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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken
von Farbbildern, bei denen ein Farbbild durch Überlagerung einer Anzahl von
digital angegebenen Farbauszügen
oder Druckfarbenbildern gebildet wird.
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In
einem Verfahren dieser Art wird ein Farbbild durch in einem rechtwinkligen
Raster angeordnete Pixel repräsentiert,
wobei die Werte der Pixel eine Farbe in der Form eines Koordinatenwertes
in einem Farbraum angeben.
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Bei
der Herstellung eines Druckes eines Farbbildes dieser Art werden
zuerst digitale Bilddaten berechnet, die für jedes Pixel einen Koordinatenwert
in einem Farbraum angeben, der an die Farben der Druckfarben einer
Druckeinheit angepaßt
ist, welche im folgenden als Druckfarben bezeichnet werden. Dieser
Koordinatenwert gibt den Deckungsgrad für jede der Druckfarben an,
gewöhnlich
in acht binären
Bits ausgedrückt.
Viel Farbdruckeinheiten arbeiten mit den Druckfarben Gelb, Magenta,
Zyan und Schwarz (Y, M, C, K), aber es gibt auch Druckeinheiten,
die mehr Druckfarben enthalten, und zwar für gewöhnlich die bereits genannten
Farben und zusätzlich
Rot, Blau und Grün
(R, B, G). Ein von den Werten der Pixel einer einzelnen Druckfarbe
gebildetes Teilbild wird gewöhnlich
als Farbauszug bezeichnet.
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Die
so berechneten digitalen Bilddaten werden dann verwendet, um eine
Druckeinheit zu steuern. Die verschiedenen Farbauszüge werden
nacheinander in ein Druckfarbenbild umgewandelt und in Kombination
auf einem Bildträger,
gewöhnlich
ein Blatt Papier, fixiert, wonach sie durch optisches Mischen der
Druckfarben gemeinsam ein Mehrfarbenbild bilden.
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Bei
der Berechnung der digitalen Bilddaten wird zunächst für jeden Farbauszug und für jedes
Pixel darin ein Wert berechnet, der einen Deckungsgrad und damit
eine optische Dichte in acht binären Bits,
d.h. 256 möglichen
Werten angibt. Die meisten gebräuchlichen
Druckeinheiten, wie z.B. elektrofotografische Drucker oder Tintenstrahldrucker,
können jedoch
lediglich zwei Pixelwerte verarbeiten, nämlich "Tinte" und "keine Tinte" oder 0 und 1. Die 8-Bit-Pixelwerte sollten daher in binäre Pixelwerte
konvertiert werden, die von einer Druckeinheit verarbeitet werden
können.
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Es
sind verschiedenste Techniken verfügbar, um mehrwertige Pixel
in binäre
Pixelwerte zu konvertieren, ohne einen schattierten Gesamteindruck
des gedruckten Bildes zu verlieren. Diese Techniken nutzen alle
das Integrationsvermögen
des menschlichen Auges aus, mittels dessen aus einer hinreichenden Anzahl
kleiner Punkte aufgebaute Bilder von dem Betrachter als eine gleichmäßige Fläche wahrgenommen
werden. Diese Techniken werden im allgemeinen mit der Sammelbezeichnung "(Halbton-)Rasterung" (engl.: half-tone
processing) bezeichnet. Bekannte Techniken sind das Dithering, bei
dem regelmäßige Muster
schwarzer und weißer
Pixel gedruckt werden, und das Schwellwertfiltern (thresholding), bei
dem nur solche Pixel, die einen relativ hohen Wert haben, tatsächlich gedruckt
werden. Letztere Technik wird häufig
durch Fehlerverteilung ergänzt,
bei der Abrundungsfehler an Pixel weitergegeben werden, die noch
zu behandeln sind.
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Die
Dithering-Technik ist sehr gut geeignet, gleichmäßige Flächen wiederzugeben, ist aber
wegen ihrer von Natur aus geringen Auflösung weniger geeignet für scharfe
Kanten.
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Die
Schwellwerttechnik ergibt eine gute Wiedergabe scharfer Übergänge und
betont diese sogar bis zu einem gewissen Grade, aber gleichmäßige Flächen mit
einem Deckungsgrad zwischen Maximal- und Minimalwerten werden ohne
Schattierung auf einen von zwei Extremwerten gezwungen.
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Die
kombinierte Technik von Schwellwertfiltern und Fehlerverteilung
ist sehr gut für
scharfe Übergänge geeignet.
Gleichmäßige Flächen werden durch
sie ebenfalls einigermaßen
wiedergegeben, wenn auch häufig
mit einigem Rauschen. Sie reicht jedoch nicht an die Qualitätsstufe
des Ditherings heran.
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Die
genannten Techniken werden detailliert in der Literatur beschrieben
und benötigen
daher keine weitere Erläuterung.
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Für eine gute
Wiedergabe aller Arten von Bildinformation ist es daher wünschenswert,
in Abhängigkeit
von dem lokalen Bildtyp beide Techniken verwenden zu können. Dies
wird beispielsweise in US-A-4 930 007 oder EP-A-0 110 353 beschrieben.
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In
dem aus ersterem Patent bekannten Verfahren wird ein Farbbild in
kleine Pixelblöcke
aufgeteilt, und der vorherrschende Bildtyp jedes Blocks wird aus
dem K-Signal (dem "schwarzen"; dieses Signal definiert
normalerweise am stärksten
den Bildinhalt) bestimmt. In Blöcken,
bei denen eine Kante vorherrscht, wird für alle Farbauszüge das Schwellwertfiltern
verwendet, während
in den anderen Blöcken für alle Farbauszüge Dithering
verwendet wird. Auf diese Weise werden Kanten in dem Bild mit der
Technik gedruckt, die die scharfen Übergänge an besten wiedergeben kann,
so daß die
Bildqualität
verbessert wird.
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In
diesem Verfahren werden also alle Farbauszüge in derselben Weise behandelt,
d.h. mit derselben Rasterungstechnik. Dies kann jedoch zu unerwünschten
Effekten führen.
Dies wird anhand eines Beispiels erläutert werden.
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Bei
einem Farbübergang
wird häufig
mindestens einer der Farbauszüge
sich über
den Übergang erstrecken.
Wenn beispielsweise eine blaue Fläche (durch Überlagerung von Magenta und
Zyan gebildet) an eine rote Fläche
(durch Magenta und Gelb gebildet) angrenzt, werden die Zyan- und
Gelb-Auszüge
jeder eine scharfe Kante enthalten, und der Magenta-Auszug einer
Fläche
wird in den anderen hineinreichen, möglicherweise mit unterschiedlichen Deckungsgraden.
Der Zyan-Auszug und der Gelb-Auszug, die den Farbübergang
dominieren, profitieren dann von der kantenverstärkenden Wirkung des Schwellwertfilters,
aber für
den Magenta-Auszug, der keinen oder praktisch keinen Übergang
und daher eher Flächeneigenschaft
hat, ist Schwellwertfiltern genau die falsche Wahl, weil Schwellwertfiltern
für die
Wiedergabe von Flächen weniger
geeignet ist. Da die angrenzenden Pixelblöcke mit Dithering behandelt
werden, welches das Optimum für
Oberflächen
darstellt, wird in das Magenta-Bild ein Dichteübergang eingeführt, der
nicht dem Originalbild entspricht und somit eine negative Auswirkung
auf die Druckqualität
hat.
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Das
Ziel der Erfindung ist es, eine Lösung zur Verfügung zu
stellen für
das Problem, Farbübergänge scharf
und getreu zu drucken.
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Zu
diesem Zweck wird erfindungsgemäß in einem
Kantenübergang
für jedes
Pixel und für
jeden Farbauszug eine Rasterungstechnik, die für Flächenwiedergabe optimiert ist,
oder eine Rasterungstechnik, die für Kantenwiedergabe optimiert
ist, auf der Basis des Ausmaßes
ausgewählt,
zu dem die lokale Übergangsintensität des Kantenübergangs
in diesem Farbauszug den Kantenübergang
an dem Ort des betroffenen Pixels beeinflußt.
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Die
Wirkung dessen ist, daß in
jedem Farbauszug das Rasterungsverfahren separat für den Typ
von Bildinformation optimiert ist, zu dem das zu verarbeitende Pixel
gehört.
Im Ergebnis werden störende
Artefakte soweit wie möglich
begrenzt. Erfindungsgemäß wird zusätzlich die
Auswahl für
jedes Pixel separat getroffen, so daß das Verfahren lokalen Effekten
zufriedenstellend folgen kann.
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Die
Pixel, für
die die beschriebene Auswahl vorgenommen wird, liegen in einem schmalen
Streifen entlang des Kantenübergangs,
vorzugsweise einem Streifen von maximal 3 Pixeln Breite.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird eine für Kantenübergänge optimierte
Rasterungstechnik in einem Kantenübergang für Pixel desjenigen Farbauszugs
verwendet, der den Kantenübergang dominiert,
und eine für
Flächenwiedergabe
optimierte Technik wird außerhalb
des Kantenübergangs
verwendet, während
für Pixel
eines Farbauszuges, der keinen Beitrag oder einen minimalen Beitrag
zu dem Kantenübergang
liefert, die besagte, für
Flächenwiedergabe
optimierte Rasterungstechnik durchweg verwendet wird.
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Der
Beitrag eines Farbauszuges zu einem Farbübergang wird gemessen anhand
des Einflusses, den er für
das menschliche Auge auf das Bild hat.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird zusätzlich
die lokale Übergangsintensität des Kantenübergangs
für jeden
Farbauszug untersucht, und die für
Kantenwiedergabe optimierte Rasterungstechnik wird zum Verarbeiten
all derjenigen Farbauszüge verwendet,
die einen vorbestimmten Wert an dem Farbübergang überschreiten, und ansonsten
werden sie mit der für
Flächenwiedergabe
optimierten Rasterungstechnik verarbeitet. Auf diese Weise können somit
Pixel, die zu dem nicht bestimmenden Farbauszug gehören, dennoch
mit der für
Kantenwiedergabe optimierten Rasterungstechnik verarbeitet werden,
wenn ihre Übergangsintensität hoch ist.
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Es
sollte beachtet werden, daß diese
zweite Beurteilung, mittels derer Pixel eines anderen als des dominierenden
Farbauszugs dennoch mit der für Kantenwiedergabe
optimierten Rasterungstechnik verarbeitet werden, nur in dem Bereich
durchgeführt wird,
der schon in der ersten Beurteilung als Kante identifiziert worden
ist. Dies verhindert, daß kleine Störungen in
dem Bild, wie beispielsweise Rauschen, verstärkt werden.
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Abgesehen
von den oben beschriebenen Problemen mit dem Rastern werden Farbübergänge häufig auch
durch Registerfehler im Drucksystem negativ beeinflußt.
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In
Druckeinheiten ist das Register, d.h. die gemeinsame Lage der Farbauszugsbilder,
ein kritischer Faktor. Da Druckeinheiten gewöhnlich mechanische Systeme
zum Überlagern
der Farbauszüge enthalten,
werden die mechanischen Toleranzen dieser Systeme immer einen kleinen
Registerfehler verursachen. Wegen der sehr hohen Auflösung der
Bildsignale kann dies zu sichtbaren Störungen in dem gedruckten Bild
führen.
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Ein
Fall einer Störung
ist beispielsweise, daß Farben,
die aneinander angrenzen sollten, mit einem (kleinen) Abstand voneinander
gedruckt werden. Zwischen den Farben ist dann das weiße Papier sichtbar.
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Ein
Registerfehler kann auch verursachen, daß im Falle einer scharfen Grenze
in einer aus einer Anzahl von Farbauszügen aufgebauten Farbfläche einer
der Farbauszüge
verschoben wird, so daß diese
Farbe als eine abweichende Kante entlang der Grenze sichtbar wird.
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In
der Welt der Graphik sind Techniken bekannt, um Störungen aufgrund
von Registerfehlern durch Anpassen der Bildsignale zu maskieren.
Zu diesem Zweck wird an einem Übergang
zwischen zwei Farben diejenige Farbe, die als die hellste wahrgenommen
wird, im folgenden als die nicht dominante Farbe bezeichnet, über eine
kurze Strecke in den Bereich der anderen, der dominanten Farbe fortgesetzt.
Da die dominante Farbe größeres Gewicht
hat als die nicht dominante Farbe, ist die letztere in dem Überlappungsbereich
nicht sichtbar oder praktisch unsichtbar. Wenn die Farbauszüge sich
wegen eines Registerfehlers gegeneinander verschieben, wird jeder
offene Bereich von der nicht dominanten Farbe bedeckt werden, und
der Registerfehler ist unauffäl lig.
In der Farbdruckindustrie ist diese Technik z.B. als "Überfüllung" (engl.: trapping) bekannt.
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Eine
Anpassung dieser Art wird beispielsweise in US-A 4 583 116 beschrieben.
Bei diesem bekannten Verfahren wird für eine Kontur oder Grenze zwischen
zwei Farben der die Kontur definierende Farbauszug bestimmt. Dieser
Farbauszug bleibt unverändert,
während
für die
anderen Farbauszüge
die Werte der in einem schmalen Streifen entlang der Kontur auf
der dunklen Seite derselben liegenden Pixel durch die Werte der
Pixel ersetzt werden, die auf der hellen Seite an die Kontur angrenzen.
Somit verhält
sich die hellere Farbe so, als ob sie über eine kleine Strecke unter
die dunkle Farbe ausgebreitet würde,
während
die anderen Farbauszüge
auf der dunklen Seite der Kontur etwas zurückgedrängt werden. Die Konvertierung
von durch Überfüllung angepaßten Bilddaten
in für
eine Druckeinrichtung geeignete binäre Bildsignale ist in der Literaturstelle
nicht beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann mit hervorragender Wirkung mit Überfüllung kombiniert werden. Wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
einfach nach der Überfüllungsoperation
durchgeführt wird,
werden die in dem letzteren Prozeß erzeugten Flächenausbreitungen
eines nicht definierenden Farbauszugs nur entlang ihrer äußeren Kante schwellwertgefiltert
und nur dann, falls die äußere Kante
einen starken Übergang
bildet. Folglich wird der nichtdefinierende Farbauszug an der Position des
Kantenübergangs
gedithert, so daß eine
saubere Verbindung erhalten wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
das Überfüllen und
das Rastern integriert werden, wobei die beim Überfüllen hergestellten Flächenausbreitungen
automatisch vollständig
gedithert werden.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf eine nicht beschränkende,
beispielhafte Ausführungsform mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert werden,
von denen:
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1 eine
schematische Veranschaulichung der relevanten Teile einer erfindungsgemäßen digitalen
Kopier- und Druckmaschine für
Farbbilder ist;
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2 ein
Blockschema einer Verarbeitungseinheit ist;
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3 eine
Skizze ist, die das Prinzip eines erfindungsgemäßen Raste rungsmoduls zeigt;
und
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4 ein
Fehlerverteilungsdiagramm ist.
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1 ist
eine schematische Darstellung der relevanten Teile einer erfindungsgemäßen digitalen Kopier-
und Druckmaschine für
Farbbilder. Ein Scanner 10 ist mit einem Speicher 30 verbunden,
um darin digitale Bilddaten zu speichern, die der Scanner während des
Abtastens eines Dokuments 11 erzeugt. Ebenfalls ist eine
Netzwerkschnittstelle 20 mit dem Speicher 30 verbunden,
um darin digitale Bilddaten zu speichern, die die Netzwerkschnittstelle 20 beim Verarbeiten
von Druckdateien erzeugt, die über
ein digitales Netzwerk 21 beispielsweise von einer Workstation
(nicht gezeigt) gesendet werden. Der Speicher 30 ist mit
einer Verarbeitungseinheit 40 verbunden, die die Bilddaten
aus dem Speicher 30 auslesen und verarbeiten kann. Die
Verarbeitungseinheit 40 ist wiederum mit einer Druckeinheit 50 verbunden,
um verarbeitete Bilddaten an diese zu liefern.
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Der
Scanner 10 und die Netzwerkschnittstelle 20 liefern
digitale Bilddaten in Form von Werten von Pixeln, d.h. Bildpunkten,
die in einem rechtwinkligen Gitter angeordnet sind und das Bild
beschreiben. Für
jedes Pixel sind die Helligkeitswerte in den Farben Rot, Grün und Blau
(RGB) darin gemäß der 8-Bits-pro-Farbe-Konvention
angegeben.
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Scanner
und Netzwerkschnittstellen sind aus der Literatur allgemein bekannt
und werden daher hier nicht im Detail beschrieben.
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In
einer Verarbeitungseinheit 40 wird eine Bilddatendatei
aufbereitet, dazu geeignet zu sein, über die Druckeinheit 50 auf
einen Bildträger,
gewöhnlich
ein Blatt Papier, gedruckt zu werden. Somit entsteht ein Druck 51.
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Die
an die Druckeinheit 50 gelieferten digitalen Bilddaten
haben die Form von Pixelwerten, die für jedes Pixel des Bildes die
Bedeckung mit Tinte oder Tonerpulver für die Tinten-/Tonerfarben der
Druckeinheit (im folgenden als "Druckfarben" bezeichnet) angeben.
Normalerweise ist es nur möglich,
zwei Deckungswerte zu erreichen, d.h. bedeckt oder unbedeckt, so
daß ein
Binärwert
(1 oder 0) für
jede Farbe ausreichend ist. Dies ist in 1 angedeutet,
indem der die Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungseinheit 40 und
der Druckeinheit 50 darstellende Pfeil in einer anderen
Art dargestellt ist als bei der zwischen den anderen Einheiten,
bei der die 8-Bit-Darstellung verwendet wird.
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Aus
der Literatur sind verschiedenste Arten von Druckeinheiten bekannt.
Die meisten von diesen arbeiten mit den Druckfarben Zyan, Magenta,
Gelb und Schwarz (C, M, Y, K). Es gibt auch Systeme, die zusätzlich zu
letzteren Farben Rot, Grün
und Blau als Druckfarben haben. Die bekanntesten, zur Verwendung
in Druckeinheiten geeigneten Drucktechniken sind elektrofotografische
Systeme, Tintenstrahlsysteme und Direktinduktionssysteme. Diesen
Techniken entsprechende Systeme sind aus der Literatur allgemein
bekannt. Insbesondere wird ein Beispiel eines Systems gemäß der Direktinduktionstechnik
in EP-A-0 373 704 beschrieben.
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Die
Verarbeitungseinheit 40 wird nun detaillierter mit Bezug
auf 2 beschrieben werden.
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Der
Speicher 30 wird in Entsprechung mit Bildzeilen, d.h. Reihen
von zusammenhängenden
Pixeln des Bildes, ausgelesen. Die ausgelesenen Bilddaten werden
nacheinander in einem Bildverarbeitungsmodul 42, einem
Farbtrennungsmodul 43, einem Überfüllungsmodul 44 und
einem Rasterungsmodul 45 verarbeitet, wonach sie an die
Druckeinheit 50 übergeben
werden. Ein Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41 empfängt die
Bilddaten direkt aus dem Speicher 30 und berechnet daraus
Steuersignale, die es an das Bildverarbeitungsmodul 42,
ein Analysemodul 46 und ein Rasterungssegmentierungsmodul 47 liefert.
Das Analysemodul 46 empfängt auch Bilddaten von dem
Farbtrennungsmodul 43 und liefert selbst Steuersignale
an das Überfüllungsmodul 44 und
das Rasterungssegmentierungsmodul 47. Zusätzlich zu
den besagten Steuersignalen von dem Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41 und
dem Analysemodul 46 empfängt das Rasterungssegmentierungsmodul 47 auch
Bilddaten von dem Überfüllungsmodul 44 und
sendet wiederum Steuersignale an das Rasterungsmodul 45.
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Wo
es für
den Datenfluß und
die Verarbeitungsoperationen notwendig ist, können in dem Schaltkreis gemäß 2 Pufferspeicher
und Verschieberegister vorhanden sein. Wegen des schematischen Charakters
der Zeichnung und auch, weil sie für die Beschreibung der Verarbeitungsoperationen nicht
wesentlich sind, sind diese Komponenten nicht dargestellt.
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Für jedes
Pixel bestimmt das Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41,
ob es sich in einer Fläche
oder gerade an einer Kante befindet. Zu diesem Zweck wird die Veränderung
in den Pixelwerten für
R, G und B über
eine kleine Nachbarschaft, z.B. 5×5, berechnet und mit einem
vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Wenn der Schwellenwert überschritten
ist, zeigt dies den Ort einer Kante an. Anstelle der R-, G- und
B-Werte ist es auch möglich,
die Helligkeit zu verwenden, obwohl für diesen Zweck zunächst eine
Koordinatentransformation notwendig ist. Es ist dann einfacher,
die Intensität
des grünen
Signals für die
Kantenbestimmung zu verwenden, da dieses gewöhnlich gut mit der Helligkeit übereinstimmt.
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Das
Ergebnis dieser Berechnung wird an das Bildverarbeitungsmodul 42,
das Analysemodul 46 und das Rasterungssegmentierungsmodul 47 weitergegeben.
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Die
Bilddaten werden dann in einem Bildverarbeitungsmodul 42 verarbeitet,
welches eine lokal angepaßte
Filterung und Kontrastverbesserung durchführt. Diese Verarbeitungsoperationen
werden auf dem technischen Gebiet der Bildverarbeitung für digitale
Kopiermaschinen allgemein angewandt, sind aber nicht wesentlich
für die
Erfindung und werden daher nicht ausführlicher diskutiert. Von der
Netzwerkschnittstelle 20 gelieferte und daher im Prinzip keiner
weiteren Anpassung bedürftige
Bilddaten werden ohne Verarbeitung weitergegeben. Zu diesem Zweck
werden sie durch ein Etikett in den Daten identifiziert.
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Durch
die Anwendung von Gesetzen der Farbtheorie wird die Farbe jedes
Pixels, ausgedrückt in
RGB-Werten, in dem nachfolgenden Farbtrennungsmodul 43 in
die Druckfarben, genauer: CMYK-Werte, konvertiert. Die CMYK-Bilddaten werden
als vier Kanäle
mit 8 Bit Tiefe angegeben.
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Ein
Rasterbild, das für
alle Pixel den Deckungswert einer bestimmten Druckfarbe angibt,
wird als "Farbauszug" bezeichnet.
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In
Abhängigkeit
von dem verwendeten Druckprozeß können auch
andere Farbspezifikationssysteme verwendet werden, wie beispielsweise das
oben bereits erwähnte
Siebenfarbsystem.
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Die
Bilddaten der Farbauszüge
werden parallel an das Analysemodul 46 und das Überfüllungsmodul 44 weitergegeben,
welches eine Verarbeitungsoperation durchführt, die darauf zielt, Registerfehler
zu kompensieren. In einem mechanischen System, bei dem Druckfarbenbilder
nacheinander auf einen Bildträger
aufgebracht werden, wie es in einer Druckeinheit geschieht, existieren
immer Registermängel
dieser Art.
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Der
Ausdruck "Überfüllung" bezeichnet eine Technik,
bei der an Stellen, an denen zwei Farben aneinandergrenzen, der
von der am wenigsten dominanten Farbe bedeckte Bereich über eine
sehr kleine Strecke ausgebreitet wird, so daß eine Überlappung mit der dominantesten
Farbe entsteht. Der Ausdruck "dominant" bezeichnet hier
die Farbe, die von einem Auge eines Betrachters als die dunkelste
wahrgenommen wird. Bei einem Übergang
zwischen Gelb und Blau ist beispielsweise Gelb die am wenigstens dominante
und Blau die dominanteste Farbe. Mit Überfüllung wird der mit Gelb bedeckte
Bereich nun etwas ausgebreitet, so daß er den blauen überlappt. Dies
ist kaum sichtbar, da das Blau überwiegt.
Ohne Überfüllung würde ein
kleiner Registerfehler, bei dem die zwei Farben auseinandergehen,
zu einer unbedeckten und somit weißen Kante führen, was für den Betrachter sehr störend ist.
Im Falle von Überfüllung ist
durch das Ausbreiten des gelben Bereichs der von dem Registerfehler
verursachte offene Zwischenraum noch immer von Gelb bedeckt, und
der Registerfehler wird gar nicht wahrgenommen.
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Mit Überfüllung werden
im Falle eines Farbübergangs,
bei dem eine dunkle kombinierte Farbe an einen wesentlich helleren
oder weißen
Bereich angrenzt, die Farbauszüge,
die den Farbübergang
nicht definieren, unterhalb der Kante etwas zurückgedrängt, indem sie mit dem Wert
der hellen Kante ersetzt werden. Im Ergebnis kann daher selbst mit
einem Registerfehler eine nicht definierende Farbe entlang der Kante
nicht deutlich sichtbar sein. Ein Beispiel dafür ist schwarzer Text, bei dem
das Schwarz auch Farbkomponenten enthält. Eine Bedingung dafür ist jedoch,
daß das
Schwarz eine ausreichende Deckung hat, da ansonsten das Überfüllen in
Form eines Verblassens des Schwarz entlang der Kante sichtbar ist.
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Die
Strecke, auf der die Pixelwerte im Falle des Überfüllens angepaßt werden,
hängt von
der Registergenauigkeit des Drucksystems ab. Ein guter Wert für die Ausbreitung
im Falle des Überfüllens ist häufig 1 bis
2 Pixel.
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Die
Implementierung der Überfüllung in
dem System wird nun im Detail beschrieben werden.
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Das
Analysemodul 46 empfängt
Bilddaten der Farbauszüge
von dem Farbtrennungsmodul 43 und Steuersignale von dem
Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41 und
liefert für
jedes Pixel Steuersignale an das Überfüllungsmodul 44 und
das Rasterungsmodul 45.
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Für jedes
Pixel, welches das Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41 als
ein Kantenpixel erkennt, untersucht das Analysemodul 46,
welcher Farbauszug die dominante Farbe der Kante definiert. Dies
ist möglich
durch Vergleichen der Deckungsgrade der verschiedenen Farbauszüge in diesem
Pixel und Gewichten derselben mit Bezug auf den Einfluß, den jede
Farbe auf die menschliche Wahrnehmung hat. Der gefundene Farbauszug
wird als kantendefinierend gekennzeichnet und dem Überfüllungsmodul 44 und
dem Rasterungssegmentierungsmodul 47 zugeführt.
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In
Beantwortung auf die Steuersignale ersetzt das Überfüllungsmodul 44 für jeden Farbauszug,
der nicht für
kantendefinierend befunden wurde, den Wert des auf der dunklen Seite
der Kante liegenden Kantenpixels durch den Wert des nächsten,
auf der hellen Seite der Kante liegenden Pixels. Die Wirkung dessen
ist, daß die
nicht dominante Druckfarbe über
einen kleinen Bereich ausgebreitet wird. Die verarbeiteten Bilddaten
werden von dem Überfüllungsmodul 44 dem
Rasterungsmodul 45 und dem Rasterungssegmentierungsmodul 47 zugeführt.
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Für jedes
Pixel, welches das Kanten/Flächen-Erkennungsmodul 41 als
ein Kantenpixel erkennt, berechnet das Rasterungssegmentierungsmodul 47 in
jedem Farbauszug individuell die Kantenintensität. Zu diesem Zweck wird die Änderung des
Deckungswertes über
eine kleine Nachbarschaft, z.B. 3×3, des zugehörigen Pixels
berechnet. Dies wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen.
Wenn der Schwellenwert überschritten wird,
wird der zugehörige
Farbauszug als kantenmitdefinierend gekennzeichnet. Der Analysebereich
der Rasterungssegmentierung kann kleiner sein als der der Kanten/Flächen-Segmentierung,
da das Bild dann inzwischen schärfer
gemacht wurde und feine Raster durch das Bildverarbeitungsmodul 42 entfernt worden
sind.
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Es
ist auch beabsichtigt, die Wirkung bei der Rasterungsverarbeitung
auf einen kleinen Bereich zu begrenzen.
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Für jedes
Pixel führt
das Rasterungssegmentierungsmodul 47 nun die kantendefinierenden und
kantenmitdefinierenden Farbauszüge
dem Rasterungsmodul 45 zu.
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Es
sollte beachtet werden, daß Überfüllung nicht
immer wünschenswert
ist, weil sie in Abhängigkeit
von der verwendeten Druckeinheit auch Artefakte erzeugen kann aufgrund
der Tatsache, daß überlappende
Farben als Ergebnis des Ausbreitens der nichtdominanten Farbe unerwünschte Mischfarben erzeugen
können.
Das hier beschriebene System kann einfach zu einem System ohne Überfüllung modifiziert
werden, indem die Überfüllungsausbreitung auf
0 Pixel gesetzt wird. Das Überfüllungsmodul 44 wird
damit unwirksam, aber alle anderen Module bleiben funktionsfähig.
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Die
von dem Überfüllungsmodul 44 verarbeiteten
Bilddaten werden dann durch das Rasterungsmodul 45 in binäre Steuersignale
für die
Druckeinheit 50 konvertiert. Die letztere kann tatsächlich ein
Pixel nur als "bedeckt" oder "unbedeckt" drucken.
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Das
Rasterungsmodul 45 ist in 3 schematisch
veranschaulicht. Es weist eine Anzahl von im Prinzip identischen
Schaltkreisen auf, von denen jeder für eine der Druckfarben vorgesehen
ist, und somit in dem beschriebenen Beispiel vier Schaltkreise. Jeder
Schaltkreis weist einen Eingangskanal auf, der sich in zwei Verarbeitungskanäle ED und
D aufteilt, die dann in einen Auswahlschaltkreis SW übergehen, der
einen der beiden mit dem Ausgangskanal verbindet. Jeder Auswahlschaltkreis
SW ist mit dem Analysemodul 46 verbunden und empfängt von
diesem Steuersignale.
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In
dem Verarbeitungskanal ED werden die Bilddaten von einer mehrwertigen
(8-Bit-)Form in eine binäre
Form (1 Bit) gemäß dem Prinzip
der Fehlerverteilung (error diffusion) konvertiert. Gemäß diesem
Prinzip wird der Originalwert eines Pixels (der Eingangswert) mit
einem vorgewählten
Schwellenwert (oft die Hälfte
des Bereichs, d.h. 128 für 8-Bit-Bilddaten)
verglichen. Wenn der Eingangswert größer als der Schwellenwert ist,
wird ein Ausgangswert 1 geliefert, ansonsten ein Ausgangswert 0.
Die Differenz zwischen dem Eingangswert und dem Schwellenwert wird
bestimmt und zu benachbarten Pixeln addiert, die noch konvertiert
werden müssen. Das
hier beschriebene Verfahren verwendet ein Fehlerverteilungsschema,
wie es in 4 dargestellt ist. Dabei wird
der Fehler des verarbeiteten Pixels (i, j) zur Hälfte dem noch zu verarbeitenden
Pixel (i+1, j) zugeführt,
welches in derselben Zeile direkt an das verarbeitete Pixel angrenzt,
und zur Hälfte
dem noch zu verarbeitenden Pixel (i, j+1), welches in derselben Spalte
unmittelbar an das verarbeitete Pixel angrenzt. Zu diesem Zweck
ist der Schaltkreis ED mit geeigneten elektronischen Komponenten
ausgestattet, um den Fehler zu bestimmen und ihn zur richtigen Zeit
verfügbar
zu machen. Die besagten Komponenten sind dem Fachmann allgemein
bekannt und sind in der Zeichnung nicht im Detail dargestellt. Es können andere
Fehlerverteilungsschemata verwendet werden.
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In
dem Verarbeitungskanal D werden die Bilddaten nach dem Dithering-Prinzip
in binäre (1-Bit-)Form
konvertiert. Dieses Prinzip basiert auf einem Vergleich der Originalwerte
einer Matrix von Pixeln mit einer Matrix von Schwellenwerten, die
als Dither-Matrix bekannt ist. Die Schwellenwerte in der Dither-Matrix
sind nicht untereinander identisch, sondern bilden eine Untermenge
aller Werte zwischen dem maximalen und dem minimalen Pixelwert.
Zusätzlich
unterscheiden sich die Dither-Matrizen für die verschiedenen Farbkanäle voneinander,
um Moire-Effekte in dem endgültigen
Druckbild zu verhindern. Wenn der Originalwert eines Pixels in der Matrix
größer ist
als der entsprechende Schwellenwert, wird ein Ausgabewert 1 für dieses
Pixel geliefert, ansonsten ein Ausgabewert 0. Der Schaltkreis D ist
mit geeigneten elektronischen Komponenten ausgestattet, um die Schwellenwerte
zur richtigen Zeit verfügbar
zu machen und den Vergleich durchzuführen. Die genannten Komponenten
sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden in der Zeichnung
nicht im Detail angegeben.
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Die
Fehlerverteilungs- und Dithering-Rasterungsverfahren sind ebenfalls
allgemein bekannt, so daß eine
detailliertere Beschreibung hier unnötig ist. Es ist auch bekannt,
daß Fehlerverteilung
ausgezeichnet zum Wiedergeben von Kanten in einem Bild geeignet
ist, da sie scharfe Übergänge im Deckungsgrad
beibehält,
und daß Dithering
gerade sehr gut zum Wiedergeben gleichmäßiger Flächen geeignet ist, da es Gleichmäßigkeit
unterstützt.
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Der
Ausgangswert jedes Pixels wird dann simultan dem Auswahlschaltkreis
SW angeboten, der auf Basis eines Steuersignals von dem Rasterungssegmentierungsmodul 47,
das angibt, ob der Farbauszug für
das zugehörige
Pixel Kanten-(mit-)definierend ist oder nicht, eines der zwei Ausgangssignale
auswählt
und weitergibt. Das Signal des ED-Kanals wird für ein Kantenpixel für jeden kantendefinierenden
oder kantenmitdefinierenden Farbauszug ausgewählt, und das Signal des D-Kanals
für die
anderen Farbauszüge.
Die Signale des D-Kanals werden im Falle von nicht an einer Kante liegenden
Pixeln für
alle Farbauszüge
ausgewählt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
definiert das Rasterungssegmentierungsmodul 47 eine Kante,
die durch Überfüllung verschoben
worden ist, systematisch als kantenmitdefinierend, und dies wird unabhängig von
der Kantenintensität
vorgenommen. Dies verhindert, daß die verschobene Kante als
Ergebnis des Schwellwertfilterns schärfer wird und dadurch mit größerer Sichtbarkeit
gedruckt wird, während
es das Ziel des Überfüllens ist,
eine Fläche
mit einer nichtdominanten Farbe so unauffällig wie möglich wiederzugeben. Da das
Rasterungssegmentierungsmodul 47 von dem Analysemodul 46 Informationen
betreffend die für Überfüllung und
Farbtrennung zugewiesenen Pixel erhalten hat, kann es die betroffenen
Pixel unterscheiden.
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Schließlich werden
die in der Verarbeitungseinheit 40 verarbeiteten Bilddaten
der Druckeinheit zugeführt,
welche sie in ein sichtbares Bild auf einem Bildträger, wie
beispielsweise einem Blatt Papier, umwandelt. Drucktechniken sind
allgemein bekannt und stellen wiederum keinen Teil der Erfindung
dar. Die Funktion der Druckeinheit wird daher hier nicht weiter
beschrieben werden.
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Die
beschriebenen Verfahren haben die Wirkung, daß nur eine Druckfarbe, die
den Farbübergang
wesentlich beeinflußt,
mit einer in Bezug auf die Wiedergabe von Übergängen optimierten Technik gedruckt
wird, während
die anderen Druckfarben mit einer in Bezug auf Gleichmäßigkeit
optimierten Technik wiedergegeben werden. Das Ergebnis ist ein Druck
mit optimaler visueller Schärfe.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf die oben beschriebenen beispielhaften
Ausführungsformen beschrieben
worden ist, ist sie nicht auf diese begrenzt.
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Für den Fachmann
wird es klar sein, daß innerhalb
des Prinzips der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben
ist, andere Ausführungsformen
möglich
sind.