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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der digitalen Bebilderung
und insbesondere ein Farbmittelreduzierungsverfahren, das während des Digitalbilddruckvorgangs
verwendet wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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US-A-6,057,932 beschreibt
eine Möglichkeit zur
Begrenzung der Tintenmenge durch Verwendung einer Tintenbegrenzungsfunktion
vor der Rasterung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgaben werden durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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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.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ablaufdiagramm zur Darstellung der Anordnung des Tintenabreicherungsprozessors in
einem Tintenstrahldrucker oder Tintenstrahldruckertreiber;
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2 eine
grafische Darstellung der Volumenänderung für eine gegebene Codewertänderung für binäre und mehrstufige
Drucker;
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3 ein
Ablaufdiagramm zur Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein
Ablaufdiagramm zur Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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).
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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.