DE3853117T2

DE3853117T2 - Gradationsumsetzungsschaltung unter Benutzung einer Nachschlagetabelle.

Info

Publication number: DE3853117T2
Application number: DE3853117T
Authority: DE
Inventors: Masami Dainippon Scree Aragaki; Makoto Dainippon Scre Hirosawa
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2008-09-29
Also published as: US5123059A; DE3853117D1; EP0310021B1; EP0310021A3; EP0310021A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gradationsumsetzungsschaltung mit einer Nachschlagetabelle, wobei die Nachschlagetabelle korrigierte Gradationsdaten speichert.

BESCHREIBUNG DER TECHNIK

Eine Gradatinsumsetzungsschaltung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle ist bereits in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 163 903 offenbart, die jedoch den Nachteil hat, daß nur Bilder mit einer ausreichenden Schattierungsgradation gewonnen werden können, wenn die Zahl und die Gradation eines Ausgangswertes wenigstens gleich der Anzahl der Gradationen und der Basisdaten ist. Dies führt zur Unfähigkeit des Verfahrens, feine Unterschiede in der Gradation zu reproduzieren, insbesondere bei einem Tonsprung in reproduzierten Bildern.
Weiter ist in der UK-Patentanmeldung GB 2 167 918 A eine Vorrichtung zum Schaffen eines Halbtonpunktfilmes einer gradierten Dichteverteilung beschrieben. Das hier offenbarte Verfahren gewinnt jedoch korrigierte Bilddaten durch Addieren eines Signals zur Änderung der Gradation auf originaldaten, um die Gradation des Bildes stufenweise (kontinuierlich) zu ändern. Dies lehrt nichts über die konstituierenden Elemente einer Gradationsumsetzungsschaltung mit einer Nachschlagtabelle. Diese Druckschrift hat dieselben Nachteile, wie es im nachfolgenden unter Bezugnahme auf den Stand der Technik beschrieben werden wird, wie es der Schaltkreis von Figur 3B zeigt.
Ein anderes zu erwähnendes Dokument ist die französische Patentveröffentlichung FR-A 2 514 531, in der ein Verfahren zur Korrektur der Gradation eines Bildsignals zur Gradationsumsetzung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle offenbart ist. Wie bei dem oben genannten Dokument ist lediglich eine Nachschlagtabelle of fenbart, nicht aber die kennzeichnende Komponente einer Gradationsumsetzungsschaltung, in der die Anzahl der Bits der Pixelsignale nicht erhöht werden sollen.
Schließlich ist die UK-Patentanmeldung GB 2 152 342 A zu erwähnen, in der eine Bildverarbeitungseinrichtung offenbart ist, bei der eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung ein Bildsignal in einen Mehrwert wandelt. Bei diesem Dokument wird ein Zittermuster wahlweise in Abhängigkeit von der Bildqualität eines Zitterspeichers, das eine Mehrzahl von Zittermustern und ein Bildsignal durch Vergleichen des ausgewählten Zittermusters mit dem Eingangssignal ausgegeben. Dieses Dokument lehrt nicht, wie verhindert werden kann, daß die Anzahl der Bits erhöht werden wird.
Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Dichtebereich einer Vorlage und dem Dichtebereich eines Druckwerks. Farbfilme, die den größten Teil der Farbvorlagen darstellen, haben einen Dichtebereich von 2,4 bis 3,5. Der Dichtebereich bei gedruckten Reproduktionen von Vorlagen beträgt etwa 1,8 bis 2,0. Der Dichtebereich eines Druckwerkes muß daher bezüglich seiner Vorlage komprimiert sein. In Figur 1 ist die Linie A eine Dichtekurve in dem Fall, daß der Gesamtbereich einfach komprimiert wird. In diesem Fall ist das Druckwerk im allgemeinen blaß. Es sollten daher die hellen Bereiche bis in den Bereich mittlerer Dichte einschließlich wichtiger Gegenstände nicht so sehr komprimiert werden, wie der Schattenabschnitt. Das Beispiel dieses Falles ist durch die Kurve B gezeigt. Die Reproduktion eines Bildes, bei dem das Ausmaß der Kompression geändert wird, wird teilweise als Tonkorrektur bezeichnet, eine Schaltung zum Ausführen einer solchen Tonkorrektur wird als Gradationsumsetzungsschaltung bezeichnet.
Eine Gradationsumsetzungsschaltung (auch als Gradationsschaltung, Dichtebereichkorrekturschaltung bezeichnet), wie sie oben beschrieben wird, ist bei Scannern, einem gewöhnlichen Bildeingabeapparaten oder Bildverarbeitungsapparaten unverzichtbar.
Im allgemeinen schafft die Gradationsumsetzungsschaltung Ausgangsdaten Y = f (x) unter Verwendung einer Funktion f mit einer gewünschten Umsetzungscharakteristik in Bezug auf Eingangsdaten x. Die Gradationsumsetzungsschaltung weist sowohl analoge Gradationsumsetzungsschaltungen und digitale Gradationsumsetzungsschaltungen auf. Die Eingangsdaten x und die Ausgangsdaten y werden einer Dichte (oder aber einer Reflektanz, einer Transmittanz, der Helligkeit usw.) bezogen. Eine Analogschaltung ist insofern nachteilig, als willkürliche Funktionscharakteristiken nicht gewonnen werden können und insofern, als die Schaltung aufgrund von Widerstandschwankungen instabil wird, die durch Temperaturschwankungen verursacht werden. Eine digitale Schaltung kann Ausgangsdaten von einem Speicher liefern, uin eine willkürliche Funktion in Antwort auf Eingangsdaten, die auf die Adreßleitungen des Speichers aufgegeben werden, unter Erzeugung einer sogenannten Nachschlagtabelle (LUT) erzeugen. Wenn eine LUT verwendet wird, ist die Geschwindigkeit der Verarbeitung der Gradationsumsetzung durch die Zugriffszeit des Speichers bestimmt, was es erlaubt, unter Vermeidung der Probleme der analogen Schaltung die Geschwindigkeit zu erhöhen, während die Stabilität erhalten bleibt. Der vorerwähnte Speicher kann ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) oder ein ROM (Nur-Lese-Speicher) sein. In dem Fall eines RAM kann die funktionelle Charakteristik, das heißt der Ausgang, der von dem RAM erzeugt wird, einfach geändert werden, beispielsweise durch Programmieren des Inhalts des RAM.
Bei einer digitalen Gradationsumsetzungsschaltung, die eine Nachschlagtabelle verwendet, können jedoch Quantifizierungsfehler auftreten. Dies Problem besteht nicht bei einem analogen Schaltkreis. Insbesondere wird bei dem oben beschriebenen und bei ähnlichen Gradationsumsetzungsschaltungen die nicht-lineare Charakteristik der Gradationskurve mittels der Nachschlagtabelle gebildet, so daß Fehler bei der Quantifizierung in den Ausgangsdaten erzeugt werden.
Um kurz das oben beschriebene Problem zu erläutern, wird ein einfaches Beispiel unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben, in dem die Eingangsdaten jeweils durch 4 Bits gebildet werden. In dem Feld der Fotolitographie und dergleichen, die eine hohe Genauigkeit verlangt, ist die Nachschlagtabelle üblicherweise mit 4 Bits gebildet. Je größer die Anzahl der Bits, umso glatter wird Gradationskurve.
Es wird auf Figur 2 Bezug genommen. Die Eingangs/ Ausgangs-Umsetzungscharakteristik auf den Basisdaten der Ausgangssignale der Eingangssignale x wird durch eine glatte Kurve A repräsentiert. Die tatsächliche Charakteristik hat jedoch eine 1 Bit Unsicherheit, die aufgrund der digitalen Natur des Schaltkreises den stufenweise sich ändernden Ausgang, der durch die Linie B gezeigt wird, erzeugt.
Beispielsweise ergibt für x = 6 die Kurve A in Figur 1 ein Ausgangssignal von 9,75. In dem Digitalsystem wird der tatsächliche Wert y = 10 sein, da die Basisdaten aufgerundet werden. Das Gewinnen einer solchen gestuften Linie B ist bei Tonreproduktionsanwendungen nachteilig. In Figur 2 werden die Ausgangsdaten y dann, wenn die Eingangsdaten x sich von 0 auf 1 ändern, schnell von 0 auf 3 ändern. Wenn x sich von 1 auf 2 ändert, ändert sich y von 3 auf 5. Infolgedessen wird in dem dargestellten Bild das unerwünschte Phänomen, das als Tonsprung oder falsche Konturlinien bezeichnet wird, bei dem die Gradation sich plötzlich ändert, auftreten.
Im Gegensatz zu dem Vorangehenden verbleibt y auf 12, wenn x sich von 8 auf 9 ändert. Entsprechend wird y nicht geändert, wenn x sich von 11 auf 12 ändert. Bei diesen Abschnitten der Kurve können feine Unterschiede der Gradation nicht reproduziert werden.
Um dieses Problem zu lösen, sollte die Anzahl der Bits der Daten x und y erhöht werden, um Fehler zu minimieren. Wenn die Anzahl der Bits jedoch erhöht wird, wird der Schaltkreis kompliziert und seine Kosten werden erhöht. Daher ist die Erhöhung der Bitanzahl unpraktisch.
Es wurde daher zur Verringerung der Fehler bei der Quantifizierung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Zufallszahlen (Rauschen) mit den Daten vermischt werden, um den Einfluß von Fehlern bei der Quantifizierung zu minimieren, wie in den Figuren 3A und 3B gezeigt.
In Figur 3A wird eine Zufallszahl, die zufällig von einem Zufallszahlengeneratorkreis 21 ausgegeben wird, zu den Eingangsdaten x durch einen Addierer 22 addiert. Die addierten Daten geben eine Adresse in der Nachschlagtabelle LUT an, und Ausgangsdaten y werden in Übereinstimmung mit den angegebenen Adressen ausgegeben.
In Figur 3B ist eine Adresse für die Nachschlagtabelle LUT angegeben durch Eingangsdaten x und einer Zufallszahl, die zufällig von dem Zufallszahlengeneratorkreis 21 ausgegeben wird, wird zu den Daten, die von der Nachschlagtabelle LUT ausgegeben werden, durch einen Addierer 22 addiert, wobei das Ergebnis der Addition als Ausgangsdaten y ausgegeben wird.
Bei den oben beschriebenen Verfahren werden Rauschzahlen direkt mit den Zahlen vermischt. Da die Zufallszahlen von größeren Bits addiert werden, um den Tonsprung und eine falsche Konturlinie zu reduzieren, wird erhebliches Rauschen eingeführt, die Bildqualität leidet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine digitale Gradationsumsetzungsschaltung zu schaffen, durch die der Tonsprung redzuiert wird, ohne daß die Anzahl der Bits der Pixelsignale vergrößert wird.
Die oben beschriebenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die Merkmale der Erfindung, wie sie sich aus dem Hauptanspruch ergeben, gelöst.
Da die Gradationsumsetzungsschaltung die oben beschriebene Komponente aufweist, können Ausgangsdaten zufällig gewonnen werden. Ein Gradationsumwandlungskreis kann geschaffen werden, bei dem geeignete Zwischengradationsbereiche gebildet werden können.
Diese Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Vorlagedichte und einer Druckreproduktionsdichte als ein Beispiel der Gradationsumsetzung wiedergibt;
Fig. 2 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Gradationskurve, die die Grundlage zum Bilden einer Nachschlagtabelle und deren digitalisierte Daten wiedergibt;
Fig. 3A und 3B sind Blockdiagramme, die die üblichen Verfahren zum Minimieren der Quantifizierungsfehler wiedergibt;
Fig. 4A und 4B zeigen die Wirkungen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Gradationsumsetzungsschaltung unter Verwendung eines LUT in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Farbabtasters, bei dem die Gradationsumsetzungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

1. Erstes Ausführungsbeispiel

(1) Prinzip des ersten Ausführungsbeispiels

Zunächst wird das Prinzip des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird bei Eingangsdaten, die durch einen ganzzahligen Wert angegeben werden, die Bitanzahl der Ausgangsdaten größer gemacht als die der Eingangsdaten in eine LUT zum Lesen von vorgegebenen Ausgangsdaten; der Dezimalteil der Ausgangsdaten, der den Basisdaten annähernd entspricht1 wird durch eine erhöhte Bitanzahl repräsentiert und der erwartete Wert der Ausgangsdaten wird den Ausgangsdaten durch eine statistische Verarbeitung angenähert. Eine eingehende Beschreibung folgt.
Eingangsdaten für die Nachschlagtabelle LUT werden durch x repräsentiert, während Daten, die den Ausgangsdaten angenähert sind, die durch eine große Anzahl von Bits dargestellt werden, die von der Nachschlagtabelle ausgegeben werden, wird durch Y dargestellt. Variable Daten, die von einem variabel erzeugten Mittel 10 ausgegeben werden, werden durch R angegeben. Die Anzahl der Bits der Daten Y, die von der Nachschlagtabelle ausgegeben werden, ist größer als die der Eingangsdaten x.
Die Anzahl der Bits der Eingangsdaten x soll jetzt mit m angenommen und die Anzahl der Bits der Augangsdaten Y von der Nachschlagtabelle wird mit n angegeben (n > m). Die Daten Y können in m höherrangige Bitdaten Yu entsprechend dem ganzzahligen Teil der Eingangsdaten x und (n - m) niederrangigen Bitdaten YL entsprechend deren Dezimalteil aufgeteilt werden. Die Anzahl der Bits der variablen Daten R ist (n - m) also dieselbe, wie diejenige der niederrangigen Bitdaten YL.
Die Daten Y, die von der Nachschlagtabelle ausgegeben werden, werden repräsentiert durch
Y = Yu * 2 n-m + YL.
Unter Betrachtung des Dezimalpunktes kann dies repräsentiert werden durch
Der Komparator 11 vergleicht die niederrangigen Bitdaten YL mit den variablen Daten R und gibt ein Einbitsignal aus mit einem Wert von "1", wenn YL > R und einen Wert von "0", wenn YL ≤ R ist. Dieses Ausgangssignal "S" des Komparators 11 wird zu dem Addierer 12 geführt.
Der Addierer 12 addiert das Signal mit einer Breite von einem Bit von "1" oder "0" von dem Komparatormittel 11 zu den höherrangigen Bitaden Yu der Daten Y, die von der Nachschlagtabelle ausgegeben sind. Wenn YL > R sind, werden die schließlichen Ausgangsdaten y die höherrangigen Bitdaten Yu sein mit "1" zu den am wenigsten signifikanten Bit (LSB) addiert sein. Wenn YL ≤ R, erfolgt keine derartige Addition und die Bitdaten Yu einer höheren Ordnung bilden direkt die schließlichen Ausgangsdaten Y.
Da die Anzahl der Bits der Bitdaten YL einer geringeren Ordnung und der variablen Daten = (n - m) ist, wird die Wahrscheinlichkeit P&sub1; von YL > R sich zu
P&sub1; = YL/2n-m ... (2)
ergeben.
Die Wahrscheinlichkeit P&sub2;, das YL ≤ R ist, wird sich zu P&sub2; = (1 - YL/2n-m) ... (3)
ergeben. Der Durchschnittswert (= Erwartungswert) Y der Ausgangsdaten y, der das Ergebnis der Addition ist, wird sich zu
ergeben, was aus den Gleichungen (1) und (4) evident ist, = , das heißt, der Durchschnittswert ( = Erwartungswert) der Ausgangsdaten stimmt mit den Basisdaten überein.
Es zeigt sich, daß die statistischen Eigenschaften der Funktion der Gradationsumsetzungsschaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit den funktionellen Eigenschaften der Nachschlagtabelle übereinstimmt, deren Genauigkeit durch Erhöhung der Anzahl der Bits größer gemacht ist.
Die Genauigkeit der statistischen Eigenschaften kann, mit anderen Worten, durch die Anzahl der Bits der Nachschlagtabelle, der Mittel zum Erzeugen der variablen Daten und des Komparators, ohne Erhöhen der Anzahl der Bits der Eingangsdaten x und der Ausgangsdaten y erhöht werden.
Eine eingehende Beschreibung folgt unten. Zum Zwecke von Vergleichen wird das in Figur 3 gezeigte bekannte Verfahren zunächst beschrieben.
Bei dem Stand der Technik ist die Anzahl der Bits der Ausgangsdaten y = m, wenn die Bitanzahl der Eingangsdaten x = m ist. Die Ausgangsdaten Yobj entsprechend den Ausgangsdaten y werden dargestellt durch
Yobj = (am-1 * 2m-1 + am-2 * 2m-2 + ... + a&sub1; * 2¹&spplus; + a&sub0; * 2&sup0;) + (a&submin;&sub1; * 2&supmin;¹ + a&submin;2 * 2&supmin;² + ... + a-i * 2-i ...) ... (5)
wobei die Koeffizienten jeder Digitalzahl am-1. am-2, ..., a&sub1;, a&sub0;, a&submin;&sub1;, a&submin;&sub2;, ..., a-i ... gleich "0" oder "1" sind.
Die Ausgangsdaten y von m Bits werden beispielsweise zu y = am-1*2m-1 + ... + a&sub1;*2¹ + a&sub0;*2&sup0; + 1 ... (6)
wenn a&submin;&sub1; = "1" ist
oder es wird
y = am-1*2m-1 + ... + a&sub1;*2¹ + a&sub0;*2&sup0; ... (7)
sein, wenn a&submin;&sub1; = "0" ist. (Diese Operation entspricht der Rundung, das heißt, Bruchteile über 1/2 als eins unter Vernachlässigung des Restes).
Der Fehler Δ&sub1; der Ausgangsdaten y in Zusammenhang mit den Ausgangsdaten Yobj, wenn a&submin;&sub1; = "1" wird nicht mehr als 0,5 sein (die Größenordnung davon ist 2&supmin;¹), und im allgemeinen hat ein Fehler die Größenordnung von 2&supmin;¹.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
Die Ausgangsdaten Yobj, die durch n Bits dargestellt werden, was die Ausgangsbitanzahl der Nachschlagtabelle ist, wird, in Übereinstimmung mit der Gleichung (5)
Yobj = Yobj x 2n-m = (am-1 + 2n-1 + ... + a-(n-1) * 2¹ + a-(n-m) * 2&sup0; + (a-(n-m+1) * 2&supmin;¹ + a... + a-(n-m+i) * 2-i + ...) ... (8)
sein, was sich aus den Gleichungen (1) und (4) ergibt.
Die Ausgangsdaten Y der Ausgangstabelle entsprechend den Ausgangsdaten Yobj werden sich zu
Y = am-1 * 2n1 + ... + a-(n-m+1) * 2¹ + a-(n-m) * 2&sup0; ... (9)
ergeben, oder aber der obige Wert plus "1". Dieser Vorgang ist die Rundung und 1 wird addiert (+1), wenn a-(n-m+1) gleich "1" ist.
Die höherrangigen in Bitdaten Yu der Ausgangsdaten Y ergeben sich zu
Yu = (am-1 * 2n-1 + ... + a&sub1; * 2n-m+1 + a&sub0; * 2n-m) + 2n-m = am-1 * 2m-1 + ... + a&sub1; * 2¹ + a&sub0; * 2&sup0;) ... (10) was dasselbe ist, wie die Ausgangsdaten y (nicht gerundet) von in Bit.
Die niederrangigen (n - m) Bitdaten YL der Ausgangsdaten Y ergeben sich zu
YL = a-1 * 2n-m-1 + ... + a-(n-m-1) * 2¹ + (a-(n-m) * 2&sup0; ... (11)
Da die Bitanzahl der variablen Daten R gleich (n - m) ist, wird die Wahrscheinlichkeit P&sub1; das YL > R sein wird, sich aus der Gleichung (11) ergeben zu P&sub1; = YL/2n-m ≥ (12)
= (a&submin;&sub1; * 2&supmin;¹ + ... + a-.(n-m) * 2-(n-m) ...)
Der Durchschnittswert (= Erwartungswert) Y ist dargestellt durch
Y = (Yu + 1) x P&sub1; + Yu x (1 - P&sub1;)
= Yu + P&sub1;
und daher ergibt sich aus den Gleichungen (10) und (12)
Y = (am-1 * 2m-1 + ... +a&sub1; * 2¹ + a&sub0; * 2&sup0;
+(a&submin;&sub1; * 2&supmin;¹ + ... + a-(n-m) * 2-(n-m) ...) ... (13)
Der Fehler Δ&sub2; des Durchschnittswertes (= Erwartungswert) Y in Zusammenhang mit den Basisdaten) Yobj ergibt sich aus den Gleichungen (5) und (13) zu
D&sub2; = y - Yobj
= -(a-(n-m+1) * 2-(n-m+1)
+ a-(n-m+2) * 2-(n-m+2)
+ a-(n-m+3) * 2-(n-m+3) + ...) ... (14)
Die Größenordnung des Fehlers Δ&sub2; ist nicht mehr als 2&supmin;² auch in dem Fall, daß (n - m) gleich "1" ist und die Größenordnung ist im allgemeinen nicht mehr als 2&supmin;³.
Nach der vorliegenden Erfindung nämlich ist die Größenordnung des Fehlers des Durchschnittswertes (= Erwartungswert) y in Zusammenhang mit den Ausgangsdaten nicht mehr als 2&supmin;³ im allgemeinen dann, wenn (n - m) mehr als "2" ist. Bei dem Stand der Technik ist die Größenordnung des Fehlers im allgemeinen 2&supmin;¹. Die Größenordnung des Fehlers kann daher um wenigstens eine Größenordnung (wenn n - m = 1) ist, gemacht werden, und der Durchschnittswert (= Erwartungswert) y kann gegenüber dein Stand der Technik näher an die Ausgangsdaten Yobj angeglichen werden.
Um den Fehler kleiner zu machen (beispielsweise wird die Größenordnung des Fehlers 2&supmin;&sup5; sein, wenn n - m = 4) durch Erhöhen der Bitanzahl n der Ausgangsdaten Y von der Nachschlagtabelle, wodurch der Durchschnittswert (= Erwartungswert) y der Ausgangsdaten y im wesentlichen mit den Ausgangsdaten übereinstimmt.
Die Vorteile, die sich ergeben, wenn der Durchschnittswert der Ausgangsdaten y im wesentlichen den Ausgangsdaten gleich wird, wird im folgenden beschrieben. Figur 4A zeigt den Effekt der Erfindung, wobei die tatsächlichen Gradationsausgangsdaten gezeigt werden, wenn die Ausgangsdaten 9,5 sind und die Ausgangsdaten werden durch 9 oder 10 angegeben. In der Figur stellt die x-Achse die Anzahl der Pixel dar, während die y-Achse die Dichte der Pixel darstellt. Die Basisdaten werden durch eine durchgezogene Linie wiedergegeben und die tatsächlichen Ausgangsdaten werden durch die gepunktete Linie wiedergegeben. Der Durchschnittswert (= Erwartungswert) der tatsächlichen Ausgangsdaten (gepunktete Linie) stimmt mit den Ausgangsdaten überein. Die Gradation der Figur, die durch die gepunktete Gradationslinie repräsentiert wird, fällt im wesentlichen mit der Gradation überein, die durch die durchgezogene Linie der Ausgangsdaten repräsentiert wird bei einer inakroskopischen Betrachtung. Figur 4B ist Figur 4A ähnlich und zeigt die tatsächlichen Gradationsausgangsdaten, wenn die Basisdaten 9,25 betragen und die Augangsdaten durch 9 Oder 10 wiedergegeben werden.
(2) Der tatsächliche Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Figur 5 ist ein Blockdiagramm einer Gradationsumsetzungsschaltung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Figur 6 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Farbabtasters, bei dem die Gradationsumsetzungsschaltung verwendet wird.
Es wird auf Figur 6 Bezug genommen. Der Farbabtaster, der die Gradationsumsetzungsschaltung 7 nach der vorliegenden Erfindung aufweist, hat ein fotoelektrisches Wandlungselement 1, das optisch die Dichte einer Vorlage auf der Grundlage Pixel um Pixel liest, um diese in einen Strom umzuwandeln. Ein I/V-Wandelschaltkreis 2 wandelt den Strom in eine Spannung und liefert diesen zu einem Spannungsverstärker 3. Drei Sätze dieser Schaltkreise sind für die drei Primärfarben des Lichts, das heißt R, G und B (rot, grün, blau) vorgesehen. Filter für R, G und B sind direkt vor jedem der fotoelektrischen Wandelelemente 1 vorgesehen.
Der Farbabtaster weist weiter einen Farbrechenkreis (vom analogen Typ) 4 zum Wandeln der R, G und B-Signale auf, die von den drei Spannungsverstärkern eingegeben werden, in Y, M, C und K (Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz) Signale, die die Farben sind, die zum Drucken verwendet werden; einen A/D-Wandlerkreis 5; einen Vergrößerungsraten-Wandlerkreis 6, die Gradationsumsetzungsschaltung 7 in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und einen Punktgenerator 8 zum Bilden von Punkten und einen Belichtungskopf 9 auf.
Die A/D-Wandlerschaltung 5 und die Wandlerschaltung 6 für die Vergrößerungsrate können vor dem Farbrechenkreis 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird eine Farbrechenschaltung 4 vom digitalen Typ verwendet.
Die Gradationsumsetzungsschaltung 7 ist wie in Figur 5 gezeigt aufgebaut. In Figur 5 ist eine Nachschlagtabelle LUT gezeigt, in die digitale Daten x eines Bildes mit n Bit eingegeben werden. Daten Y von n Bit (n > m) werden ausgegeben, das heißt die Anzahl der Bits n ist größer als die Anzahl der Bits m der Eingangsdaten x.
Bei dieser Nachschlagtabelle LUT werden Daten in Übereinstimmung mit einer gewünschten Eingabe/Ausgabe- Umsetzungscharakteristik gespeichert. Da die Anzahl der Bits n der Ausgangsdaten Y größer ist als die Anzahl m bei dem Stand der Technik, hat die Nachschlagtabelle LUT kleinere Fehler bei der Quantifizierung.
Die Anzahl der Bits der schließlichen Ausgangsdaten y, die zu dem Punktgenerator 8 ausgegeben werden, ist vorbestimmt. Die Anzahl der Bits der schließlichen Ausgangsdaten y ist auf in bestimmt, was dieselbe Anzahl ist, wie die Anzahl der Bits der Eingangsdaten x bei dem Stand der Technik.
Die Ausgangsdaten Y der Nachschlagtabelle LUT können nicht direkt ausgegeben werden, da die Anzahl der Bits n der Ausgangsdaten Y größer ist als diejenige der schließlichen Ausgangsdaten y. Die Ausgangsdaten Y mit n Bit werden daher in höherrangige Daten Yu mit in Bit entsprechend einem ganzzahligen Teil und geringerwertigen Daten YL (n - m) Bit entsprechend einem Dezimalteil aufgeteilt.
Die Anzahl der Bits variabler Daten R, die von dem Erzeugungsmittel 10 für variable Daten ausgegeben wird, ist (n - m), was ebenso groß ist wie die geringerwertigen Daten YL mit (n - m) Bit. Die variablen Daten R ändern sich zeitsequentiell mit einer gleichförmigen Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Die Erzeugungsmittel 10 für die variablen Daten erneuern die auszugebenden variablen Daten R bei jedem Eingang eines Taktimpulses entsprechend dem Pixelsignal von einem Pixel.
Ein Zufallszahlengenerator, ein Quasi-Zufallszahlengenerator oder ein Mustergenerator, der ein vorgegebenes Muster speichert und zyklisch dieses ausliest, können als das Generatormittel 10 für die variablen Daten verwendet werden.
Ein Komparator 11 ist vorgesehen zum Vergleichen der geringerwertigen Daten YL mit (n- m) Bit und der variablen Daten R. Wenn die Daten YL mit dem geringerwertigen Bit größer sind als die variablen Daten R (YL > R) wird ein Signal S mit einem Bit von "1" ausgegeben. Wenn die geringerwertigen Bitdaten YL so groß wie oder kleiner sind als die variablen Daten R (YL ≤ R), wird ein Signal S mit einem Bit von "0" ausgegeben. Das Ergebnis "0" oder "1" des Vergleichs wird auf das Addiermittel übergeben, wo das Signal S mit einem Bit auf das LSB (das geringstsignifikante Bit) der geringerwertigen Daten Yu mit m Bit aufaddiert wird, wobei das Ergebnis der Addition den Punktgenerator 8 als die schließlichen Ausgangsdaten y ausgegeben wird.
Die Anzahl der Bits der Ausgangsdaten y von dein Addierer 12 ist m, was derjenigen der Daten Yu der höherwertigen Bit entspricht. Wenn sich aufgrund eines Übertrags, der sich aus der Addition ergibt, (in + 1) Bit ergeben sollten, wird dies verhindert, wodurch Daten mit m-Bit ausgegeben werden.
Die besonderen Beispiele der numerischen Wertewandlung ist in der nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Die Tabelle zeigt die Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken der vorliegenden Erfindung zusammengehörig mit den Umsetzungscharakteristiken, die in Figur 2 gezeigt sind, um einen Vergleich mit den Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Standes der Technik zu erlauben.
Die Anzahl der Bits der Eingangsdaten x ist 4 Bit, die Anzahl der Bits der schließlichen Ausgangsdaten y ist 4 Bit und die Anzahl der Bits Y von der Nachschlagtabelle LUT ist 6 Bit. Die Werte der Ausgabedaten sind die Ausgangsdaten gerundet in den Eingabe/Ausgabe-Uinsetzungscharakteristiken. Tabelle (eingabe/Ausgabe-Charakteristiken der vorliegenden Erfindung und des Standes der Technik) Eingabedaten Ausgangsdaten Ausgabedaten y des Nueuen Standes der Technik 6 Bit gewandelter Wert Ausgabe Daten Y von LUT 6 Bit-Darstellung von 5 Höherrangige Bit-Daten Yu Geringerrangige Bit-Daten YL Wahrscheinlichkeit Verteilung der schließlichen Ausgangsverzögerung Klammern Durchschnittswert von (a) - (d) (= Erwartungswert) Fehler von Ausgansdaten Δ&sub1; (Stand der Technik) Fehler von Ausgansdaten Δ&sub2; (Vorliegende Erfindung)
Die Eingangs/Ausgangs-Umsetzungscharakteristiken des Standes der Technik, die in Figur 2 gezeigt sind, sind mit den Linien 1, 2 und 3 gegeben.
Wenn, beispielsweise, x = 6 ist, sind die Ausgangsdaten 9,75 und y ist daher durch Aufrunden = 10. Der Fehler Δ&sub1; der Ausgabedaten y in Zugehörigkeit zu den Ausgangsdaten ist Δ&sub1; = 0,25. Fehler Δ&sub1; für die jeweiligen Eingaben x sind durch die Zeile 12 der Tabelle angegeben, gezeigt.
Die Ausgangsdaten, die 4 Bit zu 6 Bit gewandelt sind in der Zeile 4 der Tabelle angegeben. Die Ausgangsdaten von 6 Bits werden durch Multiplizieren der Ausgangsdaten von 4 Bits durch 2&sup6; / 2&sup4; = 4 geschaffen.
Wenn, beispielsweise, x = 6 ist, werden sich die Ausgangsdaten zu 9,75 x 4 = 39,0 ergeben.
In der Zeile 5 ist der Wert der Ausgangsdaten Y von der Nachschlagtabelle LUT gezeigt, was durch Aufrunden des Wertes in Zeile 4 gewonnen wird. In Zeile 6 sind die Werte der Zeile 5 durch eine 6-Bit Binärzahl dargestellt.
In der Zeile 7 sind die 4 Bitdaten Yu der höheren Ordnung der 6 Bitdaten der Zeile 6 gezeigt und in Zeile 8 sind die niederwertigen Zweibilddaten YL der 6 Bit- Daten der Zeile 6 gezeigt. Die entsprechende dezimale Darstellung ist in Klammern der Zeilen 7 und 8 gezeigt.
Wenn, beispielsweise, x = 6 ist, sind die Ausgangsdaten Y [100111} = (39) , Yu = [1001] = (9) und YL = [11] = (3).
In der Zeile 9 wird die Wahrscheinlichkeit P&sub1;, daß die Bit-Daten YL der geringeren Wertigkeit größer wird als die variablen Daten R (YL > R) gezeigt. Die variablen Daten R weisen 2 Bits und Ausgangssignale [100], [01], [10] und [11] mit derselben Wahrscheinlichkeit auf.
(a) bis (d) in der Zeile 10 zeigt die Verteilung der schließlichen Ausgangsdaten y basierend auf der Wahrscheinlichkeit P&sub1; der Zeile 9.
Wenn, beispielsweise, x = 6, ist die Wahrscheinlichkeit P&sub1; = 3/4, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß das 1 Bitsignal S = 1 zu den höherwertigen Bitdaten Yu = 9 in dem Addierer 12 addiert wird gleich 3/4, wodurch die Verteilung "9, 10, 10, 10" wird.
In der Zeile 11 ist der Durchschnittswert (= Erwartungswert) gleich = ((a) + (b) + (c) + (d))/4 von (a) - (d) in der Zeile 10 gezeigt. Wenn x = 6, wird der Wert 9,75.
In der Zeile 13 ist der Fehler Δ&sub2; des Durchschnittswerts (= Erwartungswert) gemeinsam mit den Basisdaten der Zeile 2 gezeigt. Wenn x = 6, wird der Fehler Δ² = 0,00, was bedeutet, daß der Durchschnittswert (= Erwartungswert) der schließlichen Ausgangsdaten von y genau mit den Ausgangsdaten übereinstimmt.
Der Fehler Δ&sub2; ist kleiner als 0,10, unabhängig von dem Wert der Eingangsdaten x, was kleiner ist als der bei dem Stand der Technik. Ein Wert, der den Ausgangsdaten näher ist, kann gewonnen werden. Da der maximale Fehler Δ&sub2; = 0,10 eine dezimale Darstellung ist, hat er die Größenordnung von 2&supmin;&sup4; in der binären Darstellung, dies ergibt sich aus der folgenden Beziehung, wonach
2&supmin;&sup4; = 0,0625 < 0,10 < 0,125 = 2&supmin;³
Wenn die vorliegende Erfindung auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die einen Scanner oder dergleichen bei dem Vorgang der Reproduktion verwendet, angewendet wird, ist es bevorzugt, daß die Eingabe 8 Bit hat, Y 12 Bit hat und YU und y 8 Bit und YL 4 Bit hat.
Die statistischen Charakteristiken der Nachschlagtabelle LUT in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wie es sich aus dem Vorangehenden ergibt, eine glatte Ausgangscharakteristik, wie durch die Kurve A in Figur 2 gezeigt. Dagegen ist die statistische Charakteristik der Nachschlagtabele nach dem Stand der Technik, wie in Figur 3B gezeigt ist, wie dort durch die Linie B dargestellt. Die statistische Charakteristik bedeutet die Durchschnittswerte der Ausgangsdaten y, die Zufallszahlen sind, zugehörig zu bestimmten Eingangsdaten x.
Die Anzahl der Bits der Eingangsdaten x und die Anzahl der Bits der schließlichen Ausgangsdaten y sind bei dem obigen Ausführungsbeispiel dieselben. Dies ist jedoch nicht darauf begrenzt, durch die Anzahl der Bits in den schließlichen Ausgangsdaten y können kleiner sein als diejenigen der Eingangsdaten x. Dies ist vorteilhaft, wenn die Anzahl der Bits in der Ausgangsdaten y klein gemacht werden müssen.
Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein binäres System verwendet wird, ist der technische Grundgedanke der vorliegenden Erfindung nicht auf ein binäres System beschränkt. Es kann auf ein ternäres System usw. angewendet werden.
In einem solchen Fall können die höherwertigen Bits und die niederwertigen Bits eingestellt werden als Ziffern höherer Ordnung oder tieferer Ordnung.
Die Nachschlagtabelle LUT kann in Form eines ROM oder eines RAM ausgebildet sein oder aber es kann durch ein LSI gemeinsam mit dem Generator 10 für die variablen Daten, dem Komparator 11 und dem Addierer 12 ausgebildet sein.

Claims

1. Gradationsumsetzungsschaltung, mit einer Nachschlagtabelle (LUT), die die korrigierten Gradationsdaten speichert,

dadurch gekennzeichnet, daß

die LUT die Eingangsdaten (X) mit n-Bit in Ausgangsdaten (Y) einschließlich m höherrangigem Bits und (n-m) niederrangigen Bits wandelt,

ein Generator (10) zur Erzeugung von variablen Daten vorgesehen ist, der variable Daten (R) mit (n-m) Bits generiert,

ein Komparator (11) vorgesehen ist, der die (n-m) niederrangigen Bits der Ausgangsdaten (YL) des LUT mit den variablen Daten (R) mit (n-m) Bits vergleicht, und

ein Addierer (12) vorgesehen ist, der einen vorgegebenen dreizahligen Wert zu den Ausgangsdaten (Yu) mit m Bits des LUT basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs in dem Komparator (11) addiert.

2. Gradationsumsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierer (12) den vorgegebenen ganzzahligen Wert (S) addiert, wenn der Dezimalwert (YL) größer ist als die variablen Daten (R).

3. Gradationsumsetzungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der addierte vorgegebene ganzzahlige Wert gleich "1" ist.

4. Gradationsumsetzungsschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagtabelle LUT in einem RAM beinhaltet ist.