DE69132104T2

DE69132104T2 - Dither matrix zur Halbtonwiedergabe von Grautonbildern unter Verwendung einer Maskierung mit blauem Rauschen

Info

Publication number: DE69132104T2
Application number: DE69132104T
Authority: DE
Inventors: Theophano Mitsa; Kevin J. Parker
Original assignee: Research Corp Technologies Inc
Current assignee: Research Corp Technologies Inc
Priority date: 1990-12-04
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: DE560872T1; EP0749232A1; ATE203134T1; EP0749231A1; DE69132658D1; EP0560872A1; EP0749231B1; EP0749232B1; DE69132353D1; JPH06508007A; DE69132353T2; ES2161325T3; DE69132104D1; DE69132658T2; ATE191594T1; ATE195206T1; ES2081270T1; IE20000938A1; ES2146832T3; ES2081270T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Halbtönung von Bildern. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und ein System zur Erzeugung eines Halbtones durch Verwendung eines Bildelement-für-Bildelement-Vergleichs des Grauskalierungsbilds mit einer blauen Rauschmaske.
Viele Druckeinrichtungen können Grauskalierungsbilder nicht wiedergeben, da sie zweipegelig sind. Als ein Ergebnis ist die binäre Darstellung eines Grauskalierungsbilds in einem weiten Anwendungsbereich, wie beispielsweise Laserdruckeinrichtungen, Faksimileeinrichtungen, Lithographie (Zeitungsdruck), Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirmanzeigen eine Notwendigkeit. Grauskalierungsbilder werden typischerweise unter Verwendung von Halbtontechniken in binäre Bilder umgewandelt. Eine Halbtönung erzeugt die Illusion zahlreicher Grauschattierungen unter Verwendung von nur zwei Pegeln, Schwarz und Weiß, und kann entweder digital (Faksimileeinrichtungen, Laserdrucker) oder optisch (Zeitungsdruck) ausgeführt werden.
Halbtönungsalgorithmen werden entsprechend der Anzahl von Punkten aus dem Eingabe-Grauskalierungsbild in Punkt- und Nachbarschafts-Algorithmen klassifiziert, die erforderlich sind, um einen Ausgabepunkt in dem Ausgabe-Binärbild zu berechnen. Im Fall von digitaler Halbtönung entsprechen Punkte Pixeln bzw. Bildelementen. In Punktalgorithmen wird die Halbtönung durch einen einfachen punktweisen Vergleich des Grauskalierungsbilds mit einem Nichtbild, gewöhnlich (aber nicht immer) einem aperiodischen Feld oder einer Maske, erreicht. Für jeden Punkt in dem Eingabebild wird, abhängig davon, welcher Punktwert (das Grauskalierungsbild oder die Maske) größer ist, entweder eine 1 oder eine 0 jeweils am entsprechenden Ort in dem binären Ausgabebild angeordnet. Eine Halbtönung unter Verwendung von Nachbarschaftsalgorithmen erfolgt nicht durch einfachen punktweisen Vergleich, sondern erfordert gewöhnlich Filtervorgänge, die eine Anzahl von Punkten aus dem Eingabe-Grauskalierungsbild beinhalten, um einen Punkt in dem Ausgabebild zu berechnen.
Ggenwärtig hängt, wenn die existierenden Halbtönungsalgorithmen gegeben sind, die Wahl eines bestimmten Halbtönungsalgorithmus von der Zieleinrichtung ab und erfordert immer einen Kompromiß zwischen Bildqualität und Geschwindigkeit. Nachbarschaftshalbtönungsalgorithmen ergeben eine gute Bildqualität (obwohl das Bild nicht vollständig artefaktfrei ist), aber sie sind langsam und können nicht optisch angewendet werden. Somit verbleiben Punktalgorithmen als die einzige Wahl für optische Anwendungen, wie beispielsweise Zeitungsdruck. Punktalgorithmen sind schnell und für alle Zieleinrichtungen geeignet, aber die Ausgabe leidet gewöhnlich unter Artefakten, wie beispielsweise periodischen Artefakten und falschen Konturen.
Das hier offenbarte Halbtönungssystem verwendet einen Punktalgorithmus und kombiniert die Ausgabe-Bildqualität der Nachbarschaftsalgorithmen mit der Geschwindigkeit und dem weiten Anwendungsbereich von Punktalgorithmen. Ein Punktalgorithmus wird verwendet und die Halbtönung wird durch den bildelementweisen Vergleich mit einen Nicht- Bild-Feld, genannt "blaue Rausch" maske erreicht.
Die digitale Halbtönung von Bildern mit vielfachen Pegeln, wie beispielsweise Grauskalierungspegeln, ist im Stand der Technik bekannt. Gegenwärtig sind zwei Haupttechniken in Gebrauch. Sie sind die geordneten Schwankungs- und die Fehlerdiffusionsverfahren. Siehe Digital Halftoning von R. Ulichney, MTT Press, Cambridge, Massachusetts (1987). Siehe auch R. W. Floyd und L. Steinberg, "Adaptive algorithm for spatial gray scale", SID International Symposium Digest of Technical Papers, Seiten 36-37. Das Floyd und Steinberg Papier ist auf die digitale Halbtönung einer Grauskalierung gerichtet.
Die geordneten Haupt-Schwankungstechniken sind die Gehäufter-Punkt-Schwankungs- und Verteilter-Punkt- Schwankungstechniken. Eine Weißes-Rauschen-Zufalls- Schwankungstechnik wird selten verwendet, da sie das Bild mit der schlechteste Qualität erzeugt, und von den zwei Schwankungstechniken ist die Gehäufte-Punkt-Technik bei weitem die meist verwendete. Diese beiden Techniken basieren auf einem Schwellenwert-Bildschirmmuster, das eine feste Größe besitzt. Beispielsweise können 6 · 6 Schwellenwert-Bildschirme mit den digitalen Eingabebildern verglichen werden. Wenn der Eingabe-Digitalwert größer als die Bildschirmmusteranzahl ist, wird eine 1 erzeugt und, wenn sie weniger ist, wird ein 0-Wert zugewiesen. Die Anzahl von Pegeln, die unter Verwendung beider Techniken dargestellt werden kann, hängt von der Größe des Bildschirms ab. Beispielsweise kann ein 6 · 6 Bildschirm 36 einzelne Pegel erzeugen.
Mehr Pegel können mit größeren Mustern erreicht werden, jedoch tritt eine Verringerung in der effektiven Auflösung auf, da die Fähigkeit zu einem Übergang zwischen Pegeln in einem gröberen Abstand ist. Bei der Bildelementrate von ungefähr 300 bis 500 pro Inch, was die mittlere Bildelementrate von Kopierern und Laserdruckern ist, sind Musterartefakte für Bildschirmmuster größer als 4 · 4 sichtbar und, da 16 Pegel keine adäquate Präzision für typische Halbton-Abbildung ausbilden, wird gewöhnlich eine suboptimale Auflösung erhalten.
Eine Lösung für ein derartiges Problem ist offenbart durch Ulichney in einem Bericht "Dithering with Blue Noise", veröffentlicht in The Proceeeding of the IEEE, Vol. 76, Nr. 1, Januar 1988. In diesem Artikel wird ein Verfahren einer räumlichen Schwankung beschrieben, das die Illusion von Halbton-Bildern auf Anzeigen erzeugt, die nur binäre Bildelemente erzeugen können. Das Verfahren erzeugt hochfrequentes weißes Rauschen mit einem blauen Rauschmuster aus einer Filtereinrichtung, um gewünschte Eigenschaften zur Halbtönung auszubilden. Genauer, Ulichney verwendet gestört-gewichtete Fehlerdiffusionsverfahren, die, wenn sie digital angewendet werden, mit einer viel niedrigeren Geschwindigkeit laufen (ungefähr 100 mal langsamer) als mit der vorliegenden Erfindung erreichbar.
Fehlerdiffusionstechniken, wie beispielsweise die in dem IEEE-Artikel von Ulichney offenbarte, unterscheiden sich bedeutend von geordneten Schwankungstechniken, in denen es kein festes Bildschirmmuster gibt. Eher wird ein rekursiver Algorithmus verwendet, der versucht, durch Darstellung des fortwährenden Signals durch binäre Werte erzeugte Fehler zu korrigieren.
Das durch Ulichney beschriebene Fehlerdiffusionsverfahren und andere, wie beispielsweise von Floyd und Steinberg, besitzen den Nachteil, daß sie abtastende, Faltungsoperations-Typ-Berechnungen erfordert, und, obwohl es zur Verwendung mit Kopierern, Faksimileeinrichtungen usw. verwendet werden kann, erfordert es örtliche Berechnungen. Es kann jedoch nicht optisch angewendet werden. Zusätzlich zeigen alle Fehlerdiffusionstechniken, einschließlich der durch Ulichney und Floyd und Steinberg beschriebenen, Abtast- und Start-Artefakte, die in der gegenwärtigen Erfindung nicht vorhanden sind. Während Ulichney ein Verfahren beschreibt, das blaues Rauschen erzeugt, sind die durch die vorliegende Erfindung erzeugten blauen Rauschmuster isotroper als die durch Ulichney oder andere Fehlerdiffusionsverfahren erzeugten. Eine Verwendung geordneter Schwankungsverfahren erzeugt bemerkenswerte periodische Muster, die auch auffälliger sind als die durch Fehlerdiffusionsverfahren erzeugten.
In einigen herkömmlichen Systemen wurden alle Punktprofile entsprechend verschiedenen Graupegeln unabhängig abgeleitet, als ob jeder Graupegel sein eigener Spezialfall wäre. Somit müssen beispielsweise in der US-A-4 920 501 von Sullivan et al. viele einzelne Punktprofile entsprechend der gewünschten Anzahl von Graupegeln gespeichert werden. In der vorliegenden Erfindung werden andererseits Punktprofile "auf der Oberseite von" den Profilen unterer Graupegel erzeugt, so daß eine einzelwertige zweidimensionale Funktion, d. h. das kummulative Feld oder die graue Rauschmaske hergestellt werden kann. Wenn die einzelwertige Funktion mit irgendeinem Pegel geschwellenwertet bzw. schwellenwert-beurteilt wird, ist das sich ergebende binäre Muster genau der blaue Rausch- Punktprofil-Entwurf für diesen bestimmten Graupegel, p(i, j, g), wobei p entsprechend Schwarz oder Weiß Eins oder Null sein kann, i und j Koordinaten von Bildelementen sind und g einen Graupegel 0 < g < 1 darstellt.
Ein anderer Nachteil von herkömmlichen Verfahren ist der, daß das Punktprofil für einen gegebenen Graupegel entworfen wurde, blaue Rauscheigenschaften durch indirekte Verfahren zu besitzen, wie beispielsweise eine Verwendung eines Fehlerdiffusionsfilters mit gestörten Gewichtungen (Ulichney) oder durch einen "simulierten Temper"-Algorithmus, wie in der US-A-4 920 501. Das hier offenbarte Verfahren ist im Hinblick auf den Stand der Technik dahingehend vorteilhaft, daß das gewünschte blaue Rauschleistungsspektrum durch die Verwendung eines Filters auf dem Punktprofil erzeugt und direkt in der Transformationsdomaine angewendet wird. Eine derartige Filterung ergibt ein nahezu ideales blaues Rauschmuster mit impliziter Langskala-Periodizität aufgrund der in der Verwendung von diskreten Fouriertransformationen impliziten kreisförmigen Faltungsoperation. Jedoch ist das gefilterte Muster nicht länger binär. Somit wird eine Minimierung einer Fehlerannäherung verwendet, in der die größsten Unterschiede zwischen dem idealen, gefilterten, blauen Rauschmuster und dem ungefilterten Punktprofil identifiziert werden. Die Größe und der Ort dieser Unterschiede zeigen die Bildelemente, in denen Einsen und Nullen verändert werden könnten, um ein idealeres blaues Rausch-Punktprofil zu erzeugen.
Anzeigeeinrichtungen einschließlich Druckeinrichtungen sowie Medien besitzen ihre eigene einzigartige Eingabe- Ausgabe-Kennlinie. Bei einigen Anwendungen, wie beispielsweise medizinischer Ultraschallabbildung, waren dem Benutzer traditionell einige Steuerungen möglich, wie die endgültige Grauskalierungsdarstellung. Beispielsweise kann der Benutzer zwischen Bildern mit hohem und niedrigem Kontrast auswählen. Die Anzeige- und Filmkennlinien müssen jedoch für jede Erzeugung berücksichtigt werden.
Im Bereich der Halbtonerzeugung erzeugen traditionelle Halbtonbildschirme unter Verwendung von kleinen Kernen (beispielsweise 8 · 8 Bildelementen) nur begrenzte Freiheitsgrade zur Änderung der Eingabe-Ausgabe-Kennlinien und gewöhnlich wurde über eine lineare kumulative Verteilungsfunktion (CDF) berichtet. Siehe Digital Halftoning von R. Ulichney, MIT Press, Cambridge, Massachusetts (1987). Siehe auch R. Bayer, "An Optimum Method for 2 Level Rendition of Continuous Tone Pictures", IEEE International Conf. Comm., 1973, und G. C. Reid, Postscript Language Program Design (Grünbuch), Addison-Wesley Publishing Co., New York, New York (1988), Seite 137. Durch eine lineare kumulative Verteilungsfunktion wird angenommen, daß 10% der Halbton-Kern- Bildelement-Inhalte weniger als 10% des Maximalwerts betragen werden und daß 50% der Bildelemente Werte kleiner als 50% der Maximalwerte enthalten werden, usw..
Im Fall des dort offenbarten Blaues-Rauschen- Maskierungsverfahrens erzeugt ein großes unstrukturiertes Muster von beispielsweise 256 · 256 Bildelement-Kernen ausreichende Freiheitsgrade, um die kumulative Verteilungsfunktion zu modifizieren, um sowohl lineare als auch nichtlineare Abbildungen von Eingabe- und Ausgabekennlinien zu erzeugen. Dies ermöglicht es, spezialisierte blaue Rauschmasken herzustellen, in denen eine bestimmte Druckeinrichtungsausgabe und Medienkennlinien durch eine modifizierte blaue Rauschmaske kompensiert werden können, wie in dieser Anmeldung offenbart.
Das hier vorliegende erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf eine Farb-Halbtönung angewendet werden, indem eine unabhängige Schwellenwertbeurteilung jeder der Komponentenfarben gegen die offenbarte blaue Rauschmaske und dann ein Überdrucken erfolgt. Ein derartiges Verfahren erzeugt ein befriedigendes Muster ohne irgendein Verschwimmen des Bilds. Ein derartiges Verfahren ist eine große Verbesserung gegenüber dem bekannten Stand der Technik, der nachstehend diskutiert wird.
In der US-A-5 010 398 ist ein Verfahren für Farbkorrekturen durch trockenes Farbstoffätzen unter Verwendung einer photographisch erzeugten Maske offenbart, das bei der Herstellung von Druckplatten für Druckwiedergaben von farbigen Originalen verwendet werden kann und in dem ein Kontaktdruck einer photographischen Maske überbelichtet wird. Die photographische Maske ist derart aufgebaut, um einen ausgewählten Bereich zusätzlich zu einer normalen Belichtung zu isolieren, um eine exakte Kopie einer Original-Halbton-Trennung zu erhalten. Die Maske wird elektronisch durch Abtastung jeder Trennung, Digitalisierung jedes Signals und dann Speicherung der Digitalwerte in einer Digitalspeichereinrichtung erzeugt.
Die US-A-4 974 067 bezieht sich auf ein Mehrfachschritt- Digitalfarbbild-Wiedergabeverfahren und -Gerät, das ein Originalbild in eine Vielzahl von Farbkomponenten aufteilt, um mit jeder der jeweiligen Farbkomponenten verbundene Bilddaten zu erzeugen. Die Bilddaten werden einzeln verarbeitet, um Aufzeichnungs-Farbkomponenten- Dichtedaten auszubilden, die verwendet werden, um ein Halbton-Darstellungsmuster dieser Farbkomponente aufzuzeichnen.
Ein Gerät und Verfahren zur digitalen Halbtönung sind in der US-A-4 924 301 offenbart, um Halbtonbildschirme oder Farbtrennungen aus Halbton-Intensitätssignalen zu erzeugen, die durch eine optische Abtasteinrichtung zugeführt werden. Unter Verwendung einer Digitalsignalverarbeitungseinrichtung werden Halbton-Intensitätswerte verarbeitet, um Speichereinrichtungskarten auszubilden, die in Verbindung mit einer Digitaldaten- Ausgabeeinrichtung, beispielsweise einer Laserdruckeinrichtung, den gewünschten Halbtonbildschirm erzeugen. Die Digitalsignalverarbeitungseinrichtung verwendet eine Schwankungsmatrix, um Halbtonbildschirme mit einem Bildschirmwinkel zu erzeugen, der sich nicht wesentlich von den Bildschirmwinkeln der Gelb-, Cyan- und Magenta- Farbtrennungen im herkömmlichen Vierfarb-Halbtondruck unterscheidet. Eine Schwankungsmatrix wird auch verwendet, um die Halbtonbildschirme mit einem Bildschirmwinkel zu erzeugen, der sich wesentlich von dem in der Schwarz- Halbton-Farbtrennung verwendeten Bildschirmwinkel in dem herkömmlichen Vierfarb-Halbtondruck unterscheidet.
Die US-A-4 342 046 bezieht sich auf einen Kontaktbildschirm zur Erzeugung von Farbtrennungs-Halbtonblöcken zur Verwendung in einem Bildwiedergabeautomaten, in dem eine Vielzahl von Halbtonbildschirmen mit verschiedenen Bildschirmwinkeln auf einem Grundfilm in den entsprechenden Positionen von Farbtrennungs-Wiedergabebildern angeordnet ist, um auf dem Grundfilm wiedergegeben zu werden und transparente leere Räume sind zwischen zwei benachbarten Halbtonbildschirmen gebildet.
Ein Verfahren und ein Gerät zur Erzeugung von monochromen Faksimiles von Farbbildern auf Farbanzeigen ist in der US-A-4 308 533 offenbart, um 35 mm Farbdias aus einem in einem Farbkathodenstrahlröhrenanschluß erzeugten Farbbild zu erzeugen. Die US-A-3 085 878 bezieht sich auf die Herstellung von herkömmlichen Halbtonbildern für eine Farbtrennung.
Die US-A-4 657 831 bezieht sich auf die Herstellung von elektrophotographischen Farbnachweisen von Halbton- Punktmusterbildern, die nahe den Punktgewinn von Drucken simulieren, die mit lithographischen Platten und flüssigen Tinten hergestellt sind.
Ein Vorgang zur Herstellung von photographischen Masken ist in der US-A-4 997 733 offenbart, in der derartige Masken für die Tönungskorrektur durch trockenes Punktätzen verwendet werden, in denen die Auswahl eines bestimmten Halbton-Farbtrennungsbilds oder eine überlagernde Registrierungskombination der Halbton-Farbtrennungsbihder auf der Grundlage von optischen Dichteunterschieden in zumindest einer derartigen Halbton-Farbtrennung bestimmt wird. Derartige Unterschiede enthalten Kontrastunterschiede zwischen jedem zu isolierenden Bereich als einem im wesentlichen transparenten Bereich, und zumindest einen bestimmten Hintergrundbereich, der jeden zu isolierenden Bereich umgibt.
Die US-A-4 477 833 ist auf ein Verfahren zur Farbumwandlung mit verbesserter Interpolation gerichtet, in dem ein Gerät zur Umwandlung eines Farbbilds aus einem gefärbten Raum in einen anderen gefärbten Raum eine Speichereinrichtung enthält, die einen endliche Anzahl von Ausgabesignalen speichert, die Farben in dem Ausgaberaum darstellen und die durch eine Farbe in dem Eingaberaum dargestellende Signale adressiert wird. Der Interpolationsvorgang wird verwendet, um einen Ausgabefarbwert für eine zwischen in der Speichereinrichtung gespeicherten Farben angeordnete Eingabefarbe abzuleiten.
Ein Verfahren und Gerät zur Herstellung von Halbtondruckformen mit gedrehten Bildschirmen auf der Grundlage von zufällig ausgewählten Bildschirm-Schwellenwerten ist in der US-A-4 700 235 offenbart. Die Bildschirme besitzen beliebige Bildschirmwinkel und Bildschirmbreite. Bildschirmpunkte werden auf einem Aufzeichnungsträger mittels eines Aufzeichnungselements belichtet, dessen Belichtungsstrahl durch ein Steuersignal ein- und ausgeschaltet wird.
Die WO-A-90 04898 offenbart eine Auswahl eines Einzelpunktprofils aus einer Sammlung von unabhängig erzeugten Punktprofilen, die zusammengestapelt sind, und eine Verwendung des ausgewählten Einzelpunktsignals zur Verwendung beim Schwankungsvorgang.
ICC 83, IEEE International Conference on communications: Integrating Communication for World Progress, 19.-22. Juni 83, Seiten 448 bis 452, Ono & Huang: "a new rule for minimizing unwanted texture in two-level rendition of continuous-tone pictures" offenbart ein Verfahren zur Minimierung von ungewollter Textur in einer Zwei-Pegel- Erzeugung von Halbton-Bildern unter Verwendung einer Regel auf der Grundlage der Fourierspektren aller Pegelmuster.
Keine der vorstehenden Druckschriften besitzt den Vorteil der Verwendung eines hier offenbarten blaue Rauschmaske- Verfahrens bei einer Erzeugung eines befriedigenden, isotropen, nicht-zusammengeballten, Wellenlinienbeständigen Musters mit nur einigem Ausbreiten der Farbe oder Tinte, aber ohne Verschwimmen des Bilds.

Zusammenfassung und Aufgaben der Erfindung

Angesichts des Vorstehenden sollte offensichtlich sein, daß es im Stand der Technik immer noch eine Notwendigkeit für ein Verfahren und Gerät zur Halbtonerzeugung von Grauskalierungsbildern gibt, in dem eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung auf eine einfache und genaue Weise verwendet wird, um die Halbtonerzeugung zu erreichen, um ein binäres Skalierungsbild auszubilden, das durch einen bildelementweisen Vergleich des analysierten Bilds mit einer blauen Rauschmaske gekennzeichnet ist. Es gibt auch ein Bedürfnis für eine Modifikation eines derartigen Halbtonerzeugungsvorgangs, um einigen unerwünschten Druckeinrichtungs- und Medienabhängigen Effekten derart entgegenzuwirken, daß die Halbtonerzeugung von Grauskalierungen modifiziert wird, um Eingabe- und Ausgabekennlinien zu erzeugen, die einzigartig für eine bestimmte Art von Einrichtung oder Medium sind, und in der die erzeugten Bilder höherwertiger als die ohne einen derartigen Modifikationsvorgang erzeugten sind.
Es sollte ebenso offensichtlich sein, daß es im Stand der Technik immer noch eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Farb-Halbtönung durch unabhängiges Schwellenwert- Beurteilen jeder der Komponentenfarben gegen eine blaue Rauschmaske gibt, um ein angenehmes, isotropes, nichtzusammengeballtes, Wellenlinien-beständiges Muster mit nur einigem Ausbreiten der Farbe oder Tinte, aber ohne Verschwimmen des Bilds zu erzeugen.
Genauer, es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein System zur Halbtonerzeugung eines Grauskalierungsbilds auszubilden, das einen einfachen und zuverlässigen Mechanismus zur Erzeugung des gewünschten Bilds besitzt.
Noch genauer, es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein System zur Halbtonerzeugung eines Grauskalierungsbilds auszubilden, das entweder digital oder optisch angewendet werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein System zur Halbtonerzeugung eines Grauskalierungsbilds auszubilden, da das somit erzeugte Bild maßarbeitet, um bestimmte Ausgabe-Druckeinrichtungs- und Medienkennlinien derart zu kompensieren, daß die ungewünschte Anzeige von Medienkennlinien im wesentlichen beseitigt werden kann.
Es ist noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein System zur Halbtonerzeugung von Halbton-Farbbildern derart auszubilden, daß angenehme Bilder mit wenig Ausbreiten der Farbe und ohne Verschwimmen des Bilds erzeugt werden.
Kurz beschrieben, diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch Erzeugung einer blauen Rauschmaske erreicht, die, wenn sie mit irgendeinem Graupegel g schwellenwertbeurteilt wird, ein binäres blaues Rauschmuster erzeugt, das für diesen Graupegel geeignet ist. Nach der Erzeugung der blauen Rauschmaske wird sie in einer programmierbaren Nur-Lese-Speichereinrichtung bzw. einem PROM gespeichert. Das halbzutönende Bild wird dann durch eine Abtasteinrichtung auf einer Bildelement-für-Bildelement-Grundlage gelesen und mit dem entsprechenden gespeicherten Bildele ment in der blauen Rauschmaske verglichen, um das sich ergebende binäre Feld zu erzeugen. Das binäre Bildfeld wird dann in eine binäre Anzeige umgewandelt, die das sich ergebende halbgetönte Bild ist.
Nach der Erzeugung und Speicherung der blauen Rauschmaske kann sie modifiziert werden, um sie auf bestimmte Ausgabe-Druckeinrichtungs- und Medienkennlinien derart maßzuschneidern, daß in einer blauen Rauschmaske eine Kompensation für unerwünschte Anzeige- und Medienkennlinien ausgebildet ist. Die blaue Rauschmaske wird modifiziert, indem die Statistik erster Ordnung oder die kumulative Verteilungsfunktion (CDF) verändert wird, um derartigen unerwünschten Druckeinrichtungs- und Medienabhängigen Effekten entgegenzutreten. Die blaue Rauschmaske kann auf eine Vielzahl von Wegen modifiziert werden, von denen gewöhnlich alle ein Durchschlagen der blauen Rauschmaske enthalten. Ein Durchschlagen der blauen Rauschmaske enthält eine Einstellung der extrem niedrigen Werte auf einen bestimmten Minimalwert, beispielsweise 0, und eine Einstellung der extrem hohen Werte auf einen bestimmten Maximalwert, beispielsweise 255. Die Werte zwischen dem Maximum und dem Minimum werden dann neu linearisiert.
Das vorstehend diskutierte Verfahren zur Erzeugung und Verwendung der blauen Rauschmaske kann auch auf eine Farb-Halbtönung angewendet werden, indem jede der Komponentenfarben gegen die blaue Rauschmaske schwellenwert-beurteilt wird und dann die halbgetönten Komponenten-Farbbilder überdruckt werden. Die blaue Rauschmaske kann auch um ein Bildelement verschoben werden, bevor sie auf jeder der verschiedenen Farbebenen verwendet wird. Auf diese Weise wird die Farbenergie über einen größeren Raum ausgebreitet. Beispielsweise kann die blaue Rauschmaske um ein Bildelement nach oben oder zur Seite verschoben werden, wenn das rote bzw. das blaue Bild halbgetönt wird. Andere Veränderungen und Modifikationen zur Verwendung der blauen Rauschmaske für eine Farb- Halbtönung werden in der Beschreibung diskutiert. Derartige Prinzipien können entweder für eine RGB(Rot- Grün-Blau)-Halbtönung oder für einen CMYK(Cyan-Magenta- Gelb-Schwarz)-Farbdruck verwendet werden.
Bei einer optischen Anwendung wird das Grauskalierungsbild durch die erzeugte blaue Rauschmaske photographiert und die sich ergebende Überlagerung wird auf einen Film mit hohem Kontrast gedruckt. Ein additiver photographischer Vorgang kann auch verwendet werden, in dem die blaue Rauschmaske in der Filmebene zum Grauskalierungsbild hinzugefügt wird, beispielsweise durch einen Doppelbelichtungsvorgang. Die photographische blaue Rauschmaske kann aus einem berechneten blauen Rauschfeld unter Verwendung einer Filmdruckeinrichtung erhalten werden, die mit der programmierbaren Nur-Lese- Speichereinrichtung bzw. dem PROM oder einem Computer eine Schnittstelle bildet, in dem die blaue Rauschmaske gespeichert ist.
Die vorliegende Erfindung erzeugt eine in einer computerlesbaren Speichereinrichtung gespeicherte Schwankungsmatrix für eine digitale Halbtönungsfunktion, wie in Anspruch 1 beansprucht.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 das Leistungspektrum eines entsprechend der vorliegenden Erfindung erzeugten blauen Rauschmusters,
Fig. 2 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms für den Entwurf der blauen Rauschmaske gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms für die digitale Anwendung der Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske entsprechend der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines Hardwaresystems zur digitalen Anwendung einer Halbtönung unter Verwendung der blauen Rauschmaske entsprechend der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine Darstellung eines multiplikativen photographischen Vorgangs, der zur optischen Anwendung einer Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 6 eine Darstellung eines additiven photographischen Vorgangs, der bei der optischen Anwendung einer Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske in Verbindung mit dem in Fig. 5 gezeigten Vorgang verwendet werden kann,
Fig. 7 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms, das die Modifikation einer blauen Rauschmaske zeigt, um eine gehämmerte, linearisierte Version dieser blauen Rauschmaske zu erzeugen,
Fig. 8 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms für die Modifikation einer blauen Rauschmaske unter Verwendung der Konkav-abwärts-Sigma- Kurvenmodifikation, um eine Version der blauen Rauschmaske mit hoher Auflösung zu erzeugen,
Fig. 9 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms für die Modifikation einer blauen Rauschmaske unter Verwendung der. Konkav-aufwärts-Sigma- Kurvenmodifikation, um eine Version der blauen Rauschmaske mit niedriger Auflösung zu erzeugen,
Fig. 10 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Anzahl von Bildelementen und dem Wert von Bildelementen für eine lineare blaue Rauschmaske zeigt,
Fig. 11 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Anzahl von Bildelementen und dem Wert von Bildelementen für eine nicht-lineare blaue Rauschmaske mit hohem Kontrast, die nach einer Anwendung der CDSC-Direktabbildungsverarbeitung mit Hämmern erzeugt ist, und
Fig. 12 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms, das die Anwendung einer blauen Rauschmaske auf die Farb-Halbtönung zeigt.

Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Vor einer Bezugnahme auf die Zeichnung erfolgt folgende Beschreibung zur theoretischen Untermauerung vorliegender Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Erfindung ein Halbtonerzeugungssystem, das seine Funktion durch einen Bildelement-für-Bildelement-Vergleich eines Grauskalierungsbilds mit einer "blauen Rausch"maske erreicht. Wie hier bezeichnet, ist der Begriff "blaues Rauschen" ein Muster mit vernachlässigbaren niedrigen Frequenzkomponenten, die bestimmte sichtbar angenehme Eigenschaften besitzen, wie durch R. Ulichney in seinem Buch, Digital Halftoning beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung wird, abhängig davon, welches Bildelement größer ist, entweder das Grauskalierungsbild oder die blaue Rauschmaske, eine 1 oder eine 0 in der binären (Schwarz oder Weiß) Bilddatei angeordnet, die die Halbton-erzeugte Version des Grauskalierungsbilds ist. Unter Verwendung der Schreibweise, daß das Grauskalierungsbild eine Größe von M · N Bildelementen besitzt und B-Bits von Grau pro Bildelement, kann die blaue Rauschmaske ein kleineres Feld mit der Größe J · K besitzen, wobei J kleiner als oder gleich M und K kleiner als oder gleich N mit nur B - 1 Bits pro Bildelement ist.
Die hier beschriebene blaue Rauschmaske ist hergestellt, einzigartige Eigenschaften erster und zweiter Ordnung zu besitzen. Wenn sie mit irgendeinem Pegel schwellenwertbeurteilt wird, beispielsweise bei A% des Maximalpegels, wird genau A von jeden 100 Bildelementen größer als der Schwellenwert sein. Zusätzlich ist die räumliche Verteilung der Bildelemente über dem Schwellenwert derart angeordnet, daß sie ein blaues Rauschmuster bildet, das sich als für das Auge angenehm erwiesen hat.
Die offenbarte blaue Rauschmaske besitzt daher die Eigenschaft, daß die Statistik erster Ordnung einheitlich über Graupegel verteilt ist. Das heißt, wenn die blaue Rauschmaske mit einem Graupegel g schwellenwert-beurteilt wird, sind genau g · 100% aller Werte unter dem Schwellenwert. Für g = 0,5 sind genau 50% der blauen Rauschmasken-Bildelemente darüber und 50% sind unter dem Schwellenwert. Die hier offenbarte blaue Rauschmaske besitzt auch die Eigenschaft, daß, wenn sie mit irgendeinem Pegel g schwellenwert-beurteilt wird, das sich ergebende Bitmuster ein Leistungsspektrum besitzt, das konsistent mit und annähernd das ideale blaue Rauschmuster für diesen Schwellenwert ist. Da das blaue Rauschbild mit ausdrücklichen "Umwicklungs"eigenschaften hergestellt ist, kann zusätzlich ein kleines blaues Rauschmuster mit J · K Bildelementen verwendet werden, um ein größeres M · N Bildelementbild halbgetönt zu erzeugen, da der Bildelement-für-Bildelement-Vergleich Modulo-J und Modulo-K in den jeweiligen Richtungen fortschreiten kann, mit keinen offensichtlichen Diskontinuitäten oder offensichtlichen Periodizitäten. Jedoch sollte der Wert von (J · K) nicht kleiner als X/2 sein, wobei X die Anzahl von Pegeln des Original-Grauskalierungsbilds ist.
Es ist auch wünschenswert, das digitale Halbtönungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung für den analogen Fall zu beschreiben, in dem ein diskreter Raum durch einen kontinuierlichen Raum ersetzt wird. Unter Verwendung einer derartigen Bezeichnung stellen x und y einen fortwährenden Raum dar, während i und j einen diskreten Raum darstellen. Somit wird das Grausskalierungsbild durch f(x, y) bezeichnet, die blaue Rauschmaske wird durch m(x, y) bezeichnet und das ausgegebene (halbgetönte) Binärbild wird durch h(x, y) bezeichnet.
Somit ist für ein B-Bit-Bildfeld f(i, j) das blaue Rauschmasken-Feld m(i, j) derart ein B-Bitfeld, daß, wenn es gegenüber f(i, j) schwellenwert-beurteilt wird, bis zu 2B Pegel von einer sich verändernden Verteilung von schwarzen und weißen Punkten auf einem rechteckigen Gitter dargestellt werden können. Es ist zu beachten, daß die Ausmaße der blauen Rauschmaske kleiner als die des Grauskalierungsbilds sein können und daß die Halbtönung des Grauskalierungsbilds durch eine periodische Wiederholung von m(i, j) über die gesamte Bildebene erreicht werden kann. Beispielsweise kann für eine 256 · 256 8-Bit Klasse von Bildern eine 128 · 128 8-Bit blaue Rauschmaske verwendet werden.
Das binäre Muster, das sich nach einem Schwellenwert- Beurteilen der blauen Rauschmaske auf einem konstanten Pegel g ergibt, wird für diesen Pegel als das Punktprofil bezeichnet. Die Punktprofile sind Felder, die dieselben Ausmaße wie das Maskenfeld haben und bestehen aus Einsen und Nullen. Das Verhältnis von Einsen zu Nullen unterscheidet sich für jedes Punktprofil und hängt von dem Graupegel ab, den dieses bestimmte Punktprofil darstellt. Bei der hier verwendeten Bezeichnung ist der Graupegel um so höher, je mehr Einsen und weniger Nullen in dem Punktprofil enthalten sein werden. p(i, j, g) wird verwen det, um den Wert des Punktprofils am Bildelementort (i, j) und für den Graupegel g zum bezeichnen. g = 0 wird verwendet, um Schwarz darzustellen, und g = 1 wird verwendet, um Weiß darzustellen. Somit ist 0 ≤ g ≤ 1. Auch kann durch Bezeichnung als fi, j der Wert der diskreten Raumfunktion f(i, j) am Bildelementort (i, j) ein binäres N X N Bild h(x, y) durch die Punktprofile wie folgt ausgedrückt werden:
h(x, y) = p[m; n, fij]rect(x - mR) Rrect(y - nR) R (1)
wobei R die Beabstandung zwischen den adressierbaren Punkten auf der Anzeigeeinrichtung ist und rect(x) = 1 ist, wenn x < ¹/&sub2; ist, und sonst rect(x) = 0 ist. Daher kann für irgendein Grauskalierungsbild das entsprechende Binärbild h(x, y) ausgedrückt durch die Punktprofile wie folgt hergestellt werden: Für jedes Bildelement in dem Grauskalierungsbildfeld f(i, j), das am (i, j)-Ort ist und einen Wert fi,j = g besitzt, besitzt das entsprechende Bildelement in dem binären Bildfeld h(i, j) einen Wert, der durch den Wert der g-Pegel-Punktprofile am (i, j)-Ort gegeben ist.
Die Punktprofile für jeden Pegel sind derart entworfen und kombiniert, um eine einwertige Funktion herzustellen, die blaue Rauschmaske. Die blaue Rauschmaske ist derart hergestellt, daß, wenn sie auf irgendeinem Pegel schwellenwert-beurteilt wird, das sich ergebende Punktprofil ein örtlich aperiodisches und isotropes binäres Muster mit kleinen niedrigfrequenten Komponenten ist, das in der Halbtönungsliteratur als ein blaues Rauschmuster bekannt ist. Diese Punktprofile sind nicht voneinander unabhängig, aber das Punktprofil für Pegel g&sub1; + Δg wird aus dem Punktprofil für den Pegel g&sub1; durch Ersetzen einiger ausgewählter Nullen durch Einsen hergestellt. Für ein N · N B-Bit Maskenfeld und einen durch 2B gegebenen maximalen Bildelementwert ist Δg beispielsweise durch Δg = 1/2B gegeben und die Anzahl von Nullen, die sich in Einsen verändern werden, um von einem Pegel g&sub1; auf einen Pegel g&sub1; + Δg zu gehen, ist N²/2B.
Wenn das Punktprofil von seinem Muster bei g&sub1; zu g&sub1; + Δg verändert wird, wird ein anderes das kumulative Feld genanntes Feld derart erhöht, um eine Bahn von Veränderungen in den Punktprofilen von Graupegel zu Graupegel zu halten. Das kumulative Feld (nicht ein binäres Feld, aber ein B-Bit Feld) wird die blaue Rauschmaske, da, wenn sie bei einem Pegel g schwellenwert-beurteilt wird, das sich ergebende binäre Muster das Punktprofil für diesen Pegel wiedergibt.
Nun bezugnehmend auf die Figuren, in denen durchgehend gleiche Bezugszahlen verwendet werden, ist in Fig. 1 eine Darstellung eines Leistungsspektrums eines blauen Rauschmusters gezeigt, das frei von einer niedrigfrequenten Komponente ist und radial-symmetrisch ist. Die Abwesenheit von niedrigfrequenten Komponenten in der Frequenzdomaine entspricht der Abwesenheit von störenden Artefakten in der Raumdomaine. Die radiale Symmetrie in der Frequenzdomaine entspricht einer Isotropie in der Raumdomaine. Die Isotropie, die Aperiodizität und der Mangel an niedrigfrequenten Artefakten sind alle gewünschte Eigenschaften bei der Halbtönung, da sie zu sichtbar angenehmen Mustern führen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hängt die Grenzfrequenz fg, die als die Hauptfrequenz bezeichnet wird, wie folgt von dem Graupegel g ab:
wobei R wie vorher der Abstand zwischen adressierbaren Punkten auf der Anzeige ist und der Graupegel f normiert zwischen 0 und 1 ist. Wie aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich, erreicht fg seinen Maximalwert dort, wo g = ¹/&sub2; ist, da auf diesem Pegel die Bevölkerungen von schwarzen und weißen Punkten gleich sind und somit sehr hohe Frequenzkomponenten in dem binären Bild auftreten.
Für ein N · N B-Bit Bild mit 2B als dem maximalen Bildelementwert wird die blaue Rauschmaske wie folgt hergestellt: Zuerst wird das Punktprofil p[i, j, 1/2], das dem 50% Graupegel entspricht, erzeugt. Das Punktprofil wird nach einer Filterung mit einer zirkulär symmetrischen Hochpaßfiltereinrichtung aus einem weißen Rauschmuster erzeugt und ergibt ein binäres Muster mit sichtbar verärgernden niedrigen Frequenzkomponenten. Um dem p[i, j, 1/2] Punktprofil blaue Rauscheigenschaften zu geben, wird der folgende Iternationsvorgang verwendet, der ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten ist, die ein Ablaufdiagramm ist, das die Schritte zum Entwurf einer blauen Rauschmaske zur Erzeugung eines Pegels g + Δg aus einem Pegel g zeigt.
Schritt 1. Nehmen der 2-dimensionalen Fouriertransformation des Punktprofils p[i, j, 1/2] und Erhalten das Punktprofil P[u, v, 1/2], wobei u und v die transformierten Koordinaten sind und P die Fouriertransformation darstellt.
Schritt 2. Anwenden eines blaues Rauschfilters D(u, v, 1/2) auf das Spektrum P[u, v, 1/2] und auf diesem Weg Erhalten eines neuen Spektrums P'[u, v, 1/2] = P[u, v, 1/2] · D(u, v, 1/2). Das blaue Rauschfilter ist entworfen, in dem Punktprofilspektrum P'[u, v, 1/2] einen mittleren Querschnitt entlang einer in Fig. 1 gezeigten radial symmetrischen Linie zu erzeugen. Die Hauptfrequenz ist durch fg = 1 2R gegeben.
Schritt 3. Nehmen der inversen Fouriertransformation von P'[u, v, 1/2] und Erhalten von p'[i, j, 1/2], das nicht länger binär ist, sondern viel bessere blaue Rauscheigenschaften besitzt.
Schritt 4. Erzeugen der Differenz e[i, j, 1/2] = p'[i, j, 1/2] - p[i, j, 1/2]. Diese Differenz wird als das Fehlerfeld bezeichnet.
Schritt S. Klassifizieren aller Bildelemente in zwei Klassen gemäß dem Wert von p [i, j, 1/2] für jedes Bildelement; alle Nullen gehören zur ersten Klasse und alle Einsen zur zweiten. Dann werden alle Bildelemente gemäß dem Wert von e[i, j, 1/2] für jedes Bildelement in diese zwei Klassen in eine Rangordnung gebracht.
Schritt 6. Setzen einer Grenze lt = t für die Größe des größten annehmbaren Fehlers. Diese Grenze ist gewöhnlich gleich dem mittleren Größenfehler gesetzt. Für die Nullen ist lt = t und für die Einsen lt = -t. Verändern aller Bildelemente, die eine Null enthalten und einen Fehler größer als die für Einsen definierte Grenze besitzen.
Ähnlich, Verändern aller Bildelemente, die eine Eins enthalten und einen Fehler kleiner als die für Nullen definierte negative Grenze besitzen. Die Anzahl von Nullen, die in Einsen verändert wird, muß gleich der Anzahl von Einsen sein, die in Nullen verändert werden, so daß der Gesamtmittelwert bewahrt wird. Der Initialisierungsvorgang ist dann vollständig.
Der vorstehende Vorgang wird dann wiederholt, bis keine Bildelemente einen größeren als einen vorbestimmten Fehler besitzen. Es ist zu beachten, daß die Größe des mittleren Fehlers sowohl für Nullen als auch für Einsen niedriger wird, jedesmal, wenn der Vorgang wiederholt wird.
Um den Initialisierungsvorgang zu beenden, Bezugnehmen auf ein anderes N · N-Feld, das durch c[i, j, 1/2] bezeichnet ist und als das kumulative Feld bezeichnet wird, und Geben eines Werts 2B-1 für jedes Bildelement, dessen entsprechendes Bildelement in dem Punktprofil einen Wert Null besitzt, und Geben ihm sonst einen Wert 2B-1- 1. Auf diese Weise ist das sich ergebende Punktprofil gleich p[i, j, 1/2], wenn das kumulative Feld, das möglicherweise die blaue Rauschmaske wird, mit einem 50% Graupegel schwellenwert-beurteilt.
Nach einer Erzeugung des Punktprofils für den 1/2 Graupegel auf die vorstehende Weise wird der 1/2 + 4 g Graupegel dann hergestellt, wobei 4 g gewöhnlich als 1/2B genommen wird; die Quantisierungsgrenze. Im allgemeinen ist Δg ≥ 1/2e. Das Punktprofil für den 1/2 + Δg Graupegel wird aus dem Punktprofil für den 1/2 Graupegel erzeugt, indem N²/28 Nullen in Einsen umgewandelt werden. Die Auswahl der Bildelemente, die eine Null enthalten und durch eine Eins ersetzt werden, erfolgt folgend einem Vorgang ähnlich dem vorhergehend für den Entwurf des 1/2 Punktprofils in Fig. 2 beschriebenen.
Im allgemeinen kann das Punktprofil für den g + Δg Pegel aus dem Punktprofil für den g Pegel erzeugt werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Bis Schritt 4 ist der Vorgang zur Erzeugung des g + Δg Punktprofils genau derselbe wie der Vorgang zur Erzeugung des Anfangs-Punktprofils für den 1/2 Pegel. Es ist wichtig, zu beachten, daß in Schritt 2 die Grenzfrequenz des blauen Rauschfilters für jeden Pegel gemäß Gleichung (2) aktualisiert wird. Nach Schritt 4 besteht der Zweck darin, einen Graupegel hinaufzugehen und somit werden nur Nullen in Einsen umgewandelt. Unter Verwendung des Fehlerfelds werden die Bildelemente, die eine Null enthalten, in Schritt S klassifiziert und in eine Rangliste gebracht und dann werden N²/2B ausgewählte Nullen in Schritt 6 in Einsen umgewandelt:
Vp[i, j, g] = 0 e[i, j, g] ≥ l&sub4; p[i, j, g + Δg] = 1; g > 1/2 (3)
Jedesmal, wenn eine Null in eine Eins verändert wird, verändern sich die Statistiken ihrer Nachbarschaft und daher können die in dem Fehlerfeld enthaltenen Informationen für seine benachbarten Bildelemente nicht mehr gültig sein. Aus diesem Grund werden nur wenige Nullen durch Einsen ersetzt und dann wird das Fehlerfeld neu berechnet oder ein zusätzliches Kriterium wird überprüft, wie beispielsweise der Nachbarschaftsmittelwert oder Lauflängen. Schließlich wird das kumulative Feld in Schritt 7 aktualisiert, indem nur zu diesen Bildelementen Eins hinzugefügt wird, die immer noch einer Null in dem Punktprofil p[i, j, g + Δg] entsprechen:
c[i, j, g + Δg] = c[i, j, g] + p ; g > 1/2 (4)
wobei der Balken einen logischen "Nicht"- bzw. Negierungs-Vorgang zeigt, der Nullen in Einsen verändert und umgekehrt.
Auf diese Weise ist das sich ergebende Binärmuster das Punktprofil p[i, j, g + Δg], wenn die blaue Rauschmaske mit einem konstanten Pegel g + Δg schwellenwert-beurteilt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Punktprofile für alle Graupegel von 1/2 + Δg hinauf bis zu 1 erzeugt sind. Die Pegel von 1/2 - Δg bis 0 werden auf dieselbe Weise mit dem einzigen Unterschied erzeugt, daß die Einsen in Nullen verändert werden und das kumulative Feld wie folgt aktualisiert wird:
c[i, j, g - Δg] = c[i, j, g,]; g < 1/2 (5)
Wenn der Vorgang für alle Graupegel g angewendet wurde, enthält das kumulative Feld das gewünschte blaue Rausch- Punktprofil für alle Pegel und ist daher die gewünschte blaue Rauschmaske.
Wenn einmal die blaue Rauschmaske erzeugt wurde, wie in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, kann sie in einem Halbtönvorgang verwendet werden. Da eine Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske ein Punktalgorithmus ist, kann sie daher entweder digital oder optisch angewendet werden.
Ein Ablaufdiagramm, das die digitale Anwendung der Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, ist in Fig. 3 gezeigt. In digitalen Anwendungen, wie beispielsweise Faksimileeinrichtungen und Laserdruckeinrichtungen, erfordert das beispielhafte Verfahren weniger Speichereinrichtung und/oder mehr Berechnung als es andere blaues Rauschen erzeugende Techniken tun, wie beispielsweise eine Fehlerdiffusion, die von Ulichney und von Sullivan et al. im US-Patent Nr. 4 920 501, erteilt am 24. April 1990 gelehrt ist.
Die erforderliche Speichereinrichtung, die benötigt wird, um das blaue Rauschmaskenfeld zu speichern, ist in einer programmierbaren Nur-Lese-Speichereinrichtung bzw. einem PROM gespeichert, wie in Fig. 4 gezeigt. Dann wird die Halbtönung eines N · N Grauskalierungsbildfelds f(i, j) gegenüber dem blauen Rauschmaskenfeld m(i, j) wie folgt angewendet: Die 1 und j Variablen werden zuerst in Schritten 300 bzw. 302 auf 0 gesetzt. Dann wird in Schritt 304 das nächste Bildelement fi,j abgetastet. In Schritt 306 erfolgt eine Bestimmung, um zu bestimmen, ob der Wert dieses Bildelements f,j größer als der Wert des entsprechenden Elements in dem blauen Maskenfeld mi,j ist.
Wenn in Schritt 306 bestimmt wird, daß der Wert des Grauskalierungsbildfeldbildelements größer als der Wert des blauen Rauschmaskenfeldbildelements ist, dann wird in Schritt 310 der Wert des sich ergebenden Felds hi,j gleich 0 gesetzt.
Wenn in Schritt 306 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird der Wert des sich ergebenden Feldelementes hi,j in Schritt 308 gleich 1 gesetzt. Nach Schritten 308 und 310 erfolgt dann in Schritt 312 eine Bestimmung, ob j größer als N-1 ist. Das zeigt das Ende einer Reihe oder Spalte an. Wenn in Schritt 312 eine negative Bestimmung erfolgt, dann wird in Schritt 314 j gleich j + 1 gesetzt und das Programm kehrt dann zu Schritt 304 zurück, um das nächste Bildelement abzutasten.
Wenn in Schritt 312 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, zeigt dies an, daß das Ende der abgetasteten Zeile erreicht wurde. Dann wird das augenblickliche Verfahren auf die ersten Bildelemente (j = 0) der nächsten Zeile angewendet. Dann erfolgt in Schritt 318 eine Bestimmung, ob i größer als N - 1 ist. Wenn in Schritt 318 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, zeigt dies an, daß das Ende des Bilds erreicht wurde, und dann endet bei 320 das Programm.
Wenn in Schritt 318 eine negative Bestimmung erfolgt, zeigt dies an, daß das Ende des Bilds nicht erreicht wurde und daß zusätzliche Bildelemente verbleiben. Somit wird die nächste Zeile abgetastet. Der Wert von i wird dann in Schritt 322 gleich i + 1 gesetzt, der Wert j wird in Schritt 316 gleich Null gesetzt und dann wird in Schritt 304 das nächste Bildelement abgetastet.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Hardware, die für die digitale Anwendung einer Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske verwendet werden kann, wie in der augenblicklichen Anwendung diskutiert. Es sollte verstanden werden, daß die Hardwareanwendung entweder digital oder analog sein kann, beispielsweise unter Verwendung eines Operationsverstärkers anstelle des Komparators 402 im analogen Fall. Es ist ein bedeutender Vorteil einer digitalen Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaske, daß sie viel schneller als die anderen bekannten blauen Rauscherzeugungstechniken ist, da die Halbtönung durch einen einfachen bildelementweisen Vergleich erfolgt. Die digitale Halbtönung unter Verwendung eines blauen Rauschmaskenvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter beschleunigt werden, indem der Vergleichsschritt parallel durchgeführt wird, da alle Schwellenwerte zuvor festgelegt werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird eine Abtasteinrichtung 400 verwendet, um ein Bild abzutasten und die Bildelemente auf diesem Bild aus einem Feld von f(x, y) in das Grauskalierungsbildfeld f(i, j) umzuwandeln. Die Ausgabe von der Abtasteinrichtung 400 wird einer ersten Eingabe des Komparators 402 zugeführt.
Wie vorstehend beschrieben, wird das blaue Rauschmaskenfeld m(i, j) in der programmierbaren Nur-Lese- Speichereinrichtung bzw. dem PROM 406 gespeichert, die bzw. das in einem Computer 405 angeordnet sein kann. Die Ausgabe von dem PROM 406 wird der zweiten Eingabe des Komparators 402 zugeführt. Die Ausgabe des Komparators ist das binäre Bildfeld h(i, j), das einer binären Anzeige 404 zugeführt wird, die dieses Feld in das endgültige Bildfeld h(x, y) umwandelt.
Wie vorstehend diskutiert, kann die vorliegende Halbtönung unter Verwendung einer blauen Rauschmaskenerfindung auch auf eine optische oder photographische Weise angewendet werden. Ein Beispiel für eine optische Anwendung des vorliegenden Halbtönungssystems ist der beim Zeitungsdruck verwendete photographische Vorgang. Ein derartiger Vorgang kann entweder multiplikativ oder additiv sein.
Im multiplikativen photographischen Vorgang wird das Grauskalierungsbild f(x, y) 500 durch die blaue Rauschmaske 502 photographiert, die eine Durchlässigkeit m(x, y) besitzt, und die sich ergebende Überlagerung h(x, y) = f(x, y) · m(x, y) wird auf den Film mit hohem Kontrast 504, wie beispielsweise einen hohen Gamma-Film bzw. einen Film mit hohem Gamma gedruckt. Dieser Vorgang ist in Fig. 5 gezeigt. Es sollte verständlich sein, daß ein Punkt fp in dem Feld f(x, y) einem Punkt hp in dem Feld h(x, y) entspricht, dessen Größe und Form von dem Graupegel abhängt, den fp darstellt.
Fig. 6 zeigt den additiven photographischen Vorgang, in dem die blaue Rauschmaske zum Grauskalierungsbild auf der Filmebene durch eine Doppelbelichtung hinzugefügt wird. Das Grauskalierungsbildfeld und das blaue Rauschmaskenfeld werden durch eine Additionseinrichtung 600 addiert und dann dem Film mit hohem Gamma 504 zugeführt, der die halbgetönte Ausgabe erzeugt. Die Additionseinrichtung 600 ist in der einfachsten Form eine wiederholte Belichtung des Films 504, wobei das Bild und die blaue Rauschmaske getrennt auf dem Film 504 belichtet werden, der dann entwickelt wird.
Im allgemeinen kann eine blaue Rauschmaske mit photographischer Grauskalierung m(x, y) aus einem berechneten Feld m(i, j) unter Verwendung einer Filmdruckeinrichtung, wie beispielsweise einer Dunn-Kamera erhalten werden, die mit einer programmierbaren Nur-Lese-Speichereinrichtung bzw. einem PROM oder einem Computer verbunden ist. Die Umwandlung von diskreten Punkten in ein fortwährendes Bild ist dann durch Gleichung (1) gegeben. Ein Druckfilm oder ein Transparentfilm wird durch die computergesteuer te Filmdruckeinrichtung belichtet, um eine photographische blaue Rauschmaske zu erzeugen.
Die blaue Rauschmaske kann auch in Anwendungen zur Halbtönung verwendet werden, die Mehrfachbit- und Farbanzeigen enthalten. Der digitale Halbtönungsvorgang für eine binäre Anzeige unter Verwendung einer blauen Rauschmaske (Fig. 2) kann auch wie folgt ausgedrückt werden:
h(i, j) = int{m(i, j) + f (i, j)} (6)
wobei int einen Integerabbruch bezeichnet und sich die Graupegel von m(i, j) und f(i, j) zwischen 0 und 1 verändern. Im allgemeinen kann für eine K-Bit Anzeige das Ausgabe-Bildfeld h(i, j) wie folgt geschrieben werden:
hK(i, j_ =
int{(2K - 1)m(i, j)m(i, j)} + f (i, j)}
Die 2K - 1 Schwellenwerte sind zwischen 0 und 1 gleichmäßig beabstandet. Eine uneinheitliche Analog-Digital- Wandlereinrichtung ist auch möglich.
Es ist auch möglich, die blaue Rauschmaske zu modifizieren, um ungewünschte Druckeinrichtungs- und Medienabhängige Effekte zu minimieren. Dies kann durch Modifizierung der Statistik erster Ordnung oder der kumulativen Verteilungsfunktion (CDF) der blauen Rauschmaske (BNM) erreicht werden. Eine derartige Modifikation ist in einer Umgebung, wie beispielsweise einer medizinischen Ultraschallabbildung nützlich, in der der Benutzer unter Verwendung der vorliegenden Erfindung zwischen Bildern hohen und niedrigen Kontrasts auswählen kann, und die Anzeige- und Filmkennlinien einer derartigen medizinischen Ultraschallabbildungsausrüstung können in jeder Wiedergabe verantwortlich sein. Im Fall von blauen Rauschmasken bildet ein großes unstrukturiertes Muster von beispielsweise 256 · 256 Bildelementkernen ausreichende Freiheitsgrade, mit denen die kumulative Verteilungsfunktion modifiziert werden kann, um sowohl lineare als auch nichtlineare Abbildungen der Eingabe und Ausgabe auszubilden. Dies macht es möglich, spezialisierte blaue Rauschmasken für eine bestimmte Ausgabedruckeinrichtung herzustellen. Medienkennlinien können auch in derartigen modifizierten blauen Rauschmasken minimiert werden. Daher erzeugt die vorliegende Erfindung, wie nachfolgend beschrieben wird, die Veränderung der kumulativen Verteilungsfunktion der blauen Rauschmaske, die anderenfalls verwendet würde, um einzigartige und gewünschtere Eingabe-Ausgabe-Kennlinien zu erzeugen. Während drei derartige Beispiele derartiger modifizierter blauer Rauschmasken hier diskutiert werden, werden Fachleute einfach andere Wege erkennen, auf denen die blaue Rauschmaske modifiziert werden kann, um ähnliche Ergebnisse zu erreichen.
Die Statistik erster Ordnung der blauen Rauschmaske kann direkt aus der Maske selbst erhalten werden, wie vorstehend diskutiert. Das Verfahren zur Modifikation der Maske enthält ein Nehmen jedes einzelnen Werts der Maske und Abbilden davon in einen neuen Wert (bekannt als direkte Wert-Abbildung), während bestimmte Extrempunkte der blauen Rauschmaske vermieden werden. Auf diese Weise kann dasselbe, nicht-zusammengeballte Bild erzeugt werden. Die Abbildung kann derart durchgeführt werden, daß einige unerwünschte Druckeinrichtungsausgabekennlinien beseitigt werden können. Wenn beispielsweise die Ausgabeeinrichtung Bilder mit niedrigem Kontrast erzeugt, kann die Abbildung gewählt werden, um die Maske und die kumulative Verteilungsfunktion zu modifizieren, um ein Ablegen von mehr Bildelementen in hellen und dunklen Bereichen zu ermöglichen. Dies wird eine Erzeugung eines Bilds mit höheren Kontrast ergeben.
Die Abbildungsfunktion wirkt auf Bildelemente der blauen Rauschmaske b(i, j), die gleich einem bestimmten Wert g sind, und setzt diesen bestimmten Wert gleich einem neuen Wert g':
für alle b(i, j) = g => b(i, j) = g' (8)
wobei f(g) = g' ein einzelwertige, nichtlineare Abbildungsfunktion ist, die gewählt ist, um die Bildherstellung zu ändern, und b'(i, j) die ausgegebene modifizierte blaue Rauschmaske ist.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen Darstellungen von Ablaufdiagrammen zur Erzeugung von drei verschiedenen Modifikationen der blauen Rauschmaske, die lineare oder Stanzversion, die konkave Abwärts-Sigmakurve mit niedrigem Kontrast (CDSC) und die konkave Aufwärts-Sigmakurve mit niedrigem Kontrast (CUSC). Alle Versionen enthalten die "Stanzung". Eine Stanzung der blauen Rauschmaske bedeutet, daß äußerst niedrige Werte auf einen bestimmten Minimalwert gesetzt werden, wie beispielsweise 0, und daß die äußerst hohen Werte auf einen bestimmten Maximalwert gesetzt werden, beispielsweise 255, und die Werte zwischen den Maximal- und Minimalwerten dann neu linearisiert werden.
Die CDSC-Modifikation der blauen Rauschmaske wird erreicht durch Einstellung F(g) = g³, die eine "Hochkon trast"-Abbildung erzeugt. Die CUSC-Modifikation setzt f(g) = g&supmin;³, wodurch eine flachere oder Kurve mit niedrigem Kontrast erzeugt wird.
Nachdem die Modifikation der blauen Rauschmaske erreicht ist, erfolgt eine Halbtönung des gewünschte Bilds unter Verwendung dieser Maske auf die vorstehend beschriebene Weise. Das heißt, die Halbtönung wird durch Vergleich der Werte des Bilds mit den Werten der modifizierten Maske durchgeführt. Wenn der Wert des Bilds größer ist, wird der Wert des neuen Bilds als schwarz erzeugt. Anderenfalls wird der Wert des neuen Bilds auf weiß gesetzt. Dann wird das neue Bild in einer kompakteren Form (von 8 Bit verringert) gespeichert, da es in einem binären oder Halbtonbild nur ein Bit pro Bildelement gibt. In den modifizierten Masken wird jeder Wert in der blauen Rauschmaske auf einen neuen Wert abgebildet, basierend auf der durch den Benutzer ausgewählten Variable, wie beispielsweise Stanzen, CDSC und CUSC. Dann wird eine Halbtönung auf der Grundlage dieser neuen Werte durchgeführt. Durch Wahl von verschiedenen Werten können Benutzer das Bild modifizieren, um Artefakte und andere Defekte zu beseitigen, die durch die bestimmte verwendete Druckeinrichtung und/oder Medien verursacht werden.
Die neuen, unter Verwendung der modifizierten kumulativen Verteilungsfunktion oder Grauskalierungskennlinien der blauen Rauschmaske erzeugten Halbton-Bildschirme besitzen nicht-lineare Eingabe-Ausgabe-Kennlinien. Während die Grauskalierungskennlinie der blauen Rauschmaske modifiziert wird, werden die isoptropen, unstrukturierten, sichtbar angenehmen Muster von schwarzen und weißen Bildelementen, die durch derartige blaue Rauschmasken erzeugt sind, bewahrt.
Fig. 7 ist eine Darstellung des Ablaufdiagramms zur Modifikation einer blauen Rauschmaske (BNM), um eine linearisierte Version der anfänglichen blauen Rauschmaske zu erzeugen. In Schritt 700 wird der Wert b (i, j) = g der zu modifizierenden blauen Rauschmaske (BNM) gelesen. Bei 702 werden durch den Benutzer bestimmte Maximal- und Minimalwerte (max, min) erhalten. Die in Schritt 700 erhaltenen Werte der blauen Rauschmaske werden dann in Schritt 704 neu linearisiert, indem r = 255/(max-min) gesetzt wird und dann die Werte der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) = ((b(i, j)) - min) · r berechnet werden. In diesem Beispiel nehmen wir an, daß eine 8-Bit blaue Rauschmaske verwendet wird, daher werden max und min zwischen 0 bzw. 255 liegen.
Dann erfolgt in Schritt 706 eine Bestimmung, ob jeder Wert der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) größer als der Max- bzw. Maximal-Wert ist. Wenn in Schritt 706 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird der Wert dieses Bildelements b'(i, j) auf den Max-bzw. Maximal-Wert gesetzt. Nach Schritt 710 oder, wenn in Schritt 706 eine negative Bestimmung erfolgt ist, dann erfolgt in Schritt 708 eine Bestimmung, ob der Wert des Bildelements der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) kleiner als der Minimalwert ist. Wenn in Schritt 708 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt ist, dann wird der Wert dieses Bildelements b(i, j) in Schritt 712 auf den Minimalwert gesetzt. Nach Schritt 712 oder einer negativen Bestimmung in Schritt 708 wird die modifizierte blaue Rauschmaske durch Schreiben der Werte einer derartigen blauen Rauschmaske b'(i, j) in die Speichereinrichtung in Schritt 714 versammelt.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Erzeugung einer modifizierten Version der blauen Rauschmaske mit hohem Kontrast. In Schritt 800 werden die Werte der blauen Rauschmaske b(i, j) gelesen. In Schritt 802 werden die Konstanten a, b, c, die in Schritt 804 zu verwenden sind, vom Benutzer erhalten, ebenso wie die Maximal- und Minimalwerte. Die Konstanten a, b und c werden gewählt, um eine einheitliche mathematische Abbildung zu erzeugen. Die Mittelpunkt einer Biegung ist durch die Konstante a gegeben, für eine symmetrische 8- Bit Maske gewöhnlich nahe 128 gewählt. Die Steilheit der Kurve ist durch die Konstante c gegeben und die Verschiebung der Kurve ist, wenn gewünscht, durch die Konstante b gegeben.
In Schritt 804 tritt eine direkte Abbildung auf, in der jeder Bildelementwert für die modifizierte blaue Rauschmaske b'(i, j) berechnet ist, daß er gleich (b(i, j)- a)³/c³ + b ist. Diese Funktion ersetzt eine lineare Eingabe-Ausgabe-Beziehung durch eine steilere, nichtlinerare Beziehung. Die ersetzte lineare Eingabe-Ausgabe- Beziehung ist beispielsweise in Fig. 10 gezeigt, die eine kumulative Verteilungsfunktion aufgetragen gegen den Wert von Bildelementen für eine lineare blaue Rauschmaske zeigt. Fig. 11 zeigt die kumulative Verteilungsfunktion aufgetragen gegen den Wert von Bildelementen für eine nicht-lineare blaue Rauschmaske mit hohem Kontrast, nachdem die CDSC-Direktabbildung mit Stanzen angewendet wurde.
Dann erfolgt in Schritt 806 eine Bestimmung, ob jeder neue Bildelementwert b'(i, j) größer als der Maximalwert ist. Wenn in Schritt 806 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird in Schritt 810 der neue Bildelement wert b(i, j) gleich dem Maximalwert gesetzt. Nach Schritt 810 oder einer negativen Bestimmung in Schritt 806 erfolgt dann in Schritt 808 eine Bestimmung, ob der neue Bildelementwert b'(i, j) kleiner als der Minimalwert ist.
Wenn in Schritt 808 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird der neue Bildelementwert b(i, j) gleich dem Minimalwert gesetzt. Nach Schritt 812 oder einer negativen Bestimmung in Schritt 808 werden dann in Schritt 814 die Werte der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) in die Speichereinrichtung geschrieben.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung des Ablaufdiagramms für die Modifikation einer blauen Rauschmaske, um eine CUSC- Version mit niedrigem Kontrast der blauen Original- Rauschmaske zu erzeugen. Die Werte der blauen Rauschmaske b (i, j) = g werden in Schritt 900 gelesen und dann werden in Schritt 902 die Konstanten a, b und c erhalten, ebenso wie die Maximal- und Minimalwerte. Derartige Konstanten und Maximal- und Minimalwerte werden durch den Benutzer ausgebildet.
In Schritt 904 wird ein Direktabbildungsvorgang erreicht, in dem das Feld von Werten der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) als gleich cbrt (b(i, j) - b) · c + a berechnet. Diese Funktion, in der "cbrt" für die Quadratwurzel steht, verändert eine lineare Eingabe-Ausgabe- Beziehung in eine nicht-lineare Eingabe-Ausgabe-Beziehung mit niedrigem Kontrast. Die Konstanten a, b und c geben die Verschiebung, den Mittelpunkt bzw. die Verstärkung an.
In Schritt 906 erfolgt einen Bestimmung für jedes Bildelement der blauen Rauschmaske, ob sein Wert größer als der Maximalwert ist. Somit erfolgt eine Bestimmung, ob b'(i, j) größer als der Maximalwert ist.
Wenn in Schritt 906 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird für jedes Bildelement in dem Feld b'(i, j), das größer als der Maximalwert ist, sein Wert in Schritt 910 auf den Maximalwert gesetzt.
Wenn in Schritt 906 eine negative Bestimmung erfolgt oder nach Schritt 910, erfolgt in Schritt 908 eine Bestimmung, welcher Bildelementwert, wenn es einen gibt, in der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) kleiner als der Minimalwert ist. Wenn in Schritt 908 eine bekräftigende Bestimmung erfolgt, dann wird für jeden Bildelementwert in der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j), der kleiner als der Minimalwert ist, dieser Wert in Schritt 912 gleich dem Minimalwert gesetzt.
Nach Schritt 912 oder einer negativen Bestimmung in Schritt 908 werden die Werte der modifizierten blauen Rauschmaske b'(i, j) in Schritt 914 in die Speichereinrichtung geschrieben.
Das gegenwärtige Verfahren kann auch bei der Farb- Halbtönung angewendet werden, indem jede der Komponentenfarben gegenüber der blaue Rauschmaske schwellenwertbeurteilt wird und dann überdruckt wird. Auf diese Weise kann die hier offenbarte blaue Rauschmaske einfach auf die Komponentenfarben von RGB(Rot-Grün-Blau), CMYK(Cyan- Magenta-Gelb-Schwarz) und anderen für Farbdruck angewendet werden. Beispielsweise kann eine Optronix- Abtasteinrichtung als die in Fig. 4 gezeigte Abtasteinrichtung 400 verwendet werden, um drei getrennte Dateien, jede mit einer Tiefe von 8 Bit, für die Rot-, Blau- und Grün-Komponenten eines Bilds einzugeben. Vor einer Anzeige eines derartigen Bilds kann eine nach dem hier offenbarten Verfahren erzeugte blaue Rauschmaske getrennt auf jedes der roten, grünen uhd blauen Bilder angewendet werden. Die sich ergebenden Bilder können dann auf einem binären RGB-Video-Bildschirm angezeigt oder gedruckt werden.
Es wurde auch entdeckt, daß eine Verbesserung der Klarheit des angezeigten RGB-Bilds erreicht werden kann, wenn die Bildelemente der blauen Rauschmaske um ein Bildelement verschoben werden, wenn sie in den verschiedenen Farbebenen verwendet werden. Beispielsweise kann das (i, j)-Bldelement der blauen Rauschmaske derart verschoben werden, daß die blaue Rauschmaske, die auf die rote Bild-Farbebene angewendet wird, um ein Bildelement verschoben wird, wenn das rote Bild halbgetönt wird. Wenn das blaue Bild halbgetönt wird, ist jedes der Bildelementwerte der blauen Rauschmaske um ein Bildelement zur Seite verschoben. Auf diese Weise wird die Farbenergie über einen größeren Raum ausgebreitet. Es sollte jedoch beachtet werden, daß keine Verschiebung der RGB-Bilder im Hinblick zueinander auftritt, da dies ein Verschwimmen des sich ergebenden Bilds verursachen würde. Anstelle davon werden, wie vorstehend diskutiert, die jeweiligen zur Halbtönung der roten und blauen Bilder verwendeten blauen Rauschmasken in ihren Bildelementwerten um ein Bildelement noch oben bzw. zur Seite verschoben.
Das vorstehende Verfahren ist in Fig. 12 gezeigt, die eine Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Anwendung einer Halbtönung eines Farbbilds unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens zeigt. Das abzutastende Farbbild 1200 wird durch eine Abtasteinrichtung 400 abgetastet, um drei Halbton-Farbebenen 1202, 1204 und 1206 zu erzeugen, eine für jede der drei Farben rot, grün bzw.. blau. Die Werte in jeder dieser Ebenen oder Felder werden wie in Fig. 6 gezeigt zur blauen Rauschmaske hinzugefügt.
Alternativ kann ein Komparator verwendet werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Jedoch wird das (i, j)-Bildelement des roten Bilds mit dem verschobenen (i + 1, j)-Bildelement der blauen Rauschmaske verglichen. Das (i, j)-Bildelement des grünen Bilds wird mit dem (i, j)-Bildelement der blauen Rauschmaske verglichen. Das (i, j)-Bildelement des blauen Bilds wird mit dem (i, j + 1)-Bildelement der blauen Rauschmaske verglichen. Derartige Vergleiche finden in Schritten 1208, 1210 und 1212 statt.
Jede dieser drei Ebenen oder Felder werden dann in Schritt 504 schwellenwert-beurteilt oder auf einen Film mit hohem Gamma bzw. hohen Gammafilm gedruckt, um in Schritten 1214, 1216 und 1218 drei Halbtonbilder zu erzeugen. Das Halbtonbild hR(i, j) stellt das (i, j)- Bildelement des roten Halbtonbilds dar. Die Elemente in 1216 und 1218 stellen den Halbton der blauen bzw. grünen Bilder dar. Diese Bilder werden in Schritt 404 durch die Druckeinrichtung oder eine Anzeige kombiniert, um in Schritt 1220 ein Drei-Farben-Halbton-Bild zu erzeugen. Es ist zu beachten, daß die Halbtönung jeder der Komponenten des Farbbilds eine verschobene Version der blauen Rauschmaske, wie hier offenbart, verwendet, um eine nützliche Ausbreitung der Farbe ohne Einführung eines Verschwimmens in das Halbtonbild zu erzeugen.
Eine Variation dieses Verfahrens zur getrennten Halbtönung der verschiedenen Farbebenen eines Bilds besteht darin, die Inverse einer blauen Rauschmaske für eine Farbe zu verwenden, wobei die Inverse als (Maxval-BNM) für jedes Bildelement definiert ist. Maxval ist der Maximalwert der blauen Rauschmaske (beispielsweise 255 für eine blaue 8-Bit Rauschmaske). Zur Erzeugung der modifizierten blauen Rauschmaske wird der Wert jedes Bildelements von Maxval subtrahiert, um jeden neuen Wert für jedes Bildelement zu erzeugen. Dieser inverse Vorgang kann als ein Austausch der "Spitzen und Täler der blauen Rauschmaske" betrachtet werden und ergibt eine Ausbreitung der Energie in dem Farbmuster des Farbbilds.
Es sind natürlich viele Modifikationen dieser Vorgangs möglich, wie beispielsweise verschiedene Verschiebungsmuster, oder eine Vielzahl von Verschiebungsmustern der Bildelementwerte einer erzeugten blauen Rauschmaske. Während beispielsweise in 300 dpi-Systemen mit niedriger Auflösung herausgefunden wurde, daß eine Verschiebung um ein Bildelement ein sichtbar angenehmes Ergebnis erzeugt, wurde herausgefunden, daß zehn Verschiebungen eine unangenehme Korrelation zwischen verschiedenen Farbpunkten erzeugen, während größere Verschiebungen von ungefähr 45 Bildelementen ein annehmbares, unkorreliertes Muster von farbigen Punkten erzeugen.
Natürlich können auch andere mögliche Modifikationen annehmbare Ergebnisse erzeugen, beispielsweise die Plazierung einer blauen Rauschmaske einer Farbebene bei 45º im Hinblick auf eine andere, wie es in dem herkömmlichen Vier-Farb-Druck erfolgt. Jedoch wurde herausgefunden, daß das vorstehend beschriebene einfache Muster mit einer Verschiebung am wirkungsvollsten bei der Erzeugung eines angenehmen, isotropen, nicht-zusammengeballten Feuchtigkeits-resistenten Musters mit einiger Ausbreitung der Farbe oder Tinte, aber ohne Verschwimmen des Bilds. Ähnliche Prinzipien treffen natürlich auf den CMYK- Farbdruck zu, in dem die Halbtönung auf die C(Cyan), M(Magneta) und Y(Gelb) Farbbilder angewendet werden kann, und dann kann das schwarze Bild (K) hinzugefügt werden, wie gemäß herkömmlichen Farbdruckmodellen notwendig.
Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besonders veranschaulicht und hier beschrieben wurde, wird natürlich geschätzt werden, daß viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorstehenden Lehren und innerhalb des Schutzbereichs der anhängenden Ansprüche ohne Abweichung vom beabsichtigten Schutzumfang der Erfindung möglich sind.

Claims

1. In einer computerlesbaren Speichereinrichtung gespeicherte Schwankungsmatrix c(i, j) zur Verwendung in Halbtonbildinformationen, wobei die Schwankungsmatrix c(i, j) gebildet ist durch a) Ausbilden eines örtlich aperiodischen Punktprofils mit vernachlässigbaren niedrigen Frequenzkomponenten auf einem bestimmten Graupegel, b) Erzeugen einer Vielzahl von örtlich aperiodischen Punktprofilen p(i, j) mit vernachlässigbaren niedrigen Frequenzkomponenten, in denen das Punktprofil für jeden Graupegel von den benachbarten Punktprofilen für verschiedene Graupegel abhängt, und c) die Schwankungsmatrix c(i, j) durch Aufsummieren aller Punktprofile p(i, j) gebildet ist, wobei die Schwankungsmatrix, wenn sie mit einem Schwellenwert versehen ist, eine Anzahl von örtlich aperiodischen Punktprofilen mit vernachlässigbaren niedrigen Frequenzkomponenten erzeugt.

2. Schwankungsmatrix nach Anspruch 1, wobei die Schwankungsmatrix ein Mehrfach-Bitfeld umfasst.

3. Schwankungsmatrix nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Punktprofile ein im wesentlichen blaues Rauschleistungsspektrum besitzt.

4. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der Punktprofile Umlaufeigenschaften besitzt.

5. Schwankungsmatrix nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehr als 50% der Punktprofile ein blaues Rauschleistungsspektrum besitzen.

6. Schwankungsmatrix nach Anspruch 1 oder 2, wobei im wesentlichen alle Punktprofile ein blaues Rauschleistungsspektrum besitzen.

7. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, wobei mehr als 50% der Punktprofile Umlaufeigenschaften besitzen.

8. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, wobei im wesentlichen alle Punktprofile Umlaufeigenschaften besitzen.

9. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schwankungsmatrix ein kumulatives Feld umfasst.

10. Schwankungsmatrix nach Anspruch 1 bis 4, wobei jedes der Punktprofile der Vielzahl von Punktprofilen sichtbar angenehm ist.

11. Kombination der Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Vergleichseinrichtung, die auf die Schwankungsmatrix anspricht.

12. Kombination nach Anspruch 11, wobei die Vergleichseinrichtung weiterhin auf aus dem Bild abgeleitete Informationen anspricht.

13. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Bildinformationen aus einem Farbbild abgeleitet werden.

14. Kombination einer Anzeige und der Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 13 oder der Kombination nach einem der Ansprüche 11 und 12.

15. Kombination einer Druckeinrichtung und der Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 13 oder der Kombination nach einem der Ansprüche 11 und 12 und 14.

16. Kombination nach Anspruch 15, wobei die Druckeinrichtung zumindest einen aus der Gruppe Laserdrucker, Tintenstrahldrucker, thermischer Drucker, thermischer Wachsdrucker, Farbstoffsublimationsdrucker und einem Blasenstrahldrucker umfasst.

17. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 16, weiterhin mit einer Abtasteinrichtung zur Digitalisierung eines Eingabebilds, um die Bildinformationen zu erzeugen.

18. Schwankungsmatrix nach Anspruch 5 oder 7, wobei jedes Punktprofil der mehr als 50% von Punktprofilen sichtbar angenehm ist.

19. Schwankungsmatrix nach Anspruch 6 oder 8, wobei jedes Punktprofil der im wesentlichen allen Punktprofile sichtbar angenehm ist.

20. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 10, wobei jedes Punktprofil der Vielzahl von Punktprofilen örtlich aperiodisch und im wesentlichen isotrop ist.

21. Schwankungsmatrix nach Anspruch 5 oder 7, wobei jedes Punktprofil der mehr als 50% von Punktprofilen örtlich aperiodisch und im wesentlichen isotrop ist.

22. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 6 oder 8, wobei jedes Punktprofil von im wesentlichen allen Punktprofilen örtlich aperiodisch und im wesentlichen isotrop ist.

23. Schwankungsmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 13, 17 bis 22 oder der Kombination nach einem der Ansprüche 11, 12, 14 bis 16, wobei das Bild, das halbgetönt wird, ein Farbbild ist und die Informationen, die verglichen werden, aus zumindest einer Farbkomponente des Farbbilds abgeleitet werden.