JP2005210731A - 複数の画素からハーフトーンを生成する方法ハーフトーン処理方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ハーフトーン処理方法であるＡＭ方法及びＦＭ方法の両方を利用することができるプリント方法及びシステムを提供する。
【解決手段】 複数の画素からハーフトーンを生成する方法において、画素強度に従ってドット密度を変えるステップ（５４）と、画素強度に従ってドットクラスタのサイズを制御するステップ（５６）と、画素強度に従ってドットサイズを変えるステップ（５８）とを含む。
【選択図】 図９

Description

本発明は、ハーフトーン処理方法及びシステムに関し、さらに詳しくは、複数の画素からハーフトーンを生成する方法ハーフトーン処理方法及びシステムに関する。

デジタル画像は、一般に、画素（ピクセル；pixel）と呼ばれる画像要素（picture element）のマトリクスとして表すことができる。各画素は、対応する強度値（intensity value）を有する。８ビットの「連続階調」グレースケール画像の場合、その値は、０から２５５まで変化することができる。ここで、０は白を表し、２５５は黒を表し、中間の値は種々のレベルのグレーを表す。

デジタル画像は、プリントすることができるようになる前に処理しなければならない。従来の白黒レーザプリンタは、ドットのクラスタを紙又は他の媒体のシート上の選択された位置に配置することによって、そのシート上に画像を形成する。プリンタは、連続階調をプリントすることができないため（それがグレースケール画像における多くのグレーの色調であるか、或いはカラー写真における多数の色であるかに係らず）、デジタル画像をハーフトーンに変換しなければならない。このプロセスをハーフトーン処理又はディザ処理と呼ぶ。

従来のハーフトーン処理方法は、プリントされたドットのサイズ又はページ上のドットの相対密度を変化させる。これらの２つの手法は、通信で使用される振幅変調（ＡＭ）又は周波数変調（ＦＭ）に類似している。例えば、白黒の連続階調写真は、多数のグレーの色調を含む可能性がある。プリントされる時には、これらのグレーの色調は、元の画像の連続階調をシミュレートする黒のドットのパターンに変換される。簡単に言えば、明るいグレーの色調ほど、より間隔が空けられたより少ない又は小さい黒のドットから構成される。暗いグレーの色調ほど、間隔が密なより多い又は大きい黒のドットを含む。

ＡＭハーフトーン処理では、単位面積当りのドットのクラスタの数として定義されるドットクラスタの密度は、固定である。各ドットのサイズを変化させることにより、階調レンダリングを行う。最も一般的に使用されるＡＭハーフトーン処理アルゴリズムは、クラスタ化ドットスクリーニングである。クラスタドットスクリーニングには、低計算負荷，安定したドット形成，並びにドットゲイン及びバンディング等のプリンタアーティファクトに対する優れた耐性という利点がある。このため、１つの単独のドットが安定して現像されない可能性のあるレーザプリンタで広く使用されている。しかしながら、ＡＭハーフトーン処理には、いくつかの欠点がある。第１に、レンダリングすることができるグレーレベルの数と画面期間のサイズとの間に既知のトレードオフがある。第２に、ハイライト領域における規則的なドット配置が非常に目立つ可能性があり、画像の周期的なパターンがクラスタ化ドット周波数に類似する場合には、それがモアレアーティファクトをもたらす可能性がある。これは、プリントされた素材からスキャンされた画像をレンダリングする場合に問題となることがある。

ＦＭハーフトーン処理では、ドットサイズが固定であり、ドット密度を変化させることにより階調レンダリングを行う。一般に使用されるＦＭハーフトーン処理アルゴリズムには、分散ドットスクリーニングと、誤差拡散と、直接二分探索（ダイレクト・バイナリ・サーチ；direct binary search）（ＤＢＳ）等の探索ベースのハーフトーン処理方法と、がある。誤差拡散は、たぶん最も広く用いられているＦＭハーフトーン処理アルゴリズムである。それは、スクリーニングと比較してより多くの計算が必要であるが、それでも依然として非常に効率的である。一般に、ＦＭハーフトーン処理は、ＡＭハーフトーン処理より高い空間解像度を達成し、モアレアーティファクトがない。しかしながら、電子写真プリントに必要なプリント安定性が不十分である可能性がある。

ＡＭ方法及びＦＭ方法の特性は、互いに相補的である。しかしながら、従来のハーフトーン処理方法は、二者択一手法をとる。両方の方法の欠点を回避しながら両方を利用することができるプリント方法及びシステムが必要である。

本発明の目的は、ハーフトーン処理方法であるＡＭ方法及びＦＭ方法の両方を利用することができるプリント方法及びシステムを提供することにある。この目的を達成するために、本発明に係る複数の画素からハーフトーンを生成する方法においては、画素強度に従ってドット密度を変えるステップと、画素強度に従ってドットクラスタのサイズを制御するステップと、画素強度に従ってドットサイズを変えるステップとを含むようにしている。また、本発明に係るハーフトーン処理システムでは、画素強度に従ってドット密度を変えさせ、かつ、画素強度に従ってドットクラスタのサイズを制御するように動作可能な配置制御部と、画素強度に従ってドットサイズを変えるように動作可能なサイズ制御部とを具備するようにしている。

本発明によるハーフトーン処理方法の様々な実施形態は、ドットサイズ（ＡＭ変調）とドット密度（ＦＭ変調）とを共に変化させる。ドットサイズ及び密度を変化させることに加えて、本ハーフトーン処理方法は、また、種々の強度レベルでドットクラスタのサイズを明白に制御することができる。実験により、「クラスタ化された」ＡＭ／ＦＭハーフトーン処理が、高空間解像度，平滑なハーフトーンテクスチャ，優れたプリント安定性，及びモアレ耐性を達成することができるということが論証された。

以下の説明を通して、デジタル画像及びハーフトーンという用語を使用する。デジタル画像は、テキスト及び／又はグラフィックスの任意の組合せを示すように選択され配置された電子的な画素のマトリクスである。各画素は、強度値を有する。例えば、８ビットグレースケール画像では、各画素の強度値は、０から２５５までの範囲をとることができる。人間の目には、１つのグレーの色調と次のグレーの色調との相違を知覚することはできないため、８ビットグレースケール画像を連続階調画像とみなすことができる。プリントするためには、デジタル画像に対してハーフトーン処理（ディザ処理）プロセスをまず行わなければならない。処理されたデジタル画像をハーフトーンと呼ぶ。プリントされたデジタル画像もまたフトーンと呼ぶことができる。

以下の説明を、複数の節に分ける。「環境」と題された第１節では、本発明の実施形態を実施してもよい例示的なコンピューティング環境について説明する。「コンポーネント」と題された第２節では、本発明の様々な実施形態を実施するために使用される例示的な論理的及び物理的要素について説明する。「動作」と題された次の節では、本発明の様々な実施形態を実施するために行う例示的なステップについて説明する。「ルックアップテーブル」と題された最後の節では、本発明のハーフトーン処理方法及びシステムの実施形態によって使用することができるルックアップテーブルを設計する方法について説明する。

環境
図１は、本発明の実施形態を実施するために有利であるプリント環境１０を示す。プリント環境１０は、コンピュータ１２，１４と、画像形成装置１６と、コンピュータ読取可能媒体１７とを有する。コンピュータ１２，１４は、一般的には、プリントジョブを画像形成装置１６に送信することができる、デスクトップコンピュータ，ラップトップコンピュータ，又はＰＤＡ（携帯情報端末）等のような任意のコンピューティングデバイスを表す。画像形成装置１６は、一般的には、プリントジョブを処理して紙又は透過原稿等の媒体シート上にテキスト及びグラフィックス等の画像を形成することができるハードウェア及びプログラミングの任意の組合せを表す。例としては、プリンタ，コピー機，及びファクシミリ装置と、３つの機能すべてを提供する複合機と、がある。なお、画像形成装置は、コピー機として機能する場合には、コンピュータ１２，１４を必要とすることなくプリントジョブを作成することができる。

コンピュータ読取可能媒体１７は、一般的には、コンピュータ／プロセッサベースのシステム又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）若しくはコンピュータ読取可能媒体１７からロジックをフェッチし又は取得しそこに含まれる命令を実行することができる他のシステム等の命令実行システムにより、又はそれに関連して使用することができる任意の媒体を表す。コンピュータ読取可能媒体１７は、ディスケットとして示されているが、命令実行システムにより又はそれに関連して使用されるプログラム及びデータを含み、格納し、又は維持することができる任意の媒体であってもよい。コンピュータ読取可能媒体１７は、例えば、電子，磁気，光，電磁気，赤外線，又は半導体の媒体等のような多くの物理媒体のうちの任意のものからなってもよい。適当なコンピュータ読取可能媒体１７のより特定の例としては、限定されないが、フロッピー（登録商標）ディスケット又はハードドライブ等のポータブル磁気コンピュータディスケット，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），リードオンリメモリ（ＲＯＭ），消去可能プログラマブルリードオンリメモリ，又はポータブルコンパクトディスクがある。

コンピュータ１２，１４と画像形成装置１６とは、リンク１８によって相互接続される。リンク１８は、概して、通信リンク，赤外線リンク，無線周波数リンク，及び／又はデバイス１２〜１６間の電子通信を提供する他の任意のコネクタ又はシステムを介するケーブル，無線，又はリモート接続を表す。リンク１８は、イントラネット，インターネット，又はそれら両方の組合せであってもよい。

プリントジョブという用語は、画像形成装置１６に対して１つ又は複数の媒体シート上に画像を形成するように指示する一連の命令を指す。それら命令には、テキスト，グラフィクス，又はそれら両方の組合せを形成する命令（指示）が含まれてもよい。プリントジョブを、コンピュータ１２又は１４によって生成してもよく、或いは画像形成装置１６がコピー機として機能する場合は画像形成装置１６によって直接生成してもよい。命令には、複数の丁合コピー（照合コピー；collated copy）をプリントする指示等のような仕上げの指示が含まれてもよい。

コンポーネント
ここで、図２〜図４のブロック図を参照して、本発明の一実施形態の論理コンポーネントについて説明する。図２から始めると、画像形成装置１６は、図示しない他のコンポーネントもあるが、特に、プリントエンジン２４と、メモリ２６と、制御ロジック２８とを有する。

プリントエンジン２４は、プリントジョブデータを利用して媒体シートに画像をプリントすることができるハードウェア及びプログラミングを表す。例えば、画像形成装置１６がレーザプリンタである場合には、プリントエンジン２４は、光学スキャナ，感光ドラム，トナー及び定着器を有する。光学スキャナは、制御ロジック２８によって生成されるハーフトーンプリントコードに従って、ドラムにわたってレーザビームを調整する。ドラムの被スキャン部分は、トナーを引き寄せる。トナーは、ドラムから所望の画像を形成する媒体シートに転写される。定着器は、トナーを媒体シートに永久的に付着させる。

メモリ２６は、一般的には、電子データを書き込みかつ取り出すことができる任意のメモリを表す。例えば、メモリ２６は、ランダムアクセスメモリ，フラッシュメモリ，ハードディスク，又はそれらの任意の組合せであってもよい。制御ロジック２８は、一般的には、プリントジョブを処理してハーフトーンプリントコードをプリントエンジン２４に送出することができる任意のプログラムを表す。本明細書で使用するハーフトーンプリントコードとは、プリントエンジン２４がデジタル画像の複製を形成するために処理することができる電子命令を指す。

プリントジョブは、画像形成装置１６によって受け取られる際、通常はＰＤＬ（ページ記述言語）フォーマットである。ＰＤＬフォーマットは、プリントされた１つ又は複数のページのレイアウト及び内容を記述する。ＰＤＬフォーマットの最新バージョンは、オブジェクト指向であり、それは、それらが線，弧，及び円等の幾何学的オブジェクトに関してページを記述することを意味する。制御ロジック２８は、プリントジョブを、プリントエンジン２４が使用することができるハーフトーンプリントコードに変換することができる。処理には、プリントジョブをハーフトーンにレンダリングすることが含まれる。

ここで、図３を参照すると、制御ロジック２８は、ラスタライザ３０と、コンプレッサ３２と、ハーフトーンモジュール３４と、マネージャ３６とを有する。ラスタライザ３０は、一般的には、プリントジョブを、各々がプリントされるページ又はページの一部を表す１つ又は複数のデジタル画像にレンダリングすることができる任意のプログラムを表す。各画素の位置及び特性を定義するデジタル画像は、極めて大きい場合があり、急速にメモリ２６を消耗する可能性がある。コンプレッサ３２は、デジタル画像をより管理し易いサイズに圧縮することができる任意のプログラムを表す。コンプレッサ３２は、また、解凍することができる。

ハーフトーンモジュール３４は、デジタル画像を、プリントエンジン２４がプリントすることができるハーフトーン、すなわちプリントエンジン２４によってプリントされる各ドットの特性を定義するハーフトーンに変換することができるプログラムを表す。マネージャ３６は、圧縮されたデジタル画像をメモリ２６に書き込みかつメモリ２６から圧縮されたデジタル画像を取り出すことができ、それにより圧縮されたデジタル画像をコンプレッサ３２が解凍してハーフトーンモジュール３４に転送することができるようにする、任意のプログラムを表す。

図４は、ハーフトーンモジュール３４の論理コンポーネントを示す例示的な図である。図示するように、ハーフトーンモジュール３４は、配置制御部３８と、サイズ制御部４０とを有する。ハーフトーンを、行及び列に編成されたセルの２次元マトリクスとしてみなすことができる。各セルは、ドットを含んでも含まなくてもよい。配置制御部３８は、ハーフトーンのいずれのセルがドットを含むかを判断することができるプログラムを表す。言い換えれば、配置制御部３８は、ＦＭ変調に関与する。配置制御部３８は、また、ドットクラスタのサイズを制御することができる。サイズ制御部４０は、ドットを含むものと判断されたハーフトーンセルに対し、各ドットのサイズ及びその所与のセル内における配置を指定することができるプログラムを表す。これを、ＡＭ変調と呼ぶことができる。配置制御部３８及びサイズ制御部４０によって使用される特定の技法の例については後述する。

ハーフトーンモジュール３４は、また、ドットクラスタルックアップテーブル（ＬＵＴ）４２と、ドット密度ＬＵＴ４４と、ドットサイズＬＵＴ４６と、ルックアップテーブル制御部４８とを有する。ＬＵＴ４２〜４６の各々は、各々が画素強度値に対応する複数のエントリを含む。各エントリは、デジタル画像をハーフトーンに変換する場合に使用することができるデータを含む。クラスタＬＵＴ４２における各エントリは、所与の画素強度値又は画素強度値の範囲に対応するクラスタ係数を表すデータを含む。ドット密度ＬＵＴ４４における各エントリは、所与の画素強度値又は画素強度値の範囲に対応するドット密度係数を表すデータを含む。クラスタ係数及びドット密度係数は、配置制御部３８が、ハーフトーンにおける所与のセルがドットを含むか否かと、特定のドットクラスタのサイズとを確定するのに役立てるように使用する。ドットサイズＬＵＴ４６における各エントリは、所与の画素強度値又は強度値の範囲に対応するドットサイズ係数を表すデータを含む。

サイズ係数は、サイズ制御部４０が、所与のハーフトーンセルに含まれるドットのサイズを指定するために使用する。ルックアップ制御部４８は、一般的には、各ＬＵＴ４２〜４６における、所与の画素の強度値に対応するエントリの位置を特定することができる任意のプログラムを表す。ルックアップ制御部４８は、また、位置が特定されたエントリの各々からデータを取り出すことができる。図５を参照すると、ＬＵＴ４２〜４６は、ハーフトーンモジュール３４の一部でなくてもよく、その代わりにメモリ２６又はＬＵＴ制御部４８がアクセス可能な別の適当な場所に格納されてもよい、ということに留意されたい。

なお、ＬＵＴ４２〜４６を、単一の結合されたＬＵＴ（図示せず）に置き換えてもよい。結合されたＬＵＴの各エントリは、画素強度又は画素強度の範囲に対応し、クラスタ係数，ドット密度係数，及びドットサイズ係数を含む。

ここで、図６を参照して、列及び行に配置された画素のマトリクスから構成されるデジタル画像を想定する。各画素を、Ｐ（ｍ，ｎ）と表すことができる。ここで、ｍ及びｎは、その画素を含むそれぞれの列及び行を表す。画素の強度値をＩ（ｍ，ｎ）として特定することができる。デジタル画像を処理してハーフトーンを生成する際に、デジタル画像を構成する画素を逐次検査する。各画素Ｐ（ｍ，ｎ）に対し、ルックアップ制御部４８は、ドットクラスタＬＵＴ４２においてその画素の強度値Ｉ（ｍ，ｎ）に対応するエントリの位置を特定し、そのエントリからクラスタ係数Ｃ（ｍ，ｎ）を取り出す（検索する）。同様に、ルックアップ制御部４８は、ドット密度ＬＵＴ４４からドット密度係数Ｄ（ｍ，ｎ）を取り出し、ドットサイズＬＵＴ４６からドットサイズ係数Ｓ（ｍ，ｎ）を取り出す。

なお、ＬＵＴ４２〜４６から係数Ｃ（ｍ，ｎ）、Ｄ（ｍ，ｎ）及びＳ（ｍ，ｎ）を取得する代わりに、配置制御部が、画素Ｐ（ｍ，ｎ）の強度の関数としてＣ（ｍ，ｎ）及びＤ（ｍ，ｎ）を計算してもよい。同様に、サイズ制御部４０が、画素強度の関数としてＳ（ｍ，ｎ）を計算してもよい。

取り出された係数Ｃ（ｍ，ｎ）及びＤ（ｍ，ｎ）を使用して、配置制御部３８は、ドットが所与の画素Ｐ（ｍ，ｎ）に対応するハーフトーンセルに配置されるか否かを判断する。この判断を、ドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）によって表す。Ｂ（ｍ，ｎ）は、０又は１の値を有することができる。１の値は、ドットが配置されることを示す。０の値は、ドットが配置されないことを示す。取り出された係数Ｓ（ｍ，ｎ）と変数Ｂ（ｍ，ｎ）とを使用して、サイズ制御部４０は、配置されるドットのサイズを確定する。上記においてハーフトーンプリントコードと呼ぶこの出力を、変数ＨＰＣ（ｍ，ｎ）によって表し、プリントエンジン２４に送出する。ＨＰＣ（ｍ，ｎ）は、例えば、ヒューレット・パッカード・カンパニー製のレーザプリンタのプリントエンジンによって使用されるパルス幅変調（ＰＷＭ）コードであってもよい。

ドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）を、誤差拡散アルゴリズムを使用して計算することができる。図７及び図８は、誤差拡散に対する従来の手法を説明するのに役立つものであり、配置制御部３８によって使用される特定の技法の例については、図９及び図１０を参照して後の節において説明する。

図７は、中心にセル（ｍ，ｎ）が配置されたセル５０の５×３マトリクスを示す。セル（ｍ，ｎ）は、所与のデジタル画像の画素Ｐ（ｍ，ｎ）に対応する。上述したように、Ｂ（ｍ，ｎ）の値により、セル（ｍ，ｎ）にドットが配置されるか否かが確定される。Ｐ（ｍ，ｎ）の調整された強度値（後述する）が閾値を満たすか又はそれを越える場合には、Ｂ（ｍ，ｎ）は、１に設定される。そうでない場合には、Ｂ（ｍ，ｎ）は、０に設定される。

例えば、Ｐ（ｍ，ｎ）が８ビットグレースケール画像の画素であると想定する。その強度値は、０から２５５までの範囲をとることができる。閾値を、１２７に設定するものとする。Ｐ（ｍ，ｎ）に対する調整された強度値が少なくとも１２７である場合にのみ、セル（ｍ，ｎ）にドットが配置される。８ビットスケールにおいて、ドットがあるセルの強度値は、２５５である。ドットのないセルの強度値は、０である。Ｐ（ｍ，ｎ）に対する調整された強度値は１４５であり、閾値を越えるものとする。従って、ドットが配置されると共に、セル（ｍ，ｎ）の強度値は２５５となり、すなわち、Ｐ（ｍ，ｎ）の強度レベルより実質的に大きくなる。この強度値の差を、誤差ｅ（ｍ，ｎ）と呼ぶ。この誤差を、
式；
ｅ（ｍ，ｎ）＝画素強度−ドット強度
によって計算することができる。一例では、ｅ（ｍ，ｎ）＝１４５−２５５＝−１１０である。

この誤差を、誤差の部分をセル（ｍ，ｎ）に隣接するセルにシフトさせることによって拡散することができる。図７の例で分かるように、誤差の様々な部分を以下の４つのセル（ｍ＋１，ｎ），（ｍ−１，ｎ＋１），（ｍ，ｎ＋１），及び（ｍ＋１，ｎ＋１）にシフトさせる。所与のセルにシフトする部分は、重み係数Ｗによって決まる。重み係数の数は、誤差がシフトされるセルの数に等しい。図７では、４つの重み係数、すなわちＷ（１），Ｗ（２），Ｗ（３），及びＷ（４）があり、誤差ｅ（ｍ，ｎ）は、以下のように拡散される。
・（ｍ＋１，ｎ）の強度値にＷ（１）×ｅ（ｍ，ｎ）を加算する。
・（ｍ−１，ｎ＋１）の強度値にＷ（２）×ｅ（ｍ，ｎ）を加算する。
・（ｍ，ｎ＋１）の強度値にＷ（３）×ｅ（ｍ，ｎ）を加算する。
・（ｍ＋１，ｎ＋１）の強度値にＷ（４）×ｅ（ｍ，ｎ）を加算する。
重み係数の合計は、１に等しくなければならない。例えば、Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＝１であるように、Ｗ（１）は７／１６に等しく、Ｗ（２）は１／１６に等しく、Ｗ（３）は５／１６に等しく、Ｗ（４）は３／１６に等しくてもよい。

誤差ｅ（ｍ，ｎ）を拡散すると、（ｍ，ｎ）に隣接するいくつかのセルの強度値を調整する。ここで、図８を参照すると、セル（ｍ，ｎ）にドットが配置されるか否かを判断する前に、Ｐ（ｍ，ｎ）の強度値を、セル（ｍ−１，ｎ），（ｍ−１，ｎ−１），（ｍ，ｎ−１），及び（ｍ＋１，ｎ−１）からの重み付き誤差を加算することによって調整する。Ｐ（ｍ，ｎ）の調整された強度値を変数Ｉ_A（ｍ，ｎ）によって表すことができる。ここで、Ｉ_A（ｍ，ｎ）＝Ｉ（ｍ，ｎ）＋Ｗ１×ｅ（ｍ−１，ｎ）＋Ｗ２×ｅ（ｍ＋１，ｎ−１）＋Ｗ３×ｅ（ｍ，ｎ−１）＋Ｗ４×ｅ（ｍ−１，ｎ−１）である。Ｂ（ｍ，ｎ）の値、並びに、ドットがセル（ｍ，ｎ）に配置されるか否かを決定（確定）するために使用するのは、この調整された強度値である。

動作
ここで、図９〜図１１を参照して本発明の実施形態の動作について説明する。図９は、本発明の一実施形態によるハーフトーンを生成するために行うステップを示す例示的なフローチャートである。図１０及び図１１は、本発明の一実施形態によるハーフトーンを生成しプリントするために行うステップの例示に役立つ例示的なフローチャートである。

図９から始めると、デジタル画像の各画素について、画素強度を取得する（ステップ５２参照）。グレースケールデジタル画像の場合、強度は、グレーレベルと同義である。画素強度に従ってドット密度を変える（ステップ５４参照）。画素強度に従ってドットクラスタサイズを制御する（ステップ５６参照）。また、画素強度に従ってドットサイズを変える（ステップ５８参照）。上記の例に関し、ステップ５４，５６は、配置制御部３８（図４〜図６参照）によって達成することができる。ステップ５８は、配置制御部３８によって生成された出力を使用してサイズ制御部４０により達成することができる。

図１０は、本発明の一実施形態による、ハーフトーンを生成してプリントするために行うステップを示す。最初に、プリントジョブを生成する（ステップ６０参照）。再び図１を参照すると、このステップは、プリントジョブを生成して画像形成装置１６に送出するためにコンピュータ１２で実行しているソフトウェアを使用して達成することができる。別法として、画像形成装置１６がコピー機である場合には、ステップ６０を、画像形成装置１６のみを使用して達成してもよい。そして、プリントジョブをラスタライズして１つ又は複数のデジタル画像を形成する（ステップ６２参照）。各デジタル画像に対して、変数Ｘを、デジタル画像の画素列の数に等しくなるように設定し、変数Ｙを、画素行の数に等しくなるように設定する（ステップ６４参照）。変数ｍ及びｎを各々１に等しくなるように設定する（ステップ６６参照）。変数ｍは、分析されている特定の画素の列を表し、変数ｎは、分析されている特定の画素の行を表す。

画素Ｐ（ｍ，ｎ）についての強度値Ｉ（ｍ，ｎ）を取得し（ステップ６８参照）、クラスタ係数Ｃ（ｍ，ｎ），密度係数Ｄ（ｍ，ｎ），及びサイズ係数Ｓ（ｍ，ｎ）を取り出す（検索する）（ステップ７０参照）。再び図４及び図５を参照すると、ステップ６０及び６２は、ＬＵＴ制御部４８によって実行することができる。ドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）を、Ｃ（ｍ，ｎ）及びＤ（ｍ，ｎ）の関数として計算する（ステップ７２参照）。ドットが配置される場合にはＢ（ｍ，ｎ）の値を１に設定し、配置されない場合にはＢ（ｍ，ｎ）の値を０に設定する配置制御部３８によって、ステップ７２を実行することができる。次に、Ｂ（ｍ，ｎ）及びＳ（ｍ，ｎ）の関数としてハーフトーンプリントコードＨＰＣ（出力コード）（ｍ，ｎ）を生成する（ステップ７４参照）。ステップ７２，７４については、後においてより詳細に説明する。

次いで、ハーフトーンプリントコードＨＰＣ（ｍ，ｎ）をプリントエンジン２４に送る（ステップ７６参照）。このコードは、ドットが配置されるか否かについて、並びに、ドットが配置される場合にはそのドットのサイズ、を示す。変数ｍを１だけ増大させる（ステップ７８参照）。変数ｍがＸを越えるか否かを判断する（ステップ８０参照）。越えない場合には、プロセスはステップ６８に戻り、行ｎの残りに対して処理することができる。越える場合には、変数ｍを１に設定し、変数ｎを１だけ増大させる（ステップ８２参照）。変数ｎがＹを越えるか否かを判断する（ステップ８４参照）。越えない場合には、プロセスはステップ６８に戻り、行ｎに対して処理することができる。越える場合には、すべての列及び行は処理されたことになる。

図１１は、図１０のステップ７２を展開している。上述したように、誤差拡散アルゴリズムを使用してドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）を計算することができる。図１１は、本発明の一実施形態によって変更された誤差拡散アルゴリズムの例を例示するのに役立つ。クラスタ化ドットスクリーンを提供する（ステップ８６参照）。このドットスクリーンは、画素がＸ列及びＹ行に配置されたデジタル画像に類似する。ステップ８８において、式；
Ｔ（ｍ，ｎ）＝Ｔ_O＋Ｃ（ｍ，ｎ）×Ｄ_S（ｍ，ｎ）
に従って、（Ｐ（ｍ，ｎ）と比較するために）閾値を計算する。Ｔ_Oは、デフォルト閾値を表し、Ｄ_S（ｍ，ｎ）は、ドットスクリーン画素（ｍ，ｎ）に対する密度係数を表す。Ｔ_Oは、例えば、固定値であってもよく、或いはＤ（ｍ，ｎ）の関数であってもよい。

閾値としてＴ（ｍ，ｎ）を使用して、誤差拡散アルゴリズムに従ってドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）を計算する（ステップ９０参照）。上述したように、Ｂ（ｍ，ｎ）の値（１又は０）により、セル（ｍ，ｎ）にドットが配置されるか否かが決定（判断）される。密度係数Ｄ（ｍ，ｎ）の調整された値が閾値Ｔ（ｍ，ｎ）に等しいか又はそれを越える場合には、Ｂ（ｍ，ｎ）は、１に設定される。そうでない場合には、Ｂ（ｍ，ｎ）は、０に設定される。

Ｄ（ｍ，ｎ）にデジタル画像の先の画素の処理からもたらされる重み付き誤差を加算することによって、Ｄ（ｍ，ｎ）を調整する。例として、画素（１，１）を処理する場合には、他の画素は、処理されていない。Ｐ（１，１）の強度値に従って、Ｃ（１，１）及びＤ（１，１）を取得する。先の画素はいずれも処理されていないため、Ｄ（１，１）は、調整しない。Ｔ（１，１）を計算し、Ｄ（１，１）がＴ（１，１）に等しいか又はそれを越えるか否かを判断する。等しいか又は越える場合には、Ｂ（１，１）を１に設定する。そうでない場合には、Ｂ（１，１）を０に設定する。そして、式；
ｅ（１，１）＝Ｄ（１，１）−Ｂ（１，１）
により、誤差ｅ（１，１）を計算することができる。そして、誤差ｅ（１，１）を、まだ処理されていない１つ又は複数の他の画素に拡散することができる。

図８を参照して説明した従来の誤差拡散例を再び参照すると、以下に記載の式、すなわち、
Ｄ_adjusted（ｍ，ｎ）＝Ｄ（ｍ，ｎ）＋Ｗ１×ｅ（ｍ−１，ｎ）＋Ｗ２×ｅ（ｍ＋１，ｎ−１）＋Ｗ３×ｅ（ｍ，ｎ−１）＋Ｗ４×ｅ（ｍ−１，ｎ−１）
に従って、デジタル画像の４つの先の画素の処理からもたらされる重み誤差を加算することにより、Ｄ（ｍ，ｎ）を調整してもよい。各重み係数の値は、例えば、固定であってもよく、又はＤ（ｍ，ｎ）の値によって決まるようにしてもよい。

Ｂ（ｍ，ｎ）の値が設定されると、誤差ｅ（ｍ，ｎ）を計算して記録することができる（ステップ９２）。そして、後続する画素を処理する場合に、記録された誤差（ｅ（ｍ，ｎ）＝Ｄ_adjusted（ｍ，ｎ）−Ｂ（ｍ，ｎ））を使用することができる。なお、ドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）の値の選択肢が０と１とである場合には、ドット密度係数Ｄ（ｍ，ｎ）の値は、０から１までの値のセットの範囲内になる。

ドット配置指示子Ｂ（ｍ，ｎ）が設定されると、ステップ７４（図１０参照）において、式；
ＰＣ（ｍ，ｎ）＝Ｓ（ｍ，ｎ）×Ｂ（ｍ，ｎ）
に従ってハーフトーンプリントコードＨＰＣ（ｍ，ｎ）を計算することができる。ステップ７６においてＨＰＣ（ｍ，ｎ）をプリントエンジン２４に送り、図１０のステップ６８〜７４を繰り返すことにより次の画素を処理する。

ルックアップテーブル
上述したプロセスを使用することにより、画素の強度値Ｉ（ｍ，ｎ）を用いて、クラスタ係数Ｃ（ｍ，ｎ）と、ドット密度係数Ｄ（ｍ，ｎ）と、ドットサイズ係数Ｓ（ｍ，ｎ）とを取得する。そして、ルックアップテーブル（図４及び図５に示すＬＵＴ４２〜４６）から取得されたこれらの係数を使用して、その画素に対するハーフトーンプリントコードＨＰＣ（ｍ，ｎ）を生成する。これらのルックアップテーブル、すなわちドットクラスタＬＵＴ４２，ドット密度ＬＵＴ４４，ドットサイズＬＵＴ４６を、あり得る画素強度値Ｉ（ｍ，ｎ）の各々に対して所望のレベルの吸収率を取得することができるように設計しなければならない。また、テーブルを、プリント品質及びプリント安定性を含む種々のプリント属性を最適化するのに役立つように設計することも可能である。従って、３つのＬＵＴ４２〜４６内の様々な係数Ｃ，Ｄ，Ｓを変化させることにより、所望の吸収率の品質が向上したレンダリングを達成することができる。

ＬＵＴ４２〜４６を設計する場合に考慮することができる２つの重要な量がある。第１の量は、クラスタ係数Ｃ，ドット密度Ｄ，及びドットサイズＳにおける出力階調レベルＴ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）である。ここで、Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）＝１が完全な黒であり、かつ、Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）＝０が白であるように、Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）の吸収率が線形であると想定する。Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）の中間値は、輝度Ｙにより線形的に変化する。もう一方の量は、プリント歪みＵ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）であり、それは、３つの値（Ｃ，Ｄ，Ｓ）を用いてレンダリングされる強度レベルＩ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）のプリント品質を指定する。Ｕ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）の特定の定義は、特定のプリント適用と、バンディング及びモアレアーティファクト等の回避すべきプリントアーティファクトとによって決まる。最も重要な目標は、各入力強度レベルに対し、階調Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）が正しいという制約に従って、最良のプリント品質を与える３つの値（Ｃ，Ｄ，Ｓ）を選択することである。

パラメータＣ及びＳの各セットに対し、ドット密度Ｄの関数として階調曲線を測定することができる。これを、０から１までの範囲のＤの値とパラメータ対（Ｃ，Ｓ）の定数とを用いて、ランダム化された空間位置にグレーパッチのテストパターンをプリントすることによって行う。そして、各パッチの階調を測定することにより関数Ｔ（Ｃ，．，Ｓ）を取得する。Ｉが０と２５５との間の強度レベルである場合には、Ａ（Ｉ）が所望の階調曲線であるとする。そして、各パラメータ対（Ｃ，Ｓ）に対し、階調補正曲線Ｒ_CS（Ｉ）を、
Ｔ（Ｃ，Ｒ_CS（Ｉ），Ｓ）＝Ａ（Ｉ）
という特性を用いて計算する。なお、各固定ドットサイズＳ及びクラスタ係数Ｃに対し、Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）は、ドット密度Ｄの単調増加関数である。従って、Ｔ（Ｃ，Ｄ，Ｓ）を、Ｄに関して逆転させることができる。ここでは、この逆関数をＴ_C,S ^-1（．）と示す。ドット密度曲線を、式；
Ｒ_C,S（Ｉ）＝Ｔ_C,S ^-1（Ａ（Ｉ））
に従って計算することができる。このドット密度曲線を、ドットサイズＳ及びクラスタ係数Ｃに対する階調補償曲線と呼ぶ。実際には、ドット密度がその最大値Ｄ_maxであるように選択される場合であっても、ドットサイズ値Ｓによっては、何らかの吸収レベルに達成し得ない場合がある。この場合、Ａ（Ｉ）はＴ（Ｃ，Ｄ_max，Ｓ）を越え、Ｒ_CSはＤ_maxに等しく設定される。

Ｒ_CS（Ｉ）を確定した後、３つの値（Ｃ，Ｒ_CS（Ｉ），Ｓ）を用いてレンダリングする強度レベルＩのプリント歪みを観察することができる。ｊ及びｉの各々が０からＮまでの値の範囲にある場合には、（Ｃ^(j)，Ｓ^(j)）が、選択することができるあり得るクラスタ及びサイズ係数値のセットを表すものとする。各対（Ｃ^(j)，Ｓ^(j)）に対し、グレーランプ（gray ramp）を、パラメータの３つの値（Ｃ^(j)，Ｒ_C(j),S(j)，Ｓ^(j)）を使用してプリントする。このグレーランプを、所望の階調曲線Ａ（Ｉ）を達成するように設計する。各強度値Ｉに対し、その強度レベルで最良のプリント品質をもたらすｊ及びｉの値を選択する。この最良品質の出力に対応する指標ｊ及びｉを、ｉ（Ｉ）及びｊ（Ｉ）と示す。これら２つの指標は、強度レベルＩの関数である。それは、一般に、Ｃ及びＳの最良の選択は、強度レベルＩの各値に対して異なるためである。

Ｃ及びＳの最良の値を選択する１つの手法は、プリントサンプルを視覚的に検査して最良の外観を有するランプを選択することである。この主観的な評価は、以下の客観的な考察に基づくことができる。第１に、プリントされたパッチは優れたプリント安定性を有していなければならない。より詳細には、これは、バンディングアーティファクトと強度レベル不連続性とに対して耐性がなければならないことを意味する。第２に、プリントされたパッチは、粒がなく平滑でなければならない。第３に、各グレーレベルでのハーフトーン処理アルゴリズムは、モアレアーティファクトに対して耐性がなければならない。

これらの目標を達成するＣ及びＳの値を選択する際に、以下のガイドラインを使用することができる。ハイライト領域において、優勢なアーティファクトは、目に見える孤立したドットである。従って、一般に、これらの領域ではより小さいドットサイズを使用することが望ましい。さらに、「ブルーノイズ」分散ドット分布を保持するために、ハイライト領域に対してＣ＝０が好ましい。中間調及び陰影領域の場合、バンディング等のプリント安定性アーティファクトがより優勢となる。このため、電子写真プリントに対してより安定しているより大きいドットクラスタを生成するためにより大きいＣの値が好ましい。しかしながら、Ｃの値が大きすぎると、モアレ耐性が危うくなる可能性がある。従って、プリント安定性とモアレ耐性との間のトレードオフを行わなければならない。ドットクラスタの安定した形成をさらに強化するために、ドットサイズ選択に対し以下の規則を適用することができる。すなわち、クラスタ係数Ｃ＞０である場合には、ドットサイズ係数Ｓはその最大値でなければならない。

ｉ（Ｉ）及びｊ（Ｉ）の値が選択されると、０から２５５までの範囲の強度値に対しドットサイズ曲線Ｓ_I及びクラスタ曲線Ｃ_Iを生成するために、３次スプライン補間を使用する。ドット密度曲線を、Ｄ_I＝Ｒ_CI,SI（Ｉ）として計算する。ゆっくりと変化する画像領域をレンダリングする場合に輪郭アーティファクトを回避するために、クラスタ，ドット密度，及びドットサイズ曲線（Ｃ_I，Ｄ_I，及びＳ_I）の各々が非常にゆっくりと変化することが有益である場合がある。

結論
図２〜図６の図は、本発明の様々な実施形態の構造、機能及び動作を示す。複数のブロックはプログラムとして定義される。それらブロックの各々は、全体として又は部分的に、指定された論理機能（複数も可）を実施する１つ又は複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント又はコードの一部を表してもよい。各ブロックは、指定された論理機能（複数も可）を実施する回路又は複数の相互接続された回路を表してもよい。

また、本発明を、コンピュータ／プロセッサベースのシステム又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）若しくは、コンピュータ読取可能媒体からロジックをフェッチし又は取得しそこに含まれる命令を実行することができる他のシステム等の命令実行システムにより、又はそれに関連して使用される任意のコンピュータ読取可能媒体において具体化してもよい。「コンピュータ読取可能媒体」は、命令実行システムにより又はそれに関連して使用されるプログラム及びデータを含み、格納し又は維持することができる任意の媒体であってもよい。コンピュータ読取可能媒体は、例えば、電子、磁気，光，電磁気，赤外線，又は半導体の媒体等の多くの物理媒体のうちの任意のものからなってもよい。適当なコンピュータ読取可能媒体のより特定の例としては、限定されないが、フロッピー（登録商標）ディスケット又はハードドライブ等のポータブル磁気コンピュータディスケット，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），リードオンリメモリ（ＲＯＭ），消去可能プログラマブルリードオンリメモリ，又はポータブルコンパクトディスクがある。

図９，図１０，及び図１１のフローチャートは、実行の特定の順序を示すが、実行の順序は、描かれているものと異なってもよい。例えば、２つ以上のブロックの実行の順序を図示されている順序に対して入れ替えてもよい。また、連続して示されている２つ以上のブロックを、同時に又は部分的に同時に実行してもよい。かかる変形のすべてが本発明の範囲内にある。

以上を要約すると、複合ドット密度（ＦＭ）及びドットサイズ（ＡＭ）変調ハーフトーン処理方法及びシステムは、ドットの密度及びサイズの両方が変更（変調）されるハーフトーンを作成する。ドットサイズ及びドット密度の変更に加えてハーフトーン方法は、また、異なる強度レベルにおけるドットクラスタのサイズを明白に制御する。

本発明を、上述した例示的な実施形態に関して示し説明した。しかしながら、以下の特許請求の範囲において規定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の形態、詳細及び実施形態を作成してもよい、ということを理解しなければならない。

本発明の実施形態を組み込んでもよいコンピューティング環境の概略図である。 本発明の実施形態を組み込んでもよい画像形成装置のコンポーネントを示すブロック図である。 本発明の実施形態を組み込んでもよい制御ロジックコンポーネントを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるハーフトーンモジュール及びルックアップテーブルを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるハーフトーンモジュール及びルックアップテーブルを示すブロック図である。 本発明の実施形態による動作中のハーフトーンモジュールの論理コンポーネントを示すブロック図である。 従来の誤差拡散プロセスの例示に役立つ図である。 従来の誤差拡散プロセスの例示に役立つ図である。 本発明の一実施形態によるハーフトーンを生成するために行うステップを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるハーフトーンを生成しプリントするために行うステップを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるドット配置指示子を計算するために行うステップをさらに示すフローチャートである。

符号の説明

１０ プリント環境
１２，１４ コンピュータ
１６ 画像形成装置
１７ コンピュータ読取可能媒体
１８ リンク
２６ メモリ
２８ 制御ロジック
３４ ハーフトーンモジュール
３８ 配置制御部
４０ サイズ制御部
４２ ドットクラスタＬＵＴ
４４ ドット密度ＬＵＴ
４５ ドットサイズＬＵＴ
４８ ＵＴＬ制御部

Claims (10)

1. 複数の画素からハーフトーンを生成する方法であって、
   画素強度に従ってドット密度を変えるステップと、
   画素強度に従ってドットクラスタのサイズを制御するステップと、
   画素強度に従ってドットサイズを変えるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. ドット密度を変えるステップは、少なくとも間接的に画素強度の関数である誤差拡散アルゴリズムを実施するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの画素に対し、該画素の強度に対応するドット密度係数を取得するステップをさらに含み、
   前記誤差拡散アルゴリズムを実施するステップは、少なくとも部分的に前記ドット密度係数の関数である誤差拡散アルゴリズムを実施するステップを含むこと、
   を特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 少なくとも１つの画素に対し、該画素の強度に対応するクラスタ係数を取得するステップをさらに含み、
   前記ドットクラスタのサイズを制御するステップは、少なくとも部分的にドットスクリーン及び前記クラスタ係数の関数としての閾値を計算するステップを含み、
   前記ドット密度を変えるステップは、少なくとも間接的に前記画素の強度と前記閾値との関数である誤差拡散アルゴリズムを実施するステップを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記画素の強度に対応するドット密度係数を取得するステップをさらに含み、
   前記誤差拡散アルゴリズムを実施するステップは、少なくとも部分的に前記ドット密度係数と前記閾値との関数である誤差拡散アルゴリズムを実施すること、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記画素の強度に対応するドットサイズ係数を取得するステップをさらに含み、
   前記誤差拡散アルゴリズムを実施するステップでは、ドット配置指示子を生成し、
   前記ドットサイズを変えるステップでは、前記ドットサイズ係数と前記ドット配置指示子との関数としてハーフトーンプリントコードを生成すること、
   を特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 画素強度に従ってドット密度を変えさせ、かつ、画素強度に従ってドットクラスタのサイズを制御するように動作可能な配置制御部と、
   画素強度に従ってドットサイズを変えるように動作可能なサイズ制御部と、
   を具備することを特徴とするハーフトーン処理システム。
8. 前記配置制御部は、少なくとも間接的に画素強度の関数である誤差拡散アルゴリズムを実施することによりドット密度を変えるように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載のハーフトーン処理システム。
9. ドット密度係数のルックアップテーブルと、該ルックアップテーブルからドット密度係数を取得するように動作可能なルックアップテーブル制御部とをさらに具備し、取得された前記ドット密度係数は、所与の画素の強度に対応し、前記配置制御部は、少なくとも部分的に前記ドット密度係数の関数である誤差拡散アルゴリズムを実施するように動作可能であることを特徴とする請求項８に記載のハーフトーン処理システム。
10. クラスタ係数のルックアップテーブルと、該ルックアップテーブルからクラスタ係数を取得するように動作可能なルックアップテーブル制御部とをさらに具備し、取得された前記クラスタ係数は、所与の画素の強度に対応し、前記配置制御部は、少なくとも部分的にドットスクリーンと前記クラスタ係数との関数としての閾値を計算し、かつ、少なくとも間接的に前記画素の強度と前記閾値との関数である前記誤差拡散アルゴリズムを実施するように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載のハーフトーン処理システム。
    

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