DE69727512T2 - Halbton-Pixelverarbeitungsverfahren durch Dithering - Google Patents

Halbton-Pixelverarbeitungsverfahren durch Dithering Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Anzeigevorrichtungen, wie z. B. Drucker und Computersysteme, welche sie benutzen. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verbesserung einer farblichen Wiedergabe solcher Vorrichtungen.
  • Zu einem beliebigen Zeitpunkt während der digitalen Bildbearbeitung nimmt das Bild die Form eines Bildelements, oder "Pixel"-Werten, an, d. h. Bildwerte an bestimmten Orten in dem Bild. Diese Werte sind notwendigerweise quantisiert, da sie in digitaler Weise ausgedrückt werden, jedoch werden sie trotzdem oft mit einem zunehmenden Maß an Wertauflösung ausgedrückt. Die Grauschattierung in einem "schwarz und weiß" Bild kann z. B. mit 8 Bits oder mehr an Auflösung ausgedrückt werden, so dass das Pixel jeden von 256 oder mehr Werten annehmen kann. Ein Farbbildpixelwert besteht typischerweise aus einer dreidimensionalen Vektormenge. Falls jede Vektorkomponente mit 8 Bit Auflösung ausgedrückt wird, resultiert daraus ein Spektrum von über 16 Millionen Farben.
  • Andererseits arbeiten die meisten Computer-betriebenen Druckvorrichtungen, wie z. B. Laser-, Punktmatrix-, und Tintenstrahldrucker, in binärer Weise: Das Ausgabemedium wird in eine Anzahl von Pixeln unterteilt, und die Druckvorrichtung kann nur einen Punkt an dem Pixelort drucken oder leer lassen: Es gibt gewöhnlicherweise keine Auswahl an Punkt-Größe oder Intensität. Im Fall von monochromen Druckern werden alle Punkte in einer einzigen Farbe gedruckt. In einem Farbdrucker kann der selbe Punkt in verschiedenen Kombinationen der Basis-Farbkomponenten (z. B.
  • Cyan, Magenta, und Gelb) des Druckers gedruckt werden, jedoch hat wiederum jede Farbkomponente nur zwei Werte: gedruckt oder nicht gedruckt.
  • Um das darunterliegende, Hoch-Wert-Auflösungsbild mit solch einer Niedrig-Wert-Auflösungsvorrichtung wiederzugeben, muß das Hoch-Wert-Auflösungsbild in ein binär gewertetes Bildmuster umgewandelt werden, über welches das menschliche Wahrnehmungssystem integriert, um eine Darstellung des Quellbildes mit der höherwertigen Auflösung zu erzeugen. Der seit Generationen beim Drucken verwendete Halbton-Prozeß führt eine solche Umwandlung durch.
  • Ein weit verbreiteter Ansatz, das Halbtonverfahren digital durchzuführen, wird "geordnetes Dithering" genannt. Elemente eines Dither-Feldes von vorbestimmten und allgemein unterschiedlichen Schwellwerten werden mit entsprechenden Bildpixeln assoziiert: Das Feld ist konzeptmäßig über dem Bild-Pixel-Feld angeordnet. Falls das Dither-Feld kleiner als das Bildfeld ist, wird das Dither-Feld repliziert und deckt das Bildfeld in der Form von "Kacheln" ab, um ein Wiederholungsmuster zu erzeugen. Jedes Pixel hat somit zwei konzeptmäßige Werte damit verbunden, nämlich den erforderlichen Pixel-Tonwert und das entsprechende Dither-Feld-Element. Der Vergleich dieser beiden Werte ergibt den Wert dieses Pixels in dem ausgegebenen, binär gewerteten Bild.
  • Viele Dither-Feld-Muster wurden vorgeschlagen und benutzt, wobei jedes seine eigenen Vor- und Nachteile aufweist. Der gewöhnliche Dither-Typ vom "angehäuften Punkt" verwendet eine Dither-Matrix, in welcher höhere Werte dazu tendieren, in der Nähe anderer höherer Werte angehäuft zu werden, und niedrigere Werte dazu tendieren, auch angehäuft zu werden. Ein gleichförmiger Grauwert tendiert dazu in dem binären Bild als Anhäufungen von gedruckten Pixeln wiedergegeben zu werden, wobei die Häufungsgröße abhängt von dem darunter liegenden Grauwert. Das sich ergebende Bild ist visuell ähnlich zu denen mit dem traditionellen Halbton-Fotogravüre-Bildschirm erzeugten Bildern. Ein Vorteil des Häufungs-Punkt-Ditherings ist, dass es relativ nachsichtig mit der Unfähigkeit bestimmter Anzeigevorrichtungen ist, isolierte Pixel anzuzeigen.
  • Jedoch tendiert das Häufungs-Punkt-Dithering nicht dazu, die offensichtliche Grauwertauflösung und Verteilungsfrequenz-Treue zu erzielen, welche das Zerstreuungs-Punkt"Dithering" leistet. Das Merkmal dieses Dither-Typs ist, dass große und kleine Schwellwerte in dem Feld so gleichmäßig wie möglich verteilt sind. Solche Felder tendieren dazu, eine relativ gute Treue hinsichtlich hoher Verteilungsfrequenz zu erzielen, und sie sind auch für eine Auflösung mit relativ feinem offensichtlichen Wert anerkannt.
  • Druckschrift US 4,809,063 offenbart ein Vielfarbdruckverfahren, welches rechteckige Dither-Matrizen verschiedener Größe, Gestalt und Anordnung der Schwellwerte für verschiedene Farben benutzt, um Überlappung von verschieden farbigen Tinten bei niedrigerer Gradation zu minimieren.
  • Druckschrift US 4,595,948 offenbart ein Vielfarb-Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, in welchem eine unterschiedliche Dither-Matrix für jede der drei Farben verwendet wird. Die Schwellen in entsprechenden Zellen der drei Dither-Matrizen werden derart ausgewählt, dass ihre Summe in etwa die gleiche ist.
  • Diese Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit Grob-Pixel-Wert-Auflösung bereit, um ein Quellbild mit unterschiedlichen Farbkomponenten zu erzeugen, wobei das Quellbild aus Quell-Farb-Pixel-Werten mit relativ feiner Auflösung besteht, wobei jeder Wert aus entsprechenden Quell-Farb-Komponenten-Werten mit relativ feiner Auflösung besteht, die Schritte umfassend:
    Erzeugen von Quell-Bild-Signalen, welche die Quell-Farb-Komponenten-Werte repräsentieren; und
    Bestimmen von Ausgabe-Pixel-Werten eines Ausgabebildes, welches aus Ausgabe-Pixel-Werten mit relativ grober Auflösung besteht, durch Anwenden von entsprechenden Dither-Matrizen an den Werten der entsprechenden Farbkomponenten des Quellbildes, wobei die an die Werte wenigstens einer der Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix verschieden von der an die Werte wenigstens einer der anderen Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass:
    das Bild durch Schicken der Anzeigevorrichtungs-Anweisungssignale angezeigt wird, welche Repräsentationen von derart bestimmten Ausgabe-Pixel-Werten umfassen; und die entsprechenden Elemente einer ersten an die Werte von einer der Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix die entsprechenden Unterschiede zwischen einem Bereichswert der Quellbild-Farbkomponenten und den entsprechenden korrespondierenden Elementen einer zweiten an die Werte einer anderen von den Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix sind.
  • Obwohl das Zerstreuungs-Punkt-Dithering bereits dafür anerkannt ist, relativ hohe Treue hinsichtlich Frequenzverteilung zu leisten, stellt die vorliegende Erfindung einen Weg bereit, welcher diesen Vorteil zu einem noch größeren Ausmaß als herkömmliche Versuche bereitstellt. Insbesondere verwenden wir unterschiedliche Zerstreuungs-Punkt-Dither-Matrizen für die verschiedenen Farbkomponenten des Bildes, und die Dither-Matrizen-Werte sind derart gewählt, dass die verschiedenen Farben dazu tendieren, an unterschiedlichen Orten gedruckt zu werden. Dies bewirkt den Effekt, dass, insbesondere in Bereichen von eher leichter Färbung, eine mehr kontinuierliche Erscheinung erzielt wird.
  • Ein Weg dieses Ergebnis zu erzielen ist, dass wir für einen CMY (Cyan, Magenta, Gelb)-Farbraum bevorzugen, jedes Element der Cyan-Dither-Matrix als die additive Inverse (bezüglich des Bereichs der Elemente) des entsprechenden Magenta-Matrix-Elements darzustellen, und wir machen die gelbe Dither-Matrix zu einer positions-verschobenen Version der einen oder der anderen der zwei Dither-Matrizen.
  • Die folgende Diskussion der Erfindung betrifft, einzig im Zuge von Beispielen, Ausführungsformen der Erfindung, welche in den begleitenden diagrammartigen Figuren dargestellt sind, in welchen:
  • 1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Hardware-Typ-Darstellung der typischen Umgebung ist, in welcher die vorliegende Erfindung verwendet wird;
  • 2 ein Blockdiagramm ist, welches eine mehr Software-orientierte Wiedergabe dieser Umgebung darstellt;
  • 3A und 3B stellen einfache Versionen von Dither-Matrizen des Typs dar, welcher in der vorliegenden Erfindung genutzt werden kann;
  • 4 ist ein Diagramm von Elementwerten in einer Dither-Matrix als eine Funktion der Werte der entsprechend positionierten Elemente einer anderen in einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Matrix;
  • 5 ist ein ähnliches Diagramm der Beziehung zwischen den Elementen der drei Matrizen, welche verwendet werden können, um die Lehre der vorliegenden Erfindung zu implementieren;
  • 6 ist ein ähnliches Diagramm von drei weiteren Matrizen, welche der Lehre der vorliegenden Erfindung entsprechen;
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer typischen Beziehung zwischen dem Dither-Vorgang und Erzeugung von binären CMYK-Signalen; und
  • 8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zum Implementieren der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Mit fortschreitender Beschreibung der Erfindung wird es offensichtlich, dass die Erfindung in einer geeigneten Schaltung eingesetzt werden kann, welche besonders aufgebaut ist, die Lehre der Erfindung zu implementieren. Solch eine Anordnung kann in einem Drucker eingebunden sein, welcher Anweisungen empfängt hinsichtlich nomineller hoch aufgelöster Farben oder Grauwerten, und die geeignete Schaltung kann derart aufgebaut sein, um die erforderten Werte in die Ein/Aus-oder andere Niedrigwertauflösungsanweisungen umzuwandeln, welche erforderlich sind, das gewünschte Bild wiederzugeben. Jedoch wird die Erfindung in mehr typischer Weise durch eine Allzweckvorrichtung implementiert, wie z. B. einen Personalcomputer, welcher als ein Druckertreiber dient, dessen Zweck es ist, ein in nominalen Farbwerten ausgedrücktes Bild in Anzeigevorrichtungsbefehle umzuwandeln, welche die Niedrig-Schwellen, typischerweise den Ein- oder Aus-Betrieb eines Druckers zu spezifizieren, welchen der Computer steuert.
  • 1 stellt eine typische Hardwareumgebung dar. Ein Personalcomputer 10 sendet Niedrig-Schwellen-Anweisungen an eine Anzeigevorrichtung, wie z. B. einen Tintenstrahldrucker 12, d. h. Anweisungen, welche spezifizieren, welche individuellen Anzeigemediumpixel Tintenpunkte empfangen sollten. Die Zeichnung stellt den Drucker l2 als die se Anweisungen mittels eines geeigneten Kanals 14 empfangend dar. Computer, welche in der Lage sind, die vorliegende Erfindung umzusetzen, gibt es in einer großen Vielfalt von Konfigurationen, und 1 stellt eine dar, bei welcher Kanal 14 durch einen Eingabe-Ausgabe-Adapter 16 ausgebildet ist, mit welchem eine zentrale Bearbeitungseinheit 18 mittels eines internen Busses 20 kommuniziert.
  • Natürlich wird die zentrale Bearbeitungseinheit 18 typischerweise Daten und Anweisungen zu verschiedenen Zeiten von einer Vielfalt von Quellen holen, wie z. B. Festkörper-Nur-Lese- und Lese/Schreib-Speichern 22 und 24. 1 stellt auch den Computer 10 als typischerweise mit einer Tastatur 26 mittels eines Schnittstellenadapters 28 kommunizierend dar.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Anzeigevorrichtungen innerhalb dieser Umgebung. In Verbindung damit stellt 1 die zentrale Bearbeitungseinheit 18 für eine Kathodenstrahlröhrenanzeige 30 mittels eines Anzeigeadapters 32 dar. Der Computer 10 kann die Lehren der vorliegenden Erfindung nicht nur anwenden, um den Drucker 12 anzutreiben, sondern auch um ein Bild auf der Kathodenstrahlröhrenanzeige 30 zu erzeugen; die weiteren Aspekte der Erfindung sind an jeder Pixel-organisierten Anzeigevorrichtung anwendbar. Jedoch wird die Verwendung der Erfindung für Anzeigevorrichtungen des Kathodenstrahltyps nicht häufig sein, da heutige Kathodenstrahlcomputermonitore, wie z. B. Anzeige 30, eine Pixel-Wertauflösung bereitstellen können, welche größer als die einfache Ein- oder Aus-Auswahl ist, auf welche die meisten Drucker beschränkt sind. Obwohl das Dithering in einer Umwandlung von einer Hochwertauflösung zu jeder Niedrigwert-Auflösung praktiziert werden kann, nicht nur zu binären Darstellungen, wird die Werte-Auflösung, zu welcher die meisten Monitore gegenwärtig fähig sind, gewöhnlicherweise als adäquat bezeichnet. Nichtsdestoweniger sind die Lehren der vorliegenden Erfindung im allgemeinen anwendbar auf digitale pixel-orientierte Anzeigevorrichtungen; sie sind nicht auf Tintenstrahl- oder andere Drucker beschränkt.
  • In der typischen Situation implementiert der Computer 10 die Lehren der vorliegenden Erfindung, indem er als Druckertreiber dient. Die Anweisungen, welche den Computer konfigurieren, um diese Funktion durchzuführen, sind gewöhnlich in der Betriebssystem-Software enthalten, welche zu dem Computerlaufwerk 38 übertragen und auf einer Scheibe, welche in dem Laufwerk enthalten ist, gespeichert sind. Oft wird die Treibersoftware in das Computersystem von einer Diskette oder CD-Rom geladen sein. Auf jeden Fall liest der Computer 10 die Druckertreiberanweisungen von dem Laufwerk in den meisten Fällen und führt dann die unten beschriebenen Funktionen aus, um die Lehren der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
  • 2 stellt die typische Situation mehr von einem Software-Standpunkt dar.
  • Typischerweise kommen die Lehren der vorliegenden Erfindung ins Spiel, wenn der Computer 10 ein Nutzer-Anwendungsprogramm 34 bedient, und dieses Programm einen Systemaufruf macht, welcher auffordert, dass ein Bild gedruckt werden soll. Der angeforderte Vorgang wird von einem Druckertreiber 36 ausgeführt, welcher gewöhnlicherweise als Teil des Betriebssystems angesehen wird, jedoch spezifisch für den designierten Drucker ist. Der Zweck des Druckertreibers ist, eine Vorrichtungs-unabhängige Darstellung des Bildes in Niedrig-Schwellen-Druckeranweisungen umzuwandeln, welche das Bild so wiedergabetreu wiedergibt, wie es die Beschränkungen des Druckers zulassen.
  • Wie oben festgestellt worden ist, wird jede der gegebenen Pixel-Farbwertkomponenten irgendwann als ein Multibit- Wert ausgedrückt, jedoch ist die Anzeigevorrichtung in der Lage entweder nur die Farbkomponente anzuwenden oder nicht in irgendeinem gegebenen Pixel anzuwenden; es kann nicht das Pixel mit irgendeiner größeren Wert-Auflösung als diese "malen". (Zur Erleichterung des Verständnisses nehmen wir hier an, dass die Ausgabe des Ditherprozesses Einfach-Bitwerte sein sollen, jedoch wird der Fachmann erkennen, dass die weiteren Lehren der vorliegenden Erfindung auch auf das Vielfach-Schwellen-Dithering angewendet werden kann). Um von den Hochauflösungswerten zu den Niedrigauflösungswerten umzuwandeln, auf welche der Anzeigemechanismus beschränkt ist, wenden wir eine Dither-Matrix an.
  • 3A stellt eine vereinfachte Version einer solchen Matrix dar. Zur Erleichterung der Darstellung stellt 3A nur eine 4 × 4 Dither-Matrix dar, welche für in 5-Bit-Wörtern ausgedrückte Pixelkomponenten benutzt werden soll, d. h. Komponenten, welche einen 32-Wertbereich aufweisen, von 0 bis 31. Für Zerstreuungspunkt-Dithering würde ein mehr repräsentatives Beispiel einer Matrix von z. B. 64 × 64 sein, welche für 8-Bit-Werte verwendet wird, welche sich von 0 bis 255 erstrecken würde. Um zu bestimmen, welche Anzeigepixel einen Punkt einer gegebenen Farbkomponente empfangen werden, ist die Matrix in 3A konzeptmäßig auf benachbarte Pixel übereinander angeordnet. Ein einzelner Vorgang der Dither-Matrix deckt typischerweise nicht den gesamten Anzeigebereich ab, so dass die Matrix wiederholt wird, um so die Anzeige vollständig in der Form von "Kacheln" abzudecken.
  • Ein gegebenes Pixel empfängt einen Punkt mit gegebener Farbkomponente, falls der Wert dieser Komponente gleich oder mehr als der Wert des Dither-Matrixelements ist, welcher dem gegebenen Pixel entspricht. Falls so z. B. der Wert der Cyan-Komponente des dem oberen rechten Element der Dither-Matrix entsprechenden Pixels einen Wert von 28 aufweist, dann empfängt dieses Pixel einen Cyan-Punkt.
  • Falls jedoch die Cyan-Komponente des unteren linken Pixels einen Wert von 28 aufweist, dann empfängt dieser Pixel keinen Cyan-Punkt, da 28 weniger als der Wert 31 des entsprechenden Dither-Matrixelements ist. Weiterhin ist ein Pixelwert von 28 mehr als die meisten Dither-Matrix-Elementwerte, so dass in einem Bereich, dessen Cyan-Komponente 28 ist, die meisten Pixel Cyan-Punkte empfangen. Da das Auge des Betrachters das Bild integriert, hat der Betrachter den Eindruck einer relativ hohen Cyan-Intensität.
  • Beim herkömmlichen Zerstreuungs-Punkt-Dithering würde die selbe Dither-Matrix verwendet werden, um zu bestimmen, ob die selben Anzeigepixel auch Magenta und Gelb empfangen, so dass in einem Bereich, in welchem das Ziel ist, ein Hellgrün durch Anfordern von Cyan, Magenta und Gelbwerten von jeweils 6, 0, und 6 darzustellen, würde etwa 1/8 der Pixel sowohl Cyan- als auch gelbe Punkte empfangen und keiner würde irgendeine andere Punktkombination empfangen.
  • Wir haben jedoch festgestellt, dass eine gleichmäßigere Erscheinung, insbesondere in hellfarbigen Bereichen, welche durch Systeme erzeugt wurden, deren Eingabewertbereich typischerweise eine Größenordnung größer als die dargestellte ist, durch Verwenden verschiedener Matrizen für die unterschiedlichen Farbkomponenten erzielt werden kann. Dies ist wahr, da der Gebrauch von unterschiedlichen Matrizen dazu tendiert, die verschiedenfarbigen Punkte mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf den selben Pixeln zusammenfallen zu lassen, so dass mehr Pixel Punkte empfangen: Eine gleichmäßigere Erscheinung resultiert daraus deshalb, da das Anzeigemedium weniger gering mit "gemalten" Pixeln versehen ist.
  • Wir bevorzugen daher, die verschiedenen Dither-Matrizen in solch einer Weise auszuwählen, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, dass Komponenten von helleren Farben nicht zusammenfallen. Aus unserer Sicht ist diese Beziehung sehr wichtig für Cyan und Magenta. Falls so 3A die Dither-Matrix für z. B. Cyan darstellt, bevorzugen wir für die Magenta-Dither-Matrix eine solche wie aus 3B. Ein Vergleich von 3A und 3B enthüllt, dass die hohen Werte in der Matrix in 3A in diesen Pixeln auftreten, welche niedrige Werte in der Matrix in 3B aufweisen, und umgekehrt. Dies wurde einfach durch Subtrahieren jedes Elements in 3A von dem Bereich 32 erzielt, für welchen die Dither-Matrix beabsichtigt ist: In einem Feld von 32 Elementen sind die Werte in der Magenta-Matrix die additiven Inversen der Cyan-Matrixelemente.
  • 4 stellt diese Beziehung graphisch dar: Wenn die Cyan-Matrixwerte anwachsen, nehmen die entsprechenden Magenta-Matrixwerte ab. Das Ergebnis ist, dass Cyan- und Magenta-Punkte niemals in Bereichen zusammenfallen, in welchen der Durchschnitt der Cyan- und Magenta-Werte weniger als die Hälfte des Farbkomponentenbereiches beträgt. Die Übereinstimmungen, welche auftreten, sind nur in den Bereichen mit dunklerer Farbe lokalisiert, wo die Erscheinung von Natur aus dazu tendiert, sowieso gleichmäßiger zu sein.
  • Falls, wie wir es bevorzugen, die Cyan- und Magenta-Dither-Matrizen komplementär sind, kann man nicht eine Dither-Matrix erzeugen, welche die Gelb-Punkt-Erscheinungen als nicht-verbunden mit denen von Cyan- und Magenta-Punkten zulässt, wie die Erscheinungen von Cyan- und Magenta-Punkten miteinander. Dies ist annehmbar, da es nicht so wichtig vom Standpunkt einer Erscheinung für das Auftreten der gelben Punkte ist, mit den Punkten der anderen zwei Komponenten nicht-verbunden zu sein.
  • Jedoch macht es Sinn, die Erscheinungen der gelben Punkte so weit wie möglich nicht-verbunden von den anderen zu machen. Bis hierher kann man eine gelbe Dither-Matrix ähnlich der Erzeugung einer Magenta-Dither-Matrix erzeugen, d. h. dadurch, dass man das gelbe Dither-Matrix-Element als eine Funktion der entsprechenden Cyan- oder Magenta-Matrix-Elemente macht. 5 stellt z. B. das Ergebnis der Erzeugung der gelben Matrix durch einfaches Addieren der Hälfte des Farbkomponenten-Bereiches zu den entsprechenden Werten der Cyan-Matrix dar. Diese Addition ist Basis des Farbkomponentenbereichs.
  • Es wäre natürlich möglich, entweder die obigen Verfahren zu benutzen, welche die Magenta- oder gelben Matrizen als eine Basis zur Erzeugung der anderen zwei Matrizen durch Addition verwenden.
  • Obwohl jede dieser Möglichkeiten annehmbar ist, verwenden wir tatsächlich eine etwas andere Vorgehensweise. In einer Implementation, welche wir verwendet haben, beträgt der Pixel-Komponenten-Wert-Bereich 0 bis 255, während die Zerstreuungspunkt-Dither-Matrix, welche wir benutzen, 64 × 64 ist, so dass jeder mögliche Elementwert etwa 16 mal in der Matrix auftritt. Dies bedeutet, dass zwei Pixel-Orte, deren Cyan- und Magenta-Matrixwerte die selben sind, unterschiedliche Gelbwerte aufweisen können. Tatsächlich verwenden wir eine Vorgehensweise, welche solch ein Ergebnis erzielen kann. Insbesondere wählen wir eine Reihen- und Spalten-Verschiebung und ordnen jedem Ort in der gelben Dither-Matrix den Elementwert in dem Cyan-Matrix-Ort zu, welcher von diesem Gelb-Matrix-Ort um diese Reihen- und Spalten-Verschiebungen verschoben ist. Die gelben Dither-Matrixwerte könnten alternativ auf den Magenta-Matrixwerten an Verschiebungs-Orten basiert sein.
  • In Übereinstimmung mit den weiteren Lehren der Erfindung kann der Drucker in einer herkömmlichen Weise betrieben werden, mit Ausnahme der Tatsache, dass die unterschiedlichen Farbkomponenten mit unterschiedlichen Matrizen bearbeitet sind. Die besonderen verwendeten Matrizen, und die Art und Weise sicherzustellen, dass sie sich unter scheiden, sind bezüglich der Erfindung nicht kritisch, jedoch wird die Erfindung in vorteilhaftester Weise praktiziert, falls für wenigstens zwei der Komponenten weniger als die Hälfte der Matrix-Orte die beiden Komponentenwerte in der selben Hälfte des Komponenten-Wertbereiches aufweisen.
  • 7 stellt eine typische, jedoch nicht exklusive, Weise dar, die Erfindung zu implementieren. In 7 nehmen wir an, dass die Anzeigevorrichtung z. B. ein Drucker ist, welcher sowohl schwarz als auch cyan, magenta und gelb drucken kann. Aus Gründen der Korrektheit nehmen wir auch an, dass das Bild irgendwann erzeugt oder hinsichtlich roter, grüner und blauer Werte stattdessen gespeichert ist, und dass jede Farbkomponente mit z. B. 8-Bit Auflösung ausgedrückt wird. Dies ist eine relativ typische Anordnung. Als Teil des Druckvorgangs führt eine Vorrichtung, oft ein als ein Druckertreiber für diesen Zweck konfigurierter Personal Computer, einen weiten Bereich von Einstellungen aus, auf welche sich 7 kollektiv als ein Farbkorrekturschritt 52 bezieht.
  • Der besondere Bearbeitungstyp, welcher hier auftritt, ist für die vorliegende Erfindung nicht bedeutend. Da die Druckfarbmittel subtraktiv sind, haben wir die Bearbeitung 52 ausgewählt, zum leichteren Verständnis als die Umwandlung von dem Additiv-Farb-, RGB-Farbraum zu dem Subtraktiv-Farb-, CMY-Farbraum umfassend, obwohl diese einfache Umwandlung nicht explizit irgendwo durchgeführt werden kann. (Zu bestimmen, ob ein gegebener CMY-Komponentenwert eine gegebene Dither-Matrix-Schwelle überschreitet, ist äquivalent zur Bestimmung, ob die komplementäre RGB-Komponente weniger als ein inverser Schwellwert ist). Im wesentlichen wird der Vorgang Änderungen in den nominellen Farbwerten machen, um die Beschränkungen hinsichtlich Tinten, Papier etc. beim genauen Anzeigen der beabsichtigten nominellen Farbe unterzubringen. Andere Anpassungen hinsichtlich des Papiers oder anderen Mediums können gemacht werden, wie z. B. Beschränken der Farbintensität (d. h. Erhöhen der RGB-Werte oder Erniedrigen der CMY-Werte), um ein Ausbleichen zu vermeiden, welches sonst bei einigen Arten von Medien auftreten kann. Außerdem resultieren die Formen von Tintenpunkten, welche ein Drucker tatsächlich abgibt, in einer nicht linearen Beziehung zwischen der Anzahl an abgegebenen Punkten und der resultierenden Intensität, wobei Anpassungen für diese Zwecke gemacht werden können.
  • Unabhängig davon, welche Art von Prozessschritt 52 ausgeführt wird, muß eine Vielfach-Bit-pro-Komponentenfarben-Spezifikation irgendwann in den binären, Tinte- oder Nicht-Tinte-Befehl umgewandelt werden, welcher an den Drucker geschickt werden muß. Dies ist der Zweck des Dither-Schrittes 54, wobei wir an diesem Punkt die unterschiedlichen Matrizen für die unterschiedlichen Komponenten benutzen. D. h., falls wir einen einzelnen Komponentenwert aus jedem der gegebenen Bildpixelwerte kollektiv betrachten, um eine Bildkomponente zu erzeugen, unterscheidet sich die Dither-Matrix, welche wir benutzen, um von den konstituierenden Hochauflösungswerten einer Quellbildkomponente in die Werte mit niedrigerer Auflösung (typischerweise binär) einer Ausgabe-Bildkomponente umzuwandeln, von der für die entsprechende Umwandlung von wenigstens einer der anderen Bildkomponenten benutzten Umwandlung. Das Ergebnis kann dann ohne Änderung am Drucker verschickt werden, jedoch ist es stattdessen oft eine CMY-zu-CMYK-Umwandlung 56. Dies lässt im wesentlichen die resultierenden binären Cyan-Magenta- und Gelbwerte unverändert, es sei denn, dass sie alle einen Punkt an dem selben Ort aufrufen. Die Farbe, welcher vom Drucken aller drei Komponenten in dem selben Pixel resultiert, ist schwarz, und es wird oft als bevorzugt angesehen, schwarze Tinte zu ersetzen. In solchen Fällen sind die cyan, magenta, und gelben Komponenten auf 0 zurückgesetzt, und eine K (schwarze)-Komponente ist auf 1 ge setzt, um dem Drucker zu befehlen, schwarze Tinte zu verwenden anstelle von cyan, magenta und gelb.
  • Obwohl die Erfindung so einfach angewendet werden kann wie 7 es darstellt, bevorzugen wir in manchen Fällen, sie etwas abzuändern für die Fälle, in denen das Medium, auf welchem das Bild gedruckt werden soll, eine Tinten-Betriebs-Zyklus-Beschränkung auferlegt. Wie oben erläutert, kann ein Teil des Prozessschrittes 52 zum Zweck haben, den Tinten-Betriebs-Zyklus durch Beschränken der Komponentenwerte zu beschränken; falls Werte nicht zugelassen sind, ein vorbestimmtes Maß zu überschreiten, ist der Prozentanteil von Dither-Matrix-Elementen, die diese Werte überschreiten, ähnlich beschränkt, so dass der Tinten-Betriebs-Zyklus auch beschränkt ist. D. h., gewisse Anzeigepixel entsprechen Matrixelementen, welche die auferlegte Beschränkung überschreiten, so dass beim herkömmlichen Dithering das Auferlegen dieser Beschränkung garantieren wird, dass diese Orte niemals Punkte empfangen, wobei die Betriebs-Zyklus-Beschränkung dadurch befolgt wird.
  • Jedoch ändert unser Gebrauch der verschiedenen Dither-Matrizen für verschiedene Farbkomponenten den resultierenden Betriebs-Zyklus. Da wir die Matrizen derart gewählt haben, dass ein Pixel mit einem Hoch-Wert-Element in einer Farbkomponenten-Dither-Matrix dazu tendieren wird, dass ein Niedrig-Element-Wert in der Dither-Matrix für eine unterschiedliche Farbkomponente aufweist, resultiert eine gegebene Komponentenwert-Beschränkung in viel weniger Pixeln, welche nicht garantiert Punkte empfangen. Falls somit die unterschiedlichen Farbkomponenten des Bildes separat bearbeitet werden, genügt der Tinten-Betriebs-Zyklus nicht länger der Beschränkung, dass eine gegebene Komponentenwert-Beschränkung garantiert, wenn eine gemeinsame Dither-Matrix verwendet wird. Um diesen Effekt auszugleichen, ergänzen wir die Einfach-Tintenbeschränkung durch zusätzliches Auferlegen einer Gesamt-Tinten-Betriebs-Zyklus-Beschränkung in einer Weise, welche nun mit Bezug auf 8 beschrieben wird.
  • Die Blöcke 58 und 60 in 8 repräsentieren getrenntes Dithering der drei Bildkomponenten in der zuvor beschriebenen Weise, und dann Ausführen der CMY zu CMYK-Umwandlung, welche Block 56 in 7 repräsentiert. Statt jedoch einfach die Ergebnisse als Befehle zu dem Drucker zu senden, überprüfen wir, um zu bestimmen, ob das Ergebnis eine Indikation dafür war, dass schwarz hätte gedruckt werden sollen, wie Block 62 in 8 es andeutet. Falls ja, dann wird der Drucker einfach dementsprechend angewiesen, wie zuvor. Andererseits werden die Farbkomponenten-Werte derart eingestellt, um eine Gesamt-Tinten-Beschränkung aufzuerlegen und der Dithervorgang wird wiederholt, wie die Blöcke 64 und 66 es andeuten.
  • Angenommen z. B., daß wir eine Gesamt-Betriebs-Zyklus-Beschränkung von 240% auferlegt haben. D. h. die Gesamtheit der Betriebs-Zyklen für Cyan, Magenta und Gelb kann 240% nicht übersteigen. Dies bedeutet, daß der Durchschnitt dieser Komponenten hätte 240% ÷ 3 = 80% des Wertes des vollen Bereiches nicht übersteigen kann. Falls so die Gesamtheit der nicht eingestellten Werte 240% vom vollen Bereich des Komponentenwertes übersteigt, subtrahieren wir ein Drittel der Differenz von jeder nicht eingestellten Komponente, um zu den eingestellten Komponenten zu gelangen, deren Gesamtwert dadurch gleich der Beschränkung ist, wobei wir das Ergebnis, wie Block 66 in 8 andeutet, erfindungsgemäß bearbeiten.
  • Wir haben herausgefunden, dass die Verwendung dieser Vorgehensweise eine viel gleichmäßigere Erscheinung für helle Farben erzielt, und daher einen bedeutenden Vorteil im Stand der Technik ausmacht.
  • Die vorangehende Beschreibung wurde nur in beispielhafter Weise gegeben, wobei ein Fachmann zu schätzen werden weiß, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung (12) mit grober Pixelwert-Auflösung, um ein Quellbild mit unterschiedlichen Farbkomponenten zu erzeugen, wobei das Quellbild aus Quell-Farb-Pixelwerten mit relativ feiner Auflösung besteht, wobei jeder Quell-Farb-Pixelwert aus entsprechenden Quell-Farbkomponenten-Werten mit relativ feiner Auflösung besteht, umfassend die Schritte: Erzeugen von Quell-Bild-Signalen, welche die Quell-Farbkomponenten-Werte repräsentieren; und Bestimmen von Ausgabe-Pixelwerten eines Ausgabebildes, welches aus Ausgabe-Pixelwerten mit relativ grober Auflösung besteht, und zwar durch Anwenden von entsprechenden Dither-Matrizen auf die Werte der entsprechenden Farbkomponenten des Quellbildes, wobei die auf die Werte wenigstens einer der Quellbild-Farbkomponenten angewandte Dither-Matrix verschieden von der auf die Werte wenigstens einer der anderen Quellbild-Farbkomponenten angewandte Dither-Matrix ist, dadurch gekennzeichnet, dass: das Bild durch Senden der Anzeigevorrichtungs-Anweisungssignale angezeigt wird, welche Repräsentationen von derart bestimmten Ausgabe-Pixelwerten umfassen; und die entsprechenden Elemente einer ersten auf die Werte einer der Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix die entsprechenden Unterschiede zwischen einem Bereichswert der Quellbild-Farbkomponenten und den entsprechenden korrespondierenden Elementen einer zweiten auf die Werte einer anderen der Quellbild-Farbkomponenten angewandten Dither-Matrix sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Farbkomponenten Cyan- und Magenta-Farbkomponenten umfassen, und die entsprechenden Cyan- und Magenta-Dither-Matrizen additive Inverse voneinander sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Farbkomponenten auch eine gelbe Farbkomponente umfassen, und die gelbe Dither-Matrix Elementwerte aufweist, welche gleich den Elementwerten einer entsprechenden der Cyan- oder Magenta-Dither-Matrizen an einem Elementort sind, welcher von dem gelben Element um einen vorgegebenen Betrag verschoben ist.
DE69727512T 1996-02-26 1997-02-24 Halbton-Pixelverarbeitungsverfahren durch Dithering Expired - Lifetime DE69727512T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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