DE69618539T2

DE69618539T2 - Farbdrucker mit Zittermuster

Info

Publication number: DE69618539T2
Application number: DE69618539T
Authority: DE
Inventors: Qian Lin; Perumal, Jr.
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: US5710827A; DE69618539D1; JPH09183256A; EP0772347A2; EP0772347B1; SG67360A1; KR970020445A; ES2166868T3; EP0772347A3; KR100405226B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Digitalfarbdrucker, die Farbpunkte mit binären Pegeln erzeugen, um eine Vollfarbdarstellung eines Bild zu erzeugen, und insbesondere auf einen Digitalfarbdrucker, der ein Farbdigitalhalbtönen unter Verwendung von Zittermatrizen mit einer eingebauten bevorzugten Farbabstimmung durchführt.
Derzeit sind sowohl Tintenstrahldrucker als auch Laserdrucker in der Lage, Vollfarbbilder mit einer hohen Qualität und Genauigkeit zu erzeugen. Solche Farbdrucker werden durch ein. Druckertreiberprogramm gesteuert, das eine Schnittstelle zwischen einem Anwendungsprogramm, das in einem Hostprozessor läuft, und dem Drucker liefert. Ein Benutzer erzeugt normalerweise ein Dokument unter Verwendung einer Anwendung in dem Hostcomputer und ruft dann die Einleitung des Druckertreiberprogramms auf. Ansprechend darauf, daß der Benutzer eine Druckanweisung in die Wege leitet, sendet der Hostcomputer eine Serie von Seitenbeschreibungen zu dem Druckertreiber. Der Druckertreiber fährt dann fort, um eingebaute Funktionen zu verwenden, um die Seitenbeschreibung in eine Pixeltabelle einer vordefinierten Auflösung (z. B. 300 Punkte pro Zoll, 600 Punkte pro Zoll etc.) zu rastern. Der Druckertreiber muß ferner die gedruckten Farben einstellen, so daß dieselben so nahe wie möglich mit den Bildschirmfarben übereinstimmen.
Personalcomputer (PCs) verwenden Acht-Bit-Werte, um jede Primärfarbe zu bestimmen. Um Sekundärfarben zu erzeugen, verwendet ein PC Kombinationen der drei Acht-Bit-Werte, um die Anzeigevorrichtung des Computers (z. B. eine Farb-CRT) zu steuern. Ein 24-Bit-Wert kann 224 unterschiedliche Farbwerte darstellen, wobei die Farbwerte durch eine geeignete Steuerung der farbzugeordneten Elektronenkanonen der CRTs wiedergegeben werden können. Wenn ein Farbdrucker, derartig viele Farbwerte genau wiedergeben soll, ist ein ausgedehntes Farbverarbeiten erforderlich.
Um daher einen empfangenen Farbwert wiederzugeben, muß ein Farbdrucker den Farbwert in eine Farbanweisung umwandeln, die durch die Druckervorrichtung erkannt wird. Es wurde schon früh erkannt, daß es unpraktisch ist, eine Farbtabellenabbildung zu erzeugen, die alle 224 möglichen PC- erzeugten Eingangsfarben auf die Druckervorrichtungsfarbcodes abbildet.
Jedes Pixel in der Pixelabbildung weist beispielsweise drei Acht-Bit-Werte auf, die Rot-, Grün- und Blauwerten entsprechen, die von einer Anzeigevorrichtung in dem Hostprozessor abgeleitet werden. Der Druckertreiber muß die Farbwerte gemäß einer vorbestimmten Kalibrierungsfunktion einstellen, um sicherzustellen, daß die zu druckenden Farben gleich erscheinen werden oder auf eine gewünschte Art und Weise auf die Farben bezogen sind, die in der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Dies wird durch ein Farbverwaltungs- oder Abbildungs-System durchgeführt, das sicherstellt, daß die Farben, die durch ein Erzeugnis (einen Drucker, einen Scanner (Abtastvorrichtung), einen Monitor, einen Filmrekorder etc.) erzeugt werden, abgestimmt oder geeignet mit denselben zusammenhängen, die in anderen Produkten erzeugt werden. Farbverwaltungssysteme besitzen typischerweise zwei Komponenten, "Profile" von einzelnen Farberzeugnissen, die die Farbfähigkeiten der Vorrichtung spezifizieren, und Software, die in einem Hostcomputer läuft, der diese Informationen verwendet, um sicherzustellen, daß die Farben, die durch ein Erzeugnis erzeugt werden, folglich mit denselben zusammenhängen, die durch ein anderes Erzeugnis erzeugt werden. Bei Fällen, bei denen eine spezielle Farbe nicht in dem Farbbereich einer Zielvorrichtung liegt (d. h. die Zielvorrichtung kann einfach nicht die Farbe wiedergeben), muß die Farbverwaltungssoftware die nächst mögliche oder auf eine andere Art und Weise zusammenhängende Abstimmung liefern. Der Ausdruck vorrichtungsunabhängige Farbe ist ein Ausdruck, der ein Computersystem beschreibt, das eine Farbe genau in jeder befestigten Farbvorrichtung (Drucker, Monitor, Scanner etc.) wiedergeben kann. Die vorrichtungsunabhängige Farbe wird üblicherweise durch Entwickeln von "Vorrichtungsprofilen", die die Farben beschreiben, die ein Erzeugnis erzeugen kann, und durch Entwickeln einer Farbabstimmungsvorrichtung, die die Profile verwendet, um Farbdaten umzuwandeln, um eine Abstimmung bzw. Übereinstimmung zwischen Vorrichtungen sicherzustellen; implementiert.
RGB ist ein Farbraum, der als die Primärfarben desselben Rot, Grün und Blau verwendet. Diese drei Farben sind die primären "additiven" Farben. Bei Vorrichtungen, die projiziertes Licht verwenden, um ein Bild zu erzeugen, (beispielsweise Fernseh- oder Computermonitore) kann ein breiter Bereich von Farben unter Verwendung von Rot, Grün und Blau wiedergegeben werden. Rot und Grün kombinieren sich, um Gelb zu bilden, Rot und Blau kombinieren sich, um Magenta zu bilden, Grün und Blau kombinieren sich, um Cyan zu bilden, und alle drei kombinieren sich, um Weiß zu bilden. Andere Schattierungen können durch Kombinieren von unterschiedlichen Mengen der drei Primärfarben erzeugt werden.
CMYK ist ein Farbraum, der als die Primärfarben desselben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz verwendet. Diese vier Farben sind die primären "subtraktiven" Farben; d. h. wenn auf Papier gedruckt wird, subtrahieren die CMYK-Farben einige Farben, während andere reflektiert werden. Cyan und Magenta kombinieren sich, um Blau zu bilden, Cyan und Gelb kombinieren sich, um Grün zu bilden, Magenta und Gelb kombinieren sich, um Rot zu bilden, und in der Theorie kombinieren sich alle drei Farben, um Schwarz zu bilden; es ist jedoch manchmal schwierig, ein zufriedenstellendes Schwarz unter Verwendung eines gegebenen Satzes von Cyan-, Magenta- und Gelb-Pigmenten zu erhalten, und daher fügen viele reflektierende farbbasierte Erzeugnisse eine "Echt"-Schwarz- Farbe, daher der Ausdruck CMYK und nicht CMY, hinzu. (Um eine Verwechslung mit Blau zu vermeiden, wird der Buchstabe K verwendet, um Schwarz darzustellen). Der CMYK-Farbsatz wird manchmal "Verfahrensfarbe" genannt.
Beim Drucken verwendet der Drucker die drei subtraktiven Primärfarben. Bei jeder wurde eine der drei additiven Farben von dem weißen Licht subtrahiert. Wenn Rot subtrahiert wird, verbleiben Grün und Blau, die sich kombinieren, um die Farbe Cyan zu bilden. Wenn Grün subtrahiert wird, verbleiben Rot und Blau, die sich kombinieren, um die Farbe Magenta zu bilden. Wenn Blau subtrahiert wird, kombinieren sich das Rot- und Grün-Licht, um die Farbe Gelb zu bilden. Die subtraktiven Primärfarben des Druckers sind Cyan, Magenta und Gelb. Im Prinzip ergibt das Überdrucken von allen drei in voll ausgefüllten Bildern Schwarz. Die Kombination ist Schwarz, da jede derselben eine der drei additiven Primärkomponenten des weißen Lichts subtrahiert hat, und die vollständige Abwesenheit von Licht ist Schwarz.
Der Druckertreiber muß daher die Rot-, Grün- und Blauwerte zu Cyan- (C-), Magenta (M-), und Gelb (Y-) Werten umwandeln. Als ein Resultat wird dann jedes Pixel durch drei Acht-Bit-Werte dargestellt, die die entsprechenden Pegel von C, M, Y identifizieren, die verwendet werden, um anschließend die Druckvorrichtung zu steuern. Ein zusätzlicher Acht-Bit-Wert wird für einen Punkt mit schwarzem (K) Pixel, der bei der Pixelposition angebracht werden soll, geliefert.
Farbdrucker können eine von acht Farben bei einem speziellen Pixel (Rot, Grün, Blau, Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz oder Weiß) drucken. Der Computer kann jedoch eine von 16 Millionen Farben anfordern. Daher ist es notwendig, eine Übersetzung zwischen 24-Bit-Pixeln (16 Millionen Farben) und Drei-Bit-Pixeln (acht Farben) zu erzeugen. Diese Übersetzung wird ein digitales Halbtönen genannt. Dasselbe ist ein integraler Teil des Farbdruckens.
Das Halbtönen bezieht sich auf jedes Verfahren, das die Illusion von Bildern mit kontinuierlichem Ton durch die wohl überlegte Anordnung von binären Bildelementen, wie z. B. Tintentropfen bei dem Fall von Tintenstrahldruckern, erzeugt. Das Halbtönen ist daher das Drucken der Simulation eines Bilds mit kontinuierlichem Ton, wie z. B. einer schattierten Zeichnung oder einer Photographie, mit Gruppen oder Zellen von Farb- oder Schwarz-Punkten. Die Punkte werden auf eine solche Art und Weise plaziert, daß dieselben dem menschlichen Auge als eine einzige Farbe erscheinen. Das digitale Halbtönen wird manchmal räumliches Zittern genannt.
Druckpressen und die meisten Drucker verwenden das Halbtönen, um Bilder wiederzugeben. In Druckpressen können Punkte mit unterschiedlicher Größe verwendet werden, um unterschiedliche Schattierungen von Grau oder Farbe zu erzeugen. Die meisten Farbdrucker sind hinsichtlich ihrer Natur binär dahingehend, daß dieselben entweder einen Vollfarbpunkt oder keinen Farbpunkt bei einer Pixelposition anbringen. Solche Farbdrucker verwenden keine Steuervorrichtung, um die Einstellung der Intensität eines speziellen angebrachten Farbpunktes zu ermöglichen. Bei binären Druckern werden unterschiedliche Muster von identischen Punkten verwendet, um Halbtonbilder zu erzeugen. Als ein Resultat verwendet ein Druckertreiber für einen Binärfarbdrucker ein Farbdigitalhalbtönverfahren, das die 24-Bit-Farbinformationen auf drei Bits pro Pixeldruckposition (ein Bit für sowohl die C-, Y- und M-Farbebenen) reduziert.
Das Zittern (Dither) kann verwendet werden, um Grauschattierungen unter Verwendung von lediglich Schwarztinte oder einen volleren Farbbereich unter Verwendung von lediglich den Verfahrensfarben (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) wiederzugeben. Um beispielsweise Grün zu erzeugen, legt ein Farbdrucker Muster von kleinen Gelb- und Cyan-Punkten ab, die dem Auge als Grün erscheinen. Es gibt viele Halbtönverfahren, jedes mit seinem eigenen Verfahren zum Ablegen von Punkten. Beispiele umfassen das Musterzittern und die Fehlerdiffusion. Das Musterzittern verwendet eine Bibliothek von Einstellmustern, um eine Farbe (beim Farbdrucken) oder eine Grauschattierung (beim Monochromdrucken) wiederzugeben. Das Musterzittern kann als geordnet oder zufällig charakterisiert sein. Das geordnete Zittern fällt allgemein in eine der zwei breiten Klassen des Verteilens oder des Zusammenballens bzw. Anhäufens.
Beim Zittern wird ein großer Teil der Arbeit darauf verwendet, die ideale "Zitterzelle" zu erzeugen. Diese Anstrengung wurde in das Entwickeln von Zitterzellen gesteckt, die zufällige oder Charakteristika mit "blauem Rauschen" aufweisen. Solche "superglatten" Zitterzellen erzeugen ein Bild, das nahezu genauso gut wie ein fehlerdiffundiertes erscheint, jedoch mit der Geschwindigkeitsleistung eines Zitterns.
Das Zittern wird durch die Verwendung einer Zitterzelle oder einer Zittermatrix oder eines Schwellenarrays, das ferner eine Maske genannt wird, eine zweidimensionale Matrix von Schwellenwerten, implementiert. Pixelwerte werden mit entsprechenden Einträgen in der Zitterzelle verglichen, um zu bestimmen, ob dieselben ein- oder ausgeschaltet werden sollten. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise eine Rotschattierung in volles Rot oder kein Rot umgewandelt werden. Viele unterschiedliche Lösungsansätze existieren, die die Größe der Zelle und die Verteilung der Schwellenwerte variieren. Das Halbtönen wird daher durch einen einfachen punktweisen Vergleich des Eingangsbilds mit einem vorbestimmten Schwellenarray oder einer Maske durchgeführt. Für jeden Punkt oder jedes Pixel in dem Eingangsbild wird abhängig davon, welcher Punktwert von dem Bild oder der Maske größer ist, entweder jeweils eine Eins oder eine Null bei der entsprechenden Position in dem binären Ausgangsbild plaziert.
Diese Matrix wird über das Bild mit kontinuierlichem Ton abgebildet. Für ein Bild, das größer als der Raum ist, der durch die Zittermatrix eingenommen wird, repliziert sich die Matrix selber, um das gesamte Bild abzudecken.
Die Elemente der Zittermatrix werden als Schwellenwerte bezeichnet. Die Verteilung der Schwellenwerte in einer Zittermatrix bestimmt die Tonantwort der Zittermatrix. Ein Ziel des Halbtondruckerentwurfs ist die genaue und befriedigende Wiedergabe von Bildern mit kontinuierlichem Ton. Um diese Ziele zu erreichen, muß die Zittermatrix kalibriert sein, d. h. die Schwellenwerte, die die Zittermatrix bilden, müssen eingestellt sein. Ein Ziel der Kalibrierung besteht darin, sicherzustellen; daß wenn Bilder mit einem kontinuierlichen Ton einer speziellen Dunkelheit in einem Halbtondrucker gedruckt werden, dieselben die gleiche Dunkelheit wie die ursprünglichen Bilder aufweisen. Analoge Ziel existieren für andere Ausgabevorrichtungen, wie z. B. Monitore.
Das Musterzittern zieht allgemein aus der Implementationseinfachheit einen Vorteil. Das Musterzittern ist berechnungsmäßig schnell, bietet jedoch nicht die bestmögliche Wiedergabequalität. Die Fehlerdiffusion ist ein Verfahren zum Ablegen von Punkten der drei Verfahrensfarben, um das volle Spektrum von Farbe zu erzeugen. Fehlerdiffusionsverfahren verwenden komplexe Algorithmen, um. Punkte von Farben in einem zufälligen und nicht einem wiederholten Muster abzulegen, was die Qualität des Bilds verbessert. Die Fehlerdiffusion erzeugt die bestmögliche Näherung für ein gegebenes Pixel, berechnet, wie weit diese Näherung von dem Ideal entfernt ist und breitet diesen "Fehler" zu den benachbarten Pixeln aus. Auf diese Art und Weise kann ein gegebenes Pixel nicht besonders genau sein, der Bereich ist es jedoch. Die Fehlerdiffusion erzeugt allgemein eine wesentlich bessere Druckqualität als das Zittern; typischerweise ist jedoch eine intensive Berechnung erforderlich, um das zufällige Muster zu erzeugen, und daher ist das Drucken von Bildern unter Verwendung der Fehlerdiffusion wesentlich langsamer als das Verwenden des Musterzitterns.
Halbtonalgorithmen können daher allgemein hinsichtlich der Ausführungsgeschwindigkeit und der resultierenden Druckqualität bewertet werden. Es muß oftmals ein Kompromiß zwischen einem Algorithmus, der schnell ist, der jedoch nicht die optimale Druckqualität erzeugt, gegenüber einem alternativen Lösungsansatz mit einer besseren Druckqualität, der länger braucht, gemacht werden. So besteht das Problem, auf das sich jedes Halbtönverfahren versucht zu richten, darin, schnell ein Bild mit hoher Druckqualität zu erzeugen.
Herkömmliche Verfahren der Farbabstimmung betreffen 3 · 3- Matrixtransformationen von Farben von dem vorrichtungsspezifischen Farbraum der Eingangsquelle (z. B. einem Computermonitor oder einem Farbscanner) in einen vorrichtungsunabhängigen Farbraum (z. B. CIE XYZ). Die vorrichtungsunabhängige Farbe wird dann in den vorrichtungsspezifischen Farbraum der Ausgabevorrichtung (z. B. einen Drucker oder Computermonitor) transformiert. Bei dem Fall eines Farbdruckers wird normalerweise eine dreidimensionale Farbkorrektur mit einer großen Farbnachschlagtabelle anstatt 3 · 3- Matrixtransformationen durchgeführt. Die Matrixtransformationen erzeugen alleine keine adäquate Abstimmung mit dem Drucker. Dies liegt daran, daß die Farbwiedergabe im wesentlichen ein Verfahren mit subtraktiven Farben in einer Druckkopievorrichtung ist, und die Tintenmedienwechselwirkungen im Vergleich zu dem additiven Farbverfahren eines Scanners oder Monitors stark nichtlinear sind.
Die Größe einer vollständigen dreidimensionalen (256 Werte pro Dimension) Farbnachschlagtabelle ist jedoch übermäßig. Daher wird der Farbraum teilabgetastet und eine kleinere Farbnachschlagtabelle und eine Interpolation werden verwendet, um die gewünschten Resultate zu erzeugen. Diese Farbabstimmungsprozedur erreicht eine ausreichende Genauigkeit, ist jedoch sehr berechnungsintensiv. Wenn beispielsweise PostSript® verwendet wird, brauchen einige Drucker 50% länger, um eine 8 · 10-Farbbild zu verarbeiten und zu drucken, wenn die Farbabstimmung verwendet wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Farbabstimmung nicht verwendet wird. Außerdem haben Kundenbefragungen hinsichtlich der Farbabstimmung zu der Erkenntnis geführt, daß die meisten Benutzer mehr an einer attraktiven, lebhaften Farbausgabe interessiert sind als sie es an einer genauen kolorimetrischen Farbabstimmung sind.
Die JP-A-59/043673 offenbart ein Verfahren zum Bildverarbeiten, bei dem Referenzbildsignale, die unterschiedliche Bildsignalzüge aus einem Standardhalbtongenerator aufweisen, in einen Punktgenerator eingespeist werden und mit einer Referenzzittermatrix einer Speicherungsvorrichtung umgewandelt werden. Die Daten eines Reflexionsfaktors des Standardhalbtonmusters werden gemessen, wobei korrigierende Daten des Resultats der Messung von einer Tastatur eingegeben werden, aus denen die Referenzzittermatrix in eine korrigierte Zittermatrix umgewandelt wird. Ein Eingangsbildsignal wird dann durch Abtasten des Originals und eines Ausgangsbilds durch Verarbeiten des Signals mit der Korrekturzittermatrix erhalten.
Bekannte Lösungen für eine genaue Farbabstimmung, wie im vorhergehenden beschrieben, wurden bei existierenden Farbdruckern verwendet, ihre großen Nachteile sind jedoch die schlechte Leistung und eine weniger als optimale Farbabstimmung bzw. Farbübereinstimmung. Folglich gibt es weiter einen bestehenden Bedarf, die Klarheit und die Lebhaftigkeit bzw. Kraft von Farbbildern zu verbessern, die durch binäre Farbdrucker erzeugt werden, ohne die Geschwindigkeit zu verringern.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Farbdruckers gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Es ist daher vorteilhaft, ein System und ein Verfahren zum Erzeugen von Zittermatrizen mit einer lebhaften Farbabstimmung vorzusehen, die während des Zittermatrixerzeugungsverfahrens eingebettet bzw. integriert werden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, ein Verfahren und ein System zum Erzeugen von Zittermatrizen mit einer integrierten, lebhaften Farbabstimmung zu besitzen, ohne die Zahl von verfügbaren Tonpegelen zu reduzieren.
Es ist ferner vorteilhaft, eine Zittermatrix mit einem integrierten, lebhaften Farbabstimmungssystem und ein Verfahren zu besitzen, die es einer Ausgabevorrichtung ermöglichen, die Zahl der unterscheidbaren Tonpegel in dem dynamischen Bereich der Quelle in die gleiche Zahl von Pegeln in dem eigenen dynamischen Bereich derselben abzubilden.
Außerdem ist es vorteilhaft, ein Verfahren und ein System zum Ermöglichen einer feinen Abstimmung der Zittermatrix auf eine spezifische Halbtonbilderzeugungsvorrichtung vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung liefert ein verbessertes Verfahren der Farbabstimmung durch Verwenden einer Funktion mit einer lebhaften Antwort, die eine klare bzw. deutliche und lebhafte Ausgabe erzeugt. Außerdem gibt es keine Verringerung des Durchsatzes, da die Farbtransformationen in der Zitterzelle integriert sind. In der Zitterzelle ist vorzugsweise eine zweite Antwortfunktion integriert, die allgemein die Farbwerte, die durch die erste Funktion eingerichtet werden, aufhellt.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein System und ein Verfahren zum Erzeugen einer Zittermatrix, die auf die gewünschte lebhafte Farbantwort kalibriert ist. Die vorliegende Erfindung liefert ein Halbtonverfahren, das eine hochqualitative, lebhafte Farbausgabe ohne eine Verringerung des Durchsatzes erzeugt, da die Farbtransformationen in der Zitterzelle integriert sind.
Weitere sehr wichtige Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, die beispielsweise die Prinzipien der Erfindung darstellen, offensichtlicher werden, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Computersystems zum Erzeugen von kalibrierten Zittermatrizen gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine bevorzugte Zittermatrix zeigt, die durch das Computersystem von Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 eine lebhafte Antwortkurve gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 zeigt, wie eine lebhafte Antwortkurve v(x, s, γ&sub1;, h) unter Verwendung einer ersten Gammafunktion erzeugt wird;
Fig. 5 eine zweite Gammafunktion z(x, γ&sub2;) zeigt;
Fig. 6 eine zusammengesetzte Funktion z(x, γ&sub2;) der Kurve mit lebhafter Antwort und der zweiten Gammafunktion zeigt;
Fig. 7 ein Histogramm des Zitterns der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 die bevorzugten Schritte zeigt, um eine Zittermatrix der vorliegenden Erfindung zu erzeugen;
Fig. 9 ein Beispiel eines Zwischenmusters der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 den Schritt des Erzeugens des Zwischenmusters detaillierter beschreibt;
Fig. 11 die Schritte des Erzeugens von Mustern der Zittermatrix der vorliegenden Erfindung mit weniger Einsen als das Zwischenmuster beschreibt;
Fig. 12 die Schritte des Erzeugens von Mustern der Zittermatrix der vorliegenden Erfindung mit weniger Nullen als das Zwischenmuster beschreibt;
Fig. 13 einen Kreis als ein Modell eines einzelnen Symbols (Markierung) zeigt, das durch die vorliegende Erfindung (insbesondere geeignet, wenn die Erfindung einen Tintenstrahldrucker enthält, der im wesentlichen diskrete Tintentropfen erzeugt) gedruckt wird, und bestimmte elementare Überlappungsbereiche eines solchen Tintentropfensymbols relativ zu einem Pixelgitter identifiziert; und
Fig. 14 komplexere Überlappungs- und Nichtüberlappungs- Bereiche für einen solchen Kreis zeigt, der hinsichtlich der elementaren Bereiche von Fig. 13 ausgedrückt ist.
Farbdrucker können typischerweise eine von acht Farben bei einem speziellen Pixel (Rot, Grün, Blau, Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz oder Weiß) drucken. Der Computer kann jedoch eine der 16 Millionen Farben anfordern. Schattierungen von 0-225 für Rot, Grün und Blau erzeugen 16 Millionen Kombinationen. Daher ist es notwendig, eine Übersetzung zwischen 24-Bit-Pixeln (16 Millionen Farben) und Drei-Bit-Pixeln (acht Farben) zu erzeugen. Wie im vorhergehenden erwähnt, wird diese Übersetzung Halbtönen genannt.
Zitterzellen werden üblicherweise anfangs in einer Position plaziert, bei der die obere linke Ecke der Zelle der oberen linken Ecke des wiedergegebenen Bilds entspricht. Diese Plazierung bewirkt, daß jede Zitterzellenposition nun spezifischen Pixeln in dem Bildbereich entspricht, der durch die Zitterzelle abgedeckt wird. Die Farbe, die durch das Halbtönverfahren gedruckt wird, wird durch den Vergleich des Farbwerts des Pixels und des Werts der Zitterzelle, die diesem Pixel entspricht, bestimmt.
Das Wiedergeben dieses Bereichs des Bilds, der dem Bereich entspricht, der durch die Zitterzellen abgedeckt wird, wird durchgeführt. Die Zitterzelle wird nun über dem Bild durch Verschieben der Zelle nach rechts um einen Abstand, der der Breite der Zelle entspricht, neu positioniert. Diese neue Plazierung der Zelle deckt einen neuen Bildbereich unmittelbar benachbart zu dem vorher abgedeckten Bereich des Bilds ab. Dieser Teil des Bilds kann dann wiedergegeben werden. Die Zitterzelle wird wieder und wieder solange bewegt, bis die rechte Seite des Bilds erreicht ist. Das Verfahren fährt durch Zurückstellen der Zitterzelle zu der linken Seite des Bilds und Verschieben derselben abwärts um einen Betrag, der der Höhe der Zelle entspricht, fort. Das Verfahren wird dann solange wiederholt, bis der gesamte Bereich des Bilds abgedeckt und wiedergegeben wurde.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Computersystems 100 zum Erzeugen von kalibrierten Zittermatrizen gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 101 ist mit einem Computerspeicher 103 verbunden. Der Computerspeicher 103 enthält ein Steuerprogramm 105, ein Zittermatrizenerzeugungsprogramm 107 und einen Kumulativhistogrammgenerator 109. Die CPU 101 kann ferner an einer Mehrzahl von sekundären Speicherungsvorrichtungen (nicht gezeigt) befestigt sein. Die Programme 105, 107 und 109 können in diesen sekundären Speicherungsvorrichtungen gespeichert sein und in den Computerspeicher vor der Ausführung dieser Programme geladen werden.
Das Steuerprogramm 105 ist logisch mit dem Zittermatrizenerzeugungsprogramm 107 und dem Kumulativhistogrammgenerator 109 verbunden.
Die CPU 101 ist ferner mit einer Halbtonausgabevorrichtung 111 verbunden. Die Halbtonausgabevorrichtung 111 ist betreibbar, um Bilder mit kontinuierlichem Ton unter Verwendung einer Zittermatrix, die durch den Zittermatrixgenerator 107 erzeugt ist, auszugeben. Die Halbtonausgabevorrichtung 111 kann entweder eine Schwarz-und-Weiß- oder eine Farbhalbton-Ausgabevorrichtung sein.
Beim Betrieb wandelt das Computersystem 100 ein Graustufenbild 102, das beispielsweise in dem Computerspeicher 103 gespeichert ist, in ein Halbtonbild 104 um. Das Halbtonbild wird durch Symbole dargestellt, die in der Halbtonausgabevorrichtung 111 ausgegeben werden. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Zittermatrix 110, die durch das Computersystem 100 verwendet wird, um das Halbtonbild 104 zu erzeugen. Das Halbtonbild 104, das Bild mit kontinuierlichem Ton 102 und die Zittermatrix 110 nehmen jeweils einen Bereich ein die Zittermatrix nimmt beispielsweise einen Bereich 112 ein. Die drei Bereiche sind im wesentlichen gleich zueinander. Die Größe der Zittermatrix ist klein und hängt von der Auflösung der Ausgabevorrichtung ab. Eine Zittermatrix ist ein dimensionsloses Array von Ganzzahlen. Die Größe der Zittermatrix ist hinsichtlich der Zahlen der Reihen und Spalten, die dieselbe enthält, definiert. Solange wie die Zahlen der Reihen und Spalten der Zittermatrix kleiner als die Zahlen der Reihen und Spalten in dem Bild sind, wird die Matrix repliziert.
Sowohl das Halbtonbild 104 als auch das Bild mit kontinuierlichem Ton 102 weisen viele Pixel auf, wie z. B. das Pixel 114 des Bilds mit kontinuierlichem Ton und das Halbtonbildpixel 116. Jedes Pixel weist einen Wert auf; beispielsweise weist das Pixel 114 des Bilds mit kontinuierlichem Ton einen Wert von 200 und das Halbtonbildpixel 116 einen Wert von 0 auf. Die Zittermatrix 110 weist viele Elemente auf; beispielsweise das Element 118. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Matrix 128 Reihen mal 128 Spalten von Elementen auf. Jedes Element weist einen Wert auf und nimmt eine Position in dem Zittermatrixbereich ein; beispielsweise weist das Element 118 einen Wert 188 auf und nimmt eine Position 122 ein.
Sowohl das Bild mit kontinuierlichem Ton als auch das Halbtonbild können schwarz-und-weiß oder farbig sein. Eine bevorzugte Art, Farbe darzustellen, besteht darin, drei Komponenten oder Symbole für jedes Pixel aufzuweisen, wobei jede Komponente oder jedes Symbol eine andere Farbe aufweist.
Das Verfahren zum Erzeugen des Halbtonbilds umfaßt die Schritte des Vergleichens des Werts von jedem Pixel des Bilds mit kontinuierlichem Ton mit dem Wert eines Elements in der Zittermatrix. Basierend auf dem Resultat des Vergleichs wird der Wert eines entsprechenden Pixels des Halbtonbilds bestimmt. Der Wert 200 des Pixels 114 des Bilds mit kontinuierlichem Ton wird beispielsweise mit dem Wert 188 des Elements 118 verglichen. Basierend auf dem Vergleich wird der Wert des Pixels 116 als ein minimaler Wert bestimmt, wie z. B. 0, was bedeutet, daß ein Symbol nicht bei diesem Pixel ausgegeben wird.
Die vorliegende Erfindung besitzt zwei Schlüsselkomponenten: (1) die Erzeugung und die Verwendung einer Kurve mit lebhafter Antwort, die eine deutliche und lebhafte Ausgabe erzeugt, und (2) das Integrieren der Farbtransformationen in der Zitterzelle. Natürlich umfaßt dieselbe ferner das Drucken mit der fertiggestellten Zelle, wie es an einer anderen Stelle in diesem Dokument gezeigt ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Kurve mit lebhafter Antwort eine S-Form mit einem Plateau sowohl an dem oberen Ende als auch an dem unteren Ende auf. Die Kurve mit lebhafter Antwort wird unabhängig auf die Rot-, Grün- und Blaukanäle oder Dimensionen der Eingangsbilddaten angewendet. Obwohl diese Korrektur der Kurve mit lebhafter Antwort auf die drei Farbkanäle Rot, Grün und Blau angewendet wird, wird dieselbe als eine "eindimensionale Farbkorrektur" betrachtet, da dieselbe auf jede Farbdimension unabhängig angewendet wird. Dies steht im Gegensatz zu dem herkömmlichen "dreidimensionalen" Lösungsansatz, der alle drei Farbdimensionen gleichzeitig betrachtet, wenn in jeder Dimension farblich abgestimmt wird.
Das Anwenden der Kurve mit lebhafter Antwort von Fig. 3 dehnt die Mitteltöne eines Bilds, während dieselbe die hervorgehobenen Details und Schattendetails komprimiert. Dies bewirkt, daß die Farben lebhafter werden. Es wird beispielsweise ein Fehl-Gelb betrachtet, das hohe Werte für Rot und Grün aufweist und einen niedrigen Wert für Blau aufweist. Durch das Anwenden der Kurve mit lebhafter Antwort werden die Rot- und Grünwerte erhöht, während der Blauwert reduziert wird. Dies führt zu einer stärkeren Lebhaftigkeit und zu einem stärkeren Kontrast und als ein Resultat zu einem schärferen Erscheinungsbild. Das Plateau an dem oberen Ende der Kurve mit lebhafter Antwort bewirkt ferner "ein Schnappen zu Primärfarben", d. h. Werte nahe zu 255 (in einer 0-255 Intensitätsskala) werden 255. Folglich wird ein Leicht-Fehl-Weiß Echtweiß und Farbtriplets nahe zu der reinen Primärfarbe oder Sekundärfarbe werden näher zu oder ganz zu diesen Primär- und Sekundärfarben geschoben.
Diese Kurve mit lebhafter Antwort wird durch Erhalten des Eingangsbereichs zwischen den Plateaus und In-Hälften- Schneiden desselben erzeugt. Die erste Hälfte des Bereichs ist eine erste Gammafunktion f (x) = xγ1, wie in Fig. 4B gezeigt. Die zweite Hälfte des Bereichs verwendet die gleiche Gammafunktion, die nach oben und nach rechts umgeschlagen ist. Als ein Resultat sind die drei Parameter, die verwendet werden, um eine spezielle Kurve mit lebhafter Antwort zu spezifizieren, die untere Plateaugrenze s, der erste Gammawert γ&sub1;, der den Grad der "S"-Form spezifiziert, und die obere Plateaugrenze h.
Die Funktion mit lebhafter Antwort y(x, s, γ&sub1;, h), wobei F = 255, H = 127,5 und m = 1/2(h - s), sieht wie folgt aus:
wenn x < s + m, und sonst
Die zweite Gammafunktion z(γ, γ&sub2;) - was bedeutet, daß das Resultat y der ersten Funktion anstelle von x als ein Argument der zweiten Funktion eingefügt ist, um die "zusammengesetzte Kurve" in Fig. 6 zu bilden - sieht wie folgt aus:
Werte für (s, γ&sub1;, h) von (0, 1,6, 245) funktionieren beispielsweise gut bei dem Hewlett-Packard DeskJet 1200C und 1600C Farbtintenstrahldruckern, wenn m = 245/2 = 1221/2 ist.
Für einen Drucker mit sich gut verhaltenden Tinten, wie z. B. der Hewlett-Packard DeskJet 120ºC und der DeskJet 160ºC Farbtintenstrahldrucker, erzeugt diese eindimensionale Farbkorrektur eine ausgezeichnete gedruckte Farbausgabe, wenn dieselbe mit einer zweiten Gammafunktion (ebenfalls eine eindimensionale Farbkorrektur) kombiniert wird, die die Ausgabe aufhellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, schiebt diese zweite Gammafunktion - die hier als eine nicht zusammengesetzte Funktion z(x, γ&sub2;) von x und nicht von y gezeigt ist - alle Werte nach oben (wobei γ&sub2; < 1,0), wodurch das Bild aufgehellt wird. Die Kurven von Fig. 5 und 6 werden, wie es aus den gezeichneten Daten verifiziert werden kann, unter Verwendung eines zweiten Gammawerts γ&sub2; = 0,6 entwickelt. Das Kombinieren der Kurve mit lebhafter Antwort mit der zweiten Gammakurve erzeugt ein attraktives Bild, das tatsächlich gegenüber einer genauen Farbübereinstimmung bzw. Farbabstimmung bevorzugt wird. Dieses Verarbeiten ist ferner berechnungsmäßig wesentlich schneller als das Verwenden einer herkömmlichen dreidimensionalen Farbnachschlagtabelle.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Aufnehmen dieser Kurven mit lebhafter Antwort in die Zitterzelle. Die U. S.-Patentanmeldung, Seriennummer 08/308, 321, mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING CALI- BRATED DITHER MATRICES, eingereicht am 19. September 1994, offenbart die Verwendung einer gemessenen Tonantwortkurve beim Erzeugen eines Histogramms für eine Zitterzelle mit blauem Rauschen, die zu einer visuell linearen Ausgabe führt. Dies wird durch Verwenden der gemessenen Tonantwort durchgeführt, um zu bestimmen, wieviel inkrementale Punkte bei jedem Pegel in der Zittermaske einzuschalten sind. Dies tritt an die Stelle des Einschaltens einer konstanten Zahl von Punkten bei jedem Pegel. Die Motivation dafür besteht darin, die Farbabstimmung zu unterstützen, indem die Ausgabevorrichtung linearer gemacht wird.
Die vorliegende Erfindung enthält in der Zitterzelle eine zusammengesetzte Funktion, die eine Verkettung der Gammafunktion mit lebhafter Antwort und einer zweiten Gammafunktion ist. Diese zusammengesetzte Funktion ist in Fig. 6 gezeigt. Die Wort-"Verkettung" bedeutet hier, daß vorzugsweise das Resultat der ersten Gammafunktion (mit lebhafter Antwort) als das Argument der zweiten verwendet wird.
Durch Verwenden diese r zusammengesetzten Funktion ist es möglich, entweder ein Zittern (blaues Rauschen oder herkömmliches Zittern) herzustellen, das die gesamte Farbkorrektur in sich enthält. Diese zusammengesetzte Funktion wird verwendet, um zu bestimmen, wie viele Punkte bei jedem Pegel einzuschalten sind. Dieses Zittern unterscheidet sich von einem normalen Zittern dahingehend, daß das Histogramm (die Zahl der eingeschalteten Punkte bei jedem Pegel) die zusammengesetzte Funktion und nicht eine einheitliche Zahl von Punkten widerspiegelt. Fig. 7 zeigt ein typisches Histogramm für die Zittermatrix der vorliegenden Erfindung.
Die Resultate zeigen, daß für einen Tintenstrahldrucker mit ausgewogenen Cyan-, Magenta- und Gelbtinten das Halbtönen mit der neuen Matrix alleine lebhafte Farbbilder ohne die Notwendigkeit des Durchführens einer zusätzlichen Farbkorrektur erzeugen kann. Mit der resultierenden "lebhaften Zitter"-Matrix ist die gesamt e Farbkorrektur in der Halbtonzitterzelle enthalten. Da das gesamte zusätzliche Verarbeiten bei dem Aufbau der Zitterzelle unabhängig bzw. offline erfolgt, gibt es keine Erhöhung der Verarbeitungszeit gegenüber einer nicht abgestimmten Farbausgabe. Dies kann wesentlich die Verarbeitungszeitmenge reduzieren, die mit der Farbtabelleninterpolation verbunden ist.
Es sei angenommen, daß die Eingangsoptimierungskurve f(x) ist, und das Histogramm der ursprünglichen Matrix ist g(x), dann kann die neue Matrixschwelle aus der folgenden Abbildung erhalten werden:
xn f&supmin;¹(x).
Daher ist
x = f(xn),
und das kumulative Histogramm der ursprünglichen Matrix ist
c(x) = g(x)dx.
Nach dem Abbilden ist das kumulative Histogramm der neuen Matrix
Cn(x) = g(f(xn))d(f(xn))
und mit einfacher Mathematik kann man das neue kumulative Histogramm wie folgt erhalten
Cn(x) = g(f(x))f'(x)dx.
Wenn das Histogramm der ursprünglichen Matrix gleichmäßig ist, d. h. g(x) = K eine Konstante ist, dann ist das neue kumulative Histogramm cn(x) = K f(x). Daher ist das neue kumulative Histogramm proportional zu der Optimierungskurve.
Die obige Analyse verdeutlicht die Beziehung zwischen der Abbildung und dem Histogramm der neuen Matrix. Bei einer praktischen Implementation kann man mit dem Erzeugen einer Matrix beginnen, die ein einheitliches Histogramm aufweist. Man kann dann die Optimierungskurve entweder durch eine Messung oder durch eine Bildanalyse erhalten. Danach kann man das neue Histogramm aus der Optimierungskurve ableiten und eine Zittermatrix mit diesem kumulativen Histogramm erzeugen.
Bei dem Fall, bei dem eine weitere Einstellung der Tonantwort benötigt wird, kann man das Verfahren wiederholen, um die Optimierungskurve zu erhalten; die Matrix weist jedoch nicht länger ein gleichmäßiges Histogramm auf. Man kann die. Schwellenabbildung zuerst durchführen, um eine neue Schwellenmatrix zu erhalten. Die neue Matrix wird weniger Graupegel aufweisen, da viele Pegel bei dem Abbildungsverfahren aufgrund von Quantisierungsfehlern verlorengehen. Um die verlorengegangenen Pegel auszugleichen, kann man dann das kumulative Histogramm der abgebildeten Matrix berechnen, die diskreten Schritte hinausglätten und ein neues streng monotones kumulatives Histogramm erzeugen. Dieses neue Histogramin wird in das Matrixerzeugungsprogramm eingegeben, um die Endmatrix zu erzeugen.
Die kalibrierte Zittermatrix wird durch Eingeben des kumulativen Histogramms in das Zittermatrixerzeugungsprogramm 107 erzeugt, um eine Zittermatrix basierend auf dem kumulativen Histogramm zu erzeugen.
Fig. 8 zeigt die Schritte 200, um die Zittermatrix 110 zu erzeugen. Der erste Schritt 202 besteht darin, ein Zwischenmuster mit Elementen (allgemein gesprochen Pixelpositionen) zu erzeugen, die zugeordnete Werte von entweder Eins oder Null aufweisen. Die Elemente mit Einsen sind im wesentlichen gleichmäßig innerhalb des Musters verteilt.
Wie es offensichtlich ist, ist die effektive räumliche Abdeckung von jedem Element, dem ein Wert von Eins zugewiesen ist, jedoch nicht tatsächlich Eins, da eine Einheitsmarkierung (oder "Symbol"), die durch eine Druckvorrichtung hergestellt wird, typischerweise nicht exakt mit der Form eines Pixels abgestimmt ist und in jedem Fall nicht exakt den Bereich eines einzelnen Pixels abdeckt. Die tatsächliche Menge an Bereich oder Raum, die durch eine nominelle Ein- Pixel-Markierung abgedeckt wird, hängt von der speziellen Druckvorrichtung - beispielsweise dem Tintenstrahldrucken oder dem laserabgebildeten Trockentonerdrucken - ab, die verwendet wird, um die Markierung herzustellen.
Dies gilt selbst dann, wenn Tonschattierungen relativ hell sind, so daß Markierungen ("Symbole") ziemlich spärlich gestreut sind. Diese Effekte werden jedoch bei dunkleren Schattierungen noch wichtiger, bei denen es häufiger ist, Markierungen zu finden, die benachbarten Pixeln zugewiesen sind - insofern, daß das Überlappen von benachbarten Markierungen sehr stark die inkrementale Bereichsabdeckung für jede hinzugefügte Markierung reduzieren kann. Vielmehr als das hinzugefügte Pixel mit nominell einer hinzugefügten Einheit kann das Adressieren von einem inkrementalen Pixel lediglich einen ziemlich kleinen Bruchteil eines einheitshinzugefügten Pixels hinzufügen, was ernst die Tonlinearität verschlechtert. Diese Beobachtungen werden in der Technik als gut bekannt betrachtet und wurden beispielsweise in dem U. S.-Patent 5,469,515 veröffentlicht.
Es zeigt sich, daß die Menge der Bereichsabdeckung, die jedem Pixel genau zugeschrieben ist, aus der Kenntnis einer spezifischen Maske berechnet werden kann, die zusammen mit einem räumlichen Modell für die spezielle Markierungstechnologie, die verwendet wird, betrachtet wird. Folglich hängen die Werte der Elemente von dem Modell ab, das für die Symbole verwendet wird.
Dieses Patent mit dem Titel "HALFTONE IMAGE FORMATION USING DITHER MATRIX GENERATED BASED UPON PRINTED SYMBOL MODELS" schlägt beispielsweise vor, daß die Tintenstrahltechnologie allgemein kreisförmige Tintentropfen erzeugt. Bei einem solchen Entwerfen ist jede Position eines Elements (Pixels) als ein Quadrat mit einer Abmessung T, 350 (Fig. 13), dargestellt, und jede kreisförmige Markierung wird dann als einen bestimmten Radius r, 352, aufweisend betrachtet.
Der Bereich der Überlappung eines Kreises mit dem nicht- diagonalen Nachbar ist c, 354. Der Bereich der Überlappung von einem solchen Kreis mit dem diagonalen Nachbar desselben ist a, 358. Der Bereich des Schnitts von zwei Kreisen in einem gemeinsamen diagonalen Nachbar ist b, 356. Definiert man m = r/T, sind die Werte für a, b und c:
Fig. 14 zeigt die Werte von unterschiedlichen Elementen, wenn mehrere derselben überlappen. Beispielsweise ist der Wert des Elements in der Position 362 (3c - 2b). Berücksichtigt man die tatsächlichen Positionen der nominell einheitswertigen "Symbole" bei einem spezifizierten Matrixmuster sollen alle Werte der Elemente durch das obige Modell oder durch ein anderes geeignetes Modell modifiziert werden, wenn eine andere Art von Druckvorrichtung verwendet wird. Das U. S.-Patent 5,469,515 zeigt beispielsweise ferner, wie analoge Berechnungen durchgeführt werden können, bei denen die Markierungsvorrichtung ein laserbebildertes Trockentonersystem ist, das eine genäherte Gauss- Wahrscheinlichkeitsverteilung von Tonerpartikeln und nicht einen relativ gut definierten kreisförmigen Tintentropfen erzeugt.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Zwischenmusters 300 mit 128 Zeilen mal 128 Spalten von Elementen. Das Muster, das in Fig. 9 gezeigt ist, wird durch einen 600-dpi-Drucker gedruckt und durch neunmaliges Vergrößern verbessert, wobei das Bild viermal dupliziert wird, einmal entlang der horizontalen Richtung und dann entlang der vertikalen Richtung. Eine Symbolausgabe impliziert, daß das Element bei dieser Position einen Wert von Eins aufweist, und eine Lücke impliziert, daß das Element bei dieser Position einen Wert von Null aufweist.
Bei dem zweiten Schritt, 204, werden Muster der Zittermatrix 110 mit weniger Elementen, die Einsen aufweisen, als das Zwischenmuster 300 erzeugt. Dies wird durch Modifizieren der Werte der Elemente durch das Modell der Symbole und durch Ersetzen einer Mehrzahl von Einsen durch Nullen aus dem Zwischenmuster 300 modifiziert. Die Einsen, die ersetzt werden sollen, befinden sich in Regionen mit Elementen, die zusammengeballte Einsen aufweisen, wie es durch einen Filter identifiziert ist.
Der Unterschied der Anzahl der Elemente, die Einsen aufweisen, von einem Muster zu dem nächsten Muster desselben in Folge hängt von einer "Quantisierungszahl", die ebenfalls in der Technik durch die Einleitung in dem oben erwähnten U. S.-Patent 5,469,515 gut bekannt ist, ab. Wie es dort erklärt ist, drückt die Quantisierungszahl die Bedingung aus, daß die Tintenpegel im Wahrnehmungsraum auf eine bestimmte vernünftige Art und Weise beabstandet sein sollten.
Dies kann beispielsweise durch im wesentlichen Konstanthalten, wie z. B. zwischen aufeinanderfolgenden Mustern, von entweder der inkrementalen Zahl oder dem inkrementalen Bruchteil von Einsen oder Nullen durchgeführt werden. Die erste Alternative entspricht natürlich konstanten Schritten in einer linearen Skala bzw. in einem linearen Maßstab, während die letztere Alternative bevorzugt sein kann, da dieselbe auf konstante Schritte in einem logarithmischen Maßstab - der wesentlich enger die menschliche Fähigkeit für eine wahrnehmungsmäßige Unterscheidung zwischen Pegeln verfolgt - hinausläuft.
Der lineare Fall ist ohne weiteres verständlich. Da eine stellvetretende Zittermatrix 110 128 Zeilen und 128 Spalten von Elementen aufweist, ist die Gesamtanzahl von Elementen in der Matrix 128². Das Graustufenbild 102 wird als 256 Helligkeitspegel aufweisend, einschließlich der zwei Endpegel (einer ohne Symbole und der andere vollständig mit Symbolen abgedeckt), aufgefaßt. Die Helligkeitspegel bestimmen die Zahl von Mustern für die Zittermatrix 110; folglich gibt es 255 zu nehmende Schritte von einem Endpegel zu dem anderen, und es gibt 128² Elemente, die fortschreitend durch diese 255 Schritte abgedeckt werden müssen, so daß jeder Schritt 128²/255 = 64 Elemente pro Schritt addieren (oder abhängig von der angestrebten Richtung subtrahieren) sollte. Es ist dieser Wert für den linearen Fall, der als die Quantisierungszahl bezeichnet wird.
Im logarithmischen Fall, der allgemein als wahrgenommenen Änderungen in dem Tonerreflexionsvermögen zwischen aufeinanderfolgenden Mustern entsprechend aufgefaßt wird, gibt es wiederum im wesentlichen 255 Übergänge, die jedoch nun in Schritten genommen werden sollen, die gleich multiplikativ sind. Das oben erwähnte Patent schlägt einen konstanten Schritt von 1/255 (der natürlich im logarithmischeh Bereich auf das Verhältnis zwischen maximalen und minimalen Werten angewendet werden soll) vor.
Es zeigt ferner, wie die oben erwähnte Druckvorrichtung von Laserdruckern zu entwickeln ist, bei der Tonerpartikel einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion folgen, die eine Gauss-Kurve durch eine Pixelmitte ist. Zusätzlich untersucht dasselbe verschiedene andere Modelle, einschließlich einer AdHoc-Analyse für willkürliche Symbolformen oder Dichtefunktionen, bei denen das Verfahren darin besteht, ein tatsächliches Symbol zu digitalisieren und die digitalisierten Werte als eine Bittabelle in dem Computersystem zu speichern.
Bei dem dritten Schritt, 206, werden Muster der Zittermatrix 110 mit weniger Nullen als das Zwischenmuster 300 erzeugt. Dies wird durch Modifizieren der Werte der Elemente wiederum durch das Modell der Symbole und durch Ersetzen einer Mehrzahl von Nullen durch Einsen aus dem Zwischenmuster 300 durchgeführt. Die Nullen, die ersetzt werden sollen, befinden sich in Regionen mit Elementen, die zusammengeballte Nullen aufweisen, wie es durch das Filter identifiziert wird. Der Unterschied in der Zahl der Elemente, die Nullen aufweisen, von einem Muster zu dem nächsten Muster desselben, hängt von der Quantisierungszahl ab.
Schließlich wird bei dem Schritt 4, 208, die Zittermatrix 110 durch Addieren von allen Mustern zu dem Zwischenmuster gebildet.
Die Schritte 2 bis 4 sind nicht auf diese Folge beschränkt. Der Schritt 3, 206, kann vor dem Schritt 2, 204, durchgeführt werden. Der Schritt 4, 208, der Summierungsschritt, kann durchgeführt werden, während die Muster erzeugt werden. Nach der Bildung des Zwischenmusters kann beispielsweise das Muster zu der Zittermatrix kopiert werden. Dann wird, sowie jedes zusätzliche Muster erzeugt wird, dasselbe zu der Zittermatrix durch Matrixaddition addiert. Wenn so alle Muster erzeugt werden, wird die Zittermatrix 110 ebenfalls gebildet.
Bei dem vorliegenden Beispiel weist die Zittermatrix, 110, 128 Zeilen mal 128 Spalten von Elementen auf, und das Graustufenbild, 102, weist 256 Helligkeitspegel, einschließlich der zwei Endpegel, dem Pegel ohne Symbole und dem Pegel, der vollständig mit Symbolen abgedeckt ist, auf. Die Helligkeitspegel bestimmen die Zahl von Mustern für die Zittermatrix, 110. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtzahl von Mustern, die das Zwischenmuster umfassen, 256. Der Unterschied der Zahl von Elementen, die Werte von gleich Eins aufweisen, zwischen einem Muster und dem nächsten Muster desselben hängt von der Quantisierungszahl ab. Für den Zweck des Erzeugens einer Zittermatrix, die mit einem kumulativen Histogramm übereinstimmt, hängt die Quantisierungszahl von dem Histogramm ab und ist als das Inkrement bezüglich des Werts des Histogramms zwischen aufeinanderfolgenden Tonpegelwerten definiert.
Fig. 10 beschreibt den Schritt, 202, des Erzeugens des Zwischenmusters 300 detaillierter. Das Zwischenmuster wird als ein zufälliges Muster mit zufällig verteilten Einsen und Nullen eingestellt, 425. Ein Bruchteil von mindestens 100%255 der Elemente in dem zufälligen Muster weist vorzugsweise Werte gleich Eins auf; und mindestens der gleiche Bruchteil 100/255 weist Werte von gleich Null auf. Dann wird das Zwischenmuster 300 in ein Dummy-Muster bzw. Scheinmuster, 426, kopiert, und die Werte der Elemente in dem Dummy-Muster werden durch das Modell der Symbole modifiziert, 427. Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zum Modifizieren der Werte der Elemente besteht darin, die Wahrscheinlichkeit, Tonerpartikel als eine Funktion der Position aufzuweisen, zu finden. Einige Drucker, wie z. B. Laserdrucker, verwenden Tonerpartikel, um ein Symbol zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der optische Strahl zum Erzeugen der Tonerpartikel eine Gauss-Form auf, und dementsprechend folgt eine bevorzugte Wahrscheinlichkeit des Aufweisens von Tonerpartikeln einer Gauss-Form.
Bezugnehmend zurück auf Fig. 10 besteht, nachdem die Werte der Elemente in dem Dummy-Muster modifiziert sind 427, der nächste Schritt darin, das Dummy-Muster durch das Filter zu leiten. Ein bevorzugtes Filter ist in dem U. S.-Patent Nr. 5,317,418 beschrieben. Das Dummy-Muster wird zweidimensional dupliziert bevor dasselbe gefiltert wird. Dies ist als eine kreisförmige Faltung bekannt. Für das modifizierte Dummy-Muster, mit Teilelementen und Bittabellen, muß das Filter häufiger, wie z. B. bei jedem Teilelement oder bei jedem Bit, abtasten. Das Filterverfahren ist in dieser Anmeldung nicht beschrieben. Eine allgemeine Erörterung dieses Typs des räumlichen Filterns kann in Discrete Time Signal Processing, geschrieben von A. V. Opponheim und R. W. Schafer, Prentice Hall, 1989, gefunden werden.
Das gefilterte Ausgangssignal weist den größten Wert bei der Position auf, bei der Einsen am meisten zusammengeballt sind, und den kleinsten Wert bei der Position auf, bei der sich die größte Lücke befindet. Die Position mit dem größten Wert ist als die Maximumposition identifiziert, 430, und die Position mit dem kleinsten Wert ist als die Minimumposition identifiziert, 356. Wenn es Positionen gibt, die gleich zusammengeballt oder mit Lücken versehen sind, dann gibt es mehr als eine Maximum- oder Minimumposition. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erste Position, die als das Maximum festgestellt wird und die einen Wert von Eins in der entsprechenden Position in dem Zwischenmuster aufweist, als die Maximumposition ausgewählt. Ähnlicherweise wird die erste Position, die als das Minimum festgestellt wird und die den Wert von Null in der entsprechenden Position in dem Zwischenmuster aufweist, als die Minimumposition ausgewählt.
Nachdem die Maximum- und die Minimumposition identifiziert sind, 430, werden die Elemente derselben in dem Zwischenmuster, 300, ausgetauscht, 432.
Das Zwischenmuster, 300, wird dann wiederum zu dem Dummy- Muster kopiert, um durch das Modell der Symbole modifiziert zu werden und um gefiltert zu werden. Diese Schritte werden zahlreiche Male, 434, wiederholt, bis das Zwischenmuster einen Gleichgewichtszustand erreicht, wie z. B. das Beispiel, das in Fig. 9 gezeigt ist. Bei diesem Punkt sind die Einsen und die Nullen im wesentlichen gleichmäßig in dem Muster verteilt.
Die Zittermatrix erfordert eines oder mehrere Muster mit Elementen, die weniger Einsen aufweisen. Fig. 11 beschreibt detaillierter den Schritt, 204, des Erzeugens von Mustern der Zittermatrix 110 mit weniger Einsen als das Zwischenmuster.
Beim Erzeugen der vielen Muster mit weniger Einsen wird erstens das Zwischenmuster, 300, zu einem vorübergehenden Zwischenmuster kopiert, 521, und wird ferner in ein Dummy- Muster kopiert, 522. Dann werden die Werte der Elemente in dem Dummy-Muster durch das Modell der Symbole, wie im vorhergehenden beschrieben, modifiziert, 524, und eine Startsumme wird erzeugt, 526.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Startsumme gleich der Summe der Werte des modifizierten Musters. Die Art, um das Tonreflexionsvermögen aus der Abdeckung der Symbole in dem Muster durch die Yule-Nielsen-Gleichung zu berechnen, ist im vorhergehenden beschrieben. Das Dummy-Mustet wird dann gefiltert, um die Position des Dummy-Musters, 527, bei der Einsen im wesentlichen am meisten zusammengeballt sind, als die Maximumposition zu identifizieren. Der Identifikationsschritt ist ähnlich zu den Verfahren, die oben durch das normierte Gauss-Filter mit einem Sigma von 1,5 beschrieben sind, und ist nicht weiter hierin beschrieben. Der Wert des Elements in der Maximumposition des vorübergehenden Zwischenmusters wird durch eine Null ersetzt; 528.
Dann werden die Werte des vorübergehenden Zwischenmusters zu dem Dummy-Muster kopiert, 529. Das Dummy-Muster wird wiederum durch das Modell der Symbole modifiziert, 530, und eine Endsumme wird erzeugt, 532. Die Endsumme wird auf die gleiche Art und Weise wie die Startsumme erzeugt.
Das erfinderische Verfahren geht dann zu dem "Identifizier"-Schritt 527 zurück, 534, bis die Differenz zwischen der Startsumme und der Endsumme kleiner oder gleich der Quantisierungszahl ist, um ein Muster der Zittermatrix zu erzeugen. Die Startsumme wird dann als die Endsumme eingestellt, 535, und das erzeugte Muster wird in dem Computer 100 gespeichert. Die Quantisierungszahl wird dann aus dem kumulativen Histogramm bestimmt.
Das Verfahren geht dann wiederum zurück, 536, zu dem "Identifizier"-Schritt 527, bis die Endsumme kleiner oder gleich der Quantisierungszahl ist, um zahlreiche Muster der Zittermatrix 110 mit weniger Einsen zu erzeugen. Das Verfahren wird anhalten; wenn das obige Muster, das spärlichste Muster, erzeugt ist, da das spärlichste Muster das Muster ohne Symbole ist.
Die Zittermatrix 110 erfordert ferner eines oder mehrere Muster mit weniger Nullen. Fig. 12 beschreibt detaillierter den Schritt, 206, des Erzeugens von Mustern der Zittermatrix 110 mit weniger Nullen als das Zwischenmuster. Die Schritte, die in Fig. 12 gezeigt sind, sind ähnlich zu den Schritten, die in Fig. 11 gezeigt sind. Erstens wird das Zwischenmuster in ein vorübergehendes Zwischenmuster kopiert, 551, und wird ferner in ein Dummy-Muster kopiert, 552. Dann werden die Werte der Elemente in dem Dummy-Muster durch das Modell der Symbole modifiziert, 554. Nach der Modifikation wird eine Startsumme erzeugt, 556. Das Element in der Position des Dummy-Musters, bei dem die Elemente mit Nullen im wesentlichen am meisten zusammengeballt sind, wird als die Minimumposition identifiziert, 557. Das Element in der Minimumposition des vorübergehenden Zwischenmusters wird durch eine Eins ersetzt, 558. Danach wird das vorübergehende Zwischenmuster zu dem Dummy-Muster kopiert, 559, und die Werte der Elemente in dem Dummy-Muster werden durch das Modell der Symbole modifiziert, 560, und eine Endsumme wird erzeugt, 562. Die obigen Schritte werden von dem "Identifizier"-Schritt, 557, wiederholt, bis die Differenz zwischen der Startsumme und der Endsumme kleiner oder gleich der Quantisierungszahl ist, um ein Muster der Zittermatrix zu erzeugen. Bei diesem Punkt wird die Startsumme
als die Endsumme eingestellt, 565, und das erzeugte Muster wird in dem Computer 100 gespeichert. Schließlich werden die obigen Schritte von dem "Identifizier"-Schritt, 557, wiederholt, bis die Endsumme größer als oder gleich ist, um zahlteiche Muster für die Zittermatrix 110 zu erzeugen. Es sei bemerkt, daß die Gesamtzahl der Muster 256 bei dem vorliegenden Beispiel ist. Das Verfahren wird anhalten, wenn das Muster unterhalb des dichtesten Musters erzeugt wird, da das dichteste Muster das Muster ist, das vollständig mit Symbolen gefüllt ist.
Es ist offensichtlich, daß die vorhergehende Beschreibung lediglich die Erfindung darstellt. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können durch Fachleute, ohne von der Erfindung abzuweichen, ausgedacht werden. Zusätzlich ist die Erfindung, obwohl dieselbe hinsichtlich eines Farbtintenstrahldruckers beschrieben ist, gleichermaßen auf andere Farbausgabevorrichtungen anwendbar, die eine Farbtransformation durchführen müssen. Die Erfindung soll dementsprechend alle solche Alternativen, Modifikationen und Varianten umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Betreiben eines Farbdruckers, um ein Mehrpegel-Mehrfarben-Eingangsbild (102) wiederzugeben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Anwenden eine r Zittermatrix (110), die eine Funktion (y, 11-12; 15-16) mit lebhafter Antwort aufweist, auf das Bild (102), derart, daß Farbkorrekturen in der Zittermatrix integriert sind, um für jede einer Mehrzahl von Ausgangsfarben eine Bitebene (104) zu erhalten, die weniger Pegel als das Eingangsbild aufweist; und

Steuern eines Farbdruckers, um das Bild unter Verwendung der erhaltenen Bitebenen zu drucken (111)

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Funktion (y) mit lebhafter Antwort eine allgemein S-förmige Antwortkurve (11-12) aufweist.

3. Das Verfahren gemäß Ansprüch 2, bei dem

die Funktion (y) mit lebhafter Antwort zwei Abschnitte (11, 12) aufweist, die miteinander an einem allgemein mittleren Punkt verschmolzen sind;

jeder der zwei Abschnitte durch eine jeweilige Funktion (y: 11 und Fig. 4B; 12 und rechtes Ende von Fig. 4C) definiert ist, die ein jeweiliges Argument aufweist, das proportional zu einem Eingangsfarbsignal (x) ist; und

jede Funktion das Erheben des jeweiligen Arguments desselben in eine Potenz von Y1, das größer als Eins und vorzugsweise etwa 1, 6 ist, aufweist.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem

jedes Argument ein Bruchteil ist, der im wesentlichen gleich einer bereichsnormierten Version (jeweils [x - s]/m und [h - x]/m) des Eingangsfarbsignals (x) ist.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem

die Antwort ferner eine zweite Funktion (z[x], Fig. 5) enthält, die allgemein die Antwort der zuerst erwähnten Funktion (y) aufhellt.

6. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem

die Antwort ferner eine zweite Funktion (z[x], Fig. 5) aufweist, die allgemein die Antwort der zuerst erwähnten Funktion (y) aufhellt;

wobei die zweite Funktion vorzugsweise das Erheben eines Arguments der zweiten Funktion in eine Potenz, die kleiner als Eins und idealerweise etwa 0,6 ist, aufweist, wobei das Argument der zweiten Funktion vorzugsweise proportional zu der zuerst erwähnten Funktion ist.

7. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt aufweist:

vor dem Schritt des Anwendens, Entwickeln (109) einer Zittermatrix (110, Fig. 9), die die Funktion mit lebhafter Antwort aufweist;

dann Messen der tatsächlichen Antwort;

dann Manipulieren (Fig. 8 und 10-11) eines kumulativen Histogramms (Fig. 7) für die Zittermatrix ansprechend auf die tatsächliche Antwort; und

dann Eingeben des kumulativen Histogramms in ein Zittererzeugungsprogramm (105, 107), um eine Zittermatrix zu erzeugen, die mit dem kumulativen Histogramm übereinstimmt;

wobei der Schritt des Anlegens die erzeugte Matrix verwendet.

8. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Funktion mit lebhafter Antwort eine zusammengesetzte Antwortfunktion ist, die folgende Merkmale aufweist:

eine erste Antwortfunktion, die zwei getrennte Abschnitte (11, 12) aufweist, die miteinander an einem allgemeinen Mittelpunkt verschmolzen sind;

wobei getrennte Abschnitte der Antwortfunktion jeweils allgemein entgegengesetzte Trends aufweisen; und

eine zweite Antwortfunktion (14), die einen allgemeinen Trend aufweist, der entgegengesetzt zu dem Trend von einem (11) der zwei getrennten Abschnitte ist und den Trend des anderen Abschnitts (12) der zwei getrennten Abschnitte verstärkt.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem, wenn der Trend als Kurven in einem linearen Graphen dargestellt ist, der Trend

eines ersten (11) der zwei Abschnitte der ersten Antwortfunktion ansteigend konkav erscheint;

eines zweiten (12) der zwei Abschnitte der ersten Antwortfunktion ansteigend konvex erscheint; und

die zweite Antwortfunktion (14) ansteigend konvex efscheint.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem

die erste Antwortfunktion y, wenn F und H (siehe markiert in Fig. 6) die Voll-Skala- und Halb-Skala-Werte des Ausgangsbereichs sind, h und s (siehe markiert in Fig. 6) jeweils der höchste und der niedrigste Eingangsbereichswert sind, für die die Funktion definiert ist, und der Eingangsmittelbereichswert m (siehe markiert in Fig. 6) = k (h - s) ist,

ist, wenn x < s + m, und sonst

ist, und die zweite Antwortfunktion z

ist.