar.

Schwieriger wird es, wenn die bedruckten Flächen zweier neben- oder übereinander liegenden Bildpunkte sich überdecken. Die ist in Fig. 8 dargestellt. Gedruckt wird von oben nach unten und innerhalb der Zeile von links nach rechts. In diesem Fall wird der von der Linie 50 begrenzte zu druckende Punkt 51 die von den betroffenen Punkten 52 und 53 herrührenden Farbvalenzen verändern.

Die Auswahl der zu druckenden Farbvalenz muß deshalb gegenüber dem bisher erläuterten Beispiel modifiziert werden. In Fig. 8 ist beispielhaft der Sonderfall dargestellt, daß der Durchmesser des zu druckenden Punktes gleich der Diagonale des Quadrates ist, dessen Kantenlänge gleich dem Abstand der zu druckenden Punkte ist. In diesem Fall bedeuten mit PI=3,14159:

u der Abstand der zu druckenden Punkte
A _q die quadratische Fläche 54 mit der Kantenlänge u
A _k die Kernfläche 55 der zu bedruckenden Fläche mit A _k=(2-PI/2) _* u²
A _h die Fläche eines Abschnittes 56 mit
A _h=(PI/8-0,25) _* u²

Es gilt: A _k+4A _h=u²=A _q
F _i Farbvalenz einer gleichartig bedruckten Fläche u²

In Fig. 9 ist eine teilweise bedruckte Fläche dargestellt. Der Punkt 57 soll als nächster bedruckt werden.

Die Farbvalenz nebeneinandergedruckter Teilflächen ist die mit den Flächenanteilen gewichtete Summe der einzelnen Farbvalenzen der Teilflächen. Betrachtet man - um Doppelerfassung zu vermeiden - jeweils nur die von der Fläche A _q ausgehende Farbvalenz G _i1, so ergibt sich

G _i1 = (2-PI/2) _* F _i + 2 _* (PI/8-0,25) _* F _i + (PI/8-0,25) _* F _il + (PI/8-0,25) _* F _io

G _i1 = (1,5-PI/4) _* F _i + (PI/8-0,25) _* F _il + (PI/8-0,25) _* F _io.

Dabei sind F _il und F _io die von den Abschnitten 58 und 59 mit den Flächen A _h herrührenden Farbvalenzen, an denen neben F _i auch die Farbvalenzen F _l und F _o des linken und des oberen Nachbarpunktes beteiligt sind.

Durch den Druck des Punktes 57 verschieben sich außerdem die Farbvalenzen des linken und des oberen Nachbarpunktes, weil die Abschnitte 60 und 61 von ihm beeinflußt werden.

Der Beitrag des Abschnittes 60 mit der Fläche A _h zu der Farbvalenz des linken Punktes betrug

vor dem Druck des Punktes 57 (PI/8-0,25) _* F _l
nach dem Druck des Punktes 57 (PI/8-0,25) _* F _il

Somit ergibt sich durch den Druck des Punktes 57 eine zusätzliche Farbvalenzverschiebung von

(PI/8-0,25) _* F _il - (PI/8-0,25) _* F _l = (PI/8-0,25) _* (F _il- F _l)

beim links daneben liegenden Punkt und von

(PI/8-0,25) _* F _io - (PI/8-0,25) _* F _o = (PI/8-0,25) _* (F _io- F _o)

beim darüber liegenden Punkt.

Der Druck des Punktes 57 mit der Vollflächen-Farbvalenz F _i führt also wegen der gegenseitigen Beeinflussung mit zwei Nachbarpunkten bei den beispielhaft gewählten geometrischen Verhältnissen zu einer Farbvalenz von

G _i = (1,5-PI/4) _* F _i + (PI/8-0,25) _* F _il + (PI/8-0,25) _* F _io
+ (PI/8-0,25) _* F _il - (PI/8-0,25) _* F _l
+ (PI/8-0,25) _* F _io - (PI/8-0,25) _* F _o

= (1,5-PI/4) _* F _i + (PI/4-0,5) _* (F _il+ F _io) - (PI/8-0,25) _* (F _l+ F _o)

In der Praxis werden die hier nur zur Verdeutlichung gewählten idealen Verhältnisse kaum anzutreffen sein. Der Punktdurchmesser wird nur im Sonderfall gleich der Diagonale des vom Punktabstand gebildeten Quadrats sein. Vor allem aber wird der Punkt nicht scharf begrenzt sein, vielmehr wird die Druckfarbe am Rand des Punktes in den Papierfasern verlaufen. In der Praxis wird daher eine rein mathematische Behandlung nach den oben angegebenen Formeln kaum zu befriedigenden Ergebnissen führen. Erfindungsgemäß wird deshalb ein mit Tabellen arbeitendes Korrekturverfahren verwandt, welches im folgenden beschrieben wird.

Die Farbvalenz G _i hängt ab von der Vollflächenfarbvalenz F _i des zu druckenden Punktes selbst, von den Vollfarbenfarbvalenzen F _l und F _o des linken und des oberen Nachbarpunktes und von den Farbvalenzen F _il und F _io, die durch Übereinanderdruck von F _i mit F _l und F _o entstehen.

Die Vollflächenfarbvalenzen F _i sind bestimmt durch ihre Kennungen K _i. Da in dem angenommenen Beispiel 8 verschiedene Vollflächenfarbvalenzen F _i gedruckt werden können, sind 8³=512 Kombinationen der Farbvalenzen des aktuellen Punktes und der beiden genannten Nachbarpunkte möglich.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit 8, in der die Auswirkung der Nachbarpunkte berücksichtigt wird. Diese Steuereinheit entspricht weitgehend der in Fig. 2 dargestellten, sie enthält darüberhinaus einige Erweiterungen und Änderungen: Ein 3 Bit breites Schieberegister einstellbarer Länge 62 wird vom Rechner 1 über den BUS 31 auf eine Länge eingestellt, die um eins kleiner ist als die Zahl der Punkte in einer Zeile. Dieses Schieberegister kann aus einer Kombination mehrerer Schieberegister-Schaltkreise des Typs MC 14557 der Firma Motorola bestehen. Das Schieberegister wird über Leitung 10 mit dem gleichen Takt getaktet wie das Register 20. Am Eingang des Schieberegisters steht deshalb die Kennung K _l des Punktes links vom aktuellen Punkt, am Ausgang des Schieberegisters steht die Kennung K _o des Punktes oberhalb des aktuellen Punktes. Beide Kennungen werden über Leitungen 63 und 64 der modifizierten Auswahlschaltung 65 und in dieser der modifizierten Differenzeinheit 66 zugeführt.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer modifizierten Differenzeinheit 66. Die Differenzeinheit 17 wird dabei ergänzt durch eine Zusatzsteuerung 67. Diese Zusatzsteuerung lädt bei jedem zu druckenden Punkt die Register (30 ist als Beispiel gekennzeichnet) in den Rechenschaltungen 28, 29 über Taktleitungen 69 und Datenleitung 69 mit den X-, Y- und Z-Werten der Farbvalenzen G _i, die bei den gegebenen Kennungen K _o und K _l der beiden Nachbarpunkte möglich sind.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Zusatzsteuerung 67. Die jeweils 512 möglichen Werte für X, Y und Z werden in einem weiter unten beschriebenen Vorprozeß ermittelt und in Speicher 70 gespeichert. Dazu liefert der Rechner 1 in bekannter Weise über die Busleitung 31 die Adressen, die Daten und die Steuersignale. Die Adressen laufen über einen Multiplexer 71. Nachdem der Speicher geladen wurde, schaltet der Rechner den Multiplexer über die Steuerleitung 72 so, daß die über die Leitung 73 gelieferten Adressen an den Speicher gelangen. Diese Adressen setzen sich zusammen aus den über die Leitungen 64 und 63 gelieferten 3-Bit-Kennungen K _o und K _l für den Punkt oberhalb und links des aktuellen Punktes und aus einer 3-Bit-Gruppe für die verschiedenen möglichen Kennungen des aktuellen Punktes. Für die zuletzt genannte 3-Bit-Gruppe werden der Reihe nach alle acht Möglichkeiten von einem Zähler 74 erzeugt. Hierbei kann es sich um einen Zähler vom Typ 74LS93 der Firma Texas Instruments handeln. Deser Zähler schaltet den ihn weiterschaltenden Takt ab, wenn er die Stellung HHH erreicht hat. Zu diesem Zweck wird die Stellung HHH von einem NAND-Gatter 5 auscodiert, dessen Ausgang mit einem Eingang des AND-Gatters 76 verbunden ist. Der andere Eingang dieses AND-Gatters ist mit einem Taktgenerator 77 verbunden, der einen ständigen Takt liefert. Am Ausgang des Gatters 76 erscheint deshalb der Takt nur, solange der Zähler nicht auf HHH steht und deshalb der Ausgang des Gatters 75 auf H liegt. Der nächste über die Leitung 10 kommende Bildtakt setzt den Zähler 74 über seinen Rücksetzeingang auf LLL und damit den Ausgang des NAND-Gatters 75 auf H, so daß der Hochzählvorgang wieder beginnen kann. Ein von den Zählerausgängen gesteuerter Decodierer 78 liefert über die Leitungen 68 die 8 Taktsignale für die Register in den 8 Rechenschaltungen der modifizierten Differenzeinheit in Fig. 11. Als Decodierer kann ein Schaltkreis vom Typ SN74LS138 der Firma Texas Instruments verwendet werden.

Zur Ermittlung der Farbvalenzen F _i kann folgendes Verfahren angewandt werden:

Zunächst wird die Farbvalenz F _w einer unbedruckten, möglichst weißen Fläche ermittelt. Zu diesem Zweck werden an verschiedenen, möglichst vielen Orten der unbedruckten Fläche Meßwerte ermittelt und anschließend gemittelt.

Anschließend werden in einem ersten Farbdruck Punkte mit der Kennung K _i so gedruckt, daß sich die Punkte mit Sicherheit nicht berühren. Bei den beispielhaft gewählten geometrischen Verhältnissen kann wie in Fig. 13 dargestellt gedruckt werden. Die Farbvalenz F _A der bedruckten Fläche wird in der beschriebenen Weise durch Mitteln über viele Proben ermittelt. Wegen

F _A = (F _{w *} A _wA + F _{i *} A _iA)/(A _wA + A _iA)
= F _{w *} a _wA + F _{i *} a _iA
= F _{w *}(1-a _iA) + F _{i *} a _iA (Gl. 1)

mit

A _wA = unbedruckte Fläche
A _iA = mit Kennung K _i bedruckte Fläche
A _wA + A _iA = Gesamtfläche
a _wA = A _wA/(A _wA + A _iA)
a _iA = A _iA/(A _wA + A _iA)

kann F _i bestimmt werden, wenn a _iA durch geometrische Messung ermittelt wird.

Diese geometrische Messung kann zu Ungenauigkeiten führen, weil die einzelnen gedruckten Punkte in gewissem Maße ungleich groß und ihre Ränder nicht scharf begrenzt sein werden. Es ist deshalb vorteilhaft, in einem weiteren Farbdruck, wie in Fig. 14 dargestellt, so zu drucken, daß der Anteil der bedruckten Fläche in definiertem Maße kleiner ist.

Für die sich bei diesem Druck ergebende Farbvalenz gilt

F _B = (F _{w *} A _wB + F _{i *} A _iB)/(A _wB + A _iB)
= F _{w *} a _wB + F _{i *} a _iB
= F _{w *}(1-a _iB) + F _{i *} a _iB (Gl. 2)

mit

A _wB = unbedruckte Fläche
A _iB = mit Kennung K _i bedruckte Fläche
A _wB + A _iB = Gesamtfläche
a _wB = A _wB/(A _wB + A _iB)
a _iB = A _iB/(A _wB + A _iB)

Wegen

A _wB + A _iB = A _wA + A _iA und im dargestellten Fall
A _iA = 2 _* A _iB ist
a _iA = 2 _* a _iB (Gl. 3)

Somit lassen sich aus Gl. 1, Gl. 2, Gl. 3 und den gemessenen Werten F _A, F _B und F _w die Werte F _i, a _iA und a _iB bestimmen. Entsprechend lassen sich die Farbvalenzen F _ÿ für Flächen, bei denen die durch K _j definierte Druckfarbe über die durch K _i definierte Druckfarbe gedruckt wurde, bestimmen. Zu diesem Zweck wird bei der Erstellung der beiden Farbdrucke A und B zunächst mit der durch K _i definierten Druckfarbe und anschließend auf dieselbe Stelle mit der durch K _j definierten Druckfarbe gedruckt.

Es ist offenkundig, daß das beschriebene Verfahren nicht allein auf den beispielhaft dargestellten Fall des Druckes farbiger bildlicher Darstellungen mittels eines Ink-Jet-Druckers mit 8 Grundfarben auf weißem Papier anwendbar ist.

Ebenso sind elektrophotographische Verfahren, das Heat-Transfer-Verfahren und alle anderen Druckverfahren anwendbar, bei denen die Positioniergenauigkeit beim Niederbringen des Farbmaterials auf den Träger hinreichend genau ist.

Auch eine von 8 abweichende Zahl von Grundfarben ist möglich. Eine höhere Zahl verringert den sich beim Druck des Einzelpunktes ergebenden Fehler F _k. Grundsätzlich sind aber bereits drei Grundfarben ausreichend.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die auf den Träger niederzubringenden Bildpunkte neben unterschiedlichen Farben auch unterschiedliche Größen haben können und zwischen diesen Größen so gewählt werden kann wie zwischen den Farben. In diesem Fall erhöht sich zwar die Zahl der möglichen, vorgebbaren Farbvalenzen entsprechend, das Verfahren kann aber dennoch durchgeführt werden.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn sich die einzelnen Bildpunkte stärker oder weniger stark überlappen, als es in Fig. 9 dargestellt ist. Bei stärkerer Überlappung werden weitere Nachbarpunkte beeinflußt, was lediglich die Zahl der möglichen Kombinationen erhöht.

Das Trägermaterial kann neben Papier auch Pappe, Kunststoff, Keramik, Glas oder anderes zum Bedrucken geeignetes Material sein. Das Trägermaterial muß nicht weiß sein. Ein farbiges Trägermaterial verändert den wiedergebbaren Farbraum, das beschriebene Verfahren ist aber trotzdem anwendbar.

Das Verfahren ist auch anwendbar bei solchen farbigen Darstellungen, die von selbstleuchtenden Flächen ausgehen, wie Farbmonitorschirmen, farbigen Flüssigkristallanzeigen und Anordnungen farbiger Lichtquellen wie Glühlampen oder Leuchtdioden. In diesen Fällen setzt sich die vom einzelnen Flächenelement ausgehende Farbvalenz F _i zusammen aus der durch entsprechende Ansteuerung des Wiedergabegerätes erzeugten Farbvalenz und der von dem Flächenelement auf Grund der Reflektion des einfallenden Fremdlichtes sich zusätzlich ergebenden Farbvalenz.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung farbiger Bilder durch Niederbringung einzelner Bildpunkte auf einem Träger, wobei die Bildinformation in bekannter Weise von einer Datenquelle in bildpunktweise codierter Form zum Zwecke der Wiedergabe geliefert wird, und die Bildpunkte, aus denen die Bilder aufgebaut sind, nur in einer oder einigen wenigen unterschiedlichen Größen und in einigen wenigen unterschiedlichen Farben existieren,
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Niederbringung eines Bildpunktes an einem Ort des Trägers aus dem von der Datenquelle gelieferten Bildpunktwert und einem bei der Niederbringung der vorangegangenen Bildpunkte bereits entstandenen Korrekturwert durch farbmetrische Addition der Sollwert der Farbvalenz ermittelt wird, der nach Niederbringung des Bildpunktes von diesem Ort ausgehen sollte,
daß dann unter den wenigen möglichen Größen und Farben der Bildpunkte diejenige Kombination herausgesucht und auf dem Träger niedergebracht wird, die zu der geringsten Abweichung zwischen Ist- und Sollwert der Farbvalenz führt und
daß diese Abweichung als Differenzwert bei der Berechnung des Sollwertes der Farbvalenz am Ort des nächsten Bildpunktes berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte mit einem Ink-Jet-Drucker auf dem Träger niedergebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte im Heat-Transfer-Verfahren auf dem Träger niedergebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte im elektrographischen Verfahren auf dem Träger niedergebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfläche die abstrahlende Fläche eines selbstleuchtenden, zur Farbbilderzeugung auf dieser Fläche geeigneten Systems ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abstrahlende Fläche vom Schirm einer Farbbildröhre gebildet wird.

7. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfläche von der Sichtfläche einer Flüssigkristallanzeige gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abstrahlende Fläche vom Schirm einer Plasmaanzeigeeinheit gebildet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß sich die auf dem Träger niedergebrachten Bildpunkte überlappen, die sich im Überlappungsgebiet ergebenden Mischfarben und deren Rückwirkungen auf die Farbvalenzen benachbarter Bildpunkte berücksichtigt werden.