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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung von mehrfarbigen
Bildern für
die Reproduktion auf einem Drucker- oder Kopiersystem, das wenigstens
fünf Prozeßfarben
aufweist. Von besonderem Interesse sind komplementäre Mehrfarben-Drucksysteme
oder Mehrfarben-Kopiersysteme.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Im
folgenden wird Bezug genommen auf ein Mehrfarben-Reproduktionssystem,
bei dem es sich um ein Mehrfarben-Druckersystem oder ein Mehrfarben-Kopiersystem
handelt. In dieser Beschreibung umfaßt der Begriff "Farbe" alle Farben einschließlich Schwarz
und Weiß und
aller Grautöne.
Beim digitalen Farbdrucken werden Halbtöne wiedergegeben, indem die
Farbauszugsbilder in den Prozeßfarben
einer Halbtonverarbeitung unterzogen werden. Bei den Prozeßfarben
handelt es sich um eine begrenzte Anzahl von Farben von Markierungspartikeln,
die in dem Mehrfarben-Reproduktionssystem zur Wiedergabe eines Farbbildes
verfügbar
sind. Üblicherweise
kann zwischen den Farbdruckersystemen unterschieden werden anhand
der Art der verwendeten Markierungspartikel, z. B. Tinte oder Toner,
des verwendeten Bilderzeugungsprozesses, z. B. Magnetografie oder
Elektro(Foto)grafie oder Tintenstrahl, der Produktivität oder des
Bereichs der Medien. Es kann jedoch auch nach der verfügbaren Anzahl
von Prozeßfarben
unterschieden werden. Die Prozeßfarben entsprechen
den Farben der jeweiligen farbigen Markierungspartikel, die in dem
System verfügbar
sind, wie z. B. Schwarz, Weiß,
Cyan, Magenta, Gelb, Orange, Rosa, Rot, Grün und Blau. Durch Auswahl einer
Anzahl von Prozeßfarben
für ein
Farbbild-Reproduktionssystem wird der Umfang an Farben festgelegt,
der mit dem Farbbild-Reproduktionssystem wiedergegeben werden kann,
mit anderen Worten: der Farbbereich. Die meisten Bildreproduktionssysteme
benutzen die drei klassischen chromatischen Farben Cyan (C), Magenta
(M) und Gelb (Y), d. h. die sogenannten subtraktiven Farben, und
in den meisten Fällen
zusätzlich
Schwarz (K). Der mit den Prozeßfarben
Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz erreichbare Farbbereich ist gewöhnlich stärker eingeschränkt als
der Farbbereich des wiederzugebenden Bildes. Um den Farbbereich
zu erweitern, müssen
weitere Prozeßfarben
hinzugefügt
werden. Typische heute bestehende Sätze von Prozeßfarben
umfassen Sätze aus
Cyan, Magenta, Gelb und Rot oder aus Cyan, Magenta, Gelb, Orange
und Grün, oder
den subtraktiven Farben sowie Rot (R), Grün (G) und Blau (B), den sogenannten
additiven Farben, um den Farbbereich im roten, grünen bzw.
blauen Bereich zu erweitern. Zu jedem der vorgenannten Sätze von
Prozeßfarben
kann Schwarz hinzugefügt
werden.
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Eine
weitere Unterscheidung kann in Abhängigkeit davon getroffen werden,
wie das mehrfarbige Bild aus Markierungspartikeln zusammengesetzt
ist. Zum Beispiel kann das mehrfarbige Bild aus Markierungspartikeln
aus einer Vielzahl von registergerechten Farbauszugsbildern zusammengesetzt
sein, bei denen die Markierungspartikel in den jeweiligen, zu den
betreffenden Farbauszugsbildern gehörenden Prozeßfarben
durch das Mehrfarben-Bildreproduktionssystem überlagert werden, was im folgenden
als ein überlagerndes
Mehrfarben-Bildreproduktionssystem bezeichnet werden soll. Alternativ
kann das mehrfarbige Bild aus Markierungspartikeln aus einer Vielzahl
von registergerechten Farbauszugsbildern zusammengesetzt sein, bei
denen die Markierungspartikel in den zu den jeweiligen Farbauszugsbildern
gehörenden
Farben durch das Mehrfarben-Bildreproduktionssystem aneinander anschließend positioniert
werden, was im folgenden als ein komplementäres Mehrfarben-Bildreproduktionssystem
bezeichnet werden soll. In einem solchen System werden die digitalen
Bilder zunächst
in eine Auswahl von Prozeßfarben
des Systems zerlegt, was eine Anzahl digitaler Farbauszugsbilder
ergibt. Die jeweiligen Farbauszugsbilder sind komplementär und werden
nacheinander registergerecht in Farbauszugsbilder aus Markierungspartikeln
in den jeweils zugehörigen
Farben auf einem Bildempfangselement konvertiert, um auf diesem
Empfangselement registergerechte zusammengesetzte mehrfarbige Bilder
aus farbigen Markierungspartikeln zu bilden. Der Begriff "komplementär" bedeutet, daß Markierungspartikel
einer Prozeßfarbe
auf der freien Oberfläche
des bildtragenden Elements akkumuliert werden und im wesentlichen
nicht auf farbigen Markierungspartikeln, die bereits auf dem Bildempfangselement
akkumuliert worden sind.
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Bei
der Wiedergabe von Farbbildern und insbesondere Contone-Bildern,
werden diese Bilder durch das Farbbild-Reproduktionssystem verarbeitet,
um digitale Farbauszugsbilder in den Prozeßfarben zu erzeugen. Die jeweiligen
digitalen Farbauszugsbilder werden einer Halbtonverarbeitung unterzogen,
damit sie gedruckt werden können.
Gewöhnlich
wird jedes Farbauszugsbild einer Halbtonverarbeitung mit einer unterschiedlichen
Maske unterzogen. Ein Nachteil dieses mit einer Vielzahl unterschiedlicher
Masken arbeitenden Ansatzes ist die Anfälligkeit für die Entstehung von Moiré-Mustern.
Moiré-Muster
sind sichtbare Verzerrungen in einem wiedergegebenen mehrfarbigen
Bild, die durch Interferenzmuster verursacht werden, die durch Kombination
der Halbtonmasken entstehen. Zwar ist es bekannt, daß der sichtbare
Effekt von Moiré-Mustern
vermindert werden kann, indem die Halbtonmasken unter vorbestimmten
Maskenwinkeln angeordnet werden, doch wird die Vermeidung von Moiré in Farbbildreproduktionssystemen,
bei denen vier oder mehr Prozeßfarben
gedruckt werden können,
besonders schwierig. Um Moiré zu
vermeiden, sollte deshalb die Anzahl der Masken begrenzt werden.
Um diese Anforderung zu erfüllen,
existieren heute Mehrfarben-Bildreproduktionssysteme, die mit den
Prozeßfarben
Gelb, Magenta, Cyan, Rot, Grün,
Blau und Schwarz arbeiten, bei denen zum Drucken von Farbbildern
ein Ansatz verwendet wird, wie er z. B. von Viktor Ostromoukhov
in "Chromaticity gamut
enhancement by heptatone multi-color printing" SPIE Proceedings 193, Band 1909, Seiten
139-151 beschrieben wird. Nach diesem Ansatz wird jedes Pixel eines
Farbbildes mit Hilfe einer Auswahl von höchstens drei von sieben Prozeßfarben
gedruckt, nämlich
zwei chromatischen Farben: einer additiven Primärfarbe (eine von RGB) und einer
subtraktiven Sekundärfarbe
(eine von YMC) und einer achromatischen Farbe: Schwarz (K). Infolgedessen
wird in dem heptatonen Druckprozeß, wie er von Ostromoukhov
beschrieben wird, der verfügbare
Farbbereich in sechs Unterbereiche aufgeteilt (KRY, KRM, KBM, KBC,
KGC und KGY. Ein erster Nachteil dieses Ansatzes besteht darin,
daß ein
Grauton nur mit Punkten aus schwarzen Markierungspartikeln gedruckt
werden kann und somit, insbesondere bei niedrigen Bilddichten, die
gedruckten Bilder sehr anfällig
für Körnigkeit
sind. Körnigkeit
ist ein wahrnehmbares Merkmal einer wiedergegebenen Farbe, das sich
unter anderem darauf bezieht, wie gleichförmig die farbigen Markierungspartikel
auf das Medium aufgebracht sind. Neben der Bildbedeckung bestimmen
Helligkeitsunterschiede und insbesondere unbeabsichtigte Schwankungen der
Helligkeitsunterschiede in einem hohen Maße das Ausmaß der Körnigkeit.
Je größer die
Helligkeitsunterschiede sind, desto empfindlicher sind die gedruckten
Bilder hinsichtlich der Körnigkeit.
Helligkeitsunterschiede umfassen Unterschiede in der Helligkeit
zwischen nichtüberlappenden
Punkten aus Markierungspartikeln in verschiedenen Prozeßfarben
und, sofern überlagernde
Mehrfarben-Bildreproduktionssystems
verwendet werden, Unterschiede in der Helligkeit zwischen nichtüberlappenden
Punkten aus überlagerten
Markierungspartikeln in verschiedenen Prozeßfarben.
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Ein
weiterer Nachteil des von Ostromoukhov beschriebenen Ansatzes besteht
darin, daß jeder
Teilbereich nur zwei chromatische Prozeßfarben umfaßt und somit
ein farbiges Pixel nur mit höchstens
zwei Prozeßfarben
gedruckt werden kann. Die Verfügbarkeit
von nur zwei chromatischen Prozeßfarben hat nicht nur einen negativen
Einfluß auf
die Körnigkeit
bei niedrigen Bilddichten, sondern begrenzt auch die Möglichkeiten
für eine
treue Farbreproduktion von, z. B. Fotos und insbesondere von z.
B. Bildteilen mit hellen Schattierungen von Pastellfarben.
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AUFGABEN DER
ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verarbeitung von
mehrfarbigen Bildern für
deren Reproduktion auf einem komplementären Farbbildreproduktionssystem
anzugeben, das wenigstens fünf
Prozeßfarben
aufweist, mit keiner oder zumindest geringer Anfälligkeit für Körnigkeit, insbesondere bei
niedrigen Bilddichten.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Verarbeitung von digitalen mehrfarbigen Bildern für deren
Reproduktion auf einem Farbbildreproduktionssystem anzugeben, das
wenigstens fünf
Prozeßfarben
aufweist, wobei jedes Pixel der mehrfarbigen Bilder mit bis zu drei
chromatischen Prozeßfarben
wiedergegeben wird, wobei Moiré vermieden
oder zumindest begrenzt wird.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines
digitalen mehrfarbigen Bildes beschrieben, für die Reproduktion dieses Bildes
auf einem komplementären
Farbbildreproduktionssystem, das wenigstens fünf Prozeßfarben aufweist, die einen
Farbbereich definieren, welches Verfahren die Schritte a) bis d)
umfaßt.
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In
Schritt a) wird der verfügbare
Farbereich in mehrere Teilbereiche aufgeteilt, und jeder Teilbereich
ist durch drei chromatische Prozeßfarben aus der Vielzahl der
Prozeßfarben
so definiert, daß wenigstens
ein Teilbereich unter den mehreren Teilbereichen komplementäre Prozeßfarben
enthält.
Komplementäre
Farben sind Farben, die in Kombination eine achromatische Farbe
bilden. Typische Beispiele für
komplementäre
Farben sind C und R, G und M sowie Y und B. Der verfügbare Farbbereich
ist der Farbbereich, der durch alle verfügbaren Prozeßfarben
definiert wird, und kann sowohl chromatische Farben als auch achromatische
Prozeßfarben
umfassen. Die achromatischen Farben sind Schwarz, Weiß und alle
Schattierungen von Grau. Mit anderen Worten, dabei handelt es sich
sämtlich
um Farben, die im wesentlichen auf der Grau-Achse liegen, also der
Linie, die den Weiß-Punkt
mit dem Schwarz-Punkt
verbindet. Jeder Teilbereich wird durch drei chromatische Prozeßfarben
definiert, doch versteht es sich, daß zu dem Satz der Prozeßfarben,
die den den Teilbereich definieren, zusätzliche achromatische Prozeßfarben
hinzugefügt
werden können.
Die Tatsache, daß der
Farbbereich so aufgeteilt wird, daß man wenigstens einen Teilbereich
erhält,
der durch drei chromatische Farben definiert wird, von denen zwei
komplementäre
Farben sind, ist überraschend,
weil die meisten im Handel erhältlichen
Mehrfarben-Bildreproduktionssysteme überlagernde Mehrfarben-Bildreproduktionssystems
sind. In solchen Systemen gibt es keinerlei Anreiz, einen Teilbereich
zu erzeugen, der durch einen Satz von drei chromatischen Prozeßfarben
definiert wird, wobei zwei dieser Prozeßfarben komplementäre Farben
sind. Wenn farbige Pixel gedruckt werden, die in einem solchen Teilbereich
liegen und einen Beitrag in jeder der drei Prozeßfarben aufweisen, werden drei
Punkte aus Markierungspartikeln in den jeweiligen Farben übereinander
gebildet. Die übereinander
gebildeten Punkte aus komplementären
Farben kombinieren bekanntlich zu einem dunklen achromatischen Ton,
mit anderen Worten, die erhaltene Mischfarbe hat einen geringen
Helligkeitswert. Dies ist schädlich
im Hinblick auf die Körnigkeit.
Das Mehrfarben-Bildreproduktionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein komplementäres
Mehrfarben-Bildreproduktionssystem. In diesem System werden Punkte
aus Markierungspartikeln in den jeweiligen Farben aneinander anschließend positioniert.
In einem solchen System können
Mischfarben erhalten werden, die nur deshalb wahrnehmbar sind, weil
das menschliche Auge die in den jeweiligen Prozeßfarben gebildeten Punktmuster
integriert, so daß anders
als in einem überlagernden
Bildreproduktionssystem keine physikalischen Mischfarben erhalten
werden können.
Obgleich das Vorurteil, keine Teilräume mit komplementären Farben
zu kreieren, unbeachtet gelassen werden kann, wenn man ein komplementäres Bild reproduktionssystem
verwendet, gibt es dennoch keinen Anreiz, dies zu tun. Nach sorgfältigen Untersuchungen
wurde jedoch festgestellt, daß dies
einige sehr wichtige Vorteile hat. Ein erster Vorteil besteht darin,
daß ein
Grauton wiedergegeben werden kann, ohne daß eine achromatische Prozeßfarbe wie
etwa Schwarz verwendet wird. Insbesondere bei geringen Bilddichten
ist es vorteilhaft im Hinblick auf die Körnigkeit, wenn schwarze Prozeßfarben
beim Drucken von Contone-Bildern vermieden werden. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß ein
Grauton stabiler wiedergegeben werden kann, da nur zwei Prozeßfarben
anstelle von dreien benötigt
werden, wie es z. B. in einem CMY Farbraum der Fall ist. Noch ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß ein farbiges Pixel nun unter
Verwendung von bis zu drei chromatischen Prozeßfarben wiedergegeben werden
kann, was die treue Wiedergabe von Contone-Bildern, insbesondere
Fotos erlaubt, die Bildteile mit z. B. hellen Schattierungen von
Pastelltönen
oder in der Farbe heller menschlicher Haut haben.
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In
Schritt b) werden zwei komplementäre chromatische Prozeßfarben
aus den wenigstens fünf
Prozeßfarben
ausgewählt.
Typischerweise wird ein Satz von komplementären Prozeßfarben ausgewählt, der
als am geeignetsten für
die adäquate
Wiedergabe eines Grautons ohne Verwendung einer achromatischen Prozeßfarbe erscheint.
Dann wird für
jeden Teilbereich, der die ausgewählten komplementären Prozeßfarben
enthält,
ein zugehöriger
erster Helligkeitswert bestimmt, bei dem es sich um das Maximum
der Helligkeitsunterschiede zwischen den jeweiligen chromatischen
Prozeßfarben
handelt, die den Teilbereich definieren. Anschließend werden
alle Teilbereiche, die die ausgewählten komplementären Prozeßfarben
enthalten, nach zunehmendem ersten Helligkeitswert geordnet, und
auf der Grundlage dieser Ordnung wird jeder der jeweiligen chromatischen
Prozeßfarben
eine einzige von drei unterschiedlichen Masken zugeordnet. Bei Verwendung des
komplementären
Mehrfarben-Bildreproduktionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
können
keine physikalischen Mischfarben erzeugt werden, und somit tragen
die Helligkeitsunterschiede von Mischfarben nicht zur Körnigkeit
bei, sondern die Körnigkeit
wird in erster Linie durch die Helligkeitsunterschiede zwischen den
jeweils gedruckten Prozeßfarben
bestimmt. Außerdem
wir durch die eindeutige Zuordnung jeder Prozeßfarbe zu einer Maske sichergestellt,
daß dieselbe
chromatische Prozeßfarbe
ungeachtet des gewählten
Teilbereiches stets mit derselben zugehörigen Maske wiedergegeben werden
kann. Da nur drei Masken benötigt werden,
oder wahlweise vier, wenn die schwarze Prozeßfarbe zu den verfügbaren Prozeßfarben
hinzugefügt wird,
kann Moiré mit
bekannten Maßnahmen
wie z. B. durch Verwendung vorbestimmter Maskenwinkel vermieden
oder zumindest deutlich begrenzt werden.
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In
Schritt c) wird für
jeden Teilbereich aus der Vielzahl der Teilbereiche ein zugehöriger zweiter
Helligkeitswert bestimmt, bei dem es sich um die Helligkeitsdifferenz
in einem vorbestimmten Farbraum zwischen den beiden chromatischen
Prozeßfarben
des Teilbereiches handelt, die die Ebene definieren, die der Helligkeitsachse
am nächsten
liegt. Die beiden chromatischen Prozeßfarben eines Teilbereiches,
die die Ebene definieren, die der Helligkeitsachse am nächsten liegt
oder, wenn dies angemessener ist, der Grau-Achse, sind die beiden
Prozeßfarben
dieses Teilbereiches, die zum Drucken von Farbtönen benutzt werden, die der
Helligkeitsachse bzw. der Grauachse am nächsten liegen. Falls diese
beiden Prozeßfarben
komplementäre
Farben sind, kann der Grauton treu wiedergegeben werden, wenn diese
Prozeßfarben
nicht komplementär
sind, kann zwar der Grauton nicht exakt wiedergegeben werden, doch
sind diese Prozeßfarben
immer noch die beste Wahl, um den Grauton so gut wie möglich anzunähern.
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In
Schritt d) werden für
jedes Pixel des digitalen mehrfarbigen Bildes die Teilbereiche bestimmt,
die zur Wiedergabe des Pixels benutzt werden können. Unter diesen Teilbereichen
wird derjenige mit dem kleinsten zugehörigen zweiten Helligkeitswert
ausgewählt,
und das Pixel wird mit höchstens
drei chromatischen Prozeßfarben
unter den drei chromatischen Prozeßfarben wiedergegeben, die
den ausgewählten
Teilbereich definieren. Ein Vorteil dieses Ansatzes besteht darin,
daß ein
Grauton stets in der stabilsten Weise mit der kleinstmöglichen
Empfindlichkeit im Hinblick auf die Körnigkeit wiedergegeben werden
kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden alle Teilbereiche, die die ausgewählten komplementären Prozeßfarben
enthalten, nach zunehmenden Helligkeitswerten geordnet, und auf
der Grundlage dieser Ordnung wird jeder der betreffenden chromatischen
Prozeßfarben
eine einzige von drei unterschiedlichen Masken zugeordnet. In einer
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt diese Zuordnung auf der Grundlage des Kriteriums,
das jeder Prozeßfarbe
des oder jedes Teilbereiches eine andere der drei verfügbaren Masken
zuzuordnen ist. Dies geschieht um zu vermeiden, daß dieselbe
Maske für
zwei verschiede ne chromatische Prozeßfarben innerhalb des oder
jedes Teilbereiches benutzt wird. Da jeder chromatischen Prozeßfarbe eindeutig
eine Maske zugeordnet ist, hat dies die praktische Konsequenz, daß Teilbereiche,
die dieses Kriterium nicht erfüllen können, ausgeschlossen
sind und nicht zur Wiedergabe eines farbigen Pixels ausgewählt werden
können.
Außerdem
hat es sich bei der Zuordnung der jeweiligen chromatischen Prozeßfarben
zu den betreffenden Masken als vorteilhaft herausgestellt, chromatischen
Prozeßfarben,
die in einem vorbestimmten Farbraum benachbart zueinander liegen,
eine andere Maske zuzuordnen. Dies verhindert, daß Teilbereiche,
die benachbarte chromatische Prozeßfarben enthalten, bereits
anhand des zuvor genannten Kriteriums ausgeschlossen werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden komplementäre Prozeßfarben mit einem unterschiedlichen
Maskenwinkel maskiert. Dies ist vorteilhaft für die stabile Wiedergabe von
Grautönen.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das komplementäre Farbbildreproduktionssystem
sechs chromatische Farben auf, nämlich
Rot, Grün,
Blau, Cyan, Magenta und Gelb. Vorzugsweise sind gemäß der vorliegenden
Erfindung die ausgewählten
komplementären
Prozeßfarben
Cyan und Rot.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
wird jeder Teilbereich durch wenigstens eine additive primäre Prozeßfarbe und
wenigstens eine subtraktive sekundäre Prozeßfarbe definiert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Farbbildreproduktionssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
Es werden mehrere Ausführungsformen
dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß ein Fachmann sich etliche
andere äquivalente
Ausführungsformen
oder andere Wege zur Ausführung
der vorlie genden Erfindung vorstellen kann, und daß der Rahmen
der vorliegenden Erfindung nur durch die Angaben in den nachstehenden
Ansprüchen
begrenzt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
ein digitales Bildreproduktionssystem, wie es in 1 dargestellt
ist, ein Bildverarbeitungssystem (1) und eine Druckereinheit
(2). Ein digitales mehrfarbiges Bild kann dem digitalen
Bildreproduktionssystem zur Wiedergabe zugeführt werden. Es gibt zahlreiche
Wege zur Erzeugung eines digitalen Bildes. Zum Beispiel kann ein
digitales Bild erzeugt werden, indem eine Vorlage mit Hilfe eines
Scanners (3) abgetastet wird. Der Scanner kann Teil des
digitalen Bildreproduktionssystems sein oder kann über ein
Netzwerk oder irgendeine andere Schnittstelle mit dem digitalen
Bildreproduktionssystem verbunden sein. Digitale Standbilder können auch
von einer Kamera oder Videokamera (4) erzeugt werden, die über ein
Netzwerk oder irgend eine andere Schnittstelle, z. B. eine IEEE1394
Schnittstelle mit dem digitalen Bildreproduktionssystem verbunden
sein kann. Neben digitalen Bildern, die von einem Scanner oder einer
Kamera erzeugt werden und die gewöhnlich in einem Bitmap-Format
oder einem komprimierten Bitmap-Format vorliegen, können auch
künstlich
z. B. mit Hilfe eines Computerprogramms erzeugte digitale Bilder
oder Dokumente (5) dem digitalen Bildreproduktionssystem
zugeführt
werden. Diese letzteren Bilder haben gewöhnlich ein strukturiertes Format,
einschließlich,
jedoch nicht beschränkt
auf ein Format einer Seitenbeschreibungssprache (PDL) und eines
Formats einer erweiterbaren Markierungssprache (XML). Beispiele
für ein
PDL Format sind PDF (Adobe), PostScript (Adobe) und PCL (Hewlett-Packard).
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Ungeachtet
des Ursprungs des digitalen Bildes besteht die Option, das digitale
Bild in einem Speicher abzulegen, so daß es durch das Bildverarbeitungssystem
einfach entweder direkt oder über
irgendeine Schnittstelle aufgerufen werden kann.
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Der
Farbbereich, der von dem digitalen Bildreproduktionssystem wiedergegeben
werden kann, hängt von
der Anzahl der verfügbaren
Prozeßfarben
(6) und ihren jeweiligen Farbwerten ab. Die Prozeßfarben
(6) entsprechen den Farben der Markierungspartikel, die
in der Druckereinheit (2) verfügbar sind. Obgleich die Erfindung
sicherlich nicht hierauf beschränkt
ist, kann als Beispiel angenommen werden, daß es sich bei den verfügbaren Prozeßfarben
(6) um die additiven Farben Rot (R), Grün (G), Blau (B), die subtraktiven
Farben Cyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y) und die achromatische
Farbe Schwarz (K) handelt. Der maximal erreichbare Farbbereich ist
der Farbbereich, der durch all die verfügbaren Prozeßfarben
definiert wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung unterteilt das Farbverarbeitungsmodul (7) den
mit diesen sieben Prozeßfarben
des digitalen Bildreproduktionssystems erreichbaren Farbbereich
in alle erhältlichen
Teilbereiche, die durch drei chromatische Prozeßfarben definiert werden.
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Wie
später
noch näher
erläutert
werden soll, wird weiterhin gemäß der vorliegenden
Erfindung die Gesamtzahl der Teilbereiche anschließend auf
mehrere Teilbereiche reduziert. Diese verbleibenden Teilbereiche können einander
zumindest zum Teil überlappen.
Das bedeutet, daß Punkte
in einem vorbestimmten Farbraum in mehreren Teilräumen enthalten
sein können.
Das Farbverarbeitungsmodul bestimmt für jeden solcher Punkte den
entsprechenden Teilbereich durch Auswahl eines dieser mehreren Teilbereiche
auf der Grundlage des zweiten Helligkeitswertes. Der zweite Helligkeitswert
ist die Helligkeitsdifferenz in einem vorbestimmten Farbraum zwischen
den beiden chromatischen Prozeßfarben
eines Teilbereiches, die eine Ebene definieren, die der Helligkeitsachse
oder alternativ der Grauachse am nächsten liegt.
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Die
schwarze Prozeßfarbe
kann zu jedem der verbleibenden Teilbereiche hinzugefügt werden.
Mit bekannten Techniken kann ein Farbmanagementsystem (nicht gezeigt)
dazu benutzt werden, jedes Pixel eines digitalen Bildes an einem
Punkt in dem vorbestimmten Farbraum anzupassen. So kann jedes Pixel
unter Verwendung von bis zu drei der sechs verfügbaren chromatischen Prozeßfarben
und wahlweise Schwarz wiedergegeben werden. Dadurch wird die maximale
Anzahl von Prozeßfarben,
die zur Wiedergabe eines Pixels eines digitalen Bildes verwendbar
sind, auf drei oder wahlweise vier reduziert, ohne daß der Farbbereich
des digitalen Bildreproduktionssystems eingeschränkt wird. Ob die schwarze Prozeßfarbe zu
den drei einen Teilbereich definierenden Prozeßfarben hinzugefügt wird
oder nicht, ist von der Bildflächenbedeckung
des digitalen Bildes abhängig,
die durch ein Analysemodul (10) bestimmt wird.
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Der
Bildsignalgenerator (8) des Bildreproduktionssystems erzeugt
eine Folge von Bildsignalen für
die Prozeßfarben
(6). Jedes Bildsignal hat eine umkehr bar eindeutige Beziehung
zu einem Farbauszugsbild in einer bestimmten Prozeßfarbe.
Das Bildsignal spezifiziert für
jedes Pixel des digitalen Bildes wenigstens einen Bilddichtewert
für die
zugehörige
Prozeßfarbe.
Der Bilddichtewert für
die zugehörige
Prozeßfarbe
für ein
Pixel des digitalen Bildes ist null, wenn die zugehörige Prozeßfarbe nicht
Teil des Farbbereiches ist, der von dem Farbverarbeitungsmodul (7)
für dieses
Pixel ausgewählt
wurde. Ein Bilddichtewert ist typischerweise ein 8-Bit Wert, was
die Verwendung von 256 Helligkeitsstufen je Prozeßfarbe erlaubt.
Die Pixelgröße ist gewöhnlich für jede Prozeßfarbe die
gleiche und wird, obgleich dies nicht zwingend ist, gewöhnlich so
gewählt
oder abgestimmt, daß die
Pixelgröße der Bildpunktgröße der Druckereinheit
entspricht. Vorzugsweise entspricht die Reihenfolge, in der die
Bildsignale erzeugt werden der Reihenfolge, in der die Farbauszugsbilder
aus gefärbten Markierungspartikeln
von der Druckereinheit gebildet werden.
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Das
Konversionsmodul (9) konvertiert die Folge der Bildsignale
mit Hilfe einer Halbtontechnik in eine Folge entsprechender Drucksignale.
Jedes Drucksignal gibt für
jede zugehörige
Prozeßfarbe
für jedes
Pixel des digitalen Bildes an, ob ein Bildpunkt aus Markierungspartikeln
in dieser Prozeßfarbe
zu bilden ist. Diese Angabe kann je nach Halbtonfähigkeit
der Druckereinheit unter Verwendung eines einzelnen Bits oder eines Mehrbit-Wertes
erfolgen. Wenn die Druckereinheit zum mehrwertigen Halbtondrucken
in der Lage ist, kann ein Mehrbit-Wert verwendet werden, wobei die
Anzahl von Bits zu der Anzahl von Grauwerten in Beziehung steht, die
von der Druckereinheit je Bildpunkt aus Markierungspartikeln reproduziert
werden können.
Gewöhnlich
ist die Druckereinheit nur zum binären Halbtondrucken in der Lage,
oder, mit anderen Worten, ein Wert von einem Bit, d. h. "0" oder "1" gibt
an, ob ein Bildpunkt zu bilden ist oder nicht. Im Prinzip können die
Bildsignale durch irgendeine Halbtontechnik in Drucksignale konvertiert
werden. Beispiele für
Halbtontechniken sind Matrix-Dithern, stochastisches Dithern und
Fehlerdiffusion sowie jede Kombination hieraus. Das Matrix-Dithern liefert
eine Maske von Pixeln, die in einer regulären Matrixstruktur von verschiedenen
Schwellenwerten angeordnet sind. Speziell wird ein Drucksignal aus
einer Maske mit einer zweidimensionalen Matrixstruktur aufgebaut,
die Schwellenwerte enthält,
die in einer bestimmten Ordnung angeordnet sind, durch Vergleich
des Bilddichtewertes für
die zugehörige
Prozeßfarbe
für jedes
Pixel des digitalen Bildes mit dem entsprechenden Schwellenwert.
Wenn stochastisches Dithern eingesetzt wird, so sind die Schwellenwerte
zufällig angeordnet. Bei
der Fehlerdiffusion wird der Bilddichtewert für eine Prozeßfarbe für ein Pixel
mit einem Schwellenwert verglichen. Die Differenz zwischen diesen
beiden Werten wird auf die benachbarten Pixel verteilt. Die Reihenfolge der
Drucksignale entspricht vorzugsweise der Reihenfolge, in der die
jeweiligen Prozeßfarben
während
der Bildreproduktion von der Druckeinheit aufgetragen werden.
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Die
Druckereinheit (2) enthält
ein bildtragendes Element, daß zyklisch
bewegt werden kann. Das bildtragende Element kann ein Bilderzeugungselement
oder ein Bildempfangselement sein. Das bildtragende Element ist
ein endloses Element, z. B. eine Trommel oder ein Band, und kann
eine Schichtstruktur aufweisen. In der Druckereinheit ist eine Anzahl
von Prozeßfarben
(6) verfügbar.
Entsprechend einer Folge von Drucksignalen erzeugt die Druckereinheit
nacheinander die jeweiligen Farbauszugsbilder aus Markierungspartikeln
in der betreffenden Prozeßfarbe
auf dem bildtragenden Element. Die Druckereinheit ist so beschaffen,
daß die
jeweiligen Farbauszugsbilder aus Markierungspartikeln komplementär gebildet
werden. Das bedeutet, daß Markierungspartikel
in einer Prozeßfarbe
auf der freien Oberfläche
des bildtragenden Elements akkumuliert werden und im wesentlichen
nicht auf farbigen Markierungspartikeln, die bereits auf dem bildtragenden
Element akkumuliert wurden. Der Ausdruck "im wesentlichen nicht" bedeutet, daß etwa überlagerte
Markierungspartikel mit verschiedenen Prozeßfarben in dem letztlich gedruckten
Bild nicht zu sichtbaren, d. h. mit dem unbewaffneten menschlichen
Auge sichtbaren Defekten führen
können.
Nach der registergerechten Bildung des mehrfarbigen Bildes überträgt die Druckereinheit
dann das mehrfarbige Bild aus Markierungspartikeln, gegebenenfalls über einen
oder mehrere Zwischenträger,
auf ein Medium, wo es gleichzeitig oder später fixiert wird. Das Medium kann
in Bahn- oder Bogenform vorliegen und kann z. B. aus Papier, Pappe,
Etikettenmaterial, Kunststoff oder Textilmaterial bestehen. Der
Zwischenträger
kann ein endloses Element sein, etwa ein Band oder eine Trommel,
das oder die zyklisch bewegt werden kann. Die Übertragung auf das Medium oder
den Zwischenträger kann
mit Hilfe von Druck oder Druck und Hitze erfolgen. Je nach Art und
Leitfähigkeit
der Markierungspartikel kann die Übertragung elektrostatisch
und/oder magnetisch und/oder durch eine Vibrationskraft, z. B. Schall, unterstützt werden.
Ein Beispiel für
eine solche Druckereinheit wird beschrieben in EP-A-393 704 (Van
Stiphout et al.). In diesem Dokument ist das bildtragende Element
eine zylindrische Trommel mit einer äußeren Schicht aus Silikongummi.
Ein anderes Beispiel wird in US-B-6 352 806 (Dalal) erörtert, wo
das bildtragende Element ein Band mit einer fotoleitenden äußeren Schicht
ist.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung soll nun anhand eines Beispiels beschrieben
werden, wie ein digitales mehrfarbiges Bild mit Hilfe des digitalen
Farbbildreproduktionssystems nach 1 reproduziert
werden kann. Als Beispiel sei angenommen, daß eine Vorlage für ein mehrfarbiges
Bild mit einer Auflösung
von 600 dpi × 600
dpi eingescannt wird, was zu einem digitalen mehrfarbigen Bild führt, daß aus drei
Farbauszugsbildern in den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) besteht.
Die zu den jeweiligen Farbauszugsbildern gehörenden Bildsignale spezifizieren
für jedes
Pixel in der betreffenden Farbe einen Bilddichtewert in einer 8-Bit
Darstellung. Eine 8-Bit Darstellung ermöglicht es, 256 Pegel zu definieren,
die jeweils einem speziellen Tonwert entsprechen. Dieses digitale
mehrfarbige Bild wird an das Bildverarbeitungssystem eines komplementären digitalen
Farbbildreproduktionssystems weitergeleitet, das die Prozeßfarben
des KRGBCMY aufweist. Diese Prozeßfarben sind speziell auf den
Gebrauch in einem komplementären
Bildreproduktionssystem abgestimmt und für eine D50 Lichtquelle und
unbeschichtetes weißes
Papier in dem CIE-L*a*b* Farbraum definiert (siehe Tabelle 1). Der
maximal erreichbare Farbbereich ist der Farbbereich, der durch alle
verfügbaren
Prozeßfarben definiert
wird. Das Farbverarbeitungsmodul (7) unterteilt den mit
diesen sieben Prozeßfarben
des digitalen Bildreproduktionssystems erreichbaren Farbbereich
in alle erhältlichen
Unterbereiche, die durch drei chromatische Prozeßfarben definiert sind. Dies
ergibt die folgenden Unterbereiche: RYG, RYC, RYB, RYB, RYM, RGC,
RGB, RGM, RCB, RCM, RBM, YGC, YGB, YGM, YCB, YCM, YBM, GCB, GCM,
GBM, CBM.
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In
erster Linie um Moiré zu
vermeiden, sollen jedoch nur drei Masken für die Wiedergabe der chromatischen
Prozeßfarben
benutzt werden. Wenn benachbarte oder nahe beieinanderliegende Pixel
eines digitalen Farbbildes verarbeitet werden, können sich diese Pixel etwas
in der Farbe unterscheiden, doch kann der Unterschied dennoch groß genug
sein, sie in verschiedene Teilbereiche einzuordnen. Zum Beispiel
kann ein erstes Pixel in dem GRC(K) Teilbereich liegen, während ein
zweites Pixel in den benachbarten YGR(K) Teilbereich liegt. Die
Teilbereiche YGR(K) und GRC(K) haben zwei chromatische Prozeßfarben
gemeinsam. Es ist deshalb vorteilhaft, jede chromatische Prozeßfarbe unabhängig von
dem Teilbereich eindeutig mit einer einzigen Maske zu verknüpfen. Bevorzugt,
um den verfügbaren
Farbbereich nicht zu reduzieren, ist es vorteilhaft, die Prozeßfarben
gleichförmig über die
verfügbaren
Masken zu verteilen. Dadurch kann für benachbarte oder nahe beieinanderliegende
Pixel der Übergang
von einem Teilbereich zu einem benachbarten anderen Teilbereich
ohne signifikanten sichtbaren Effekt bewirkt werden, da zwei der
drei chromatischen Farben gleich sind und mit denselben Masken wiedergegeben
werden. Die Beschränkung
auf die Verwendung von maximal drei Masken für das Drucken von chromatischen
Prozeßfarben
und die Tatsache, daß jede
Prozeßfarbe
eindeutig mit einer einzigen Maske zu verknüpfen ist, wobei die Prozeßfarben
gleichförmig über die
verfügbaren
Masken verteilt werden, impliziert eine Reduktion der Gesamtzahl
der Teilbereiche, die durch das Farbverarbeitungsmodul ausgewählt werden
können.
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Die
eindeutige Verknüpfung
der jeweiligen chromatischen Prozeßfarben mit den drei Masken
soll nunmehr erläutert
werden. Da R und C, G und M sowie Y und B komplementäre Farben
sind, gibt es zahlreiche Segmente, die komplementäre chromatische
Prozeßfarben
enthalten. Wir haben experimentell festgestellt, daß der angenehmste
Grauton erzeugt wird, wenn die komplementären Prozeßfarben Rot und Cyan verwendet
werden. Deshalb werden die Teilbereiche, die diese Prozeßfarben
enthalten, als RCM, RCB, RCY und RCG bestimmt. Anschließend werden
diese vier Teilbereiche nach zunehmendem ersten Helligkeitswert
geordnet. Der erste Helligkeitswert eines Teilbereiches ist das
Maximum der Helligkeitsdifferenzen zwischen den jeweiligen chromatischen
Prozeßfarben,
die den Teilbereich definieren. Zum Beispiel ist der erste Helligkeitswert
für RCM
der Wert vier (das ist die Differenz der Hellligkeitswerte von Cyan
und Magenta, wie in Tabelle 1), während der erste Helligkeitswert
für RCB
einundzwanzig ist (die Differenz zwischen den Helligkeits werten von
Rot und Blau in Tabelle 1). Dies ergibt die folgende Reihenfolge:
RCM, RCG, RCB, RCY. Dann wird auf der Grundlage dieser Helligkeitsreihenfolge
jede der betreffenden chromatischen Prozeßfarben mit einer einzigen
der drei verschiedenen Masken verknüpft. Vorzugsweise werden die
Prozeßfarben,
die in dem Farbraum, in diesem Beispiel CIE L*a*b* benachbart zueinander
liegen, mit einer anderen Maske verknüpft, da andernfalls diese Prozeßfarben
nicht Teil desselben Teilbereiches sein könnten, was den Farbbereich
einschränken
würde.
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Beginnend
mit dem Teilbereich RCM mit dem kleinsten ersten Helligkeitswert
kann z. B. die erste Maske zur Verarbeitung von Rot verwendet werden,
die zweite Maske zur Verarbeitung von Cyan und die dritte Maske
zur Verarbeitung von Magenta. Da alle Prozeßfarben des RCM Teilbereiches
mit einer Maske verknüpft sind,
gehen wir auf der Grundlage der Reihenfolge der ersten Helligkeitswerte
zum nächsten
Teilbereich über. Dies
ist der Teilbereich RCG. Die einzige Prozeßfarbe, die noch nicht zugeordnet
ist, ist Grün.
Grün wird
mit der einzigen verfügbaren
Maske verknüpft,
die in diesem Beispiel die Maske 3 ist. Um die Prozeßfarben
gleichförmig über die
verfügbaren
Masken zu verteilen, werden die verbleibenden Prozeßfarben
Gelb und Blau mit den Masken 1 und 2 verknüpft. Da Rot und Gelb Prozeßfarben
sind, die in dem Farbraum benachbart zueinander liegen, wird vorzugsweise
Blau mit der Maske 1 verknüpft,
während
Gelb mit der Maske 2 verknüpft
wird.
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Auf
der Grundlage der Maskenzuordnung werden die oben aufgelisteten
zwanzig Teilbereiche auf acht Teilbereiche reduziert, nämlich RYG,
RYM, RGC, RCM, YGB, YBM, GCB, CBM, die zusammen den gesamten Farbbereich
abdecken, der durch alle sechs chromatischen Prozeßfarben
und zusätzlich
durch Schwarz definiert wird. Für
jeden dieser verbleibenden Teilbereiche wird ein zugehöriger zweiter
Helligkeitswert bestimmt, der in diesem Beispiel die Helligkeitsdifferenz
in dem CIE L*a*b* Farbraum zwischen den beiden chromatischen Prozeßfarben
des Teilbereiches ist, die eine Ebene definieren, die der Helligkeitsachse
am nächsten liegt.
Zum Beispiel sind für
den Teilbereich RYG Rot und Grün
die beiden chromatischen Prozeßfarben,
die die Ebene definieren, die der Helligkeitsachse am nächsten liegt.
Die (absolute) Helligkeitsdifferenz zwischen diesen beiden Farben
(siehe Tabelle 1) ist gleich zwei, so daß der zweite Helligkeitswert
für den
Teilbereich RYG gleich zwei ist. Für den Teilbereich YGB sind
Gelb und Blau die beiden chromatischen Prozeßfarben, die die Ebene definieren,
die der Helligkeitsachse am nächsten
liegt. Die (absolute) Helligkeitsdifferenz zwischen diesen beiden
Farben (siehe Tabelle 1) ist einundsechzig, so daß der zweite
Helligkeitswert für
den Teilbereich YGB gleich einundsechzig ist. Der zweite Helligkeitswert
kann anschließend
auch für
die anderen sechs verbleibenden Teilbereiche RYM, RGC, RCM, YBM,
GCB, CBM bestimmt werden.
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Unter
den acht verbleibenden Teilbereichen bestimmt das Farbverarbeitungsmodul
für jeden
Punkt in dem Farbraum, in diesem Beispiel CIE L*a*b*, diejenigen
Teilbereiche, die den Punkt enthalten. Wenn der Punkt in mehr als
einem Teilbereich enthalten ist, so wählt das Farbverarbeitungsmodul
für diesen
Punkt auf der Grundlage des zweiten Helligkeitswertes einen entsprechenden
Teilbereich aus. Mit bekannten Techniken kann ein Farbmanagementsystem
dazu benutzt werden, jedes Pixel eines digitalen Bildes auf einen
Punkt in diesem CIE L*a*b* Farbraum abzubilden und/oder daran anzupassen.
Somit kann jedes Pixel mit bis zu drei der sechs verfügbaren chromatischen
Prozeßfarben
und wahlweise Schwarz wiedergegeben werden.
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Als
Beispiel sei angenommen, daß ein
Punkt in zwei Teilbereichen enthalten ist, z. B. den Teilbereichen
RYG und RYG. Da der zweite Helligkeitswert des Teilbereiches RYG,
nämlich
zwei, wesentlich kleiner ist als der des Teilbereiches YGB, nämlich einundsechzig,
wird von dem Farbverarbeitungsmodul für diesen Punkt der Teilbereich
RYG ausgewählt.
Wenn man z. B. annimmt, daß ein
Pixel des digitalen Bildes auf diesen Punkt abgebildet und gegebenenfalls
an diesem Punkt angepaßt
wird, so konvertiert das Bildsignalerzeugungsmodul des Bildverarbeitungssystems
die drei Bildsignale, die zu den Farbauszugsbildern in den RGB Farben
gehören,
in drei Bildsignale, die zu den Farbauszugsbildern in den ausgewählten Prozeßfarben
gehören,
nämlich
RYG. In der Praxis können
Bildsignale für
alle Prozeßfarben
(KRGBMCY)(22) erzeugt werden, doch werden die Bilddichtewerte
für die
Farben KBCM für
dieses Pixel null sein, da diese Prozeßfarben nicht Teil des ausgewählten Teilbereiches
sind.
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Weiterhin
ist in diesem Beispiel die Halbtontechnik (auch als Maskierung bezeichnet),
die zum Konvertieren der RYG Bildsignale in entsprechende RYG Drucksignale
verwendet wird, eine binäre
Matrix-Dithertechnik. Die Halbtonverarbeitung erfolgt unter Verwendung
von nur bis zu drei Masken für
die chromatischen Farben, die jede einen bestimmten Maskenwinkel
haben. R wird mit der Maske 1 maskiert, Y mit der Maske 2 und G
mit der Maske 3. Jede Maske ist ein sich wiederholendes Muster mit
einer vorbestimmten Matrixstruktur, die Zellen mit zugehörigen Bilddichte-Schwellenwerten
definiert. Die Matrixstruktur kann für die jeweiligen Masken verschieden
sein. Die Größe jeder
Zelle entspricht gewöhnlich
der minimalen Bildpunktgröße, die
von der Druckereinheit wiedergegeben werden kann. Ein zu einem Farbauszugsbild
in einer Prozeßfarbe
gehörendes
Drucksignal wird erzeugt durch Vergleich des Bilddichtewertes für diese
Prozeßfarbe
für jedes
Pixel mit einer entsprechenden Zelle der ausgewählten Maske. Wenn der Bilddichtewert
für diese
Prozeßfarbe
für das Pixel
größer oder
gleich dem Schwellenwert der entsprechenden Zelle ist, so gibt das
Drucksignal an, daß ein Bildpunkt
aus Markierungspartikeln in dieser Prozeßfarbe zu bilden ist. Wenn
der Bilddichtewert für
diese Prozeßfarbe
für das
Pixel unter dem Schwellenwert liegt, gibt das Drucksignal an, daß kein Bildpunkt
aus Markierungspartikeln in dieser Prozeßfarbe zu bilden ist.
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Weiterhin
können
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Prozeßfarben,
die in Tabelle 1 definiert sind und die speziell für den Gebrauch
in einem komplementären
Bildreproduktionssystem angepaßt
sind, durch andere Prozeßfarben
ersetzt werden, z. B. durch die diejenigen, die in Tabelle 2 definiert
sind. Diese Prozeßfarben
sind typische Farben, die im Offsetdruck verwendet werden, und sind
in dem CIE L*a*b* Farbraum (siehe Tabelle 1) für eine D50 Lichtquelle und
unbeschichtetes weißes
Papier gemäß dem ISO
Standard 12647-2 definiert. Man stellt fest, daß das Verfahren gemäß der Erfindung
auch anwendbar ist, wenn diese nicht speziell angepaßten Prozeßfarben
verwendet werden.
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