JP2010118811A - 印刷装置、ディザマトリクス生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質の低下を防止しつつディザ処理の速度を高速化する。
【解決手段】ディザ処理を行うプリンタ１は、予め用意された第１のディザマトリクス５１をメモリ３０に記憶している。そして、第１のディザマトリクス５１を副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が第１のディザマトリクス５１の副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像データ３３の主走査幅である第２のディザマトリクス５２（３２）を生成してメモリ３０に記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディザマトリクスを用いた画像処理を行う装置に関する。

コンピュータで処理された画像データから、印刷装置で印刷するための多階調データを生成する技術として、ディザ処理が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−１０１８３７号公報

ところで、ディザ処理では、画像データに対してディザマトリクスを横方向および縦方向に繰り返し格子状に配置して用いると、ドットの形成パターンが規則的となって画質が低下することがある。

そこで、画質の低下を防ぐため、例えば、画像データに対してディザマトリクスを横方向もしくは縦方向にずらしながら配置したり、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）の各色の画像データに対するディザマトリクスが互いにずれるように配置したりする。

しかしながら、上記のようにディザマトリクスをずらしてディザ処理を行うと、プロセスが複雑となり、その処理速度が低下する。

本発明は、画質の低下を防止しつつディザ処理の速度を高速化する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、ディザ処理を行う印刷装置であって、第１のディザマトリクスを予め記憶する記憶手段と、前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを生成する生成手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、ディザ処理を行う印刷装置であって、第１のディザマトリクスを予め記憶する記憶手段と、前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅が次式で算出される幅である第２のディザマトリクスを生成する生成手段と、を有することを特徴とする。式：（主走査幅）＝（前記第１のディザマトリクスの主走査幅）×（前記第１のディザマトリクスの副走査幅）／（前記第１の画素数）。

ここで、上記の印刷装置において、前記生成手段は、前記第２のディザマトリクスに含まれる各ディザ値を、ディザ処理において前記各ディザ値が読み取られる順序で記憶すること、を特徴としていてもよい。

また、本発明の他の態様は、ディザ処理を行う印刷装置であって、第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを、予め記憶する記憶手段と、前記第２のディザマトリクスを用いてディザ処理を行うディザ処理手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、印刷装置におけるディザマトリクス生成方法であって、第１のディザマトリクスを予め記憶し、前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを生成すること、を特徴とする。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプリンタの、ディザ処理に関するハードウェアの概略構成を示すブロック図である。

プリンタ１は、画像処理アクセラレータ１０と、ＣＰＵ４０と、メモリ５０とを有する。

ＣＰＵ４０は、プログラムを実行してプリンタ１の全体を制御する演算装置である。ＣＰＵ４０は、不図示の通信インタフェースを介して、ホストとして機能するコンピュータから、印刷対象の画像データ（原画像データ）を受信する。また、受信した原画像データ（不図示）をメモリ５０に格納する。

なお、コンピュータから受信する原画像データは、画素ごとにＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）各色の階調値を有するデータである。もちろん、画素ごとにＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）各色の階調値を有する原画像データを受信し、画像処理アクセラレータ１０もしくはＣＰＵ４０がＣＭＹＫの原画像データへ色変換を行うようにしてもよい。

また、ＣＰＵ４０は、画像処理アクセラレータ１０におけるディザ処理で使用される第２のディザマトリクス５２を生成する。具体的には、まず、ＣＰＵ４０は、不図示のＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などに予め格納されている第１のディザマトリクス５１を読み出し、メモリ５０に格納する。第１のディザマトリクス５１を、通信インタフェースを介してコンピュータから取得し、ＨＤＤに格納する、もしくは、メモリ５０に格納するようにしてもよい。なお、第１のディザマトリクス５１は、ＣＭＹＫ各色で共通に１つ用意される。もちろん、ＣＭＹＫ各色で異なるディザマトリクスを用意してもよい。

それから、ＣＰＵ４０は、第１のディザマトリクス５１から第２のディザマトリクス５２を生成し、メモリ５０に格納する。なお、第２のディザマトリクス３２は、ＣＭＹＫの各色について生成される。すなわち、第２のディザマトリクス３２は、画素位置ごとにＣＭＹＫ各色の階調値（ディザ値）を有するデータである。

ＣＰＵ４０は、生成した第２のディザマトリクス５２をメモリ５０から画像処理アクセラレータ１０に送る。なお、ＣＰＵ４０は、生成した第２のディザマトリクス５２をメモリ５０に格納せずに直接画像処理アクセラレータ１０に送ってもよい。画像処理アクセラレータ１０に送られた第２のディザマトリクス５２は、第２のディザマトリクス３２としてメモリ３０に格納される。

また、ＣＰＵ４０は、印刷対象の原画像データをメモリ５０から画像処理アクセラレータ１０に送り、ディザ処理などの各種画像処理を実行するように、画像処理アクセラレータ１０に指示する。画像処理アクセラレータ１０に送られた原画像データは、原画像データ３３としてメモリ３０に格納される。

また、ＣＰＵ４０は、画像処理アクセラレータ１０により各種画像処理が行われた処理済画像データ（印刷データ）３４を、不図示のプリンタコントローラに送信し、印刷処理を指示する。プリンタコントローラは、不図示のプリンタエンジンを制御して、実際に印刷媒体に印刷を行う。

メモリ５０には、ＣＰＵ４０が実行するプログラム、印刷対象の原画像データ、第１のディザマトリクス５１、第２のディザマトリクス５２などが格納される。メモリ５０は、例えば、ＤＲＡＭにより構成される。

画像処理アクセラレータ１０は、各種画像処理を専用に行うように設計された装置である。画像処理アクセラレータ１０は、プロセッサ部２０と、メモリ３０とを有する。

メモリ３０には、プロセッサ部２０が実行するプログラム、印刷対象の原画像データ、各種画像処理に用いるデータ、画像処理済みの画像データなどが格納される。メモリ３０は、例えば、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Double Data Rate SDRAM）により構成される。

ここで、メモリ３０に対するデータの読み書きは、所定のデータ幅（例えば、８、１６、３２、６４、１２８、２５６bitなど）により行われる。また、データの読み書きは、所定の単位（例えば、８、３２、６４、１２８、２５６bitなど）ごとのアドレスにより行われる。そのため、読み出すべきデータが適切な位置にアラインされていない場合、メモリへのアクセスが増えて効率が悪くなる。また、メモリ３０に対するデータの読み書きは、バースト転送により実行可能である。そのため、読み出すべきデータが連続している場合、メモリへのアクセス効率が高まる。

図１に示すように、メモリ３０は、第２のディザマトリクス３２と、原画像データ３３と、処理済画像データ３４とを格納する領域を有する。

第２のディザマトリクス３２（第２のディザマトリクス５２）は、ＣＰＵ４０によりメモリ５０から読み出され、プロセッサ部２０のメモリコントローラ２２を介してメモリ３０に格納される。

原画像データ３３は、印刷対象の画像データである。原画像データ３３は、ＣＰＵ４０によりメモリ５０から読み出され、プロセッサ部２０のメモリコントローラ２２を介してメモリ３０に格納される。

処理済画像データ３４は、不図示のプリンタコントローラで印刷処理を実行可能な画像データである。処理済画像データ３４は、ドットデータ（例えば、２値や４値）であり、ＣＭＹＫ各色について生成される。処理済画像データ３４は、ＣＭＹＫ各色の原画像データ３３に対するディザ処理によりプロセッサ部２０により生成され、メモリ３０に格納される。

プロセッサ部２０は、演算部２１と、メモリコントローラ２２とを有する。演算部２１は、複数のプロセッサコアを有し、並列演算を行うことができる。また、各プロセッサコア内で、複数のスレッドを走らせることが可能であってもよい。メモリコントローラ２２は、演算部２１の制御により、メモリ３０へのアクセスを行う。

プロセッサ部２０は、ＣＭＹＫ各色の原画像データ３３に対してディザ処理を行う。すなわち、原画像データ３３に含まれる各画素の階調値と、その画素の位置に対応する、第２のディザマトリクス３２のディザ値とを、並行して所定の順序でメモリ３０から読み出す。そして、ディザ処理結果を処理済画像データ３４としてメモリ３０に書き込む。また、プロセッサ部２０は、各種画像処理を行った処理済画像データ３４をＣＰＵ４０の要求に応じてプリンタコントローラに出力する。

なお、画像処理アクセラレータ１０は、例えば、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）ボードとすることができる。この場合、プロセッサ部２０は、ＧＰＵである。

以上、プリンタ１のディザ処理に関するハードウェアの概略構成を説明したが、本願発明の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、一般的なプリンタが備える他の構成を排除するものではない。また、画像処理アクセラレータ１０の構成は上記に限られない。

次に、上記のように構成される画像処理アクセラレータ１０のディザ処理に関する特徴的な動作について説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る、第２のディザマトリクスの生成方法を説明するための図である。本図は、Ｃ（シアン）の原画像データ３３について、当該色に対応するディザマトリクスを適用する場合を示している。

なお、本実施形態において、主走査方向とは、画像処理において、画像データに含まれる各画素を順に処理する方向（図中の右方向）である。副走査方向とは、主走査方向と直交する方向（図中の下方向）である。

まず、本実施形態において、予め用意された第１のディザマトリクス５１をディザ処理にそのまま用いずに、第１のディザマトリクス５１から第２のディザマトリクス５２（３２）を生成してディザ処理に用いる意義について、図２（Ａ）を参照して説明する。以下、領域の大きさを（横幅：縦幅）と表記する。なお、本実施形態において、横幅と主走査幅、縦幅と副走査幅、はそれぞれ同じ意味である。

仮に、本図に示すように、所定のサイズ（Ｉｗ：Ｉｈ）の原画像データ３３に対して、所定のサイズ（ｗ：ｈ）の第１のディザマトリクス５１を副走査方向に繰り返し配置するとする。また、副走査方向に並べられた第１のディザマトリクス５１の列を、主走査方向に繰り返し配置するとともに、画質低下を防止するため、各列を副走査方向と逆方向にｄ画素ずつずらすとする。なお、原画像データ３３のサイズは、例えば、定型の用紙サイズである。

ここで、原画像データ３３の各画素のディザ処理は、１ライン（Ｉｗ：１）ごとに副走査方向に行われる。また、各ラインの各画素のディザ処理は、左端の画素から順に主走査方向に行われる。原画像データ３３の各画素は、メモリ３０に、上記のディザ処理の順序で、連続したアドレスに格納される。そのため、各画素データは適宜連続した読み出しが可能である。

一方、第１のディザマトリクス５１の各ディザ値は、メモリ３０に、上記のディザ処理と同様の順序で、すなわち、１ライン（ｗ：１）ごとに副走査方向に、かつ、各ラインついては左端のディザ値から順に主走査方向に、連続したアドレスに格納されることとなる。そのため、原画像データ３３の各画素のディザ処理において、連続して読み出すことのできるディザ値の数は、最大でｗとなる。

すなわち、原画像データ３３の各画素の連続的な読み出しと同様に、ディザ値を連続して読み出すことができず、ｗ分の読み出しを行う度にずらし量ｄに応じて読み出し位置を変更する処理が必要である。そのため、メモリアクセスが増え、処理効率が低下する。また、第１のディザマトリクス５１の各ディザ値が適切にアラインされていない場合、メモリアクセスが増え、処理効率が低下する。

そこで、本実施形態では、プロセッサ部２０は、連続して読み出すことのできる画素数が増えるように、第１のディザマトリクス５１に基づいて第２のディザマトリクス５２（３２）を生成する。

具体的には、ＣＰＵ４０は、図２（Ｂ）に示すような、サイズ（Ｉｗ：ｈ）の第２のディザマトリクス５２（３２）を生成する。この第２のディザマトリクス５２（３２）は、第１のディザマトリクス５１を上述したように配置した場合（図２（Ａ））に、原画像データ３３の第１番目のラインから副走査方向にｈライン分が重なる、横幅Ｉｗの領域である。第２のディザマトリクス５２（３２）の左端のディザ値の列は、原画像データ３３の左端の画素列と重なっている。この第２のディザマトリクス５２（３２）を副走査方向に繰り返し配置すれば、原画像データ３３全体に対してディザ処理を実行できる。

上記のように生成された第２のディザマトリクス５２（３２）の各ディザ値は、メモリ３０に、ディザ処理を行う順で、すなわち、１ライン（Ｉｗ：１）ごとに副走査方向に、かつ、各ラインについては左端のディザ値から順に主走査方向に、連続したアドレスに格納される。そのため、原画像データ３３の各画素のディザ処理において、連続して読み出すことのできるディザ値の数は、最大でＩｗ×ｈとなる。

また、ＣＰＵ４０は、図２（Ｃ）に示すような、サイズ（ｗ×（ｈ／ｄ）：ｈ）の第２のディザマトリクス５２（３２）を生成してもよい。この第２のディザマトリクス５２（３２）は、第１のディザマトリクス５１を上述したように配置した場合（図２（Ａ））に、原画像データ３３の第１番目のラインから副走査方向にｈライン分重なる、横幅ｗ×（ｈ／ｄ）の領域である。第２のディザマトリクス５２（３２）の左端のディザ値の列は、原画像データ３３の左端の画素列と重なっている。この第２のディザマトリクス５２（３２）を主走査方向および副走査方向に格子状に繰り返し配置すれば、原画像データ３３全体に対してディザ処理を実行できる。

上記のように生成された第２のディザマトリクス５２（３２）の各ディザ値は、メモリ３０に、ディザ処理を行う順で、すなわち、１ライン（ｗ×（ｈ／ｄ）：１）ごとに副走査方向に、かつ、各ラインについては左端のディザ値から順に主走査方向に、連続したアドレスに格納される。そのため、原画像データ３３の各画素のディザ処理において、連続して読み出すことのできるディザ値の数は、最大でｗ×（ｈ／ｄ）の画素数となる。

なお、第１のディザマトリクス５１の形状および第２のディザマトリクス５２（３２）の、大きさ、配置、ずらし方等は、上記に限られない。

次に、図３を参照して、ＣＭＹＫ各色について互いに異なる第２のディザマトリクスを生成する方法について説明する。なお、各色で異なる第２のディザマトリクスを生成して用いるのは、画質低下を防止するためのである。

具体的には、ＣＰＵ４０は、図３（Ａ）に示すように、Ｃ（シアン）の第２のディザマトリクス５２（３２）Ｃ（図２（Ｂ）の第２のディザマトリックス５２に対応）に対応する領域を、主走査方向にｍ、副走査方向にｎずらした領域について、Ｍ（マゼンダ）の第２のディザマトリクス５２（３２）Ｍを生成する。同様に、主走査方向に２ｍ、副走査方向に２ｎずらした領域について、Ｙ（イエロー）の第２のディザマトリクス５２（３２）Ｙを生成する。また、主走査方向に３ｍ、副走査方向に３ｎずらした領域について、Ｋ（ブラック）の第２のディザマトリクス５２（３２）Ｋを生成する。

また、ＣＰＵ４０は、図３（Ｂ）に示すように、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｃ（図２（Ｃ）の第２のディザマトリックス５２に対応）に対応する領域を、主走査方向にｍ、副走査方向にｎずらした領域について、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｍを生成する。同様に、主走査方向に２ｍ、副走査方向に２ｎずらした領域について、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｙを生成する。また、主走査方向に３ｍ、副走査方向に３ｎずらした領域について、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｋを生成する。

なお、上記のように生成された第２のディザマトリクス５２（３２）Ｍ、Ｙ、Ｋの各ディザ値は、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｃと同様に、メモリ３０に、ディザ処理を行う順で、連続したアドレスに格納される。このようにして、ＣＭＹＫ各色の画像データ３３の同じ位置の画素に対して、ＣＭＹＫ各色で互いに異なる位置のディザ値が適用されるようになる。

もちろん、ＣＭＹＫ各色の間の第２のディザマトリクス５２（３２）のずらし方は上記に限られない。また、ＭＹＫ各色の第２のディザマトリクス５２（３２）を生成せずに、Ｃ（シアン）の第２のディザマトリクス５２（３２）Ｃに含まれるディザ値の読み出し開始位置を、ＭＹＫ各色でずらすようにしてもよい。例えば、第２のディザマトリクス５２（３２）Ｃにおける、Ｍ色のディザ処理時のディザ値の読み出し開始位置は、左上端の位置から主走査方向にｍ、副走査方向にｎずらした位置となる。

以上のようにして生成した第２のディザマトリクスを用いてディザ処理を行うことにより、メモリ３０へのアクセス効率が上がり、ディザ処理が高速化される。

なお、第２のディザマトリクス５２（３２）の横幅ｗ×（ｈ／ｄ）は、第１のディザマトリクス５１の大きさやｄの大きさにより変化する。そこで、Ｉｗとｗ×（ｈ／ｄ）とのいずれか小さい方を第２のディザマトリクス５２（３２）の横幅とすれば、メモリ使用量の増加を抑えることができる。

また、第２のディザマトリクス５２（３２）の横幅は、演算部２１が効率的に読み出しを行えるデータ幅（例えば、６４、１２８bitなど）に合わせて調整してもよい。例えば、ｗ×ｐ＝ｃ×ｑ（ｐ、ｑ：正の整数、ｃ：データ幅）となるように、ｗ×ｐを第２のディザマトリクス５２（３２）の横幅とする。このようにすれば、メモリ３０へのアクセス効率が高まる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、画質の低下を防止しつつディザ処理の速度を高速化することができる。

本発明は、例えば、十分な容量のキャッシュメモリを備えておらず、外部メモリからディザマトリクスのデータを繰り返し読み出す必要があるプロセッサを有する装置に適用すると効果的である。また、キャッシュメモリを介さずに、広いデータ幅で外部メモリからデータを読み出し可能なプロセッサや、キャッシュメモリを介さず、連続してデータを読み込んで並列的に処理を行うプロセッサを有する装置に適用すると効果的である。

なお、上記の本発明の一実施形態は、本発明の要旨と範囲を例示することを意図し、限定するものではない。多くの代替物、修正および変形例が当業者にとって明らかである。

例えば、上記の実施形態ではプリンタを例に挙げているが、本発明は、ディザ処理を行うコピー機、複合機などにも適用できる。また、画像処理アクセラレータ１０を、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などのコンピュータに搭載し、ディザ処理を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、ＣＰＵ４０が第２のディザマトリクスを生成しているが、プロセッサ部２０が生成して、メモリ３０に格納するようにしてもよい。

また、画像の種類（例えば、写真、文字など）、印刷用紙の種類（例えば、写真用、通常印刷用など）などに応じて、第１のディザマトリクス５１を複数用意しておいてもよい。そして、印刷対象の画像の種類や印刷用紙の種類に応じて、ＣＰＵ４０が第２のディザマトリクス５２（３２）を生成するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るプリンタの、ディザ処理に関するハードウェアの概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る、Ｃ色の第２のディザマトリクスの生成方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、ＣＭＹＫ各色の第２のディザマトリクスの生成方法を説明するための図である。

符号の説明

１：プリンタ、１０：画像処理アクセラレータ、２０：プロセッサ部、２１：演算部、２２：メモリコントローラ、３０：メモリ、３２：第２のディザマトリクス、３３：原画像データ、３４：処理済画像データ、３４：ディザマトリクス、４０：ＣＰＵ、５０：メモリ、５１：第１のディザマトリクス、５２：第２のディザマトリクス

Claims (5)

1. ディザ処理を行う印刷装置であって、
   第１のディザマトリクスを予め記憶する、記憶手段と、
   前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを生成する、生成手段と、
   を有すること特徴とする印刷装置。
2. ディザ処理を行う印刷装置であって、
   第１のディザマトリクスを予め記憶する、記憶手段と、
   前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅が次式で算出される幅である第２のディザマトリクスを生成する、生成手段と、
   （主走査幅）＝（前記第１のディザマトリクスの主走査幅）×（前記第１のディザマトリクスの副走査幅）／（前記第１の画素数）
   を有すること特徴とする印刷装置。
3. 請求項１または２に記載の印刷装置であって、
   前記生成手段は、
   前記第２のディザマトリクスに含まれる各ディザ値を、ディザ処理において前記各ディザ値が読み取られる順序で記憶すること、
   を特徴とする印刷装置。
4. ディザ処理を行う印刷装置であって、
   第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを、予め記憶する、記憶手段と、
   前記第２のディザマトリクスを用いてディザ処理を行う、ディザ処理手段と、
   を有すること特徴とする印刷装置。
5. 印刷装置におけるディザマトリクス生成方法であって、
   第１のディザマトリクスを予め記憶し、
   前記第１のディザマトリクスを副走査方向に繰り返し配列するとともに、当該列を副走査方向に所定の第１の画素数ずらしながら主走査方向に配列し、この配置において、副走査幅が前記第１のディザマトリクスの副走査幅であり、主走査幅がディザ処理対象の画像の主走査幅である第２のディザマトリクスを生成すること、
   を特徴とするディザマトリクス生成方法。

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