DE602004003393T2

DE602004003393T2 - Vorhersagemodell für farbtrennung, kalibrierung und druckersteuerung

Info

Publication number: DE602004003393T2
Application number: DE602004003393T
Authority: DE
Inventors: D. Roger HERSCH; Patrick Emmel; Fabien Collaud
Original assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Current assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: ATE346351T1; WO2005013188A1; DE602004003393D1; US7423778B2; EP1649409A1; US20050083540A1; US20080055355A1; EP1649409B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Druckens und konkret auf die Farbtrennung, Kalibrierung und Steuerung von Druckeraktivierungsparametern. Sie offenbart ein neues, umfassendes Modell für die Vorhersage der Farbe von mit Standard- und/oder Sondertinten gedruckten Patches. Sie stellt eine Verbesserung gegenüber einem anfänglichen Modell dar, das von den gegenwärtigen Erfindern offenbart worden war (siehe die US-Patentanmeldung 10/440355 , „Reproduction of security documents and color images with metallic inks", eingereicht am 19. Juni 2003, Erfinder R. D. Hersch, P. Emmel und F. Collaud, sowie den Aufsatz „Reproducing color images with embedded metallic patterns" von R. D. Hersch, F. Collaud und P. Emmel, Siggraph 2003 Annual Conference Proceedings, ACM Trans. of Graphics, Band 22, Nr. 3, veröffentlicht am 27. Juli 2003) und im Zusammenhang mit dem Drucken mit Metallic-Tinten verwendet wird.
Die Möglichkeit, Drucker und Druckerpressen zu kalibrieren und zu steuern, ist eine Herausforderung, da bisher kein umfassendes Modell existiert, das in der Lage wäre, die Spektren von mehrfarbigen Farbpatches auf Papier genau vorherzusagen. Vorhandene Verfahren zur Farbdruckercharakterisierung und kalibrierung hängen entweder von experimentellen Vorgehen ab, die die Messung von Hunderten von Patches erfordern, um eine Beziehung zwischen eingegebenen kolorimetrischen Werten (zum Beispiel CIE-XYZ oder CIE-LAB) und Tintenflächendeckungen herzustellen, oder sie hängen von teilweise empirischen, auf Modellen beruhenden Methoden ab. Was die experimentellen Vorgehen betrifft, so kann die Beziehung zwischen eingegebenen kolorimetrischen Werten (z.B. CIE-XYZ oder CIE-LAB) und Tintenflächendeckungen durch Regressionsverfahren (siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 55–63) oder durch eine Interpolation im 3D-Raum (siehe S. I. Nin, J. M. Kasson, W. Plouffe, „Printing CIELAB images an a CMYK Printer using tri-linear interpolation", Conf. Color Copy and Graphic Arts, 1992, SPIE Band 1670, Seiten 316–324) hergestellt werden.
Zu den auf Modellen beruhenden Verfahren gehört das spektrale Neugebauer-Modell, das das Reflexionsspektrum R(λ) eines Farbhalbtonpatches als die gewichtete Summe der Reflexionsspektren R_i seiner individuellen Farbstoffe vorhersagt, wobei die Gewichtungsfaktoren ihre Flächendeckungen α_i sind (H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 8–12, hiernach als das „Neugebauer-Modell" bezeichnet):
Im Falle der unabhängig voneinander mit den entsprechenden Flächendeckungen c, m und y gedruckten Tinten der Farben Cyan, Magenta und Gelb werden die Flächendeckungen der individuellen Farbstoffe gut genähert durch die Demichel-Gleichungen wiedergegeben, die die Wahrscheinlichkeit angeben, dass sich ein Punkt innerhalb einer gegebenen Farbstofffläche findet (siehe M. E. Demichel, Procédé, Band 26, 1924, Seiten 17–21 und 26–27, und D. R. Wyble und R. S. Berns, „A critical review of spectral models applied to binary color printing", Journal of Color Research and Application, Band 25, Nr. 1, Februar 2000, Seiten 4–19): Weiss: αw = (1 – c)·(1 – m)·(1 – y) Cyan: αc = c·(1 – m)·(1 – y) Magenta: αm = (1 – c)·m·(1 – y) Gelb: αy = (1 – c)·(1 – m)·y Rot: αr = (1 – c)·m·y Grün: αg = c·(1 – m)·y Blau: αb = c·m·(1 – y) Schwarz: αk = c·m·y (2)wo α_w, α_c, α_m, α_y, α_r, α_g, α_b, α_k die jeweiligen Flächendeckungen der Farbstoffe Weiss, Cyan, Magenta, Gelb, Rot (Überlagerung von Magenta und Gelb), Grün (Überlagerung von Gelb und Cyan), Blau (Überlagerung von Magenta und Cyan) und Schwarz (Überlagerung von Cyan, Magenta und Gelb) sind.
Da das Neugebauer-Modell die Fortpflanzung des Lichtes durch interne Reflexionen (Fresnel-Reflexionen) an der Papier-Luft-Grenzfläche nicht explizit berücksichtigt, sind seine Vorhersagen ungenau (siehe H. R. Kang, „Applications of color mixing models to electronic printing", Journal of Electronic Imaging, Band 3, Nr. 3, Juli 1994, Seiten 276–287). Yule und Nielsen (siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 43–45; ursprüngliche Literaturstelle: J. A. C. Yule, W. J. Nielsen, „The penetration of light into paper and its effect an halftone reproductions", Proc. TAGA, Band 3, 1951, Seiten 65–76) erweiterten das Neugebauer-Modell durch Modellierung der nichtlinearen Beziehung zwischen Farbstoff-Reflexionsspektren und vorhergesagtem Reflexionsgrad mit einer empirischen Potenzfunktion, deren Exponent n in Übereinstimmung mit einem begrenzten Satz von gemessenen Patch-Reflexionsgraden angepasst wird:
Während es eine bessere Genauigkeit als andere existierende Modelle bietet (siehe H. R. Kang, „Applications of color mixing models to electronic printing", Journal of Electronic Imaging, Band 3, Nr. 3, Juli 1994, Seiten 276–287), enthält das Yule-Nielsen-Modell keine expliziten Variablen für die Transmissionsspektren der Tinten und kann daher nicht dafür verwendet werden, relative Tintendickenwerte vorherzusagen.
Im Stande der Technik erfolgt die Steuerung von Druckeraktivierungsparametern wie effektiver Punktgrösse oder Tintendicke, die das Druckergebnis beeinflussen, mit Mitteln, die von der Druckerkalibrierung völlig unabhängig sind. In Druckerpressen wird die Tintendicke allgemein dadurch gesteuert, dass man sich auf Dichtemessungen an Tintenvollton- oder Halbtonpatches verlässt. Zum Beispiel lehrt das US-Patent Nr. 4 852 485 (Method of operating an autotypical color Offset machine, Erfinder F. Brunner, erteilt am 1. August 1989) ein Verfahren, die Tintenzufuhr zu einer Druckmaschine in Abhängigkeit von Dichtemessungen zu regulieren. Als ein weiteres Beispiel lehrt das US-Patent Nr. 5 031 534 (Method and apparatus for setting up for a given print specification defined by a binary value representing solid color density and dot gain in an autotype printing run, Erfinder F. Brunner, erteilt am 16. Juli 1991) ein Verfahren, Druckvorgaben in Abhängigkeit von einer ausgewählten Volltonfarbdichte und einem Punktzuwachswert aufzustellen, wobei der Punktzuwachswert ebenfalls durch Dichtemessungen gewonnen wird.
Was das Drucken mit Sondertinten wie den Pantone-Farben betrifft, so lehrt das US-Patent Nr. 5 734 800 (Six color process system, Erfinder R. Herbert, erteilt am 31. März 1998) ein Verfahren des Druckens mit fluoreszierenden Tinten. Dieses Verfahren beinhaltet aber die Messung einer grossen Anzahl (vieler Hunderte) von Patches, die mit Kombinationen der Basistinten bei unterschiedlichen Flächendeckungen gedruckt wurden. Von diesen Messungen ausgehend kann eine Nachschlagtabelle für die Umrechnung zwischen CIE-XYZ-Werten und Flächendeckungen ausgewählter Tinten aufgestellt werden. Im Gegensatz dazu kann das in der vorliegenden Erfindung offenbarte umfassende spektrale Vorhersagemodell verwendet werden, um die Farbtrennung auszuführen und die Mengen von Sondertinten zu ermitteln, die gedruckt werden müssen, um einen gewünschten kolorimetrischen CIE-XYZ-Wert zu erzielen. Die Anzahl von gemessenen Patches kann beträchtlich verringert werden, wenn das umfassende spektrale Vorhersagemodell zugrunde gelegt wird.
Die vorliegende Erfindung wie auch die US-Patentanmeldung 2004/233463 (Hersch, Emmel, Collaud) stützen sich auf ein neues spektrales Vorhersagemodell, das sich auf einen gewichteten Durchschnitt aus einem ersten Teil, der sich wie das Clapper-Yule-Modell verhält (siehe F. R. Clapper und J. A. C. Yule, „The effect of multiple internal reflections an the densities of half-tone prints an paper", Journal of the Optical Society of America, Band 43, Nr. 7, Juli 1953, Seiten 600–603), und einem zweiten Teil, der sich wie das spektrale Neugebauer-Modell verhält, aber erweitert, um multiple interne Reflexionen an der Papier-Luft-Grenzfläche einzubeziehen (die Saunderson-Korrektur, siehe J. L. Saunderson, „Calculation of the color pigmented plastics", Journal of the Optical Society of America, Band 32, 1942, 727–736).
Die vorliegende Anmeldung ist aber eine starke Verbesserung gegenüber der US-Patentanmeldung 2004/233463 (Hersch, Emmel, Collaud), indem sie ein neues und genaueres Verfahren zur Berechnung der physischen (mechanischen) Punkt-Flächendeckung, hiernach auch als effektive Flächendeckung bezeichnet, zur Verfügung stellt, das alle Überlagerungsbedingungen berücksichtigt.
Ausserdem beinhaltet das hier offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell neue Verfahren zur Berechnung der physischen (mechanischen) Punktflächendeckung, hiernach auch als effektive Flächendeckung bezeichnet. Es ist eine beträchtliche Verbesserung gegenüber der US-Patentanmeldung 2004/233463 (Hersch, Emmel, Collaud), wo nur eine Veränderung der Flächendeckung betrachtet wird, wenn ein Tintenpunkt über eine zweite oder eine dritte Tinte gedruckt wird. In der vorliegenden Offenbarung liefern wir Verfahren zur Berechnung der physischen (mechanischen) Punktflächendeckung, die alle Überlagerungsbedingungen berücksichtigen, also auch die Änderungen der Flächendeckungen, die auftreten, wenn ein Tintenpunkt unter einer zweiten oder einer dritten Tinte gedruckt worden ist.
Im offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodell sind physische Punktflächendeckungen und Tinten-Transmissionsgrade explizite Elemente des Modells. Daher wird es möglich, nach dem Beerschen Gesetz aus zwei Transmissionsgraden die entsprechende Zunahme oder Abnahme der Tintendicke abzuleiten. Die Tintendicke ist ein wichtiger Druckparameter für die Steuerung des Tintenflusses in Druckern.
Ausserdem ist das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell für die Druckerkalibrierung nützlich, d.h. um eine Beziehung zwischen eingegebenen kolorimetrischen Werten (z.B. CIE-XYZ oder CIE-LAB) und Werten der Tintenflächendeckung aufzustellen. Was die neuesten Drucker-Kalibrierverfahren betrifft, so benötigen Kalibrierverfahren, die sich auf das offenbarte spektrale Vorhersagemodell stützen, nur einen begrenzten Satz gemessener Patches (z.B. 44 Patches beim Drucken mit drei Tinten). Die Nachkalibrierung, die erforderlich ist, wenn ein anderer Papiertyp oder ein geringfügig unterschiedlicher Satz von Tinten verwendet wird, wird ein einfacher Arbeitsgang.
Schliesslich kann das offenbarte spektrale Vorhersagemodell die Farbe der Überlagerung von Standard- und Sondertinten vorhersagen. Es kann verwendet werden, um die Farbtrennung beim Drucken mit Sondertinten wie den Pantone-Farben auszuführen. Es kann auch beim Drucken mit Sondertinten zur Steuerung des Druckers verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erleichtert die Kalibrierung von Druckern und die Farbtrennung von eingegebenen Bildern in einen Satz von Tinten, indem Verfahren und Systeme zum Füllen von Nachschlagtabellen für die Gerätekalibrierung offenbart werden. Ein umfassendes spektrales Vorhersagemodell wird verwendet, das in der Lage ist, die Reflexionsspektren von Halbtontintenpatches mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Das umfassende spektrale Vorhersagemodell besteht aus einem ersten Teil, der die Reflexionsspektren in Abhängigkeit von den physischen (mechanischen) Flächendeckungen vorhersagt, und einem zweiten Teil, der Funktionen umfasst, um nominelle Flächendeckungen auf effektive Flächendeckungen abzubilden. Diese Abbildungs- oder Mapping-Funktionen werden durch Halbtonpatchkeile kalibriert, die allein oder mit einer oder mehreren Volltontinten überlagert gedruckt werden. Das umfassende spektrale Vorhersagemodell umfasst daher getrennte Abbildungen für allein gedruckte Keile, für mit einer zweiten Volltontinte überlagert gedruckte Keile und möglicherweise für mit mehr als zwei Tinten überlagert gedruckte Keile. Für die Berechnung der effektiven Flächendeckungen eines mehrfarbigen Halbtonpatches werden die verschiedenen Mappings in Übereinstimmung mit den jeweiligen relativen Oberflächen der verschiedenen Tintenüberlagerungsbedingungen im gegebenen mehrfarbigen Halbtonpatch gewichtet. Der die Reflexionsspektren vorhersagende Teil umfasst einen gewichteten Durchschnitt zweier die Reflexionsspektren vorhersagender Komponenten, einer ersten Komponente, die Reflexionsspektren unter der Annahme vorhersagt, dass Licht aus dem gleichen Farbstoff austritt, in den es eingetreten ist, und einer zweiten Komponente, die Reflexionsspektren unter der Annahme vorhersagt, dass Lichtkomponenten aus einem beliebigen Farbstoff austreten können. Die offenbarten Verfahren und Systeme können die Farbtrennung wie auch die Kalibrierung von Druckern, die mit Standardtinten der Farben Cyan, Magenta und Gelb drucken, ebenso ausführen wie die von Druckern, die mit Tinten drucken, die Standard- und Sondertinten umfassen, z.B: Pantone- oder andere kundenspezifische Farben. Sie werden auch für eine genaue Unterfarbenreduzierung verwendet, um Bilder farblich in die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zu trennen. Sie können des Weiteren verwendet werden, um die Bilder farblich in die Farben Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz, Hellcyan und Hellmagenta zu trennen.
Die offenbarten Verfahren und Systeme können für die Druckersteuerung verwendet werden, d.h. um Druckeraktivierungsparameter wie den Tintenfluss, die Druckgeschwindigkeit, den Druck und die Temperatur bei professionellen Drucktechnologien (Offset, Tiefdruck, Hochdruck) sowie im Falle von Tintenstrahldruckern die Tröpfchengeschwindig keit, die Tröpfchengrösse und die Anzahl ausgestossener Tröpfchen pro Pixel zu steuern. Sie können des Weiteren im Falle von elektrophotographischen Druckern dazu verwendet werden, auf Druckerparameter einzuwirken, die Druckervariablen wie die elektrostatische Ladung und Entladung des Fotoleiters (zur Erzeugung des zu druckenden latenten Bildes), den Fixierdruck, die Schmelztemperatur und die Fixierdauer (für die Fixierung des Toners auf dem Papier) steuern. Sie sind des Weiteren nützlich, um Parameter zu steuern, die auf die Temperaturprofile der Kopfelemente bei Thermotransfer- oder Farbsublimationsdruckern einwirken. Die Druckeraktivierungsparameter werden gesteuert, indem aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell Anfangswerte der Druckparameter wie auch die entsprechenden Werte zum Zeitpunkt des Druckens (Flächendeckungen, Tintendicken) gefolgert werden und indem je nach deren Differenz die Druckeraktivierungsparameter erhöht oder verringert werden.
Die offenbarten Verfahren (und Systeme), die sich auf das umfassende spektrale Vorhersagemodell (und auf seine Verkörperung in einem Modul) stützen, sind auch nützlich, um von einem in eine gedruckte Seite eingebetteten mehrfarbigen Halbtonelement die derzeitigen Werte der Druckparameter zu folgern. Zum Zeitpunkt des Druckens werden die Farbkoordinaten eines solchen Elements durch Bilderfassungsmittel wie z.B. eine Kamera erfasst, Sie können in einen Satz von kolorimetrischen Tristimulus-Werten umgeformt werden. Von diesen kolorimetrischen Tristimulus-Werten können Druckparameter wie die Tintendicken oder Flächendeckungen abgeleitet werden, indem diese Parameter dank des umfassenden spektralen Vorhersagemodells mit dem Anpassungsziel angepasst werden, diese kolorimetrischen Tristimulus-Werte vorherzusagen. Die Differenz zwischen den anfänglich berechneten Druckparametern und den zum Zeitpunkt des Druckens abgeleiteten Druckparametern kann verwendet werden, um auf die Druckeraktivierungsparameter einzuwirken, d.h. ihre Werte mit den neuesten technischen Steuerverfahren (z.B. PID-Steuerung) zu erhöhen oder zu verringern.
Die Erfindung wird in den unabhängigen Ansprüchen 1, 8, 12 und 20 dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Abschwächung von Licht durch Mehrfachreflexionen an einem Halbtonpatch nach dem Clapper-Yule-Modell (Stand der Technik);
2 zeigt ein Beispiel eines gemessenen (gestrichtelte Linie) und eines vorhergesagten (durchgezogene Linie) Reflexionsspektrums nach dem klassischen Clapper-Yule-Vorhersagemodell (Stand der Technik);
3 zeigt ein Beispiel effektiver Flächendeckungen als Funktionen von nominellen Flächendeckungen für Einzeltinten-Halbtonkeile (linke Spalte), mit einer Volltontinte überlagerte Keile (zweite und dritte Spalte) und mit zwei Volltontinten überlagerte Keile (rechte Spalte), dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell gemäss angepasst;
4 zeigt ein Diagramm des offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodells, das auch die Abbildung von nominellen auf effektive Flächendeckungen unter unterschiedlichen Überlagerungsbedingungen beinhaltet;
5 veranschaulicht ein System, das dazu dienen kann, gestützt auf den offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodul für Füllung der Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung die Farbtrennung eines eingegebenen Bildes in Tintenflächendeckungen auszuführen; und
6 veranschaulicht ein Druckersteuersystem für die Steuerung von Druckeraktivierungsparametern in Übereinstimmung mit Druckparametern (Flächendeckungen, Tintendicken), die dank des offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemoduls gefolgert wurden.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung offenbart Verfahren und Systeme für Druckerkalibrierung, Druckersteuerung und Farbtrennung eingegebener Bilder in Bilder, die mit Standardtinten oder möglicherweise mit Sondertinten zu drucken sind.
Die in Betracht kommenden Tinten können zum Beispiel Standardtinten wie Cyan, Magenta, Gelb und möglicherweise Schwarz sein. Jedoch können andere Tinten wie Orange, Rot, Grün und Blau ebenfalls verwendet werden. Der Einfachheit halber werden die unten beschriebenen Verfahren zum Teil unter Betrachtung der breit eingesetzten Tinten Cyan, Magenta und Gelb beschrieben. Diese Verfahren lassen sich aber auch ohne Weiteres auf transparente Tinten jeder Farbe anwenden. Transparente Tinten sind Tinten, die einen ersten Teil des Lichtes absorbieren und einen zweiten Teil des Lichts in die nächste Schicht (z.B. das Substrat) weiterleiten. Sie streuen nicht viel Licht zurück.
Es sollte vermerkt werden, dass der Ausdruck „Tinte" („ink") generisch verwendet wird und jede gefärbte Materie umfassen kann, die auf spezielle Stellen eines Substrats übertragen werden kann (z.B. Offsetdruckfarben, Tintenstrahl-Tinten, Tonerteilchen, Farbsublimations-Farbstoffe usw.). Der Ausdruck „Standardtinten" („standard inks") bezieht sich auf die Standardtinten Cyan, Magenta, Gelb und möglicherweise Schwarz. Der Ausdruck „Sondertinten" („non-standard inks") bezieht sich auf Tinten, deren Farbe von der der Standardtinten abweicht. Beispiele von Sondertinten sind die Pantone-Farben, die fluoreszierenden Tinten, unter UV-Licht sichtbare Tinten usw. Die Ausdrücke „Druck" und „Drucken” beziehen sich in der vorliegenden Offenbarung auf alle Prozesse der Übertragung eines Bildes auf einen Träger, darunter durch die Mittel eines lithographischen, photographischen, elektrophotographischen, magnetographischen, Tintenstrahl-, Farbsublimations-, Thermotransfer-, Gravur-, Ätz-, Präge- oder beliebigen anderen Prozesses. Der Träger kann jedes diffus reflektierende Substrat wie Papier, Polymer, Plastik usw. sein.
Die Ausdrücke „Menge der Tinte” und „Flächendeckung der Tinte” werden austauschbar verwendet. Allgemein wird eine anfängliche Tintenmenge vorgegeben. Die Halftoning-Software (auch Screening-Software, Rasterungssoftware) wandelt eine Tintenmenge in Rasterelemente mit einer Flächendeckung um, die der gewünschten Tintenmenge gleich ist. Nach dem Drucken nimmt allgemein die physische Grösse des gedruckten Punktes zu, teils wegen der Wechselwirkung zwischen Tinte und Papier und teils wegen der Wechselwirkung zwischen aufeinanderfolgend gedruckten Tintenschichten. Diese Erscheinung wird physischer (oder mechanischer) Punktzuwachs genannt. Daher sind „nominelle Flächendeckungen" (oder einfach „nominelle Deckungen") anfänglich vorgegebene Tintenmengen, während „angepasste Flächendeckungen" (oder einfach „angepasste Deckungen") effektive Flächendeckungen sind, die aus spektralen Messungen von gedruckten Patches in Übereinstimmung mit dem offenbarten Modell gefolgert werden, wie eingehend unten beschrieben.
Der Ausdruck „mit einer Tinte überlagert drucken" bedeutet entweder, auf dieser Tinte oder unter dieser Tinte zu drucken.
Patches, die mit mehreren, teilweise überlagerten Tinten gedruckt worden sind, werden mehrfarbige Patches genannt. Ein Volltontintenpatch ist ein Patch, der mit einer 100-%igen Flächendeckung einer Tinte gedruckt worden ist. Ein Halbtonpatchkeil oder einfach ein Keil wird aus Patches gebildet, die mit unterschiedlichen nominellen Flächendeckungen wie 25 %, 50 % oder 75 % gedruckt worden sind.
Die Rasterelementperiode eines Halbtonrasters wird als die Zielauflösung, geteilt durch die Rasterweite definiert, d.h. eine Rasterweite von 150 lpi (Zeilen pro Zoll) führt zu einer Rasterelementperiode von 16 Pixeln bei einer Zielauflösung von 2400 Pixeln pro Zoll.
Der Ausdruck „Farbkoordinatentriplett" bezieht sich auf ein Koordinatentriplett, das eine Farbe in einem beliebigen 3D-Farbraum wie z.B. RGB, CIE-XYZ oder CIE-LAB charakterisiert. Der Ausdruck „kolorimetrischer Tristimuluswert" charakterisiert ebenfalls eine Farbe in einem 3D-Farbraum und ist daher dem Ausdruck „Farbkoordinatentriplett" gleichwertig.
Der Ausdruck „geräte-unabhängiger kolorimetrischer Tristimulus-Wert" definiert einen Tristimulus-Wert, der einer gegebenen Farbe in einem geräte-unabhängigen Farbraum, z.B. einem CIE-XYZ-Wertetriplett (X, Y, Z) zugehört.
Das unten offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell ermöglicht die Vorhersage der Reflexionsspektren von gedruckten Farbpatches. Nachdem das Reflexionsspektrum eines Patches bekannt ist, kann leicht der entsprechende kolorimetrische Tristimulus-Wert im CIE-XYZ-System gewonnen werden (siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 8–12). Daher ermöglicht das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell auch eine Vorhersage der kolorimetrischen Tristimulus-Werte von gedruckten Patches.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drucker zu kalibrieren, der Bilder mit einem gegebenen Satz von Tinten auf ein Substrat (Papier) druckt, indem seine Gerätekalibrier-Nachschlagtabelle in Übereinstimmung mit dem offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodell gefüllt wird. Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, in der Lage zu sein, Druckeraktivierungsparameter wie den Tintenfluss zu steuern, indem aus dem Reflexionsgrad oder aus den kolorimetrischen Tristimulus-Werten (z.B. CIE-XYZ) von Halbtonpatches die Flächendeckungen (auch Punktflächendeckungen genannt) oder die Dicken der Tinten abgeleitet werden, die benutzt wurden, um die Patches zu drucken. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für die Farbtrennung und Druckerkalibrierung beim Drucken mit Sondertinten zur Verfügung zu stellen.
Diese Ziele werden dank des offenbarten, spektralen Reflexionsgrad-Vorhersagemodells und des offenbarten Verfahrens für die Berücksichtigung der effektiven physischen Punktflächendeckungen erreicht. Der Ausdruck „umfassendes spektrales Reflexionsgradmodell" umfasst beide Teile.
Viele unterschiedliche Erscheinungen beeinflussen das Reflexionsspektrum eines auf ein gegebenes, diffus reflektierendes Substrat (z.B. Papier) gedruckten Farbpatches. Wir müssen die Oberflächen-(Fresnel-)reflexion an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Substrat, die Lichtstreuung und -reflexion innerhalb des Substrats (z.B. der Papiermasse) und die internen(Fresnel-)Reflexionen an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Luft berücksichtigen. Die Aufstellung genauer, experimentell überprüfter Vorhersagemodelle ist ein aktives Forschungsthema (siehe D. R. Wyble, R. S. Berns, „A critical review of spectral models applied to binary color printing", Journal of Color Research and Application, Band 25, Nr. 1, Februar 2000, Seiten 4–19).
Wir gehen diese Probleme an, indem wir ein neues spektrales Vorhersagemodell einführen (das auch in der US-Patentanmeldung 10/440355 von Hersch, Emmel, Collaud offenbart wird), das sich auf einen gewichteten Durchschnitt zwischen einer ersten Komponente, die sich wie das Clapper-Yule-Modell verhält, und einer zweiten Komponente, die sich wie das spektrale Neugebauer-Modell verhält, aber erweitert wurde, um mehrfache interne Reflexionen an der Papier-Luft-Grenzfläche einzubeziehen (Saunderson-Korrektur), stützt. In der vorliegenden Offenbarung berücksichtigen wir konkret die effektiven Tintenflächendeckungen unter variablen Bedingungen: a) die Flächendeckungen von Einzeltintenhalbtönen, b) die Flächendeckungen von mit einer Volltontinte (darüber oder darunter) überlagerten Einzeltintenhalbtönen und c) die Flächendeckungen von mit zwei Volltontinten (darüber oder darunter) überlagerten Einzeltintenhalbtönen.
Mit der Aufstellung eines Vorhersagemodells, das in der Lage ist, die Reflexionsspektren von transparenten Tinten vorherzusagen, können wir eine 3D-Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung füllen, um die Entsprechung zwischen kolorimetrischen Tristimulus-Werten (z.B. CIE-XYZ oder CIE-LAB) und den Flächendeckungen der Tinten (z.B. Cyan, Magenta und Gelb) herzustellen. Mit einer solchen 3D-Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung ist es dann durch trilineare Interpolation möglich, aus einem kolorimetrischen Tristimulus-Wert sehr rasch die entsprechenden Flächendeckungen der Tinten zu folgern, die diese Farbe wiedergeben. Solche 3D-Nachschlagtabellen für Gerätekalibrierung gibt es in vielen Druckerkalibrier-Standardsoftwarepaketen, in Druckerfirmware und in Druckertreibern.
Das Clapper-Yule-Modell (siehe F. R. Clapper, J. A. C Yule, „The effect of multiple internal reflections an the densities of halftone prints an paper", Journal of the Optical Society of America, Band 43, 1953, Seiten 600–603), das eingehend im Abschnitt „Ein verbessertes, auf dem Clapper-Yule-Modell beruhendes spektrales Farbvorhersagemodell" beschrieben wird, modelliert die internen Reflexionen an der Papier-Luft-Grenzfläche und nimmt an, dass die seitliche Lichtfortpflanzung auf Grund der Lichtstreuung im Papiervolumen relativ zur Periode der Halbtöne gross ist. Daher wird die Wahrscheinlichkeit, dass Licht aus einem gegebenen Farbstoff austritt, der Flächendeckung des Farbstoffs gleichgesetzt.
Das verallgemeinerte Clapper-Yule-Modell von Rogers (siehe G. Rogers, „A generalized Clapper-Yule model of halftone reflectance", Journal of Color Research and Application, Band 25, Nr. 6, Dezember 2000, Seiten 402–407) modelliert die seitliche Streuung innerhalb des Papiers als Punktverwaschungsfunktion und leitet die Wahrscheinlichkeiten ab, dass Licht, das durch einen Farbstoff n eintritt, vom gestrichenen Papier durch einen Farbstoff m austritt, wobei es möglicherweise wegen mehrfacher Reflexionen weitere, dazwischen liegende Farbstoffe durchquert. Die Tauglichkeit dieses theoretischen Modells für eine Vorhersage der Spektren von Offset-Farbpatches muss aber noch bewiesen werden.
Im Rahmen ihrer Arbeit über die Wiedergabe von Farbbildern mit Spezialtinten sagen Stollnitz und Mitautoren (siehe E. J. Stollnitz, V. Ostromoukhov, D. Salesin, „Reproducing color images using custom inks", Proc. of SIGGRAPH 98, in: Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1998, Seiten 267–274) die Reflexionsspektren fester Farbstoffe voraus, indem sie Kubelkas Schichtenmodell verwenden (siehe P. Kubelka, „New contributions to the optics of intensely light-scattering material, Part II: Non-homogeneous layers", Journal of the Optical Society of America, Band 44, 1954, Seiten 330–335), um die Papierschicht und die Tintenschichten zu kombinieren. Durch Anwendung der Saunderson-Korrektur (siehe J. L. Saunderson, „Calculation of the color pigmented plastics", Journal of the Optical Society of America, Band 32, 1942, Seiten 727–736) berücksichtigen sie mehrfache Reflexionen an der Grenzfläche zwischen dem Papier und der Luft wie auch an der Grenzfläche zwischen dem Papier und dem Papiervolumen. Dieses Modell sagt die Reflexionsspektren von Farbstofffarben (Volltontinten und ihre Kombinationen) voraus, die dann zu CIE-XYZ-Tristimulus-Werten umgewandelt werden, die verwendet werden, um die Farbe von Halbtönen nach den Neugebauer-Gleichungen vorherzusagen. Da aber interne Transmissions- und Reflexionsspektren angepasst werden, kann das Modell instabil werden. Da Hunderte oder Tausende von Parametern kalibriert werden müssen, verlangt die Kalibrierung des Modells darüber hinaus viel Rechnerzeit.
Das von uns offenbarte spektrale Vorhersagemodell stützt sich auf einen gewichteten Durchschnitt aus einer ersten Komponente, die sich wie das Clapper-Yule-Modell verhält, und einer zweiten Komponente, die sich wie das Neugebauer-Modell verhält, das erweitert ist, um vielfache interne Reflexionen an der Papier-Luft-Grenzfläche einzubeziehen (die Saunderson-Korrektur). Es stützt sich ferner auf Verbesserungen der Modellierung der effektiven Punktflächendeckungen.
Die eingeführten Verbesserungen werden durch einen Vergleich von gemessenen Halbtonpatch-Reflexionsspektren und vorhergesagten Reflexionsspektren mit 729 Patches überprüft, die hergestellt werden, indem alle Kombinationen von Tinten bei nominellen Flächendeckungen von 0 %, 12,5 %, 25 %, 37,5 %, 50 %, 62,5 %, 75 %, 87,5 % und 100 % erzeugt werden. Wir quantifizieren die visuelle Qualität der Farbhalbton-Patchvorhersagen, indem wir die gemessenen und vorhergesagten Spektren zuerst zu CIE-XYZ und dann zu CIE-LAB umwandeln (siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 8–12). Der Euklidische Abstand ΔE im CIE-LAB-Raum liefert ein Mass für den visuell empfundenen Abstand zwischen gemessenen und vorhergesagten Spektren.
Unbekannte Modellparameter wie Oberflächenbedeckungsgrade und Tintendicken werden angepasst, indem die Summe der quadratischen Differenzen zwischen gemessenen und vorhergesagten Reflexionsspektren (z.B. ein 36-Komponenten-Vektor) minimiert wird. In diesem Falle ist das Anpassungsziel durch das gemessene Reflexionsspektrum gegeben. Wechselweise ermöglicht es die Summe der quadratischen Differenzen zwischen einem Triplett von vorhergesagten und einem Triplett von gewünschten Farbkoordinaten (z.B. dem kolorimetrischen Tristimulus-Wert, der einem Nachschlagtabelleneintrag zugehört) ebenfalls, unbekannte Modellparameter anzupassen. In einem solchen Falle ist das Anpassungsziel durch die gewünschten Farbkoordinaten (oder den kolorimetrischen Tristimulus-Wert) gegeben. Beide Näherungen können zum Beispiel mit einem Matrixmanipulations-Softwarepaket wie Matlab oder mit einem Programm, das das Powellsche Funktionsminimierungsverfahren implementiert, ausgeführt werden (siehe W. H. Press, B. P. Flannery, S. A. Teukolsky, W. T. Fetterling, Numerical Recipes, Cambridge University Press, 1. Auflage 1988, Abschnitt 10.5, Seiten 309–317).
Das grundlegende Clapper-Yule-Modell für spektrale Farbvorhersage
Unter den verschiedenen existierenden, grundlegenden Farbvorhersagemodellen (siehe H. R. Kang, „Applications of color mixing models to electronic printing", Journal of Electronic Imaging, Band 3, Nr. 3, Juli 1994, Seiten 276–287) berücksichtigt nur das Clapper-Yule-Modell (siehe F. R. Clapper, J. A. C Yule, „The effect of multiple internal reflections an the densities of halftone prints an paper", Journal of the Optical Society of America, Band 43, 1953, Seiten 600–603) gleichzeitig Halbtonmuster und die an der Grenzfläche zwischen dem gestrichenen Papier und der Luft auftretenden mehrfachen internen Reflexionen.
Das Clapper-Yule-Modell und seine Erweiterungen werden hierunter eingeführt, indem Papier als das Substrat betrachtet wird, auf das die Tinten gedruckt werden. Jedes diffus reflektierende Substrat kann aber verwendet werden, zum Beispiel Polymer oder Plastik. Der Ausdruck „Papiersubstrat", der hiernach verwendet wird, bezieht sich auf den Teil des Papiers, der sich unter der Tintenschicht befindet.
Um das Clapper-Yule-Modell einzuführen (siehe 1), betrachten wir eine einzelne Halbton-Tintenschicht 105, die mit einer Flächendeckung α auf ein Papiersubstrat 106 gedruckt wurde. Einfallendes Licht 100, das nicht spiegelnd an der Luft-Papier-Grenzfläche reflektiert wird, hat die Wahrscheinlichkeit α, das Papiersubstrat zu erreichen, indem es durch die Tinte hindurchgeht (Transmissionsgrad t(λ)), und die Wahrscheinlichkeit (1 – α), das Papiersubstrat zu erreichen, ohne die Tintenschicht zu durchqueren. Da r_s die spiegelnde Oberflächenreflexion an der Luft-Papier-Grenzfläche ist, tritt ein Anteil r_s 101 des Lichtes aus, und nur ein Anteil (1 – r_s) tritt tatsächlich in das gestrichene Papier ein. Das das Papiersubstrat erreichende Licht ist um einen Faktor (1 – r_s)·(1 – α + αt) vermindert. Gemäss dem Reflexionsfaktor r_g(λ) des Papiersubstrats wird es vom Papiersubstrat diffus reflektiert. Aufwärts laufend durchquert es das gestrichene Papier mit einem Anteil α, der die Tinte durchquert, und einem Anteil 1 – α, der eine tintenfreie Fläche durchquert. Es wird an der Grenzfläche zwischen gestrichenem Papier und Luft einem Reflexionsfaktor r_i (Fresnel-Reflexion) entsprechend reflektiert. Ein Anteil (1 – r_i) des Lichtes, mit 102 bezeichnet, tritt in die Luft 104 aus. Beim ersten Austritt ist daher die spektrale Abschwächung des einfallenden Lichtes (1 – r_s)·r_g·(1 – r_i)·(1 – α + αt)². Der an der Grenzfläche zwischen gestrichenem Papier und Luft reflektierte Anteil läuft abwärts, wird durch das Papier diffus reflektiert und läuft wieder aufwärts. Beim zweiten Austritt beträgt die spektrale Abschwächung (1 – r_s)·r_g(1 – r_i)·(1 – α + α·t)²·(r_i·r_g(1 – α + α·t²)).
Mit K als Bruchteil des spiegelnd reflektierten Lichtes, das das Spektrophotometer erreicht (wir setzen K = 0 for eine 45°/0°-Messgeometrie), und unter Betrachtung des Lichtes 103, das nach 0, 1, 2, ..., n – 1 internen Reflexionen austritt, erhalten wir das Reflexionsspektrum: R(λ) = K·rs + ((1 – rs)·(1 – ri)·rg·(1 – α + α·t)2)·(1 + (ri·rg·(1 – α + αt2)) + (ri·rg·(1 – α + α·t2))2 + ... + (ri·rg·(α + α·t2))n-1
Für eine unendliche Anzahl von Austritten erhalten wir
Im Falle von mit drei Tinten wie Cyan, Magenta und Gelb bedrucktem Papier werden die Flächendeckungen der sich ergebenden acht Grundfarbstoffe, d.h. Weiss (der innere Transmissionsgrad t_w von Weiss, d.h. keiner Tinte, beträgt 1 bei jeder Wellenlänge), Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau und Schwarz, den Demichel-Gleichungen gemäss erhalten (Gl. (2)). Indem wir die relativen Mengen der Farbstoffe, α_i, und ihre Transmissionsgrade, t_i, in Gl. (4) einsetzen, erhalten wir für den vorhergesagten Reflexionsgrad eines Farbpatches, der mit Kombinationen der Tinten Cyan, Magenta und Gelb gedruckt wurde:
Sowohl die spiegelnde Reflexion r_s als auch die interne Reflexion r_i hängen von den Brechungsindices von Luft (n₁ = 1) und von Papier (z.B. n₂ = 1,5 für gestrichenes Papier) ab. Den Fresnel-Gleichungen zufolge (siehe E. Hecht, Schaum's Outline of Optics, Mc-Graw-Hill, 1974, Kapitel 3) beträgt der spiegelnde Reflexionsfaktor r_s = 0,05 für kollimiertes Licht bei einem Einfallswinkel von 45°. Für durch das Papier (Lambert-Strahler) diffus reflektiertes Licht beträgt der interne Reflexionsfaktor r_i = 0,6 (siehe D. B. Judd, „Fresnel reflection of diffusely incident light", Journal of Research of the National Bureau of Standards, Band 29, November 1942, Seiten 329–332).
Um das Modell in die Praxis umzusetzen, leiten wir aus Gl. (4) das interne Reflexionsspektrum r_g eines unbedruckten Papiers ab, indem wir für die Tintenflächendeckung α = 0 ansetzen. R_w ist der gemessene Reflexionsgrad des unbedruckten Papiers.
Wir ermitteln dann die Transmissionsgrade der einzelnen Tinten und Tintenkombinationen t_w, t_c, t_m, t_y, t_r, t_g, t_b, t_k, indem für R(λ) in Gl. (4) der gemessene Reflexionsgrad R_i für volle (100 %) Tintenflächendeckung eingesetzt und die Tintendeckung α = 1 gesetzt wird:
Wir müssen auch einen möglichen physischen Punktzuwachs berücksichtigen, d.h. eine Erhöhung der Punktflächendeckung. Für jede Tinte passen wir gemäss Clapper-Yule (Gl. (4)) die unbekannten physischen Flächendeckungen der gemessenen Einzeltintenpatches bei nominellen Flächendeckungen von z.B. 10 %, 20 %, ... 100 % an, indem wir die Summe der quadratischen Differenzen zwischen den gemessenen und den vorhergesagten Spektren minimieren. Für das grundlegende Clapper-Yule-Modell sind die angepassten Einzelkeilflächendeckungen von Cyan, Magenta und Gelb niedriger als die nominellen Flächendeckungen, d.h. wir erhalten einen negativen Punktzuwachs. Dies rührt daher, dass durch das Clapper-Yule-Modell vorhergesagte Spektren dunkler als die entsprechenden gemessenen Spektren sind. Der angepasste negative Punktzuwachs neigt dazu, die beiden Spektren auf gleiche Niveaus zu bringen, d.h. die vorhergesagten (2, durchgezogen) und gemessenen (2, gestrichelt) Spektren schneiden sich.
Ein genaueres spektrales Farbvorhersagemodell
Die durch das Clapper-Yule-Modell vorhergesagten Spektren sind zu dunkel (2, durchgezogene Linie), weil der gemessenen Modulationstransferfunktion von Papier zufolge (siehe S. Inoue, N. Tsumara, Y. Miyake, „Measuring MTF of paper by sinusoidal test pattern projection", Journal of Imaging Science and Technology, Band 41, Nr. 6, November/Dezember 1997, Seiten 657–661) Licht in gestrichenem Papier nicht wesentlich weiter als 1/10 eines Millimeters läuft. Mit einer Rasterfrequenz von 30 bis 60 Linien pro Zentimeter (75 bis 150 Linien pro Zoll) ist die Wahrscheinlichkeit, dass Licht, das an einer Stelle eingetreten ist, die eine bestimmte Tintenfarbe hat, von einer Stelle mit der gleichen Farbe austritt, höher als die Flächendeckung dieser Tintenfarbe. Daher ist die Grundannahme des Clapper-Yule-Modells, nämlich dass die Wahrscheinlichkeit, dass Licht von einem bestimmten Farbstoff austritt, gleich der Flächendeckung dieses Farbstoffs ist, nicht oder nur teilweise erfüllt.
Das grundlegende Clapper-Yule-Modell wird verbessert, indem angenommen wird, dass ein bestimmter Anteil b des durch einen gegebenen Farbstoff einfallenden Lichtes zurück reflektiert wird und vom gleichen Farbstoff austritt. Der Anteil (1 – b) des hereinkommenden Lichtes verhält sich in der gleichen Weise wie im grundlegenden Clapper-Yule-Modell, das oben beschrieben wurde (Gl. (5)). Die vereinfachende Annahme wird gemacht, dass der Anteil b des einfallenden Lichtes, der auf den gleichen Farbstoff reflektiert wird, auch nach einer oder mehreren Reflexionen an der Papier-Luft-Grenzfläche vom gleichen Farbstoff austritt.
Wiederum mehrfache Reflexionen berücksichtigend und nur eine einzige Tinte betrachtend, ist die Abschwächung des Anteils des hereinkommenden Lichtes, der von der gleichen Tintenfarbe austritt (entweder keiner Tinte oder Tinte mit der Flächendeckung α), beim ersten Austritt durch (1 – rs)·rg·(1 – ri)·(1 – α + α·t2)gegeben, beim zweiten Austritt beträgt die Abschwächung (1 – rs)·rg·(1 – ri)·(rg·ri)·(1 – α + α·t4)und beim n-ten Austritt beträgt die Abschwächung (1 – rs)·rg·(1 – ri)·(rg n-1 ·ri n-1 )·[(1 – α) + α·t2n]
Die Summe aller Lichtaustritte nach einer unendlichen Anzahl von Reflexionen ergibt dass Spektrum
Während Gl. (5) (Clapper-Yule) auf der Annahme beruht, dass sich Licht im Substrat über eine grosse Strecke hinweg fortpflanzt, beruht Gl. (8) auf der Annahme, dass sich Licht über kurze und mittlere Strecken hinweg fortpflanzt. Gleichung (8) reflektiert die Einführung der Saunderson-Korrektur, die mehrfache interne Reflexionen an der Grenzfläche zwischen dem Substrat (z.B. Papier) und der Luft berücksichtigt (siehe J. L. Saunderson, „Calculation of the color pigmented plastics", Journal of the Optical Society of America, Band 32, 1942, Seiten 727–736): das erste Glied modelliert das Substrat (z.B. Papier) ohne Tinte (interner Reflexionsgrad r_g), das zweite Glied modelliert das mit Volltontinte bedruckte Substrat (z.B. Papier) (interner Reflexionsgrad r_g·t²).
Das zuerst in der US-Patentanmeldung 10/440355 (von Hersch, Emmel, Collaud) offenbarte spektrale Vorhersagemodell, das für jeden beliebigen Satz von drei Tinten und ihren acht Farbstoffen (einschliesslich des „transparenten Farbstoffs" Weiss) gilt, umfasst einen Anteil b von Licht, das sich über kurze und mittlere Strecken fortpflanzt (Gl. (8)), sowie einen Teil (1 – b) von Licht, das sich über lange Strecken fortpflanzt, verglichen mit der Periode eines Rasterelements (Gl. (5)).
Um den Faktor b für eine gegebene Rasterweite zu erhalten, setzen wir die Vorhersagegenauigkeit für 729 Patches fest und weisen b den Wert zu, der die kleinste mittlere Abweichung zwischen den vorhergesagten und gemessenen Reflexionsspektren ergibt. Für den normalen Offetdruck, d.h. Raster, die gegenseitig um 30° gedreht sind, und eine Rasterfrequenz von 150 Linien (Rasterelementen) pro Zoll beträgt der Anteil b von Licht, das aus der gleichen Farbe wie das hereinkommende Licht austritt und die kleinste mittlere Abweichung für alle betrachteten Prüfpatches ergibt, b = 0,1. Unter den gleichen Bedingungen erhalten wir für 75 Linien pro Zoll die kleinste Abweichung bei b = 0,6. Der Faktor b kann aber andere Werte annehmen und immer noch verhältnismässig gute Vorhersageergebnisse erzeugen.
Gleichung (9) reflektiert die Tatsache, dass das offenbarte spektrale Vorhersagemodell zwei Komponenten umfasst: eine erste Komponente, gewichtet mit dem Faktor b, die die Reflexionsspektren unter der Annahme vorhersagt, dass das Licht vom gleichen Farbstoff austritt, von dem es eingetreten war, und die zweite Komponente, gewichtet mit dem Faktor (1 – b), die die Reflexionsspektren unter der Annahme vorhersagt, dass Licht komponenten von jeder beliebigen Komponente austreten können, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Wahrscheinlichkeit, von einem gegebenen Farbstoff auszutreten, proportional zur Oberfläche dieses Farbstoffs ist.
Berechnung der relativen Tintendicken der beitragenden Tinten
Wir wollen nunmehr offenbaren, wie das spektrale Vorhersagemodell anzuwenden ist, um die Tintendicken der beitragenden Tinten zu berechnen. In Druckausrüstungen liegt oft ein Überfüllungseffekt (Trapping) vor, d.h. wenn verschiedene Tinten aufeinander gedruckt werden, können die Tintenschichten eine verringerte Dicke haben (siehe H. Kipphan, Handbook of Print Media, Springer-Verlag, 2001, Seiten 103–105; und A. Stanton, G Raencic, „Ink trapping and colorimetric variation", Proc. TAGA 2001, Seiten 258–281). Unser Modell berücksichtigt die Überfüllung, indem mit Gleichung (7) die internen Transmissionsgrade t_ij von Farbstoffen berechnet werden, die durch Überlagerung zweier Tinten (z.B. Rot, Grün, Blau) entstehen, bzw. t_ijk von Farbstoffen, die durch Überlagerung dreier Tinten (z.B. Schwarz, gebildet durch cmy) entstehen. Aus den Transmissionsgradspektren von Zweitinten-Farbstoffen (z.B. Rot, Grün, Blau) und t_ijk von Dreitinten-Farbstoffen (z.B. Schwarz) leitet es nach dem Lambert-Bouguer-Beer-Gesetz die relativen Dicken d_i und d_j jeder Tinte eines Paares überlagerter Tinten bzw. die relativen Dicken d_i, d_j, d_k jeder Tinte eines Tripletts überlagerter Tinten ab (z.B. die Dicken von Magenta und Gelb für Rot, von Cyan und Gelb für Grün, von Cyan und Magenta für Blau sowie von Cyan, Magenta und Gelb für Schwarz):
Relative Dickenkoeffizienten d_i und d_j bzw. d_i, d_j, d_k werden angepasst, indem die Summe der quadratischen Differenzen zwischen Spektren t_ij (bzw. t_ijk) und dem zufolge des rechten Teils der Gleichung (10a) bzw. (10b) erhaltenen Spektrum minimiert wird. Die Transmissionsgrade von Tintenüberlagerungen t_j von zwei oder mehr Tinten in Gleichung (9) können dann durch die entsprechenden Ausdrücke auf der rechten Seite der Gleichungen (10a) bzw. (10b) ersetzt werden. Diese Ausdrücke beschreiben die Transmissiongrade von überlagerten Volltontinten als Multiplikationen der Transmissionsgrade ihrer beitragenden individuellen Tinten, wobei diese Transmissionsgrade zur Potenz ihrer relativen Dicken er hoben werden. Die Transmissionsspektren von überlagerten Tinten durch die Multiplikation von Transmissionsspektren individueller Tinten, erhoben zur Potenz ihrer relativen Dicken, zu ersetzen ist nur für eine Anpassung der Tintendicken zum Zeitpunkt des Druckens sinnvoll. Es liefert keinen zusätzlichen Freiheitsgrad im offenbarten spektralen Vorhersagemodell. Obwohl für die Zwecke einer Anpassung weniger stabil, können Gleichungen (10a) und (10b) wie folgt auf vier Tinten ausgedehnt werden:
Gleichungen (10a) und (10b) und in einem gewissen Masse auch Gleichung (10c) können auch nützlich sein, um von einem Transmissionsspektrum der Überlagerung mehrerer Tinten die Dicke(n) einer bzw. zwei der mehreren Tinten zu extrahieren, während angenommen wird, dass sich die Dicken der übrigen Tinten nicht ändern.
In Systemen des Standes der Technik werden Punktflächendeckungen allgemein so modelliert, als ob die Punktflächendeckung einer Tinte unabhängig davon wäre, ob diese Tinte allein oder mit anderen Tinten überlagert gedruckt wird. Wenn aber eine erste Tinte mit einer zweiten Volltontinte überlagert (darüber oder darunter) gedruckt wird, kann dies ihre Flächendeckung modifizieren. In ähnlicher Weise kann die Flächendeckung der einen Tinte auch modifiziert werden, wenn sie mit zwei anderen Volltontinten überlagert gedruckt wird. In der US-Patentanmeldung 2004/233463 (von Hersch, Emmel, Collaud) wird erstmals ein Farbvorhersagemodell offenbart, das variable Flächendeckungen beim Drucken eines Halbtons auf einer anderen Tinte berücksichtigt. Die vorliegende Offenbarung legt ein Allzweck-Punktoberflächenmodell vor, bei dem die Flächendeckungen unterschiedlich sein können, je nachdem ob ein Halbton allein oder in Überlagerung mit (d.h. auf oder unter) einer, zwei oder mehr Volltontinten oder Halbtontintenschichten gedruckt wird.
Daher offenbaren wir Flächendeckungsfunktionen, die nominelle Punktflächendeckungen auf effektive (physische) Punktoberflächen abbilden. Diese Funktionen werden hiernach als „Flächendeckungs-Abbildungsfunktionen" oder einfach als „Mappings" bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform modellieren wir als Funktionen von nominellen Flächendeckungen getrennt: a) die Flächendeckungen von Einzeltintenhalbtönen, b) die Flächendeckungen von Einzeltintenhalbtönen, die mit einer Volltontinte überlagert sind, und c) die Flächendeckungen von Einzeltintenhalbtönen, die mit zwei Volltontinten überlagert sind. Dann Wichten wir diese verschiedenen Flächendeckungsfunktionen in geeigneter Weise und erhalten die sich ergebende, effektive Flächendeckung jeder Tinte als eine Funktion der nominellen Tintenflächendeckungen. Während der Kalibrierung des Modells werden die effektiven Flächendeckungswerte, die die unterschiedlichen Flächendeckungsfunktionen definieren, angepasst, indem die Summe der quadratischen Differenzen zwischen gemessenen und vorhersagten Reflexionsspektren minimiert wird. Im Falle von drei Tinten (z.B. Cyan, Magenta und Gelb) muss der Kalibrierungssatz nicht grösser als 44 Muster sein. Er umfasst das Papierweiss, sieben Volltontintenmuster und 36 Halbtonmuster, woraus sich 36 angepasste Flächendeckungen für die zwölf oben beschriebenen, linear interpolierenden Flächendeckungsfunktionen ergeben. Andere Ausführungsformen sind machbar, zum Beispiel die Aufstellung von Flächendeckungs-Abbildungsfunktionen, bei denen die zweite (oder dritte) Tintenschicht keine Volltontintenschicht, sondern eine Halbtontintenschicht ist.
Die Funktionen, die die Flächendeckungen von auf weisses Papier gedruckten Einzeltintenhalbtönen beschreiben, werden erhalten, indem effektive Flächendeckungen (z.B. bei nominellen Flächendeckungen von 25 %, 50 % und 75 %) einer Tinte angepasst werden, indem das durch Gleichung (9) gegebene spektrale Vorhersagemodell verwendet wird. Dies ermöglicht eine Zuordnung effektiver (angepasster) Flächendeckungen an nominelle Flächendeckungen für einen begrenzten Satz von Halbtonpatches jeder Tinte. Durch eine lineare Interpolation zwischen den so gewonnenen effektiven Flächendeckungen erhält man für jede Tinte die Flächendeckungs-Abbildungsfunktion.
In ähnlicher Weise werden die Funktionen, die Flächendeckungen von Einzeltintenhalbtönen beschreiben, die überlagert mit (über oder unter) einer zweiten Tinte gedruckt werden, gewonnen, indem effektive Flächendeckungen (z.B. bei nominellen Flächendeckungen von 25 %, 50 % und 75 %) von Tinten in Überlagerung mit einer zweiten Volltontinte unter Verwendung des durch Gleichung (9) gegebenen spektralen Vorhersagemodells angepasst werden. Dadurch können effektive (angepasste) Flächendeckungen nominellen Flächendeckungen zugeordnet werden. Durch lineare Interpolation zwischen den so gewonnenen effektiven Flächendeckungen erhält man für jede mit einer zweiten Volltontinte überlagerte Tinte die Flächendeckungs-Abbildungsfunktion. Eine ähnliche Prozedur wird angewendet, um Flächendeckungs-Abbildungsfunktionen im Falle einer mit zwei Volltontinten überlagerten Tinte zu berechnen.
Betrachten wir als ein Beispiel drei Tinten i₁, i₂ und i₃ mit Flächendeckungen von c₁, c₂ und c₃. Die Funktionen, die für Einzeltintenhalbtöne nominelle Flächendeckungen auf effektive Flächendeckungen abbilden, sind f₁(c₁), f₂(c₂) und f₃(c₃). Die Funktionen, die für mit einer zweiten Volltontinte überlagerte Einzeltintenhalbtöne oder mit zwei Volltontinten überlagerte Einzeltintenhalbtöne nominelle Flächendeckungen einer Tinte auf effektive Flächendeckungen dieser Tinte abbilden, sind:

– für Tinte i₁ der Flächendeckung c₁ überlagert mit Volltontinte i₂: f₂₁(c₁),
– für Tinte i₁ der Flächendeckung c₁ überlagert mit Volltontinte i₃: f₃₁(c₁),
– für Tinte i₂ der Flächendeckung c₂ überlagert mit Volltontinte i₁: f₁₂(c₂),
– für Tinte i₂ der Flächendeckung c₂ überlagert mit Volltontinte i₃: f₃₂(c₂),
– für Tinte i₃ der Flächendeckung c₃ überlagert mit Volltontinte i₁: f₃₂(c₃),
– für Tinte i₃ der Flächendeckung c₃ überlagert mit Volltontinte i₂: f₂₃(c₃),
– für Tinte i₁ der Flächendeckung c₁ überlagert mit Volltontinten i₂ und i₃: f₂₃₁(c₁),
– für Tinte i₂ der Flächendeckung c₂ überlagert mit Volltontinten i₁ und 1₃: f₁₃₂(c₂),
– für Tinte i₃ der Flächendeckung c₃ überlagert mit Volltontinten i₁ und i₂: f₁₂₃(c₃).

Im vorliegenden Fall können diese zwölf Funktionen durch die Anpassung von 36 Patches, d.h. von drei Patches (Flächendeckungen von 25 %, 50 % und 75 %) je Funktion, gewonnen werden.
3 gibt ein Beispiel von in Übereinstimmung mit dem offenbarten spektralen Vorhersagemodell angepassten, effektiven Flächendeckungen (runden schwarzen Punkten bei nominellen Flächendeckungen von 10 %, 20 %, ..., 90 %) für allein gedruckte Keile (linke Spalte), für mit einer Volltontinte überlagert gedruckte Keile (zweite und dritte Spalte) und für mit zwei Volltontinten überlagert gedruckte Keile (rechte Spalte). Cyankeile werden in der ersten Zeile gezeigt, Magentakeile in der zweiten Zeile und Gelbkeile in der dritten Zeile. Man kann zum Beispiel sehen, dass die Flächendeckungen von Magenta (zweite Zeile) davon abhängen, ob Magenta allein (zweite Zeile, erste Spalte), mit Cyan überlagert (zweite Zeile, zweite Spalte), mit Gelb überlagert (zweite Zeile, dritte Spalte) oder mit Cyan und Magenta überlagert (zweite Zeile, vierte Spalte) gedruckt wird. Die gleiche Erscheinung kann für Gelbkeile (dritte Zeile) beobachtet werden.
Nachdem die Flächendeckungen gemäss dem offenbarten Vorhersagemodell angepasst worden sind, ergeben sich die Funktionen, die für unter verschiedenen Überlagerungsbedingungen gedruckte Keile nominelle auf effektive (d.h. physische) Flächendeckungen abbilden, indem (z.B. linear) zwischen diesen Flächendeckungen interpoliert wird (dunkle Liniensegmente in 3, die die runden schwarzen Punkte verbinden).
Für einen nominellen Halbtonpatch der Flächendeckungen c₁, c₂ und c₃ ist es notwendig, bei jeder Tinte die Beiträge der entsprechenden Abbildungsfunktionen f_k, f_lk, f_mk und f_lmk zu Wichten. Die Wichtungsfunktionen hängen von den effektiven Flächendeckungen der betrachteten Tinte allein, der betrachteten Tinte, überlagert mit einer zweiten Tinte und der betrachteten Tinte, überlagert mit zwei weiteren Tinten ab. Für das betrachtete System von drei Tinten i₁, i₂ und i₃ mit nominellen Flächendeckungen von c₁, c₂ und c₃ und effektiven Flächendeckungen von c₁', c₂' und c₃' erhalten wir unter der Annahme, dass die Tinten unabhängig voneinander gedruckt werden, und indem wir die relative Wichtung berechnen, d.h. die relative Oberfläche jeder Überlagerungsbedingung, das System von Gleichungen (11). Zum Beispiel ist die Proportion (die relative effektive Oberfläche) eines mit der Tinte i₁ bei einer Flächendeckung von c₁ auf das Substrat (Papier) gedruckten Halbtonpatches (1 – c₂')·(1 – c₃'). Die Proportion des gleichen, über die Volltontinte i₂ gedruckten Patches beträgt c₂'(1 – c₃'), die Proportion des gleichen, über die Volltontinte i₃ gedruckten Patches beträgt (1 – c₂')·c₃', und die Proportion des gleichen, über die Volltontinten i₂ und i₃ gedruckten Patches beträgt c₂'c₃'. Wir erhalten das folgende System von Gleichungen: c1' = f1(c1)(1 – c2')(1 – c3') + f21(c1)c2'(1 – c3') + f31(c1)(1 – c2')c3' + f231(c1)c2'c3' c2' = f2(c2)(1 – c1')(1 – c3') + f12(c2)c1'(1 – c3') + f32(c2)(1 – c1')c3' + f132(c2)c1'c3' c3' = f3(c3)(1 – c1')(1 – c2') + f13(c3)c1'(1 – c2') + f23(c3)(1 – c1')c2' + f123(c3)c1'c2'(11)
Dieses Gleichungssystem kann iterativ gelöst werden. Man beginnt damit, dass die Anfangswerte von c₁', c₂' und c₃' mit den entsprechenden nominellen Flächendeckungen c₁, c₂ und c₃ gleichgesetzt werden. Nach einer Iteration erhält man neue Werte für c₁', c₂' und c₃'. Diese neuen Werte werden für die nächste Iteration verwendet. Nach wenigen Iterationen, typischerweise vier bis fünf, stabilisiert sich das System, und die gewonnenen Flächendeckungen c₁', c₂' und c₃' sind die effektiven Flächendeckungen. Daher ermöglicht es das Gleichungssystem (11), Tintenflächendeckungen (physische Flächendeckungen) zu berechnen, die sich aus der Kombination von Tintenflächendeckungen (physischen Punktzuwachsen) unter variablen Überlagerungsbedingungen ergeben. Diese Tintenflächendeckungen werden „kombinierte Tintenflächendeckungen" oder „kombinierte Tintendeckungen" genannt.
Die effektiven Farbstoffflächendeckungen werden aus den effektiven Flächendeckungen c₁', c₂' und c₃' der Tinten nach den Demichel-Gleichungen (2) erhalten, siehe auch 4, 403. Mit dem offenbarten spektralen Vorhersagemodell 404 und durch Berücksichtigung der offenbarten kombinierten Tintenflächendeckungen (physische Punktgrössen) wurde für die gleichen gedruckten Offsetseiten wie zuvor bei 150 lpi zwischen vorhergesagten Reflexionsspektren 406 und gemessenen Reflexionsspektren (im vorliegenden Falle 729 Spektren) eine mittlere Abweichung von CIE-LAB (1976) ΔE = 1,62 erhalten, die maximale Abweichung beträgt ΔE = 3,94, kein Wert hat ein ΔE von mehr als 4. Bei 75 lpi wurde zwischen vorhergesagten Reflexionsspektren und gemessenen Reflexionsspektren (im vorliegenden Falle 729 Spektren) eine mittlere Abweichung von ΔE = 1,54 erhalten, die maximale Abweichung beträgt ΔE = 4,34, und fünf Werte haben ein ΔE von mehr als 4. Da in der vorliegenden Offenbarung alle Überlagerungsbedingungen berücksichtigt werden, sind die Abweichungen zwischen vorhergesagten Reflexionsspektren und gemessenen Reflexionsspektren beträchtlich niedriger als die in der US-Patentanmeldung 10/440355 (von Hersch, Emmel und Collaud), Abschnitt „Successive accuracy improvements" [Aufeinanderfolgende Verbesserungen der Genauigkeit], und dem entsprechenden Aufsatz von R. D. Hersch, F. Collaud und P. Emmel, „Reproducing color images with embedded metallic patterns", Proc. SIGGRAPH 2003, Annual Conference Proceedings, ACM Trans. of Graphics, Band 22, Nr. 3, berichteten Abweichungen. Für 729 bei 150 lpi gedruckte Muster verringert sich zum Beispiel die Anzahl von Mustern, die ein CIE-LAB (1976) ΔE > 4 besitzen, von 64 auf 0.
Dieses Modell ist sehr stabil und den zugrunde liegenden physikalischen Erscheinungen gut angepasst, da die Flächendeckungen bei einer gegebenen Rasterweite die einzigen freien Parameter sind. Alle seine internen Transmissions- und Reflexionsspektren werden berechnet (und nicht angepasst wie bei E. J. Stollnitz, V. Ostromoukhov, D. Salesin, „Reproducing color images using custom inks", Proc. of SIGGRAPH 98, in: Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1998, Seiten 267–274). Im offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodell werden die Tintendickenparameter durch eine Anpassungsprozedur aus berechneten Transmissionsspektren abgeleitet und stellen daher keine zusätzlichen freien Parameter dar.
Mit der gleichen Logik, die effektiven Farbstoffflächendeckungen zu berücksichtigen, kann man die Gleichungen (2), (9) und (11) erweitern, um auch die Reflexionsspektren von Patches vorherzusagen, die mit mehr als drei transparenten Tinten gedruckt worden sind, zum Beispiel vier transparenten kundenspezifischen Tinten oder den Standardtinten Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz.
Die Erweiterung von Gleichung (2) auf vier Tinten i₁, i₂, i₃ und i₄ mit den entsprechenden Flächendeckungen c_1, c₂, c₃ und c₄ führt zu den folgenden Farbstoffflächendeckungen: i1 allein: α1 = c1·(1 – c2)·(1 – c3)·(1 – c4) i2 allein: α2 = (1 – c1)·c2·(1 – c3)·(1 – c4) i3 allein: α3 = (1 – c1)·(1 – c2)·c3·(1 – c4) i4 allein: α4 = (1 – c1)·(1 – c2)·(1 – c3)·c4 i1 und i2: α5 = c1·c2·(1 – c3)·(1 – c4) i1 und i3: α6 = c1·(1 – c2)·c3·(1 – c4) i1 und i4: α7 = c1·(1 – c2)·(1– c3)·c4 i2 und i3: α8 = (1 – c1)·c2·c3·(1 – c4) i2 und i4: α9 = (1 – c1)·c2·(1 – c3)·c4 i3 und i4: α10 = (1 – c1)·(1 – c2)·c3·c4 i1, i2 und i3: α11 = c1·c2·c3·(1 – c4) i2, i3 und i4: α12 = (1 – c1)·c2·c3·c4 i1, i3 und i4: α13 = c1.(1 – c2)·c3·c4 i1, i2 und i4: α14 = c1·c2·(1 – c3)·c4 i1, i2, i3 und i4: α15 = c1·c2·c3·c4 Weiss: α16 = (1 – c1)·(1 – c2)·(1 – c3)·(1 – c4) (12)
Ähnliche Gleichungssysteme können für fünf, sechs oder mehr Tinten aufgestellt werden.
Die Ausdehnung von Gleichung (9) auf vier Tinten führt zu:
Ähnliche Gleichungen können für fünf, sechs oder mehr Tinten aufgestellt werden.
Die Ausdehnung von Gleichung (11) auf vier Tinten führt zu: c1' = f1(c1)(1 – c2')(1 – c3')(1 – c4') + f21(c1)c2'(1 – c3')(1 – c4') + f31(c1)(1 – c2')c3'(1 – c4') + f231(c1)c2'c3'(1 – c4') + f4231(c1)c2'c3'c4' c2' = f2(c2)(1 – c1')(1 – c3')(1 – c4') + f12(c2)c1'(1 – c3')(1 – c4') + f32(c2)(1 – c1')c3'(1 – c4') + f132(c2)c1'c3'(1 – c4') + f1342(c2)c1'c3'c4' c3' = f3(c3)(1 – c1')(1 – c2')(1 – c4') + f13(c3)c1'(1 – c2')(1 – c4') + f23(c3)(1 – c1')c2'(1 – c4') + f123(c3)c1'c2'(1 – c4') + f1243(c3)c1'c2'c4' c4' = f4(c4)(1 – c1')(1 – c2')(1 – c3') + f14(c4)c1'(1 – c2')(1 – c3') + f24(c4)(1 – c1')c2'(1 – c3') + f124(c4)c1'c2'(1 – c3') + f1234(c4)c1'c2'c3' (14)
Ein ähnliches Gleichungssystem kann für fünf, sechs oder mehr Tinten aufgestellt werden.
Das spektrale Vorhersagemodell, zusammengenommen mit den Funktionen, die nominelle auf effektive Tintenflächendeckungen abbilden (als „umfassendes spektrales Vorhersagemodell" bezeichnet), ermöglicht eine sehr genaue Vorhersage des Reflexionsspektrums. Mit der wohlbekannten Formel für die Umwandlung von Reflexionsspektren in kolorimetrische Werte (z.B. CIE-XYZ), siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 8–12, werden kolorimetrische Werte von gedruckten Halbtonpatches (4, 407) ebenfalls mit einer hohen Genauigkeit vorhergesagt.
Schritte zur Kalibrierung des umfassenden Modells
In einer bevorzugten Ausführungsform und unter der Annahme, dass Tinten i₁, i₂ und i₃ für die Bildwiedergabe verwendet werden, umfasst die Kalibrierung des offenbarten, umfassenden Vorhersagemodells für ein Drucken mit Standardtinten die folgenden Schritte. Als Beispiele erwähnen wir beiläufig die Tinten Cyan für i₁, Magenta für i₂ und Gelb für i₃.

1) Separates Drucken von Vollton-Einzeltintenpatches i₁ (Cyan), i₂ (Magenta), i₃ (Gelb) und Vollton-Mehrtintenpatches i₂₃, d.h. der Überlagerung von i₂ und i₃ (Rot), i₁₃, d.h. der Überlagerung von i₁ und i₃ (Grün), i₁₂, d.h. der Überlagerung von i₁ und i₂ (Blau), und i₁₂₃, d.h. der Überlagerung von i₁, i₂ und i₃ (Schwarz, aus einer Überlagerung von Vollton-cmy erhalten).
2) Separates Drucken von i₁-, i₂- und i₃- (z.B. Cyan-, Magenta- und Gelb-) Halbtonpatches (hiernach als Keile bezeichnet), zum Beispiel bei Flächendeckungen von 25 %, 50 % und 75 %.
3) Drucken von Farbkeilen überlagert mit den anderen Volltontinten, um kombinierte Tintenflächendeckungen zu berücksichtigen, d.h. ein i₁-Keil (Cyan), überlagert mit Vollton-i₂ (Magenta) gedruckt, ein i₁-Keil (Cyan), überlagert mit Vollton-i₃ (Gelb) gedruckt, ein i₁-Keil (Cyan), überlagert mit Vollton-i₂ (Magenta) und Vollton-i₃ (Gelb) gedruckt, ein i₂-Keil (Magenta), überlagert mit Vollton-i₁ (Cyan) gedruckt, ein i₂-Keil (Magenta), überlagert mit Vollton-i₃ (Gelb) gedruckt, ein i₂-Keil (Magenta), überlagert mit Vollton-i₁ (Cyan) und Vollton-i₃ (Gelb) gedruckt, ein i₃-Keil (Gelb), überlagert mit Vollton-i₁ (Cyan) gedruckt, ein i₃-Keil (Gelb), überlagert mit Vollton-i₂ (Magenta) gedruckt, ein i₃-Keil (Gelb), überlagert mit Vollton-i₁ (Cyan) und Vollton-i₂ (Magenta) gedruckt. Die Reihenfolge, in der die Tinten gedruckt werden, steht frei (z.B. zuerst Cyan, dann Magenta, dann Gelb), aber darf nicht verändert werden, während das Modell kalibriert und während das kalibrierte Modell verwendet wird, um Vorhersagen zu treffen oder Parameter anzupassen.
4) Berechnen des internen Reflexionsgrades des Papiers, r_g, vermittels Gleichung (6) und der internen Transmissionsgrade der Tinten und ihrer Überlagerungen vermittels Gleichung (7).
5) Anpassung der Werte für die effektiven Flächendeckungen der Einzelfarbkeile, die mit repräsentativen nominellen Flächendeckungen wie 25 %, 50 % und 75 % gedruckt wurden, der Farbkeile, die mit einer weiteren Volltontinte überlagert wurden, der Farbkeile, die mit zwei weiteren Volltontinten überlagert wurden, sowie im Falle von vier Tinten, der Keile einer Volltontinte, die mit drei weiteren Volltontinten überlagert wurde, gemäss Gleichung (9) bzw. im Falle von vier Tinten gemäss Gleichung (13). Mit den angepassten effektiven Flächendeckungen können die Funktionen definiert werden, die nominelle auf effektive Flächendeckungen abbilden. Diese Funktionen werden durch lineare Interpolation zwischen ihren jeweiligen angepassten effektiven Flächendeckungen kontinuierlich gemacht. Im Falle von drei Tinten stellen die Funktionen f₁(c₁), f₂(c₂) und f₃(c₃) das Mapping zwischen nominellen und effektiven Flächendeckungen für die im Schritt (2) gedruckten Keile dar, während die Funktionen f₂₁(c₁), f₃₁(c₁), f₂₃₁(c₁), f₁₂(c₂), f₃₂(c₂), f₁₃₂(c₂), f₁₃(c₃), f₂₃(c₃) and f₁₂₃(c₃) das Mapping zwischen nominellen und effektiven Flächendeckungen für die in Schritt (3) gedruckten Keile darstellen. Ähnliche Funktionen werden erhalten, wenn mit mehr als drei Tinten gedruckt wird (z.B. mit vier Tinten, wenn mit Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz gedruckt wird, oder mit sechs Tinten, wenn mit Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz, Hellcyan und Hellmagenta gedruckt wird).

Das umfassende spektrale Vorhersagemodell kann in einem als "umfassender spektraler Vorhersagemodul" bezeichneten Modul verkörpert werden. Ein solcher Modul kann zum Beispiel als ein Softwareobjekt (z.B. einer C++-Klasse) realisiert werden.
Schritte zur Aufstellung von 3D-Gerätekalibriertabellen
Das Drucken mit Standard- oder Sondertinten verlangt allgemein eine Umformung von Farbkoordinaten aus dem geräte-unabhängigen Raum (z.B. CIE-XYZ) zu nominellen Tintenflächendeckungen. Eingegebene, wiederzugebende Bilder sind allgemein als anzeigbare RGB-Werte mit einer bekannten Umformung zu CIE-XYZ vorgegeben (siehe Abschnitt 5.8, CRT Displays, Digital Color Imaging Handbook, Hrsg. G. Sharma, CRC Press, Seiten 324–328). Die RGB-Werte lassen sich daher leicht in geräte-unabhängige kolorimetrische Werte (z.B. CIE-XYZ) umformen. Drucksysteme, Druckertreibersoftware und Kalibriersoftwarepakete enthalten allgemein eine 3D-Nachschlagtabelle für die Gerätekali brierung, die für das Mapping zwischen geräte-unabhängigen kolorimetrischen Werten und Tintenflächendeckungen verwendet wird. Dank des offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodells offenbaren wir ein neues Verfahren zum Füllen solcher Nachschlagtabellen für die Gerätekalibrierung, das einen kleineren Satz von gemessenen Muster verlangt und im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik eine genauere Kalibrierung bietet (siehe Abschnitt „Hintergrund der Erfindung").
Da das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell die Berechnung des Reflexionsspektrums (4, 406) von Patches erlaubt, die frei gewählte Flächendeckungen eines gegebenen Satzes von Tinten enthalten, erlaubt es auch die Vorhersage ihres kolorimetrischen Wertes (CIE-XYZ), siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 8–12. Dadurch kann Gleichung (15) von Gleichung (9) bzw. von Gleichung (13) abgeleitet in der Form gewonnen werden: X = fX(R) Y = fY(R) Z = fZ(R) (15)wo f_X, f_Y und f_Z die Formeln sind (4, 405), die es ermöglichen, Werte von X, Y und Z (4, 407) aus einem Reflexionsspektrum 406 zu berechnen, und wo R das Reflexionsspektrum ist, das im Falle von drei Tinten durch Gleichung (9), im Falle von vier Tinten durch Gleichung (13) gegeben ist. Wenn man nominelle Tintenflächendeckungen aus gegebenen kolorimetrischen X-, Y- und Z-Werten berechnen möchte, kann man dies tun, indem man in Übereinstimmung mit dem umfassenden Vorhersagemodell die nominellen Tintenflächendeckungen anpasst, die die Summe der quadratischen Differenzen zwischen gewünschten und vorhergesagten X-, Y- und Z-Werten minimieren. In einem solchen Falle werden die nominellen Tintenflächendeckungen mit dem Anpassungsziel angepasst, die gewünschten Werte von X, Y und Z zu erreichen.
Nach der Kalibrierung des umfassenden Vorhersagemodells kann man eine 3D-Gerätekalibriertabelle aufstellen, mit der geräte-unabhängige kolorimetrische Werte (z.B. CIE-XYZ) auf nominelle TInfenflächendeckungen abgebildet werden können, was die folgenden Schritte umfasst:

a) Aufstellen einer 3D-Nachschlagtabelle (zum Beispiel eines rechtwinkligen 3D-Gitters) für Gerätekalibrierung im Farbraum, bevorzugt in einem geräte-unabhängigen kolorimetrischen Raum (z.B. CIE-XYZ);
b) Versuchen, für jeden Eintrag in der Nachschlagtabelle (z.B. einen Punkt mit einem gegebenen kolorimetrischen Tristimulus-Wert innerhalb des rechtwinkligen Gitters) die entsprechenden nominellen Tintenflächendeckungen so anzupassen, dass die Summe der quadratischen Differenzen zwischen gewünschten und vorhergesagten, geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten (z.B. CIE-XYZ oder CIE-LAB) minimiert wird.

Nur nominelle Tintenflächendeckungen zwischen 0 und 100 % sind physikalisch realisierbare Lösungen. Negative Flächendeckungen und Lösungen mit einer Tintenflächendeckung von über 100 % müssen verworfen werden. Wenn die Anpassungsprozedur keine realisierbare Lösung liefert, d.h. keine Lösung, die das Anpassungsziel erreicht, dann gibt es keine Möglichkeit, den entsprechenden kolorimetrischen Tristimulus-Wert mit dem gewählten Satz von Tinten zu drucken. Im allgemeinen Fall wird es mit drei Tinten entweder eine oder keine Lösung geben. Mit vier Tinten ist das System unterbestimmt, und ein zusätzlicher Constraint muss eingeführt werden. Bei mehr als drei Tinten ist es auch möglich, Farben wiederzugeben, indem für jede Zielfarbe ein Teilsatz von drei Tinten aus dem Satz der verfügbaren Tinten ausgewählt wird (siehe Abschnitt weiter unten, „Gerätekalibrierung für Drucken mit frei gewählten Tinten").
Da für ein gegebenes Gerät, z.B. eine Bildschirmanzeige, ein Triplett von Farbkoordinaten wie die RGB-Koordinaten leicht in geräte-unabhängige kolorimetrische Tristimulus-Werte (z.B. CIE-XYZ) umgewandelt werden kann, ist es auch möglich, Tripletts von Farbkoordinaten als Einträge der Gerätekalibriertabelle zu haben.
Gerätekalibrierung mit Unterfarbenreduzierung
Betrachten wir das wohlbekannte Problem der Unterfarbenreduzierung beim Drucken mit Tinten der Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Dank des offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodells kann man zum Zweck der Unterfarbenreduzierung (kurz: UCR = undercolor removal) zuerst die nominellen Flächendeckungen von Cyan, Magenta und Gelb (c, m, y) allein dem gewünschten, geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Wert (z.B. CIE-XYZ) anpassen. Nach einer Regel, die hiernach „maximales Schwarz" genannt wird, kann man das Minimum der (c, m, y)-Flächendeckungen berechnen und die Flächendeckung von Schwarz (k) auf einen Wert festsetzen, der diesem Minimum proportional ist, z.B. auf 80 % dieses Minimums. Die Menge von k wird festgelegt, und die anderen Flächendeckungen c_k, m_k und y_k werden dann mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell angepasst, um die Flächendeckungen (c_k, m_k, y_k und k) zu ergeben, die die gegebenen kolorimetrischen Werte (z.B. CIE-XYZ) wiedergeben. Man kann (nach C. Nakamura und K. Sayanagi, „Grat component replacement by the Neugebauer equations", Proc. Neugebauer Memorial Seminar an Color Reproduction, SPIE Band 1184, 1989, Seiten 50–63) auch festlegen, „maximales Schwarz" nur bei dunklen Tönungen (Y' < Y'_min) zu haben, bei anderen Tönungen aber einen relativen Schwarzanteil, der dem maximalen Schwarz, multipliziert mit einem Abschwächungsfaktor f_att, entspricht:
wo Y' der durch 100 geteilte Y-Wert eines kolorimetrischen X,Y,Z-Tripletts ist, d.h. ein Wert im Bereich zwischen 0 und 1, wobei Y'_min ein unterer Wert für Y' ist, zum Beispiel Y'_min = 0,2, und wo n die Steilheit des Abschwächungsfaktors für das maximale Schwarz ist, der allgemein zwischen 2 und 5 gewählt wird.
Ein solches System der Unterfarbenreduzierug, das sich auf das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell stützt, ermöglicht es, genauere kolorimetrische Werte zu erhalten als Systeme des Standes der Technik, die für die Unterfarbenreduzierung entweder auf Dichten bauen (J. A. C. Yule, Principles of Color Reproduction, J. Wiley, 1967, Kapitel 11, Four-color printing and the black Printer, Seiten 282–303) oder die Werte von c_k, m_k, y_k dem ziemlich ungenauen kolorimetrischen Modell von Neugebauer zufolge anpassen (siehe C. Nakamura und K. Sayanagi, a.a.O.). Andere moderne Verfahren der Unterfarbenreduzierung sind umständlich, da sie auf Farbmessungen (CIE-XYZ, CIE-LAB oder CIE-LUV) an einem grossen Satz von gedruckten Patches beruhen, die Kombinationen von Tintenflächendeckungen darstellen, die durch eine Variation der nominellen Werte der Flächendeckung (z.B. Flächendeckungen von 0 %, 10 %, 20 %, ..., 100 %) jeder beitragenden Tinte (Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz) gewonnen werden, und die eine spezielle Strategie verwenden, um Cyan-, Magenta- und Gelbwerte durch die entsprechenden Werte von Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zu ersetzen (siehe US-Patent Nr. 5 402 253 , Color conversion method and apparatus with a variable gray component replacement ratio, erteilt an Seki am 28. März 1995; US-Patent Nr. 5 502 579 , Color image processing method and apparatus capable of adjusting the UCR ratio, erteilt an Kita und Mitautoren am 26. März 1996; US-Patent Nr. 5 508 827 , Color separation processing method and apparatus for a four color Printer, erteilt an H. Po-Chieh am 3. September 1996).
Werte von c_k, m_k, y_k, die in Übereinstimmung mit dem offenbarten, umfassenden Vorhersagemodell angepasst worden sind, ermöglichen es, eine 3D-Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung, deren Einträge ein rechtwinkliges Gitter im geräte-unabhängigen Farbraum darstellen, mit Werten zu füllen, die geräte-unabhängige Tristimulus-Werte (z.B. CIE-XYZ) mit nominellen Tintenflächendeckungen von Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (c_k, m_k, y_k, k) assoziieren. Nachdem sie dank des umfassenden Vorhersagemodells gefüllt worden ist, liefert die Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung die Mittel für die Farbtrennung vom geräte-unabhängigen Raum zum Raum der Ausgangswerte von Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz und zeichnet sich gegenüber Verfahren des Standes der Technik dadurch aus, dass jegliche Farbverschiebung wegen Unterfarbenreduzierung vermieden wird.
Gerätekalibrierung für Drucken mit frei gewählten Tinten
Im allgemeinen Fall von vier oder mehr freigewählten Tinten (Standard- oder Sondertinten wie Pantone-Farben) kann man festlegen, einen gegebenen kolorimetrischen Wert (z.B. CIE-XYZ) wiederzugeben, indem aus dem Satz verfügbarer Tinten ein Teilsatz von drei Tinten ausgewählt wird. Für jeden Teilsatz von drei Tinten kann man versuchen, die nominellen Flächendeckungen seiner Tinten so anzupassen, dass der gewünschte kolorimetrische Tristimulus-Wert erhalten wird. Wenn keiner der Teilsätze der Tinten eine Lösung ergibt, kann die gewünschte Farbe nicht wiedergegeben werden. Wenn genau ein Teilsatz von Tinten eine Lösung ergibt, werden die angepassten nominellen Flächendeckungen verwendet, um den gewünschten kolorimetrischen Wert wiederzugeben. Wenn zwei oder mehr verschiedene Tinten-Teilsätze eine Lösung ergeben, kann man denjenigen Teilsatz auswählen, der bestimmte Eigenschaften verwirklicht, bzw. den Teilsatz, der ein konkretes Qualitätsmass maximiert. Zum Beispiel kann eine Lösung bevorzugt werden, bei der schwarze Farbe immer zugegen ist. Oder man kann einen Tinten-Teilsatz bevorzugen, bei dem der Mittelwert der relativen Helligkeitsdifferenzen (der L-Wert von CIE-LAB) zwischen Paaren von Volltontinten, aus denen der Teilsatz besteht, minimiert wird (zum Beispiel für eine weiche Wiedergabe von Haut). Weitere Beispiele für Kriterien werden in der Veröffentlichung von S. Chosson, R. D. Hersch, „Visually-based color space tetrahedrizations for printing with custom inks", Proc. SPIE, Color Imaging: Device-Independent Color, Color Hardcopy, and Graphic Arts VI, Januar 2001, San Jose, SPIE Band 4300, Seiten 81–92), die hier durch Bezugnahme einbezogen wird, aufgeführt. Die Anpassung von Flächendeckungen von Tinten-Teilsätzen und, im Falle mehrfacher Lösungen, die Auswahl des Teilsatzes, der die Bildqualität optimiert, ermöglichen es, die Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung (rechtwinkliges Gitter im geräte-unabhängigen Farbraum) mit Werten zu füllen, die geräte-unabhängige Tristimulus-Werte mit nominellen Tintenflächendeckungen der gewählten Tinten assoziieren. Nachdem sie dank des umfassenden Vorhersagemodells gefüllt worden ist, liefert die Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung die Mittel für die Farbtrennung von den geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten zu dem Satz verfügbarer Tinten, der Sondertinten wie auch Standardtinten umfassen kann. Dieses neue Farbtrennverfahren zur Erzeugung von Farbtrennungen mit Sonder-(kundenspezifischen)Tinten zeichnet sich gegenüber Verfahren des Standes der Technik wie dem US-Patent 5 734 800 (Six-color process system, Erfinder R. Herbert und A. DiBernardo, erteilt am 31. März 1998) dadurch aus, dass es nur einen beschränkten Satz von Patches zu messen verlangt und sich auf ein umfassendes spektrales Vorhersagemodell stützt. Es unterscheidet sich von dem von Stollnitz und Mitautoren vorgeschlagenen Vorgehen (siehe E. J. Stollnitz, V. Ostromoukhov, D. Salesin, „Reproducing color images using custom inks", Proc. of SIGGRAPH 98, in: Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1998, Seiten 267–274) dadurch, dass die internen Transmissions- und Reflexionsspektren nicht angepasst, sondern berechnet werden, was stabilere Ergebnisse liefert. Es unterscheidet sich ferner von dem im US-Patent 5 936 749 (Method and apparatus for preparing special color separation, erteilt am 10. August 1999, Erfinder I. Ikeda) vorgeschlagenen Vorgehen dadurch, dass es sich nicht auf Dichten, sondern auf Reflexionsspektren stützt, die eine viel höhere Genauigkeit liefern.
Gerätekalibrierung für Drucken mit Hellcyan und Hellmagenta
Neueste Drucker haben die Möglichkeit, mit Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y), Schwarz (K) und mit den beiden zusätzlichen Farben Hellcyan (c) und Hellmagenta (m) zu drucken. Eine erste, auf einem Modell beruhende Farbtrennung des Standes der Technik für CMYKcm-Tinten, die sich auf das Yule-Nielsen-Modell stützt, wird bei A. U. Agar, „Model based separation for CMYKcm printing", Proceedings of The Ninth IS&T/SID Color Imaging Conference, Scottsdale, AZ, 2001, Seiten 298–302, beschrieben. Wegen der höheren Genauigkeit des in der vorliegenden Erfindung offenbarten, umfassenden spektralen Vorhersagemodells kann die Farbtrennung für die Füllung einer 3D-Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung aber vereinfacht werden, indem zuerst eine Farbtrennung von RGB zu Standard-Cyan-, Magenta- und Gelb-Flächendeckungen (CMY) ausgeführt wird und dann dank des umfassenden spektralen Vorhersagemodells die Flächendeckungen von Cyan, Magenta und Gelb (CMY) durch Flächendeckungen C'M'Y'K'c'm' ersetzt werden, die die gleichen Farben wie die ursprünglich farbgetrennten CMY-Werte liefern. Der Ersatz einer CMY-Flächendeckung durch eine C'M'Y'K'c'm'-Flächendeckung erfolgt mit den Schritten:

a) Vorhersage des Reflexionsgrades des CMY-Patches gemäss dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell;
b) Anpassung dieses Reflexionsgrades durch eine Zwischenflächendeckung C_iM_iY_ic_im_i, wobei zusätzliche Constraints wie die folgenden berücksichtigt werden:
I) die im Abschnitt „Gerätekalibrierung für Drucken mit frei gewählten Tinten" erwähnten; oder
II) Maximierung der Mengen von Hellcyan und Hellmagenta; oder
III) Berücksichtigung eines Bruchteils der maximalen Menge des angepassten Hellcyans bzw. Hellmagentas durch Einführung eines Reduktionsfaktors f_r, der bei einer bestimmten relativen Helligkeit Y_niedr (z.B. 0,3) Null ist und dann (proportional) mit Y ansteigt, bis er bei einer relativen Helligkeit Y_hoch (z.B. 0,8) den Wert von 1 erreicht und für Helligkeiten höher als Y_hoch den Wert von 1 behält. Die gewählte Menge von Hellcyan, c_i, bzw. Hellmagenta, m_i, ist die maximal angepasste Menge von Hellcyan bzw. Hellmagenta, multipliziert mit dem Reduktionsfaktor f_r. Die übrigen Parameter C_iM_iY_i werden dann durch Anwendung des umfassenden spektralen Vorhersagemodells angepasst.
c) Durchführung der Unterfarbenreduzierung an der C_iM_iY_ic_im_i-Flächendeckung durch Hinzufügen der schwarzen Tinte (K) und Verringerung der Mengen der C_iM_iY_i-Tinten, z.B. wie im Abschnitt „Gerätekalibrierung mit Unterfarbenreduzierung" beschrieben. Dieser letzte Schritt liefert die sich ergebenden Tintenflächendeckungen C'M'Y'K'c'm'.

Eine Alternative zur Füllung einer 3D-Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung, deren Einträge geräte-unabhängige kolorimetrische Tristimulus-Werte darstellen, umfasst die folgenden Schritte:

a) Berechnung der Zwischenwerte der Flächendeckungen C_iM_iY_ic_im_i durch Anpassung dieser Flächendeckungen gemäss dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell, indem die Mengen von Hellcyan und Hellmagenta mit dem Anpassungsziel maximiert werden, das durch einen geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Wert gegeben ist, der einem Eintrag der Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung zugeordnet ist;
b) möglicherweise eine Verringerung der Mengen von Hellcyan c, und Hellmagenta m, in Übereinstimmung mit dem zuvor eingeführten Reduktionsfaktor f_r; und
c) Ausführung der Unterfarbenreduzierung an der C_iM_iY_ic_im_i-Flächendeckung wie in der vorstehenden Alternative. Dieser letzte Schritt liefert die sich ergebenden Tintenflächendeckungen C'M'Y'K'c'm'.

Schritte, die Farbtrennung durchzuführen
Wir nehmen an, dass eine 3D-Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung durch Anwendung des umfassenden spektralen Vorhersagemodells gefüllt worden ist, wie in vorangegangenen Abschnitten beschrieben. Um das eingegebene Bild in druckfähige Tintenflächendeckungen zu trennen, werden die folgenden Schritte ausgeführt:

1. Scannen des eingegebenen Bildes Pixel um Pixel und Zeile um Zeile;
2. Gewinnung des geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Wertes (z.B. CIE-XYZ) für jedes Pixel (x, y);
3. Umwandlung seines kolorimetrischen Tristimulus-Wertes zu Flächendeckungen von Tinten durch Zugriff auf die 3D-Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung und trilineare Interpolation in dieser Tabelle.

Das eingegebene Bild wird allgemein in Koordinaten einer roten, grünen und blauen Anzeige vorgegeben, die in kolorimetrische CIE-XYZ-Werte übersetzt werden können (siehe Abschnitt 5.8, CRT Displays, Digital Color Imaging Handbook, Hrsg. G. Sharma, CRC Press, Seiten 324–328). Der Satz verfügbarer Tinten ist entweder der Satz von Standardtinten (c,m,y oder c,m,y,k), ein Satz von Tinten aus Standard- und Sondertinten (kundenspezifischen Tinten), der Satz von CMYKcm-Tinten oder ein Satz frei gewählter Tinten (kundenspezifische Tinten).
Rasterungstechniken
Das Farbtrennverfahren, das sich auf eine Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung stützt, die durch Anwendung des umfassenden Vorhersagemodells gefüllt worden ist, gilt für jede Kombination der ausgewählten Tinten. Beim Drucken mit drei dunklen Tinten kann man die normalen Raster-Druckwinkel (z.B. 15°, 45°, 75°) verwenden und eine Highlighttinte wie Gelb auf 0° legen. Zusätzliche Tinten können unter Verwendung zufälliger Raster gedruckt werden (siehe H. Kipphan, Handbook of Print Media, Springer-Verlag, 2001, Seite 92). Wechselweise können zufällige Raster für alle Tinten verwendet werden.
Steuerung von Druckerpressen und Druckern
Das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell beinhaltet physikalische Druckparameter wie die effektive physische (auch mechanisch genannte) Grösse der Flächendeckung von gedruckten Punkten, die internen Transmissionsspektren von einzelnen Tinten, ihre relativen Dicken sowie das interne Reflexionsspektrum des Substrats. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf der Grundlage von Messungen entweder des Reflexionsspektrums oder der kolorimetrischen Werte (z.B. CIE-XYZ) von Farbpatches auf Änderungen der Druckparameter (physische Flächendeckung, d.h. physische Punktgrösse, relative Tintendicke) zu schliessen. Aus den Änderungen der Druckparameter heraus können die Druckeraktivierungsparameter modifiziert werden, die zum Beispiel auf den Tintenfluss oder den Druck einwirken, die auf die im Druck befindliche Seite an gewendet werden. Eine Modifizierung des Tintenflusses ist wichtig, um sicherzustellen, dass Seiten, die viel Tinte benötigen, unter den gleichen Bedingungen gedruckt werden wie Seiten, die weniger Tinte brauchen. Dies ist besonders bei Druckern für den „Druck auf Abruf" von Wichtigkeit, wo sich der Seiteninhalt während eines Drucklaufs ändern kann.
Systeme des Standes der Technik betten spezielle Vollton- oder Halbtonpatches in die Ränder gedruckter Seiten ein (z.B. US-Patent Nr. 4 852 485 , Method of operating an autotypical color Offset printing machine, an F. Brunner), um Druckeraktivierungsparameter wie diejenigen, die den Tintenfluss steuern, zu überprüfen und zu korrigieren. Um die Kosten für die Einbettung spezieller Patches in bedruckbare Flächen, die nach dem Drucken herausgeschnitten werden müssen, zu vermeiden, offenbaren wir, wie Druckparameter aus konstanten mehrfarbigen Farbhalbtonpatches gefolgert werden können, die sich innerhalb gedruckter Seiten befinden, zum Beispiel als Hintergrund von graphischen Darstellungen oder als dicke Balken, die verschiedene Teile einer gedruckten Seite voneinander trennen.
Die Druckparameter werden erhalten, indem die anfänglich während der Kalibrierung des spektralen Vorhersagemodells oder zu Anfang des Druckauftrags aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell geschlossenen Parameter mit den Parametern verglichen werden, die während der Ausführung eines Druckauftrags (beim Drucken) aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell geschlossen werden. Unterschiede in Druckparametern wie den Flächendeckungen oder den Tintendicken können berechnet und verwendet werden, den Drucker zu steuern, d.h. die Druckeraktivierungsparameter im Drucker zu ändern, wodurch die Druckerausgangswerte wie die Geschwindigkeit des Tintenflusses, die Druckgeschwindigkeit, der Druck oder die Temperatur modifiziert werden können.
Für eine gegebene Druckkonfiguration (einen gegebenen Drucker, ein gegebenes Papier, gegebene Tinten usw.) wird zuerst das umfassende spektrale Vorhersagemodell aufgestellt, indem zum Zeitpunkt der Kalibrierung Vollton- und Halbtonpatches gemessen werden, wie im Abschnitt „Schritte zur Aufstellung von 3D-Gerätekalibriertabellen" beschrieben. Aus diesem umfassenden spektralen Vorhersagemodell werden wichtige Druckparameter wie die relativen Tintendicken beim Drucken von Überlagerungen von zwei oder mehr Tinten nach Gleichungen (10a), (10b) und möglicherweise (10c) abgeleitet. Zum Zeitpunkt der Kalibrierung oder bei Beginn eines Druckauftrags können für konstante Farbelemente mit gegebenem Reflexionsvermögen bzw. kolorimetrischen (z.B. CIE-XYZ) Werten effektive physische Flächendeckungen angepasst werden, indem die Summe der quadratischen Differenzen zwischen vorhergesagten Reflexionsgraden und den aus Farbelementmessungen abgeleiteten Reflexionsgraden bzw. zwischen vorhergesagten kolorimetrischen Werten und aus Farbelementmessungen abgeleiteten kolorimetrischen Werten minimiert wird.
Während der Erledigung eines Druckauftrags werden die gleichen konstanten, in die gedruckte Seite eingebetteten Farbelemente von Zeit zu Zeit gemessen, um entweder ihre Reflexionsspektren oder ihre kolorimetrischen Werte zu erhalten. Wenn bekannt ist, dass der Drucker einen konstanten Druck sowie weitere konstante Parameter (z.B. die Temperatur) bewahrt und nur der Tintenfluss je nach dem Inhalt der gedruckten Seite verändert werden muss, werden laufende Werte der Tintendicken gemäss dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell angepasst. Durch einen Vergleich der aus Reflexions- oder kolorimetrischen Messungen während des Druckens abgeleiteten, angepassten Tintendicken mit den aus Messungen zum Zeitpunkt der Kalibrierung bzw. zu Beginn des Druckauftrags (nach den Gleichungen (10a) und (10b)) abgeleiteten anfänglichen Tintendicken kann eine Tintendickendifferenz abgeleitet werden, die es ermöglicht, den Tintenfluss des Druckers zu steuern.
Wenn bekannt ist, dass der Drucker eine Tintenmenge überträgt, die den Oberflächen proportional ist, die eingefärbt werden müssen (konstanter Tintenfluss je Element der bedruckten Oberfläche), und dass er einen anderen Druckeraktivierungsparameter ändert, der zum Beispiel den Druck zwischen dem Tintentransferelement und dem Substrat (Papier), die Entfernung zwischen dem Tintentransferelement und dem Substrat (Papier) oder die Temperatur steuert, dann können die effektiven Flächendeckungen aus den Messungen heraus angepasst werden, indem die Tintendicken konstant gelassen werden und das umfassende spektrale Vorhersagemodell angewendet wird. Differenzen in den effektiven Flächendeckungen zwischen den zum Zeitpunkt der Kalibrierung oder bei Beginn des Druckauftrags berechneten anfänglichen effektiven Flächendeckungen und den während des Druckens abgeleiteten Flächendeckungen ermöglichen eine Steuerung der entsprechenden Druckeraktivierungsparameter.
Bei einigen Druckern (z.B. Offset-Druckerpressen) zeigen die Erfahrungen, dass eine Zunahme des Tintenflusses zu grösserer Tintendicke wie auch zu einer höheren Flächendeckung führt. In solchen Fällen werden aus den Differenzen zwischen angepassten Tintendicken zur Zeit des Druckens und der anfänglich (bei Kalibrierung oder bei Druckbeginn für einen Auftrag) vorliegenden Tintendicke wie auch aus Differenzen zwischen angepasster effektiver Flächendeckung während des Druckens und der anfänglich vorliegenden Flächendeckung Werte erhalten, die die Modifizierung des Tintenflusses kennzeichnen und verwendet werden können, um den Tintenfluss im Drucker zu steuern.
Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn Tintendicken mit konstanten mehrfarbigen Farbpatches bei Flächendeckungen zwischen 30 % und 60 % abgeleitet werden. Ausgezeichnete Ergebnisse werden erhalten, wenn Tintendicken mit konstanten Farbhalbtonelementen abgeleitet werden, die mit zwei Tinten gedruckt wurden. Die Tintendicken können auch aus einem Dreitintenpatch abgeleitet werden, solange die Flächendeckungen aller Tinten im Bereich von 30 % bis 60 % liegen oder eine der Tintendicken bereits bekannt ist und konstant gehalten wird (z.B. eine Volltontinte). Man kann Tintendicken auch aus Patches mit mehr als drei Tinten ableiten, vorausgesetzt, dass nur eine, zwei oder maximal drei Tintendicken unbekannt und die anderen Tintendicken bekannt sind.
Obwohl das offenbarte Druckersteuerverfahren im Zusammenhang mit herkömmlichen Offsetdruckern und Flüssigtintendruckern für Druck auf Abruf vorgestellt worden ist, lasst sich das Verfahren auch auf die Steuerung von Druckeraktivierungsparametern anwenden, die Druckervariablen wie die elektrostatische Ladung und Entladung des Fotoleiters, die Ladung von Tonerteilchen, den Abstand zwischen Tonerzufuhr und Fotoleiter, die Fixierdauer, den Fixierdruck und die Fixiertemperatur in elektrophotographischen Druckern, die Heizintensität und -dauer in Farbsublimationsdruckern oder die Tröpfchengrösse, Tröpfchengeschwindigkeit und Zahl der Tröpfchen pro Pixel in Tintenstrahl-Druckern beeinflussen. Für mehr Information über Druckeraktivierungsparameter und Druckervariablen konsultiere man das Buch: Output Hardcopy Devices, herausgegeben von R. C. Durbeck und S. Sherr, Academic Press, 1988, Kapitel 10, Electrophotographic Printing, von A. B. Jaffe, D. M. Burland, Seiten 221–260, Kapitel 12, Thermal Printing, von D. B. Dove, O. Sahni, Seiten 277–310, und Kapitel 13, Ink Jet Printing, von W. L. Lloyd, H. H. Taub, Seiten 311–370.
System für die Ausführung der Farbtrennung von Bildern
Wir offenbaren ein System für die Ausführung der Farbtrennung von Bildern. Zwei bevorzugte Ausführungsformen werden im Einzelnen beschrieben, aber andere Ausführungsformen können ebenfalls die Farbtrennung von Bildern leisten.
A) Erste Ausführungsform
Ein System (das in 5 gezeigte Beispiel), das in der Lage ist, die Farbtrennung von Farbbildern in einen Satz von Zieltinten auszuführen, umfasst die folgenden Moduln:

1. Einen umfassenden spektralen Farbvorhersagemodul 501 für die Vorhersage von Reflexionsspektren 502 (und kolorimetrischen Tristimulus-Werten 503) von Halbtonpatches, die mit nominellen Flächendeckungen 514 eines Satzes von Tinten gedruckt worden sind.
2. Einen umfassenden spektralen Vorhersagekalibriermodul 504 für die Ausführung der Kalibrierung des umfassenden spektralen Farbvorhersagemoduls 501. Zu den Kalibrierparametern 505 gehören die internen Transmissionsgrade der Tinten, der interne Transmissionsgrad des Substrats (des Papiers), die Flächendeckungen der Tinten allein und bei Überlagerung mit einer oder mehreren weiteren Tinten, die relativen Tintendicken, wenn zwei oder mehrere Tinten überlagert sind, und die Abbildung gegebener nomineller Flächendeckungen auf effektive Flächendeckungen.
3. Ein Füllmodul 507 für die 3D-Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung, um nominelle Werte der Flächendeckung in Übereinstimmung mit geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten, die mit Einträgen der Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung verbunden sind, durch eine Variation der Flächendeckungen 514 anzupassen, die dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul 501 geliefert werden. Der Füllmodul füllt die Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung, indem er die angepassten nominellen Flächendeckungen bei den entsprechenden Einträgen der Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung einsetzt.
4. Ein Modul 508 zur Umwandlung von geräte-abhängigen Farben (RGB) 510 zu geräteunabhängigen kolorimetrischen Werten (z.B. CIE-XYZ) 511 (siehe Abschnitt 5.8, CRT Displays, Digital Color Imaging Handbook, Hrsg. G. Sharma, CRC Press, 2003, Seiten 324–328).
5. Eine 3D-Nachschlagtabelle 509 für Gerätekalibrierung, verwendbar für die Farbtrennung von geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten 511 zu nominellen Flächendeckungen 512 der Zieltinten durch Interpolation zwischen Tabelleneinträgen der zuvor gefüllten Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung.

Als Eingangsdaten empfängt das System ein Farbbild 510, zum Beispiel als rote (R), grüne (G) und blaue (B) Anzeige-Intensitätswerte gegeben, sowie zusätzliche, wahlweise Information 513, die den gewünschten Satz von Tinten vorgibt. Für die Zwecke der Kalibrierung empfangt es als Eingangsdaten 506 weiter spektrale Reflexionsmessungen des Substrats (Papier), der auf das Substrat (Papier) gedruckten Volltontinten und deren Überlagerungen sowie der Keile von allein und in Überlagerung mit allen Kombinationen der anderen Volltontinten gedruckten Einzeltinten. Die Kalibrationsparameter 505 (z.B. die internen Transmissionsgrade der Farben, der interne Transmissionsgrad des Substrats, die effektiven Flächendeckungen von Einzelfarbkeilen und mit einer oder mehreren weiteren Tinten überlagert gedruckten Keilen sowie die relativen Tintendicken) werden durch den spektralen Vorhersage-Kalibriermodul 504 aus den eingegebenen spektralen Reflexionsmessungen 506 durch Wechselwirkung 515 mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul 501 berechnet. Der Füllmodul 507 der Nachschlagtabelle für Gerätekalibrierung füllt die Nachschlagtabelle für die Gerätekalibrierung. Durch Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul 501, d.h. durch Variation der zur Verfügung gestellten Flächendeckungen 514 passt er Tintenflächendeckungen für die geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werte der Tabelleneinträge an. Während der Farbtrennung werden eingegebene Bildfarbenwerte 510 zu geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten 511 umgewandelt, und durch Tabellennachschlagen 509 und Interpolation werden die entsprechenden Tintenflächendeckungen 512 gewonnen.
B) Zweite Ausführungsform:
Man kann sich auch ein Farbtrennsystem vorstellen, das dank einer erweiterten Nachschlagtabelle die eingegebenen Bildfarbenkoordinaten 510 direkt auf Tintenflächendeckungen 512 abbildet. Anstelle von Einträgen, die als geräte-unabhängige kolorimetrische Werte vorgegeben sind, werden die Einträge aus eingegebenen Bildfarbkoordinaten gebildet, die in gegebenen Intervallen, z.B. 0 %, 10 %, ..., 90 %, 100 % abgetastet wurden. Dies ist leicht erreicht, da zwischen den eingegebenen Bildkoordinaten (z.B. Rot, Grün, Blau) und geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten eine direkte Entsprechung existiert (siehe Abschnitt 5.8, CRT Displays, Digital Color Imaging Handbook, Hrsg. G. Sharma, CRC Press, 2003, Seiten 324–328).
System für die Steuerung von Druckern und Druckerpressen
Das offenbarte System (6) für die Steuerung von Druckern (oder Druckerpressen) umfasst den Drucker 600, gedruckte Seiten 601, eine Bilderfassungsvorrichtung 602, einen Bilderfassungs- und -umwandlungsmodul 603, das Druckersteuersystem 605, den umfassenden spektralen Vorhersagemodul 606 und den spektralen Vorhersage-Kalibriermodul 609. Der Drucker 600 kann mehrere Farbwerke für das Bedrucken des Substrats (Papier) mit mehreren Tinten umfassen. Mehrfarbige Farbelemente, die sich in einer gedruckten Seite 601 befinden, werden durch die Bilderfassungsmittel erfasst. Diese können zum Beispiel eine Kamera oder ein Scanner sein, die Sensor-Ansprechwerte für Rot, Grün und Blau liefern, ein Kolorimeter, das geräte-unabhängige kolorimetrische Werte (z.B. CIE-XYZ) direkt liefert, oder ein Spektrophotometer, das Reflexionsspektren liefert. Modernsten Verfahren zufolge liefert der Bilderfassungs- und -umwandlungsmodul 603 eine Umwandlung Kamerasensor-Ansprechwerten für Rot, Grün und Blau zu geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten 604 (für die Umwandlung zwischen den erfassten Sensor-Ansprechwerten für Rot, Grün und Blau und dem CIE-XYZ-Wert siehe H. R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Seiten 282–285). Das Druckersteuersystem 605 passt Druckparameter wie die Tintendicken oder Flächendeckungen an, indem es die dem umfassenden Vorhersagemodul zur Verfügung gestellten Druckparameter 607 in der Weise variiert, dass ein vorhergesagtes Spektrum oder ein kolorimetrischer Tristimulus-Wert 608 erhalten wird, der den eingegebenen, geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimulus-Werten 604 entspricht, die vom Bilderfassungs- und -umwandlungsmodul 603 empfangen wurden. Die angepass ten Druckparameter werden mit den Druckparametern verglichen, die bei Kalibrierung oder bei Beginn des Druckauftrags erhalten worden waren. Die Differenzen oder Funktionen dieser Differenzen 610 werden zum Drucker 600 übertragen und verwendet, um Druckerparameter zu steuern. Zum Beispiel ist die Differenz zwischen der angepassten Tintendicke einer gedruckten Seite während eines Drucklaufs und der anfänglich angepassten Tintendicke ein Steuerwert, um die Regulatoren des Farbwerks für den Tintenfluss im Drucker zu aktivieren. Der umfassende spektrale Vorhersagekalibriermodul 609 funktioniert in der gleichen Weise wie oben im Abschnitt „System für die Ausführung der Farbtrennung von Bildern" beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform können, wenn die Kamera bekannte Rot-, Grün- und Blau-Empfindlichkeitskurven hat, die Druckparameter durch Minimierung der Summe der quadratischen Differenzen zwischen gemessenen RGB-Sensor-Ansprechwerten und vorhergesagten Sensor-Ansprechwerten direkt angepasst werden. Vorhergesagte RGB-Sensor-Ansprechwerte können durch Simulierung der RGB-Bilderfassungsvorrichtung berechnet werden, wobei diese Simulation die Vektor-Matrix-Multiplikation zwischen dem vorhergesagten Spektrum 608 und den Rot-, Grün- und Blau-Empfindlichkeitskurven umfasst.
Im Falle einer Bilderfassungsvorrichtung, die geräte-unabhängige kolorimetrische Tristimulus-Werte (z.B. CIE-XYZ) oder Reflexionsspektren direkt liefert, können Druckparameter 607 wie die Tintendicken und/oder die Flächendeckungen durch das Druckersteuersystem 605 direkt angepasst werden.
Für den Fall, dass bestimmte Tintenflüsse stabil sind, d.h. gleiche Tintenmengen je bedrucktem Oberflächenelement liefern, während andere Tintenflüsse schwanken, kann das Steuersystem im Rahmen seines Vorhersagemodells die mit den stabilen Tintenflüssen verbundenen Tintendicken konstant halten und lediglich diejenigen Tintendicken anpassen, die mit den schwankenden Tintenflüssen verbunden sind. Die entsprechenden Dickenunterschiede werden dann verwendet, um die Regulatoren der Farbwerke zu aktivieren, deren schwankende Tintenflüsse gesteuert werden müssen.
Das offenbarte Steuersystem kann auch für die Steuerung der Druckeraktivierungsparameter in elektrophotographischen Druckern (auf die Druckervariablen einwirkende Parameter wie die elektrostatische Ladung und Entladung des Fotoleiters, die Ladung der Tonerteilchen, die Entfernung zwischen der Tonerzufuhr und dem Fotoleiter, die Fixierdauer, der Fixierdruck und die Fixiertemperatur), in Thermo- und Farbsublimationsdruckern (auf die Druckervariablen einwirkende Parameter wie die Heizintensität und Heizdauer im Druckkopf) und in Tintenstrahldruckern (auf die Druckervariablen einwirkende Parameter wie der an das Tintenreservoir angelegte Druck, die Tröpfchengeschwindigkeit, die Tröpfchengrösse, die Zahl von aufeinanderfolgenden Tröpfchen pro Punkt usw.) angewendet werden.
Vorteile
Die vorliegende Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik. Das umfassende spektrale Vorhersagemodell, das wir offenbaren, stützt sich auf physikalische Druckparameter wie die internen Transmissionspektren, das interne Reflexionsspektrum des Papiers, die physischen (mechanischen) Flächendeckungen für allein und in Überlagerung mit anderen Tinten gedruckte Tinten und Tintendicken. Somit kann dieses Modell verwendet werden, um Druckeraktivierungsparameter zu steuern, die auf Druckervariablen wie den Tintenfluss, den Druck und die Temperatur des Farbwerks einwirken. Weitere Druckeraktivierungsparameter wie zum Beispiel diejenigen, die Tintenstrahldrucker-Variablen steuern (Tröpfchengeschwindigkeit, Tröpfchengrössen, Zahl von Tröpfchen pro Pixel usw.), diejenigen, die die Variablen elektrophotographischer Drucker steuern (elektrostatische Ladungen, Druck und Temperatur während des Aufschmelzens), und diejenigen, die die Variablen von Thermo- und Farbsublimationsdruckern steuern (Temperaturprofile der Kopfelemente), können gesteuert werden, indem die anfänglich aufgestellten Druckparameter, die aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell abgeleitet wurden, mit den Druckparametern verglichen werden, die während des Druckens aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell abgeleitet werden.
Verglichen mit Modellen des Standes der Technik ermöglicht es das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell, eine höhere Vorhersagegenauigkeit zu erreichen. Da seine einzigen freien Parameter die allein oder in Überlagerung mit anderen Volltontinten ge druckten Flächendeckungen sind, ist es sehr stabil und liefert übereinstimmende Ergebnisse.
Das umfassende spektrale Vorhersagemodell ermöglicht ein Füllen von Nachschlagtabellen für die Gerätekalibrierung in einer viel effizienteren Art und Weise, nämlich indem statt der vielen, bei den modernsten Verfahren erforderlichen Patches nur ein kleiner Satz von Patches gedruckt wird. Dies ist für die Nachkalibrierung von Druckern besonders nützlich, z.B. wenn ein unterschiedliches Papier und/oder ein anderer Satz von Tinten für das Drucken verwendet wird. Da ausserdem mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell eine kolorimetrische Genauigkeit erreicht werden kann, die viel höher als bei Verfahren des Standes der Technik ist (siehe H. R. Kang, „Applications of color mixing models to electronic printing", Journal of Electronic Imaging, Band 3, Nr. 3, Juli 1994, Seiten 276–287), können Drucker mit Nachschlagtabellen für Gerätekalibrierung, die dank des umfassenden spektralen Vorhersagemodells gefüllt worden sind, mit einer höheren kolorimetrischen Genauigkeit drucken, was ein entscheidender Vorteil zum Beispiel bei Druckern ist, die versuchen, Bilder photographischer Qualität zu erzeugen.
Das offenbarte, umfassende spektrale Vorhersagemodell liefert des Weiteren verbesserte Lösungen für die Farbtrennung von Bildern, wenn die Tinten Sondertinten umfassen. Es liefert auch verbesserte Lösungen für Unterfarbenreduzierung (oder Graukomponentenersatz) beim Drucken mit Tinten der Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz.
Im Einzelnen werden die folgenden Verbesserungen in der vorliegenden Erfindung offenbart.

1) Im Rahmen des umfassenden spektralen Vorhersagemodells berücksichtigt die neue Modellierung der physischen (auch mechanisch genannten) Flächendeckung die Flächendeckungen von allein oder mit anderen Tinten überlagert (d.h. über oder unter anderen Tinten) gedruckten Tinten.
2) Der Überfüllungseffekt wird modelliert, indem die internen Transmissionsgrade von überlagerten Volltontintenpatches aus den gemessenen Reflexionsgraden dieser Patches und wahlweise durch Berechnung der jeweiligen Tintendicken der beteiligten Tintenschichten abgeleitet werden.
3) Das umfassende spektrale Vorhersagemodell kann einer grossen Vielfalt von Druckern angepasst werden, da es getrennte Mappings (Funktionen, die nominelle auf effektive Flächendeckungen abbilden) für allein gedruckte Einzelfarbenkeile, für mit einer zweiten Volltontinte überlagert gedruckte Einzelfarbkeile und möglicherweise für mit mehr als zwei Tinten überlagert gedruckte Einzelfarbkeile umfasst.
4) Neue Wichtungstechniken werden offenbart (durch Gleichungen (11) und (14) ausgedrückt), um die unterschiedlichen Mappings von Flächendeckungen (die Flächendeckungs-Abbildungsfunktionen) zu Wichten und die effektive Flächendeckung jeder Tinte in einem mehrfarbigen Halbtonpatch zu erhalten. Die unterschiedlichen Mappings innerhalb eines mehrfarbigen Farb-Halbtonpatches werden proportional zur relativen Oberfläche ihrer Überlagerungsbedingungen gewichtet. Diese neuen Wichtungsverfahren führen zu viel genaueren Vorhersageergebnissen.
5) Differenzen zwischen anfänglich abgeleiteten Druckparametern und während des Druckens gefolgerten Druckparametern werden dank des umfassenden spektralen Vorhersagemodells berechnet und ermöglichen eine Steuerung des Druckprozesses durch Steuerung relevanter Druckeraktivierungsparameter wie Tintenfluss, Druckgeschwindigkeit, Druck, Entfernungen, Temperatur usw.

Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Druckeraktivierungsparameter zu steuern, ohne dass die Ränder von Druckseiten mit ausschliesslich zugeordneten Vollton- und Halbtonpatches bedruckt werden müssen. In die Druckseite integrierte mehrfarbige Konstantfarben-Halbtonelemente genügen, um Flächendeckungen und Tintendicken abzuleiten und daher Mittel für eine Steuerung relevanter Druckeraktivierungsparameter wie Tintenflüsse, Druck, Abstände, Temperaturen usw. zur Verfügung zu stellen.
ZITIERTE LITERATUR US-Patente und Patentanmeldungen

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Weitere zitierte Literatur

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Claims

Verfahren zum Füllen einer Nachschlagtabelle, die für die Farbtrennung von Farbkoordinaten eines eingegebenen Bildes in Oberflächenbedeckungsgrade eines Satzes von Farben verwendet wird, wobei die Eintrage der Nachschlagtabelle kolorimetrische Tristimuluswerte darstellen und das Verfahren die Schritte umfasst, a) Farbtrannsmissionsspektren aus gemessenen Reflexionsspektren zu berechnen und b) Farbbedeckungsgrade in Übereinstimmung mit einem umfassenden spektralen Vorhersagemodell anzupassen, das Farbtransmissionsspektren und getrennte Abbildungen nomineller Oberflächenbedeckungsgrade auf effektive Oberflächenbedeckungsgrade für allein gedrucke Einzelfarbkeile und für mit zumindest einer zweiten Farbe überlagert gedruckte Einzelfarbkeile umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von Farben die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz umfasst und eine Unterfarbenreduzierung ausgeführt wird, indem ein Bedeckungsgrad von Schwarz ausgewählt und die Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb in Übereinstimmung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell mit einem Anpassungsziel angepasst werden, das durch einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen kolorimetrischen Tristimuluswert gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von Farben aus Farben gebildet wird, die aus dem Satz der Standardfarben sowie Sonderfarben ausgewählt werden, und für einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen kolorimetrischen Tristimuluswert eine Teilmenge von Farben ausgewählt wird, deren Farbbedeckungsgrade mit einem durch den kolorimetrischen Tristimuluswert gegebenen Anpassungsziel angepasst werden
Verfahren nach Anspruch 3, wobei mehrere Teilmengen von Farben mit dem Anpassungsziel angepasst werden und aus den Teilmengen eine Teilmenge ausgewählt wird, die eine konkrete Qualitätseigenschaft verwirklicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von Farben aus Cyan, Magenta, Gelb, Hellcyan und Hellmagenta gebildet wird, die Bedeckungsgrade von Hellcyan und Hellmagenta berechnet werden und der Schritt, die Farbbedeckungsgrade in Übereinstimmung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell anzupassen, die Anpassung der Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Satz von Farben auch die schwarze Farbe umfasst und wo ein zusätzlicher Schritt der Unterfarbenreduzierung die Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb durch angepasste Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz ersetzt, während die angepassten Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb in Übereinstimmung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bedeckungsgrade von Hellcyan und Hellmagenta berechnet werden, indem die Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta, Gelb, Hellcyan und Hellmagenta in Übereinstimmung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell angepasst werden und die Bedeckungsgrade von Hellcyan und Hellmagenta mit einem Anpassungsziel maximiert werden, das durch einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen kolorimetrischen Tristimuluswert gegeben ist.
Verfahren zur Steuerung von Druckeraktivierungsparametern, das auf der Berechnung von Differenzen zwischen anfänglich berechneten Druckparametern und Druckparametern beruht, die zum Zeitpunkt des Drucks gewonnen werden, wobei die Druckparameter unter Benutzung eines umfassenden spektralen Vorhersagemodells abgeleitet werden, das aus gemessenen Reflexionsspektren berechnete Farbtransmissionsspektren und getrennte Abbildungen nomineller Oberflächenbedeckungsgrade auf effektive Oberflächenbedeckungsgrade für allein gedruckte Einzelfarbkeile und für mit zumindest einer zweiten Farbe überlagert gedruckte Einzelfarbkeile umfasst, und das Verfahren die Schritte umfasst, a) das umfassende spektrale Vorhersagemodell mit spektralen Reflexionsmessungen an festen Farben und an Überlagerungen fester Farben sowie mit Messungen von Halbton- Farbkeilen zu kalibrieren, die allein bzw. mit zumindest einer festen Farbe überlagert gedruckt wurden; b) aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell Anfangswerte der Druckparameter abzuleiten; c) durch Messungen zum Zeitpunkt des Drucks Datensätze von mehrfarbigen Halbtonelementen zu erfassen, wobei die Datensätze aus der Gruppe von Reflexionsspektren und Farbkoordinatentriplets ausgewählt werden; d) die Datensätze zur Ableitung von Werten der Druckparameter zum Zeitpunkt des Drucks aus dem umfassenden spektralen Vorhersagemodell zu benutzen; e) die Anfangswerte der Druckparameter mit den Werten der Druckparameter zum Zeitpunkt des Drucks zu vergleichen; und f) neue Werte für die Druckeraktivierungsparameter in Übereinstimmung mit dem Vergleich festzulegen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Druckparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Farbdicken und -oberflächenbedeckungsgraden ausgewählt werden, und die Druckeraktivierungsparameter den Farbfluss steuern.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Druckparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Farbdicken und -oberflächenbedeckungsgraden ausgewählt werden, und die Druckeraktivierungsparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Parametern ausgewählt werden, die den Farbfluss, die Druckgeschwindigkeit, den Druck und die Temperatur steuern.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Druckparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Farbdicken und -oberflächenbedeckungsgraden ausgewählt werden, und die Druckeraktivierungsparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Parametern ausgewählt werden, die a) bei Tintenstrahldruckern Druckervariablen steuern, die aus der Gruppe von Tröpfchengeschwindigkeit, Tröpfchengrösse und Anzahl von Tröpfchen pro Pixel ausgewählt werden; b) bei elektrophotographischen Druckern Druckervariablen steuern, die aus der Gruppe von elektrostatischer Ladung, elektrostatischer Entladung, Fixierdruck, Aufschmelztemperatur und Fixierdauer ausgewählt werden; c) bei Thermo- und Farbsublimationsdruckern die Temperaturen der Kopfelemente steuern und d) bei Offsetdruckern die Farbflussmenge steuern.
System zur Ausführung der Farbtrennung von Bildern in Bedeckungsgrade eines Satzes von Farben, umfassend: a) einen umfassenden spektralen Vorhersagemodul, der betrieben werden kann, um den Reflexionsgrad von mit gegebenenen Farbbedeckungsgraden gedruckten Patches vorherzusagen; b) eine Nachschlagtabelle (509); und c) einen Füllmodul (507) für die Nachschlagtabelle; wobei der Füllmodul für die Nachschlagtabelle einem Verfahren gemäss arbeitet, das in einem der Ansprüche 1 bis 7 genannt wurde, und der Füllmodul für die Nachschlagtabelle durch eine Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul Farbbedeckungsgrade in Übereinstimmung mit kolorimetrischen Tristimuluswerten anpasst, die mit Einträgen der Nachschlagtabelle verbunden sind, während der umfassende spektrale Vorhersagemodul Farbtransmissionsspektren aus gemessenen Reflexionsspektren berechnet und getrennte Abbildungen nomineller Oberflächenbedeckungsgrade auf effektive Oberflächenbedeckungsgrade für allein gedrucke Keile und für mit zumindest einer zweiten Farbe überlagert gedruckte Keile berechnet.
System nach Anspruch 12, wobei der Satz von Farben aus den Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz gebildet wird und der Füllmodul für die Nachschlagtabelle eine Unterfarbenreduzierung ausführt, indem er einen Bedeckungsgrad von Schwarz auswählt und die Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb in Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul mit einem Anpassungsziel anpasst, das durch einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen, geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimuluswert gegeben ist.
System nach Anspruch 12, wobei der Satz von Farben aus Farben gebildet wird, die aus dem Satz der Standardfarben sowie Sonderfarben ausgewählt werden, und der Füllmodul für die Nachschlagtabelle für einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen kolorimetrischen Tristimuluswert eine Teilmenge von Farben auswählt und deren Bedeckungsgrade mit einem durch den kolorimetrischen Tristimuluswert gegebenen Anpassungsziel anpasst.
System nach Anspruch 14, wobei der Füllmodul für die Nachschlagtabelle mehrere Teilmengen von Farben mit einem durch den kolorimetrischen Wert gegebenen Anpassungsziel anpasst und aus den Teilmengen eine Teilmenge ausgewählt wird, die eine konkrete Qualitätseigenschaft verwirklicht.
System nach Anspruch 12, wobei der Satz von Farben die Farben Cyan, Magenta, Gelb, Hellcyan und Hellmagenta umfasst und der Füllmodul für die Nachschlagtabelle die Bedeckungsgrade von Hellcyan, Hellmagenta, Cyan, Magenta und Gelb durch Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul anpasst.
System nach Anspruch 16, wobei der Füllmodul für die Nachschlagtabelle die Bedeckungsgrade von Hellcyan, Hellmagenta, Cyan, Magenta und Gelb anpasst, indem die Bedeckungsgrade von Hellcyan und Hellmagenta mit einem Anpassungsziel maximiert werden, das durch einen mit einem Eintrag in der Nachschlagtabelle verbundenen kolorimetrischen Tristimuluswert gegeben ist.
System nach Anspruch 17, wobei die angepassten Bedeckungsgrade von Hellcyan und Hellmagenta in Übereinstimmung mit einem Reduktionsfaktor reduziert werden, der von der relativen Helligkeit des kolorimetrischen Tristimuluswertes abhängt, und modifizierte Werte von Cyan, Magenta und Gelb mit einem durch den kolorimetrischen Tristimuluswert gegebenen Anpassungsziel angepasst werden.
System nach Anspruch 18, wobei der Satz von Farben auch eine schwarze Farbe umfasst und der Füllmodul für die Nachschlagtabelle eine Unterfarbenreduzierung ausführt, indem er die Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb durch angepasste Be deckungsgrade von Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz ersetzt, während die angepassten Bedeckungsgrade von Cyan, Magenta und Gelb durch Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul angepasst werden.
System zur Ausführung der Druckersteuerung, einen Drucker (600), Mittel für Bilderfassung und -verwandlung (603), ein Druckersteuersystem (605), einen umfassenden spektralen Vorhersagemodul (606) und einen spektralen Vorhersagekalibriermodul (609) umfassend, wobei der umfassende spektrale Vorhersagemodul Farbtransmissionsspektren aus gemessenen Reflexionsspektren berechnet und getrennte Abbildungen nomineller Oberflächenbedeckungsgrade auf effektive Oberflächenbedeckungsgrade für allein gedrucke Einzelfarbkeile und für mit zumindest einer zweiten Farbe überlagert gedruckte Einzelfarbkeile berechnet, die Bilderfassungs- und -verwandlungsmittel durch Messung die Farbe von mehrfarbigen Halbtonelementen als Datensätze erfassen, die aus der Gruppe von Reflexionsspektren und Farbkoordinatentriplets ausgewählt wurden, und das Druckersteuersystem Druckparameter durch Wechselwirkung mit dem umfassenden spektralen Vorhersagemodul und Berechnung der Differenzen zwischen anfänglichen Druckparametern und zur Zeit des Drucks angepassten Druckparametern sowie Festlegung neuer Werte für die Druckeraktivierungsparameter in Übereinstimmung mit den Differenzen anpasst.
System nach Anspruch 20, wobei die Bilderfassungs- und -verwandlungsmittel die erfassten Datensätze weiter zu geräte-unabhängigen kolorimetrischen Tristimuluswerten umrechnen, angepasste Druckparameter aus der Gruppe von Farbdicken und -oberflächenbedeckungsgraden ausgewählt werden und Druckeraktivierungsparameter aus der Gruppe von Farbflusssteuer-, Druckgeschwindigkeits-, Druck- und Temperaturparametern ausgewählt werden.
System nach Anspruch 20, wobei die Druckparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Farbdicken und -oberflächenbedeckungsgraden ausgewählt werden, und die Druckeraktivierungsparameter Parameter sind, die aus der Gruppe von Parametern ausgewählt werden, die a) bei Tintenstrahldruckern Druckervariablen steuern, die aus der Gruppe von Tröpfchengeschwindigkeit, Tröpfchengrösse und Anzahl von Tröpfchen pro Pixel ausgewählt werden; b) bei elektrophotographischen Druckern Druckervariablen steuern, die aus der Gruppe von elektrostatischer Ladung, elektrostatischer Entladung, Fixierdruck, Aufschmelztemperatur und Fixierdauer ausgewählt werden; c) bei Thermo- und Farbsublimationsdruckern die Temperaturen der Kopfelemente steuern und d) bei Offsetdruckern die Farbflussmenge steuern.