DE60225761T2 - Verfahren zum mehrstufigen drucken von digitalbildern mithilfe reduzierter farbmittelmengen - Google Patents

Verfahren zum mehrstufigen drucken von digitalbildern mithilfe reduzierter farbmittelmengen Download PDF

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/46Colour picture communication systems
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    • H04N1/6016Conversion to subtractive colour signals
    • H04N1/6019Conversion to subtractive colour signals using look-up tables

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der digitalen Bebilderung und insbesondere ein Farbmittelreduzierungsverfahren, das während des Digitalbilddruckvorgangs verwendet wird.
  • Im Bereich des Digitaldrucks empfängt ein Digitaldrucker digitale Daten von einem Computer und ordnet das Farbmittel auf einem Empfangselement an, um das Bild zu reproduzieren. Ein Digitaldrucker verwendet möglicherweise eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien zur Übertragung von Farbmittel auf die Seite. Gängige Bauarten von Digitaldruckern sind u. a. Tintenstrahldrucker, Thermotransferdrucker, Thermowachsdrucker, elektrofotografische Drucker und Silberhalogeniddrucker.
  • Beim Drucken von Digitalbildern können häufig unerwünschte Bildartefakte auftreten, wenn eine übermäßige Menge an Farbmittel in einem kleinen Bereich der Seite angeordnet wird. Diese Bildartefakte verschlechtern die Bildqualität und können zu einem inakzeptablen Druck führen. Beispiele für diese Bildartefakte sind im Falle eines Tintenstrahldruckers Verlaufen, Aufkräuseln, Streifenbildung und Rauschen. Das Verlaufen ist durch ein unerwünschtes Mischen von Farbmitteln entlang einer Grenze zwischen gedruckten Bereichen aus unterschiedlichen Farbmitteln gekennzeichnet. Das Mischen von Farbmitteln führt zu einer schlechten Kantenschärfe, worunter die Bildqualität leidet. Das Aufkräuseln ist durch ein Aufwerfen oder Verformen des Empfangselements gekennzeichnet, das auftreten kann, wenn übermäßige Farbmittelmengen gedruckt werden. In schweren Fällen kann sich das Empfangselement in einem Maße aufwerfen, dass es mit den mechanischen Bewegungen des Druckers kollidiert, wodurch der Drucker möglicherweise beschädigt wird. Streifenartefakte beziehen sich auf unerwartete dunkle oder helle Linien oder Streifen, die über den Druck verlaufen, und zwar im Allgemeinen entlang einer der Bewegungsachsen des Druckers. Rauschen betrifft eine unerwünschte Dichte- oder Tonwertschwankung, die dem Druck ein körniges Aussehen verleiht, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird. Obwohl diese Artefakte im Kontext eines Tintenstrahldruckers vorhanden sind, ist einschlägigen Fachleuten bekannt, dass ähnliche Artefakte häufig mit den übrigen zuvor genannten Drucktechnologien ebenfalls auftreten.
  • In einem Digitaldrucker kann eine zufriedenstellende Dichte- und Farbreproduktion im Allgemeinen ohne Verwendung der maximal möglichen Farbmittelmenge erzielt werden. Durch Verwendung übermäßigen Farbmittels können nicht nur die zuvor beschriebenen Bildartefakte auftreten, sondern es wird auch Farbmittel verschwendet. Dies ist nachteilig, da der Benutzer aus einer gegebenen Farbmittelmenge weniger Drucke erhält.
  • Man ist sich in der Technik daher einig, dass die Verwendung übermäßigen Farbmittels beim Drucken eines Digitalbildes vermieden werden muss. Im Allgemeinen ist die Menge des für Bildartefakte benötigten Farbmittels (also die übermäßige Menge) abhängig von Empfangselement, Farbmittel und Druckertechnik. Viele Techniken zur Reduzierung der Farbmittelmenge sind für binäre Drucker bekannt, in denen ein Rasterprozess verwendet wird, (üblicherweise in einem Software-Druckertreiberprogramm), um digitale Eingabebilddaten an jedem Pixel in die Zustände „ein" oder „aus" umzuwandeln. In diesen Druckern ist das in den Rasterprozess eingegebene Bild ein Bild mit höherer Bitgenauigkeit, üblicherweise 8 Bit (oder 256 Stufen) je Pixel, je Farbe.
  • US-A-4,930,018 von Chan et al. beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung des Aufkräuselns des Papiers und der Körnigkeit von Tintenstrahldrucken unter Verwendung mehrerer Tinten mit unterschiedlichen Farbstoffladungen. Bei diesem Verfahren kann eine gegebene Graustufe auf verschiedene Weise reproduziert werden, von denen einige mehr Farbmittel als andere benötigen. Die unterschiedlichen Wege zur Reproduktion einer gegebenen Graustufe werden nach dem gesamten Tintenauftrag eingeordnet, und es wird eine Auswahl getroffen, indem die Reihenfolge schrittweise durchlaufen wird, bis ein Auftrag gefunden wird, der eine angegebene maximale Auftragsgrenze erfüllt.
  • Klassen beschreibt in US-A-5,515,479 ein Verfahren zur Reduzierung des Markierungsmaterialauftrags (d. h. der Tinte) durch Ermitteln des Tintenauftrags für jedes Pixel in einem Bild, indem festgestellt wird, ob zuviel Tinte auf der Seite in einem gegebenen Bereich angeordnet wird, und durch Reduzieren der Tintenmenge auf einen akzeptablen Wert, indem ein Teil der Pixel in einem gegebenen Bereich „ausgeschaltet" wird. Welche Pixel ausgeschaltet werden sollen, wird anhand einer Verarbeitungsreihenfolge innerhalb jedes Bereichs ermittelt, die den Ausschalteffekt nach dem Zufallsprinzip anwendet. Dieses Verfahren reduziert zwar die Menge der auf jeder Seite in einem gegebenen Bereich angeordneten Tintenmenge, aber möglicherweise kommt es zur Einbringung eines Musterrauschens wegen des Verarbeitungsreihenfolgeverfahrens, mit dem ausgewählt wird, welche Pixel ausgeschaltet werden. Die in jedem Farbauszug ausgeschalteten Pixel werden zudem nicht korreliert, was einem Bildbereich, der einheitlich dargestellt werden sollte, ein körniges Aussehen verleihen kann.
  • Klassen versucht in US-A-5,563,985 das Problem des Musterrauschens dadurch zu lösen, dass er abhängig von einer Zufallszahlenfunktion auswählt, welche Pixel ausgeschaltet werden. Zwar lässt sich mit diesem Verfahren das Musterrauschen, das in einem gegebenen Bereich entstehen kann, erfolgreich beseitigen, aber dadurch wird möglicherweise ein Zufallsrauschen in das Bild eingebracht, weil die Auswahl, welche Pixel ausgeschaltet werden, einem Zufallsprozess unterworfen ist. Dies ist zwar visuell weniger störend als Musterrauschen, aber es ist weiterhin nicht optimal.
  • Lowe et al. beschreiben in US-A-5,012,257 eine „Superpixel"-Druckstrategie zur Reduzierung des Verlaufens über Farbfeldgrenzen hinweg. Diese Strategie begrenzt das Drucken auf nicht mehr als zwei Tintentropfen pro Zelle oder Pixel und auf nicht mehr als insgesamt drei Tropfen pro Superpixel, wobei ein Superpixel aus einem Array aus 2 × 2 Pixelzellen besteht. Mit dieser Strategie wird das Verlaufen zwar kontrolliert, aber zulasten der Farbe und räumlichen Auflösung.
  • Klassen beschreibt in US-A-6,081,340 ein Verfahren zur Reduzierung des Markierungsmaterialauftrags (d. h. der Tinte) in einem Drucker, der einen nicht linearen Markierungsmaterialauftrag aufweist. Dieses Verfahren wird auf ein gerastertes Bildsignal angewandt, bei dem die Zahl der Graustufen in dem Bild zur Anpassung an die Zahl der verfügbaren Druckstufen in dem Drucker reduziert worden ist. Um die Menge des Markierungsmaterials zu ermitteln, das in einem örtlichen 8 × 8 Bereich des aktuellen Pixels vorhanden ist, wird ein Auftragsrechner herangezogen. Dieses Verfahren ist nachteilig, weil es im Anschluss an den Rasterprozess erfolgt, weshalb ein Musterbereich der gerasterten Bilddaten abgetastet werden muss, um den Markierungsmaterialauftrag zu schätzen, was zeitaufwändig ist. Das Verfahren zur Reduzierung des Markierungsmaterialauftrags ist zudem auf das Ausschalten ganzzahliger Nummern einzelner Punkte beschränkt, was die Treue des Reduzierungsschritts einschränkt.
  • US-A-6,057,932 beschreibt eine Möglichkeit zur Begrenzung der Tintenmenge durch Verwendung einer Tintenbegrenzungsfunktion vor der Rasterung.
  • Die zuvor genannten Fundstellen beschreiben Verfahren zur Reduzierung von Artefakten in Verbindung mit einer übermäßigen Farbmittelverwendung durch Verfahren, die digitale Daten nach der Rasterung bearbeiten. Das bedeutet, dass die zuvor genannten Techniken vorwiegend anhand von Bitmaps der Bilddaten arbeiten, in denen jedes Pixel durch einen Codewert von 0 („aus” = kein Farbmittel) oder 1 („ein” = Farbmittel) dargestellt wird. An diesem Punkt in der Bebilderungskette eines Digitaldruckers sind bereits viele Informationen aufgrund des Rasterungsprozesses verloren, weshalb eine Steuerung der gesamten Farbmittelmenge kostspielig ist und, verglichen mit einem Algorithmus, der vor der Rasterung zum Einsatz kommt, weniger genau arbeitet. Allen et al. beschreiben in US-A-5,633,662 ein Verfahren zur Reduzierung von Farbmittel durch Verwendung eines Algorithmus vor der Rasterung, der anhand von Daten mit höherer Bitgenauigkeit arbeitet (typischerweise 256 Stufen oder 8 Bit pro Pixel pro Farbe). Dieses Verfahren ist für einen Binärdrucker vorgesehen, bei dem der Rasterpunktbereich im wesentlichen linear zu dem digitalen Codewert verläuft, weshalb die Menge des auf der Seite angeordneten Farbmittels im Wesentlichen linear zu den digitalen Codewerten ist, die zur Ansteuerung des Druckers verwendet werden. Im Allgemeinen ist diese Anordnung für einen Mehrstufendrucker nicht optimal.
  • Bei einem Mehrstufendrucker verhält sich die Farbmittelmenge üblicherweise nicht zum digitalen Codewert linear. Wenn der digitale Codewert (in einem Algorithmus vor der Rasterung) um einen bestimmten Prozentwert reduziert wird, wird das Farbmittel üblicherweise nicht um denselben Prozentsatz reduziert. Die prozentuale Reduzierung des Farbmittels beruht üblicherweise auf der Dichte (Helligkeit/Dunkelheit) des Pixels. Ein Drucker mit dieser Charakteristik wird von keinem der Verfahren nach dem Stand der Technik angemessen berücksichtigt, da sämtliche Verfahren voraussetzen, dass die Farbmittelmenge zum digitalen Codewert linear ist.
  • Es besteht somit Bedarf nach einem Farbmittelreduzierungsalgorithmus, der auf einem Mehrstufendrucker anwendbar ist, um hochwertige Bilder zu erstellen, die frei von den mit übermäßigem Farbmittelauftrag verbundenen Artefakten sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Drucken von Digitalbildern in hoher Qualität bereitzustellen, welche nicht die zuvor beschriebenen Artefakte aufweisen, die auf die Verwendung übermäßiger Farbmittelmengen zurückzuführen sind.
  • Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, die Menge des Farbmittels zu reduzieren, das zum Drucken eines Bildes auf einem Mehrstufendrucker verwendet wird, in dem die Farbmittelmenge sich ggf. nicht linear zum digitalen Codewert verhält, was zu einer Verbesserung der Bildqualität verglichen mit dem Stand der Technik führt.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sie eine Reduzierung der Menge des Farbmittels vorsieht, das zum Drucken eines Digitalbildes verwendet wird, ohne zufälliges Rauschen in das Bild einzubringen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie auf Mehrstufendrucker anwendbar ist, in denen sich die Farbmittelmenge nicht notwendigerweise linear zum digitalen Codewert verhält. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die maximale Farbmittelmenge für einen Mehrstufendrucker im Vergleich mit Verfahren nach dem Stand der Technik genauer gesteuert wird, was eine verbesserte Steuerung in Bezug auf Bildartefakte ermöglicht, die mit der Verwendung übermäßigen Farbmittels verbunden sind. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass farbige Bilder erzeugt werden, die ästhetisch ansprechend und frei von den zuvor beschriebenen Artefakten sind.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Anordnung des Tintenabreicherungsprozessors in einem Tintenstrahldrucker oder Tintenstrahldruckertreiber;
  • 2 eine grafische Darstellung der Volumenänderung für eine gegebene Codewertänderung für binäre und mehrstufige Drucker;
  • 3 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung der Menge eines für das Drucken eines Digitalbildes verwendeten Farbmittels, um unerwünschte Bildartefakte zu vermeiden, die die Bildqualität eines digitalen Drucks verschlechtern. Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem Tintenstrahldrucker beschrieben. Allerdings ist dieses Verfahren auch auf andere Drucktechniken anwendbar.
  • Ein digitales Eingabebild setzt sich aus einem zweidimensionalen Array aus einzelnen Bildelementen oder Pixeln zusammen und lässt sich als eine Funktion von zwei Raumkoordinaten (x und y) sowie einer Farbkanalkoordinate c darstellen. Jede eindeutige Kombination der Raumkoordinaten definiert die Lage eines Pixels in dem Bild, wobei die Pixel Eingabecodewerte aufweisen, die die Menge der an einer gegebenen Stelle vorhandenen Tinte für jede Tinte aus einer Anzahl unterschiedlicher Tinten darstellen, die durch die Farbkanalkoordinate c dargestellt sind. Jeder Codewert, der für die Menge der Tinte in einem Farbkanal steht, wird im Allgemeinen von Zahlen im Bereich {0,255} dargestellt, und eine typische Menge von Tinten für einen Tintenstrahldrucker besteht aus Cyan (C), Magenta (M), Yellow (Y) und Black (K). Zwar wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem Tintenstrahl drucker mit den Farbmitteln C, M, Y und K beschrieben, aber die Erfindung ist auch auf andere Druckertechnologien und Farbmittel anwendbar. Im Zusammenhang mit einem Tintenstrahldrucker werden die Farbmittelmengen anhand des Tintenvolumens beschrieben, wobei einschlägigen Fachleuten klar sein wird, dass eine andere Metrik zur Berechnung der Farbmittelmenge für andere Drucktechnologien sinnvoller sein kann. Ein weiteres Beispiel für die verwendbare Eingabefarbmittelmenge ist die Masse des Toners, die in einem elektrofotografischen Drucker verwendet wird.
  • Bezugnehmend auf 1 wird eine allgemeine Bildverarbeitungskette für einen Tintenstrahldrucker gezeigt, in der ein Rasterbildprozessor 10 digitale Bilddaten in Form eines Eingabebildes aus einer Digitalbildquelle 12 empfängt, die ein Hostcomputer, ein Netzwerk, ein Computerspeicher oder eine sonstige digitale Bildspeichervorrichtung sein kann. Der Rasterbildprozessor 10 wendet Bebilderungsalgorithmen an, um ein verarbeitetes Digitalbildsignal mit Eingabecodewerten i(x, y, c) zu erzeugen, wobei x, y für die Raumkoordinaten der Pixellage und c für die Farbkanalkoordinate stehen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat c die Werte 0, 1, 2, 3, die den Farbkanälen C, M, Y, K entsprechen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Eingabebild ein RGB-Bild und die Werte für c sind 0, 1, 2. Die Arten der in dem Rasterbildprozessor 10 angewandten Bebilderungsalgorithmen umfassen typischerweise Schärfung (bisweilen als „Unschärfemaskierung" oder „Kantenanhebung" bezeichnet), Farbumwandlung (Umwandlung aus dem Farbraum des Ausgangsbildes, typischerweise RGB, in den Farbraum CMYK des Druckers), Formatänderung (oder räumliche Interpolation) und sonstige. Die in dem Rasterbildprozessor 10 angewandten Bebilderungsalgorithmen können je nach Anwendung variieren und sind für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich.
  • Dem Rasterbildprozessor 10 aus 1 ist ein Tintenabreicherungsprozessor 20 nachgeordnet, der den Eingabecodewert i(x, y, c) und ein Signal Vt für die Gesamtfarbmittelmengengrenze aufnimmt und ein Signal für ein abgereichertes Bild erzeugt, das die Ausgabecodewerte o(x, y, c) enthält. Das Signal Vt für die Gesamtfarbmittelmengengrenze wird von einem Farbmittelmengengrenzeneinsteller 22 bereitgestellt, der typischerweise von dem Benutzer eingestellt wird, um eine akzeptable Bildqualität für eine gegebene Kombination aus Tinte und Empfangsmedium zu erzeugen. Der Tintenabreicherungsprozessor 20 führt die Funktion durch, die gesamte Farbmittelmenge (pro Pixel und pro Flächeneinheit) unter den angegebenen Grenzwert Vt zu reduzieren, um das Auftreten von Bildartefakten zu vermeiden. Um dies zu erreichen, gibt es in der Technik viele weitere Verfahren, wobei der in dem Tintenabreicherungsprozessor verwendete Algorithmus für die Erfindung nicht wesentlich ist.
  • Dem Tintenabreicherungsprozessor 20 in 1 folgt ein Mehrtonprozessor 30, der den Ausgabecodewert o(x, y, c) empfängt und ein Mehrtonbildsignal erzeugt h(x, y, c). Der Mehrtonprozessor 30 hat die Funktion, die Anzahl der Bits zu reduzieren, die zur Darstellung jedes Bildpixels verwendet werden, um diese auf die Zahl der in dem Drucker verfügbaren Druckstufen anzupassen. Typischerweise hat der Ausgabecodewert o(x, y, c) 8 Bit pro Pixel (pro Farbe), und der Mehrtonprozessor 30 reduziert dies im Allgemeinen auf 1 bis 3 Bit pro Pixel (pro Farbe), abhängig von der Zahl der verfügbaren Druckstufen. Der Mehrtonprozessor 30 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren verwenden, um die Mehrtonerzeugung durchzuführen, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind. Zu diesen Verfahren zählen die Fehlerdiffusion, das Clustered-Dot-Dithering oder das stochastische Dithering (blaues Rauschen). Das in dem Mehrtonprozessor 30 verwendete Mehrtonerzeugungsverfahren ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, aber für die vorliegende Erfindung ist es erforderlich, dass der Tintenabreicherungsprozessor 20 vor dem Mehrtonprozessor 30 in der Bebilderungskette angewandt wird. Der Tintenstrahldrucker 36 empfängt schließlich das Mehrtonbildsignal h(x, y, c) und lagert Tinte auf der Seite an jeder Pixellage gemäß dem Wert des Mehrtonbildsignals h(x, y, c) ab, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Alle Pixel in dem digitalen Eingabebild werden nacheinander durch die Bildkette aus 1 verarbeitet und an den Tintenstrahldrucker 36 gesendet, der die Pixel in Rasterabtastung druckt.
  • 2 zeigt ein Beispiel des auf der Seite als Funktion des Ausgabecodewerts o(x, y, c) (normalisiert im Bereich {0,1}) abgelagerten Tintenvolumens für einen binären Drucker als Volllinie 140 und für einen Mehrstufendrucker als Strichlinie 150. Diese Funktionen werden nachfolgend als Binärdrucker-Farbmittelvolumenfunktion 140 und als Mehrstufendrucker-Farbmittelvolumenfunktion 150 bezeichnet. Ein Binärdrucker kann entweder keinen Tropfen (d. h. Volumen 0) ausstoßen, wie durch Punkt „A" bezeichnet, oder einen Tropfen mit einem normalisierten Volumen 1,0, wie durch Punkt „B" an jedem Pixel bezeichnet. Der Mehrstufendrucker kann beides drucken sowie einen zusätzlichen Tropfen, der ein normalisiertes Trop fenvolumen von ca. 0,72 aufweist, wie durch Punkt „C" dargestellt. Tintentropfen, die den Punkten A, B und C entsprechen, werden nachfolgend als „Tropfen A", „Tropfen B" bzw. „Tropfen C" bezeichnet. Für Darstellungszwecke betragen die normalisierten Codewerte, die den Tropfen A, B und C entsprechen, 0, 0,5 bzw. 1,0. Es sei darauf hingewiesen, dass die Drucker zwar einzelne Tintentropfen mit festen Volumina an jedem Pixel ausstoßen können, aufgrund des Rasterungsschrittes (oder des Mehrtonerzeugungsschrittes) ist es aber möglich, dass an jedem Pixel Bruchteile von Farbmittelvolumina vorhanden sind. Dies wird nachfolgend detaillierter beschrieben, da es für das Verständnis der Erfindung wesentlich ist.
  • Zur Veranschaulichung sei auf ein Druckersystem hingewiesen, wie in 1 gezeigt, bei dem allerdings der Tintenabreicherungsprozessor 20 deaktiviert worden ist. Die Ausgabe des Tintenabreicherungsprozessors 20 o(x, y, c) ist also identisch mit der Eingabe i(x, y, c). Weiter sei für ein gegebenes Pixel angenommen, dass der Rasterbildprozessor 10 aus 1 einen normalisierten Codewert von 0,62 erzeugt, wie an Punkt X0 aus 2 angezeigt. Im Falle des binären Druckers erzeugt der Mehrtonprozessor 30 (Rasterprozessor) ein Mehrtonbildsignal für dieses Pixel, das mit einer Wahrscheinlichkeit von 62% „eingeschaltet" ist (d. h. der Tropfen B mit einem normalisierten Tropfenvolumen 1,0 wird an diesem Pixel ausgestoßen), und das mit einer Wahrscheinlichkeit von 38% „ausgeschaltet" ist, (d. h. an diesem Pixel wird kein Tropfen ausgestoßen). Für einen normalisierten Codewert von 0,62 beträgt das Farbmittelvolumen pro Pixel also 0,62 normalisierte Volumeneinheiten, wie durch V10 bezeichnet. Wenn ein Bild mit 100 Pixeln, die alle einen normalisierten Codewert von 0,62 aufweisen, von dem Mehrtonprozessor 30 mit 2 möglichen Ausgabestufen verarbeitet wird, dann wären 62 Pixel in dem Mehrtonbildsignal h(x, y, c) „eingeschaltet" (Tropfen B) und 38 „ausgeschaltet" (Tropfen A). Die gleiche Berechnung lässt sich für jeden normalisierten Codewert zwischen 0,0 und 1,0 durchführen, um die Binärdrucker-Farbmittelvolumenfunktion 140 aus 2 zu erhalten.
  • Die zuvor dargestellte Berechnung lässt sich für einen Mehrstufendrucker wiederholen, um die Mehrstufendrucker-Farbmittelvolumenfunktion 150 aus 2 zu erhalten. Es sei für einen Mehrstufendrucker angenommen, dass derselbe normalisierte Codewert von 0,62 von dem Rasterbildprozessor 10 aus 1 gezeugt wird, und dass der Tintenabreicherungsprozessor 20 weiterhin deaktiviert ist, wie in dem vorausgehenden Beispiel gezeigt. In diesem Fall erzeugt der Mehrtonprozessor 30 ein Mehrtonbildsignal h(x, y, c), das eine Chance von (0,62 – 0,50)/(1,00 – 0,50) = 0,24 oder 24% hat, ein Tropfen B zu werden, und eine Chance von 100 – 24 = 76%, ein Tropfen C zu werden. Wenn ein Bild mit 100 Pixeln, die alle einen normalisierten Codewert von 0,62 aufweisen, von dem Mehrtonprozessor 30 mit 3 möglichen Ausgabestufen verarbeitet wird, dann wären 24 Pixel in dem Mehrtonbildsignal h(x, y, c) Tropfen B und 76 wären Tropfen C. Das pro Pixel von dem Mehrstufendrucker für einen normalisierten Codewert von 0,62 erzeugte normalisierte Tropfenvolumen kann durch einfache lineare Interpolation zwischen den normalisierten Volumina der Tropfen C und B gemäß (0,24)(1,0) + (0,76)(0,72) = 0,79 berechnet werden, wie durch V20 bezeichnet. Die gleiche Berechnung lässt sich für jeden normalisierten Codewert zwischen 0,0 und 1,0 durchführen, um die Mehrstufendrucker-Farbmittelvolumenfunktion 150 aus 2 zu erhalten.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 2 wird nachfolgend die Funktionsweise des Tintenabreicherungsprozessors 20 aus 1 für Binär- und Mehrstufendrucker beschrieben. Die Farbmittelgesamtmenge für jedes Pixel ist die Summe der Farbmittelmengen für jeden Farbkanal des Pixels. In jedem Fall versucht der Tintenabreicherungsprozessor 20, den normalisierten Codewert zu modifizieren, um sicherzustellen, dass eine normalisierte Farbmittelvolumengrenze Vt nicht überschritten wird. Alle Implementierungen des Tintenabreicherungsprozessors 20 versuchen, dieses Ziel zu erreichen, weshalb die konkrete Implementierung des Tintenabreicherungsprozessors 20 für die Erfindung nicht wesentlich ist. Wie zuvor erwähnt, setzen die Tintenabreichungsalgorithmen nach dem Stand der Technik implizit voraus, dass die Beziehung zwischen dem Codewert und dem Tropfenvolumen linear ist, was der Binärdrucker-Farbmittelvolumenfunktion 140 aus 2 entspricht. In der Technik dient daher eine Gesamtcodewertgrenze (entspricht dem Punkt X1 aus 2) als Indikator der normalisierten Farbmittelvolumengrenze Vt. Für den Binärdrucker ist diese Annahme gültig, und die Tintenabreicherungsalgorithmen nach dem Stand der Technik reduzieren den normalisierten Codewert von X0 auf X1, wodurch das normalisierte Tropfenvolumen von V10 auf V11 fällt, was die Bedingung der normalisierten Farbmittelvolumengrenze Vt erfüllt. Wenn die gleiche Annahme jedoch für einen Mehrtondrucker herangezogen wird, und der normalisierte Codewert von X0 auf X1 reduziert wird, bewirkt dies einen Abfall des normalisierten Tropfenvolumens pro Pixel von V20 auf V21. Dies erfüllt nicht nur nicht die Bedingung der normalisierten Farbmittelvolumengrenze Vt, sondern die tatsächliche Reduzierung des normalisierten Tropfen volumens ΔV2 ist kleiner als erwartet, wie von ΔV1 bezeichnet. Die von den Tintenabreicherungsalgorithmen nach dem Stand der Technik herangezogenen Annahmen funktionieren also mit einem Drucker, der eine nichtlineare Farbmittelvolumenfunktion aufweist, wie in 2 gezeigt, nicht erwartungsgemäß.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den normalisierten Codewert für einen Mehrtondrucker in einer Weise zu modifizieren, dass jeder Tintenabreicherungsalgorithmus verwendbar ist, der eine lineare Druckerfarbmittel-Volumenfunktion voraussetzt. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass die Linearität zwischen dem bildsignalnormalisierten Codewert und dem normalisierten Tintentropfenvolumen wiederhergestellt wird. Nachfolgend wird ein Mittel beschrieben, um diese Aufgabe zu erfüllen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 3 gezeigt, wird ein volumetrischer Tintenabreicherungsprozessor 62 anstelle des Tintenabreicherungsprozessors 20 aus 1 verwendet. Der volumetrische Tintenabreicherungsprozessor 62 enthält einen Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 40, einen Tintenabreicherungsprozessor 50 und einen inversen Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 60. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Tintenstrahldrucker verwendet, weshalb das Farbmittel in Bezug auf Tintenvolumen gemessen wird. Für andere Drucktechnologien, die das Farbmittel anders messen, würden der Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 40 und der inverse Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 60 entsprechend zu einem Farbmittelmengen-Funktionsprozessor und einem inversen Farbmittelmengen-Funktionsprozessor modifiziert werden, die Farbmittelmengen in einer entsprechenden Metrik erzeugen, wie z. B. Tonermasse für einen elektrofotografischen Drucker. Der Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 40 empfängt den Eingabecodewert i(x, y, c) und erzeugt einen Volumencodewert v(x, y, c). (Typischerweise wird der Volumencodewert durch einen ganzzahligen digitalen Codewert dargestellt, aber er könnte auch durch eine Gleitkommazahl dargestellt werden.) Der Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 40 wird in einer Weise betrieben, dass sich das normalisierte Tintentropfenvolumen in Bezug zum Volumencodewert v(x, y, c) linear verhält. Der Tintenabreicherungsprozessor 50 empfängt dann den Volumencodewert v(x, y, c) und eine Gesamtcodewertgrenze Vt und erzeugt einen abgereicherten Volumencodewert v'(x, y, c). Die Gesamtcodewertgrenze Vt wird durch einen Farbmittelmengengrenzeneinsteller 22 erzeugt, wie in 1 gezeigt. Da der Tintenabreicherungs prozessor 50 mit dem Volumencodewert v(x, y, c) arbeitet, ist die Annahme, dass das normalisierte Tintentropfenvolumen linear zum Codewert ist, erfüllt, und der Tintenabreicherungsprozessor 50 erzeugt daher das gewünschte Ergebnis. Der inverse Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 60 empfängt den abgereicherten Volumencodewert v'(x, y, c) und erzeugt den Ausgabecodewert o(x, y, c). Die Ausgabe des inversen Farbmittelvolumen-Funktionsprozessors 60 wird an einen Mehrtonprozessor 30 (Rasterprozessor) angelegt, wie in 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung implementiert der inverse Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 60 im Wesentlichen die inverse mathematische Transformation des Farbmittelvolumen-Funktionsprozessors 40. Dieser sieht eine Umwandlung des abgereicherten Volumencodewerts v'(x, y, c) zurück in den "Originalraum" des Ausgabecodewerts o(x, y, c) vor der Mehrtonerzeugung vor. Auf diese Weise behält der volumetrische Tintenabreicherungsprozessor 62 das Verhältnis von Gesamtcodewert zu Farbmittelvolumenbeziehung bei, aber der von dem Tintenabreicherungsprozessor 50 durchgeführte eigentliche Prozess zur Reduzierung der Farbmittelmenge wird auf einen Volumencodewert v(x, y, c) durchgeführt, der linear zum Farbmittelwert ist, weshalb eine genauere Reduzierung der Farbmittelmenge erzielt wird.
  • In dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 40 und der inverse Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 60 mit Volumendaten vorprogrammiert, die sich auf die Form der Farbmittelvolumenfunktion für den jeweiligen Drucker beziehen, wie etwa die Mehrstufendrucker-Farbmittelvolumenfunktion 150 aus 2. Es wird Bezug genommen auf 4, in der ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, in dem die zur Angabe der Farbmittelvolumenfunktion erforderlichen Volumendaten (vorzugsweise von dem Rasterbildprozessor 10 aus 1) für einen volumetrischen Tintenabreicherungsprozessor 112 über eine Farbmittelvolumendatenquelle 72 bereitgestellt werden. Die Farbmittelvolumendatenquelle 72 ist typischerweise eine auf Computerplatte oder in einem programmierbaren Speicher gespeicherte Datendatei, die für den volumetrischen Tintenabreicherungsprozessor 112 zugänglich ist. Die Volumendaten bestehen aus einem Array aus Codewert- und Tintentropfenvolumen-Paaren für jedes Farbmittel und werden durch ein Volumendatensignal vol(cv, c) bezeichnet, wobei cv der Codewert und c der Farbmittelindex ist. In diesem Ausführungsbeispiel erhält der Farbmittelvolumen-Transformationstabellengenerator 70 das Volumendatensignal vol(cv, c) und erzeugt eine Transformationstabelle vfun(i, c), die an einen Farbmittelvolumenfunktionsprozessor 90 angelegt wird. In gleicher Weise erhält der inverse Farbmittelvolumen-Transformationstabellengenerator 80 das Volumendatensignal vol(cv, c) und erzeugt eine Transformationstabelle vfun_inv(v', c), die an einen inversen Farbmittelvolumenfunktionsprozessor 110 angelegt wird. Die Transformationstabelle vfun(i, c) wird derart erzeugt, dass sich die Ausgabe der Transformationstabelle zu dem zuvor besprochenen Tintentropfenvolumen linear verhält. Die Transformationstabelle vfun_inv(v', c) wird derart erzeugt, dass sie im Wesentlichen die inverse mathematische Transformation wie die Transformationstabelle vfun(i, c) bereitstellt. Der Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 90 verwendet die Transformationstabelle vfun(i, c) zur Umwandlung des Eingabecodewerts i(x, y, c) in einen Volumencodewert v(x, y, c).
  • Der Prozess der Erzeugung der Transformationstabelle vfun(i, c) anhand des Volumendatensignals vol(cv, c) und der Prozess der Anwendung der Transformationstabelle vfun(i, c) an den Eingabecodewert i(x, y, c) sind Bildverarbeitungstechniken, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind. Es wird vorausgesetzt, dass das Volumendatensignal vol(cv, c) für einen gegebenen Drucker bekannt ist oder direkt anhand der Testbildsignale messbar ist. Die Paare aus Codewert und Tintentropfenvolumen des Volumendatensignals werden dann in eine Splinekurve eingepasst, um die Tintentropfenvolumina zwischen den abgetasteten Codewertpunkten zu interpolieren. Dann wird die Splineeinpassung an einer Reihe gleich beabstandeter, einzelner Codewerte abgetastet, die der Zahl der möglichen Stufen des Eingabecodewerts entsprechen, nämlich üblicherweise 256, und die 256 entsprechenden Paare aus Codewert und Tintentropfenvolumen werden als Transformationstabelle vfun(i, c) gespeichert. Dieser Prozess wird für jede Farbe unabhängig wiederholt, da jeder Farbkanal ein unterschiedliches Volumendatensignal haben kann. Der Farbmittelvolumenfunktionsprozessor 90 legt dann die Transformationstabelle vfun(i, c) an die Eingabecodewerte i(x, y, c) durch einfaches Ansprechen der Transformationstabelle vfun(i, c) mit dem Eingabecodewert an und ruft das Ergebnis ab.
  • In gleicher Weise wird die Transformationstabelle vfun_inv(v', c) aus dem Volumendatensignal vol(cv, c) erzeugt, mit dem Unterschied, dass der Prozess "invertiert" wird, d. h. dass das Tintentropfenvolumen in einer Reihe gleichmäßig beabstandeter einzelner Volumina abge tastet wird, und dass die Splineeinpassung verwendet wird, um die entsprechenden Codewerte zu berechnen. Der inverse Farbmittelvolumenfunktionsprozessor 110 legt dann die Transformationstabelle vfun_inv(v', c) an den abgereicherten Volumencodewert v'(x, y, c) durch einfaches Ansprechen der Transformationstabelle vfun_inv(v', c) mit dem abgereicherten Volumencodewert an und ruft das Ergebnis ab. Wie zuvor erwähnt, sind diese Techniken den einschlägigen Fachleuten bekannt.
  • Es wird weiter Bezug genommen auf 4, in der ein Tintenabreicherungsprozessor 100 den Volumencodewert v(x, y, c) und die Gesamtcodewertgrenze Vt empfängt und einen abgereicherten Volumencodewert v'(x, y, c) erzeugt. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben und weil der Tintenabreicherungsprozessor 100 mit dem Volumencodewert v(x, y, c) arbeitet, ist die Annahme, dass das normalisierte Tintentropfenvolumen linear zum Codewert ist, erfüllt, und der Tintenabreicherungsprozessor 100 erzeugt daher das gewünschte Ergebnis. Der inverse Farbmittelvolumen-Funktionsprozessor 110 empfängt den abgereicherten Volumencodewert v'(x, y, c) und die Transformationstabelle vfun_inv(v', c) und erzeugt den Ausgabecodewert o(x, y, c).
  • Ein Computerprogrammprodukt kann ein oder mehrere Speichermedien umfassen, wie beispielsweise magnetische Speichermedien, etwa Magnetplatten (z. B. Disketten) oder Magnetband, optische Speichermedien, wie optische Platte, optisches Band oder maschinenlesbarer Strichcode, Halbleiterspeichervorrichtungen, wie RAM (Random Access Memory) oder ROM (Read Only Memory) oder jede andere physische Vorrichtung oder jedes andere Medium, das zur Speicherung eines Computerprogramms geeignet ist und Anweisungen zur Steuerung eines oder mehrerer Computer zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Modifizieren eines digitalen Eingabebildes vor dem Anwenden eines Mehrtonprozessors oder Halbtonprozessors auf das digitale Eingabebild, wobei das digitale Eingabebild ein (x, y) Array von Pixeln aufweist, von denen jedes Pixel einen Eingabecodewert für einen oder mehrere Farbkanäle umfasst, worin der Eingabecodewert eine nicht lineare Beziehung zur Farbmittelmenge aufweist bzw. nicht als linear zur Farbmittelmenge gilt, um ein digitales Ausgabebild zu erzeugen, das in Abhängigkeit von einer Grenze der Farbmittelgesamtmenge Ausgabecodewerte für jedes Pixel aufweist, mit den Schritten: a) Bestimmen einer Eingabefarbmittelmenge für jeden Farbkanal eines Pixels in Abhängigkeit vom entsprechenden Eingabecodewert und einer Farbmittelmengenfunktion, die den Eingabecodewert in Beziehung zur Farbmittelmenge für den entsprechenden Farbkanal bringt; b) Bestimmen einer modifizierten Farbmittelmenge für jeden Farbkanal des Bildpixels in Abhängigkeit von der Eingabefarbmittelmenge für jeden Farbkanal und von einer Grenze der Farbmittelgesamtmenge; c) Bestimmen eines Ausgabecodewertes für jeden Farbkanal des Pixels in Abhängigkeit von der modifizierten Farbmittelmenge und einer Umkehrfunktion für die Farbmittelmenge, die die Farbmittelmenge in Beziehung zum Eingabecodewert für den entsprechenden Farbkanal bringt, und d) Wiederholen von Schritt a) bis c) für jedes Pixel im digitalen Eingabebild.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Eingabefarbmittelmenge im wesentlichen linear zum Farbmittelvolumen verläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Eingabefarbmittelmenge eine Farbmittelmasse ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Bereitstellens einer Nachschlagetabelle für jeden Farbkanal, worin die Farbmittelmengenfunktion von der Nachschlagetabelle bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Farbmittelmengenfunktion und die Umkehrfunktion für die Farbmittelmenge zueinander im wesentlichen mathematisch umgekehrte Operationen sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, worin Schritt b) folgende Schritte umfasst: i) Bestimmen einer Farbmittelgesamtmenge für jedes Pixel als Summe der Farbmittelmengen für jeden Farbkanal; und ii) Bestimmen der modifizierten Farbmittelmenge für jeden Farbkanal des Pixels in Abhängigkeit von der Farbmittelgesamtmenge und der Grenze der Farbmittelgesamtmenge derart, dass für das Pixel die Summe der modifizierten Farbmittelmenge für jeden Farbkanal geringer ist als die Grenze der Farbmittelgesamtmenge.
  7. Verfahren nach Ansprach 1, worin es sich bei den Farbmitteln um Tinten zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker handelt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Farbmittelmengen Tintenvolumina entsprechen.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Erzeugens eines Farbbildes durch Verwenden der digitalen Ausgabecodewerte, die in Schritt a) bis d) erzeugt werden.
  10. Computerspeichermedium mit darin gespeicherten Anweisungen, die bewirken, dass ein Computer das Verfahren nach Anspruch 1 ausführt.
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Date Code Title Description
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Inventor name: COUWENHOVEN, DOUGLAS W., ROCHESTER, N.Y., US

Inventor name: SPAULDING, KEVIN E., ROCHESTER, N.Y., US

Inventor name: MILLER, RODNEY L., ROCHESTER, N.Y., US

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