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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Farbumsetzungsverfahren im allgemeinen und insbesondere das
Farbumsetzungsverfahren, das von einem Farblesegerät zum Umsetzen
von Rot-(R)-, Grün-(G)- und Blau-(B)-Farbdaten, welche
Lichtdaten sind, in Gelb-(Y)-, Magenta-(M)- und Zyan-
(C)-Farbdaten, die für die Herstellung einer
Druckerfarbe verwendbar sind, durchgeführt wird.
(Beschreibung des Stands der Technik)
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Ein Farbsignal kann durch eine Kombination der
jeweiligen Werte von R, G und B ausgedrückt werden. Fig. 4
zeigt ein Diagramm, in dem diese Werte von R, G und B
dreidimensional dargestellt sind.
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Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Farbe C(C) durch
einen Punkt dargestellt, der in dem von R, G und B
gebildeten rechtwinkligen Koordinatensystem liegt, dessen
Koordinate (R, G, B) ist. Diese kann als Vektor der R-,
G- und B- Komponenten angesehen werden.
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Die Vektorlänge in dieser dreidimensionalen Darstellung
stellt die Helligkeit des Farbsignals dar und hat nichts
mit einer Farbveränderung zu tun. Mit anderen Worten,
Farbveränderung bedeutet Veränderung der Vektorrichtung.
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Fig. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung des die
Chromatizität des Farbsignals veranschaulichenden
Koordinatensystems. Der durch R=G=B=O repräsentierte Ursprung
ist der Punkt, an dem die Energie des Farbsignals Null
ist; somit ist die Helligkeit Null.
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Da die Farbe Weiß Cw(W), die als Referenz verwendet
wird, durch R=G=B ausgedrückt ist, erstreckt sich deren
Vektor von einer Ebene (Einheitsebene), die einen Teil
des gleichseitigen Dreiecks bildet, dessen
Scheitelpunkte gemäß Fig. 3 an jeweiligen Koordinaten (1,0,0),
(0,1,0) und (0,0,1) liegen, nach außen.
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Da, wie oben beschrieben, der Farbunterschied in
dreidimensionaler Darstellung der Vektorrichtungsunterschied
ist, kann die Farbe C, wenn lediglich die Farbe
berücksichtigt wird, durch den Schnittpunkt zwischen den
Ebenen des gleichseitigen Dreiecks und dem Farbvektor in
dem Koordinatensystem ausgedrückt werden. Wenn die
Koordinaten dieses Schnittpunkts durch (r,g,b) ausgedrückt
werden, ist die Gleichung der Farbe an diesem Punkt wie
folgt.
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c(C) r(R) + g(G) + b(B) .. (1)
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Und
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r = R/Σ,, g = G/Σ, b = B/Σ,
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wobei s eine bestimmte Konstante darstellt.
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Die einen Punkt (x,y,z) auf der Ebene angebende
Gleichung kann wie folgt ausgedrückt werden, wenn die
Punkte, an denen diese Ebene die x-, y- und z-Achsen jeweils
schneidet, durch a, b und c ausgedrückt werden.
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x/a + y/b + z/c = 1
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Daher ist in der in Fig. 3 gezeigten Einheitsebene a=b=c
oder
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r + g + b = 1 (2),
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wenn x, y und z jeweils zu r, g und b umgeschrieben
sind. Da die Gleichung (2) so umgeschrieben werden kann,
daß sie lautet:
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R/Σ + G/Σ + B/Σ = 1,
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dann ist
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Σ = R + G + B.
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Daher ist r = R/(R+G+B), g = G/(R+G+B), b = B/(R+G+B).
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Im folgenden wird die Beziehung zwischen dem Licht R, G
und B und den Pigmenten Y, M und C erläutert.
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So wie das Licht R, G und B können auch die Pigmente Y,
M und C dreidimensional dargestellt werden. Es sei
angenommen, daß die willkürlich gewählten Punkte in dem
System der R-, G- und B-Koordinaten in einem Farbraum in
ein System mit Y-, N- und C-Koordinaten umgewandelt
werden. Dann läßt sich das Verhältnis zwischen Y, M und
C und R, G und B wie folgt ausdrücken.
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Es sei angenommen, daß
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durch A ausgedrückt wird, dann ist
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Wie jedoch in Fig. 3 gezeigt, sind Y und B, M und C und
C und R chromatisch zueinander entgegengesetzt. Mit
anderen Worten, wenn r+g+b=1 als Licht die Farbe Weiß
darstellt, dann stellt y+m+c=-1 als Pigment die Farbe
Schwarz dar.
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Aus Fig. 3 geht hervor, daß das Licht R+G mit einer
Chromatizität von r 1/3 + g 1/3 erforderlich ist, damit
das Pigment Y eine Chromatizität von -y 1/3 erhält. Mit
anderen Worten, das Licht, dessen Chromatizität der
Chromatizität von Y entspricht, ist R+G.
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Wenn in Anbetracht des Vorstehenden die Terme B, G und
R, die Y, M und C in der Gleichung (4) entsprechen, in
(R+G), (R+B) bzw. (G+B) umgewandelt werden, kann der
Wert eines Matrixkoeffizienten A reduziert und die
Farbumsetzung des Lichts R, G und B in die Pigmente Y, M
bzw. C auf präzise Weise realisiert werden. Daher führt
das Umschreiben der Gleichung (4) zu:
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und in Anbetracht dessen, daß R+G+B = 1,
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Gemäß dem Farblesegerät nach dem Stand der Technik wird
die gesamte Farbumsetzung unter Verwendung desselben A'
(Matrixkoeffizienten) durchgeführt.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Durchführung
der gesamten Farbumsetzung unter Verwendung desselben
Matrixkoeffizienten häufig zu ungleichmäßiger
Farbwiedergabe führt, wobei einige eine gute
Farbwiedergabefähigkeit aufweisen, andere wiederum nicht.
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US-A-4 643 563 offenbart ein
Farbbilddatenverarbeitungsverfahren zur Wiedergabe eines Farbbildes durch
Verwendung von Mikrofarbpunkten in mehreren Farben. Der
Farbraum ist in um einen weißen Punkt herum angeordnete
Bereiche unterteilt. Die Lichtdaten der
unterschiedlichen Farben werden in einer Matrix angeordnet und mit
jedem der Bereiche zugeordneten Koeffizienten
multipliziert. Dies führt zu der oben beschriebenen
ungleichmäßigen Farbwiedergabe, da die Koeffizienten prompt von
einem Bereich der Farbenkarte zum nächsten variieren.
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Aus FR-A-2 455 307 ist ein Farbumsetzungsverfahren
bekannt, bei dem die Farbkarte in Bereiche unterteilt ist.
Jedem Bereich ist ein Farbkorrekturdatenblock
zugeordnet, wobei jeder dieser Blöcke einem der mehreren
Unterbereiche der Bereiche entsprechende Korrekturwerte
aufweist. Die Korrekturdaten werden in einem Speicher
gespeichert und Adreßsignalen entsprechend, die aus den
Farbsignalen abgeleitet werden, aus dem Speicher
gelesen. Dies erfordert eine hohe Speicherkapazität.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben
beschriebenen Schwierigkeiten zu beseitigen und ein
Farbumsetzungsverfahren zu schaffen, bei dem der gesamte
Farbraum
in bezug auf einen achromatischen Punkt gleichmäßig
in eine willkürlich gewählte Anzahl von Bereichen
unterteilt wird, und bei dem eine Matrixformel verwendet
wird, mittels derer für jeden Farbraum eine präzise
Farbumsetzung erzielt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das
Farbumsetzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Merkmale des
Patentanspruchs auf.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die
Farbumsetzung von den Lichtdaten R, G und B zu den Farbdaten Y,
M und C durch die Verwendung der für die Position des
Farbraums geeigneten Matrixkoeffizienten erreicht
werden.
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Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden deutlich anhand der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
welche zeigen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Farbbildlesegerätes, das
imstande ist, das Farbumsetzungsverfahren der
vorliegenden Erfindung auszuführen;
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Fig. 2 ein Diagramm des RG-Koordinatensystems;
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Fig. 3 ein die Relativität der Chromatizität zwischen
den R-, G- und B-Daten und den Y-, M- und C-Daten
darstellendes Diagramm; und
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Fign. 4 und 5 Diagramme, die die dreidimensional
dargestellten Lichtdaten mit den Daten der drei Primärfarben
R, G und B zeigen.
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In Fig. 1 ist ein Farblesegerät dargestellt, das das
erfindungsgemäße Farbumsetzungsverfahren durchführt. In
Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine
Farbbildeingabeeinheit, die eine Farbbildtranskription auf die drei
Primärfarben R, G und B reduziert. Diese
Farbbildeingabeeinheit 11 kann so konstruiert sein, daß abwechselnd
von roten, grünen und blauen Fluoreszenzlampen
emittierte und anschließend ref lektierte Farblichtstrahlen durch
ein optisches System von einem CCD-Leitungssensor
empfangen werden können, der diese seinerseits in
elektrische Signale umsetzt und diese verstärkt.
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Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine
Eingangsdatenverarbeitungseinheit zur Korrektur eines Ausgangssignals
von der Farbbildeingabeeinheit 11 und zur Durchführung
einer Analog-Digital-Umsetzung, um für jedes Bildelement
ein Digitalsignal zu liefern. Das Bezugszeichen 13
bezeichnet eine Farbumsetzungseinheit zum Umsetzen von
Licht R, G und B in Pigmente Y, M und C, wobei deren
Einzelheiten im folgenden zu beschreiben sind, da die
vorliegende Erfindung speziell dieses
Farbumsetzungsverfahren betrifft. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine
Dither-Matrixeinheit zur Umsetzung von Daten für jedes
von der Farbumsetzungseinheit 13 zugeführte Bildelement
in Bitdaten zum Ausdrucken gemäß einem Dither-Verfahren.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Bildspeichereinheit
zur Speicherung eines Ausgangssignals von der
Dither-Matrixeinheit 14 mittels einer Bildspeichereingangs- und
ausgangssteuereinrichtung 15.
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Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine
Farbbildausgabeeinheit zur Ausgabe eines Bilddatenwertes. Das
Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Tasteneingabeeinheit zum
Eingeben verschiedener Befehle, das Bezugszeichen 19
bezeichnet eine Signalsteuereinrichtung zur Steuerung des
Gerätes insgesamt, abhängig von der Eingabe durch die
Tasteneingabeeinheit 18, und das Bezugszeichen 20
bezeichnet eine Zeitsteuerungseinheit zur Synchronisierung des
Gerätes insgesamt.
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Nunmehr erfolgt die Beschreibung des in der
Farbumsetzungseinheit 13 ausgeführten Farbumsetzungsverfahrens.
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Zunächst wird zur Vereinfachung der Berechnung das oben
beschriebene dreidimensionale R-, G- und B-Farbraum-
Koordinatensystem in ein zweidimensionales
RG-Koordinatensystem umgewandelt. Mit anderen Worten: Aus dem
Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichung (2) ergibt
sich:
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r = R/(R+G+B), g = G/(R+G+B), b = 1 - r - g
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Durch diese Umwandlung kann der gesamte Farbraum mittels
eines R,G-Raums ausgedrückt werden, wie dies in Fig. 2
gezeigt ist.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, stellt ein Punkt P den
achromatischen Punkt dar und, da r + g + b gleich 1 ist,
ist r = 1/3 und g = 1/3.
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Wenn dieser Punkt P als Mittelpunkt genommen wird, wird
der Farbraum in vier gleiche Bereiche (I), (II), (III)
und (IV) unterteilt, und ein repräsentativer Punkt an
der Grenze zwischen diesen Bereichen wird durch P1, P2,
P3 bzw. P4 ausgedrückt. In bezug auf die repräsentativen
Punkte P1, P2, P3 und P4 werden dann Matrixkoeffizienten
A1, A2, A3 und A4 für eine Umsetzungsgleichung (5)
bestimmt. Es sei jedoch angemerkt, daß die
Matrixkoeffizienten auch experimentell auf empirischer Basis
bestimmt werden können.
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Unter Verwendung einer Gleichung für das
Polarkoordinatensystem wird ein Matrixkoeffizient für jeden Punkt,
der um einen Winkel θ verändert wird, für jeden Bereich
auf der Basis der Matrixkoeffizienten A1, A2, A3 und A4
der repräsentativen Punkte P1, P2, P3 und P4 bestimmt.
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Mit anderen Worten, der Matrixkoeffizient A(I)(θ) an dem
Farbraum (I), in dem der Winkel θ auf der Basis der
Matrixkoeffizienten A1, A2, A3 und A4 variabel ist, kann
wie folgt ausgedrückt werden:
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A(I)(θ) = [(θ) (A2 - A1)/(π/2] + A1
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Gleichermaßen können die Matrixkoeffizienten A(II) (θ),
A(III)(θ) und A(IV)(θ) für die Farbräume (II), (III)
bzw. (IV) wie folgt ausgedrückt werden:
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A(II)(θ) = [(θ - π/2) (A3 - A2)/(π/2)] + A2
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A(III)(θ) = [(θ - π) (A4 - A3)/(π/2)] + A3
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A(IV)(θ) = [(θ - 3π/2) (A1 - A2)/(π/2)] + A4
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Auf diese Weise kann der Matrixkoeffizient für jede
Farbe durch die Näherungsgleichung des
Polarkoordinatensystems bestimmt werden.
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Die Farbumsetzung wird dann durch Einsetzen des so
bestimmten Matrixkoeffizienten in die
Farbumsetzungsgleichung
(50 zum Umsetzen des Lichts R, G und B in die
Pigmente Y, M und C) abgeschlossen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem dargestellten und
beschriebenen Ausführungsbeispiel der Farbraum als in
vier gleiche Bereiche unterteilt beschrieben ist; die
vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht stets
auf dieses Beispiel. Je höher die Anzahl der
Teilbereiche, desto besser die Farbumsetzung.
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Wie oben beschrieben, läßt sich mit dem
erfindungsgemäßen Farbumsetzungsverfahren, bei dem die für die in dem
Farbraum eingegrenzten Farben geeigneten
Matrixkoeffizienten für die Farbumsetzung bestimmt werden, eine
Farbumsetzung mit sehr guter Farbwiedergabefähigkeit für
alle Farben erreichen. Außerdem besteht keine
Möglichkeit dahingehend, daß in einem ausgegebenen Bild ein
Farbsprung auftritt, da der Matrixkoeffizient einen Wert
annehmen kann, der an der Grenze zwischen den Bereichen
Kontinuität aufweist.