DE69738149T2

DE69738149T2 - Punktzuwachskompensation

Info

Publication number: DE69738149T2
Application number: DE69738149T
Authority: DE
Inventors: Stuart A. Henrietta Schweid
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2017-05-24
Also published as: JPH1093820A; EP0810772B1; EP0810772A3; US5768432A; EP0810772A2; DE69738149D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Bildpunktwachstumskompensation und betrifft besonders einen Fehlerdiffusionsprozess, der einen Ausgleich des Bildpunktwachstums in einem Drucker oder Drucksystem ermöglicht. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen Fehlerdiffusionsprozess für den Ausgleich des diffundierten Fehlerwerts, um so das in einer Druckvorrichtung produzierte Bildpunktwachstum zu kompensieren.
Fehlerdiffusion ist eine übliche Technik für das Umwandeln eines Graustufenbilds in ein binäres Bild. Dieser Prozess geht jedoch davon aus, dass ein Drucker eine ideale Vorrichtung ist, wobei schwarze und weiße Pixel sich niemals in der Größe ändern (der Prozentwert eines Bildpunktes in Flächenabdeckung ist unabhängig von der Bildpunktmusterausgabe). 1 zeigt das Blockdiagramm eines konventionellen Fehlerdiffusionsprozesses.
Wie in 1 gezeigt, werden Eingabegraustufenbilddaten in einen Addierer 1 eingegeben, wobei ein Fehler in Richtung langsamer Abtastung, der den Fehler von der Verarbeitung der vorhergehenden Abtastungslinie der Bildpunkte repräsentiert und in einem FIFO-Speicher 6 gespeichert ist, zu den Eingabegraustufenbilddaten addiert wird. Darüber hinaus wird ein Fehler in Richtung schneller Abtastung von einem Fehlerverteilungsschaltkreis 5 ebenfalls zu den Eingabegraustufenbilddaten im Addierer 1 addiert. Der Fehler in Richtung schneller Abtastung von dem Fehlerverteilungsschaltkreis 5 repräsentiert den Fehler von der Verarbeitung des vorhergehenden Bildpunkts in derselben Abtastungslinie. Die modifizierten Eingabegraustufenbilddaten (Pix_N) werden dann einem Vergleicher 2 zugeführt, der die modifizierten Eingabegraustufenbilddaten mit einem Schwellwert vergleicht. Auf der Basis des Vergleichs mit dem Schwellwert gibt der Vergleicher 2 eine binäre Ausgabe von entweder 1 oder 0 aus. Die modifizierten Eingabegraustufenbilddaten werden auch einem Subtraktionsschaltkreis 4 und einem Multiplexer 3 zugeführt. Der Subtraktionsschaltkreis 4 erzeugt einen Wert, der repräsentativ für die Differenz zwischen einem Schwarzbezugswert und dem modifizierten Eingabegraustufenbildwert ist. Diese Differenz wird ebenfalls dem Multiplexer 3 zugeführt. Der Multiplexer 3 wählt entweder den Differenzwert oder den modifizierten Eingabegraustufenbildwert als den Bildpunktfehler für den gegenwärtig verarbeiteten Bildpunkt auf der Basis der binären Ausgabe von dem Vergleicher 2 aus. Der Bildpunktfehler wird dem Fehlerdiffusionsschaltkreis 5 zugeführt, der eine Vielzahl von Gewichtungskoeffizienten nutzt, um den Fehler auf verschiedene benachbarte Bildpunkte zu verteilen.
Wie oben bemerkt, nimmt ein konventioneller Fehlerdiffusionsprozess an, dass der Drucker eine ideale Vorrichtung ist, wobei schwarze Bildpunkte und weiße Bildpunkte sich niemals in der Größe verändern. In Wirklichkeit ist die Größe der Bildpunkte jedoch nicht festgelegt. In schwarzschreibenden xerographischen Druckern neigen schwarze Bildpunkte zum Wachstum. Falls ein einzelner schwarzer Bildpunkt auf einem Blatt Papier ausgegeben wird, wird seine Fläche größer als 1/N² sein, wobei N die Auflösung des Druckers pro Zoll ist. Falls z.B. ein schwarzer Bildpunkt in einer Fläche niedergelegt wird, in der beide benachbarte Bildpunkte in der Richtung schneller Abtastung schwarz sind, wird die sich ergebende Abdeckung in der Richtung schneller Abtastung nicht wachsen, da die Fläche, in die hinein er wachsen kann, bereits schwarz ist. Falls jedoch der schwarze Bildpunkt in einer Fläche niedergelegt wird, in der beide benachbarte Bildpunkte in der Richtung schneller Abtastung weiß sind, wird die sich ergebende Flächenabdeckung in der Richtung schneller Abtastung wachsen, da die Fläche, in die hinein er wachsen kann, nicht bereits schwarz ist.
Der Betrag der Abdeckung eines Bildpunkts ist deshalb abhängig von dem Typ der ihn umgebenden Bildpunkte. Für Bilder, die Fehlerdiffusion verwenden, resultiert dies in ausgegebenen Bildern, deren in Erscheinung tretender Graupegel nicht nur eine Funktion der durchschnittlichen Graustufeneingabe ist, sondern auch der Graustufenverteilung und der Druckereigenschaften.
Konventionell wurde eine tonale Wiedergabekurve verwendet, um die nicht-idealen Druckereigenschaften zu korrigieren. Das Problem mit diesem Ansatz ist, dass die für Dokumente mit bildhaften Grauskalen benötigte tonale Wiedergabekurve unterschiedlich ist hinsichtlich Druckdokumenten, die Halbton-Bilder sind (Bilder, die gedruckt und wieder eingescannt wurden). Um einen vielfachen tonalen Wiedergabekurvenansatz zu nutzen, ist es notwendig, zwischen diesen zwei Typen von Bildern vor der Verarbeitung über Segmentieren zu unterscheiden. Dies ist ein häufig komplizierter und aufwendiger Ansatz. Darüber hinaus kompensiert dieser Ansatz ein Bildpunktwachstum in angemessener Weise.
Somit schlägt die vorliegende Erfindung ein System vor, das die Druckereigenschaft des Bildpunktwachstums kompensiert: das Phänomen, in dem schwarze (weiße) Bildpunkte zum Wachstum in weiße (schwarze) Flächen hinein neigen. Die vorliegende Erfindung schlägt auch ein System vor, welches die Abhängigkeit der in Erscheinung tretenden Ausgabegraustufenwerte von der eingegebenen Graustufenverteilung verringert, wodurch das Drucken über unterschiedliche Eingabedokumenttypen und Darstellungstechniken hinweg robuster gemacht wird. Dies wird verwirklicht durch Erkennen von Schwarz-Weiß-Bildpunktgrenzen und darauf folgende Aktualisierung des Fehlers, der in dem Fehlerdiffusionsprozess weitergereicht wird, um ein Bildpunktwachstum zu berücksichtigen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 vorgesehen.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System für das Reduzieren eine Anzahl von Stufen eines einen Bildpunkt repräsentierenden, vielstufigen Graustufenskalabildpunktwert entsprechend Anspruch 10 vorgesehen.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun nur als Beispiel auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 ein Blockdiagramm zeigt, das einen konventionellen Fehlerdiffusionsschaltkreis veranschaulicht;
2 ein Blockdiagramm zeigt, das einen Fehlerdiffusionsschaltkreis hoher Adressierbarkeit nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Blockdiagramm zeigt, das einen anderen Fehlerdiffusionsschaltkreis hoher Adressierbarkeit nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein detaillierteres Blockdiagramm von 3 zeigt;
5 ein Flussdiagramm ist, das eindimensionale Bildpunktwachstumskompensation nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ein Flussdiagramm ist, das zweidimensionale Bildpunktwachstumskompensation nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm ist, das einen Schaltkreis für die Verwirklichung von Bildpunktwachstumskompensation nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8 eine graphische Repräsentation des Punktmusters eines idealen Druckers zeigt;
9 eine graphische Repräsentation des Punktmusters eines nicht-idealen Druckers zeigt;
10 eine graphische Repräsentation des Punktmusters eines anderen nicht-idealen Druckers zeigt;
11 eine tonale Wiedergabekurve (TRC, tonal reproduction curve) zeigt, welche die allgemeine Gestalt der Eingabe- und Ausgabegraustufenbeziehung für eine konventionelle binäre Druckvorrichtung veranschaulicht, die einen Standardfehlerdiffusionsprozess nutzt;
12 eine linearisierte tonale Wiedergabekurve (TRC, tonal reproduction curve) zeigt;
13 eine graphische Überlagerung einer linearisierten TRC auf eine Bildtransformation zeigt;
14 eine graphische Überlagerung einer linearisierten TRC auf eine hybride Bildtransformation zeigt;
15 eine tonale Wiedergabekurve zeigt, die eine allgemeine Gestalt der Eingabe- und Ausgabegraustufenbeziehung für eine konventionelle binäre Druckvorrichtung veranschaulicht, die einen Standardfehlerdiffusionsprozess nutzt;
16 ein Blockdiagramm zeigt, das eine Schaltkreisausführungsform für die Verwirklichung eines Fehlerdiffusionsprozesses nach einem Vergleichsbeispiel zeigt; und
17 ein Blockdiagramm zeigt, das eine andere Schaltkreisausführungsform für die Verwirklichung eines Fehlerdiffusionsprozesses nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Zeichnungen gegeben, die die vorliegende Erfindung veranschaulichen. In der Beschreibung wie auch in den Zeichnungen repräsentieren gleiche Bezugszeichen gleiche Vorrichtungen, Schaltkreise oder Schaltkreise, die äquivalente Funktionen durchführen.
Um das Konzept von Bildpunktwachstum zu demonstrieren, wird ein Beispiel eines eindimensionalen Wachstums diskutiert. Für dieses Beispiel werden schwarze Bildpunkte als diejenigen angesehen, die wachsen (alternativ können weiße Bildpunkte als schrumpfende Bildpunkte angesehen werden, wodurch die Ergebnisse identisch gemacht werden), und es wird angenommen, dass eine horizontale schwarze Linie gedruckt wird, indem einhundert benachbarte Bildpunkte auf Schwarz gesetzt werden. Die Bildpunkte an den Enden der Linie können jedoch wachsen. Der schwarze Bildpunkt auf der linken Seite der Linie kann in die weiße Fläche links von ihm wachsen. Zusätzlich kann der schwarze Bildpunkt auf der rechten Seite der Linie kann in die weiße Fläche rechts von ihm wachsen. Falls jeder Endbildpunkt sich einen halben Bildpunkt in die angrenzenden weißen Flächen ausdehnt, würde die Gesamtlänge der Linie 100 + ½ + ½ oder 101 Bildpunkte sein.
Wenn ein schwarzer Bildpunkt in Nachbarschaft zu einem weißen Bildpunkt ist, kann im Allgemeinen angenommen werden, dass er um Δp Bildpunkte in die weißen Bildpunkte hinein wächst. Es wird angenommen, dass der Betrag des Wachstums unabhängig von der Richtung ist. Falls sich schwarze und weiße Bildpunkte gegenüber stehen, wird der Betrag des Wachstums sich nicht verändern.
Falls ein schwarzer Bildpunkt rechts von einem weißen Bildpunkt platziert ist, ist bekannt, dass der schwarze Bildpunkt in die weiße Fläche links von ihm hinein wächst. Falls auf ähn liche Weise ein weißer Bildpunkt rechts von einem schwarzen Bildpunkt platziert ist, ist bekannt, dass der schwarze Bildpunkt in die weiße Fläche rechts von ihm hinein wächst. Falls deshalb ein schwarzer Bildpunkt neben einem weißen Bildpunkt niedergelegt wird, wird seine Länge äquivalent zu der Größe des "idealen" schwarzen Bildpunkts + Δp sein. Zusätzlich wird die Länge des weißen Bildpunkts neben ihm um Δp schrumpfen. Falls auf ähnliche Weise ein weißer Bildpunkt neben einem schwarzen Bildpunkt platziert ist, wird die schwarze Länge um Δp zunehmen, da der schwarze Bildpunkt neben dem weißen Bildpunkt in die weiße Fläche hinein wachsen wird. Darüber hinaus wird die weiße Länge um Δp abnehmen. Es wird bemerkt, dass mit jedem Auftreten eines Weiß-Schwarz-Übergangs die Gesamtlänge der schwarzen Bildpunkte (Gesamtlänge in zwei Dimensionen ist Fläche) um Δp vergrößert und die Gesamtlänge der weißen Bildpunkte (Gesamtlänge in zwei Dimensionen ist Fläche) um Δp verkleinert wird, verglichen mit dem Fall, bei dem kein Übergang vorliegt.
Bei Beachtung dieses Modells für Wachstum korrigiert die vorliegende Erfindung das Bildpunktwachstum in dem Fehlerdiffusionsprozess durch Verändern des Fehlers, der auf zukünftige Fehler verteilt wird. Falls kein Schwarz-Weiß-Übergang vorliegt, sollte der weitergegebene Fehler nicht verändert werden, weil es kein Wachstum gibt. Falls jedoch ein Schwarz-Weiß-Übergang vorliegt, sollte der Fehler aktualisiert werden, um die Tatsache zu reflektieren, dass der Bildpunkt um Δp schwärzer und um Δp weniger weiß ist als im idealen Fall. Somit wird der Fehlerdiffusionsprozess nach der vorliegenden Erfindung modifiziert, um das Folgenden zu reflektieren.
Falls der modifizierte Eingangsgraustufenbildwert größer ist als der Schwellwert, wird das Ausgangsbildsignal gleich dem Wert für einen schwarzen Bildpunkt gesetzt und der von diesem Prozess erzeugte Fehler ist gleich dem modifizierten Graustufenbildwert minus einem schwarzen Bezugswert. Falls darüber hinaus der modifizierte Graustufenbildwert kleiner oder gleich dem Schwellwert ist, ist der Ausgangsbildwert gleich einem Wert, der einen weißen Bildpunkt repräsentiert, und der von diesem Prozess erzeugte Fehler ist gleich dem modifizierten Eingangsgraustufenbildwert minus einem weißen Bezugswert. Falls jedoch der Ausgangsbildwert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem Ausgangsbildwert des vorangehenden Bildpunkts ist, wird der oben erzeugte Fehlerwert derart modifiziert, dass der Fehlerwert gleich dem oben erzeugten Fehlerwert plus Δp·(weißer Wert – schwarzer Wert) ist.
Im Fall von schwarzem Wachstum verändert die obige Fehlerdiffusionsmodifikation den Fehler, um sicherzustellen, dass die Gesamtlänge der schwarzen und weißen Bildpunkte unverändert bleibt, ohne Rücksicht auf den Wert des Bildpunktwachstums Δp. Dies gilt solange wie der absolute Wert von Δp kleiner als 0,5 ist.
Ein Beispiel eines Prozesses, der diesen eindimensionalen Ansatz nutzt, ist in 5 veranschaulicht. Wie in 5 gezeigt, wird in Schritt S1 bestimmt, ob der modifizierte Eingangsbildwert größer als ein Schwellwert ist. Falls in Schritt S1 bestimmt wird, dass der modifizierte Eingangsbildwert größer als ein Schwellwert ist, wird in Schritt S2 ein Fehlerwert gleich dem modifizierten Eingangsbildwert minus einem schwarzen Bezugswert erzeugt. Falls andererseits in Schritt S1 bestimmt wird, dass der modifizierte Eingangsbildwert kleiner als oder gleich einem Schwellwert ist, wird in Schritt S3 ein Fehlerwert gleich dem modifizierten Eingangsbildwert minus einem weißen Bezugswert erzeugt.
Nach Abschluss von Schritt S2 oder Schritt S3 bestimmt der Prozess in Schritt S4, ob der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist. Falls in Schritt S4 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist, wird in Schritt S5 ein neuer Fehlerwert erzeugt, der gleich dem entweder in Schritt S2 oder Schritt S3 erzeugten Fehlerwert plus Δp·(weißer Wert – schwarzer Wert) ist, und dieser Fehlerwert wird diffundiert. Falls andererseits in Schritt S4 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist, wird der in Schritt S2 oder Schritt S3 erzeugten Fehlerwert diffundiert.
Das Bildpunktwachstumskorrekturverfahren der vorliegenden Erfindung kann auch auf den zweidimensionalen Fall ausgedehnt werden durch Beachtung von oberen und unteren Übergängen (in der Richtung langsamer Abtastung) zusätzlich zu den linken und rechten Übergängen (in der Richtung schneller Abtastung). Genauer ist die Bildpunktwachstumskorrektur der vorliegenden Erfindung in einer zweidimensionalen Situation wie folgt.
Falls der modifizierte Eingangsbildwert größer als der Schwellwert ist, würde der Ausgangsbildwert gleich einem Wert sein, der einen schwarzen Bildpunkt repräsentiert, und der von diesem Prozess erzeugte Fehler würde gleich dem modifizierten Eingangsbildwert minus einem schwarzen Bezugswert sein. Falls darüber hinaus der modifizierte Eingangsbildwert kleiner als der oder gleich dem Schwellwert ist, würde der Ausgangsbildwert gleich einem Wert sein, der einen weißen Bildpunkt repräsentiert, und der von diesem Prozess erzeugte Fehler würde gleich dem modifizierten Eingangsbildwert minus einem weißen Bezugswert sein.
Falls jedoch der Ausgangsbildwert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem Ausgangsbildwert des vorangehenden Bildpunkts in derselben Abtastungslinie ist, würde der oben angegebene Fehlerwert derart modifiziert, dass der Fehlerwert gleich der Summe des oben erzeugten Fehlerwerts plus Δp_f·(weißer Wert – schwarzer Wert) sein würde. Falls darüber hinaus der Ausgangsbildwert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem der Ausgangsbildwert des an derselben Position (in der Richtung schneller Abtastung) in der vorangehenden Abtastungslinie ist, würde der oben angegebene Fehlerwert derart modifiziert werden, dass der Fehlerwert gleich der Summe des oben erzeugten Fehlerwerts plus Δp_s·(weißer Wert – schwarzer Wert) sein würde.
In diesem Prozess repräsentieren Δp_f und Δp_s das Wachstum in der horizontalen (schnelle Abtastungs-) bzw. vertikalen (langsame Abtastungs-) Richtung. Es wird bemerkt, dass diese Werte in xerographischen Druckern sehr ähnlich sind, da das Wachstum für Xerographie eine isotropische Funktion ist. Obgleich die vorliegende Erfindung unter Benutzung des Beispiels für schwarzes Bildpunktwachstum beschrieben wurde, kann derselbe Prozess benutzt werden, um ein Wachstum weißer Bildpunkte in einer weißschreibenden Druckmaschine zu korrigieren. Um den obigen Prozess auf eine weißschreibende Druckmaschine anwendbar zu machen, sollten die Zeichen Δp_f und Δp_s verändert werden. Andere Modifikationen sind nicht erforderlich.
Ein Beispiel eines Prozesses, der diesen zweidimensionalen Ansatz nutzt, ist in 6 veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt, wird in Schritt S1 bestimmt, ob der modifizierte Eingangsbildwert größer als ein Schwellwert ist. Falls in Schritt S1 bestimmt wird, dass der modifizierte Eingangsgraustufenbildwert größer als der Schwellwert ist, wird in Schritt S2 ein Fehlerwert gleich dem modifizierten Eingangsgraustufenbildwert minus einem schwarzen Bezugswert erzeugt. Falls andererseits in Schritt S1 bestimmt wird, dass der modifizierte Eingangsgraustufenbildwert kleiner als oder gleich dem Schwellwert ist, wird in Schritt S3 ein Fehlerwert gleich dem modifizierten Eingangsgraustufenbildwert minus einem weißen Bezugswert erzeugt.
Nach Abschluss von Schritt S2 oder Schritt S3 bestimmt der Prozess in Schritt S4, ob der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist. Falls in Schritt S4 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist, wird in Schritt S51 ein neuer Fehlerwert erzeugt, der gleich dem entweder in Schritt S2 oder Schritt S3 erzeugten Fehlerwert plus Δp_f·(weißer Wert – schwarzer Wert) ist, und dieser Fehlerwert wird akkumuliert. Falls andererseits in Schritt S4 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des vorangehenden Bildpunkts ist, wird der in Schritt S2 oder Schritt S3 erzeugten Fehlerwert akkumuliert.
Nach Abschluss von Schritt S4 oder Schritt S51 bestimmt der Prozess in Schritt S6, ob der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des an derselben Steile positionierten Bildpunkts der vorangehenden Abtastungslinie ist. Falls in Schritt S6 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts nicht gleich dem Bildausgangswert des an derselben Stelle positionierten Bildpunkts der vorangehenden Abtastungslinie ist, wird in Schritt S61 ein neuer Fehlerwert erzeugt, der gleich dem akkumulierten Fehlerwert plus Δp_s·(weißer Wert – schwarzer Wert) ist, und dieser Fehlerwert wird diffundiert. Falls andererseits in Schritt S6 bestimmt wird, dass der Bildausgangswert des gegenwärtigen Bildpunkts gleich dem Bildausgangswert des an derselben Stelle positionierten Bildpunkts der vorangehenden Abtastungslinie ist, wird der akkumulierte Fehlerwert diffundiert.
7 veranschaulicht eine Verwirklichung der in 5 und 6 veranschaulichten Prozesse in Hardware. 7 veranschaulicht den Bildpunktwachstumskorrekturprozess nach Adaption einer konventionellen Fehlerdiffusionsumgebung; diese Adaption ist leicht anwendbar auf einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess, einen Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit oder einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit.
Wie in 7 veranschaulicht, wird ein Eingangsgraustufenbildwert in einen Addierer 1 eingegeben, wobei ein Fehler langsamer Abtastung, der einen Fehler von der Verarbeitung der vorhergehenden Abtastungslinie der Bildpunkte repräsentiert und in einem FIFO-Speicher 6 gespeichert ist, zu dem Eingangsgraustufenbildwert addiert wird. Darüber hinaus wird auch ein Fehler schneller Abtastung von einem Fehlerverteilungsschaltkreis 5 im Addierer 1 zu dem Eingangsgraustufenbildwert addiert. Der Fehler schneller Abtastung von dem Fehlerverteilungsschaltkreis 5 repräsentiert den Fehler von der Verarbeitung des vorangehenden Bildpunkts in derselben Abtastungslinie. Dann wird der modifizierte Eingangsgraustufenbildwert (Pix_N) einem Vergleicher 2 zugeführt, der den modifizierten Eingangsgraustufenbildwert mit einem Schwellwert vergleicht. Auf der Basis des Vergleichs mit dem Schwellwert gibt der Vergleicher 2 einen binären Ausgangswert von entweder 1 oder 0 aus.
Der modifizierte Eingangsgraustufenbildwert wird auch einem Subtraktionsschaltkreis 4 und einem Multiplexer 3 zugeführt. Der Subtraktionsschaltkreis 4 erzeugt einen Wert, der repräsentativ für die Differenz zwischen einem schwarzen Bezugswert und dem modifizierten Eingangsgraustufenbildwert ist. Diese Differenz wird auch dem Multiplexer 3 zugeführt. Der Multiplexer 3 wählt auf der Basis der binären Ausgabe von dem Vergleicher 2 entweder den Differenzwert oder den modifizierten Eingangsgraustufenbildwert als den Bildpunktfehlerwert für den gegenwärtig verarbeiteten Bildpunkt aus. Dieser Bildpunktfehler wird einem Addierer 8 zugeführt, der einen Bildpunktkompensationswert addiert, welcher von dem Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 7 erzeugt wird. Der Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 7 führt die oben beschriebenen Prozesse aus und benutzt dabei Puffer, Vergleicher, Multiplexer und einen Addierer (nicht gezeigt). Die Summe von dem Addierer 8 wird dem Fehlerverteilungsschaltkreis 5 zugeführt, der eine Vielzahl von Gewichtungskoeffizienten verwendet, um den Fehler auf verschiedene benachbarte Bildpunkte zu verteilen.
Wie oben bemerkt, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess, einen Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit oder einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit.
Z.B. veranschaulichen 2 bis 4 die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit.
In 2 wird das Eingangsbildsignal abgenommen und in einem Halteschaltkreis 101 gehalten, um so die Bildpunktwerte V0_i und V1_i zu produzieren. V1_i repräsentiert das gehaltene Eingangsbildsignal V1_i, wie oben bemerkt, und V0_i, repräsentiert den Bildpunktwert, der dem Bildpunktwert V1_i in derselben Abtastungslinie gerade vorangeht. Der Bildpunktwert V0_i wird zusammen mit der Fehlerkomponente e_i einem Addierer 103 zugeführt. Darüber hinaus wird die Fehlerkomponente e_i zusammen mit dem Bildpunktwert V1_i einem Addierer 105 zugeführt. Der Addierer 103 produziert ein Ausgangssignal P0_i, das einem Zweierkomplementschaltkreis 107 zugeführt wird, um ein negatives P0_i zu produzieren. Das negative P0_i wird zusammen mit dem Wert V1_i einem Addierer 109 zugeführt, um den Wert P1_i – P0_i zu produzieren. Das negative P0_i wird auch einem Addierer 111 zugeführt, der es mit dem Schwellwert summiert. In diesem Beispiel ist der Schwellwert 128 und der maximale Graustufenwert für einen Bildpunkt 255.
Die Summe von dem Addierer 111 wird dem Multiplizierer 115 zugeführt, so dass der Wert (128 – P0_i) mit dem Hochadressierbarkeitskennwert N multipliziert werden kann. Das sich ergebende Produkt wird dann in einem Dividiererschaltkreis 117 durch die Summe von dem Addierer 109 dividiert. Der sich ergebende Quotient wird in einen Decodierer 119 eingegeben. Insbesondere bestimmt der Decodierer 119 den Schnittpunkt der P0_i-/P1_i-Linie und den Wert 128. Aus der Bestimmung dieses Schnittpunkts bestimmt der Decodierer die Anzahl der Unterbildpunkte n, die eingeschaltet werden. Die Ergebnisse des Decodierers 119 werden einer binärisierten Ausgabe an eine Druckmaschine und auch einem Multiplizierer 121 zugeführt. Der Multiplizierer 121 multipliziert die Ausgabe von dem Decodierer 119 mit dem Wert (–255/N). Das Produkt des Multiplizierers 121 wird in einem Addierer 123 zu der von einem Addierer 113 erzeugten Summe und einem in dem Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 130 erzeugten Bildpunktwachstumskompensationswert addiert. Der Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 130 führt die oben beschriebenen Prozesse unter Nutzung von Puffern, Vergleichern, Multiplexern und einem Addierer (nicht gezeigt) durch. Darüber hinaus addiert der Addierer 113 die Werte P0_i und P1_i, um den Wert P0_i + P1_i zu bilden.
Die Ergebnisse des Addierers 123 repräsentieren die Fehlerkomponente e_i+1, die in einen einfachen Bitschiebeschaltkreis 125 eingegeben werden, um verschiedene Fehlerwerte zu produzieren, die in dem Verteilungsprozess genutzt werden. Die von dem Bitschiebeschaltkreis 125 erzeugten Fehlerwerte werden einem Fehlerverteilungsschaltkreis 127 zugeführt, wobei die Hälfte des Fehlers Err_B zum nächsten Bildpunkt in derselben Abtastungslinie und die andere Hälfte des Fehlers Err_A auf verschiedene Bildpunkte in der nächsten Abtastungslinie entsprechend den Gewichtungskoeffizienten verteilt werden, die in dem Fehlerverteilungsschaltkreis 127 eingerichtet sind.
3 veranschaulicht ein Funktionsblockdiagramm des Fehlerdiffusionsschaltkreises hoher Adressierbarkeit mit zwei Prozesslinien, der eine Bildpunktwachstumskompensation nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat. In 3 wird das Eingangsbildsignal einem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 und einem Bildmodifikationsschaltkreis 13 zugeführt. Die Fehlerkomponenten e_FIFO(Err_B) und e_FB(Err_A) werden ebenfalls dem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 zugeführt.
Der Fehlerberechnungsschaltkreis 11 berechnet alle die verschiedenen möglichen Fehlerwerte, die sich aus dem gegenwärtig ablaufenden Binärisierungsprozess ergeben können. Die Auswahl des von dem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 auszugebenden, geeigneten Fehlers basiert auf dem empfangenen Fehlerauswahlsignal, das im Folgenden in größerem Detail diskutiert wird.
Der ausgewählte Fehlerwert von dem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 wird einem Addierer 20 zugeführt, der den ausgewählten Fehlerwert zu dem von dem Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 21 erzeugten Bildpunktwachstumskompensationswert addiert. Der Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 21 führt die oben beschriebenen Prozesse unter Nutzung von Puffern, Vergleichern, Multiplexern und einem Addierer (nicht gezeigt) durch. Die Ergebnisse des Addierers 20 repräsentieren die Fehlerkomponente e_i+1, die einem Koeffizientenmatrixschaltkreis 15 zugeführt wird, welcher den Fehler auf der Basis von Gewichtungskoeffizienten verteilt. Der Koeffizientenmatrixschaltkreis 15 teilt die Fehlerwerte in zwei Komponenten e_FIFO(Err_B) und e_FB(Err_A) auf. Wie oben bemerkt, wird der Rückführungsfehler Err_A von dem Koeffizientenmatrixschaltkreis 15 zu dem Bildmodifizierungs schaltkreis 13 und dem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 zurückgeführt. Der Bildmodifizierungsschaltkreis 13 empfängt auch den Err_B von dem Puffer 19.
Der Bildmodifizierungsschaltkreis 13 produziert die interpolierten Unterbildpunktwerte für das Fehlerdiffusionsverfahren hoher Adressierbarkeit, wobei die interpolierten Unterbildpunktwerte zusammen mit einem Schwellwert dem Binärisierungsschaltkreis 17 zugeführt werden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schwellwert 128. Jedoch wird bemerkt, dass dieser Schwellwert irgendein Wert sein kann.
Der Binärisierungsschaltkreis 17 binärisiert die eingegebenen Bilddaten, um so binärisierte Bilddaten für die Nutzung durch eine Bilderstellungsvorrichtung auszugeben. Der Binärisierungsschaltkreis 17 produziert auch das Fehlerauswahlsignal, das von dem Fehlerberechnungsschaltkreis 11 verwendet wird, um den korrekten, dem Koeffizientenmatrixschaltkreis 15 zuzuführenden Fehlerwert auszuwählen. Dieses Fehlerauswahlsignal repräsentiert die Anzahl der interpolierten Unterbildpunkte, die während des Binärisierungsprozesses eingeschaltet werden. Somit kann der Fehlerberechnungsschaltkreis 11 einen Multiplexer umfassen, um diese Auswahl zu machen.
Wie in 3 veranschaulicht, arbeitet der Fehlerberechnungsschaltkreis 11 parallel zu dem Bildmodifizierungsschaltkreis 13 und dem Binärisierungsschaltkreis 17. Darüber hinaus wird die Fehlerdiffusionsarchitektur hoher Adressierbarkeit der vorliegenden Erfindung in einem ASIC verwirklicht, wodurch eine Hardwareverwirklichung ermöglicht wird, so dass die Bilddaten innerhalb der Zeitbeschränkungen und Durchsatzspezifikationen einer Bilderstellungsvorrichtung hoher Geschwindigkeit binärisiert werden können.
4 veranschaulicht ein detailliertes Blockdiagramm des Schaltkreises einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 4 werden Bildpunktwerte V_i und V_i+1 ermittelt durch die Nutzung einer Halteschaltung 205, welche das Bildsignal hält, so dass zwei benachbarte Bildpunkte in der schnellen Abtastungsrichtung für die Verarbeitung zur Verfügung stehen. Die Bildpunktwerte V_i und V_i+1 werden in dem Addierer 206 summiert, und die Summe wird durch den Dividierer 207 halbiert. Das Ergebnis des Dividierers 207 wird zusammen mit dem Fehlerterm e_FIFO dem Addierer 208 zugeführt. Die Summe von dem Addierer 208 repräsentiert die gewünschte Ausgabe an den Drucker. Die Bildpunktwerte V_i und V_i+1 werden auch einem Unterbildpunktschaltkreis 209 und dann dem Addierer 210 zugeführt.
Parallel zu dem oben beschriebenen Prozess produziert ein Aktueller-Ausgabeschaltkreis 200 auf der Basis des Hochadressierungskennwerts alle möglichen Ausgaben an den Drucker. Es wird bemerkt, dass diese Werte alle negativ sind, da ein Addierer für die Subtraktionsoperationen verwendet wird. Falls der Hochadressierungskennwert N ist, werden N mögliche aktuelle Ausgaben erzeugt. Auch parallel zu dem oben beschriebenen Prozess erzeugt ein Unterbildpunktschaltkreis alle die interpolierten Unterbildpunkte auf der Basis der dargestellten Bildpunktwerte V_i und V_i+1.
Als Nächstes wird die Fehlerkomponente e_FIFO von dem Addierer 210 zu jedem der interpolierten Unterbildpunkte addiert. Gleichzeitig (parallel dazu) wird jede mögliche aktuelle Ausgabe (negative Werte) von dem Addierer 201 individuell zu der gewünschten Ausgabe addiert. Mit anderen Worten: N mögliche aktuelle Unterbildpunkte werden von den gewünschten Ausgaben subtrahiert, um N mögliche Fehlerausgaben zu produzieren.
In den Addierern 211 und 202 wird ein Rückführungsfehlerterm e_FB zu jeder Summation von den Addierern 210 bzw. 201 addiert. Diese Berechnungen werden parallel zueinander ausgeführt. Nach Durchführung dieser parallelen Berechnungen wird jeder interpolierte Unterbildpunkt vom Addierer 211 in dem Schwellwertschaltkreis 212 mit einem Schwellwert verglichen. Die Unterbildpunkte, die einen Wert größer als der oder gleich dem Schwellwert haben, werden eingeschaltet. Der Schwellwertschaltkreis 212 gibt eine Zahl aus, die die Anzahl der eingeschalteten Unterbildpunkte repräsentiert. Diese Information wird einem Decodierlogikschaltkreis 213 zugeführt, der daraus eine binäre, zum Drucker zu sendende Ausgabe produziert.
Ferner werden die Fehlerterme von dem Addierer 202 einem Multiplexer 203 zugeführt, der auswählt, welcher Fehlerterm an nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen ist. Der Fehlerterm wird ausgewählt auf der Basis eines Steuerungssignals, das von dem Decodierlogikschaltkreis 213 empfangen wird. Der ausgewählte Fehlerterm wird einem Addierer 20 zugeführt, der den ausgewählten Fehlerwert zu einem von dem Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 21 erzeugten Bildpunktwachstumskompensationswert addiert. Der Bild punktwachstumskompensationsschaltkreis 21 führt die oben beschriebenen Prozesse unter Nutzung von Puffern, Vergleichern, Multiplexern und einem Addierer (nicht gezeigt) durch. Die Ergebnisse des Addierers 20 repräsentieren die Fehlerkomponente e_i+1, die einem Verteilerschaltkreis 204 zugeführt wird, der den nächsten Rückführungsfehler und den in einem Puffer zu speichernden Fehler für die Nutzung bei der Verarbeitung der nächsten Abtastungslinie produziert.
Die oben beschriebenen Prozesse können auch in einem hybriden Fehlerdiffusionsprozess ausgeführt werden. In dem hybriden Prozess werden die Eingangsbildwerte vor der Verarbeitung durch den Fehlerdiffusionsprozess dargestellt.
Z.B. ist ein hybrider Fehlerdiffusionsprozess ein Prozess, bei dem Darstellung und Fehlerdiffusion kombiniert sind. In solch einem Prozess wird ein unmodifiziertes Bildsignal durch einen Modulator dargestellt, um ein modifiziertes Signal V_s' unter Verwendung der bevorzugten Gleichung V_s' = (G_L – V_i) + (S_i – Th) zu produzieren, wobei S_i Darstellungswerte sind, die von einem Halbtondarstellungsmuster abgeleitet sind, V_i das Graustufeneingabebild ist, G_L ein maximaler Graustufenwert für einen Bildpunkt in dem System ist, und Th ein Schwellwert ist, der in dem Binärisierungsprozess verwendet wird.
Dieses modifizierte Signal V_s' wird einem Addierer zugeführt, in dem das Signal durch Addition eines Fehlerwerts weiter modifiziert wird, der von vorangehend verarbeiteten Bildpunktstellen weitergereicht wird, um V_s'' (V_s'' = V_s' + e_i) zu produzieren. Die von dem Addierer benutzte Fehlerkomponente (e_FIFO + e_FB) wird von einem Fehlerpuffer (e_FIFO), in dem der weitergereichte Fehler gespeichert ist, und einem Binärisierungsschaltkreis (e_FB) empfangen.
Das weiter modifizierte Signal V_s'' wird einem Binärisierungsschaltkreis zugeführt, der das vielstufige modifizierte Signal V_s'' durch Nutzung eines Fehlerdiffusions-/Schwellwert-Prozesses in eine binäre Ausgabe umwandelt. Ein Teil des Fehlers (e_FB) aus diesem Prozess wird direkt zu dem als Nächstes zu verarbeitenden Bildpunkt zurückgeführt, während der Rest (e_FIFO) in dem Fehlerpuffer für die Verarbeitung der Bildpunkte der nächsten Abtastungslinie gespeichert wird. Die Aufteilung des Fehlers basiert auf Gewichtungskoeffizienten. Irgendein Satz von Koeffizienten kann verwendet werden. In der bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung sind die Gewichtungskoeffizienten jene, die in US-A-5 353 127 beschrieben sind.
In diesem Binärisierungsprozess repräsentiert der Fehler, der produziert wird, die Differenz zwischen der gewünschten Ausgabe, dem vielstufigen Bilddatenwert und dem aktuellen Ausgabewert, der entweder 255 oder 0 ist, falls die Vielstufigkeit der Bilddaten durch acht Bits repräsentiert wird. Wie oben beschrieben wird dieser Fehler hinsichtlich Bildpunktwachstum kompensiert und diffundiert, wodurch so viel Graustufeninformation wie möglich erhalten wird.
Zuletzt kann die vorliegenden Erfindung angewendet werden in einem Prozess, der Punktüberlappung unter Verwendung einer tonalen Wiedergabekurve korrigiert. Dieser Prozess wird im Folgenden kurz beschrieben.
Typisch korreliert eine individuelle "Punkt"-Fläche irgendeines Druckers nicht perfekt mit der Auflösung des Druckers. Wie in 8 veranschaulicht, würde insbesondere die Ausgabe in einem "idealen" Drucker rechteckig sein, um der Auflösung der Photodioden des Eingabescanners zu entsprechen, die für die Erzeugung eines jeden Graustufenbildpunktwerts verwendet werden, und so würden die "Punkt"-Flächen eine Bildpunktgrenze von einem "Punkt" zum nächsten nicht überschreiten.
Wie oben festgestellt, korrelieren die individuellen Ausgabe-"Punkt"-Flächen der meisten Drucker nicht perfekt mit der Druckerauflösung. Z.B. stellen Laserdrucker, Tintenspritzdrucker und Punktmatrixdrucker einen kreisförmigen Punkt dar, dessen Größe und Gestalt von Vorrichtung zu Vorrichtung variiert. Beispiele solcher Situationen sind in 9 und 10 veranschaulicht. Insbesondere veranschaulichen 9 und 10 die typische Situation, indem sie die physischen und sichtbaren Wirkungen darstellen, die Punktüberlappung auf der gesamten Dunkelheit/Helligkeit eines Felds von Punkten produziert, die auf einem zweistufigen schwarzschreibenden Drucker in Vergrößerung eines Gebiets dargestellt sind.
Der Punktüberlappungseffekt neigt zur Verstärkung der Dichte eines Weiß-zu-Schwarz-Graustufenübergangs und ist besonders wichtig in dem Fall einer Fehlerdiffusions- und hybriden Fehlerdiffusionsverarbeitung, da der weiterzureichende und auf nachfolgende Bild punkte hinzuzufügende Fehler von einem idealen schwarzen Bildpunktwert erzeugt wird. Der Fehler, der auf nachfolgende Bildpunkte weitergereicht werden sollte, ist deshalb etwas größer, d.h. stärker zu weiß hin, als der Fehler, der in dem klassischen Fehlerdiffusionsprozess produziert worden wäre. Dies ist notwendig, da sowohl ein individueller Punkt als auch die gesamte Erscheinung eines Bündels von Punkten auf einer Hardcopy-Ausgabe dunkler als erwartet sein wird.
Die Punktüberlappungskompensationsaspekte werden nun in größerem Detail erläutert. Wie zuvor bemerkt, ist eine mögliche Lösung für die Korrektur einer Punktüberlappung in einer Fehlerdiffusionsumgebung die Nutzung eines tonalen Wiedegabekurveneinstellungsverfahrens. Bei der Nutzung einer tonalen Wiedegabekurveneinstellung in einem hybriden Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit ist jedoch die tonale Wiedegabekurve allgemein nichtlinear. Beispiele dieser Nichtlinearität sind in 11 und 15 veranschaulicht.
Wie in 11 veranschaulicht, ist die Beziehung zwischen dem Eingabegraustufenbildwert und der Ausgabereflektanz mit von Schwarz zu Weiß zunehmendem Eingabegraustufenbildwert nichtlinear. Wie in 15 veranschaulicht, ist andererseits die Beziehung zwischen dem Eingabegraustufenbildwert und der Ausgabereflektanz mit von Weiß zu Schwarz zunehmendem Eingabegraustufenbildwert nichtlinear. Da die tonale Wiedegabekurve nichtlinear ist, ist es notwendig, die tonale Wiedegabekurve zu linearisieren, um solch ein Verfahren in einem hybriden Fehlerdiffusionsprozess hoher Adressierbarkeit zu nutzen.
Eine typische Punktflächenkompensationsübertragungskurve, die linearisiert wurde, wird in 12 veranschaulicht. Die effektive Fläche am schwarzen Ende wurde mit Bezug auf 1,0 normalisiert, da eine jede Punktüberlappung an dieser Stelle nicht signifikant zum Reflektanzwert beiträgt; d.h. in einer xerographischen Druckvorrichtung machen mehr Tonerpartikel, die auf Tonerpartikeln abgelegt werden, das Bild nicht dunkler. Die effektive Punktfläche nimmt bei einer Bewegung zum weißen Ende hin allmählich zu, da der Punktüberlappungseffekt dazu neigt, eine größere Auswirkung auf den Bildreflektanzwert zu haben (da es mehr isolierte Stellen gibt) und somit mehr Kompensation benötigt wird, ein lineares Reflektanzprofil zu erzwingen. Wie oben erwähnt, hängt das Profil der Punktüberlappungskompensationskurve von den Druckcharakteristiken des Bildausgabegeräts oder der Druckvorrichtung ab. Eine programmierbare Punktüberlappungsumwandlungstabelle ermöglicht deshalb die notwendige Flexibilität, die für eine Tonwiedergabekorrektur für zukünftige Drucker mit verschiedenen Ausgabedruckcharakteristiken erforderlich ist.
Die effektive Punktverstärkungskurve kann auf eine hybride Transformationskurve überlagert werden, um die Größe des auf nachfolgende Bildpunkte weiterzureichenden Fehlers zu veranschaulichen. Es wird bemerkt, dass die Größe des auf nachfolgende Bildpunkte weiterzureichenden Fehlers eine Funktion des Eingabegraustufenbildwerts ist. Die Überlagerung der effektiven Punktverstärkungskurve ist in 13 und 14 veranschaulicht, wobei 13 eine Situation für 0%-Modulation veranschaulicht, und 14 die Situation für 100%-Modulation repräsentiert.
Konventionell wird die schwarze Bezugslinie verwendet, um den auf nachfolgende Bildpunkte weiterzureichenden Fehler zu berechnen. In der vorliegenden Erfindung jedoch wird die Fehlerbezugslinie verwendet, um den auf nachfolgende Bildpunkte weiterzureichenden Fehler zu berechnen, wobei die Fehlerbezugslinie eine Funktion der Eingabegraustufe ist. Darüber hinaus funktioniert die Nutzung der Fehlerbezugslinie für die Berechnung des Fehlers sowohl für 0%-Modulation als auch für 100%-Modulation, weil der durchschnittliche hybride Bildwert für eine jede gegebene Eingabegraustufe gleich ist, wenn ein passend entworfener symmetrischer Bildschirm benutzt wird. Daher ist der durchschnittliche, auf nachfolgende Bildpunkte weiterzureichenden Fehler im Wesentlichen derselbe zwischen den zwei Modulationsextremen für irgendeine Graustufeneingabe.
16 veranschaulicht ein Blockdiagramm, in dem die tonale Wiedergabekurve (TRC) für einen Drucker unter Verwendung eines hybriden Fehlerdiffusionsprozesses linearisiert ist. Insbesondere wird statt einer Durchführung einer deterministischen Berechnung der Punktabdeckung eines jeden schwarzen Bildpunkts, wie in US-A-5 087 987 beschrieben, die effektive Fläche nach der vorliegenden Erfindung abgeleitet. Diese empirisch abgeleitete effektive Fläche wird dann benutzt, um den Fehlerdiffusionsprozess zu kompensieren, so dass die TRC im Wesentlichen linearisiert ist.
Der Prozess für die empirische Ableitung der effektiven Fläche wird mit Bezug auf 15 im Detail erläutert. Anfänglich werden Testflecke im Bereich von Weiß bis Schwarz mit einem Standard- oder konventionellen Fehlerdiffusionsprozess gedruckt. Danach wird die Reflek tanz eines jeden Testflecks gemessen. Da die Eingabegraustufe G_in für jeden gedruckten Testfleck bekannt ist, kann die Ausgabegraustufe G_out (die gemessene Reflektanz) der Testflecke über der bekannten Eingabegraustufe G_in aufgetragen werden. In dieser Hinsicht erzeugt die Darstellung eine Kurve ähnlich der in 15 veranschaulichten Kurve. Da der gemessene Ausgabegraustufenwert G_out bei der Nutzung eines Standard- oder konventionellen Fehlerdiffusionsprozesses den Eingabegraustufenwert G_in übersteigt, kann die statistische effektive Fläche eines gedruckten schwarzen Punkts berechnet werden durch Aeff = G_out/G_in, und repräsentiert werden durch A(G). Somit kann die effektive Punktfläche A(G) als eine Funktion von G_out in Tabellenform dargestellt werden.
Diese neue effektive Punktfläche A(G) wird dann bei der Bestimmung des auf nachfolgende benachbarte Bildpunkte weiterzureichenden Fehlers in dem hybriden Fehlerdiffusionsprozess genutzt. Insbesondere ist dann, wenn eine binäre Druckvorrichtung einen schwarzen Punkt druckt und der durch hybride Fehlerdiffusion modifizierte Eingabegraustufenwert G'_in ist, wobei G'_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) + err ist, der auf nachfolgende benachbarte Bildpunkte weiterzureichenden Fehler G'_in – A(G). Andererseits ist dann, wenn eine binäre Druckvorrichtung einen weißen Punkt druckt und der durch hybride Fehlerdiffusion modifizierte Eingabegraustufenwert G'_in ist, wobei G'_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) + err ist, der auf nachfolgende benachbarte Bildpunkte weiterzureichenden Fehler G'_in.
Wie oben bemerkt, veranschaulicht 16 einen Schaltkreis, der solch einen kompensierten hybriden Fehlerdiffusionsprozess verwirklicht. In 16 wird ein Eingabegraustufenwert G_in wobei G_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) ist, von einem Addierer 107 empfangen. Der Addierer 107 empfängt auch den angesammelten Fehler (err), der von benachbarten Bildpunkten erzeugt wird und zu der dem Eingabegraustufenwert G_in zugeordneten Bildpunktstelle weitergereicht wurde. Diese zwei Werte werden von dem Addierer 107 addiert, um einen durch Fehlerdiffusion modifizierten Eingabegraustufenwert G'_in zu produzieren, wobei G'_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) + err ist.
Der modifizierte Graustufenwert G'_in wird von einem Vergleicher 109, einem Multiplexer 105 und einem Subtraktionsschaltkreis 103 empfangen. In der bevorzugten Ausführungsform reicht der Graustufen- oder Bildbereich der Bilddaten von 0 bis 255. In dem Vergleicher 109 wird der modifizierte Graustufenwert G'_in, mit einem Schwellwert verglichen, um zu bestim men, ob ein Bildpunkt zu drucken ist oder nicht. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schwellwert 128; jedoch kann jeder Schwellwert oder Schwellwertprozess verwendet werden.
Die Ausgabe von dem Vergleicher 109 repräsentiert, ob ein Drucker einen Bildpunkt drucken wird oder nicht, und wird dem Multiplexer 105 wie auch der Druckvorrichtung für passende Darstellung zugeführt. Der Eingabegraustufenwert G_in wird auch von einer Umwertetabelle 101 empfangen, in der die empirisch abgeleiteten effektiven Punktflächenwerte A(G) für diese besondere Druckvorrichtung gespeichert sind. Die Werte wurden zuvor über das Drucken von Testflecken und Messen der Reflektanz dieser Testflecken tabellarisch erfasst. Auf der Basis des Eingabegraustufenwerts G_in gibt die Umwertetabelle 101 den zugeordneten effektiven Punktflächenwert A(G) aus. Dieser effektive Punktflächenwert A(G) wird dem Subtraktionsschaltkreis 103 zugeführt, wobei der Subtraktionsschaltkreis 103 den effektiven Punktflächenwert A(G) von dem modifizierten Graustufenwert G'_in subtrahiert. Das Ergebnis dieses Subtraktionsschaltkreises 103 wird dem Multiplexer 105 zugeführt.
Der Multiplexer 105 wählt auf der Basis der von dem Vergleicher 109 empfangenen Ausgabe entweder den Wert G'_in oder den Wert G'_in – A(G) aus. Genauer: falls die Ausgabe verursacht, dass ein schwarzer Bildpunkt zu drucken ist, d.h. G'_in größer ist als der Schwellwert, dann wählt der Multiplexer 105 den Eingabewert G'_in – A(G) aus. Falls andererseits der Vergleicher 105 bestimmt, dass ein weißer Bildpunkt zu drucken ist, d.h. G'_in kleiner ist als der Schwellwert, dann wählt der Multiplexer 105 den Eingabewert G'_in aus, um ihn auszugeben.
Der Ausgabewert von dem Multiplexer 105 reflektiert den Fehlerwert Err, der an nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen ist. Dieser Fehlerwert Err wird einem Fehlererzeugungsschaltkreis 111 zugeführt, der die aktuellen Fehlerwerte produziert, die an individuelle nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen sind. Dieser Fehlererzeugungsschaltkreis 111 kann ein Multiplizierer sein, der den Fehlerwert Err von dem Multiplexer 105 mit verschiedenen Fehlerteilwerten oder Fehlerkoeffizienten multipliziert. Andererseits kann der Fehlererzeugungsschaltkreis 111 eine Umwertetabelle sein, in der individuelle Fehlerwerte vorab gespeichert wurden, die an individuelle nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen sind, wobei die Fehlerwerte aus der Umwertetabelle auf der Basis des eingegebenen Fehlerwerts und eingegebenen, für den jeweiligen Fehlerdiffusionsprozess verwendeten Koeffizientenwerten ausgelesen werden.
Die individuellen Fehlerteilwerte werden zeitweilig in einem Fehlerpuffer 113 gespeichert, um auf geeignete Weise abgerufen zu werden, wenn der dem gepufferten Fehlerwert zugeordnete Bildpunkt in dem Fehlerdiffusionsprozess verarbeitet wird.
Zuletzt veranschaulicht 17 eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Punktüberlappungskompensation mit der Bildpunktwachstumskompensation kombiniert. In 17 wir ein Eingabegraustufenwert G_in, wobei G_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) ist, von einem Addierer 107 empfangen. Der Addierer 107 empfängt auch den angesammelten Fehler (err), der von benachbarten Bildpunkten erzeugt wurde und zu der Bildpunktstelle weitergereicht wird, die dem Eingabegraustufenwert G_in zugeordnet ist. Diese zwei Werte werden von dem Addierer 107 addiert, um einen durch Fehlerdiffusion modifizierten Eingabegraustufenwert G'_in zu produzieren, wobei G'_in gleich (G_L – V_i) + (S_i – Th) + err ist.
Der modifizierte Eingabegraustufenwert G'_in wird von einem Vergleicher 109, einem Multiplexer 105 und einem Subtraktionsschaltkreis 103 empfangen. In der bevorzugten Ausführungsform reicht der Graustufen- oder Bildbereich der Bilddaten von 0 bis 255. In dem Vergleicher 109 wird der modifizierte Graustufenwert G'_in mit einem Schwellwert verglichen, um zu bestimmen, ob ein Bildpunkt zu drucken ist oder nicht. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schwellwert 128; jedoch kann jeder Schwellwert oder Schwellwertprozess verwendet werden.
Die Ausgabe von dem Vergleicher 109 repräsentiert, ob ein Drucker einen Bildpunkt drucken wird oder nicht, und wird dem Multiplexer 105 wie auch der Druckvorrichtung für passende Darstellung zugeführt. Der Eingabegraustufenwert G_in wird auch von einer Umwertetabelle 101 empfangen, in der die empirisch abgeleiteten effektiven Punktflächenwerte A(G) für diese besondere Druckvorrichtung gespeichert sind. Die Werte wurden zuvor über das Drucken von Testflecken und Messen der Reflektanz dieser Testflecken tabellarisch erfasst. Auf der Basis des Eingabegraustufenwerts G_in gibt die Umwertetabelle 101 den zugeordneten effektiven Punktflächenwert A(G) aus. Dieser effektive Punktflächenwert A(G) wird dem Subtraktionsschaltkreis 103 zugeführt, wobei der Subtraktionsschaltkreis 103 den ef fektiven Punktflächenwert A(G) von dem modifizierten Graustufenwert G'_in subtrahiert. Das Ergebnis dieses Subtraktionsschaltkreises 103 wird dem Multiplexer 105 zugeführt.
Der Multiplexer 105 wählt auf der Basis der von dem Vergleicher 109 empfangenen Ausgabe entweder den Wert G'_in oder den Wert G'_in – A(G) aus. Genauer: falls die Ausgabe verursacht, dass ein schwarzer Bildpunkt zu drucken ist, d.h. G'_in größer ist als der Schwellwert, dann wählt der Multiplexer 105 den Eingabewert G'_in – A(G) aus. Falls andererseits der Vergleicher 105 bestimmt, dass ein weißer Bildpunkt zu drucken ist, d.h. G^'; kleiner ist als der Schwellwert, dann wählt der Multiplexer 105 den Eingabewert G'_in aus, um ihn auszugeben.
Der Ausgabewert von dem Multiplexer 105 reflektiert den Fehlerwert Err, der an nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen ist. Dieser Fehlerwert Err wird einem Addierer 115 zugeführt, der den Fehler addiert, der Unterbildpunkterzeugungsartifakten (Bildpunktwachstumsartifakten) zugeordnet ist. Genauer: der Addierer 115 empfängt ein Signal von dem Bildpunktwachstumskompensationsschaltkreis 117, der den Unterbildpunkterzeugungskorrekturterm auswählt, der auf einem Vergleich zwischen dem zuvor verarbeiteten Ausgabebildsignal und dem gegenwärtig verarbeiteten Ausgabebildsignal basiert. Dieser Fehlerkorrekturwert ist entweder Null oder Δp·(W_v – B_v). Dieser Prozess ist auch anwendbar auf eine Umgebung hoher Adressierbarkeit, indem der Korrekturfehlerwert entsprechend der Umgebung eingestellt wird. Die Summe von dem Addierer 115 wird dem Fehlererzeugungsschaltkreis 111 zugeführt, der die aktuellen Fehlerwerte produziert, die an individuelle nachfolgende Bildpunkte weiterzureichen sind. Diese Fehler werden zeitweise in dem Fehlerpuffer 113 gespeichert.
Somit kann durch Nutzung der verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungsformen die vorliegenden Erfindung das Bildpunktwachstum in einer Fehlerdiffusionsumgebung kompensieren, wodurch die Bilddarstellung eines hochqualitativen Bilds ermöglicht wird.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden die Terme Bildpunkt und Unterbildpunkt verwendet. Diese Terme beziehen sich auf ein elektrisches (oder bei Verwendung von Faseroptik: optisches) Signal, das physikalisch messbare optische Eigenschaften in einer physikalisch definierbaren Fläche auf einem Aufnahmemedium repräsentiert. Das Aufnahmemedium kann irgendein anfassbares Dokument, ein Photorezeptor oder ein Mar kierungsmaterialübertragungsmedium sein. Darüber hinaus können die Terme Bildpunkt und Unterbildpunkt sich beziehen auf ein elektrisches (oder bei Verwendung von Faseroptik: optisches) Signal, das physikalisch messbare optische Eigenschaften in einer physikalisch definierbaren Fläche auf einem Anzeigemedium repräsentiert. Eine Vielzahl der physikalisch definierbaren für beide Situationen repräsentiert die physikalisch messbaren optischen Eigenschaften des gesamten physischen Bilds, das durch eine Materialmarkierungsvorrichtung, eine elektrische oder magnetische Markierungsvorrichtung oder eine optische Anzeigevorrichtung darzustellen ist.
Zuletzt kann der Term Bildpunkt sich beziehen auf ein elektrisches (oder bei Verwendung von Faseroptik: optisches) Signal, das Daten mit physikalischen, optischen Eigenschaften repräsentiert, die von einer einzigen Photorezeptorzelle erzeugt werden, wenn ein physisches Bild abgetastet wird, um so die physikalischen, optischen Eigenschaften des physischen Bilds in eine elektronische oder elektrische Repräsentation umzuwandeln. Mit anderen Worten: in dieser Situation ist ein Bildpunkt eine elektrische (oder optische) Repräsentation der physikalischen, optischen Eigenschaften eines physischen Bilds, gemessen in einer physikalisch definierbaren Fläche auf einem optischen Sensor.
Die vorliegende Erfindung wurde oben im Detail beschrieben; jedoch können verschiedene Modifikationen ohne Abweichung von der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden. Z.B. wurde die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf ein Drucksystem beschrieben; jedoch ist dieses hybride Fehlerdiffusionskompensationsverfahren hoher Adressierbarkeit leicht in einem Anzeigesystem zu verwirklichen. Darüber hinaus kann das hybride Fehlerdiffusionskompensationsverfahren hoher Adressierbarkeit der vorliegenden Erfindung leicht in einem ASIC verwirklicht werden, wodurch die Plazierung dieses Prozesses in einem Scanner, elektronischen Subsystem, Drucker oder Anzeigevorrichtung ermöglicht wird.
Darüber hinaus wurde die vorliegenden Erfindung mit Bezug auf einen Bildbereich von 0 bis 255 beschrieben. Jedoch wird von der vorliegenden Erfindung angedacht, dass der Bildbereich ein jeder geeigneter Bereich sein kann, um die Graustufen des gerade verarbeiteten Bildpunkts zu beschreiben. Ferner ist die vorliegende Erfindung leicht anwendbar auf ein jedes Bilddarstellungssystem, nicht notwendig eine binäre Ausgabevorrichtung. Es wird an gedacht, dass die Konzepte der vorliegenden Erfindung leicht anwendbar sind auf ein vier- oder noch höherstufiges Bildausgabegerät.
Die vorliegenden Erfindung wurde beschrieben mit Bezug auf eine monochrome oder Schwarz-Weiß-Umgebung. Jedoch sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung leicht anwendbar auf eine Farbumgebung. Der Fehlerdiffusionskompensationsprozess der vorliegenden Erfindung kann leicht auf jeden Farbraumwert angewendet werden, der den Farbbildpunkt repräsentiert.
In Rekapitulation sieht die vorliegende Erfindung ein hybrides Fehlerdiffussionsverfahren hoher Adressierbarkeit oder einen Modul vor, mit dem ein Bildverarbeitungssystem ermöglicht wird, um ein elektronisches Dokument eines Formats in das eines anderen Formats unter Nutzung eines Bildpunktwachstumskompensationswerts zu wandeln.

Claims

Verfahren für die Reduzierung der Anzahl von Stufen in einem vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert, der einen Bildpunkt repräsentiert, und für die Diffusion eines Fehlers, der durch die Reduzierung der Stufenzahl erzeugt wird, und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: – (a) Empfangen des vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts einer ersten Auflösung; – (b) Erzeugen eines dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts; – (c) Reduzieren der Stufenzahl im dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert; – (d) Erzeugen eines Fehlerwerts als ein Ergebnis des Reduktionsprozesses in dem Schritt (c); – (e1) Vergleichen des in Schritt (c) bestimmten Bildpunktwerts bei reduzierter Graustufenzahl mit dem Bildpunktwert bei reduzierter Graustufenzahl eines benachbarten Bildpunkts und Erkennen eines Schwarz-Weiß-Übergangs, wenn die zwei Werte unterschiedlich sind; – (e2) Modifizieren des erzeugten Fehlerwerts auf der Basis eines Bildpunkt-Wachstumskompensationswerts, wenn ein Schwarz-Weiß-Übergang erkannt wird, aber andernfalls kein Modifizieren des erzeugten Fehlerwerts; und – (f) Diffundieren des Fehlerwerts auf die vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerte benachbarter Bildpunkte.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den folgenden Schritt umfasst: – (g) Umwandeln des dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts auf eine zweite Auflösung vor der Ausführung des Schritts (c), wobei die zweite Auflösung höher ist als die erste Auflösung; und – wobei der Schritt (d) einen Fehlerwert mit einer Auflösung erzeugt, die mit der ersten Auflösung korrespondiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt (g) die folgenden Unterschritte umfasst: – (g1) Berechnen eines ersten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts; und – (g2) Berechnen eines zweiten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (g) den folgenden Unterschritt umfasst: – (g3) Berechnen einer Vielzahl vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerte B_n, wobei die vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerte B_n gleich P0 + n(P1 – P0)/N sind, wobei N gleich 0 bis N-1 ist, P0 gleich dem ersten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert ist, P1 gleich dem zweiten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert ist und N gleich einer hohen Adressierbarkeitscharakteristik ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt (d) die folgenden Unterschritte umfasst: – (d1) Berechnen einer gewünschten Ausgabe, wobei die gewünschte Ausgabe gleich einer Summe des ersten und des zweiten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts, geteilt durch Zwei, ist; – (d2) Berechnen einer aktuellen Ausgabe, wobei die aktuelle Ausgabe gleich einem niedrigsten dargestellten Wert einer Darstellungslinie plus einer Anzahl von Unterbildpunkten ist, die gleich oder größer als ein Schwellwert sind, multipliziert mit einer Differenz zwischen einem maximalen dargestellten Wert der Liniendarstellung und dem niedrigsten dargestellten Wert der Liniendarstellung, dividiert durch eine hohe Adressierbarkeitscharakteristik, und – (d3) Berechnen des Fehlerwerts, der gleich der gewünschten Ausgabe minus der aktuellen Ausgabe ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (b) eine Bildpunktdarstellung verwendet, um den dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert zu erzeugen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt (e) einen Bildpunktwachstumskompensationswert schneller Abtastung erzeugt, wenn eine Bildausgabe, die mit einem hinsichtlich dem gerade bearbeiteten Bildpunkt in einer Richtung schneller Abtastung vorangehenden Bildpunkt korrespondiert, unterschiedlich ist zu einer Bildausgabe, die mit dem gerade bearbeiteten Bildpunkt korrespondiert.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt (e) einen Bildpunktwachstumskompensationswert langsamer Abtastung erzeugt, wenn eine Bildausgabe, die mit einem hinsichtlich dem gerade bearbeiteten Bildpunkt in einer Richtung langsamer Abtastung vorangehenden Bildpunkt korrespondiert, unterschiedlich ist zu einer Bildausgabe, die mit dem gerade bearbeiteten Bildpunkt korrespondiert.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner die Schritte umfasst: – (g) Erzeugen eines effektiven Punktflächenwerts auf der Basis des empfangenen vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts; – (h) Multiplizieren des Fehlerwerts, der durch den Schritt (d) erzeugt wird, mit dem effektiven Punktflächenwert vor der Ausführung des Schritts (e).
System für die Reduzierung der Anzahl von Stufen in einem vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert, der einen Bildpunkt repräsentiert, und für die Diffusion eines Fehlers, der durch die Reduzierung der Stufenzahl in Übereinstimmung mit dem Verfahren erzeugt wird, wie in einem der vorstehenden Ansprüche beansprucht, und das System umfasst: – eine Empfangseinrichtung für den Empfang des vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts, wobei der vielstufige Graustufen-Bildpunktwert eine erste Auflösung hat; – eine Darstellungseinrichtung für das Erzeugen eines dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts; – eine Hochadressierbarkeitseinrichtung für das Umwandeln des dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts in eine zweite Auflösung, wobei die zweite Auflösung höher als die erste Auflösung ist; – eine Reduktionseinrichtung für das Reduzieren der Stufenzahl im dargestellten vielstufigen Graustufen-Bildpunktwert; – eine Bildpunktwachstumskompensationseinrichtung für das Erzeugen eines Bildpunktwachstumskompensationswerts ausschließlich dann, wenn ein Schwarz-Weiß-Übergang zwischen dem Bildpunktwert reduzierter Stufenzahl und demjenigen eines benachbarten Bildpunkts erkannt wird; – eine Fehlereinrichtung für das Erzeugen einer Vielzahl möglicher Fehlerwerte; – eine Auswahleinrichtung für das Auswählen eines Fehlerwerts aus der Vielzahl möglicher Fehlerwerte als ein Ergebnis der Reduktion der Reduktionseinrichtung; – eine Summierungseinrichtung für das Addieren des Bildpunktwachstumskompensationswerts zu dem ausgewählten Fehlerwert; und – eine Fehlerdiffusionseinrichtung für das Diffundieren des ausgewählten, modifizierten Fehlerwerts auf die vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerte benachbarter Bildpunkte.
System nach Anspruch 10, das ferner umfasst: – eine Punktflächeneinrichtung für das Erzeugen einer effektiven Punktfläche auf der Basis des empfangenen vielstufigen Graustufen-Bildpunktwerts; und – eine Einrichtung für das Multiplizieren jedes möglichen Fehlerwerts mit dem effektiven Punktflächenwert, um eine Vielzahl möglicher modifizierter Fehlerwerte zu produzieren; – die Auswahleinrichtung, die eine der Vielzahl möglicher modifizierter Fehlerwerte auswählt.
System nach Anspruch 11, wobei die Punktflächenerzeugungseinrichtung eine Umwertetabelle mit einer Vielzahl effektiver Punktflächenwerte umfasst, wobei jeder effektiver Punktflächenwert auf einen eingegebenen Graustufen-Bildwert abgebildet wird.