DE60032545T2

DE60032545T2 - Farbdruck digitaler Bilder mit lokal angepasster Halbtonrasterung

Info

Publication number: DE60032545T2
Application number: DE60032545T
Authority: DE
Inventors: Romeo Maria Van Strijp; Ronald Fabel
Original assignee: Oce Technologies BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: EP1073261B1; JP2001086337A; NL1012708C2; EP1073261A1; US6842268B1; JP4404459B2; DE60032545D1

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Dithering-Technik ist sehr gut geeignet, gleichmäßige Flächen wiederzugeben, ist aber wegen ihrer von Natur aus geringen Auflösung weniger geeignet für scharfe Kanten.
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.
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.
Die genannten Techniken werden detailliert in der Literatur beschrieben und benötigen daher keine weitere Erläuterung.
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.
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.
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.
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.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine Lösung zur Verfügung zu stellen für das Problem, Farbübergänge scharf und getreu zu drucken.
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.
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.
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.
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.
Der Beitrag eines Farbauszuges zu einem Farbübergang wird gemessen anhand des Einflusses, den er für das menschliche Auge auf das Bild hat.
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.
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.
Abgesehen von den oben beschriebenen Problemen mit dem Rastern werden Farbübergänge häufig auch durch Registerfehler im Drucksystem negativ beeinflußt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In einer alternativen Ausführungsform können das Überfüllen und das Rastern integriert werden, wobei die beim Überfüllen hergestellten Flächenausbreitungen automatisch vollständig gedithert werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf eine nicht beschränkende, beispielhafte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden, von denen:
1 eine schematische Veranschaulichung der relevanten Teile einer erfindungsgemäßen digitalen Kopier- und Druckmaschine für Farbbilder ist;
2 ein Blockschema einer Verarbeitungseinheit ist;
3 eine Skizze ist, die das Prinzip eines erfindungsgemäßen Raste rungsmoduls zeigt; und
4 ein Fehlerverteilungsdiagramm ist.
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.
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.
Scanner und Netzwerkschnittstellen sind aus der Literatur allgemein bekannt und werden daher hier nicht im Detail beschrieben.
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.
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.
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.
Die Verarbeitungseinheit 40 wird nun detaillierter mit Bezug auf 2 beschrieben werden.
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.
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.
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.
Das Ergebnis dieser Berechnung wird an das Bildverarbeitungsmodul 42, das Analysemodul 46 und das Rasterungssegmentierungsmodul 47 weitergegeben.
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.
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.
Ein Rasterbild, das für alle Pixel den Deckungswert einer bestimmten Druckfarbe angibt, wird als "Farbauszug" bezeichnet.
In Abhängigkeit von dem verwendeten Druckprozeß können auch andere Farbspezifikationssysteme verwendet werden, wie beispielsweise das oben bereits erwähnte Siebenfarbsystem.
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.
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.
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.
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.
Die Implementierung der Überfüllung in dem System wird nun im Detail beschrieben werden.
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.
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.
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.
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.
Es ist auch beabsichtigt, die Wirkung bei der Rasterungsverarbeitung auf einen kleinen Bereich zu begrenzen.
Für jedes Pixel führt das Rasterungssegmentierungsmodul 47 nun die kantendefinierenden und kantenmitdefinierenden Farbauszüge dem Rasterungsmodul 45 zu.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese begrenzt.
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.

Claims

Verfahren zum Drucken von Farbbildern, bei dem ein Farbbild durch Überlagerung einer Anzahl von Farbauszügen oder Druckfarbenbildern gebildet wird, aufweisend: – Erzeugen mehrwertiger Bildsignale für jeden einer Anzahl von Farbauszügen eines Farbbildes, welche Bildsignale Deckungsgrade für Pixel eines Farbauszugs angeben, – Erkennen von Kantenübergängen in dem Farbbild, die mit einem Farb- oder Helligkeitsübergang verbunden sind, und Bestimmen einer lokalen Übergangsintensität eines Kantenübergangs dieser Art in jedem Farbauszug, – Konvertieren der Bildsignale mittels einer Rasterungstechnik in binäre Drucksignale für Pixel eines Farbauszugs unter Verwendung einer ersten, für Flächenwiedergabe optimierten Rasterungstechnik und einer zweiten, sich von der ersten unterscheidenden, für Kantenwiedergabe optimierten Rasterungstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kantenübergang für jedes Pixel für jeden Farbauszug eine Auswahl zwischen der ersten und der zweiten Rasterungstechnik auf der Basis des Ausmaßes, zu dem die lokale Übergangsintensität des Kantenübergangs in diesem Farbauszug den Kantenübergang an dem Ort des betroffenen Pixels beeinflußt, getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Pixel, für welche die beschriebene Auswahl getroffen wird, in einem schmalen Streifen entlang des Kantenübergangs liegen, vorzugsweise eines Streifens von maximal 3 Pixeln Breite.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die besagte zweite Rasterungstechnik in einem Kantenübergang für Pixel desjenigen Farbauszugs, der den Kantenübergang dominiert, verwendet wird und die besagte erste Rasterungstechnik außerhalb des Kantenübergangs verwendet wird, während für Pixel eines Farbauszugs, der keinen Beitrag oder einen kleinen Beitrag zu dem Kantenübergang liefert, die besagte erste Rasterungstechnik durchweg verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem zusätzlich in einem Kantenübergang – die lokale Übergangsintensität für jeden Farbauszug bestimmt wird und – die besagte zweite Rasterungstechnik für Pixel jedes Farbauszugs verwendet wird, in dem die lokale Übergangsintensität einen vorbestimmten Wert übersteigt, und sonst die besagte erste Rasterungstechnik verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die besagte erste Rasterungstechnik ein Dither-Algorithmus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die besagte zweite Rasterungstechnik ein Schwellenwertalgorithmus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei die besagte zweite Rasterungstechnik ein Schwellenwertalgorithmus mit Fehlerverteilung ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die besagte Auswahl für Pixel getroffen wird, die in einem Streifen von maximal 3 Pixeln und vorzugsweise 1 Pixel Breite entlang des Kantenübergangs liegen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Bestimmung, welcher Farbauszug den Kantenübergang dominiert, vorgenommen wird, indem bestimmt wird, welcher Farbauszug vom menschlichen Auge als dunkelster wahrgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: – einen Überfüllungsschritt, der zwischen dem Schritt des Erkennens von Kantenübergängen in dem Farbbild und dem Schritt des Konvertierens der Bildsignale in binäre Drucksignale zwischengeschaltet ist, welcher Überfüllungsschritt umfaßt: – Bestimmen, für einen erkannten Kantenübergang, einer hellen und einer dunklen Seite des Kantenübergangs, und Bestimmen, welcher Farbauszug den Kantenübergang dominiert, und – Verschieben des besagten erkannten Kantenübergangs in einem anderen Farbauszug als dem besagten Farbauszug, so daß eine Überlappung zwischen der hellen Seite des Kantenübergangs in dem besagten anderen Farbauszug und der dunklen Seite des Kantenübergangs in den dominierenden Farbauszug entsteht, und entsprechendes Anpassen der Bildsignale.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in dem Schritt des Konvertierens der Bildsignale zu binären Drucksignalen die erste Rasterungstechnik automatisch in Bezug auf Pixel verwendet wird, deren entsprechende Bildsignale durch den Überfüllungsschritt angepaßt worden sind.
Vorrichtung zum Drucken von Farbbildern unter Bezugnahme auf digitale Bilddaten, die Werte von in einem Raster angeordneten Pixeln enthalten, aufweisend: – ein Farbtrennungsmodul (43) zum Erzeugen mehrwertiger Bildsignale für jeden einer Anzahl von Farbauszügen oder Druckfarbenunterbildern eines Farbbildes, welche Bildsignale Deckungsgrade für Pixel in einem Farbauszug angeben, – ein Kantenerkennungsmodul (41) zum Erkennen von Kantenübergängen in dem Farbbild unter Bezugnahme auf die besagten digitalen Bilddaten, welche Kantenübergänge auf einen Farb- oder Helligskeitsübergang bezogen sind, und zum Bestimmen einer lokalen Übergangsintensität eines Kantenübergangs dieser Art in jedem Farbauszug, – ein Rasterungssegmentierungsmodul (47) zum Ermitteln des Einflusses einer lokalen Übergangsintensität eines Kantenübergangs in einem Farbauszug auf das Farbbild, – ein Rasterungsmodul (45) zum Konvertieren der besagten mehrwertigen Bildsignale mittels einer Rasterungstechnik in binäre Drucksignale für Pixel in einem Farbauszug, welches Rasterungsmodul eine erste, für Flächenwiedergabe optimierte Rasterungstechnik und eine zweite Rasterungstechnik zur Verfügung stellt, die sich von der ersten unterscheidet und für Kantenwiedergabe optimiert ist, und – eine mit dem Rasterungsmodul verbundene Druckeinrichtung (50) zum Bilden eines Farbbildes auf einem Bildträger durch Überlagerung von Unterbildern gemäß den binären Drucksignalen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rasterungsmodul (45) in einem Kantenübergang für jedes Pixel und für jeden Farbauszug die besagte erste oder zweite Rasterungstechnik auswählt auf der Basis des Ausmaßes, zu dem die lokale Übergangsintensität des Kantenübergangs den Kantenübergang in diesem Farbauszug an dem Ort des betroffenen Pixels beeinflußt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Pixel, für welche das Rasterungsmodul die beschriebene Auswahl trifft, in einem schmalen Streifen entlang des Kantenübergangs liegen, vorzugsweise einem Streifen von maximal 3 Pixeln Breite.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Rasterungsmodul die besagte zweite Rasterungstechnik in einem Kantenübergang für Pixel desjenigen Farbauszugs verwendet, der den Kantenübergang dominiert, und die besagte erste Rasterungstechnik außerhalb des Kantenübergangs, während es für Pixel eines Farbauszugs, die keinen ober einen kleinen Beitrag zu dem Kantenübergang liefern, die besagte erste Rasterungstechnik durchweg verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Rasterungsmodul auch die besagte zweite Rasterungstechnik in einem Kantenübergang für Pixel jedes Farbauszugs verwendet, in dem die lokale Übergangsintensität einen vorbestimmten Wert übersteigt, und sonst die besagte erste Rasterungstechnik verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die erste Rasterungstechnik ein Dither-Algorithmus ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die besagte zweite Rasterungstechnik ein Schwellenwertalgorithmus ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die besagte zweite Rasterungstechnik ein Schwellenwertalgorithmus mit Fehlerverteilung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Rasterungssegmentierungsmodul bestimmt, welcher Farbauszug den Kantenübergang dominiert, indem es bestimmt, welcher Farbauszug an diesem Ort von dem menschlichen Auge als dunkelster wahrgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, außerdem aufweisend: – ein Analysemodul zum Bestimmen für einen erkannten Kantenübergang, unter Bezugnahme auf die Bildsignale, einer hellen Seite und einer dunklen Seite des besagten Kantenübergangs und zum Bestimmen, welcher Farbauszug den Kantenübergang dominiert, und – ein mit dem Analysemodul und dem Farbtrennungsmodul verbundenes Überfüllungsmodul zum Verschieben des besagten erkannten Kantenübergangs zu einem anderen Farbauszug als dem, in dem der Kantenübergang dominiert, indem der Deckungsgrad eines Pixels eines besagten anderen Farbauszugs auf der dunklen Seite des Kantenübergangs durch den Deckungsgrad eines Pixels desselben Farbauszugs auf der hellen Seite des Kantenübergangs ersetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Rasterungsmodul automatisch die erste Rasterungstechnik für Pixel verwendet, deren entsprechender Deckungsgrad durch das Überfüllungsmodul angepaßt worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Druckeinrichtung (50) ein Tintenstrahldrucker ist.