DE69510495T2

DE69510495T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Vierfarbdruckers

Info

Publication number: DE69510495T2
Application number: DE69510495T
Authority: DE
Inventors: Douglas W. Couwenhoven; Rodney L. Miller; Kevin Edward Spaulding
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1994-05-03
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2015-04-26
Also published as: DE69510495D1; JPH07322079A; EP0681396B1; US5553199A; EP0681396A2; EP0681396A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Farbkalibrierung für digitale Bildverbreitungssysteme und insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen der Farbstufen für einen Vierfarbendrucker (beispielsweise einen CMYK-Drucker), die zum Erzeugen eines bestimmten Farbwertes erforderlich sind.
In einem digitalen Farbbildverarbeitungssystem wird ein Farbbild als eine Farbbildelementmenge ("Pixel") dargestellt. Jedem Pixel ist eine Farbwertmenge zugeordnet, die die Farbe (Farbton, Sättigung und Helligkeit) für diese Position in dem Bild beschreibt. Die Farbwerte entsprechen den Farbkoordinaten in einem gegebenen Farbraum. Es gibt viele verschiedene gebräuchliche Farbräume (z. B. RGB, CIE- Dreibereichsraum (XYZ), CIELAB, CIELUV, CMY(K) usw.). Einige Farbräume, etwa XYZ, CIELAB und CIELUV sind geräteunabhängig und geben daher für jedes Pixel in dem Bild ein absolutes Maß der Farbe an. Andere Farbräume, wie RGB und CMY(K) sind geräteabhängig und können nur mit einem absoluten Farbwert in Beziehung gesetzt werden, wenn die Spektraleigenschaften der von einem bestimmten Gerät erzeugten Farbstoffe bekannt sind.
Bei vielen Anwendungen ist es erforderlich, die Farbbilddaten von einem Gerät mit gegebenen Spektraleigenschaften zu übernehmen und diese auf einem anderen Gerät anzuzeigen, zu bearbeiten und/oder zu drucken, welches ganz andere Spektraleigenschaften aufweist. Aus diesem Grund ist es häufig erforderlich, Bilddaten aus einem Farbraum zu nehmen und diese in einen anderen Farbraum umzusetzen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, RGB-Daten aus einem Eingabe-Scanner zu übernehmen und diese in einen geräteunabhängigen Farbraum umzusetzen, wie beispielsweise CIELAB. Die Daten in dem geräteunabhängigen Farbraum sind dann von einer Vielzahl verschiedener Ausgabevorrichtungen verwendbar. Die digitalen Bilddaten in dem geräteunabhängigen Farbraum werden in den ausgabegeräteabhängigen Farbraum zur Anzeige an dem Ausgabegerät umgewandelt.
Damit das Bild unabhängig von dem verwendeten Gerät die gleiche Farbdarstellung aufweist, müssen die verschiedenen Geräte kalibriert werden. In dem hier verwendeten Zusammenhang bedeutet der Begriff "kalibrieren" das Erzeugen einer Farbtransformation, die die Farbbilddaten in einen ausgabegeräteabhängigen Farbraum umwandelt.
Um derartige Farbtransformationen zu berechnen, ist es erforderlich, die Farbwiedergabeeigenschaften der Eingabe- und Ausgabegeräte zu modellieren. Für einige Geräte, etwa Computerbildschirme, können diese Modelle relativ einfache mathematische Gleichungen umfassen. Für andere Geräte, wie etwa Farbdrucker, kann dieses Verhalten recht komplex sein und lässt sich am besten dadurch bestimmen, dass eine Reihe von Farbfeldern mit bekannten Eingabesteuerwerten gedruckt wird, und dass die erzeugte Farbe gemessen wird.
Typischerweise wird ein regelmäßiges Gitter 10 aus Gerätesteuerwerten (z. B. CMY- Werten), wie in Fig. 1 gezeigt, an die Ausgabevorrichtung gesendet, um eine Anordnung von Farbfeldern zu erzeugen. Die Farbfelder werden dann mit einem Farbmesser oder Spektrofotometer gemessen, um die entsprechenden Farbwerte zu ermitteln. Die gemessenen Farbwerte bilden in dem gewünschten Kalibrierungs-Farbraum (etwa CIELAB) ein neues Gitter aus Punkten 12, wie in Fig. 2 gezeigt. Die gemessenen Datenpunkte sind dann verwendbar, um das Ansprechen des Geräts für Steuerungszwischenwerte zu mitteln, die nicht mit verschiedenen Interpolationstechniken gemessen wurden, beispielsweise die trilineare Interpolation oder die Konvex-Interpolation, wie in US-A-5,625,378 gezeigt. Die gemessenen Datenpunkte in Verbindung mit einem zuvor beschriebenen Interpolationsverfahren werden als "Gerätemodell" bezeichnet. Derartige Gerätemodelle, die eine Umsetzung aus einem Geräte-Steuersignalraum (z. B. cyan, magenta und yellow - CMY) in einen anderen geräteunabhängigen Farbraum vornehmen (z. B. CIELAB), werden hier als "Vorwärtsmodelle" bezeichnet. Der von dem Gitter aus den Punkten 12 in Fig. 2 umschlossene Körper stellt die Farben dar, die auf dem Gerät reproduzierbar sind, und wird als der Farbbereich des Geräts bezeichnet. Der Begriff Farbbereichsgrenze bezieht sich auf die Oberfläche dieses Farbbereichskörpers.
Gerätemodelle, die die Gerätesteuersignale verarbeiten, die zum Erzeugen eines bestimmten, geräteunabhängigen Farbwerts erforderlich sind, werden oft als "inverse Modelle" bezeichnet. Für Dreifarbengeräte besteht normalerweise eine 1 : 1- Zuordnung zwischen den Farben in dem Geräte-Steuersignalraum und den Farben in dem geräteunabhängigen (Ausgabe)Farbraum. Es ist demzufolge möglich, für ein Gerät ein inverses Modell für Farben eindeutig zu bestimmen, die sich innerhalb des Farbbereichs der druckbaren Farben befinden. Es wurden verschiedene inverse Interpolationstechniken entwickelt, um inverse Modelle für Dreifarbengeräte aus den gemessenen Geräteeigenschaften zu berechnen. Ein gängiges Verfahren besteht darin, jeden "Würfel" 14 in dem Gitter aus Eingabesteuerwerten für die gemessenen Daten in sechs Tetraeder 16 zu unterteilen. Fig. 3 zeigt eine gängige Geometrie, die zur Bildung der Tetraeder verwendet wird. Entsprechende Tetraeder werden auch in dem Gitter der Ausgabefarbwerte gebildet. Eine Liste dieser Tetraeder wird in einer Datenstruktur gespeichert, die die entsprechenden Eingabe- und Ausgabefarbwerte für jede Ecke des Tetraeders enthält. Um die inverse Zuordnung für eine gegebene Ausgabefarbe zu bestimmen, wird die Datenstruktur nach dem Tetraeder in dem Ausgabefarbraum durchsucht, der die angegebene Ausgabefarbe enthält. Der entsprechende Eingabefarbwert ist dann durch Interpolieren zwischen den Eingabefarbwerten für das entsprechende Tetraeder in dem Eingabe-Steuerwertraum bestimmbar. Da der mit diesem Verfahren verbundene Suchvorgang etwas zeitaufwendig sein kann, ist es oft wünschenswert, diese Technik zum Bestimmen der inversen Zuordnung für ein regelmäßiges Gitter aus Farbwerten im Ausgabefarbraum zu benutzen, um eine inverse Wertetabelle (LUT) zu erstellen. Einfachere Interpolationstechniken, wie die trilineare Interpolation, sind dann verwendbar, um große Mengen von Bildpixeln durch die inverse Wertetabelle schnell zu verarbeiten.
Für Vierfarben-Ausgabegeräte (z. B. cyan, magenta, yellow und schwarz - CMYK) ist es noch schwieriger, eine inverse Wertetabelle zu bestimmen, weil viele Eingabesteuerwerte möglicherweise einer einzigen Ausgabefarbe zugeordnet sind. Fig. 4 zeigt einen typischen Farbbereich 18 eines Vierfarbengerätes für verschiedene, unterschiedliche Schwarzwerte. Der gesamte Farbbereich umfasst eine Vielzahl von Farbbereichskörpern, und zwar einer für jeden Schwarzwert. Der Farbbereichskörper 20 stellt beispielsweise 0% schwarz dar, der Körper 22 stellt 50% schwarz dar, und der Körper 24 stellt 100% schwarz dar. Die Scheitelpunkte des Farbbereichskörpers mit 0% schwarz sind mit den Initialen der subtraktiven Grundfarben C, M, Y gekennzeichnet, die diesen Farbwert an dem Scheitelpunkt erzeugten.
Jeder der Farbbereiche ist mit einem Farbbereich des Dreifarbengerätes vergleichbar und wird dadurch erzeugt, dass der Schwarzwert konstant bleibt und die Cyan-, Magenta- und Yellow-Farbwerte über ihren vollen Bereich variieren. Obwohl in dieser Figur nur 3 Schwarzwerte gezeigt werden, stehen dem Gerät normalerweise 256 oder mehr Schwarzwerte zur Verfügung. Die Einheit der Farbbereichskörper für alle verfügbaren Schwarzwerte stellt den gesamten Farbbereich 18 des Geräts dar.
Fig. 5 zeigt den gesamten Farbbereich 18 für das in Fig. 4 gezeigte Beispiel, wobei die Scheitelpunkte mit den Inititalen C, M, Y, K der Grundfarben oder mit einer Kombination daraus, die den Farbwert an dem Scheitelpunkt erzeugte, bezeichnet sind. Die Farben an der Oberfläche des Farbbereichs können nur mit einer eindeutigen Kombination von CMYK-Farbwerten reproduziert werden, doch die Farben im Inneren des Farbbereichs sind mit einer Vielzahl von CMYK-Kombinationen reproduzierbar, die verschiedenen Schwarzwerten entsprechen. Es gibt daher keine eindeutige Lösung des Inversproblems, bei dem es darum geht, die notwendigen Farbwerte zum Erzeugen einer gegebenen Ausgabefarbe zu finden. Es wurden eine Reihe von Verfahren entwickelt, um geeignete Kombinationen von Farbwerten zum Erzeugen des gewünschten Ausgabefarbwertes zu bestimmen. Im allgemeinen werden diese Verfahren als "Schwarzstrategien" bezeichnet. In der grafischen Technik sind diese Verfahren auch als Graukomponentenbeseitigung (GCR/Gray Component Removal) oder als Unterfarbenbeseitigung (UCR/Under Color Removal) bekannt. Typische Beispiele derartiger Verfahren umfassen interaktive Suchtechniken, globale polynomische Passungen gemessener Gerätedaten und empirische Beziehungen, die die Berechnung von CMY-Farbwerten für ein Dreifarbengerät und das Ersetzen einiger dieser Farbwerte durch schwarz umfassen, wenn alle drei Farbwerte vorhanden sind. Unter diesen Verfahren beschreibt US-A- 5,121,196 die Verwendung von 100% UCR, was der in der vorliegenden Anmeldung genannten Maximal-Schwarz-Strategie entspricht.
Die Basis vieler Schwarzkomponenten-Strategien für Vierfarbendrucker ist das Bestimmen der Minimal- und/oder Maximal-Schwarzwerte, die dann zum Erzeugen der gewünschten Ausgabefarbe verwendbar sind. Die meisten Verfahren nach dem Stand der Technik zum Bestimmen dieser Werte sind entweder iterativ und demnach rechenintensiv und langsam, oder sie umfassen eine polynomische Passung oder eine andere Annäherung an die bekannten Geräteeigenschaften.
Die bisherigen Ausführungen zeigen, dass ein Bedarf nach einem Kalibrierungsverfahren für Vierfarben-CMYK-Geräte besteht, das schnell, einfach und genau ist und eine Vielzahl von Schwarzstrategien unterstützt.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Kalibrieren eines Vierfarbendruckers vor, der in der Lage ist, drei Farben und schwarz zu drucken, und welches folgende Schritte umfasst: Bilden einer Minimal-Schwarz-Datenstruktur, die eine Minimal-Schwarz-Strategie darstellt; Bilden einer Maximal-Schwarz-Datenstruktur, die eine Maximal-Schwarz-Strategie darstellt, Bilden einer Fix-Schwarz-Datenstruktur für jeden druckbaren Schwarzwert und, für einen bestimmten Ausgabe-Farbwert, Herausfinden der Minimal- und Maximal-Schwarzwerte unter Verwendung der Minimal-Schwarz- und Maximal-Schwarz-Datenstrukturen, Bestimmen eines gewünschten Schwarzwertes zwischen dem Minimal- und Maximal-Schwarzwert gemäß einer bestimmten Schwarz-Strategie und Bestimmen der drei Druckfarbwerte aus der dem gewünschten Schwarzwert entsprechenden Fix-Schwarz-Datenstruktur.
Dieses Verfahren ist verwendbar, um Farbbildwerte direkt zu verarbeiten, oder um eine inverse Wertetabelle zu erstellen, die mit herkömmlichen Vorwärtsinterpolationstechniken verwendbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein typisches Gitter der Eingabesteuerwerte für einen Dreifarbendrucker;
Fig. 2 das Gitter der Eingabesteuerwerte in Fig. 1, abgebildet auf den CIELAB- Raum;
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung, wie sich ein Gitterwürfel in 6 Tetraeder unterteilen lässt;
Fig. 4 Farbbereiche für verschiedene Schwarzwerte für einen Vierfarbendrucker;
Fig. 5 den Gesamtfarbbereich für einen Vierfarbendrucker;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer typischen Hardware-Systemkonfiguration zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der typischen Schritte beim Übertragen eines digitalen Farbbildes aus einem eingabegeräteabhängigen Farbraum in einen ausgabegeräteabhängigen Farbraum;
Fig. 8 wie der Farbbereich zur Bildung einer Datenstruktur unterteilt ist, die einer Minimal-Schwarz-Strategie entspricht;
Fig. 9 wie der Farbbereich zur Bildung einer Datenstruktur unterteilt ist, die einer Maximal-Schwarz-Strategie entspricht; und
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Schritte der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf Fig. 6 wird nachfolgend ein generelles Hardwaresystem zur Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das System umfasst eine Quelle 16 für ein digitales Farbbild, etwa einen Farbscanner oder eine digitale, elektronische Farbkamera. Das von der Quelle 16 erzeugte digitale Farbbild liegt typischerweise in einem von einem Eingabegerät abhängigen RGB-Farbraum vor.
Ein Farbbildprozessor 28 empfängt das digitale RGB-Farbbild und setzt es in ein von einem Vierfarben-Ausgabegerät abhängiges digitales CMYK-Farbbild um. Das vom Ausgabegerät abhängige digitale CMYK-Farbbild wird an ein Vierfarben- Ausgabegerät 30 zum Erzeugen eines Farbbildes 32 übergeben. Die in dem Farbbildprozessor 28 stattfindende Verarbeitung wird allgemein in Fig. 7 gezeigt. Das vom Eingabegerät abhängige RGB-Farbbild wird in ein geräteunabhängiges digitales Farbbild umgesetzt (34), etwa LAB. Als nächstes wird das geräteunabhängige Digitalbild auf ein modifiziertes, geräteunabhängiges Digitalbildsignal LAB' abgebildet, um erforderliche Farbbereichseinstellungen vorzunehmen, da der Farbbereich des Ausgabegerätes möglicherweise den Farbbereich der Eingabequelle nicht umfasst. Das modifizierte, geräteunabhängige Digitalbildsignal LAB' wird schließlich in einem Vierfarben-Kalibrierschritt (38) auf den von dem Vierfarben-Ausgabegerät abhängigen CMYK-Farbraum umgesetzt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diesen letzten Schritt (38). In der Praxis sind die Schritte 34, 36 und 38 in einer einzigen Umsetzung kombinierbar, wenn dieses Verfahren in einem bestimmten System implementiert ist.
In der vorliegenden Erfindung werden die Minimal- und/oder Maximal-Schwarzwerte schnell und genau durch Reduzieren des vierdimensionalen Inversproblems auf eine Menge von dreidimensionalen Inversproblemen berechnet, die nicht die mit der Zuordnung mehrerer Werte auf einen Wert verbundenen Mehrdeutigkeiten aufweisen, die den Vierfarbendruckern inhärent sind.
Man betrachte zunächst den Fall, bei dem der Minimal-Schwarzwert gewünscht wird. Jeder Ausgabefarbwert innerhalb des Farbbereichs des Vierfarbendruckers wird eindeutig auf eine einzige Kombination von CMY-Eingabesteuerwerten abgebildet, wobei das Beseitigen eines oder mehrerer Schwarzwerte es unmöglich macht, den angegebenen Ausgabefarbwert zu erzeugen. Jede Ausgabefarbe, die ohne Schwarzkomponente herstellbar ist, hat einen Minimal-Schwarzwert von null. Die Menge der Ausgabefarbwerte, die ohne schwarz erzeugbar sind, entspricht dem dreidimensionalen Gitter von Eingabekoordinaten, wobei der Schwarzwert null ist. Diese Untermenge von Punkten bildet den in Fig. 4 für den Fall "kein Schwarzwert" gezeigten Farbteilbereich, wobei sich die der Minimal-Schwarz-Strategie zugeordneten Eingabewerte einfach durch eine herkömmliche dreidimensionale, inverse Interpolation unter Verwendung bekannter Techniken errechnen lassen.
Ausgabefarbwerte, die Farben außerhalb dieses Farbteilbereichs entsprechen, jedoch innerhalb des Gesamtfarbbereichs liegen, können gleichermaßen durch Bildung von drei zusätzlichen Farbteilbereichen gehandhabt werden, die den Körpern entsprechen, in denen einer der drei verbleibenden Eingabewerte maximiert wird. In Verbindung mit dem Farbteilbereich ohne Schwarzwert füllen diese Farbteilbereiche den Gesamtfarbbereich nicht überlappend aus, wie grafisch in Fig. 8 gezeigt, wobei der Farbteilbereich ohne Schwarzwert mit der Ziffer 40 bezeichnet ist, der Farbteilbereich mit vollem Cyan-Wert mit der Ziffer 42, der Farbteilbereich mit vollem Magenta-Wert mit der Ziffer 44 und der Farbteilbereich mit vollem Yellow- Wert mit der Ziffer 46. Jeder dieser einzelnen Farbteilbereiche ist eigentlich eine dreidimensionale Datenmenge, da einer der Eingabewerte in jedem Fall konstant gehalten wird. In dem Farbteilbereich "voller Cyan-Wert" 42 erreicht der Cyan-Wert seinen Maximalwert, und die anderen drei Komponenten (magenta, yellow und schwarz) variieren über ihren gesamten Bereich und bilden ein dreidimensionales Gitter von Eingabewerten. Daraus ist ersichtlich, dass die den Gitterpunkten in jedem dieser Farbteilbereiche entsprechenden Eingabewerte dem Minimal-Schwarzwert entsprechen, der erforderlich ist, um die entsprechende Ausgabefarbe zu erzeugen. Da die Farbteilbereiche sich nicht überlappen, fällt ein gegebener Ausgabefarbwert nur in einen der vier Farbteilbereiche (mit Ausnahme der Punkte, die auf der gemeinsamen Oberfläche von zwei benachbarten Farbteilbereichen liegen). Um diese Menge von Eingabewerten entsprechend der Minimal-Schwarzstrategie zu berechnen, muss daher ermittelt werden, welcher der vier Farbteilbereiche des angegebenen Ausgabefarbwertes in dem Bereich liegt, und die entsprechende dreidimensionale Datenmenge muss mit einer konventionellen inversen Interpolation beaufschlagt werden.
Eine der herkömmlichen inversen Interpolationstechniken, die allgemein für dreidimensionale Datengitter benutzt wird, ist die Tetraeder-Interpolation (eine Untermenge der konvexen Interpolation). Mit diesem Ansatz wird jeder Farbteilbereich des dreidimensionalen Gitters in sechs Tetraeder unterteilt, wie zuvor in Fig. 3 gezeigt. Dies wird dadurch implementiert, dass eine Datenstruktur gebildet wird, in der die Eingabe- und Ausgabefarbwerte für jede Ecke des Tetraeders gespeichert werden, der das Gitter ausmacht. Die inverse Interpolation wird dann dadurch durchgeführt, dass das Tetraeder gesucht wird, das den angegebenen Ausgabefarbwert umschließt. Um den Suchprozess zu beschleunigen, ist eine Anfangssortierprozedur verwendbar, die die potentiellen Tetraeder mit den Ausgabefarbwerten in der Nachbarschaft des angegebenen Ausgabefarbwertes ermittelt. Sobald das entsprechende Tetraeder ermittelt ist, wird der entsprechende Eingabefarbwert durch Interpolation zwischen den Eingabefarbwerten bestimmt, die jeder Ecke des Tetraeders zugeordnet sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung der inversen Tetraeder-Interpolation innerhalb des Farbteilbereichs, der den Ausgabefarbwert enthält, um die entsprechenden Eingabefarbwerte zu bestimmen. Für Implementierungszwecke ist es möglich, die Datenstrukturen für die vier Farbteilbereiche in eine einzige Datenstruktur zusammenzuführen, die alle Tetraeder aus jeder der vier Farbteilbereiche enthält. Dadurch braucht nicht ermittelt zu werden, welcher Farbteilbereich den gewünschten Ausgabefarbwert enthält.
Die Eingabefarbwerte mit dem Maximal-Schwarzwert werden auf ähnliche Weise ermittelt. Die vier Farbteilbereiche, die in diesem Fall benutzt werden, entsprechen dem dreidimensionalen Gitter, bei dem der Schwarzwert maximal ist, und den dreidimensionalen Gittern, bei denen die anderen drei Farbwerte minimal sind. Diese Farbteilbereiche werden grafisch in Fig. 9 dargestellt, wobei der Farbteilbereich mit vollem Schwarzwert mit 48 bezeichnet ist, der Farbteilbereich ohne Cyan-Wert mit 50, der Farbteilbereich ohne Magenta-Wert mit 52 und der Farbteilbereich ohne Yellow-Wert mit 54. Notwendigerweise muss ermittelt werden, welche der vier Farbteilbereiche den gewünschten Ausgabefarbwert enthalten, um dann herkömmliche inverse Interpolationstechniken anzuwenden. Wie bei der Minimal-Schwarz- Strategie wird eine Datenstruktur geformt, die die Tetraeder enthält, die jeden Farbteilbereich für das bevorzugte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ausmachen.
Obwohl die Minimal- und/oder Maximal-Schwarz-Strategien an sich für einige Anwendungen verwertbar sind, ist es wünschenswert, für andere Anwendungen Zwischen-Schwarz-Strategien zu verwenden. Viele der denkbaren Schwarz-Strategien beruhen auf der Kenntnis der Minimal- und/oder Maximal-Schwarzwerte, und zwar entweder zur Verwendung der Berechnung des gewünschten Schwarzwertes oder zum Überprüfen des berechneten Schwarzwertes, damit sichergestellt ist, dass dieser in einem gültigen Bereich liegt. Eine Schwarz-Strategie, die wir als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung implementiert haben, besteht darin, einen Parameter in dem Bereich null bis eins anzugeben, der die fraktionale Schwarzkorrektur darstellt. Der Schwarzwert für einen bestimmten Ausgabe-Farbwert wird berechnet, indem zunächst der Minimal- und Maximalwert anhand des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet wird. Der tatsächliche Schwarzwert, K, wird dann anhand folgender Gleichung ermittelt:
K = Kmin + K(Kmax - Kmin) (1)
wobei fK die fraktionale Schwarzkorrektur ist, und Kmin und Kmax sind die Minimal- bzw. Maximal-Schwarzwerte. Sobald der Schwarzwert bestimmt ist, werden die anderen drei Eingabewerte (cyan, magenta und yellow) aus der entsprechenden dreidimen sionalen Datenmenge bestimmt. In der bevorzugten Implementierung dieser Erfindung werden Tetraeder-Datenstrukturen, die den dreidimensionalen Datenmengen für jeden gültigen Schwarzwert entsprechen, als Teil des Initialisierungsprozesses gebildet. Die den Schwarzwerten entsprechenden Datenmengen, die zwischen den gemessenen Schwarzwerten liegen, werden durch Interpolieren zwischen den gemessenen Werten berechnet. Es können typischerweise ca. 256 verschiedene Schwarzwerte auf einem Drucker erzeugt werden, so dass 256 verschiedene Datenstrukturen erforderlich sind, um auf alle Schwarzwerte zuzugreifen. Wenn fK = 0 oder fK = 1 ist, dann ist es nicht erforderlich, die Datenstrukturen für die Zwischen- Schwarzwerte oder die unbenutzten Minimal- oder Maximal-Schwarzdatenstrukturen zu berechnen.
Das Verfahren zum erfindungsgemäßen Kalibrieren eines Vierfarbendruckers wird nun mit Bezug auf Fig. 10 zusammenfassend erläutert. Erstens wird eine Minimal- Schwarzdatenstruktur 56 mit einer Minimal-Schwarzstrategie, wie in Fig. 8 gezeigt, gebildet (58). Dann wird eine Maximal-Schwarz-Datenstruktur 60 mit einer Maximal- Datenstruktur gebildet (62), wie in Fig. 9 gezeigt. Dann wird eine Menge aus N fixierten Schwarzdaten-Strukturen 64 durch Interpolieren zwischen den gemessenen Schwarzwerten gebildet (66), und zwar eine für jeden verschiedenen Schwarzwert.
Für einen bestimmten Ausgabe-Farbwert (68) werden der Maximal-Schwarzwert bzw. der Minimal-Schwarzwert gebildet (70, 72), und zwar von den Maximal- Schwarzdaten-Strukturen (60) und von den Minimal-Schwarzdaten-Strukturen (56). Unter Einsatz der Minimal- und Maximal-Schwarzwerte und einer bestimmten Schwarzstrategie (75) wird ein gewünschter Schwarzpegel bestimmt (74). Der gewünschte Schwarzpegel wird dann benutzt, um die entsprechenden N-fixierten Schwarzpegeldatenstrukturen anzusprechen, die die CMY-Farbwerte (76) bestimmen. Wenn ein anderer Farbwert zu verarbeiten ist, kehrt das Verfahren zurück (78) zu Schritt (68) und wiederholt sich von dort, bis alle Eingabefarben verarbeitet worden sind.
Weitere, komplexere Schwarz-Strategien sind ebenfalls anhand des zuvor beschriebenen, grundlegenden Verfahrens der vorliegenden Erfindung implementierbar. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die fraktionale Schwarz-Korrektur zu einer Funktion der gewünschten Ausgabefarbe zu machen, anstatt zu einer einfa chen Konstante. Durch diese Flexibilität sind Farbzuordnungen implementierbar, die derartige Schwarz-Strategien begründen, wie beispielsweise das Erzeugen von Neutralfarben unter Verwendung von Maximal-Schwarzwerten, oder das Erzeugen stärker gesättigter Farben mit Minimal-Schwarzwerten usw. Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines alternativen Verfahrens zum Abschätzen des Schwarzwertes (beispielsweise indem der Schwarzwert eine einfache Funktion der gewünschten Farbwerte wird) und in dem Verwenden des vorliegenden Verfahrens zum Überprüfen, ob der Schwarzwert innerhalb des Bereichs der gültigen Schwarzwerte liegt. Im allgemeinen lassen sich diese Abwandlungen zusammenfassen, indem man den gewünschten Schwarzwert zu einer Funktion der Minimal- und Maximal-Schwarzwerte sowie des gewünschten Farbwertes macht,
K = g(Kmin Kmax ABC) (2)
wobei g() eine allgemeine Funktion darstellt und ABC der gewünschte Ausgabefarbwert in dem entsprechenden Farbraum ist (RGB, XYZ, CIELAB usw.).
Es wird für jede der zuvor genannten Implementierungen vorausgesetzt, dass der angegebene gewünschte Farbwert innerhalb des Farbbereichs des Vierfarbengeräts liegt (d. h. innerhalb des in Fig. 5 gezeigten Körpers). Farbwerte außerhalb dieses Körpers sind durch den Drucker nicht reproduzierbar und müssen daher auf Punkte abgebildet werden, die in dem Druckerfarbbereich liegen (siehe Schritt (36) in Fig. 7). Verschiedene Verfahren, wie das in EP-A-626,783 beschriebene, sind verwendbar, um die Oberfläche des Farbbereichs zu charakterisieren und sind verwendbar, um zu prüfen, ob ein angegebener Farbwert für einen gegebenen Drucker reproduzierbar ist. Farben, die außerhalb des Farbbereichs liegen, können dann anhand einer definierten Farbbereichs-Abtrennstrategie auf einen Punkt der Oberfläche des Farbbereichs abgetrennt werden. Aus diesem Grund kann es wünschenswert sein, eine Datenstruktur, die die Farbbereichsgrenzinformationen enthält, den Datenstrukturen zuzuordnen, die für diese Erfindung zu dem Zweck erzeugt worden sind, den geforderten Farbwert anhand des Druckerfarbbereichs zu überprüfen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar verwendbar, um Pixel eines Farbbildes direkt zu verarbeiten, aber mit Blick auf die Geschwindigkeit und den Speicherbedarf ist es oft wünschenswert, statt dessen diese Technik zur Berechnung einer inversen Wertetabelle zu verwenden. Die inverse Wertetabelle besteht typischerweise aus einem regelmäßigen Gitter von Punkten in dem Ausgabefarbbereich (z. B. CIELAB). In diesem Fall werden die Eingabewerte für jeden Gitterknoten in der inversen Wertetabelle anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der entsprechenden Schwarz-Strategie berechnet. Um Bildpixel zu erzeugen, werden dann die Eingabefarbwerte anhand herkömmlicher Vorwärts-Interpolationstechniken berechnet, beispielsweise der trilinearen Interpolation.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Systeme mit N Farben erweiterbar, wobei N größer als ist als vier, indem der Farbbereich in M Farbteilbereiche unterteilt wird, die anhand vier beliebiger Farben aus den N Farben aufgebaut sind. In einem Hi-Fi- Farbsystem mit roten, grünen, blauen, cyanfarbenen, magentafarbenen, yellowfarbenen und schwarzen Farbstoffen ist der Farbbereich beispielsweise in vier Teilfarbbereiche aus einer gemeinsamen Farbe (z. B. schwarz) und drei der anderen Farbstoffe teilbar. Jeder dieser Farbteilbereiche wird dann anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens kalibriert. Um einen Farbwert mit dieser Technik zu verarbeiten, werden die Farbteilbereiche, die die gewünschte Farbe enthalten, bestimmt, und das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird benutzt, um einen entsprechenden Eingabefarbwert zu ermitteln. Wenn mehr als ein Teilfarbbereich den Ausgabefarbwert enthält, ist ein Eingabefarbwert beispielsweise dadurch ermittelbar, dass unter allen Eingabefarbwerten der Mittelwert gebildet wird, oder dass ein beliebiger Eingabefarbwert gewählt wird.
Obwohl die Erfindung detailliert mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann zahlreichen Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Verfahren zum Kalibrieren eines Vierfarbendruckers (30), der in der Lage ist, drei Farben und schwarz zu drucken, und eine Maximal-Schwarz-Datenstruktur (60) verwendet, die eine Maximal-Schwarz-Strategie darstellt,

gekennzeichnet durch

a) Bilden einer Minimal-Schwarz-Datenstruktur (56), die eine Minimal-Schwarz- Strategie darstellt; und

b) Bilden einer Fix-Schwarz-Datenstruktur (64) für jede druckbare Schwarzstufe; und

c) für einen bestimmten Ausgabe-Farbwert:

i. Herausfinden der Minimal- (72) und Maximal- (70) Schwarzstufe unter Verwendung der Minimal-Schwarz- (56) und Maximal-Schwarz-Datenstruktur (60);

ii. Bestimmen einer gewünschten Schwarzstufe (74) zwischen der Minimal- und Maximal-Schwarzstufe gemäß einer bestimmten Schwarz-Strategie (75);

iii. Bestimmen, durch Interpolieren, der drei Druckfarbstufen (76) aus der der gewünschten Schwarzstufe entsprechenden Fix-Schwarz-Datenstruktur (64).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zum Herausfinden der Minimal- (72) und Maximal-Schwarzstufe (70), und zum Bestimmen der drei Druckfarbstufen (76) unter Anwendung der konvexen Interpolation auf die jeweiligen Datenstrukturen erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimal-Schwarz- Datenstruktur (56) einen Anteil (40) aufweist, der Farben darstellt, die mit einem Minimalbetrag an Schwarz erzeugt werden können, und drei Anteile (42), (44), und (46), die Farben darstellen, welche jeweils mit einem Maximalbetrag jeder der drei Farben erzeugt werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximal- Schwarz-Datenstruktur (60) einen Anteil (48) aufweist, der Farben darstellt, die mit Vollschwarz erzeugt werden können, und drei Anteile (50), (52), und (54), die Farben darstellen, welche jeweils mit einem Minimalbetrag jeder der drei Farben erzeugt werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Schwarzstufe durch folgende Gleichung bestimmt wird:

K = Kmin + fK (Kmax - Kmin)

wobei K die gewünschte Schwarzstufe ist,

Kmin und Kmax sind die durch die Minimal-Schwarz- bzw. Maximal-Schwarz- Strategie bestimmten Schwarzstufen, und

fK ist der gewünschte Bruchteil der Schwarzkorrektur zwischen der Minimal- und der Maximal-Schwarzstufe im Bereich zwischen Null und Eins.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) auf einem regelmäßigen Gitter von Ausgabefarbwerten durchgeführt wird und die Ergebnisse in einer Tabelle gespeichert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt: Verarbeiten des Farbwerts für jedes Pixel eines Digitalbildes durch Interpolieren zwischen den Gitterpunkten der Wertetabelle.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbdrucker ein N-Farbdrucker ist, wobei N > 4, und das Verfahren wird angewendet durch Aufteilen des Farbbereichs des N-Farbdruckers in vier Farbteilbereiche, durch Anwenden der Schritte für jeden Teilbereich, wobei einer der Farbstoffe wie der schwarze Farbstoff behandelt wird, und durch Erzielen einer letzten Gruppe von Farbstufen aus den aus den Teilbereichen erzeugten Farbstufen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzielen einer letzten Gruppe von Farbstufen durch Mitteln der aus den Teilbereichen erzeugten Gruppen von Farbstufen erfolgt.

10. Vorrichtung zum Kalibrieren eines Vierfarbendruckers (30), der in der Lage ist, drei Farben und Schwarz zu drucken, und eine Maximal-Schwarz-Datenstruktur (60) verwendet, die eine Maximal-Schwarz-Strategie darstellt, gekennzeichnet durch

a) einen Speicher, der die Minimal-Schwarz-Datenstruktur (56), welche eine Minimal-Schwarz-Strategie darstellt, eine Maximal-Schwarz-Datenstruktur (60), welche eine Maximal-Schwarz-Strategie darstellt, und Fix-Schwarz-Datenstrukturen (64) für jede druckbare Schwarzstufe enthält;

b) eine Einrichtung zum Verarbeiten eines bestimmten Ausgabe-Farbwerts, um eine Schwarzstufe und Farbstufen zu erhalten, wobei die Einrichtung folgende Mittel umfaßt:

i. ein Mittel zum Herausfinden der Minimal-Schwarz- (72) und Maximal- Schwarzstufe (70) unter Verwendung der Minimal-Schwarz- (56) und Maximal-Schwarz-Datenstruktur (60);

ii. ein Mittel zum Bestimmen einer gewünschten Schwarzstufe (74) zwischen der Minimal- und Maximal-Schwarzstufe gemäß einer bestimmten Schwarz- Strategie (75); und

iii. ein Mittel zum Bestimmen, durch Interpolieren, der drei Druckfarbstufen (76) aus der der gewünschten Schwarzstufe entsprechenden Fix-Schwarz- Datenstruktur (64).