JP2008066789A - Image processor of image forming apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は,プリンタや複写機などの画像形成装置に内蔵される画像処理装置に関し,特に,入力階調データを所定の特性に対応して階調変換し,拡散処理し,スクリーン処理を行う画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus built in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine, and in particular, an image that performs gradation conversion, diffusion processing, and screen processing of input gradation data corresponding to predetermined characteristics. The present invention relates to a processing apparatus.
プリンタなどの画像形成装置は,画像処理装置と印刷エンジンとを有し,画像処理装置は,画像データから得られた画素毎の入力階調データを画像処理して画像再生データを生成し,印刷エンジンに画像再生データを供給する。画像処理装置は,RGBの階調データを印刷エンジンの色材の色であるCMYKの階調データに色変換し,CMYKの階調データを印刷エンジンのデバイス特性に対応させるなどの目的で階調変換を行い,階調変換されたCMYKの階調データをスクリーン処理して画像再生データを生成する。 An image forming apparatus such as a printer has an image processing apparatus and a print engine. The image processing apparatus performs image processing on input gradation data for each pixel obtained from the image data, generates image reproduction data, and prints the image. Supply image reproduction data to the engine. The image processing apparatus performs color conversion of RGB gradation data into CMYK gradation data, which is the color of the color material of the print engine, and makes the CMYK gradation data correspond to the device characteristics of the print engine. The conversion is performed, and the gradation-converted CMYK gradation data is screen-processed to generate image reproduction data.
スクリーン処理は,網点の面積によって画像の濃淡を表現するAMスクリーン(面積変調)であれば,入力階調データを網点を構成する画素のドットサイズのデータに変換し,同じ粒径のドットの密度で画像の濃淡を表現するFMスクリーン(密度変調)であれば,入力階調データを誤差拡散法などにより画素にドットを形成するまたは形成しないかのデータに変換する。これらのスクリーン処理されたデータが画像再生データとして生成され,電子写真であればパルス幅変調器でパルス幅信号に変換されて印刷エンジンに供給される。また,インクジェットであればドット形成データとして印刷ヘッドに供給される。よって,このスクリーン処理は,ハーフトーン処理または二値化処理などと称され,画像再生データはスクリーン処理データまたは二値化データなどと称される。 If the screen processing is an AM screen (area modulation) that expresses the shading of the image by the area of the halftone dots, the input gradation data is converted to data of the dot size of the pixels constituting the halftone dots, and the dots with the same particle size In the case of an FM screen (density modulation) that expresses the density of an image with a density of, input gradation data is converted into data on whether or not to form dots in a pixel by an error diffusion method or the like. The screen-processed data is generated as image reproduction data, and if it is an electrophotographic image, it is converted into a pulse width signal by a pulse width modulator and supplied to a print engine. In the case of an inkjet, it is supplied to the print head as dot formation data. Therefore, this screen processing is called halftone processing or binarization processing, and the image reproduction data is called screen processing data or binarization data.
特許文献1によれば,画像処理装置内の階調変換ユニットにおいて,8ビットの入力階調データを10ビットの出力階調データに変換することで,ガンマ特性改善の精度を高めることが記載されている。
According to
また,特許文献2によれば,画像処理装置内のハーフトーン処理ユニットが参照するガンマテーブルを拡散ガンマテーブルにして,少ないビット数の画像再生データであってもそのビット数では表現できない仮想上の階調値の画像を再生可能にしたことが記載されている。拡散ガンマテーブルは,大きなテーブル内に所定の変位ベクトル上に配置された同一のインデックス画素群の出力階調値を拡散させその平均値が仮想上の階調値に一致するようにしている。こうすることで,少ないビット数でも多くの濃淡画像を表現することができる。
画像処理装置において,8ビットの入力階調データを8ビットより多い例えば16ビットの出力階調データに階調変換することにより,所望の特性に対応した高精度の階調データに変換することができる。 In an image processing apparatus, 8-bit input grayscale data can be converted into high-precision grayscale data corresponding to desired characteristics by performing grayscale conversion into, for example, 16-bit output grayscale data having more than 8 bits. it can.
しかしながら,階調変換後の階調データのビット数が増加すると,その階調データが入力されるスクリーン処理部が大規模化しコストアップを招く。たとえば,スクリーン処理部がAMスクリーンの場合には,参照するルックアップテーブルのテーブル数が多くなりデータ容量が膨大になる。さらに,スクリーン処理部の後段のパルス幅変調器の回路規模も大型化しコストアップを招く。また,スクリーン処理部がFMスクリーンの場合には,誤差拡散の演算回路が大規模化する。 However, when the number of bits of gradation data after gradation conversion is increased, the screen processing unit to which the gradation data is input becomes large-scale and costs increase. For example, when the screen processing unit is an AM screen, the number of look-up tables to be referenced increases and the data capacity becomes enormous. Furthermore, the circuit scale of the pulse width modulator at the rear stage of the screen processing unit is increased in size, resulting in an increase in cost. Further, when the screen processing unit is an FM screen, the error diffusion arithmetic circuit becomes large.
そこで,本発明の目的は,階調変換部とスクリーン処理部とをそれぞれ独立して所望の構成にすることができる画像処理装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image processing apparatus in which a gradation conversion unit and a screen processing unit can be independently configured in a desired configuration.
上記の目的を達成するために,本発明の第1の側面によれば,画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において,Lビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてMビット(L<M)の第1の階調データに変換する階調変換ユニットと,第1の階調データをNビット(M>N)の第2の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第1の階調データから変換される第2の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと,前記第2の階調データを前記画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有する。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in an image processing apparatus for generating image reproduction data to be supplied to a print engine of an image forming apparatus from input gradation data indicating the gradation of an image. , A gradation conversion unit for converting L-bit input gradation data to M-bit (L <M) first gradation data based on a predetermined conversion characteristic, and N-bit (M > N) The second gradation data is converted by adding a random shift amount and converted from the plurality of first gradation data having the same gradation value. A diffusion processing unit having an average value that substantially matches the same gradation value; and a screen processing unit that converts the second gradation data into image reproduction data that reproduces the shade of the image.
本発明の第1の側面によれば,階調変換ユニットとスクリーン処理ユニットとの間に拡散処理ユニットを設けて,階調変換ユニットの出力である第1の階調データを少ないビット数の第2の階調データに変換する。したがって,スクリーン処理ユニットを大規模化することなく,階調変換ユニットに所望の変換特性と変換精度を持たせることができる。しかも,拡散処理ユニットによりビット数を減じているので,第1の階調データの精度は失われずに第2の階調データに変換され,階調変換ユニットによる変換特性を生かすことができる。 According to the first aspect of the present invention, a diffusion processing unit is provided between the gradation conversion unit and the screen processing unit, and the first gradation data that is the output of the gradation conversion unit is converted into a small number of bits. 2 is converted into gradation data. Therefore, the gradation conversion unit can have desired conversion characteristics and conversion accuracy without increasing the size of the screen processing unit. Moreover, since the number of bits is reduced by the diffusion processing unit, the accuracy of the first gradation data is converted to the second gradation data without loss, and the conversion characteristics of the gradation conversion unit can be utilized.
上記第1の側面において,好ましい態様によれば,前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能である。 In the first aspect, according to a preferred embodiment, the range of the random shift amount of the diffusion processing unit can be dynamically changed.
上記第1の側面において,好ましい態様によれば,前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,前記印刷エンジンの出力濃度特性に対応して前記入力階調データに対応する当該印刷エンジンの出力濃度特性がリニアな関係になるような変換特性である。 In the first aspect, according to a preferred embodiment, the predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is an output of the print engine corresponding to the input gradation data corresponding to the output density characteristic of the print engine. The conversion characteristics are such that the density characteristics have a linear relationship.
上記第1の側面において,好ましい態様によれば,前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,所定の基準階調値より低い入力階調データを階調値ゼロにする,または所定の基準階調値より高い入力階調データを階調値最大にするのいずれか一方または両方を有する変換特性である。 In the first aspect, according to a preferred embodiment, input gradation data whose predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is lower than a predetermined reference gradation value is set to a gradation value of zero, or a predetermined reference The conversion characteristic has one or both of maximizing the gradation value of input gradation data higher than the gradation value.
上記第1の側面において,好ましい態様によれば,前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,前記印刷エンジンの出力濃度特性の経年変化に応じて,修正されることを特徴とする。 In the first aspect, according to a preferred embodiment, the predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is modified in accordance with an aging change of an output density characteristic of the print engine.
上記第1の側面において,好ましい態様によれば,前記スクリーン処理ユニットは,前記第2の階調データの階調値を面積変調または密度変調して前記画像再生データを生成する。 In the first aspect, according to a preferred embodiment, the screen processing unit generates the image reproduction data by performing area modulation or density modulation on a gradation value of the second gradation data.
上記の目的を達成するために,本発明の第2の側面によれば,画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において,
Lビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてMビットの第1の階調データに変換する階調変換ユニットと,
前記第1の階調データをNビット(M>N)の第2の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第1の階調データから変換される第2の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと,
前記第2の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有し,
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることをすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in an image processing apparatus for generating image reproduction data to be supplied to a print engine of an image forming apparatus from input gradation data indicating the intensity of an image. ,
A gradation conversion unit for converting L-bit input gradation data into M-bit first gradation data based on predetermined conversion characteristics;
The first gradation data is converted by adding a random shift amount to N-bit (M> N) second gradation data and converted from a plurality of first gradation data having the same gradation value. A diffusion processing unit in which an average value of gradation values of the second gradation data substantially matches the same gradation value;
A screen processing unit for converting the second gradation data into image reproduction data for reproducing the gradation of the image,
The range of the random shift amount of the diffusion processing unit can be dynamically changed.
上記の第2の側面によれば,階調変換ユニットが,スクリーン処理ユニットから独立して,任意の変換特性で入力階調データを階調変換することができ,コストダウンしながら設計の自由度を高めることができる。 According to the second aspect, the gradation conversion unit can perform gradation conversion of the input gradation data with an arbitrary conversion characteristic independently of the screen processing unit, and the degree of freedom in design while reducing the cost. Can be increased.
以下,図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し,本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.
図1は,本実施の形態における画像形成装置とそれに内蔵される画像処理装置の構成図である。図1の画像形成装置は,一例としてプリンタ装置14であり,コントローラ16が画像処理装置に対応する。
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus and an image processing apparatus built therein according to the present embodiment. The image forming apparatus in FIG. 1 is a
ホストコンピュータ10にインストールされているプリンタドライバ11が,印刷データをプリンタ装置14に供給する。コントローラ16のインターフェース30は印刷データ12を受信し,CPU32がプログラムメモリ34内の処理プログラムにより印刷データを解釈し,画素に展開したRGBの階調データを生成しメモリ36内に保存する。画像処理ユニット38は,この画素に対応したRGBの階調データを処理して画像再生データを生成する。画像処理ユニット38の構成については後述する。そして,画像再生データがパルス幅変調ユニット40により印刷エンジン20のレーザ駆動信号のパルス幅データに変調され,印刷エンジン20に転送される。印刷エンジン20では,メカニカル制御部22がエンジンユニット24を制御し,エンジンユニット24内で,転送されたパルス幅データに基づいて図示しない露光ユニットのレーザを駆動して潜像が形成され,色材であるCMYKのトナーが潜像に付着されて現像され,記録紙に転写され定着される。その結果,記録紙に画像が形成される。
A
図1は,AMスクリーンによる電子写真の例であり,FMスクリーンによる場合は,画像処理ユニットで誤差拡散により生成された画像再生データが印刷エンジンに転送され,画像再生データに基づいて画素にドットが形成される。 FIG. 1 is an example of electrophotography using an AM screen. In the case of using an FM screen, image reproduction data generated by error diffusion in an image processing unit is transferred to a print engine, and dots are formed in pixels based on the image reproduction data. It is formed.
図2は,一般的な画像処理ユニットの構成図である。画像処理ユニット38は,RGBの階調データをCMYKの階調データに変換する色変換ユニット382と,所定の特性で階調変換する階調変換ユニット384と,階調変換された階調データを画像再生データに変換するスクリーン処理ユニット386とを有する。
FIG. 2 is a configuration diagram of a general image processing unit. The
色変換ユニット382は,RGB色空間からCMYK色空間への変換テーブルLUT1を参照して,各8ビットのRGBの階調データを各8ビットのCMYKの階調データC0,M0,Y0,K0に色変換する。階調変換ユニット384は,例えばエンジンユニット24の特性に対応する変換特性γ0を有する階調変換テーブルLUT2を参照して,各8ビットのCMYKの階調データC0,M0,Y0,K0を,各8ビットのCMYKの階調データC1,M1,Y1,K1に変換する。そして,スクリーン処理ユニット386は,スクリーンに対応した変換テーブルγ1,γ2,γ3を有するスクリーンテーブルLUT3を参照して,各8ビットのCMYKの階調データC1,M1,Y1,K1を1ビットまたは数ビットの画像再生データC2,M2,Y2,K2に変換する。
The
図3は,階調変換ユニット384が参照する階調変換テーブルの具体例を示す図である。この階調変換テーブルLUT2は,8ビットの入力階調データに対応して8ビットの出力階調データを有する。変換特性は,例えばエンジンユニットの濃度特性に対応して入力階調値に対応する画像の出力濃度がリニアになるようなS字形状を有する。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the gradation conversion table referred to by the
図3に示したとおり,階調変換テーブルLUT2の変換特性がS字などのノンリニアな特性を有する場合,8ビットの入力階調データを同じビット数の出力階調データに変換すると,入力階調データに255階調の階調数があっても,出力階調データにはどこかに階調の歪みが生じる。つまり,出力階調データは,階調変化がない領域と階調変化が激しくトーンジャンプを招く領域とが存在する。例えば,入力階調データが「0,1,2,3,4」では,出力階調データは「0」と「1」しかなく,同様に,入力階調データが「252」〜「255」では出力階調データは「254」と「255」しかない。図3の例では,出力階調データがとる階調数は200個であり,入力階調データがとる階調数256から大幅に減少している。 As shown in FIG. 3, when the conversion characteristic of the gradation conversion table LUT2 has a non-linear characteristic such as an S-shape, when the 8-bit input gradation data is converted into the output gradation data having the same number of bits, the input gradation Even if the data has 255 gradations, gradation distortion occurs in the output gradation data somewhere. That is, the output gradation data includes an area where there is no gradation change and an area where the gradation change is intense and causes a tone jump. For example, when the input gradation data is “0, 1, 2, 3, 4”, the output gradation data is only “0” and “1”. Similarly, the input gradation data is “252” to “255”. Then, the output gradation data is only “254” and “255”. In the example of FIG. 3, the number of gradations taken by the output gradation data is 200, which is significantly reduced from the number of gradations 256 taken by the input gradation data.
このように出力階調データがとりうる階調数が入力階調データの256より少なくなるため,階調変換により出力階調データの階調解像度が低下し,変換精度が低下して画質の低下を招く。 As described above, since the number of gradations that the output gradation data can take is smaller than 256 of the input gradation data, the gradation resolution of the output gradation data is lowered by the gradation conversion, the conversion accuracy is lowered, and the image quality is lowered. Invite.
そこで,階調変換ユニット384により変換される出力階調データのビット数を入力階調データのビット数8よりも増やすことが考えられる。しかし,その結果,階調変換ユニット384により生成される変換階調データC1,M1,Y1,K1のビット数が大きくなり,それが入力されるスクリーン処理ユニット386の参照すべきスクリーンテーブルLUT3の規模が増大する。または,スクリーン処理ユニット386が誤差拡散演算回路などで構成される場合は,その回路規模が増大する。
Therefore, it can be considered that the number of bits of the output gradation data converted by the
図4は,本実施の形態における画像処理ユニットの構成図である。この画像処理ユニット38は,図2と同様に,色変換ユニット382及びその色変換テーブルLUT1と,階調変換ユニット384及びその階調変換テーブルLUT2と,スクリーン処理ユニット386及びそのスクリーンテーブルLUT3とを有する。ただし,階調変換ユニット384は,各8ビットの入力階調データC0,M0,Y0,K0を,それより多いビット数(例えば16ビット)の高階調度の第1の階調データC1,M1,Y1,K1に変換する。これにより,階調変換された第1の階調データC1,M1,Y1,K1は,入力階調データC0,M0,Y0,K0とほぼ同じ階調数を有する。よって,階調変換しても階調解像度は低下せず,階調変換による画質の低下が回避される。
FIG. 4 is a configuration diagram of the image processing unit in the present embodiment. As in FIG. 2, the
そして,図4の画像処理ユニット38は,階調変換ユニット384とスクリーン処理ユニット386との間に,拡散処理ユニット385を有する。この拡散処理ユニット385は,各16ビットの第1の階調データC1,M1,Y1,K1をそれより少ないビット数(例えば8ビットまたは4ビット)の第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dに変換する。この拡散処理ユニット385は,第1の階調データC1,M1,Y1,K1を,少ないビット数に変換し,それにランダムなシフト量を加えた第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dを生成する。そして,拡散処理ユニット385内では,同じ階調値を有する複数の第1の階調データから変換された第2の階調データの階調値の平均値が,その同じ階調値にほぼ一致するように,ランダムなシフト量が生成される。具体的な拡散処理については後に詳述する。
The
このような拡散処理を行うことで,階調変換ユニット384が生成する第1の階調データC1,M1,Y1,K1のもつ階調情報量を減じることなく,よりビット数の少ない第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dを生成することができる。つまり,第2の階調データは,少ないビット数ではあるが,第1の階調データの濃度特定を維持することができる。
By performing such diffusion processing, the second number of bits with a smaller number of bits can be obtained without reducing the amount of gradation information of the first gradation data C1, M1, Y1, K1 generated by the
そして,ビット数の少ない第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dが,スクリーン処理ユニット386でハーフトーン処理または二値化処理されて,画像再生データC3,M3,Y3,K3に変換される。AMスクリーンの場合は,スクリーン処理ユニット386は,図4中に示した4画素からなる画素群PXに対応して,それぞれガンマ変換テーブルγ1,γ2,γ3により第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dから,同じビット数または少ないビット数の画像再生データC3,M3,Y3,K3に変換する。また,FMスクリーンの場合は,スクリーン処理ユニット386は,誤差拡散演算などにより画素にドットを形成するか否かの1ビットの画像再生データに変換する。
Then, the second gradation data C1d, M1d, Y1d, K1d having a small number of bits is subjected to halftone processing or binarization processing by the
図5は,本実施の形態における階調変換テーブルLUT2の具体例を示す図である。図示されるとおり,階調変換テーブルLUT2には,8ビット256階調の入力データに対して16ビット65536階調の出力データが対応付けられている。図3の階調変換テーブルと比較すると,入力「0,1,2」には出力「0,39,102」が割り当てられていて,図3のように同じ出力階調が割り当てられることがなく,階調情報量が減じられることがない。同様に,入力253,254,255」に対しても出力「65416,65504,65535」が割り当てられている。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the gradation conversion table LUT2 in the present embodiment. As shown in the drawing, in the gradation conversion table LUT2, 16-bit 65536 gradation output data is associated with 8-bit 256 gradation input data. Compared with the gradation conversion table of FIG. 3, the output “0, 39, 102” is assigned to the input “0, 1, 2”, and the same output gradation is not assigned as shown in FIG. , The amount of gradation information is not reduced. Similarly, the output “65416, 65504, 65535” is assigned to the
したがって,階調変換ユニット384の出力階調データのビット数を増加させることで,より高精度に所望の変換特性で入力階調データC0,M0,Y0,K0を階調変換することができる。
Therefore, by increasing the number of bits of the output gradation data of the
図6は,本実施の形態における階調変換テーブルの他の例を示す図である。本実施の形態では,階調変換ユニット384が入力階調データよりビット数が多い出力階調データに変換するので,変換された出力階調データに所望の変換特性を高精度に与えることができる。たとえば,図6の階調変換テーブルLUT2−1は,S字特性のガンマ特性γ0を有する。階調変換テーブルLUT2−2は,低濃度の入力階調データを濃度0の出力階調データに変換する背景除去の特性γ10を有する。階調変換テーブルLUT2−3は,高濃度の入力階調データを最大濃度の出力階調データに変換する黒強調の特性γ12を有する。さらに,階調変換テーブルLUT2−4は,低濃度の入力階調データを濃度0に,高濃度の入力階調データを最大濃度にそれぞれ変換する特性γ14を有する。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the gradation conversion table in the present embodiment. In the present embodiment, the
上記以外にも,印刷エンジンの入力階調データに対する出力濃度値の特性が経年変化により変化する場合,変化したデバイス特性に追従して階調変換テーブルLUT2の特性を補正することで,印刷エンジンにより再生される画像の濃淡度を一定に保つことも可能である。このエンジンのデバイス特性に追従させて階調変換テーブルLUT2を変化させることは,例えば特許文献1にも記載されているとおり,周知の技術的事項である。
In addition to the above, when the characteristic of the output density value with respect to the input gradation data of the print engine changes due to aging, the print engine corrects the characteristic of the gradation conversion table LUT2 so as to follow the changed device characteristic. It is also possible to keep the intensity of the reproduced image constant. Changing the gradation conversion table LUT2 so as to follow the device characteristics of the engine is a well-known technical matter, as described in
このように,階調変換ユニット384において,変換後の出力階調データのビット数を増やすことで,任意の特性に基づいて高精度に階調変換することが可能になる。
As described above, in the
次に,本実施の形態における拡散処理ユニットの拡散処理について説明する。拡散処理ユニット385は,階調変換ユニット384が変換した第1の階調データC1,M1,Y1,K1を,その階調データが持つ階調情報量を失うことなくより少ないビット数の第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dに変換する。
Next, the diffusion process of the diffusion processing unit in the present embodiment will be described. The
図7は,本実施の形態における拡散処理ユニット385の構成図である。拡散処理ユニットは,シフト量Sに応じた範囲の乱数を発生する乱数発生ユニット50と,第1の階調データC1,M1,Y1,K1それぞれを,より少ないビット数に変換し,乱数発生ユニットが発生する乱数に対応するランダムなシフト量を加えて第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dを生成する拡散演算器52〜55とを有する。
FIG. 7 is a configuration diagram of the
図8は,本実施の形態における拡散処理ユニットの拡散処理の原理を示す図である。横軸は入力階調データC0,M0,Y0,K0の0〜255階調を示す。この入力階調データは,階調変換ユニット384で階調変換テーブルLUT2により変換されて,黒矩形点の第1の階調データC1,M1,Y1,K1に変換される。例えば,入力階調データが「93」の場合に,図5に示されるように,第1の階調データが「13011」に変換される。
FIG. 8 is a diagram showing the principle of diffusion processing of the diffusion processing unit in the present embodiment. The horizontal axis indicates 0 to 255 gradations of the input gradation data C0, M0, Y0, K0. This input gradation data is converted by the
一方で,拡散処理により16ビットの第1の階調データが8ビットの第2の階調データに変換される。黒矩形点の第1の階調データ「13011」は縦軸の第2の階調データ「50」と「51」との間に位置するので,単純にビット数を減じると,第2の階調データは「50」または「51」になり,第1の階調データ「13011」が有する階調情報が失われる。 On the other hand, the 16-bit first gradation data is converted into 8-bit second gradation data by the diffusion process. Since the first gradation data “13011” of the black rectangular point is located between the second gradation data “50” and “51” on the vertical axis, if the number of bits is simply reduced, The tone data becomes “50” or “51”, and the tone information included in the first tone data “13011” is lost.
そこで,拡散処理により,黒矩形点の第1の階調データを,たとえば4つの黒丸点d1〜d4の階調データに拡散させる。つまり,第1の階調データをよりビット数の少ない第2の階調データに変換し,ランダムなシフト量を加えて,第2の階調データd1〜d4に変換する。そして,同じ階調値を有する第1の階調データ(黒矩形点)に対応する複数の第2の階調データ(黒丸点d1〜d4)の平均値が,第1の階調データの階調値とほぼ同じになるようにする。つまり,同じ濃度を有するある面積を持つ画像が,第2の階調データd1〜d4の画素で再現され,全体的には第1の階調データの階調情報が再現されるのである。 Therefore, the first gradation data of the black rectangular points is diffused to the gradation data of, for example, four black circle points d1 to d4 by diffusion processing. That is, the first gradation data is converted into second gradation data having a smaller number of bits, and a random shift amount is added to convert the first gradation data into second gradation data d1 to d4. Then, the average value of the plurality of second gradation data (black circle points d1 to d4) corresponding to the first gradation data (black rectangular points) having the same gradation value is the scale of the first gradation data. It should be almost the same as the key value. That is, an image having an area having the same density is reproduced by the pixels of the second gradation data d1 to d4, and the gradation information of the first gradation data is reproduced as a whole.
シフト量Sを大きくすると,拡散される黒丸点の数が増加し,再生された画像の粒状感が増大しよりノイジーになるが階調情報は高精度に維持される。逆に,シフト量Sを小さくすると,拡散される黒丸点の数が減少し,再生された画像の粒状感は減少するが階調情報は失われる。 Increasing the shift amount S increases the number of diffused black circle points, increasing the granularity of the reproduced image and making it more noisy, but the gradation information is maintained with high accuracy. On the contrary, when the shift amount S is reduced, the number of black dots that are diffused is reduced, and the granularity of the reproduced image is reduced, but the gradation information is lost.
次に,拡散演算器の演算処理について説明する。仮に,階調変換テーブルLUT2の変換後の第1の階調データのビット数をMビット,拡散処理された第2の階調データのビット数をNビット(M>N)とする。階調変換テーブルLUT2により変換された第1の階調データの高精度の階調変換結果INT_Xを,拡散処理後の第2の階調データの階調数に対応する実数精度の値DBL_Xに変換すると,以下の変換式により変換される。 Next, calculation processing of the diffusion calculator will be described. Assume that the number of bits of the first gradation data after conversion of the gradation conversion table LUT2 is M bits, and the number of bits of the second gradation data subjected to diffusion processing is N bits (M> N). The high-precision gradation conversion result INT_X of the first gradation data converted by the gradation conversion table LUT2 is converted into a real number precision value DBL_X corresponding to the number of gradations of the second gradation data after the diffusion processing. Then, it is converted by the following conversion formula.
つまり,第1の階調データINT_Xを階調変換テーブルの最大値2M−1で除算し,第2の階調データの最大値2N−1で乗算する。
That is, the first gradation data INT_X is divided by the
次に,シフト量Sの範囲0〜Sで一様乱数Rsを求め,以下の式(2)により,実数精度の値DBL_Xから整数精度の値DIFF_Xを求める。
Next, a uniform random number Rs is obtained in the
ここで,関数INTは切り捨て,関数RANDは0〜Sの範囲での乱数発生関数を意味する。実数精度の値DBL_Xに乱数Rsを加算してS/2を減算することで実数精度の値DBL_Xに上下の乱数(Rs−S/2)を加えることになり,さらに,0.5を加算して切り捨て処理INTを行うことで四捨五入処理される。つまり,実数精度の値DBL_Xが±S/2の範囲で拡散されることを意味する。 Here, the function INT is truncated, and the function RAND is a random number generation function in the range of 0 to S. By adding the random number Rs to the real precision value DBL_X and subtracting S / 2, the upper and lower random numbers (Rs−S / 2) are added to the real precision value DBL_X, and 0.5 is added. The rounding process is performed by performing the rounding process INT. That is, the real number precision value DBL_X is diffused in a range of ± S / 2.
Rsが乱数であるので,同じ階調値の第1の階調データが複数の拡散された第2の階調データに変換されても,その複数の第2の階調データの平均値は第1の階調値の実数精度の値とほぼ等しくなる。 Since Rs is a random number, even if the first gradation data having the same gradation value is converted into the plurality of diffused second gradation data, the average value of the plurality of second gradation data is the first value. It becomes almost equal to the value of the real number accuracy of the gradation value of 1.
図5の階調変換テーブルを例にして説明する。この例では,第1の階調値は16ビットであり,拡散後の第2の階調値は8ビットである。そして,階調変換テーブルLUT2の入力階調値93の階調変換された第1の階調値は「13011」である。よって,上記式(1)によれば,以下の通りになる。
An explanation will be given using the gradation conversion table of FIG. 5 as an example. In this example, the first gradation value is 16 bits, and the second gradation value after diffusion is 8 bits. The first tone value obtained by tone conversion of the
つまり,実数精度の値DBL_Xは50.625であり,8ビット換算では「50」と「51」の間の値である。 That is, the real number precision value DBL_X is 50.625, and is a value between “50” and “51” in 8-bit conversion.
次に,シフト量Sを「3」にして乱数を発生させ,乱数Rs=2.476387を得たとすると,上記式(2)により,拡散された第2の階調データは,次の通りになる。 Next, assuming that the random amount is generated by setting the shift amount S to “3” and the random number Rs = 2.476387 is obtained, the second gradation data diffused by the above equation (2) is as follows: Become.
つまり,乱数Rs=2.476387に対しては第2の階調データは「52」(図8の黒丸d1)になる。 That is, for the random number Rs = 2.476387, the second gradation data is “52” (black circle d1 in FIG. 8).
同様にして,50個の同じ階調値の第1の階調データに対して乱数Rsを発生し,同様に拡散処理された第2の階調データDIF_Xを求めてみると,第2の階調データの平均値は50.68になった。この平均値は,第1の階調データ「13011」を8ビットに換算した実数精度の値DBL_X「50.625」とほぼ同じになる。 Similarly, when the random number Rs is generated for the 50 first gradation data having the same gradation value and the second gradation data DIF_X subjected to the diffusion process is obtained, the second floor data is obtained. The average value of the tone data was 50.68. This average value is substantially the same as the real number precision value DBL_X “50.625” obtained by converting the first gradation data “13011” into 8 bits.
図9は,本実施の形態における拡散処理の実験結果を示す図である。図9(A)は,上記のように,拡散後の第2の階調データは8ビットで,シフト量Sを3にした場合の,入力階調データが「93」の場合の結果である。横軸がデータ点数0〜50を示し,縦軸が拡散処理された出力階調値である。白丸が実数精度の拡散値DBL_Xを,黒丸が整数精度の拡散値DIFF_Xをそれぞれ示す。実数精度の値の平均値(一点鎖線)と整数精度の平均値(破線)とはほぼ同じになっている。そして,シフト量Sを3にしているので,乱数Rs(=0〜3)の4階調値「49,50,51,52」に拡散されている。
FIG. 9 is a diagram showing an experimental result of the diffusion processing in the present embodiment. FIG. 9A shows the result when the input gradation data is “93” when the second gradation data after diffusion is 8 bits and the shift amount S is 3 as described above. . The horizontal axis represents the number of
本実施の形態の拡散処理ユニットでは,拡散処理された第2の階調データのビット数を4ビットにすることも可能である。但し,ビット数が少ない場合は,第2の階調データがとりうる階調値も少なくなり,階調値全体に対する拡散効果の影響範囲が広くなる。よって,シフト量Sは小さくすること,例えば1が妥当である。上記の例を,拡散後の階調データのビット数を4,シフト量Sを1にした場合の拡散演算について以下に示す。 In the diffusion processing unit of the present embodiment, the number of bits of the second gradation data subjected to the diffusion processing can be set to 4 bits. However, when the number of bits is small, the number of gradation values that can be taken by the second gradation data is also small, and the range of influence of the diffusion effect on the entire gradation value is widened. Therefore, it is appropriate to reduce the shift amount S, for example, 1. The above example shows the diffusion calculation when the number of bits of gradation data after diffusion is 4 and the shift amount S is 1.
まず,実数精度の拡散値DBL_Xは,以下の通りであり,2.978を得る。 First, the real number precision diffusion value DBL_X is as follows, and 2.978 is obtained.
次に,シフト量S=1として乱数を発生させて,乱数Rs=0.825462を得たとすると,整数精度の拡散値DIFF_Xは,以下のとおりであり,「3」を得る。 Next, assuming that a random number is generated with a shift amount S = 1 and a random number Rs = 0.825462 is obtained, the integer-precision diffusion value DIFF_X is as follows, and “3” is obtained.
同様に,50点について乱数を発生させて拡散値を演算した結果が,図9(B)である。この実験によれば整数精度の拡散値(黒丸)の平均値は,2.96と実数精度の拡散値(白丸)の平均値とほぼ同じなっている。そして,シフト量S=1であるので,乱数Rsは0〜1の範囲で生成され,第2の拡散データは「2」と「3」のいずれかに拡散されることになる。ただし,データ数が増大すれば整数精度の拡散値の平均値は実数精度の拡散値に限りなく近づくことは明らかである。 Similarly, FIG. 9B shows the result of calculating the diffusion value by generating random numbers for 50 points. According to this experiment, the average value of the integer precision diffusion values (black circles) is 2.96, which is substantially the same as the average value of the real number precision diffusion values (white circles). Since the shift amount S = 1, the random number Rs is generated in the range of 0 to 1, and the second spread data is spread to either “2” or “3”. However, as the number of data increases, it is clear that the average value of integer-precision spread values approaches the real-precision spread value as much as possible.
図4に戻り,画像処理ユニット38は,拡散処理されたビット数が少ない第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dが,スクリーン処理ユニット386により,所定のビット数の画像再生データC2,M2,Y2,K2に変換される。図4に示されているように,スクリーンテーブルLUT3が3つの特性γ1,γ2,γ3を有する参照テーブルからなり,十字形状の4つの画素PXに対して,真ん中の画素には特性γ1の変換テーブルが,残りの4の画素には特性γ2またはγ3の変換テーブルが対応付けられ,画素の第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dが画像再生データC2,M2,Y2,K2に変換される。第2の階調データのビット数が少ないので,変換テーブルのデータ量が小さくなる。
Returning to FIG. 4, the
あるいは,誤差拡散演算により画素の第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dが画像再生データC2,M2,Y2,K2に変換される。この場合も第2の階調データのビット数が少ないので,誤差拡散演算の演算回路規模も小さくなる。 Alternatively, the second gradation data C1d, M1d, Y1d, K1d of the pixel is converted into image reproduction data C2, M2, Y2, K2 by error diffusion calculation. Also in this case, since the number of bits of the second gradation data is small, the operation circuit scale of the error diffusion calculation is also reduced.
いずれの場合も,第2の階調データのビット数が少なくなっているので,スクリーンテーブルLUT3を含めたスクリーン処理ユニット386の規模を小さくすることができ,コストダウンを図ることができる。
In either case, since the number of bits of the second gradation data is reduced, the scale of the
本実施の形態では,拡散処理でのシフト量Sを動的に変更可能にすることが望ましい。前述したとおり,シフト量Sを大きくすることで拡散処理後の第2の階調データにより再現される画像の濃淡度を高精度に保つことが出来る。しかし,一方で,シフト量Sを大きくすると粒状感が目立ちノイジーな画像になる。この粒状感は,拡散処理後の第2の階調データのビット数にも依存し,さらに画像の濃淡度の変化にも依存する。したがって,シフト量Sが再生される画像を確認したあとにまたは再生される画像を予想して,動的に変更設定可能にされれば,最適な画像を再生することができる。たとえば,外部インターフェースを介してユーザがシフト量を所望の値に設定可能にする。その場合,拡散処理後の第2の階調データのビット数に依存して設定可能なシフト量の範囲がユーザに示されることが望ましい。 In the present embodiment, it is desirable that the shift amount S in the diffusion process can be dynamically changed. As described above, by increasing the shift amount S, it is possible to maintain the gray level of the image reproduced by the second gradation data after the diffusion processing with high accuracy. However, on the other hand, when the shift amount S is increased, the image becomes noticeable and noisy. This graininess depends on the number of bits of the second gradation data after the diffusion processing, and also depends on a change in the intensity of the image. Accordingly, after confirming the image to be reproduced with the shift amount S or by predicting the image to be reproduced, if the change can be dynamically set, the optimum image can be reproduced. For example, the user can set the shift amount to a desired value via the external interface. In this case, it is desirable that the user is shown a range of shift amounts that can be set depending on the number of bits of the second gradation data after the diffusion processing.
図4に示されるとおり,本実施の形態では,階調変換ユニット384とスクリーン処理ユニット386との間に,拡散処理ユニット385を独立して設けている。したがって,階調変換ユニット384では,任意の変換特性に基づいて入力階調データC0,M0,Y0,K0を第1の階調データC1,M1,Y1,K1に変換することができる。この場合,第1の階調データのビット数を大きくして変換精度を高めることができる。一方で,拡散処理ユニット385により高精度の階調情報を失うことなく階調データのビット数を減らすことができるので,その後段のスクリーン処理ユニット386の構成を簡単にすることができ,コストダウンを図ることができる。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, a
上記の実施の形態では,階調変換ユニット384が入力階調データC0,M0,Y0,K0からよりビット数の多い第1の階調データC1,M1,Y1,K1に変換した。しかし,同じビット数または少ないビット数の第1の階調データに変換した場合も,任意のシフト量Sが設定可能な拡散処理ユニット385により最適な拡散条件でより少ないビット数の第2の階調データC1d,M1d,Y1d,K1dに変換できるので,この後段のスクリーン処理ユニットのコストダウンを図ることができる。
In the above embodiment, the
382:色変換ユニット 384:階調変換ユニット
385:拡散処理ユニット 386:スクリーン処理ユニット
S:シフト量
382: Color conversion unit 384: Gradation conversion unit 385: Diffusion processing unit 386: Screen processing unit S: Shift amount
Claims (7)
Lビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてMビット(L<M)の第1の階調データに変換する階調変換ユニットと,
前記第1の階調データをNビット(M>N)の第2の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第1の階調データから変換される第2の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと,
前記第2の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有することを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for generating image reproduction data to be supplied to a print engine of an image forming apparatus from input gradation data indicating the intensity of an image,
A gradation conversion unit for converting L-bit input gradation data to M-bit (L <M) first gradation data based on predetermined conversion characteristics;
The first gradation data is converted by adding a random shift amount to N-bit (M> N) second gradation data and converted from a plurality of first gradation data having the same gradation value. A diffusion processing unit in which an average value of gradation values of the second gradation data substantially matches the same gradation value;
An image processing apparatus comprising: a screen processing unit that converts the second gradation data into image reproduction data that reproduces the gradation of an image.
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることを特徴とする画像処理装置。 In claim 1,
An image processing apparatus, wherein a range of a random shift amount of the diffusion processing unit can be dynamically changed.
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,前記印刷エンジンの出力濃度特性に対応して前記入力階調データに対応する当該印刷エンジンの出力濃度特性がリニアな関係になるような変換特性であることを特徴とする画像処理装置。 In claim 1,
The predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is a conversion characteristic such that the output density characteristic of the print engine corresponding to the input gradation data has a linear relationship corresponding to the output density characteristic of the print engine. An image processing apparatus comprising:
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,所定の基準階調値より低い入力階調データを階調値ゼロにする,または所定の基準階調値より高い入力階調データを階調値最大にするいずれか一方または両方を有する変換特性であることを特徴する画像処理装置。 In claim 1,
Input gradation data whose predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is lower than a predetermined reference gradation value is set to a gradation value of zero, or input gradation data higher than a predetermined reference gradation value is converted to a gradation value. An image processing apparatus having a conversion characteristic having either one or both to maximize.
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が,前記印刷エンジンの出力濃度特性の経年変化に応じて,修正されることを特徴とする画像処理装置。 In claim 1,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the predetermined conversion characteristic of the gradation conversion unit is modified in accordance with a secular change in the output density characteristic of the print engine.
前記スクリーン処理ユニットは,前記第2の階調データの階調値を面積変調または密度変調して前記画像再生データを生成することを特徴とする画像処理装置。 In claim 1,
The image processing apparatus, wherein the screen processing unit generates the image reproduction data by performing area modulation or density modulation on a gradation value of the second gradation data.
Lビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてMビットの第1の階調データに変換する階調変換ユニットと,
前記第1の階調データをNビット(M>N)の第2の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第1の階調データから変換される第2の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと,
前記第2の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有し,
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることをすることを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for generating image reproduction data to be supplied to a print engine of an image forming apparatus from input gradation data indicating the intensity of an image,
A gradation conversion unit for converting L-bit input gradation data into M-bit first gradation data based on predetermined conversion characteristics;
The first gradation data is converted by adding a random shift amount to N-bit (M> N) second gradation data and converted from a plurality of first gradation data having the same gradation value. A diffusion processing unit in which an average value of gradation values of the second gradation data substantially matches the same gradation value;
A screen processing unit for converting the second gradation data into image reproduction data for reproducing the gradation of the image,
The range of the random shift amount of the diffusion processing unit can be dynamically changed.
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