JP2003116002A - ディジタルカラー画像をハーフトーン化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 類似した明暗のチャンネルを含むディジタル
カラー画像をハーフトーン化する。 【解決手段】 シアンとマゼンタは明暗の各カラーチャ
ンネルを有する。暗いシアン及びマゼンタと、イエロー
の各カラーチャンネルに対し、視覚的コスト関数を最小
化する同時最適化されたディザマトリクスを提供する。
明るいシアンとマゼンタに対して、暗いシアンとマゼン
タのディザマトリクスの各成分値を所定の最大値から減
算することによって逆ディザマトリクスを形成し、ディ
ザマトリクスを暗いシアンとマゼンタに関連付け、逆デ
ィザマトリクスを明るいシアンとマゼンタに関連付け
る。各カラーチャンネルに対し、画像中の画素のロケー
ションを用いてディザマトリクスをモジュロ演算された
値でアドレス指定して、ディザ値を取得する。上記ディ
ザ値を、対応するカラーチャンネルに対する画素値とと
もに用いて、各カラーチャンネルに対するハーフトーン
画像値を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、一般にディジタル
画像処理の分野に関し、特に、実質的に同じ色であるが
低い濃度及び高い濃度を持つ類似したカラーチャンネル
の少なくとも１つのグループを有するカラー出力装置の
ためにディジタルカラー画像をハーフトーン化する方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】ハーフトーン化することは、ただ２つの
色素のレベル（すなわち、インクがある部分と、インク
がない部分）が利用可能であるときに、中間の色調の外
観を生成するためにディジタル画像生成において一般に
用いられる技術である。ハーフトーン化方法は、観測者
の目が画像のある局所的な領域を空間的に平均化するの
で、ある小さな領域で画素のうちのいくつかを“オン”
にしかつ画素のうちのいくつかを“オフ”にすることに
よって中間の色調のレベルが生成されることが可能であ
るという事実に依存している。オンにされる複数の画素
の断片は、見かけのグレーレベルを決定する。一般的な
ハーフトーン化技術の例は、組織的ディザ（ordered di
ther）と誤差拡散（error diffusion）を含む。 【０００３】組織的ディザの技術は、典型的には、Ｍ_ｘ
×Ｍ_ｙ個の成分を有し、画像にわたってタイリングされ
るディザマトリクスを形成することによって実現され
る。ディザマトリクスの成分は、すべての色調の範囲が
再現可能であるように、予想された入力される色調の値
の範囲にわたって分配される。図１に、このアプローチ
のための基本的なフローチャートとして解釈される、従
来技術に係る画像生成装置の概略的なブロック図が示さ
れている。画像中の与えられた画素は、列アドレス及び
行アドレスであるｘとｙをそれぞれ有し、入力画素値Ｉ
（ｘ，ｙ）を有する。モジュロ演算器１０は、ディザマ
トリクス演算器１２においてディザマトリクスをアドレ
ス指定するために用いられる、インデックスｘ_ｄ及びｙ
_ｄを決定するために用いられる。次いで、ディザマトリ
クスにこのアドレスで記憶されたしきい値ｄ（ｘ_ｄ，ｙ
_ｄ）は、比較器１４を用いて入力画素値Ｉ（ｘ，ｙ）と
比較される。入力画素値がしきい値に等しいか又はしき
い値よりも小さいとき、出力画素値Ｏ（ｘ，ｙ）は“オ
フ”に設定され、入力画素値がしきい値よりも大きいと
き、出力画素値Ｏ（ｘ，ｙ）は“オン”に設定される。 【０００４】図２に、この基本的な技術の第２の実施形
態が示されている。この場合、しきい値ｄ（ｘ_ｄ，
ｙ_ｄ）は、加算器２４を用いて入力画素値Ｉ（ｘ，ｙ）
と加算される。次いで、加算された値をしきい値演算し
て出力画素値Ｏ（ｘ，ｙ）を決定するために、しきい値
演算器２６が用いられる。 【０００５】図３に、この基本的な技術のもう１つの実
施形態が示されている。この場合、ディザマトリクスが
各入力レベルｋでしきい値演算されるときに形成される
複数のハーフトーンパターンに対応して、それぞれディ
ザビットマップを記憶したｋ個のディザビットマップメ
モリ３２のセットが形成されている。次いで、各画素に
対してどのディザビットマップが用いられるべきかを選
択するために、入力画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が用いられる。
モジュロ演算器３０は、選択されたディザビットマップ
をアドレス指定するために用いられるインデックスｘ_ｄ
及びｙ_ｄを決定して、出力画素値Ｏ（ｘ，ｙ）を決定す
るために用いられる。この実施形態は、各画素を処理す
るために必要な計算がより少なくなるという利点を有す
る。図１及び図２の方法を用いて実現可能な任意のディ
ザパターンは、図３の方法を用いても実現可能であると
いうことは、注意される必要がある。しかしながら、図
３の方法では、他の方法を用いては実現不可能なディザ
ビットマップのセットを画成することが可能である。こ
れは、ディザマトリクスの実施形態では、所定の画素
が、しきい値に対応する入力値でいったんオンにされる
と、それがすべてのより高い入力値に対してオンの状態
に留まるからである。ディザビットマップメモリ３２の
アプローチを用いると、この制約は存在しない。例え
ば、所定の画素が、１５０の入力値に対して“オフ”に
され、１５１の入力値に対して“オン”にされ、１５２
の入力値に対して再び“オフ”にされることが可能であ
る。 【０００６】図４に、この基本的な技術のさらにもう１
つの実施形態が示されている。この場合には、複数のデ
ィザルックアップテーブル（ＬＵＴ）３６のセットを用
いる。ディザＬＵＴ３６はメモリで構成され、入力画素
値Ｉ（ｘ，ｙ）によってアドレス指定され、所定の画素
のロケーションにおいて生成されるべき対応する出力画
素値Ｏ（ｘ，ｙ）を記憶する。モジュロ演算器３０は、
ディザＬＵＴ３６のうちの１つを選択するディザＬＵＴ
選択器３４をアドレス指定するために用いられるインデ
ックスｘ_ｄ及びｙ_ｄを決定するために用いられる。出力
画素値Ｏ（ｘ，ｙ）は、選択されたディザＬＵＴ３６を
入力画素値Ｉ（ｘ，ｙ）でアドレス指定することによっ
て決定される。この実施形態もまた、各画素を処理する
ために必要な計算がより少なくなるという利点を有す
る。図１及び図２の方法を用いて実現可能な任意のディ
ザパターンは、図４の方法を用いても実現可能であると
いうことは、注意される必要がある。しかしながら、図
４に示された方法を用いたときには、他の方法を用いて
は実現不可能なディザＬＵＴ３６のセットを画成するこ
とも可能である。 【０００７】過去には、異なる視覚特性を有する画像を
結果的に生成する、異なるさまざまなディザマトリクス
が用いられてきた。一般的なタイプは、ランダムディザ
マトリクス、クラスタ化されたドットディザマトリク
ス、及びベイヤー（分散されたドット）ディザマトリク
スを含む。１９９０年４月２４日にサリバン他に発行さ
れた米国特許第４，９２０，５０１号の明細書は、最小
の視覚的変調を有するディザビットマップを設計する技
術を開示している。これらのパターンは、ときどき、
“ブルーノイズ”パターンと呼ばれる。生成される上記
複数のパターンは人間の観測者に対して最低の視認性を
有し、結果として、生成された画像は他のパターンを用
いて生成された画像に対して視覚的に満足できるもので
あるので、それらのパターンは好ましい。これらのパタ
ーンを生成するときに必要とされる基本的な手順は、ハ
ーフトーンパターンの周波数成分に人間の視覚的感度関
数を重み付けすることに基づいてなんらかのコスト関数
を最小化する、確率的アニーリング法（又は確率的焼き
鈍し法）のような最適化技術を用いて、マトリクス成分
の配置を決定するものである。サリバン及びレイはま
た、この方法に対する拡張された方法を開示し、上記拡
張された方法は、複数のグレーレベルのそれぞれに対す
るビットマップが、ディザマトリクスを用いてそれらが
実現されることが可能であるような方法で、相関される
ことを保証する（１９９３年５月２５日にサリバン他に
対して発行された米国特許第５，２１４，５１７号の明
細書を参照せよ）。この基本的なアプローチに対する他
の拡張は、すべてのグレーレベルを同時最適化する方法
（１９９８年５月１９日にレイに対して発行された米国
特許第５，７５４，３１１号の明細書を参照せよ）と、
マルチレベル出力装置とともに用いるための複数のブル
ーノイズディザマトリクスを設計する方法（１９９６年
１２月１７日にスポルディング他に対して発行された米
国特許第５，５８６，２０３号の明細書を参照せよ）と
を含む。 【０００８】パーカー他（１９９２年５月５日に発行さ
れた米国特許第５，１１１，３１０号の明細書を参照せ
よ）とリン（１９９４年５月３１日に発行された米国特
許第５，３１７，４１８号の明細書と１９９５年１１月
２１日に発行された米国特許第５，４６９，５１５号の
明細書を参照せよ）もまた、最近、ディザパターンの設
計のための技術を導入した。彼らが用いた実際の最適化
方法は多少異なっているが、結果的に得られるパターン
は、サリバン他の特許明細書に開示された方法を用いて
生成されたものときわめて類似している。 【０００９】２値出力装置上でカラー画像を生成すると
き、カラーチャンネルのそれぞれをハーフトーン化する
ことが必要である。典型的には、色平面は、シアン、マ
ゼンタ及びイエロー（ＣＭＹ）であるか、又はシアン、
マゼンタ、イエロー及び黒（ＣＭＹＫ）である。カラー
チャンネルのそれぞれに対して同じハーフトーンパター
ンが用いられるとき、これは“ドット・オン・ドット
（dot on dot）”印刷として知られている。このアプロ
ーチは、結果的により高いレベルの輝度の変調をもたら
し、それに加えて、色の再現特性はレジストレーション
の誤差に対してより敏感であるので、当該アプローチ
は、実際には滅多に用いられない。より高いレベルの輝
度の変調は、カラーチャンネルのうちの１つが単独で印
刷されたときよりも、ハーフトーンパターンを視認しや
すくする。レジストレーションの誤差に対する増大され
た敏感さは、印刷装置のレジストレーション特性が変化
するときに、再現される色に対し、ページからページに
ドリフトがあり、又はページ内においてさえもドリフト
が存在することがある。グラフィックアートの分野で、
好ましい解決方法は、典型的には、ハーフトーンパター
ンを異なる“スクリーンの角度”に回転させることによ
ってハーフトーンパターンを非相関化することであっ
た。従来技術のグラフィックアートのハーフトーン化方
法に対して、この回転は光学的に達成されることもディ
ジタル的に達成されることも可能である。 【００１０】組織的ディザに用いられるハーフトーンパ
ターンを非相関化するために、多数の技術が提案された
（例えば、１９９４年８月２３日にパーカー他に対して
発行された米国特許第５，３４１，２２８号の明細書を
参照せよ）。これらの技術は、各カラーチャンネルに対
する複数のディザマトリクスを独立に導出し、各色平面
に対するディザマトリクスパターンを基準ディザマトリ
クスに対して空間的にシフトし、１つ以上のカラーチャ
ンネルに対する逆ディザマトリクスを用いることとを含
む。これらの技術のそれぞれは、異なるカラーチャンネ
ルに対するハーフトーンパターンが非相関化され、ゆえ
に、結果的に得られたハーフトーン画像が、名目的なド
ット・オン・ドット印刷の場合に対して、より小さな量
の輝度の変調とレジストレーション誤差に対するより低
い感度とを発生するものであるという利点を有する。し
かしながら、これらの技術のうちで、最適な外観、特に
ハーフトーンパターンの視認性に関して最適の外観を示
す画像を生成するものは存在しない。 【００１１】１９９８年１０月１３日にスポルディング
他に対して発行された米国特許第５，８２２，４５１号
の明細書は、複数のチャンネルのディジタルカラー画像
をハーフトーン化する方法を開示し、この方法におい
て、カラー画像の異なるカラーチャンネルのための複数
のディザマトリクスは、所定の視覚的コスト関数を最小
化するように結合して設計される。図５乃至図７に、こ
の方法に係る１つの実施形態が示されている。図１に示
されたような従来のディザハーフトーン化方法は、複数
のチャンネルのカラー画像の各チャンネルに適用され、
ここで、各カラーチャンネルに対して用いられる複数の
ディザマトリクスは同時最適化される（すなわち、複数
のディザマトリクスは同時に結合して最適化される）と
いうことが見てとれる。特に、シアンの入力画像４０Ａ
とマゼンタの入力画像４０Ｂとイエローの入力画像４０
Ｃとを有する複数のチャンネルの入力カラー画像は、対
応するシアンの出力画像４８Ａとマゼンタの出力画像４
８Ｂとイエローの出力画像４８Ｃとを有する複数のチャ
ンネルの出力カラー画像を形成するように処理される。
モジュロ演算器４２Ａ，４２Ｂ及び４２Ｃは、画像の列
及び行アドレスｘ及びｙをそれぞれ有する入力画素に対
して、ディザマトリクス演算器４４Ａ，４４Ｂ及び４４
Ｃにおける各ディザマトリクスの列及び行アドレスｘ_ｄ
及びｙ_ｄを、それぞれ決定するために用いられる。ディ
ザマトリクスの列及び行アドレスは、シアン、マゼンタ
及びイエローのカラーチャンネルに対して同時最適化さ
れている、同時最適化されたディザマトリクス演算器４
４Ａ，４４Ｂ及び４４Ｃにおける各ディザマトリクスを
アドレス指定して、シアン、マゼンタ及びイエローのデ
ィザ値ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ_ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）及びｄ
_ｙ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）をそれぞれ決定するために用いられ
る。アドレス指定されたディザ値は、次いで、比較器４
６Ａ，４６Ｂ及び４６Ｃを用いて対応するカラーチャン
ネルに対する入力画素値Ｉ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｍ（ｘ，
ｙ）及びＩ_ｙ（ｘ，ｙ）と比較され、出力画素値Ｏ
_ｃ（ｘ，ｙ），Ｏ_ｍ（ｘ，ｙ）及びＯ_ｙ（ｘ，ｙ）を決
定する。アドレス指定されたディザ値よりも入力画素値
が大きいとき、比較器４６Ａ，４６Ｂ及び４６Ｃは出力
画素値を“オン”にする。逆に、入力画素値が、アドレ
ス指定されたディザ値に等しいか又は上記ディザ値より
も小さいとき、比較器４６Ａ，４６Ｂ及び４６Ｃは出力
画素値を“オフ”にする。図２、図３及び図４に示され
た方法のような、他の任意の種類のディザアルゴリズム
が用いられてもよい。 【００１２】スポルディング他の方法は、従来のＣＭＹ
（Ｋ）プリンタに対しては卓越した結果をもたらした
が、一方、いくつかの最近になって導入されたプリンタ
は、プリンタのカラーチャンネルのうちの１つ以上に対
し、異なる濃度のレベルを有する複数の色素を含んでい
る。例えば、これらのプリンタは、明るいシアンのイン
クと暗いシアンのインクとの両方を用いることができ
る。なおそのうえ、黒、マゼンタ、及び／又はイエロー
のチャンネルに対して、類似した明るいインク／暗いイ
ンクの対があってもよい。 【００１３】複数の明るいインク／暗いインクの対が用
いられるとき、カラーチャンネルのそれぞれに対して色
値を決定するための多くの方法が存在する。例えば、明
るい／暗いカラーチャンネルに対する色値は、対応する
入力カラーチャンネルを分割することによって決定され
ることが可能である。例えば、２００１年１１月６日に
発行された米国特許第６，３１２，１０１号の明細書に
おいてコウウェンホーベン他によって教示されているよ
うに、シアンの入力カラーチャンネルは、シアンの色値
を用いて、明るいシアンのカラーチャンネルのための所
定のルックアップテーブルをアドレス指定し、暗いシア
ンのカラーチャンネルのための第２のルックアップテー
ブルをアドレス指定することによって、明るいシアンの
カラーチャンネルと暗いシアンのカラーチャンネルに分
割されることが可能である。それに代わって、明るい／
暗いカラーチャンネルに対する色値は、より複雑な色の
モデル化技術を用いて決定されることも可能である。そ
の場合は、色値を計算するために、多次元のルックアッ
プテーブル又は他のなんらかの複雑な関数が必要になる
ことがある。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】上記で引用された米国
特許第５，８２２，４５１号の明細書で教示されたスポ
ルディング他のハーフトーン化方法は、一般に、明るい
インクのカラーチャンネル及び暗いインクのカラーチャ
ンネルを含む複数のカラーチャンネルのセットに対する
ディザマトリクスを決定するために適用されることが可
能であるが、一方で、このアプローチには、いくつかの
制約が存在する。まず第一に、最適化処理の計算の複雑
性は、カラーチャンネルを追加する毎に実質的に増大
し、このことは、いくつかの場合にディザマトリクスの
決定を実行不可能にすることがある。第２に、色空間の
異なる部分において用いられる個別の色素の量の間に存
在することがある複雑な関係のために、視覚的コスト関
数値の定義はきわめてあいまいになることがある。それ
に加えて、明るいカラーチャンネル／暗いカラーチャン
ネルにおける部分的な被覆（カバレージ）が存在すると
きに、結果的な白紙の量を最小化するためには、多くの
場合において、明るいインク／暗いインクの対の重なり
を最小化することが望ましい。従来技術は、同時最適化
された複数のディザパターンの望ましい特性を保持する
一方で、この基準を満たすための準備をしていない。例
えば、与えられた色が、明るいシアンインクの５０％の
被覆と、暗いシアンインクの５０％の被覆とを必要とす
るとき、スポルディング他の方法は、いくつかの画素に
は明るいインクも暗いインクも存在せず、他の画素には
明るいインクと暗いインクとの両方が存在するディザパ
ターンを生成することがある。 【００１５】ゆえに、類似したカラーチャンネルを有す
る複数のチャンネルのディジタルカラー画像をハーフト
ーン化するための改善された方法であって、上述された
問題を防止する方法に対する必要性が存在する。 【００１６】本発明の目的は、以上の問題点を解決し、
従来よりもディザマトリクスの計算が簡単であって、コ
スト関数の定義が明確であり、かつ無駄なインクの重な
りを最小化することができる、類似したカラーチャンネ
ルの少なくとも１つのグループを有する複数のチャンネ
ルのディジタルカラー画像をハーフトーン化する方法を
提供することにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明の態様に係るディ
ジタルカラー画像をハーフトーン化する方法は、複数の
カラー画素値のｘ，ｙアレーを有する複数のチャンネル
のディジタルカラー画像をハーフトーン化する方法であ
って、少なくとも２つのカラーチャンネルは、実質的に
同じ色であるが低い濃度及び高い濃度を有して類似した
ものであって、上記方法は、（ａ）類似したカラーチャ
ンネルの各グループに対してディザ値のマトリクスを提
供するステップを含み、上記ディザ値の２つ以上のマト
リクスは、所定の視覚的コスト関数を最小化するように
結合して設計され、（ｂ）類似したカラーチャンネルの
うちの少なくとも１つのグループに対して、当該グルー
プに対する上記ディザ値のマトリクスの各成分の値を、
予め決められた最大値から減算することによって、ディ
ザ値の逆マトリクスを形成し、上記ディザ値の逆マトリ
クスを低い濃度又は高い濃度のカラーチャンネルのうち
の１つに対して関連付け、当該グループに対する上記デ
ィザ値のマトリクスを、当該グループの低い濃度又は高
い濃度のカラーチャンネルのうちの他方に対して関連付
けるステップと、（ｃ）上記複数のチャンネルのディジ
タルカラー画像の各カラーチャンネルに対して、上記デ
ィジタルカラー画像中の画素のロケーションを用いて、
上記カラーチャンネルと関連付けられた上記ディザ値の
マトリクスをモジュロ演算された値でアドレス指定し
て、アドレス指定されたディザ値を取得するステップ
と、（ｄ）各カラーチャンネルに対する上記アドレス指
定されたディザ値を、対応するカラーチャンネルに対す
る画素値とともに用いて、各カラーチャンネルに対し
て、出力されるハーフトーン画像値を決定するステップ
と、（ｅ）上記複数のチャンネルのディジタルカラー画
像の中の各画素に対してステップ（ｃ）及び（ｄ）を反
復するステップとを含むことを特徴とする。 【００１８】また、上記の必要性は、本発明に従って、
複数のカラー画素値のｘ，ｙアレーを有する複数のチャ
ンネルのディジタルカラー画像をハーフトーン化するた
めの方法を提供することによって満たされ、上記方法に
おいて、少なくとも２つのカラーチャンネルは、実質的
に同じ色であるが低い濃度及び高い濃度を有して類似し
たものであって、上記方法は、類似したカラーチャンネ
ルの各グループに対してディザ値のマトリクスを提供す
るステップを含み、上記ディザ値の２つ以上のマトリク
スは、所定の視覚的コスト関数を最小化するように結合
して設計され、類似したカラーチャンネルのうちの少な
くとも１つのグループに対して、当該グループに対する
上記ディザ値のマトリクスの各成分の値を、予め決めら
れた最大値から減算することによって、ディザ値の逆マ
トリクスを形成し、上記ディザ値の逆マトリクスを低い
濃度又は高い濃度のカラーチャンネルのうちの１つに対
して関連付け、当該グループに対する上記ディザ値のマ
トリクスを、当該グループの低い濃度又は高い濃度のカ
ラーチャンネルのうちの他方に対して関連付けるステッ
プと、上記複数のチャンネルのディジタルカラー画像の
各カラーチャンネルに対して、上記ディジタルカラー画
像中の画素のロケーションを用いて、上記カラーチャン
ネルと関連付けられた上記ディザ値のマトリクスをモジ
ュロ演算された値でアドレス指定して、アドレス指定さ
れたディザ値を取得するステップと、各カラーチャンネ
ルに対する上記アドレス指定されたディザ値を、対応す
るカラーチャンネルに対する画素値とともに用いて、各
カラーチャンネルに対して、出力されるハーフトーン画
像値を決定するステップとを含む。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。 【００２０】本発明は、複数のディザマトリクスを用い
て生成されたハーフトーンパターンの視認性を最低にす
るように、明るい色素／暗い色素の少なくとも１つの対
を含むカラー画像生成装置のための複数のディザマトリ
クスのセットを計算する方法を含む。以下の実施例で
は、カラー画像生成装置は、明るいシアン、暗いシア
ン、明るいマゼンタ、暗いマゼンタ、及びイエローのカ
ラーチャンネルを有することが仮定されているが、この
技術は、同様に明暗の色素の対を有する、他のタイプの
画像生成システムに容易に一般化されることが可能であ
るということは注意される必要がある。 【００２１】図８乃至図１０を参照すると、本発明に係
る１つの実施形態が示されている。実施形態に係る画像
をハーフトーン化する方法を用いたカラー画像生成装置
において、図８はシアンのカラーチャンネル（暗いシア
ンと明るいシアンのカラーチャンネルを含む）の概略的
なブロック図であり、図９はマゼンタのカラーチャンネ
ル（暗いマゼンタと明るいマゼンタのカラーチャンネル
を含む）の概略的なブロック図であり、図１０はイエロ
ーのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。複
数のチャンネルの入力カラー画像（画像データ）は、暗
いシアンの入力画像５０Ａ、明るいシアンの入力画像５
０Ｂ、暗いマゼンタの入力画像５０Ｃ、明るいマゼンタ
の入力画像５０Ｄ、及びイエローの入力画像５０Ｅを有
している。各カラーチャンネルに対する入力画像は、従
来のディザハーフトーン化方法を用いて処理されて、対
応する出力画像５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５８Ｄ及び５
８Ｅが形成される。この実施例では、各カラーチャンネ
ルに対する画像を処理するために、図１に示されたよう
なディザハーフトーン化技術が用いられる。しかし、図
２乃至図４に示されたもののような他のディザハーフト
ーン化方法が用いられることも可能である。このディザ
ハーフトーン化方法の変形例では、画像の列及び行アド
レスｘ及びｙをそれぞれ有する入力画素に対して、ディ
ザマトリクス演算器５４Ａ，５９Ｂ，５４Ｃ，５９Ｄ，
５４Ｅにおける各ディザマトリクスの列及び行アドレス
ｘ_ｄ及びｙ_ｄをそれぞれ決定するために、モジュロ演算
器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ及び５２Ｅが用いら
れる。ディザマトリクスの列及び行アドレスは、暗いシ
アン、明るいシアン、暗いマゼンタ、明るいマゼンタ、
及びイエローのカラーチャンネルのそれぞれに対して、
ディザマトリクス演算器５４Ａ，５９Ｂ，５４Ｃ，５９
Ｄ及び５４Ｅにおける各ディザマトリクスをアドレス指
定して、アドレス指定されたディザ値ｄ_Ｃ（ｘ_ｄ，
ｙ_ｄ），ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ_Ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ
_ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），及びｄ_Ｙ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）を決定する
ために用いられる。 【００２２】以下に議論されるように、本発明のキーと
なる特徴は、各カラーチャンネルに適用される複数のデ
ィザマトリクスを生成するために用いられる方法にあ
る。図８乃至図１０に示された実施例では、複数の色素
は実質的に同じ色を有するが低い濃度と高い濃度とを有
する類似したカラーチャンネルの、２つのグループが存
在することが見てとれる。特に、図８に示されたよう
に、明るいシアンと暗いシアンのカラーチャンネルが１
つのグループを形成し、図９に示されたように、明るい
マゼンタと暗いマゼンタのカラーチャンネルがもう１つ
のグループを形成する。図１０に示されたイエローのカ
ラーチャンネルは、それがグループの相手となるカラー
チャンネルを持たないので、それ自体がグループの全体
であると考えれられることが可能である。 【００２３】同時最適化されたディザマトリクス演算器
５４Ａ，５４Ｃ及び５４Ｅのセットは、所定の視覚的コ
スト関数を最小化するように同時に結合して設計され、
類似したカラーチャンネルの各グループに対して１つの
ディザマトリクスが提供されている。これらの同時最適
化されたディザマトリクスは、例えば、上で引用された
米国特許第５，８２２，４５１号の明細書においてスポ
ルディング他によって教示された方法を用いて決定され
ることが可能であり、上記明細書は参照によってここに
含まれている。低い濃度及び高い濃度を有する複数のカ
ラーチャンネルのグループに対して、第２のディザマト
リクスを提供することもまた必要である。カラーチャン
ネルの与えられたグループに対する同時最適化されたデ
ィザマトリクスは、低い濃度又は高い濃度のカラーチャ
ンネルのうちの１つに用いられることが可能である。
（図８乃至図１０に示された実施形態では、最適化され
たディザマトリクスは、暗いシアンと暗いマゼンタのカ
ラーチャンネルに対して用いられている。）次に、カラ
ーチャンネルの各グループにおける、低い濃度又は高い
濃度のカラーチャンネルのうちの残りのものに対するデ
ィザマトリクスが、カラーチャンネルの当該グループに
対する同時最適化されたディザマトリクスの逆マトリク
スを演算することによって形成される。例えば、最適化
されたシアンのディザマトリクス演算器５４Ａにおける
ディザマトリクスは、明るいシアンのカラーチャンネル
に対して用いるためのシアンの逆ディザマトリクス演算
器５９Ｂ中の逆ディザマトリクスを形成するために、そ
の逆マトリクスが演算される。同様に、最適化されたマ
ゼンタのディザマトリクス演算器５４Ｃにおけるディザ
マトリクスは、明るいマゼンタのカラーチャンネルに対
して用いるためのマゼンタの逆ディザマトリクス演算器
５９Ｄ中の逆ディザマトリクスを形成するために、その
逆マトリクスが演算される。同時最適化されたディザマ
トリクス及び逆ディザマトリクスがどのように決定され
ることが可能であるかについてのさらなる詳細は、後に
議論される。 【００２４】各カラーチャンネルに対するアドレス指定
されたディザ値ｄ_Ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，
ｙ_ｄ），ｄ_Ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ_ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），及
びｄ_Ｙ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）がいったん決定されると、それら
は、比較器５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ及び５６Ｅ
をそれぞれ用いて、対応するカラーチャンネルに対する
入力画素値Ｉ_Ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ
_Ｍ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｍ（ｘ，ｙ），及びＩ_Ｙ（ｘ，ｙ）と
比較され、各カラーチャンネルに対する出力画素値Ｏ_Ｃ
（ｘ，ｙ），Ｏ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｏ_Ｍ（ｘ，ｙ），Ｏ
_ｍ（ｘ，ｙ），及びＯ_Ｙ（ｘ，ｙ）が決定される。入力
画素値が、アドレス指定されたディザ値よりも大きいと
き、比較器５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ及び５６Ｅ
は出力画素値を“オン”にする。それとは逆に、入力画
素値が、アドレス指定されたディザ値よりも小さいか又
はそれに等しいとき、比較器５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，
５６Ｄ及び５６Ｅは出力画素値を“オフ”にする。 【００２５】本発明の実施形態に係る最適化されたディ
ザマトリクスを用いる、図８乃至図１０に示された方法
は、コンピュータが読み取り可能な磁気又は光記憶媒
体、もしくはプログラム可能な記憶装置又はカスタムメ
ードの集積回路等のソリッドステート記憶装置のような
コンピュータ記憶媒体を含むコンピュータプログラム製
品として実現され、カラー出力装置を駆動するディジタ
ルコンピュータとともに使用されることが可能である。
このコンピュータプログラム製品は、ディジタルカラー
出力装置の中に含まれてもよく、そのような装置のため
のドライバの中に含まれてもよく、又は個別のソフトウ
ェア製品として販売されてもよい。表１に、そのような
コンピュータプログラムの擬似コードの実施形態が示さ
れている。 【００２６】 【表１】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― ｙ＝１乃至画像中の行数に対して ｘ＝１乃至画像中の列数に対して ｛ ｘ_ｄ＝ｘ ｍｏｄ Ｍ_ｘ ｙ_ｄ＝ｘ ｍｏｄ Ｍ_ｙ ＤＣ＝ｄ_Ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） Ｄｃ＝ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） ＤＭ＝ｄ_Ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） Ｄｍ＝ｄ_ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） ＤＹ＝ｄ_Ｙ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） （Ｉ_Ｃ（ｘ，ｙ）＜＝ＤＣ）ならば Ｏ_Ｃ（ｘ，ｙ）＝０ そうでないとき Ｏ_Ｃ（ｘ，ｙ）＝１ （Ｉ_ｃ（ｘ，ｙ）＜＝Ｄｃ）ならば Ｏ_ｃ（ｘ，ｙ）＝０ そうでないとき Ｏ_ｃ（ｘ，ｙ）＝１ （Ｉ_Ｍ（ｘ，ｙ）＜＝ＤＭ）ならば Ｏ_Ｍ（ｘ，ｙ）＝０ そうでないとき Ｏ_Ｍ（ｘ，ｙ）＝１ （Ｉ_ｍ（ｘ，ｙ）＜＝Ｄｍ）ならば Ｏ_ｍ（ｘ，ｙ）＝０ そうでないとき Ｏ_ｍ（ｘ，ｙ）＝１ （Ｉ_Ｙ（ｘ，ｙ）＜＝ＤＹ）ならば Ｏ_Ｙ（ｘ，ｙ）＝０ そうでないとき Ｏ_Ｙ（ｘ，ｙ）＝１ ｝ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 【００２７】同時最適化されたディザマトリクス演算器
５４Ａ，５４Ｃ及び５４Ｅは、人間の観察者に対して最
低の視認性を持つハーフトーンパターンを有する出力画
像を提供するように設計されている。本発明の好ましい
実施形態では、カラーチャンネルのすべてのグループ
は、複数のハーフトーンパターンの視認性を同時に計算
する（すなわち複数のハーフトーンパターンを結合して
その視認性を計算する）ように用いられる。しかしなが
ら、いくつかの場合には、視覚的コストを最小化する処
理において、複数のカラーチャンネルのグループのうち
のサブセットのみを用いることが望ましい場合がある。
例えば、シアン及びマゼンタのカラーチャンネルに対す
るハーフトーンパターンが同時最適化されることが可能
である一方で、パターン全体の視認性に対してより少量
だけ寄与するイエローのカラーチャンネルに対するハー
フトーンパターンは、独立に決定されることが可能であ
る。 【００２８】本発明の好ましい実施形態では、可視の輝
度の変調を最小化するディザマトリクスを決定すること
によって、ハーフトーンパターンの視認性は最低化され
る。人間の視覚系は、クロミナンスの変調に対する敏感
さと比較して、輝度の変調に対してより敏感であるの
で、上述のことはしばしば適切である。しかしながら、
ここに開示された方法は、コスト関数の中に、輝度の変
調と同様にクロミナンスの変調の視認性を反映する項を
含むように容易に拡張可能であることは注意される必要
がある。 【００２９】人間の観察者に対して最低の視認性を有す
るカラーハーフトーンパターンを設計するために、最初
に必要なことは、複数のハーフトーンパターンの与えら
れた集合に対する視認性を計算するためのコスト関数を
定義することである。ハーフトーンパターンの視認性の
うちで輝度成分のみが考慮される場合に対して、最初の
ステップは、複数のカラーハーフトーンパターンの集合
から空間的な輝度の分布を計算することである。空間的
な輝度の分布を決定するために使用可能な１つの方法
は、輝度値を測定することによって、結果として個別の
色素のうちのそれぞれ（例えば、シアン、マゼンタ、及
びイエロー）がいつ用いられたかを決定し、また、輝度
値を測定することによって、結果として複数の色素の可
能な組み合わせ（例えば、赤＝マゼンタ＋イエロー、緑
＝シアン＋イエロー、青＝シアン＋マゼンタ、及び、黒
＝シアン＋マゼンタ＋イエロー）を決定することにあ
る。次に、カラーチャンネルのそれぞれに対するハーフ
トーンパターンは重ね合わされ、複数の色素の結果的な
組み合わせに対応する輝度値は、画素のロケーションの
それぞれに対して割り当てられ、結果として得られる空
間的な輝度の分布が決定される。 【００３０】低い濃度及び高い濃度の色素を有する複数
のカラーチャンネルのグループに対する輝度値は、複数
の色素のうちの１つに対して、又は複数の色素のなんら
かの組み合わせに対して計算されることが可能である。
本発明の好ましい実施形態では、複数のカラーチャンネ
ルのグループに対して生成される最高の濃度の組み合わ
せに係る輝度が用いられる。例えば、いくつかのプリン
タが生成する最高の濃度のシアンが、暗い色素の濃度で
ある。他の場合では、最高の濃度のシアンは、高い濃度
の色素に一致するように低い濃度の色素を重ね刷りした
ものに対応してもよい。 【００３１】空間的な輝度の分布ｌ（ｘ，ｙ）を決定す
るための使用可能な他のアプローチは、次式のように、
個別のハーフトーンパターンの、重み付けされた和を計
算することによって、その値を評価することである。 【００３２】 【数１】 【００３３】ここで、Ｏ_ｉ（ｘ，ｙ）はｉ番目のカラー
チャンネルに対する出力画像のビットマップであり、Ｎ
はカラーチャンネルの個数であり、ｗ_ｉは各チャンネル
に対する重み付け係数である。重み付け係数は、一般的
には、輝度信号に対する各チャンネルの相対的な寄与を
反映する。典型的には、イエローは最小の寄与をし、マ
ゼンタは最大の寄与をする。典型的な重み付け係数の一
例は、シアン、マゼンタ、及びイエローのチャンネルに
対してそれぞれ、ｗ_ｃ＝０．３，ｗ_ｍ＝０．６，ｗ_ｙ＝
０．１である。 【００３４】候補となる複数のハーフトーンパターンの
集合に対する輝度の分布ｌ（ｘ，ｙ）がいったん計算さ
れると、輝度の変調の視認性を計算するための１つの方
法は、輝度の分布をフーリエ変換して、輝度スペクトル
Ｌ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）を計算することである。次いで、輝度
スペクトルは、空間周波数の関数としての人間の視覚系
の感度Ｖ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）によって重み付けされ、重み付
けされた輝度スペクトルが計算される。次いで、ハーフ
トーンパターンの視認性の評価であるコスト値は、重み
付けされた輝度スペクトルの関数を、すべての周波数に
わたって積分することによって計算される。使用可能な
コスト関数の１つの詳細な形式は、次式で表される。 【００３５】 【数２】 【００３６】ここで、Ｌ_ＣＭＹ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）は特定の
色値ＣＭＹに係るハーフトーンパターンに対応する輝度
スペクトルであり、ｃｏｓｔ_ＣＭＹは、この色値に対し
て計算された結果的なコスト値である。輝度の分布は、
典型的には、複数の画素値の離散的な集合に対して特定
されるので、次式のような、このコスト関数の離散形式
を処理することがしばしば有用である。 【００３７】 【数３】 【００３８】ここで、Ｌ_{ＣＭＹ，ｉｊ}は、特定のＣＭＹ
色値に対する、輝度の分布の離散フーリエ変換の（ｉ，
ｊ）番目の成分であり、Ｖ_ｉｊは、成分（ｉ，ｊ）に対
応する、周波数に関する人間の視覚系の感度である。 【００３９】低コントラストの明所視の人間の視覚系の
感度を近似するために使用可能な１つの関数が以下に示
されている。 【００４０】 【数４】 【００４１】ここで、定数ａ，ｂ，ｃ及びｄは、経験的
なデータから、それぞれ、２．２，０．１９２，０．１
１４及び１．１であるように計算され、 【数５】 は、視覚的な弦（visual subtense）についてのサイク
ル数／度を単位とする正規化された放射空間周波数であ
り、ｆ_ｍａｘは、重み付けられた指数関数が最大になる
周波数である。人間の視覚機能の感度における変動を考
慮するために、正規化された放射空間周波数は、次式の
ように、角度に依存するスケール関数を用いて実際の放
射空間周波数から計算される。 【００４２】 【数６】 【００４３】ここで、ｆは、 【数７】 であり、ｓ（θ）は次式によって与えられる。 【００４４】 【数８】 【００４５】ここで、ｗは対称性パラメータであり、θ
は次式を意味する。 【００４６】 【数９】 【００４７】人間の視覚系の感度を表現するために、ガ
ウス近似のような他の関数の形式もまた使用可能であ
る。 【００４８】輝度の分布を周波数領域に変換するより
も、空間領域におけるコストの値を計算することのほう
が、しばしばより都合がよい。この場合、数１に対して
公知のパーセバルの定理を適用することによって、コス
ト値は次式によっても計算可能であることが見てとれ
る。 【００４９】 【数１０】 【００５０】ここで、＊は畳み込み演算を示し、ｌ
_ＣＭＹ（ｘ，ｙ）は特定の色値ＣＭＹに対する輝度の分
布であり、ｖ（ｘ，ｙ）は、人間の視覚系の感度に係る
逆フーリエ変換であり、人間の視覚系の点広がり関数と
して解釈されることが可能である。コスト関数の離散形
式は次式のようになる。 【００５１】 【数１１】 【００５２】ここで、（ｌ_ＣＭＹ＊ｖ）_ｉｊは、人間の
視覚機能システムの点広がり関数に対する、特定のＣＭ
Ｙ色値に係る輝度の分布の離散的な畳み込みによって与
えられる、知覚される輝度の分布の（ｉ，ｊ）番目の成
分である。組織的ディザ処理によって生成される輝度の
分布は周期的であるので、離散的な畳み込みは、周囲の
ディザアレーからの寄与を含むことによってこのことを
考慮しなければならないということは、注意される必要
がある。 【００５３】ハーフトーンパターンに関連付けられた視
覚的コストが最小化されることが可能な多数の方法が存
在する。１つの実施形態では、すべての画素値に対する
ビットパターンが同時に最適化される。この場合、複数
のＣＭＹコスト値の集合に対する個別のコスト値の組み
合わせである、全体のコスト値が計算される。次いで、
最小の全体のコスト値を生成するビットパターンを決定
するために、非線型の最適化技術が用いられることが可
能である。 【００５４】使用可能な全体のコストの１つの形式は、
次式のような、個別のコスト値の重み付けられた和であ
る。 【００５５】 【数１２】 【００５６】ここで、ｗ_ＣＭＹは重み付け係数であり、
和はＣＭＹ色値の所定の集合にわたって計算される。Ｃ
ＭＹ色値の特定の部分集合の選択とともに、各色値に関
連付けられた重み付け係数の選択とは、最適化処理の間
における色空間のさまざまな部分の相対的な重要性を決
定する。 【００５７】例えば、複数のニュートラルカラー（中間
色）が、特定の印刷アプリケーションに対する最も重要
な色値であると信じられているとき、等量のシアン、マ
ゼンタ及びイエローを有するＣＭＹ色値の集合が、和の
中に含まれることが可能である。すべてのニュートラル
カラーが等しく重要であるとき、複数の重み付け係数
は、個別のコスト値を正規化してそれらが同様の大きさ
を有するように定義されることが可能である。ＣＭＹ色
値の集合に含まれることが可能な他の色値は、１つのカ
ラーチャンネルはその範囲内を通じて変化されかつ他の
カラーチャンネルは０に設定されている、原色の系列で
ある。また、肌色（skin-tones）、空色（sky colors）
及び草色（grass colors）のような特定の重要な色に対
するＣＭＹ色値が含まれることも可能である。使用され
うるＣＭＹ色値のさらにもう１つの集合は、異なるカラ
ーチャンネルに対する許容できる色値の、すべての可能
な組み合わせである。 【００５８】いくつかの場合には、個別のコスト値の集
合から全体のコストを計算するための他の式を用いるこ
とが望ましい。例えば、数１２は、次式のように、個別
のコスト関数の項のそれぞれに対して、べき乗関数を適
用するように変形されることが可能である。 【００５９】 【数１３】 【００６０】ここで、ｐは正の定数である。ｐの典型的
な値は、１乃至１０の範囲にある。より大きな値のｐ
は、より大きな個別のコスト値に対して、より大きく重
み付けする効果を有する。 【００６１】一般に、ディザマトリクス内のディザ値の
可能な配置の数が非常に大きいので、最小の全体のコス
ト値を与える１つを発見するために、すべての変化に対
してコストを計算することは実際的ではない。コスト関
数を最小化するために使用可能なさまざまな最適化技術
が存在する。本発明の好ましい実施形態では、全体のコ
ストを最小化するために、確率的アニーリング法として
知られている最適化技術が用いられる。この最適化技術
に関するとともに、いくつかの代替の技術及び視覚的コ
スト関数の議論に関するさらなる詳細について、読者は
前述の米国特許第５，８２２，４５１号の明細書を参照
することができる。 【００６２】ディザ値の逆マトリクスを形成する方法
は、使用されている特定のハーフトーン化方法にいくら
か依存する。例えば、図８乃至図１０の方法では、最適
化されたディザマトリクスは、一般に、０と、なんらか
の最大値、例えば２５５との間の値を含む。この場合、
逆ディザマトリクスは、予め決められた最大値から、最
適化されたディザマトリクスの各成分の値を減算するこ
とによって形成されることが可能である。例えば、最適
化されたシアンのディザマトリクス演算器５４Ａにおけ
るディザマトリクスが０乃至２５５の範囲内の値を含む
場合を考える。シアンの逆ディザマトリクス演算器５９
Ｂにおける逆ディザマトリクスは、次式を用いて決定さ
れることが可能である。 【００６３】 【数１４】 ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）＝２５５−ｄ_Ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） 【００６４】低い濃度及び高い濃度のカラーチャンネル
の対に関する逆ディザマトリクスを用いることの利点の
うちの１つは、それが、低い濃度のドットと高い濃度の
ドットとが互いの上に重なって配置されるという見込み
を最小化することにある。最適化されたディザマトリク
ス中で最低のディザ値を有する画素のロケーションは、
結果的に得られるハーフトーンパターンにおいて、オン
にされるべき最初のものである。これらの同じ画素のロ
ケーションは、逆ディザマトリクスにおいて最高のディ
ザ値を有し、ゆえに、オンにされるべき最後のものであ
る。明るいシアンの入力画像と暗いシアンの入力画像と
の両方が、５０％の被覆が生じられるものであることを
示している実施例を考える。この場合、逆ディザマトリ
クスは、暗いシアンのドットが配置されていないすべて
のロケーションに、明るいシアンのドットを配置すると
いう効果を有する。ゆえに、このことは、ドットが重複
する量を最小化し、従って、シアン濃度の与えられた全
体のレベルに対して、見えている白紙の量を最小化す
る。 【００６５】前述されたように、図８乃至図１０に示さ
れたカラーディザハーフトーン化方法は、カラー画像の
各チャンネルに対して、図１に示されたものと同様の基
本的な方法を用いる。この基本的な技術の他の変形例は
図２乃至図４に示され、それらは簡単に図８乃至図１０
中で置き換えられることが可能である。例えば、図１１
乃至図１３に、本発明に係る実施形態の第２の変形例が
示され、この変形例では、図２に示されたものと類似し
たディザハーフトーン化方法を用いている。この変形例
に係るディザハーフトーン化方法を用いたカラー画像生
成装置において、図１１はシアンのカラーチャンネル
（暗いシアンと明るいシアンのカラーチャンネルを含
む）の概略的なブロック図であり、図１２はマゼンタの
カラーチャンネル（暗いマゼンタと明るいマゼンタのカ
ラーチャンネルを含む）の概略的なブロック図であり、
図１３はイエローのカラーチャンネルの概略的なブロッ
ク図である。この場合、ディザ値ｄ_Ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），
ｄ_ｃ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），ｄ_Ｍ（ｘ _ｄ，ｙ_ｄ），ｄ
_ｍ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ），及びｄ_Ｙ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）は、加算器
７０Ａ乃至７０Ｅを用いて、入力画素値Ｉ_Ｃ（ｘ，
ｙ），Ｉ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ_Ｍ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｍ（ｘ，
ｙ），及びＩ_Ｙ（ｘ，ｙ）と加算される。次いで、上記
加算された値をしきい値演算するためにしきい値演算器
７２Ａ乃至７２Ｅが用いられて、出力画素値Ｏ_Ｃ（ｘ，
ｙ），Ｏ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｏ_Ｍ（ｘ，ｙ），Ｏ_ｍ（ｘ，
ｙ），及びＯ_Ｙ（ｘ，ｙ）が決定される。ディザマトリ
クスを用いるための機構はわずかに異なっているが、こ
の方法は、複数の最適化されたディザマトリクス及び複
数の逆ディザマトリクスの同一のセットを用いているこ
とが見てとれる。ゆえに、この場合において所望の結果
を生じさせるために、数１４で説明されたものと同じデ
ィザマトリクス逆演算処理がまた使用可能である。 【００６６】図３に示されたディザハーフトーン化方法
は、１つのディザマトリクスよりはむしろ、それぞれデ
ィザビットマップを記憶した複数のディザビットマップ
メモリ３２のセットを用いている。しばしば、これらの
ディザビットマップは、各入力レベルにおけるディザマ
トリクスをしきい値演算し、当該入力レベルに対する対
応するディザパターンを発見することによって、簡単に
決定される。このディザハーフトーン化技術が図８乃至
図１０において置き換えられたとき、最初に逆ディザマ
トリクスを決定し、次いで、上記逆ディザマトリクスを
しきい値演算して複数の逆ディザビットマップを決定す
ることによって、逆ディザビットマップは決定されるこ
とが可能である。それに代わって、複数のディザビット
マップメモリ３２のセット中の各ディザビットマップ
は、ディザビットマップ中の各成分の極性を交換（スワ
ッピング）することによって、直接に逆ディザビットマ
ップを演算されることが可能である。すなわち、すべて
の“オン”の画素が“オフ”にされることが可能であ
り、すべての“オフ”の画素が“オン”にされることが
可能である。典型的には、“オン”及び“オフ”の画素
は、単に、記憶されたディザビットマップ中の複数の１
及び複数の０によって示される。この場合、逆演算処理
は、数学的には、次式のように、数１３と類似した方法
で表現されることが可能である。 【００６７】 【数１５】 ｂ_ｃ，ｋ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）＝１−ｂ_Ｃ，ｋ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ） 【００６８】ここで、ｂ_ｃ，ｋ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）は、明る
いシアンのカラーチャンネルに対するｋ番目の画素値の
ためのディザビットマップであり、ｂ_Ｃ，ｋ（ｘ_ｄ，ｙ
_ｄ）は、暗いシアンのカラーチャンネルに対するｋ番目
の画素値のためのディザビットマップである。同様の方
法で、明るいマゼンタのディザビットマップが計算され
る。 【００６９】図４に示されたディザハーフトーン化の実
施形態では、ディザマトリクスよりもむしろ複数のディ
ザＬＵＴのセットを用いている。これらのディザＬＵＴ
はメモリで構成され、画素の位置によって選択され、入
力値を用いてアドレス指定される。しばしば、これらの
ディザＬＵＴは、各画素の位置において生成された出力
値を入力レベルの関数として決定することによって、デ
ィザマトリクスから簡単に決定される。（通常は、ディ
ザマトリクス中に同じディザ値を有する複数の成分が存
在するので、各固有のディザ値に対して、ただ１つのデ
ィザＬＵＴが生成される必要がある。）このディザハー
フトーン化技術が図８乃至図１０において置き換えられ
たとき、最初に逆ディザマトリクスを決定し、次いで、
複数のディザＬＵＴの対応するセットを形成することに
よって、逆ディザＬＵＴが決定されることが可能であ
る。それに代わって、複数の逆ディザＬＵＴはまた、複
数の最適化されたディザＬＵＴを“エンド・トゥー・エ
ンド”で反転（フリップ）させることによって決定され
ることも可能である。すなわち、入力値０に対応する最
適化されたディザＬＵＴを入力値２５５に対応する逆デ
ィザＬＵＴとし、入力値１に対応する最適化されたディ
ザＬＵＴを入力値２５４に対応する逆ディザＬＵＴと
し、さらに以下同様に演算する。数学的には、このこと
は次式のように表現される。 【００７０】 【数１６】ＬＵＴ_{ｃ，ｘｄ，ｙｄ}（ｋ）＝ＬＵＴ
_{Ｃ，ｘｄ，ｙｄ}（２５５−ｋ） 【００７１】ここで、ｋは入力値であり、ＬＵＴ
_{ｃ，ｘｄ，ｙｄ}（ｋ）は明るいシアンのカラーチャンネ
ルに対するｘ_ｄ，ｙ_ｄディザアドレスのためのディザＬ
ＵＴであり、ＬＵＴ_{Ｃ，ｘｄ，ｙｄ}（ｋ）は、暗いシア
ンのカラーチャンネルに対するｘ_ｄ，ｙ_ｄディザアドレ
スのためのディザＬＵＴである。同様の方法で、明るい
マゼンタのディザＬＵＴが計算される。 【００７２】上で議論された最適化方法は、最適化され
たハーフトーンパターンを有する画像を生成するために
用いられる出力装置が、完全にレジストレーションを合
わせられかつ重複を持たないドットを有する、理想的な
画像を生成するということが仮定されている。多くの装
置に対して、この仮定は現実に十分に近いといってよ
く、結果として生じるハーフトーンパターンはほぼ最適
である。他の装置では、出力画像の特性を正確にモデリ
ングすることに失敗すると、ハーフトーンパターンの視
認性に関連付けられた、計算されたコスト値が不正確に
なることがあるので、結果的に、最適状態に及ばない性
能になることがある。この欠点を正すために、上記の方
法は、ハーフトーンパターンの視認性を計算するステッ
プの間に実際の装置の特性をより正確に反映するよう
に、変更されることが可能である。コスト関数は、ハー
フトーンパターンの視認性をより正確に反映するよう
に、多数の方法で変更されることが可能である。 【００７３】より正確なコスト関数の１つの例は、実際
のドットの形状／サイズ、及び／又は近接するドットの
間の相互作用を説明するための、より複雑なハーフトー
ンドットモデルを使用することである。この場合、コス
トの演算の間に計算される輝度の分布は、出力装置上で
生成される実際のドットパターンをより正確に反映す
る。例えば、図１４と図１５は、理想的なドット８０が
重複を持たない、理想的なドットパターン（図１４）
と、複数の実際のドット８２が重複しかつ相互作用する
出力装置に対する装置の特性をより正確に反映した実際
のドットパターン（図１５）との間の違いを示してい
る。最も正確な装置のモデルは、１つのカラーチャンネ
ル内でのドットの相互作用を説明するとともに、複数の
カラーチャンネル間でのドットの相互作用を説明する。 【００７４】ハーフトーンパターンの視認性に影響を与
えることがある物理的な装置の特性のもう１つの例は、
出力装置の、ドットの配置の正確さである。完全にレジ
ストレーションを合わせられたパターンに関して、ハー
フトーンパターンの視認性が最低にされるとき、最適化
処理は、絶対に必要でない限り、異なる色のドットを互
いの上に重ねて配置することを防止しようとする。しか
しながら、ここで、カラーチャンネルのうちの１つのレ
ジストレーションが他のものに関してずれたとき、この
ことは、多くのドットを重複させる。実際に、重複する
ドットの数は、実際には、各チャンネルに対するハーフ
トーンパターンが独立に決定されたときに重複したドッ
トの数よりも高いことがある。いくつかの場合には、こ
のことは実際、結果的に、より高い視認性を有するハー
フトーンパターンを生じさせる。この場合、最低の視認
性を有するハーフトーンパターンを決定するために、コ
スト関数の計算に対して、ドットの配置の統計を説明す
るモデルを組み込むことが必要である。このことを実行
可能な多数の方法が存在する。本発明の１つの実施形態
において、ドットの配置の誤差に係る多数の変動に対応
する複数の視覚的コスト値の集合を加算することによっ
て、平均視覚的コスト値が計算される。ドットの配置の
変動は、特定の出力装置に対するドットの配置の統計の
期待値を反映するように選択される。例えば、カラーチ
ャンネル内のドットの配置が非常に正確であるが、カラ
ーチャンネルの互いのレジストレーションが何らかの既
知の分布に従って変動するときは、知覚される輝度の分
布の集合が、当該既知の分布から選択されたレジストレ
ーションの誤差の集合を用いて計算されることが可能で
ある。次いで、平均視覚的コスト値は、次式のように、
知覚される輝度の分布の集合のそれぞれに関連付けられ
た視覚的コスト値の平均を演算することによって計算さ
れることが可能である。 【００７５】 【数１７】 【００７６】ここで、Ｎ_ｒは、集合の中のレジストレー
ションの変動の数であり、ｃｏｓｔ _{ＣＭＹ，ｒ}は、特定
のレジストレーションの変動に関連付けられたコストで
ある。 【００７７】本発明に係る方法はまた、カラーチャンネ
ルのうちのいくつか又はすべてに対して、２つよりも多
くの出力レベルを有するカラー出力装置に拡張されるこ
とも可能である。そのような出力装置は、しばしば、マ
ルチレベル出力装置と呼ばれる。しばしば、マルチレベ
ル出力装置が生成可能な出力レベルの数は、外観におい
て連続的な色調の画像を生成するために必要とされる出
力レベルの数よりも小さい。例えば、インクジェットプ
リンタは、任意の与えられた画素に対し、各カラーチャ
ンネルのために３つの異なるドットサイズのうちの１つ
を生成するように適応されていることがある。同様に、
ビデオディスプレイは、任意の与えられた画素のロケー
ションにおいて、８個の異なる赤及び緑の強度レベルの
うちの１つと、４個の異なる青の強度レベルのうちの１
つとを生成するように構成されていることがある。画像
の局所的な領域に対して平均の強度レベルが保存される
ような方法で、そのような装置上のディスプレイに対し
て連続的な色調の画像を処理するように設計されている
アルゴリズムは、一般に、マルチレベルハーフトーン化
方法と呼ばれ、ときどき、マルチ調色方法と呼ばれる。 【００７８】１つの一般的なタイプのマルチレベルハー
フトーン化方法は、マルチレベルディザである（上で引
用され、参照によってここに含まれている、米国特許第
５，５８６，２０３号の明細書を参照せよ）。単色画像
のためのマルチレベルディザ方法は、人間の観察者に対
して最低の視認性を有するハーフトーン化パターンを生
成する。このアプローチは、２値カラー出力装置に対し
て上述されたものと同様の方法で、マルチレベルカラー
出力装置に対して拡張されることが可能である。図１６
乃至図１８は、本発明のマルチレベルハーフトーン化方
法の好ましい実施形態を示す。実施形態に係るマルチレ
ベルハーフトーン化方法を用いたカラー画像生成装置に
おいて、図１６はシアンのカラーチャンネル（暗いシア
ンと明るいシアンのカラーチャンネルを含む）の概略的
なブロック図であり、図１７はマゼンタのカラーチャン
ネル（暗いマゼンタと明るいマゼンタのカラーチャンネ
ルを含む）の概略的なブロック図であり、図１８はイエ
ローのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。
しきい値演算器７２Ａ乃至７２Ｅが量子化器９２Ａ乃至
９２Ｅによって置換され、同時最適化されたディザマト
リクス演算器５４Ａ，５４Ｃ及び５４Ｅが同時最適化さ
れたマルチ調色ディザマトリクス演算器９４Ａ，９４Ｃ
及び９４Ｅによって置換され、逆ディザマトリクス演算
器５９Ｂ及び５９Ｄがマルチ調色逆ディザマトリクス演
算器９９Ｂ及び９９Ｄによって置換されたことを除い
て、当該ディザハーフトーン化方法は図１１乃至図１３
に示されたものと非常に類似している。量子化器９２Ａ
乃至９２Ｅは、指定された量子化間隔内に変更された入
力値を、対応する出力値にマッピングする。好ましい実
施形態では、量子化器９２Ａ乃至９２Ｅは量子化ルック
アップテーブルメモリとして実装される。使用可能な量
子化器の他の形式は、除算演算器と、バイナリビットシ
フト演算器とを含む。 【００７９】いくつかの場合には、入力画素値Ｉ
_Ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｃ（ｘ，ｙ），Ｉ_Ｍ（ｘ，ｙ），Ｉ_ｍ
（ｘ，ｙ），及びＩ_Ｙ（ｘ，ｙ）に対して適用される、
オプションのルックアップテーブル（ＬＵＴ）９０Ａ乃
至９０Ｅを含むことが望ましい場合もある。上記ＬＵＴ
９０Ａ乃至９０Ｅはメモリとして実現される。これらの
ＬＵＴ９０Ａ乃至９０Ｅは、印刷処理の色調のスケール
を整形するために使用可能であり、それに加えて、最適
化されたマルチ調色ディザマトリクスに記憶された値の
大きさと入力値が互換性があるように、当該入力値の大
きさを変更するために使用可能である。本発明の好まし
い実施形態では、入力画素値及びディザマトリクス値の
大きさは、ディザマトリクス値の範囲が量子化間隔のサ
イズに等しくなるように変更される。このことは、結果
的なマルチレベルのハーフトーンパターンに関連付けら
れた変調が、最小の可能な振幅を有することを保証す
る。 【００８０】出力レベルの数と、入力値及びディザ値の
スケーリングとに依存して、ディザマトリクス演算器９
４Ａ，９４Ｃ，９４Ｅ，９９Ｂ及び９９Ｄにおける各デ
ィザマトリクスは、図１１乃至図１３に示された、同時
最適化されたディザマトリクス演算器５４Ａ，５４Ｃ，
５４Ｅ，５９Ｂ及び５９Ｄにおける各ディザマトリクス
と同一であるか、又は、単に、それらのマトリクスのス
ケールを変更されたバージョンであることができる。そ
れに代わって、同時最適化された複数のマルチ調色ディ
ザマトリクスは、特に、マルチレベルの構成のために計
算されることが可能である。この場合、輝度の分布が、
２値のハーフトーンパターンから計算される代わりにマ
ルチレベルハーフトーンパターンから計算されるという
ことを除いて、同時最適化されたディザマトリクスを計
算するための上述された方法は、この場合に直接に適用
されることが可能である。 【００８１】２値出力装置の場合におけるように、最適
化されたディザパターンは、さまざまな方法を用いて画
像に適用されることが可能である。例えば、上で引用さ
れた米国特許第５，８２２，４５１号の明細書は、図４
に示されたものと同様の複数のディザＬＵＴを用いる方
法を説明している。前に議論された２値のハーフトーン
化の場合に対するように、本発明は、同時最適化された
ディザＬＵＴの適当なセットから逆ディザＬＵＴを決定
することによって、マルチレベルディザハーフトーン化
技術を用いるように、容易に一般化されることが可能で
ある。 【００８２】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るディ
ジタルカラー画像をハーフトーン化する方法によれば、
複数のカラー画素値のｘ，ｙアレーを有する複数のチャ
ンネルのディジタルカラー画像をハーフトーン化する方
法であって、少なくとも２つのカラーチャンネルは、実
質的に同じ色であるが低い濃度及び高い濃度を有して類
似したものであって、上記方法は、（ａ）類似したカラ
ーチャンネルの各グループに対してディザ値のマトリク
スを提供するステップを含み、上記ディザ値の２つ以上
のマトリクスは、所定の視覚的コスト関数を最小化する
ように結合して設計され、（ｂ）類似したカラーチャン
ネルのうちの少なくとも１つのグループに対して、当該
グループに対する上記ディザ値のマトリクスの各成分の
値を、予め決められた最大値から減算することによっ
て、ディザ値の逆マトリクスを形成し、上記ディザ値の
逆マトリクスを低い濃度又は高い濃度のカラーチャンネ
ルのうちの１つに対して関連付け、当該グループに対す
る上記ディザ値のマトリクスを、当該グループの低い濃
度又は高い濃度のカラーチャンネルのうちの他方に対し
て関連付けるステップと、（ｃ）上記複数のチャンネル
のディジタルカラー画像の各カラーチャンネルに対し
て、上記ディジタルカラー画像中の画素のロケーション
を用いて、上記カラーチャンネルと関連付けられた上記
ディザ値のマトリクスをモジュロ演算された値でアドレ
ス指定して、アドレス指定されたディザ値を取得するス
テップと、（ｄ）各カラーチャンネルに対する上記アド
レス指定されたディザ値を、対応するカラーチャンネル
に対する画素値とともに用いて、各カラーチャンネルに
対して、出力されるハーフトーン画像値を決定するステ
ップと、（ｅ）上記複数のチャンネルのディジタルカラ
ー画像の中の各画素に対してステップ（ｃ）及び（ｄ）
を反復するステップとを含む。 【００８３】本発明によれば、従来のカラープリンタと
ともに用いるために最適化された複数のディザマトリク
スのセットが、暗い色素／明るい色素の対を用いて１つ
以上のカラーチャンネルが印刷されるプリンタにおける
使用のために、簡単に変更されることが可能であるとい
う利点がもたらされる。 【００８４】本発明によれば、暗い色素／明るい色素の
対を用いて１つ以上のカラーチャンネルが印刷される複
数のカラープリンタのための最適化された複数のディザ
マトリクスを生成する、計算について効率的な手段を提
供するというさらなる利点がもたらされる。 【００８５】本発明によれば、明暗の色素の対に係るド
ットの重複の量を最小化し、それによって、ただ１つの
インクの色（例えばシアン）が印刷される領域における
白いドットの量を最小化するという別の利点がもたらさ
れる。このことは、結果として、これらの画像の領域に
対するハーフトーンパターンの視認性を低下させる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 ハーフトーン化するための従来技術の組織的
ディザ技術を用いた画像生成装置の概略的なブロック図
である。 【図２】 図１の画像生成装置の第１の変形例に係る概
略的なブロック図である。 【図３】 図１の画像生成装置の第２の変形例に係る概
略的なブロック図である。 【図４】 図１の画像生成装置の第３の変形例に係る概
略的なブロック図である。 【図５】 同時最適化された複数のディザマトリクスを
含む従来技術の組織的ディザ技術を用いたカラー画像生
成装置における、シアンのカラーチャンネルの概略的な
ブロック図である。 【図６】 図５のカラー画像生成装置における、マゼン
タのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。 【図７】 図５のカラー画像生成装置における、イエロ
ーのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。 【図８】 本発明の実施形態に係る画像をハーフトーン
化する方法を用いたカラー画像生成装置における、シア
ンのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。 【図９】 図８のカラー画像生成装置における、マゼン
タのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。 【図１０】 図８のカラー画像生成装置における、イエ
ローのカラーチャンネルの概略的なブロック図である。 【図１１】 本発明の代替例の実施形態に係る画像をハ
ーフトーン化する方法を用いたカラー画像生成装置にお
ける、シアンのカラーチャンネルの概略的なブロック図
である。 【図１２】 図１１のカラー画像生成装置における、マ
ゼンタのカラーチャンネルの概略的なブロック図であ
る。 【図１３】 図１１のカラー画像生成装置における、イ
エローのカラーチャンネルの概略的なブロック図であ
る。 【図１４】 理想的なハーフトーンパターンを示す図で
ある。 【図１５】 実際のハーフトーンパターンを示す図であ
る。 【図１６】 本発明の実施形態に係るマルチレベルのハ
ーフトーン化方法を用いたカラー画像生成装置におけ
る、シアンのカラーチャンネルの概略的なブロック図で
ある。 【図１７】 図１６のカラー画像生成装置における、マ
ゼンタのカラーチャンネルの概略的なブロック図であ
る。 【図１８】 図１６のカラー画像生成装置における、イ
エローのカラーチャンネルの概略的なブロック図であ
る。 【符号の説明】 ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ…入力画像、 ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ…モジュロ演
算器、 ５４Ａ，９４Ａ…最適化されたシアンのディザマトリク
ス演算器、 ５４Ｃ，９４Ｃ…最適化されたマゼンタのディザマトリ
クス演算器、 ５４Ｅ，９４Ｅ…最適化されたイエローのディザマトリ
クス演算器、 ５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ…比較器、 ５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５８Ｄ，５８Ｅ…出力画像、 ５９Ｂ，９９Ｂ…シアンの逆ディザマトリクス演算器、 ５９Ｄ，９９Ｄ…マゼンタの逆ディザマトリクス演算
器、 ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ…加算器、 ７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅ…しきい値演
算器、 ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ，９０Ｅ…ルックアッ
プテーブル、 ９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ，９２Ｄ，９２Ｅ…量子化器。

─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１４年７月１２日（２００２．７．１
２） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】０００６ 【補正方法】変更 【補正内容】 【０００６】図４に、この基本的な技術のさらにもう１
つの実施形態が示されている。この場合には、複数のデ
ィザルックアップテーブル（ＬＵＴ）３６のセットを用
いる。ディザＬＵＴ３６はメモリで構成され、入力画素
値Ｉ（ｘ，ｙ）によってアドレス指定され、所定の画素
のロケーションにおいて生成されるべき対応する出力画
素値Ｏ（ｘ，ｙ）を記憶する。モジュロ演算器３０は、
ディザＬＵＴ３６のうちの１つを選択するディザＬＵＴ
選択器３４をアドレス指定するために用いられるインデ
ックスｘ_ｄ及びｙ_ｄを決定するために用いられる。出力
画素値Ｏ（ｘ，ｙ）は、選択されたディザＬＵＴ３６を
入力画素値Ｉ（ｘ，ｙ）でアドレス指定することによっ
て決定される。この実施形態もまた、各画素を処理する
ために必要な計算がより少なくなるという利点を有す
る。図１及び図２の方法を用いて実現可能な任意のディ
ザパターンは、図４の方法を用いても実現可能であると
いうことは、注意される必要がある。しかしながら、図
３に示された方法を用いたときには、他の方法を用いて
は実現不可能なディザＬＵＴ３６のセットを画成するこ
とも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダグラス・ダブリュー・コウウェンホーベ ン アメリカ合衆国14450ニューヨーク州フェ アポート、ウォーターフォード・ウェイ96 番 (72)発明者 ユウ・キン アメリカ合衆国14623ニューヨーク州ロチ ェスター、クインビー・ロード368番 Ｆターム(参考） 5B021 AA01 LG07 LG08 5B057 CA01 CA08 CA16 CB01 CB07 CB16 CE13 CE16 5C077 MP08 NN09 PP33 PP49 PQ12 PQ18 PQ22 PQ23 TT02 5C079 HB02 LC04 MA01 MA04 MA11 PA03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数のカラー画素値のｘ，ｙアレーを有
   する複数のチャンネルのディジタルカラー画像をハーフ
   トーン化する方法であって、少なくとも２つのカラーチ
   ャンネルは、実質的に同じ色であるが低い濃度及び高い
   濃度を有して類似したものであって、 上記方法は、 （ａ）類似したカラーチャンネルの各グループに対して
   ディザ値のマトリクスを提供するステップを含み、上記
   ディザ値の２つ以上のマトリクスは、所定の視覚的コス
   ト関数を最小化するように結合して設計され、 （ｂ）類似したカラーチャンネルのうちの少なくとも１
   つのグループに対して、当該グループに対する上記ディ
   ザ値のマトリクスの各成分の値を、予め決められた最大
   値から減算することによって、ディザ値の逆マトリクス
   を形成し、上記ディザ値の逆マトリクスを低い濃度又は
   高い濃度のカラーチャンネルのうちの１つに対して関連
   付け、当該グループに対する上記ディザ値のマトリクス
   を、当該グループの低い濃度又は高い濃度のカラーチャ
   ンネルのうちの他方に対して関連付けるステップと、 （ｃ）上記複数のチャンネルのディジタルカラー画像の
   各カラーチャンネルに対して、上記ディジタルカラー画
   像中の画素のロケーションを用いて、上記カラーチャン
   ネルと関連付けられた上記ディザ値のマトリクスをモジ
   ュロ演算された値でアドレス指定して、アドレス指定さ
   れたディザ値を取得するステップと、 （ｄ）各カラーチャンネルに対する上記アドレス指定さ
   れたディザ値を、対応するカラーチャンネルに対する画
   素値とともに用いて、各カラーチャンネルに対して、出
   力されるハーフトーン画像値を決定するステップと、 （ｅ）上記複数のチャンネルのディジタルカラー画像の
   中の各画素に対してステップ（ｃ）及び（ｄ）を反復す
   るステップとを含むことを特徴とするディジタルカラー
   画像をハーフトーン化する方法。