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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Bildverarbeitung und insbesondere
das Optimieren der datenspezifischen Bildqualität eines mit niedriger Auflösung arbeitenden
Drucksystems.
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Es
sind Tintenstrahldrucksysteme bekannt, in denen ein Druckkopf eine
oder mehrere Reihen von Öffnungen
bildet, die von einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsverteilung eine elektrisch
leitende Aufzeichnungsflüssigkeit
aufnehmen, wie etwa eine wasserbasierende Tinte, und die Flüssigkeit
in Reihen paralleler Ströme
ausstoßen.
Bei Druckern, die derartige Druckköpfe verwenden, erfolgt die
grafische Reproduktion durch wahlweises Laden und Ablenken der Tropfen
in jedem Tropfenstrom und durch Ablagern von mindestens einem der
Tropfen auf einem Druckempfangsmedium, während die anderen Tropfen auf
eine Tropfenauffangeinrichtung treffen.
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In
der Bildverarbeitungstechnik ist die Verwendung von Transformationstabellen
bekannt, um die Flexibilität
zu erzielen, eingehende, geräteabhängige Daten
abzuwandeln und diese in gerätespezifische
Ausgabedaten umzuwandeln. Dieser Prozess dient dazu, die Farbe von
Eingabevorrichtungen derart zu korrigieren, beispielsweise von Scannern,
dass diese zur Verwendung als Ausgabedateien für Drucker geeignet sind. Ein
Beispiel einer derartigen Transformation ist die Umwandlung von
Dateien aus dem RGB-Farbraum (rot, grün, blau) in Dateien des CMYK-Farbraums
(cyan, magenta, gelb und schwarz).
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Von
besonderem Interesse bei Anwendungen mit Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahldrucksystemen
ist die Verwendung eines Satzes eindimensionaler Transformationstabellen.
Jede eindimensionale Transformationstabelle transformiert eine bestimmte Farbebene
einer Farbbilddatei in eine neue Farbdatenebene, die tonkorrigiert
und tintenbegrenzt ist. Eine derartige Technik wird in der am 16.12.2002
veröffentlichten
Parallelanmeldung
WO-A-0184420 beschrieben.
Diese Tonkorrekturtransformationen gewährleisten, dass es zu einer
allmählich
und linear ansteigenden Änderung
des Tons über
den Dynamikbereich des Drucksystems kommt. Diese Tabellen transformieren
zudem die Eingabedaten, um so die Gesamtmenge der auf das Sub strat
aufgebrachten Tinte zu begrenzen. Dieses Merkmal, das ebenfalls in
WO-A-0184420 beschrieben
wird, gewährleistet eine
Kompatibilität
von Tinte und Substrat.
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Leider
bewirken einige bestehende Transformationen, dass der Drucker Bebilderungsdaten
mit unerwünschten
Artefakten erzeugt. In anderen Fällen verlieren
die transformierten Daten notwendige Merkmale der Originalbilddaten.
Dabei sind es nicht die eindimensionalen Transformationstabellen selbst,
die diese Artefakte verursachen. Es sind vielmehr die nach diesen
Transformationen ablaufenden Prozesse, die die Bilddaten aus dem
Halbtonraum weiter in Binärdateien
reduzieren, die von der digitalen Druckvorrichtung abgebildet werden
können.
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Es
wäre wünschenswert,
im Voraus die Beziehung zwischen den transformierten Halbtonbilddaten
und der resultierenden binären
Darstellung auf jeder Ebene kennen zu können. Dies würde eine
Beschränkung,
Modifikation oder sonstige Abwandlung der Halbtondaten vor der Reduzierung
auf die binäre Ebene
ermöglichen.
Dies erfolgt zur Optimierung der binären Bilddatei durch Beseitigung
unerwünschter Artefakte
und der Durchsetzung erwünschter
Punktstrukturen in den Bereichen des Bildes, in denen diese Modifikationen
als vorteilhaft erachtet werden.
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US-A-S8808S7 beschreibt
ein Verfahren zur Verarbeitung von Rasterbilddaten für die Bebilderung auf
einer digitalen Ausgabevorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte
umfasst des Erkennens von Tonstufen in der binären Darstellung eines Bildes, des
Erzeugen von vorbestimmten Halbtonpegeln oder Halbtonstufen auf
der Grundlage der erkannten Tonstufen und des Anwendens einer Datentransformation
auf die entsprechenden vorbestimmten Halbtonstufen, um die erkannten
Tonstufen in einer binären
Darstellung des Bildes zu vermeiden oder zu korrigieren.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt die Verarbeitung von Halbtonbilddaten
in einer bevorzugten Weise zur Bebilderung auf einer digitalen Ausgabevorrichtung,
wie in den Ansprüchen
definiert. Die Bildqualitätsverschlechterung
als Ergebnis einer vorbestimmten Farbdispersionstechnik, wie z.B.
Dithermatrizen und Farbdiffusion, lässt sich durch die sorgfältige Auswahl
bevorzugter Stufenumwandlungen im Arbeitsablauf der Bildverarbeitung vermeiden.
Die Verwendung „reservierter" Stufen für bestimmte,
spezifizierte Bildinhalte gewährleistet, dass
die Datenmanipulation auf der binären Stufe die Bildqualität nicht
beeinträchtigt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden nachstehend Probleme behandelt, die
bei der Umwandlung der Halbtondaten in Binärdaten für das Drucken auf Bebilderungssystemen
mit niedriger Auflösung
auftreten. Die Halbtondaten werden durch die Umwandlung in Binärdaten nur
grob näherungsweise
dargestellt. Artefakte des binären Druckvorgangs
sind aus mehreren Gründen
störend. Sie
verschlechtern die Gesamtqualität
des Bildes und ermöglichen
mitunter nur eine teilweise Darstellung der Originaldaten. Teilweise
ausgebildete und/oder unregelmäßig ausgebildete
Textzeichen sind ein solches Beispiel. Die vorliegende Erfindung löst dieses
Problem, indem sie die Verarbeitung bestimmter Stufen durch vorhersehbare
Punktverteilungsmuster veranlasst, um somit vorbezeichnete Teile
des Dateneingabestroms zu erhalten.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Zuge der nachfolgenden
Beschreibung, der anhängenden
Ansprüche
und der Zeichnung deutlich.
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Es
zeigt:
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1 eine
grafische Darstellung einer Transformationskurve reservierter Stufen
und resultierender Tintentropfen je Pixel.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt die Optimierung einer datenspezifischen
Bildqualität
eines Drucksystems mit niedriger Auflösung mit dem Ziel, unerwünschte Artefakte
in digitalen Bebilderungsvorrichtungen mit niedriger Auflösung zu
beseitigen. Kontinuierlich arbeitende Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahldrucksysteme
weisen normalerweise derartige Artefakte auf. Diese Artefakte sind
das Ergebnis einer Tropfenverteilungstechnik, die auf die Halbtonbilddaten
angewandt wird. Farbbilder bestehen aus einzelnen Farbdatenebenen
für jede
der Grundfarben (cyan, magenta, gelb und schwarz). Um die Tropfen
in einem gegebenen Tonbereich gleich zu verteilen, sind eine Vielzahl
von Techniken entwickelt worden. Wenn die einzelnen Tropfen groß genug sind,
um für
das bloße
Auge sichtbar zu sein, lässt sich
eine gewisse Körnigkeit
oder Musterbildung nicht vermeiden. Dies ist besonders in den Lichterbereichen
eines Bildes der Fall, wo sich relativ wenige gedruckte Tropfen
in einem gegebenen Bereich befinden. Die Körnigkeitsstruktur setzt sich
typischerweise durch das Zusammenwirken von Punktmustern aus zwei
verschiedenen Farben zusammen, die ggf. miteinander wiederholte
Muster bilden. Beispielsweise ist ein Muster aus übereinander
angeordneten Punkten, denen nebeneinander angeordnete Punkte folgen,
besonders auffällig.
Als weiteres Beispiel können
Ausrichtungsabweichungen zwischen den Farbebenen von zwei verschiedenen Druckköpfen die
resultierende Bildqualität
erheblich beeinflussen, indem sie die Verteilung der Tinte auf dem
Substrat von einem „Punkt-neben-Punkt"- in Richtung eines „Punkt-auf-Punkt"-Musters ändern. Leider
enthalten viele kommerzielle Druckanwendungen Daten, die zu diesem
Problem führen.
Hintergrundfarben aus hellen bis mittleren Tönen, die aus mehr als einer
Grundfarbe bestehen, sind in farbigen Anzeigen usw. typisch.
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Ein
weiteres Problem mit Drucksystemen niedriger Auflösung, die
Tropfendispersionstechniken verwenden, um eine Halbtonwertskala
wiederzugeben, betrifft das Drucken von Texten. Konstruktionsbedingt
erstellen Dither- und Fehlerdiffusionstechniken die Tonwertskala,
indem Tinte nur in einem Teil der verfügbaren Pixelstellen angeordnet wird.
Um vollständig
ausgebildete Textzeichen zu drucken, müssen Tropfen in jedem Pixel
angeordnet werden, das von dem Schriftzeichen festgelegt ist. Wenn
man versucht, über
solche Algorithmen Text in Mitteltönen zu drucken, werden Zeichen
mit fehlenden Pixeln erzeugt. Die Transformationen zur Begrenzung
der Tintendeckung, die vor Anwendung der Tropfendispersionsalgorithmen
verwendet wurden, führen
ggf. zu demselben Phänomen.
Es stehen einfach nicht alle Tropfen für das Drucken zur Verfügung.
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Die
durch Tropfendispersions-Datenverfahren eingebrachten Probleme lassen
sich lösen,
indem man die problematischen Tonstufen vor der Anwendung dieser
Tropfendispersionstechniken identifiziert. Diese Problembereiche
lassen sich normalerweise durch Versuche ermitteln, indem man den
gesamten Tonumfang jeder Grundfarbe und deren Zusammenwirken mit
bestimmten Grundtondarstellungen druckt, die von den anderen Farben
in dem Bebilderungssystem überdruckt
werden. Ein einschlägiger
Fachmann wird erkennen, dass eine beliebige Zahl von Testmustern
ersonnen werden kann, um bestimmte Tropfeninteraktionsartefakte
zu ermitteln. Es sei aber darauf hingewiesen, dass es nahezu unmöglich ist,
alle derartigen Interaktionen und zugehörigen Artefakte zu identifizieren
und zu beseitigen. Die Testtargets müssen anwendungsspezifisch sein.
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Sobald
bekannt ist, welche Tonstufen eine bestimmte Verbesserung oder Verschlechterung
der Bildqualität
bewirken, müssen
diese Stufen entsprechend favorisiert oder vermieden werden. Die
Verwendung von eindimensionalen Datentransformationstabellen, die
auf jede der Grundfarben unabhängig
wirken, kann diese Aufgabe erfüllen.
Diese Tabellen oder Transformationstabellen werden normalerweise
benutzt, um die Tonwertskala zu linearisieren und die gesamte Tintendeckung
auf dem Substrat zu begrenzen. Diese Tabellen lassen sich modifizieren, um
bestimmte Tonstufen zu reservieren und/oder zu beseitigen.
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Bekanntermaßen erzeugen
Fehlerdiffusionsalgorithmen für
die Rasterung besser erscheinende Bilder als Ordered-Dither-Algorithmen.
Leider kann die Fehlerdiffusion auf bestimmten Dichtestufen störende Artefakte
erzeugen. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass auf einer Dichtestufe
J Artefakte auftreten, während
auf einer benachbarten Dichtestufe K keine solchen Artefakte auftreten,
ist es möglich, die
Transformationstabelle zu modifizieren, um die gedruckten Tonstufen
von der Stufe J zur Stufe K zu verschieben. Auf diese Weise können die
Artefakte auf der Stufe J beseitigt werden. Es sei darauf hingewiesen,
dass diese Transformation eine Verschiebung des gedruckten Tons
erzeugen würde.
In vielen Anwendungen ist eine derartige Tonverschiebung weniger
störend
als der durch die Transformation beseitigte Artefakt.
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1 stellt
dieses Konzept erfindungsgemäß dar. In
diesem Beispiel ist bekannt, dass die Stufe 125 ohne Artefakte druckt.
Die benachbarten Stufen 123, 124, 126 und 127 erzeugen beim Drucken bekanntermaßen Artefakte.
Die LUT wurde daher so modifiziert, dass sie die Stufe 125 ausgibt,
wenn eine der anderen, artefakterzeugenden Stufen eingegeben wird.
Auf diese Weise werden die artefakterzeugenden Stufen mit einer
lediglich minimalen Änderung
in der Tonstufe vermieden.
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Lediglich
exemplarisch werden in diesem Fall die Bilddateidaten gegen die
resultierende Tintenmenge abgetragen, die gedruckt werden muss, um
die gewünschte
Tonstufe zu erzielen. Auf der Kurve in 1 werden drei
getrennte Bereiche 1, 2 und 3 dargestellt.
Diese Bereiche dienen nur als Beispiel für bestimmte Tonbereiche, die
man ggf. für
bestimmte Anwendungen reservieren möchte. Bilddateidaten auf Stufe
1 erzeugen ein ungerades/gerades Punktmuster, wenn sie auf die binäre Stufe
reduziert werden. Diese Stufe ist insbesondere für Hintergrundfarben geeignet
und reagiert weniger empfindlich auf Abweichungen der Farbregisterpassung.
Um eine bestmögliche
Qualität
zu erzielen, können
alle Hintergrundbilddaten auf diese Tonstufe eingestellt werden.
Zudem ist es möglich,
die benachbarten Stufen in der Tonwertskalenkurve auf dasselbe Muster
abzubilden, um zu gewährleisten,
dass ein Bereich von Eingabewerten in der gedruckten Ausgabe optimal dargestellt
wird. Dies kann in einem begrenzten Bereich erfolgen, ohne die gesamte
Tonqualität
zu beeinträchtigen.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt,
keine starken Diskontinuitäten
in die Tonkurve einzubringen, um eine Konturenbildung oder Posterisierung
in dem gedruckten Bild zu vermeiden.
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In
einfacher Weise stellt Stufe 2 ein homogenes Punktgitter
dar. Es kann als Mindestschwellenwert für das Drucken von Text dienen.
Stufe 2 spricht jedes Pixel an, um vollständig ausgebildete
Zeichen zu gewährleisten.
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Stufe 3 ist
die von einem gegebenen Tintenbebilderungssystem erzeugte Maximaldichte.
Die Maximaldichte kann den Tintenabschaltschwellenwert weit überschreiten,
die für
eine Vollfarbenbebilderung notwendig ist. Als solches kann Stufe 3 speziell
für Strichvorlagen
und dichten Text reserviert werden, vorausgesetzt, die bebilderten
Daten enthalten diese höchste
Stufe der Tonwertskala nicht. Um diese Bedingung zu gewährleisten,
werden die Bilddaten vorzugsweise vorverarbeitet, um die dunkelste Tonstufe
zu beseitigen, wodurch diese Diskontinuität in der Tonwertskala vermieden
wird.
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Die
vorliegende Erfindung legt die Verwendung einer einzelnen Tonwertskalenkurve
für Texte und
Grafiken mit reservierten und gelöschten Stufen fest. Einschlägige Fachleute
werden erkennen, dass diese Technik auf eine Anzahl von Umständen erweiterbar
ist, wenn ein bestimmtes Tropfenmuster in Mitte eines Halbtons erzeugt
werden soll, der von einem vorbestimmten Tropfenverteilungsmuster
dargestellt wird.
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Obwohl
die Erfindung mit besonderem Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb
ihres Geltungsbereichs Änderungen
und Abwandlungen unterzogen werden.