JP2873329B2 - 画像の階調変換法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、構造階調の写真原稿画像から網点階調の印
刷画像を製作するときの新規な画像の階調変換方法に関
する。

特に、本発明は写真原稿画像として濃度レベルにおい
てＨ部（最明部）からＳ部（最暗部）に至る広い濃度レ
ンジを有するものでなく、これらＨ部とＳ部の両方、あ
るいはいずれか一方を欠いた原稿画像を用いて適切な階
調特性を有する印刷画像を製作しようとする場合、ある
いは画像情報の入力センサーの特性から画像情報を区分
的（段階的）にしか入手できないとき、これら入力情報
を統合化して全体的に適切な階調特性を有する印刷画像
を製作しようとする場合、などに有効な画像の階調変換
を提供しようとするものである。

（従来の技術とその問題点） 周知の通り、写真原稿画像からの印刷画像を製作する
上において、その中核的な技術は色分解（カラーセパレ
ーション）技術である。

前記色分解技術において、現在、その作業用具として
エレクトロニクス、コンピュータなど近代的技術を採り
入れて製作されたスキャナー（モノクロ、カラーを含
む。以下同じ。）を利用しているものの、本質的には、
依然として、雲闇的経験と勘に基づいており非科学的か
つ非合理的な技術である。当業界において、今日でさ
え、色分解作業は工業かそれとも工芸か、との議論がな
されていることは、その事実を如実に物語っている。

これを更に説明すると、従来の色分解技術はカラー写
真の処理技術、写真的マスキング法を中心に開発された
ものである。即ち、その色分解技術において、印刷画像
の形成に対する基本的な考え方が写真画像の処理技術に
傾き過ぎており印刷画像の本質や印刷画像作成の生産工
程に対する理解、検討、解析に欠けるところがある。こ
のため、従来の色分解技術は、写真の処理技術という観
点からの色分解技術だけが検討、改良の対象となり、印
刷画像形成の最初の工程に位置し印刷画像の品質に決定
的な影響を与える画像の階調の変換、およびそれに続く
印刷画像の階調と色調との関連性、さらには色に対する
調整、修正、変更などの技術は研究、検討、改良の対象
の外に置かれる結果となり、したがって、依然として、
これらの技術は人間の経験と勘に基づいたままでいると
いう基本的な誤りを犯してしまっている。

現在、色分解作業において近代的な作業用装置である
スキャナーを使いながら、その作業操作の中核となる階
調変換曲線（モノクロ・スキャナーではトーン・カー
ブ，カラー・スキャナーではカラーセパレーション・カ
ーブ，色分解特性曲線などといわれている。以下、同
じ。）の設定技術が、いまなお、スキャナー・メーカー
の経験によって作られスキャナーの記憶装置に記憶され
ている数個の階調変換曲線の中から最適なもの（但し、
これが十分に満足するものであるかどうかは保証の限り
でない）を選び出して作業をするとか、あるいは各スキ
ャナー・ユーザーが自社の作業条件に最も適したと思わ
れる同曲線を経験や勘に基づいて作りこれをスキャナー
の記憶装置に記憶させておき、必要なときにこれを呼び
出して作業をするということが行なわれている。このよ
うな現状は、現在のカラースキャナーが処理している色
分解の二つの要素作業（階調の調整と色調の調整）のう
ち、画像の階調調整について合理的な理論の裏付けがな
されていないからである。

このことはスキャナーを使いながら、現在の色分解技
術は、本質的に、人間の経験と勘に基づいていることを
示す好例である。

このように、モノクロ・スキャナー、カラー・スキャ
ナーなどの電子的製版技術システムにおいて、高度なメ
カニズムを採用しているものの、スキャナーの作業操作
の中核となる階調変換曲線が、科学的かつ合理的に作ら
れていないというのが現状である。このスキャナーの作
業操作の中核となる階調変換曲線を科学的かつ合理的に
作るということが、実は、画像階調の変換、階調と色調
の同時的維持などを科学的、合理的に行なうための必須
的前提要件などのである。

本発明者らは、前記した従来の色分解技術の欠点、限
界を解決かつ打破し、科学的で合理的な色分解技術を確
率するために種々の提案を行なって来た。

即ち、本発明者らは、先に網点階調である印刷画像を
形成するに際して、その作業の中核となる階調変換曲線
を科学的に設定するとともに、このように科学的に設定
した階調変換曲線を利用して画像の階調変換を行なう技
術として特願昭62−148912号（USP 4,811,108号）、該
画像の階調変換技術を応用した製版技術として特願昭62
−165231号（USP 4,833,546号）、該画像の階調変換技
術を応用した網点面積パーセントの管理法として特願昭
62−198302などを提案してきた。

また、本発明者らは前記した階調変換曲線の設定技術
を、原稿画像が標準的画質をもつ標準原稿はもとより、
オーバーやアンダー露光などの非標準原稿にも対応させ
ることができるように昇華させる技術として特願昭63−
114599号、同63−207326号などを提案してきた。

更に、本発明者らは、階調変換曲線の設定時に、原稿
画像の画像情報値として濃度情報値を利用する従来の技
術体系から、原稿画像の元をなす被写体（実景）からの
光量（露光量）に関する画像情報値を利用する技術体系
へとシフトさせるために特願平１−135825号などを提案
してきた。

前記した階調変換曲線を設定するときに光量情報値を
利用する技術（特願平１−135825号など）は、極めてユ
ニークなものであり、これにより原稿画像の品質（オー
バーやアンダー露光の原稿，ハイキーやローキーの階調
変換が極めて難しいとされている原稿，色カブリのある
原稿）に左右されることなく、適切な階調を有する印刷
画像が得られる道が開けた。更に、この技術による場
合、階調変換曲線（濃度情報値から光量情報値を求め、
かかる光量情報値と網点面積％値の関係を規定した曲
線）は、最終的に製作される印刷画像の階調特性（網点
配列の状態）を規定するものであり、該階調変換曲線を
考察すれば校正刷、少なくとも内校を排除できるという
優れた性能を有するものであることがわかった。一方、
従来の濃度情報値と網点面積％値の関係で規定される従
来の階調変換曲線のもとにおいては、階調変換曲線の形
状が複雑であり、このような曲線から最終的に得られる
印刷画像の階調特性を理解するのは難しく、校正刷によ
り階調変換の妥当性を評価しなければならないものであ
る。

本発明は、前記した本発明者らの提案になる光量情報
値をベースとした階調変換曲線の設定技術を利用しつ
つ、原稿画像としてＨ部とＳ部の両方、あるいはいずれ
か一方を欠いた原稿画像から適切な階調特性を有する印
刷画像を製作するための画像の階調変換法を提供しよう
とするものである。このような原稿画像に対する従来技
術は、全く人間の経験と勘に依存するものであり、合理
的な階調変換法の開発が強く望まれているところであ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、連続階調の写真原稿
画像から網点階調の印刷画像を製作するときに、写真原
稿画像の各画素の濃度情報値（Dn）を該写真原稿の写真
濃度特性曲線（濃度情報値をＤ軸、光量情報値をＸ軸と
するＤ−Ｘ直交座標系で示されるもの。）を利用して光
量情報値（Xn）に変換し、該Xn値から下記＜階調変換式
（１）＞を介して階調強度値y_nを求めるようにして階調
変換を行なう方法において、 （１）．予め基準となるＨ（ハイライト）部濃度値（D
_Ho）〜Ｓ（シャドウ）部濃度値（D_So）を有する基準写
真原稿画像から所望の階調画像が得られるように下記＜
階調変換式（１）＞のγ_ｎ値として所望のγ_ｏを設定し
て基準階調変換曲線（y_o）［D_Ho〜D_Soを対応する光量情
報値X_Ho〜X_Soに変換し、該光量情報値X_Ho〜X_Soとγ_ｏ値
のもとで下記＜階調変換式（１）＞を運用して得られる
階調強度値y_nとの関係から求められる曲線］を規定し、 （２）．次に、前記Ｈ部濃度値（D_Ho）〜Ｓ部濃度値（D
_So）の濃度レンジ内に位置づけられるD_Hn〜D_Snの濃度レ
ンジを有する個別写真原稿画像の個別階調変換曲線
（y_n）［D_Hn〜D_Snを対応する光量情報値X_Hn〜X_Snに変換
し、該光量情報値X_Hn〜X_Snとγ_ｎ値のもとで下記＜階調
変換式（１）＞を運用して得られる階調強度値y_nとの関
係から求められる曲線］をX_Hn〜X_Snのレンジ内で前記基
準階調変換曲線（y_o）に適合させるために、下記＜階調
変換式（１）＞のγ_ｎ値を下式（２）により求め、 γ_ｎ＝γ_ｏ×［（X_Hn〜X_Sn）／（X_Ho〜X_So）］ ……（２） （３）．次いで、個別写真原稿画像の濃度情報値（D_Hn
〜D_Sn）に対応する光量情報値（X_Hn〜X_Sn）を、前記γ
_ｎ値と下記＜階調変換式（１）＞のもとで階調強度値y_n
を求めるようにして階調変換を行なうこと、 を特徴とする連続階調の写真原稿画像から網点階調の印
刷画像を製作するときの画像の階調変換法に関するもの
である。

＜階調変換式（１）＞ 上記＜階調変換式（１）＞において； n:個別写真原稿画像を対象とするときはｎとし、基準
写真原稿画像を対象とするときはｎ＝０として区別す
る。

Xn :写真濃度特性曲線を利用して写真原稿画像上の任意
の画素の濃度情報値（Dn）より求めた対応する画素の光
量情報値（Xn′）から、写真原稿画像上の最明部（Ｈ
部）の濃度情報値（D_Hn）より写真濃度特性曲線を介し
て求めた対応する画素の光量情報値（X_Hn）を差し引い
た基礎光量情報値（Xn＝Xn′−X_Hn）を示す。

X_Hn:同上。

X_Sn:写真原稿画像上の最暗部（Ｓ部）の濃度情報値（D
_Sn）より写真濃度特性曲線を介して求めた対応する画素
の光量情報値（X_Sn）を示す。

yn:（基準／個別）写真原稿画像上の任意の画素に対応
する複製画像上の画素に設定される階調強度値。

y_Hn:（基準／個別）写真原稿画像上の最明部（Ｈ部）に
予め設定される階調強度値。

y_Sn:（基準／個別）写真原稿画像上の最暗部（Ｓ部）に
予め設定される階調強度値。

α :印刷画像を表現するために用いる印刷用紙の表面反
射率。

β :β＝10^−γｎにより決められる数値。

γn:任意の係数。

をそれぞれ表わす。

以下、本発明の構成を具体的に説明する。

本発明は、前記したようにその契機は、写真原稿画像
として通常の濃度レベルにおけるＨ部濃度値からＳ部濃
度値（例えば通常のカラーフィルム写真原稿の場合、0.
30〜2.80などというＨ〜Ｓの濃度値を有する。）をもた
ない写真原稿から、いかに合理的に階調変換を行ない、
適切な階調特性を有する印刷画像を製作するかにあっ
た。なお、前記した濃度レベルの設例は単なる例示であ
り、このレンジに限定されるものではない。その際、写
真原稿として、ポジあるいはネガ，透過あるいは反射
型、モノクロームあるいはカラーなどを問わないことは
いうまでもないことである。

別言すれば、Ｈ部とＳ部を有するという意味での標準
（基準）原稿（前記〈階調変換式（１）〉においてｎ＝
０とするケース）において、該標準（基準）原稿のＨ部
濃度値（D_Ho）とＳ部濃度値（D_So）の濃度レンジ内にあ
る個々の個別的な原稿画像（以下、個別写真原稿画像と
いう。）を、いかに合理的に階調変換するかということ
にあった。なお、以下、これら個別写真原稿画像は、Ｈ
部にD_Hn,S部にD_Snという濃度情報値を有するものとす
る。また、前記標準（基準）原稿のＨ部及びＳ部濃度値
（D_Ho,D_So）において、「標準」という用語にとらわれ
ず、その濃度レンジは標準的なレンジはもとより個別写
真原稿画像の濃度レンジ（D_Hn〜D_Sn）を包含するもので
ある。

この種の個別写真原稿画像を階調変換しようとする場
合、階調変換が適切に行なわれたか否かについての判断
基準を、本発明者らは次のように考える。即ち、基準と
なりＨ部濃度値（D_Ho）とＳ部濃度値（D_So）の濃度レン
ジを有する基準写真原稿画像に対し所望と認められる基
準階調変換曲線（y_o）が設定されたと仮定するならば、
D_Ho〜D_Soのダイナミックレンジ内にあるD_Hn〜D_Snを有す
る個別写真原稿画像の個別階調変換曲線（y_n）は、当該
D_Hn〜D_Snのレンジ内において（y_o）＝（y_n）（該レンジ
内において両曲線が一致することを意味する。）の関係
が維持されていれば、階調が適切に変換されたと考え
る。これは、後述するように本発明の〈階調変換式
（１）〉の運用により設定されるy_oは、D_Ho〜D_Soの濃度
レンジにおいて人間の視感にとって自然な濃度階調を有
する印刷画像の作成を保証するものであり、該レンジ内
に収まる（y_n）において、（y_o）＝（y_n）の関係が成立
すれば（y_n）も同様に人間の視感にとって自然な濃度階
調を有する印刷画像を製作するための階調変換曲線とな
ると考えるからである。

また、前記した階調変換の要請（即ち、基準写真原稿
にみられるようなＨ部とＳ部をもたない写真原稿画像の
階調変換の問題）を取込んで、さらに一般化するなら
ば、D_Ho〜D_Soの濃度レンジをもつ基準写真原稿用の基準
階調変換曲線（y_o）が設定されたとき、D_Ho〜D_Soのダイ
ナミックレンジ内に任意に分割された領域において、そ
れぞれの分割領域内で（y_o）と（y_n）を一致させる合理
的な方法の開発が待たれているといえよう。

前記したように、本発明者らは、階調変換曲線を求め
るときに、写真原稿画像の濃度情報値をベースとするの
ではなく、原稿の作成に使用された写真の感光乳剤の特
性曲線（写真濃度特性曲線）を利用して濃度情報値を露
光量の対数値（以下、光量情報値という。）に変換し、
光量情報値をベースとする方法を開発した（特願平１−
135825号）。なお、写真濃度特性曲線は濃度情報値をＤ
軸（縦軸）、光量情報値（光量値の対数値）をＸ軸（横
軸）とするＤ−Ｘ直交座標系で表わされるものである。
本発明において、該写真濃度特性曲線を利用して濃度情
報値から光量情報値を求める際、光量情報値を示すＸ軸
のスケールを、濃度情報値を示すＤ軸のスケールと同じ
にして行になってもよい。即ち、Ｘ軸上の絶対値を使用
せずに、それに相関した値を用いてもよい。この意味に
おいて、本発明においてＸ軸上の値を露光量の対数値に
相関した光量値、あるいは上述したように単に光量情報
値という。本発明において、前記したスケーリングに限
定されないことはいうまでもない。

以上のようにして、階調変換のときに使用される画像
情報値として、光量情報値を得ることができる。本発明
において光量情報値を採用することの理由は次の点にあ
る。従来の階調変換法においては、前記したように濃度
情報値を使用するものであるが、これは写真感光乳剤の
特性（写真濃度特性曲線）に影響されたあとの画像情報
値である。これに対して、光量情報値は被写体そのもの
が有する画像情報とみなしてよく、この画像情報に立脚
して階調変換すれば被写体に忠実な階調が再現されると
考えるからである。

本発明において、濃度情報値を光量情報値に変換する
ことは、前記した通り重要な意味を有する。従って、こ
の点を更に詳しく説明する。

第１図にカラーフィルムの写真濃度特性曲線（Ｆ社
製）を示す。縦軸の濃度値（Ｄ）から横軸の光量情報値
（Ｘ）を求めるには、該濃度特性曲線がＤ＝ｆ（Ｘ）の
関数で表示されれば、その逆関数を用いて容易にＤ値を
Ｘ値に変換することができる。

第１表に第１図の写真濃度特性曲線を関数化した結果
を示す。なお、第１表には、可能な限り正確に写真濃度
特性曲線を数式化するために、数式化区分を複数として
いる。

第１図は写真の感光乳剤層としてＲ（赤）乳剤層の濃
度特性曲線が示されており、これからの画像情報により
多色印刷のＣ版が製作される。従って、他版（Ｍ版,Y
版）の作成においては、Ｇ（緑）乳剤層,Y（黄）乳剤層
の写真濃度特性曲線を数式化し、それぞれの光量情報値
を求めなければならないことはいうまでもない。なお、
簡便法して、Ｒ乳剤層の写真濃度特性曲線のみを利用し
て、C,M,Y版作成用の光量情報値を求め、〈階調変換式
（１）〉のもとで階調変換しても有効であることは実験
的に確認されている。

以上のようにして、連続階調の写真原稿画像の各画素
の濃度情報値（D_n）を、写真原稿の写真濃度特性曲線を
利用して光量情報値（X_n）に合理的に変換することがで
きる。

次に、基準写真原稿画像、即ち、Ｈ部濃度値がD_Ho,S
部濃度値がD_SoであるD_Ho〜D_Soの濃度レンジを有する基
準写真原稿画像と、該濃度レンジ内に収まる濃度レンジ
を有する個別写真原稿画像との関係、及び後者の合理的
な階調変換方法について説明する。

これは前記したように、D_Ho〜D_Soの濃度レンジをもつ
基準写真原稿から人間の視覚にとって自然で階調に富む
印刷画像を製作するための基準階調変換曲線（y_o）が設
定されたとするとき、該D_Ho〜D_Soの濃度レンジ内で任意
に分割された領域において、それぞれの分割領域内の個
別階調変換曲線（y_n）を前記曲線（y_o）に一致させる方
法と同意である。即ち、曲線（y_o）内で分割区分された
曲線（y_n）を合理的に管理するという意味で、曲線
（y_o）をベースにした画像の階調の分割管理技術と同意
であり、以下の説明はこの点を含めて行なう。

前記した点を第２図により説明する。第２図は画像の
階調の分割管理法を説明する図である。

なお、以下の説明では、画像情報値として光量情報値
を重視するという立場を強調するために、写真原稿画像
の濃度情報値（D_n）を該写真原稿画像を作成するために
使用した写真感光乳剤の写真濃度特性曲線を利用して光
量情報値（X_n）に変換した値を用いて、多くの説明がな
される。

また、所定の基準写真原稿画像の濃度レンジ（D_Ho〜D
_So）を光量情報値レンジ（X_Ho〜X_So）に変換したとき、
X_So−X_Ho＝1.00の数値をとることは稀であるが、計算の
利便性を勘案して、該光量情報値レンジを1.00に正規化
している。もとより、このように正規化しても分割領域
の光量情報値も同じ比率で正規化されるので相対的関係
は不変である。

第２図の下段に、画像の階調の分割例が示されてい
る。即ち、基準写真原稿画像の露光量レンジ（X_Ho〜
X_So）内で分割される種々の態様が例示されている。

は、濃度情報値としてＨ部にD_Ho,S部にD_So、従って
対応する光量情報値として、図示のごとくそれぞれX_Ho,
X_Soを有する基準写真原稿画像を示すものである。図示
のごとく、これは基準となる原稿画像であるため、画像
の光量情報レンジ（I_o）は分割されていない。

は、I₁とm₁に、はI₄,m₄,n₄に分割されている。な
お、Ｈ部とＳ部をもたない個別写真原稿画像の場合、例
えばのm₄にその光量情報値が位置づけられるものであ
る。また、Ｈ部を有するがＳ部をもたないものは、例え
ばのI₁に、Ｓ部を有するがＨ部をもたないものはの
m₁に、それぞれの光量情報値が位置づけられるものであ
る。

第２図の上段に、基準写真原稿画像の光量情報値（X
_Ho〜X_Soのレンジ内にある光量情報値X_n）を前記〈階調
変換式（１）〉に代入して求めたＣ版用の基準階調変換
曲線（y_o）が示されている。

基準階調変換曲線（y_o）を求めるときの〈階調変換式
（１）〉の代表的な運用条件は、製版実務との関連か
ら、α＝1.00、y_Ho＝５％（網点面積）、y_So＝95％（網
点面積）、γ_ｎ＝γ_ｏ＝0.45が妥当である。この条件に
より、多くの主観的評価により画質が優れていると認め
る印刷画像が製作される。即ち〈階調変換式（１）〉に
よる階調変換により、Ｈ部（D_Ho→X_Ho）からＳ部（S_So
→X_So）に至るレンジにおいて人間の視感にとって自然
でかつ階調特性に優れた印刷画像を製作することができ
る。本発明においては、このようにして求めた基準階調
変換曲線（y_o）が、各分割された個別階調変換曲線
（y_n）の参照のもと（基準）になるものである。

次に、本発明の基準階調変換曲線（y_o）と個別階調変
換曲線（y_n）を作成するときに使用される〈階調変換式
（１）〉について説明する。

本発明の〈階調変換式（１）〉は、以下に示すように
合理的に導出されたものである。即ち、網点階調の印刷
画像の製作においては、階調変換を規定する関係式（方
程式）が、印刷用紙と印刷インキの反射濃度の数値を基
礎として、印刷画像のＨ部とＳ部に置きたいと所望する
網点の大きさを任意に選びながら、原稿画像上の任意の
管理標本点（Ｘ）の濃度値（ｘ）から印刷画像上の対応
した管理標本点（Ｙ）における網点の網点面積パーセン
トの数値（ｙ）を求めるように定式化されることが望ま
しい。

前記した網点面積パーセントの数値（ｙ）を求める関
係式は、一般に認められている濃度公式（写真濃度、光
学濃度）、即ち から誘導したものである。

この濃度Ｄに関する一般公式を、製版・印刷に適用す
ると次にようになる； である。

そしてこの製版・印刷に関する濃度式（Ｄ′）に、前
述したように作成する網点階調画像の最明部最小網点面
積パーセント（y_H）と最暗部最大網点面積パーセント
（y_S）の数値を任意に設定しながら、連続階調である原
稿画像上の任意の管理標本点（Ｘ）における濃度値
（ｘ）と、これに対応した網点階調である印刷画像上の
管理標本点（Ｙ）における網点の網点面積パーセントの
数値（ｙ）を関連づけるという要請を組込み、理論値と
実測値が近似的に合致するよう関係式を誘導する。

この結果、以下に示す網点面積％の数値（ｙ）決定す
る〈関係式〉が得られる。

〈関係式〉 前記のようにして誘導した〈関係式〉において、α＝
1.0とする場合、常に、最明部及び最暗部に予定した通
りの（予め決定した通りの）網点面積％値（ｙ）を設定
することができる。

このことは、次の点から明らかなことである。即ち、
最明部（Ｈ）において、定義からしてｘ（基礎濃度値）
＝0,最暗部においてｘ＝（原稿画像のＳ部とＨ部におけ
る濃度情報に関連した画像情報値の差）となり、−kx＝
−γとなることから明らかなことである。

なお、前記のように〈関係式〉を運用すること（α＝
１として運用すること）は、全く合理的なものである。
というのは、当業界において濃度計を用いて画像の濃度
情報を入手しようとする際、常に印刷用紙の白度を基準
にして濃度計の零（０）点調整を行うようにしているか
らである。

また、前記〈関係式〉の特質からして明らかである
が、γ値をプラスの数値とすることにより該曲線の形状
を上に凸状に、一方γ値をマイナスの数値とすることに
より該曲線の形状を下に凸状に変化させることができ
る。即ち、γ値によりＨ部及び／又はＳ部などにおいて
階調を所望なものに合理的，規則的に調整することがで
きるものである。

前記した〈関係式〉は、あくまでも階調変換のベース
となる画像情報値は濃度情報値であり、これを光量情報
値をベースとしたものに変形したものが本発明の〈階調
変換式（１）〉である。

前記〈階調変換式（１）〉を利用して作成される階調
変換曲線の性格は、前記したように最終の印刷画像の階
調特性（網点の配列状態）を示すものであり、この曲線
の形状（この形状を大きく律するものはγ値であること
は前記した通りである）から、作業者は所望のγ_ｎ値を
設定することができる（なお、通常のケースにおいて
は、前述したようにγ＝0.45で階調特性に優れた印刷画
像が製作できる）。

第２図の上段に示される基準階調変換曲線（y_o）は、
I_oで示される光量情報値レンジ（X_no＝0.00,X_So＝1.0
0）を有する基準写真原稿画像を所定のγ_ｎ値（γ_ｎ＝
γ_ｏ）のもとで、かつy_Hn＝y_Ho,y_Sn＝y_So（なお、当業
界において、Ｃ版用にはy_Ho＝５％,y_So＝95％が設定さ
れている。）、α＝1.00の条件のもとで階調変換すると
きに使用されるものである。そして、この曲線（y_o）の
もとで階調変換されたとき、優れた階調特性を有する印
刷画像が得られるものと仮定する。なお、この仮定は前
記した理由から極めて合理的なものである。

次に、第２図下段の分割例、例えば分割例のm₄で示
される光量情報値レンジ（X_Hn＝0.250,X_Sn＝0.75）を有
する個別写真原稿画像の階調変換法について説明する。

m₄はI_oと比較して、明らかに光量情報値レンジ（これ
は、写真原稿画像の保有する濃度情報値の相違に対応す
ることはいうまでもないことである）が相違する。

前記したように、優れた階調特性の印刷画像を製作す
るためにはm₄の個別階調変換曲線（以下、y₄という。）
を、m₄のレンジ内においてy₄＝y_oに適合させることが目
標となる。

個別階調変換曲線（y₄）を求めるための〈階調変換式
（１）〉の運用条件は、前記した目標との関連でいえば ●X_Hn＝X_H4＝0.25に設定されるy_Hn＝y_H4, ●X_Sn＝X_S4＝0.75に設定されるy_Sn＝y_S4, は、曲線（y_o）により決定される。

即ち、〈階調変換式（１）〉の運用に際して、決定し
なければならないパラメータ値はγ_ｎ（以下γ_４とい
う。）である。曲線（y_o）のγ_Hoとy_Soは明らかにy_H4と
y_S4と相違するから、曲線（y₄）のγ_ｎ＝γ_４値として
曲線（y_o）のγ_ｏ値を用いることはできない。

しかしながら、本発明によりγ_ｎ＝γ_４の値は次のよ
うにして合理的に決定することができる。即ち、γ
_４は、後述する実施例の実験データに裏付けされるよう
に、下式により合理的に決定することができる。

γ_４＝γ_ｏ×〔（X_H4〜X_S4）／（X_Ho〜X_So）〕 なお、上式において、（X_H4〜X_S4），（X_Ho〜X_So）
は、それぞれ個別、基準の写真原稿画像の光量情報値の
レンジを示す。上記の設例の場合、γ_４＝γ_ｏ×〔0.5/
1.0〕＝0.5γ_ｏの値を用いればよい。

より一般的には、分割された領域のγ_ｎ値は、下式
（２）により決定される。

γ_ｎ＝γ_ｏ×〔（X_Hn〜X_Sn）／（X_Ho〜X_So）〕 ……（２） 前記した式（２）の誘導は、本発明者らの演繹的推論
からなされたものである。即ち、写真濃度特性曲線を利
用して求められた光量情報値は、人間の視感の弁別特性
において濃度リニアに評価（対数的評価）されること、
また該光量情報値が処理される〈階調変換式（１）〉も
濃度公式を組込んであることから階調変換された結果も
濃度リニアに評価されること（これは、人間の視感にと
って自然な階調特性であることを意味する。）、を勘案
すれば光量情報値のレンジに相違がみられるならば基準
レンジとの比例関係において〈階調変換式（１）〉を運
用すればよいという推論である。

以上の〈階調変換式（１）〉を運用する際のパラメー
ターの決定法に従い、個別階調変換曲線（y_n）は、分割
レンジ内において確実に基準階調変換曲線（y_o）に一致
させることができる。即ち、別言すれば基準写真原稿画
像のようにＨ部とＳ部をもたない個別写真原稿画像から
階調特性に優れた印刷画像を製作するに際して、個別階
調変換曲線（y_n）を合理的に決定することができる。

前記したと同様に、分割例のI₄レンジに対するγ_ｎ
値（この設例の場合、γ_ｎ値は0.25γ_ｏとなる）、n_nレ
ンジに対するγ_ｎ値（この設例の場合、γ_ｎ値は0.25γ
_ｏとなる）も合理的に決定でき、これらのレンジ内にお
いて完全に個別階調変換曲線（y_n）を基準階調変換曲線
（y_o）に一致させることができる。

製版実務においては、Ｈ部やＳ部の両方、あるいはい
ずれか一方をもたない写真原稿が多く、これらの色分解
作業は作業者の経験と勘に大きく依存しているのが現状
である。これに対して、本発明により、前記したように
この種の写真原稿に対して合理的に対応することでき
る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

（実施例１） 第２図に示される曲線（y_o）（基準階調変換曲線）を 1.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝0.00〜100.00（分割管理
法No.1） 2.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝0.00〜 95.00（分割管理
法No.2） 3.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝5.00〜100.00（分割管理
法No.3） 4.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝5.00〜 95.00（分割管理
法No.4） 5.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝5.00〜 95.00（分割管理
法No.5） 6.γ_ｏ（0.4500）,y_Ho〜y_So＝5.00〜 95.00（分割管理
法No.6） の条件で設定し、各曲線（y_o）内を所定の区分（ケース
Ａ〜ケースＤ）に分割し、夫々のy_n（個別階調変換曲
線）を当該分割レンジ内において曲線（y_o）に一致させ
るためのγ_ｎ値が、下式（２）で決定することができる
か否かを検討した。

γ_ｎ＝γ_ｏ×〔（X_Hn〜X_Sn）／（X_Ho〜X_So）〕 ……（２） 結果を第２表〜第７表に示す。

各表において、y_Aはy_oの所定光量情報値での網点面積
％値を、y_B〜y_Dは対応するy_nの網点面積％値を示す。y_A
−y_B,y_A−y_C,y_A−y_Dの誤差が少ないほど両者の一致性が
高いことを示す。

（実施例２） Ｆ社製４″×５″カラーフィルム（赤色光感光乳剤層
の写真濃度特性曲線は第１図に示される。）を使い、Ｈ
部とＳ部のないＫ画伯の日本画を標準条件で撮影してカ
ラー写真原稿画像（個別写真原稿画像）を調製し、これ
を用いて実験を行なった。

前記個別写真原稿画像のＨ部及びＳ部における赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色のフィルター濃度値は下
記第８表の通りであった。

次に、実験に際して、色分解を行なうための製版設計
の段階で、次の基本方針を立てるとともに準備作業を行
なった。

（ｉ）先ず、複製カラー印刷画像の調子を、人間の視感
にとって自然な感じを与える調子に仕上げること。

（ii）次に、原稿は標準的撮影条件で撮影されているの
で、複数カラー印刷画像で使用する網点面積％値の領域
は、色分解作業の基準の版であるシアン（Ｃ）版を基礎
として、基準写真原稿画像（以下、標準カラー原稿とい
う。）及び個別写真原稿画像（以下、Ｋ画伯カラー原稿
という。）の光量値に基づいて決定すること。そして、
標準カラー原稿を色分解して得られる複数カラー印刷画
像の仕上りの調子を、視感にとって自然な感じのものに
するスキャナーのセットアップ条件（カラースキャナー
標準セットアップデータ）は、多くの実験の結果に基づ
き、下記第９表に示されるものである。なお、標準カラ
ー原稿のＨ部とＳ部の赤（Ｒ）フィルター濃度値は夫々
0.30,0.28を有するものである。

（iii）複製カラー印刷画像で使用するＣ版製作用の網
点面積％値の範囲は、第１表に示されるＦ社カラー感材
の赤（Ｒ）色感光乳剤層の濃度特性曲線の関数式を用い
て、標準カラー原稿及びＫ画伯カラー原稿の夫々のＨ部
及びＳ部の濃度値から光量値を求め、前記第９表の〈階
調変換式（１）〉の運用条件により決定した。この網点
面積％値を求める経緯は下記第10表に示される。

（iv）Ｋ画伯カラー原稿用の個別階調変換曲線（y_n）を
求めるための、〈階調変換式（１）〉のγ_ｎ値を下式に
従って決定した。

γ_ｎ＝γ_ａ×〔（2.1450−0.9390）／ （2.2800−0.7505）〕 ＝0.45×（1.206/1.5295）＝0.3548 （ｖ）以上のＣ版製作用の準備作業に加えて、他版、即
ち、Ｍ版,Y版を製作するためのデータをととのえた。

これら他版は、前記したようにＣ版の設定データを基
礎とし、Ｃ版,M版,Y版のグレーバランスが保持されるよ
うに製作される。本実験においては、グレーバランスの
保持のために、当業界で一般に採用されている下記第11
表に示される条件を採用した。

第11表のグレーバランス保持条件を更に詳細にみたの
が下記第12表のものであり、Ｃ版の網点面積％値を１％
刻みでグレーバランスが維持される他版（M,Y版）の網
点面積％が示されている。

従って、Ｃ版の網点面積％値が１％刻みとなっている
ので、その間の値は比例計算により算出した。

以上の作業手順で求めたＫ画伯カラー原稿の各版用の
色分解セットアップデータを第13表に示す。

実際の色分解に先立って、前記したセットアップ条件
のもとでＫ画伯カラー原稿を色分割したとき、Ｃ版でど
のような網点配列の画像が得られるのかを標準カラー原
稿のＣ版のものと比較してみた。結果を第14表に示す。

第14表の結果から、両Ｃ版の網点階調画像は実質的に
同じであることが確かめられた。

次に、前記したセットアップ条件（第13表参照）のも
とで、Ｋ画伯カラー原稿をマグナスキャンＭ−645（ク
ロスフィールド社製）を使用して色分解を行ない、色校
正はクロマリン校正機（デュポン社製）により画質評価
を行なった。

この結果、標準カラー原稿（基準写真原稿画像）はも
とより、Ｋ画伯カラー原稿（個別写真画像）において
も、画質全体が人間の視感にとって自然に感じられる調
子を有し、極めて満足のいく複製カラー印刷画像が得ら
れた。

本発明において、前記した実験結果は他の実験例にお
いても同様に得られることから、本発明には普遍性、規
則性、及び弾力性があることが確かめられた。また、製
版設計において、前記した数値計算による階調の調製管
理に加えて、感性を加味して、Ｈ部とＳ部、更にはγ_ｎ
値を適切に変えることにより、複製カラー印刷画像の調
子を合理的に変化させることが可能であることが確かめ
られた。

〔発明の効果〕

本発明の連続階調の写真原稿画像から網点階調の印刷
画像を製作するときの画像の階調変換法により、Ｈ部
（最明部）からＳ部（最暗部）に至る広い濃度レンジを
持たない原稿、即ち、これらＨ部とＳ部の両方を持たな
いか、あるいはいずれか一方しか持たない写真原稿画像
を極めて合理的に階調変換することができる。

また、本発明の画像の階調変換法は画像情報の入力セ
ンサーの特性から画像情報を区分的（段階的）に入手し
た方が良い情報入手システムに適用され、これら入力情
報を統合化して全体的に適切な階調特性を有する印刷画
像を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カラーフィルムの写真濃度特性曲線を示す。 第２図は、本発明の画像の階調の分割管理法を説明する
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 3/08 G03F 5/00 - 5/18 H04N 1/40 G06F 15/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続階調の写真原稿画像から網点階調の印
   刷画像を製作するときに、写真原稿画像の各画素の濃度
   情報値（Dn）を該写真原稿の写真濃度特性曲線（濃度情
   報値をＤ軸、光量情報値をＸ軸とするＤ−Ｘ直交座標系
   で示されるもの。）を利用して光量情報値（Xn）に変換
   し、該Xn値から下記＜階調変換式（１）＞を介して階調
   強度値y_nを求めるようにして階調変換を行なう方法にお
   いて、 （１）．予め基準となるＨ（ハイライト）部濃度値（D
   _Ho）〜Ｓ（シャドウ）部濃度値（D_So）を有する基準写
   真原稿画像から所望の階調画像が得られるように下記＜
   階調変換式（１）＞のγ_ｎ値として所望のγ_ｏを設定し
   て基準階調変換曲線（y_o）［D_Ho〜D_Soを対応する光量情
   報値X_Ho〜X_Soに変換し、該光量情報値X_Ho〜X_Soとγ_ｏ値
   のもとで下記＜階調変換式（１）＞を運用して得られる
   階調強度値y_nとの関係から求められる曲線］を規定し、 （２）．次に、前記Ｈ部濃度値（D_Ho）〜Ｓ部濃度値（D
   _So）の濃度レンジ内に位置づけられるD_Hn〜D_Snの濃度レ
   ンジを有する個別写真原稿画像の個別階調変換曲線
   （y_n）［D_Hn〜D_Snを対応する光量情報値X_Hn〜X_Snに変換
   し、該光量情報値X_Hn〜X_Snとγ_ｎ値のもとで下記＜階調
   変換式（１）＞を運用して得られる階調強度値y_nとの関
   係から求められる曲線］をX_Hn〜X_Snのレンジ内で前記基
   準階調変換曲線（y_o）に適合させるために、下記＜階調
   変換式（１）＞のγ_ｎ値を下式（２）により求め、 γ_ｎ＝γ_ｏ×［（X_Hn〜X_Sn）／（X_Ho〜X_So）］ ……（２） （３）．次いで、個別写真原稿画像の濃度情報値（D_Hn
   〜D_Sn）に対応する光量情報値（X_Hn〜X_Sn）を、前記γ
   _ｎ値と下記＜階調変換式（１）＞のもとで階調強度値y_n
   を求めるようにして階調変換を行なうこと、 を特徴とする連続階調の写真原稿画像から網点階調の印
   刷画像を製作するときの画像の階調変換法。 ＜階調変換式（１）＞ 上記＜階調変換式（１）＞において； n :個別写真原稿画像を対象とするときはｎとし、基準
   写真原稿画像を対象とするときはｎ＝０として区別す
   る。 Xn :写真濃度特性曲線を利用して写真原稿画像上の任意
   の画素の濃度情報値（Dn）より求めた対応する画素の光
   量情報値（Xn′）から、写真原稿画像上の最明部（Ｈ
   部）の濃度情報値（D_Hn）より写真濃度特性曲線を介し
   て求めた対応する画素の光量情報値（X_Hn）を差し引い
   た基礎光量情報値（Xn＝Xn′−X_Hn）を示す。 X_Hn:同上。 X_Sn:写真原稿画像上の最暗部（Ｓ部）の濃度情報値（D
   _Sn）より写真濃度特性曲線を介して求めた対応する画素
   の光量情報値（X_Sn）を示す。 yn :（基準／個別）写真原稿画像上の任意の画素に対応
   する複製画像上の画素に設定される階調強度値。 y_Hn:（基準／個別）写真原稿画像上の最明部（Ｈ部）に
   予め設定される階調強度値。 y_Sn:（基準／個別）写真原稿画像上の最暗部（Ｓ部）に
   予め設定される階調強度値。 α :印刷画像を表現するために用いる印刷用紙の表面反
   射率。 β :β＝10^−γｎにより決められる数値。 γn:任意の係数。 をそれぞれ表わす。
2. 【請求項２】写真原稿画像が、ポジ型またはネガ型のも
   のである請求項第１項に記載の画像の階調変換法。
3. 【請求項３】写真原稿画像が、カラーまたはモノクロー
   ムのものである請求項第１項に記載の画像の階調変換
   法。
4. 【請求項４】写真原稿画像が、透過型または反射型のも
   のである請求項第１項に記載の画像の階調変換法。