JP3283966B2 - Improved frequency modulation halftoning method - Google Patents

Improved frequency modulation halftoning method

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JP3283966B2 JP14274693A JP14274693A JP3283966B2 JP 3283966 B2 JP3283966 B2 JP 3283966B2 JP 14274693 A JP14274693 A JP 14274693A JP 14274693 A JP14274693 A JP 14274693A JP 3283966 B2 JP3283966 B2 JP 3283966B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、連続色調画像をハーフ
トーン化する方法に関する。詳しくはこの方法は、周波
数変調スクリーニング法の改良法に関する。
This invention relates to a method for halftoning continuous tone images. In particular, this method relates to an improved version of the frequency modulation screening method.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】再生法の
多くは少数の画像色調しか再生できない。例えばオフセ
ット印刷は、2種の色調値すなわちインクをのせるかま
たはのせないかしか印刷できない。連続色調を有する画
像を再生するためにハーフトーン化法とスクリーニング
法が用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Many reproduction methods can reproduce only a small number of image tones. For example, offset printing can only be printed with or without two tonal values, namely ink. A halftoning method and a screening method are used to reproduce an image having a continuous tone.

【0003】ハーフトーン化法は、濃度値を、印刷可能
な二値ドットの幾何学的分布に変換する。眼は個々のハ
ーフトーンのドットを見ることはできず、対応する“空
間的に統合された”濃度値を見るだけである。
[0003] Halftoning converts the density values into a geometric distribution of printable binary dots. The eye cannot see the individual halftone dots, only the corresponding "spatially integrated" density values.

【0004】グラフィックアートの分野で使用する、2
種の主なクラスのハーフトーン化法が報告されている。
これらの2方法は、“振幅変調スクリーニング法”およ
び“周波数変調スクリーニング法”として知られてい
る。
[0004] Used in the field of graphic arts,
A major class of halftoning methods have been reported.
These two methods are known as "amplitude modulation screening method" and "frequency modulation screening method".

【0005】振幅変調スクリーニング法によれば、ハー
フトーンドットは、特定の色調を表現するが、固定され
た幾何学的グリッドに配列されている。ハーフトーンの
ドットのサイズを変えることによって、異なるトーンの
画像をシミュレートすることができる。したがってこの
方法は“ドットサイズ変調スクリーニング法”とも呼ぶ
ことができる。
[0005] According to the amplitude modulation screening method, halftone dots represent a particular color tone, but are arranged in a fixed geometric grid. By changing the size of the halftone dots, images of different tones can be simulated. Therefore, this method can also be called "dot size modulation screening method".

【0006】周波数変調スクリーニング法によれば、ハ
ーフトーンドットのサイズではなくて、ハーフトーンド
ット間の距離が変調される。この方法は、低解像度のプ
レーン紙プリンターの分野でよく知られているが、オフ
セット印刷などの高エンド印刷法については大きく注目
されなかった。恐らくそれは以下に考察する欠点が原因
であろう。
According to the frequency modulation screening method, not the size of the halftone dots but the distance between the halftone dots is modulated. Although this method is well known in the field of low resolution plain paper printers, much attention has been paid to high end printing methods such as offset printing. Perhaps it is due to the disadvantages discussed below.

【0007】両方のクラスのハーフトーン化法は、デジ
タルフィルムレコーダと組合わせて用いられる。代表的
なデジタルフィルムレコーダは、高分解能で感光材料を
感光させる走査レーザービームで構成されている。レー
ザービームをONまたはOFFに切換えることができる
“グリッド”が解像度を決定し、このグリッドは通常ピ
ッチが1/1800インチである。感光材料は写真フィ
ルムでもよく、後にこの写真フィルムから印刷プレート
が写真製版法で作製される。レコーダ上の最小のアドレ
ス可能な単位は、“マイクロドット”、“レコーダエレ
メント”または“レル(rel)”と呼ばれることが多
い。
[0007] Both classes of halftoning methods are used in combination with digital film recorders. A typical digital film recorder is composed of a scanning laser beam for exposing a photosensitive material with high resolution. A "grid" that can switch the laser beam on or off determines the resolution, and this grid is typically 1/1800 inch in pitch. The photosensitive material may be a photographic film, from which a printing plate is later produced by photolithography. The smallest addressable units on a recorder are often called "microdots", "recorder elements" or "rels".

【0008】これら2種のクラスのハーフトーン化法に
は、各々いくつかの変形があるが、これを概略説明して
その利点と欠点を考察する。連続色調画像を忠実に再生
するスクリーニング法またはハーフトーン化法の最も重
要な特性は次の通りである。 1)レンダリング特性:より具体的に述べると、色調の
全範囲を表現する性能のみならず、モアレ、テクスチャ
およびノイズのようなアーティファクトを導入すること
なく、元の画像内容の空間の詳細を表現する性能。 2)アルゴリズムで生成されるハーフトーンドットの写
真製版特性:この特性は、印刷プレートを写真製版法で
製造する異なるステップで、ハーフトーンドットが、い
かに一様に、記録され、転記されまたは複製されるかを
決定する。 3)オフセット印刷機でのハーフトーンの挙動。 4)この方法で達成できる速度性能。
Each of these two classes of halftoning methods has several variations, each of which is briefly described and its advantages and disadvantages are considered. The most important characteristics of the screening method or halftoning method for faithfully reproducing a continuous tone image are as follows. 1) Rendering characteristics: More specifically, the ability to represent the full range of tones, as well as the spatial details of the original image content without introducing artifacts such as moiré, texture and noise. Performance. 2) Photolithographic characteristics of algorithmically generated halftone dots: This characteristic is how the halftone dots are recorded, transcribed or replicated in a uniform manner in the different steps of photolithographic production of the printing plate. Or decide. 3) Halftone behavior in offset printing presses. 4) Speed performance achievable in this way.

【0009】振幅変調スクリーニング法は、その主な利
点として、画像を電子的にスクリーニングする高速アル
ゴリズムとして容易に実行することができ、かつ写真製
版再生特性に優れている。しかし振幅変調スクリーニン
グ法の重大な欠点は、ハーフトーン化された画像内に望
ましくないパターンが生じるということである。その原
因によって、これらのパターンは、原モアレ、カラーモ
アレおよび内部モアレと呼ばれている。
The main advantages of the amplitude modulation screening method are that it can be easily executed as a high-speed algorithm for electronically screening images, and has excellent photolithographic reproduction characteristics. However, a significant disadvantage of the amplitude modulation screening method is that undesirable patterns occur in the halftoned image. By their cause, these patterns are called original moiré, color moiré and internal moiré.

【0010】原モアレは、元の素材内の周期的要素とハ
ーフトーンスクリーン自体との間の幾何学的相互作用が
原因である。この問題を容易に理解するには、フーリエ
変換を利用するのが便利である。一つの分析がJour
nal of the Optical Societ
y of America,65巻6号、716〜72
0頁、 1975年のD.KermischおよびP.
G.Roetlingの論文“Fourier Spe
ctrum of Halftone Images”
に行われている。
[0010] Original moiré is due to the geometric interaction between the periodic elements in the original material and the halftone screen itself. To easily understand this problem, it is convenient to use the Fourier transform. One analysis is Jour
nal of the Optical Society
y of America, Vol. 65, No. 6, 716-72
Page 0, 1975 Kermisch and P.M.
G. FIG. Roetling's paper "Fourier Spe
ctrum of Halftone Images "
It has been done.

【0011】原モアレを減少させる解決法は、例えば米
国特許第5130821号、ヨーロッパ特許第3693
02号および同第488324号に開示されている。し
かしこれらの解決法が上記の問題を完全に解決するわけ
ではない。
[0011] Solutions for reducing original moiré are described, for example, in US Pat. No. 5,130,821 and EP 3693.
No. 02 and No. 488324. However, these solutions do not completely solve the above problems.

【0012】カラーモアレは、画像の異なる色分解のハ
ーフトーン間の干渉が原因である。この問題を軽減する
ために、異なるカラー分解に対して、互いに60°シフ
トさせたスクリーン角を使用することが提案されてい
る。このような角度またはそれに近い角度でスクリーン
をつくる問題についていくつかのことが開示されている
(例えば、米国特許第4419690号、同第4350
996号、同第4924301号および同第51555
99号参照)。またカラーモアレの問題を克服するため
に、異なる色分解に対して、ハーフトーンドットパター
ンの角度、周波数または相対位相の他の組合わせを用い
ることも発表されている(例えば米国特許第44430
60号、同第4537470号、およびヨーロッパ特許
第501126号参照)。
Color moiré is caused by interference between halftones of different color separations of an image. To alleviate this problem, it has been proposed to use screen angles shifted from each other by 60 ° for different color separations. Some have been disclosed about the problem of making screens at or near such angles (eg, US Pat. Nos. 4,419,690 and 4,350).
No. 996, No. 4924301 and No. 51555
No. 99). It has also been described to use other combinations of halftone dot pattern angles, frequencies or relative phases for different color separations to overcome the problem of color moiré (see, for example, US Patent No. 44430).
Nos. 60, 4537470 and EP 501126).

【0013】内部モアレは、ハーフトーンが生成される
アドレス可能なグリッドによる幾何学的相互作用が原因
のパターンである。内部モアレを減少させる方法は通
常、周波数、およびモアレが表現されるハーフトーンス
クリーンとアドレス可能なグリッド間の角度関係の結果
として、周期的に最大になる位相誤差を消失させるかま
たは“スミア”するランダムエレメントを導入すること
に基づいている。このような方法の例は、米国特許第4
456924号、同第4499489号、同第4700
235号、同第4918622号、同第5150428
号および国際特許願公開第W0 90/04898号に
開示されている。
[0013] Internal moiré is a pattern due to geometric interaction with the addressable grid in which the halftone is generated. Methods to reduce internal moiré typically eliminate or "smear" the phase error that is periodically maximized as a result of the frequency and angular relationship between the halftone screen where the moiré is represented and the addressable grid. Based on introducing random elements. An example of such a method is described in U.S. Pat.
No. 456924, No. 4499489, No. 4700
No. 235, No. 4918622, No. 5150428
And International Patent Application Publication No. WO 90/04898.

【0014】ドットサイズ変調スクリーニング法の変形
はどれも、モアレの問題を完全に解消できないので、ド
ット変調スクリーニング法は、さらにこの問題を軽減す
るよう提案されている。
Since none of the variations of the dot size modulation screening method can completely eliminate the moiré problem, dot modulation screening methods have been proposed to further alleviate this problem.

【0015】各種のドット周波数変調スクリーニング法
がすでに開示されているが、下記のサブクラスに分類す
ることができる。 1)二点間しきい値化に基づいた方法。 2)行から行、列から列への走査(および変形)による
誤差の拡散。 3)ヒルバートの走査(および変形)による誤差の伝
播。 4)特殊な方法。
Although various dot frequency modulation screening methods have been disclosed, they can be classified into the following subclasses. 1) A method based on thresholding between two points. 2) Diffusion of errors by scanning (and deformation) from row to row and column to column. 3) Error propagation due to Hilbert's scan (and deformation). 4) Special method.

【0016】特殊な方法は西独特許第2931092号
に開示され、さらに米国特許第4485397号にも記
載されている。
A special method is disclosed in German Patent No. 293,092 and further described in US Pat. No. 4,485,397.

【0017】最も代表的な二点間しきい値化法は、“B
ayer”のディザマトリックス(Bayer,B.
E.,“An optimum method for
two level rendition of c
ontinuous−tonepictures”,P
roc.IEEE International Co
nference on Communication
s, Conference Record, 26−
11頁、26−15頁、1973年)によるハーフトー
ン化法である。このBayerディザマトリックスは、
2の累乗のサイズを有し、濃度の増大するレベルに対し
てしきい値化されると、すべてのハーフトーンドット
は、低濃度レベルを表現するのに使用されるハーフトー
ンから“できるだけ離れさせる”ような方式で配列され
たしきい値をもっている。ディザマトリックス内のしき
い値の順序についての変化がいくつもあり、“Lipp
eland Kurland”ディザマトリックスおよ
び“Jarvis”ディザマトリックスという名称で知
られている(Stoffels, J.C., Mor
eland J.F., “A survey of
Electronic Techniques for
Pictorial Reproduction”,
IEEE Transactions on Com
munications, COM−29巻、12号、
1981年12月、1898〜1925頁)。
The most typical point-to-point thresholding method is "B
ayer "dither matrix (Bayer, B .;
E. FIG. , "An optimal method for
two level rendition of c
ontinous-tonepictures ", P
rc. IEEE International Co
nference on Communication
s, Conference Record, 26-
11, 26-15, 1973). This Bayer dither matrix is
Having a power of two size and thresholded to increasing levels of density, all halftone dots are "as far as possible" from the halftone used to represent the lower density levels. The threshold values are arranged in such a manner. There are a number of changes in the order of the thresholds in the dither matrix, "Lipp
known as the "Eland Kurland" dither matrix and the "Jarvis" dither matrix (Stoffels, JC, Mor).
eland J. F. , “A survey of
Electronic Technologies for
Pictorial Reproduction ”,
IEEE Transactions on Com
munications, COM-29, No. 12,
December 1981, p. 1898-1925).

【0018】他の二点間しきい値化法は、Bayerデ
ィザマトリックスの代わりに“Blue Noise
Mask”を用いる。これは米国特許第5111310
号に記載されている。このBlue Noise Ma
skは、しきい値マトリックスのフーリエ変換時に(次
のしきい値“層”に対して)反復して行われる最適化
(フィルタリング)によって得られる。
Another point-to-point thresholding method uses "Blue Noise" instead of the Bayer dither matrix.
Mask ", which is disclosed in U.S. Pat. No. 5,111,310.
No. This Blue Noise Ma
sk is obtained by iterative optimization (filtering) (for the next threshold "layer") during the Fourier transform of the threshold matrix.

【0019】Bayerディザマトリックスがつくるハ
ーフトーンのドットパターンは、“テクスチャ”として
目視できる強い周期的な成分を含有し、その対応するパ
ワースペクトルは明らかに“先端がとがっている”。こ
れもドットサイズ変調アルゴリズムに類似のモアレの問
題を起こす可能性がある。しかし、ドットサイズ変調法
に比べて、周期的ディザ成分のエネルギーは異なる調波
にわたってはるかに均一に“広がり”かつ該成分のほと
んどが比較的高い周波数を有するので、生成するエイリ
アシングは、外乱性がはるかに小さい。
The halftone dot pattern produced by the Bayer dither matrix contains a strong periodic component that can be seen as a "texture", and its corresponding power spectrum is clearly "sharp". This can also cause moiré problems similar to the dot size modulation algorithm. However, compared to the dot size modulation method, the energy of the periodic dither component "spreads" much more evenly over the different harmonics and most of the components have relatively high frequencies, so the aliasing that occurs is less disturbing. Much smaller.

【0020】“Blue Noise Mask”しき
い値マトリックスはハーフトーンドットを分布させ、そ
のドットの二次元パワースペクトルが“先端がとがっ
て”おらず“連続的”である。それ故にこの方法は、ド
ットサイズ変調法またはBayerディザマトリックス
の場合に起こる周期的なエイリアシングの問題はない。
The "Blue Noise Mask" threshold matrix distributes halftone dots, the two-dimensional power spectrum of which is not "sharp" and "continuous". Therefore, this method does not have the problem of the periodic aliasing that occurs in the case of the dot size modulation method or the Bayer dither matrix.

【0021】Blue Noise Mask法のパワ
ースペクトルの連続キャラクターは、少なくともいくら
かのエネルギーがスペクトルの非常に低い周波数バンド
中にも存在していることをすでに示唆している。低い−
可視の−周波数にこのエネルギーが存在するということ
は、この方法で表現される淡彩が粒状に見える理由であ
る。“粒状性”と周波数スペクトルの形との間の関係
は、UlichneyRobertが詳しく考察してい
る(Ulichney Robert, “Digit
al Halftoning”, MIT Press
Cambridge Massachusetts,
1987年,ISBN 0−262−21009−
6)。
The continuous character of the power spectrum of the Blue Noise Mask method already suggests that at least some energy is also present in very low frequency bands of the spectrum. Low-
The presence of this energy at the visible -frequency is the reason why the shades represented in this way appear grainy. The relationship between "granularity" and the shape of the frequency spectrum is discussed in detail by Urichney Robert (Urichney Robert, "Digit
al Halftoning ", MIT Press
Cambridge Massachusetts,
1987, ISBN 0-262-2109-
6).

【0022】Bayerディザマトリックスのハーフト
ーンは、オフセット印刷機ではそれほど満足すべき挙動
を示さない。その階調曲線は“凹凸があり”、かつ該印
刷機が、特にハーフトーンドットが接続しはじめる色調
範囲で作動される方式に強く依存している。この問題
は、極端に高いルーリングを有するドットサイズ変調ハ
ーフトーンと同じである。
Bayer dither matrix halftones do not behave very well on offset printing presses. The tone curve is "irregular" and strongly depends on the manner in which the printing press is operated, especially in the color range where halftone dots begin to connect. This problem is the same as dot size modulation halftone with extremely high ruling.

【0023】“Blue Noise Mask”ハー
フトーンははるかに優れた挙動を行なう。ハーフトーン
ドットが接続する範囲は、色調スケール全体にわたって
広がり、プレスゲインは高いけれども安定で制御し易
い。“Blue NoiseMask”法を、同時に、
スクリーンルーリングの連続範囲を用いる方法として見
れば、上記のことを理解する助けになる。
The "Blue Noise Mask" halftone performs much better. The range where the halftone dots connect extends over the entire tone scale, and the press gain is high but stable and easy to control. At the same time, the "Blue NoiseMask" method
Viewed as a method using a continuous range of screen ruling, it helps to understand the above.

【0024】二点間しきい値化法はすべて、一旦しきい
値マトリックスが計算されたならば、実際のハーフトー
ン化のプロセスが速く、すなわちドットサイズ変調法の
最も速い形態と同じ程度に速いという利点をもってい
る。しかし、二点間しきい値化法には、より高い濃度値
のハーフトーンドットの分布は、低濃度値の分布の“ト
ップに”作らねばならないという制限がある。このこと
から、ハーフトーンドット分布を各々個々の濃度レベル
において最適化することが不可能になる。
All of the point-to-point thresholding methods are all such that once the threshold matrix is calculated, the actual halftoning process is fast, ie as fast as the fastest form of dot size modulation. It has the advantage that. However, the point-to-point thresholding method has the limitation that the distribution of higher density halftone dots must be made "on top" of the lower density value distribution. This makes it impossible to optimize the halftone dot distribution at each individual density level.

【0025】全“ドット周波数変調”法で最もよく知ら
れているのは恐らく誤差拡散アルゴリズムである。画像
が、行から行へ、列から列へと処理され、レンダリング
中での画像データの二値化(またはより一般的な状況下
での量子化)の結果として起こる誤差は、一つ以上の未
処理の画素に“拡散される”。この誤差がどのように拡
散されるかによって(いくつの画素にどのように重みづ
けをして)、通常その発明者の名前をつけたいくつかの
アルゴリズムを区別することができる。最もよく知られ
ているのは、フロイドとスタインバーグのアルゴリズム
(Floyd,R.W. and L. Steinb
erg, “An adaptivealgorith
m for spatial greyscale”,
Proc. SID, 17/2巻、75〜77頁)
であるが、その外に、ジャービス、ジュディスおよびニ
ンクのフィルタ(Jarvis, J.F., C.
N. Judice, and W.H. Nink
e, 1976年、“Anew technique
for displaying continuous
tone pictures on bilevel
displays”, IEEE Tran. on
Commun., COM−24巻、891−898
頁);スタッキーのフィルタ(Stucki, P.,
1979年、“MECCA,−a multiple
error correcting computa
tion algorithm for bileve
lhardcopy reproduction”,
Research Report RZ1060, I
BM Research Laboratory,Zu
rich, Switzerland); およびスチ
ーブンソンとアース(Stevenson, R.L.
and G.R. Arce, 1985年,“Bi
nary Display of hexagonal
ly sampled continuous ton
e images”, J. Opt. Soc. A
m., 2巻、7号、1009〜1013頁)も挙げな
ければならない。
Probably the best known of all "dot frequency modulation" methods is the error diffusion algorithm. The image is processed from row to row and column to column, and the errors resulting from binarization (or quantization under more general circumstances) of the image data during rendering may be one or more. "Diffused" to unprocessed pixels. Depending on how this error is diffused (how many pixels are weighted), one can distinguish between several algorithms, usually named by the inventor. The best known is the algorithm of Floyd and Steinberg (Floyd, RW and L. Steinb).
erg, "An adaptiveivegorith
m for spatial grayscale ",
Proc. (SID, 17/2, 75-77)
, But additionally, Jarvis, Judith and Ninck filters (Jarvis, JF, C.I.
N. Judeice, and W.S. H. Nink
e, 1976, "Anew technology.
for displaying continuous
tone pictures on bilevel
displays ", IEEE Tran. on
Commun. , COM-24, 891-898
P.); Stucky's filter (Stucki, P.,
1979, "MECCA, -a multiple"
error correcting computer
Tion algorithm for bileve
lhardcopy reproduction ",
Research Report RZ1060, I
BM Research Laboratory, Zu
Rich, Switzerland); and Stephenson and RL (Stevenson, RL).
and G. R. Arce, 1985, "Bi
nary Display of hexagonal
ly sampled continuous ton
e images ", J. Opt. Soc. A
m. 2, No. 7, pages 1009-1013).

【0026】上記の基本的誤差拡散アルゴリズムには多
くの変形がある。簡単な変形は、“ジグザグ”シーケン
スによって画素を処理することで構成されている。すな
わち誤差拡散の方向は、“偶数”の行の左から右へおよ
び“奇数”行の右から左へ(またはその逆)の方向であ
る。Ulichney(Ulichney Rober
t, “Digital Halftoning”,
MIT PressCambridge Massac
husetts, 1987年,ISBN0−262−
21009−6)は、約50%の淡彩のレベルで起こる
“虫状”テクスチャを減らす方法として、ランダム摂動
ウエイト(random perturbated w
eight)を組合わせた誤差拡散法の利用を発表して
いる。本願発明に関連する重要な一つの変形は、ランダ
ムに選択された一つのウエイトを有する誤差の拡散であ
る。この変形では、誤差は、全く一つの未処理の画素に
だけ分配され、この画素は処理される画素の近傍でラン
ダムに選択される。
There are many variations on the basic error diffusion algorithm described above. A simple variant consists of processing the pixels according to a "zigzag" sequence. That is, the directions of error diffusion are from left to right of "even" rows and right to left of "odd" rows (or vice versa). Urichney (Urichney Robert
t, “Digital Halftoning”,
MIT PressCambridge Massac
Husets, 1987, ISBN 0-262.
2109-6) describes a random perturbed weight as a method of reducing "worm-like" textures that occur at about 50% tint levels.
(Eight) is disclosed. One important variant related to the present invention is the diffusion of errors with one randomly selected weight. In this variant, the error is distributed to exactly one unprocessed pixel, which is randomly selected in the vicinity of the pixel to be processed.

【0027】ウエイトを摂動させる代わりに、画素値が
2値化のために比較されるしきい値を摂動させることも
できる。また虫状作用を減らす他の方法が米国特許第5
130823号および同第5150429号に開示され
ている。
Instead of perturbing the weights, it is also possible to perturb the threshold at which the pixel values are compared for binarization. Another method of reducing worming is disclosed in US Pat.
Nos. 130823 and 5150429.

【0028】米国特許第5130819号において、拡
散される誤差は、一つだけの画素の位置における局部的
誤差の代わりに、すでに処理された画素の小領域につい
て平均された誤差である。
In US Pat. No. 5,130,819, the diffused error is the error averaged over a small area of pixels that has already been processed, instead of the local error at the location of only one pixel.

【0029】誤差拡散法は、元の画像内容とハーフトー
ン間の局部的誤差と全体的な誤差の両方を最小にするよ
うに設計されているので、しきい値化に基づいた周波数
変調法と比較した場合、より優れたレンダリング特性を
もっている。細部の表現に優れており、淡彩でみえる粒
子は小さい。しかし場合によって、“エッジエンハンス
メント”の形態が導入されこれは必ずしも望ましくな
い。
Since the error diffusion method is designed to minimize both local and global errors between the original image content and the halftones, a frequency modulation method based on thresholding and It has better rendering characteristics when compared. It is excellent at expressing details, and the particles that appear pale are small. However, in some cases, a form of "edge enhancement" is introduced, which is not always desirable.

【0030】標準の誤差拡散法の印刷特性はそれほど望
ましいものではない。これは、全ドット外周対フロイド
とスタインバーグアルゴリズムについての積分ドット面
積間の関係によって説明することができる。低濃度で
は、個々のハーフトーンドットは接続しておらず、ドッ
トの外周は、ドットの数と積分ドット面積に比例して増
大する。所定の淡彩において、ハーフトーンドットが接
続を開始し、そして全ドット外周は、積分ドット面積よ
りも増大の程度が少ない。しかし約50%では、該アル
ゴリズムは、外周が積分ドット面積に対して非常に高い
チェッカーボード状パターンを生成する。50%以上で
は、同じ挙動が対称的に反復される。この発明の発明者
らは、50%未満から約50%以上まで順序付けられた
ハーフトーンドットの分配の転移によってプレスゲイン
が不規則になり、その不規則性は、プレスセッティング
によって大きく影響を受けて階調と中性バランスが不安
定になることを見出したのである。この状態は、上記の
傾向を抑制して約50%の淡彩レベルでテクスチャを生
成する、標準の誤差拡散アルゴリズムの変形に対しては
上記の点について優れている。
The printing characteristics of the standard error diffusion method are less desirable. This can be explained by the relationship between the total dot perimeter versus the integral dot area for the Floyd and Steinberg algorithms. At low densities, individual halftone dots are not connected and the perimeter of the dot increases in proportion to the number of dots and the integrated dot area. At a given tint, halftone dots begin to connect, and the entire dot perimeter increases less than the integrated dot area. However, at about 50%, the algorithm produces a checkerboard-like pattern whose perimeter is very high relative to the integrated dot area. Above 50%, the same behavior repeats symmetrically. The inventors of the present invention have discovered that the transition in distribution of halftone dots ordered from less than 50% to about 50% or more causes irregularities in the press gain, which irregularities are greatly affected by the press setting. They found that the gradation and neutral balance became unstable. This situation is superior in this respect to variations of the standard error diffusion algorithm, which suppresses the above tendency and produces a texture at about 50% tint level.

【0031】誤差拡散方法のクラスでは誤差の計算し拡
散する必要があるので、上記の方法に基づいたドットサ
イズ変調法と二点間しきい値化法より本質的に遅い。よ
り大きなウエイトによる誤差拡散法は、ウエイトが小さ
い誤差拡散法より遅い。
The class of error diffusion methods is inherently slower than the dot size modulation method and the point-to-point thresholding method based on the above method because of the need to calculate and diffuse the error. Error diffusion with larger weights is slower than error diffusion with smaller weights.

【0032】上記誤差拡散アルゴリズムはすべて、画素
を処理する順序が直線式である点が共通しており、すな
わち左から右へまたはその逆および頂部から底部へまた
はその逆の処理順序である。WittenとNealは
彼等の文献(WittenIan H., and R
adford M.Neal,“Using Pean
o Curves for Bilevel Disp
lay of Continuous−Tone Im
ages”,IEEE CG&A,1982年5月、4
7〜52頁)で別の方法を採用している。彼等の発明の
課題は、画素の処理の順序自体を変更することであっ
た。すなわち彼等の方法では、誤差は、常に、前の画素
から、次の画素へ一つの順序で伝播されて、“ペアノ曲
線(Peano Curve)”という名称で知られて
いる経路を通る。“Digital Halftoni
ng with Space Filling Cur
ves”,Luiz Velho, Jonas de
Miranda Gomes, ACM Compu
ter Graphics,25巻、4号、1991年
に示唆されているように、例えば図1に示す“ヒルバー
ト曲線(Hilbert Curve)”のような他の
曲線も使用することができる。これらの曲線はすべて、
“空間充填確定フラクタル曲線”であるという特性をも
っている。
All of the above error diffusion algorithms have in common that the order in which the pixels are processed is linear, ie, from left to right or vice versa and from top to bottom or vice versa. Witten and Neal describe in their literature (WittenIan H., and R
adford M.A. Neal, “Using Pean
o Curves for Bilevel Disp
layer of Continuous-Tone Im
Ages ", IEEE CG & A, May 4, 1982
7-52) employs another method. The problem of their invention was to change the order of processing of the pixels themselves. That is, in their method, the error is always propagated from the previous pixel to the next pixel in one order and follows a path known as "Peano Curve". “Digital Halftoni
ng with Space Filling Cur
ves ", Luiz Velho, Jonas de
Miranda Gomes, ACM Compu
As suggested in ter Graphics, Vol. 25, No. 4, 1991, other curves can be used, such as the "Hilbert Curve" shown in FIG. All of these curves
It has the property that it is a “space filling defined fractal curve”.

【0033】ヒルバートとペアノの走査法のレンダリン
グ特性は、フロイドとスタインバーグのアルゴリズムの
それに匹敵するが、達成できる速度は、最も速い誤差拡
散アルゴリズム(1ウエイトを有する誤差拡散アルゴリ
ズム)より速い。というのは、次の順序の画素の値によ
って伝搬された誤差の合計を記憶する必要がないからで
ある。代わりに、この合計はハーフトーン値を決定する
のに直ちに使用することができ、その後で新しい誤差が
計算される。この達成可能な高速度によって、誤差伝搬
アルゴリズムは、高解像度の画像を処理するのに非常に
魅力的なものになる。
The rendering characteristics of the Hilbert and Peano scanning method are comparable to those of the Floyd and Steinberg algorithm, but the achievable speed is faster than the fastest error diffusion algorithm (error diffusion algorithm with one weight). This is because it is not necessary to store the sum of the errors propagated by the values of the pixels in the next order. Alternatively, this sum can be used immediately to determine the halftone value, after which a new error is calculated. This achievable high speed makes the error propagation algorithm very attractive for processing high resolution images.

【0034】残念ながら、ヒルバートとペアノの走査法
は、所定の積分ドット面積において強いパターンとテク
スチャを生成する傾向があるという点で、フロイドとス
タインバーグのアルゴリズムと同じ問題をもっている。
図2に示すように、これらのテクスチャが出現すると、
ドット外周を色調スケールにそって不規則に変化させ、
かつこれらの淡彩がオフセット印刷機で印刷されるとき
に階調と中性バランスに不規則性を起こさせる。
Unfortunately, the Hilbert and Peano scanning method has the same problem as the Floyd and Steinberg algorithm in that it tends to produce strong patterns and textures at a given integrated dot area.
As shown in FIG. 2, when these textures appear,
Change the dot circumference irregularly along the color scale,
In addition, when these shades are printed on an offset printing machine, irregularities occur in the gradation and neutral balance.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、周波
数変調スクリーニング法を用いて連続色調画像をスクリ
ーニングする方法の改良法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved method for screening continuous tone images using a frequency modulation screening method.

【0036】この発明の別の目的は以下の説明から明ら
かになるであろう。
Further objects of the present invention will become clear from the description hereinafter.

【0037】この発明によれば、連続色調画像(20)
をスクリーニングする方法であって;空間充填二次元曲
(10)にしたがって未処理画像画素(20)を選択
し、次いでその未処理画像画素(20)を、以下のよう
に、すなわちその未処理画像画素(20)の色調値か
ら、前記画像画素を記録媒体(80)、例えば写真フィ
ルムまたは表示器に記録するために使用する再生値(3
0)を決定し、前記未処理画像画素(20)の前記色調
値と前記再生値(30)との差に基づいて誤差値(5
0)を計算し、その結果、前記未処理画像画素(20)
は被処理画像画素(42)になり、前記誤差値(50)
を、未処理画像画素(20)の色調値に加算し、次い
で、得られた合計値(42)で前記色調値を置き換える
か、あるいは、前記誤差値が分配される前記の各未処理
画像画素の色調値を、未処理画像画素の色調値と前記誤
差の一部分との合計で置き換えることによって、前記誤
差値を二つ以上の未処理画像画素にわたって分配し、上
記ステップを、すべての画像画素が処理されるまで繰返
して、処理するステップを含む連続色調画像をスクリー
ニングする方法において、前記曲線が無作為化されてい
ることを特徴とする方法が提供される。
According to the present invention, a continuous tone image (20)
Selecting an unprocessed image pixel (20) according to the space-filling two-dimensional curve (10) and then converting the unprocessed image pixel (20) as follows, ie, the unprocessed image From the tonal value of the pixel (20) , the reproduction value (3) used to record the image pixel on a recording medium (80) , for example a photographic film or display.
0) and determines an error value (5 ) based on the difference between the tone value of the unprocessed image pixel (20) and the reproduction value (30).
0) , so that the unprocessed image pixel (20)
Is the image pixel to be processed (42) , and the error value (50)
Is added to the tonal value of the unprocessed image pixel (20) and then the resulting tonal value (42) is substituted for the tonal value or the unprocessed image pixel to which the error value is distributed Distributing the error value over two or more unprocessed image pixels by replacing the tonal value of the unprocessed image pixel with the sum of the tonal value of the unprocessed image pixel and a portion of the error; and A method for screening a continuous tone image, comprising the step of repeating and processing until processing , wherein said curve is randomized.
A method is provided.

【0038】本発明は例示で説明するが以下の図でこの
発明を限定するものではない。
The present invention will be described by way of example, but the present invention is not limited by the following figures.

【0039】この発明による方法にしたがって、連続色
調画像の画素は、無作為化空間充填二次元曲線に記載の
順序でハーフトーン化される。この順序での画素のハー
フトーン化は、連続色調画素値に最も近いハーフトーン
値を決定し、連続色調画素値とハーフトーン値との差を
計算し、次いで、その誤差の少なくとも一部を、次の順
序の一つ以上の画素に加えることによって達成される。
According to the method according to the invention, the pixels of the continuous tone image are halftoned in the order described in the randomized space-filling two-dimensional curve. Halftoning the pixels in this order determines the halftone value closest to the continuous tone pixel value, calculates the difference between the continuous tone pixel value and the halftone value, and then at least some of the error This is achieved by adding one or more pixels in the following order:

【0040】誤差を拡散もしくは伝播させると、そのア
ルゴリズムに、公知の誤差の拡散もしくは伝播のアルゴ
リズムに匹敵するレンダリング特性を与える。画素処理
の経路の種類が無作為化されると、ハーフトーンの印刷
適性を悪化させるパターンとテクスチャの発生が回避さ
れる。誤差が、ハーフトーン化の順序で次の画素にのみ
伝播される場合、ペアノ走査にそった誤差伝播に等しい
性能を達成することができる。
Diffusion or propagation of errors gives the algorithm rendering properties comparable to known error diffusion or propagation algorithms. When the types of pixel processing paths are randomized, the generation of patterns and textures that degrade halftone printability is avoided. If the error is propagated only to the next pixel in halftoning order, performance equivalent to error propagation along Peano scan can be achieved.

【0041】“無作為化空間充填二次元曲線”という用
語は、すべての画像画素を接続する二次元曲線を意味
し、この曲線は原則として確定的であるがこの曲線の確
定的キャラクターは、多数の点で曲線を無作為化するこ
とによって細分される。特に有利な無作為化空間充填二
次元曲線は、無作為化空間充填確定フラクタル曲線であ
る。
The term "randomized space-filling two-dimensional curve" means a two-dimensional curve connecting all image pixels, which is in principle deterministic, but the deterministic character of this curve is a large number. Are subdivided by randomizing the curve at A particularly advantageous randomized space filling two-dimensional curve is a randomized space filling defined fractal curve.

【0042】無作為化空間充填二次元曲線はいくつもの
方法で得ることができる。例えば、画像画素は、新しい
未処理の画素を選択する必要がある場合毎に、無作為に
各画素を選択することによって処理される。
A randomized space-filling two-dimensional curve can be obtained in a number of ways. For example, image pixels are processed by randomly selecting each pixel each time a new unprocessed pixel needs to be selected.

【0043】別の方法によれば、画像は、未処理画像の
画素のいくつかのマトリックスに分割される。次にマト
リックス内の各画像画素は、すべてが選択されるまで無
作為に選択することによって処理される。一つのマトリ
ックスが処理されると次のマトリックスが処理され、こ
れはすべてのマトリックスが処理されてしまうまで行わ
れる。マトリックスが処理される順序は、やはり無作為
であるか、または特定の順序、例えば左から右へおよび
頂部から底部へという順序である。
According to another method, the image is divided into several matrices of pixels of the raw image. Each image pixel in the matrix is then processed by random selection until all are selected. When one matrix is processed, the next matrix is processed until all the matrices have been processed. The order in which the matrices are processed is also random or in a particular order, for example, left to right and top to bottom.

【0044】上記の方法の別の変形は、マトリックスの
サイズが画素に一致するまで、画像をサブマトリックス
に再帰的に再分割する方法である。各再分割において、
マトリックスが処理される順序は無作為に決定すること
ができる。
Another variation on the above method is to recursively redivide the image into sub-matrices until the size of the matrix matches the pixels. For each subdivision,
The order in which the matrices are processed can be determined at random.

【0045】さらに別の方法によれば、画素を選択する
順序は、二次元空間充填確定フラクタル曲線、例えばヒ
ルバート曲線またはペアノ曲線に記載されており、その
確定構造を細分するため所定の点で無作為化される。
According to yet another method, the order in which the pixels are selected is described in a two-dimensional space-filling deterministic fractal curve, for example, a Hilbert curve or a Peano curve, which has no specific points at predetermined points to subdivide the deterministic structure. Be randomized.

【0046】[0046]

【実施例】この発明を図面を参照して下記の実施例によ
って説明するがこの発明を限定するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0047】図4は二値記録装置と組合わせて新しいハ
ーフトーン化法を実施する回路を示す。まずこの回路の
異なるビルディングブロックを説明し、次のその作動を
説明する。
FIG. 4 shows a circuit for implementing a new halftoning method in combination with a binary recording device. First, the different building blocks of this circuit will be described, and then its operation will be described.

【0048】ブロック20は、画像の連続色調画素値を
有するメモリブロックである。一般にこれらの値は8ビ
ット値でありN行×M列で構成されている。ブロック3
0はブロック20と同じレイアウトを有するメモリブロ
ックであり、このブロックの中には、ハーフトーン化さ
れた画素値が記憶されている。二値記録装置の場合、す
べてのハーフトーン化された画素語は1ビットの長さを
もっている。ブロック80は、基板に、ブロック30の
情報を記録できる装置である。ブロック70は、画素値
P(i,j)および遅延レジスタ60の出力における誤
差Eの合計を計算できる演算装置である。連続色調画素
値のハーフトーン化画素値への変換はブロック40で行
われる。この変換は、しきい値化作動に基づいている。
すなわち、点(i,j)における連続色調値が128の
値より小さい場合は、“0”値がハーフトーンメモリに
記憶され、そうでなければ、“1”の値が記憶される。
ブロック50には、点42における連続色調値すなわち
もとの連続色調値と誤差の合計、およびハーフトーン化
画素値の間の誤差を計算し、それを遅延レジスタ60に
記憶させることができる演算装置が入っている。ブロッ
ク8は、画像のN*M画素の処理の順序付けを行うカウ
ンタである。ブロック10は、N* Mエントリ(画像画
素毎に一つ)と、画像内の一つの画素位置と一致する行
と列のアドレスの独特の組合わせとを有するLUTであ
る。このようなテーブルを計算する二つの方法は、後で
説明する。ブロック5はクロックである。
Block 20 is a memory block having continuous tone pixel values of the image. Generally, these values are 8-bit values and are composed of N rows × M columns. Block 3
Reference numeral 0 denotes a memory block having the same layout as the block 20, in which halftoned pixel values are stored. In the case of a binary recording device, all halftoned pixel words are one bit long. The block 80 is a device that can record the information of the block 30 on a substrate. Block 70 is an arithmetic unit that can calculate the sum of the pixel value P (i, j) and the error E in the output of the delay register 60. The conversion of continuous tone pixel values to halftoned pixel values is performed at block 40. This conversion is based on a thresholding operation.
That is, if the continuous tone value at point (i, j) is smaller than the value of 128, the value of "0" is stored in the halftone memory, otherwise, the value of "1" is stored.
Block 50 includes an arithmetic unit capable of calculating the continuous tone value at point 42, the sum of the original continuous tone value and the error, and the error between the halftoned pixel values and storing it in the delay register 60. Contains. Block 8 is a counter that orders the processing of the N * M pixels of the image. Block 10 is an LUT with N * M entries (one for each image pixel) and a unique combination of row and column addresses that match one pixel location in the image. Two methods for calculating such a table will be described later. Block 5 is a clock.

【0049】このダイアグラムの作動を説明する。クロ
ックパルス毎に、カウンタ8が増加され、座標の新しい
対(i(n),j(n))がブロック10から得られ
る。これらの座標は画素メモリ20に対してアドレス値
として使用され、連続色調画素値P(i(n),j
(n))が得られる。この画素値は、直ちに誤差E(i
(n−1),j(n−1))に加算されるが、この画素
値は、先にハーフストーン化ステップを経た後レジスタ
60に記憶されていたものであり、両者の合計値がブロ
ック40内でしきい値41と比較される。しきい値化作
動を行った結果、位置(i(n),j(n))における
ハーフトーン画素メモリに書込まれる値H(i(n),
j(n))が決定される。同時に、新しい誤差E(i
(n),j(n))が、P(i(n),j(n))とH
(i(n),j(n))の差から計算され、次いで遅延
レジスタ60に記憶される。その回路はカウンタ8を1
に、誤差を128に設定することによって初期設定さ
れ、カウンタがN* Mのレベルに到達したときに作動は
停止される。その後ハーフトーンメモリ30は、行から
行へ、列から列へと読出され、その内容は、レコーダ8
0によって基板に記録される。
The operation of this diagram will be described. At each clock pulse, the counter 8 is incremented and a new pair of coordinates (i (n), j (n)) is obtained from the block 10. These coordinates are used as address values for the pixel memory 20, and the continuous tone pixel value P (i (n), j
(N)) is obtained. This pixel value immediately has the error E (i
(N-1), j (n-1)). This pixel value has been stored in the register 60 after having undergone the half-toning step first, and the total value of both is stored in the block. It is compared in 40 with a threshold value 41. As a result of performing the thresholding operation, the value H (i (n), H (i (n),) written to the halftone pixel memory at the position (i (n), j (n))
j (n)) is determined. At the same time, a new error E (i
(N), j (n)) is P (i (n), j (n)) and H
Calculated from the difference of (i (n), j (n)) and then stored in delay register 60. The circuit sets the counter 8 to 1
Initially, by setting the error to 128, operation is stopped when the counter reaches the N * M level. The halftone memory 30 is then read from row to row and column to column, and its contents are stored in the recorder 8
0 is recorded on the substrate.

【0050】図4の回路は大量のメモリを必要とする。
すなわち、全連続色調影像、全ハーフトーン化画像、お
よび画素処理の順序を制御するためのアドレス値のシー
ケンスが入っているN* Mエントリを有するLUTを入
れるのに十分なメモリが必要である。それ故、小さなメ
モリしか必要でない別の方法が開示されている。一つず
つ処理され記録されるバンドに画像を再分割することに
よって、メモリの必要量を少なくすることができる。図
5は4ラインを有するバンドの場合のダイアグラムを示
す。
The circuit of FIG. 4 requires a large amount of memory.
That is, sufficient memory is required to accommodate the LUT with N * M entries containing the sequence of address values to control the sequence of all continuous tone images, all halftoned images, and pixel processing. Therefore, another method that requires only a small memory is disclosed. By subdividing the image into bands that are processed and recorded one by one, the amount of memory required can be reduced. FIG. 5 shows a diagram for a band with four lines.

【0051】図5の回路は、図4の回路を拡張したもの
である。しかし図5の回路には、画素メモリブロック2
0とハーフトーンメモリブロック30は4ラインの画像
データしか入っていない。したがってLUT10には4
* Mデータエントリに対する座標対しか入っていない。
したがって、LUT10は4* Mデータエントリに対す
る座標対しか入っていない。画素カウンタ8とLUT1
0のアドレシングとの間にモジュロ4* M演算装置9が
配置されている。ブロック11は、画像データを、大容
量記憶装置12、例えばハードディスクから画素メモリ
20へ移動させる。またブロック11は、演算装置9の
出力がゼロに等しいときに信号を送る検出器13を備え
ている。
The circuit shown in FIG. 5 is an extension of the circuit shown in FIG. However, the circuit of FIG.
The 0 and halftone memory blocks 30 contain only four lines of image data. Therefore, LUT10 has 4
* Contains only coordinate pairs for M data entries.
Therefore, LUT 10 contains only coordinate pairs for 4 * M data entries. Pixel counter 8 and LUT1
A modulo 4 * M arithmetic unit 9 is arranged between the addressing of 0. Block 11 moves image data from mass storage device 12, for example, a hard disk, to pixel memory 20. The block 11 also has a detector 13 that sends a signal when the output of the arithmetic unit 9 is equal to zero.

【0052】図5の回路の作動は次のとおりである。演
算装置9の出力がゼロの場合、ブロック11は、4ライ
ンの画像データを大容量記憶装置12から画素メモリ2
0に移動させる。次に、これらの4* M画素は、この発
明の方法にしたがってハーフトーン化される。4* Mク
ロックパルスの後、新しいセットの4ラインの画像画素
は、大容量記憶装置12から画素メモリ30に移動させ
る。メモリ30に入っている4* Mハーフトーン化画素
も記録装置(80)によって基板上に記録される。
The operation of the circuit of FIG. 5 is as follows. If the output of the arithmetic unit 9 is zero, the block 11 stores the four lines of image data from the mass storage
Move to zero. Next, these 4 * M pixels are halftoned according to the method of the present invention. After a 4 * M clock pulse, a new set of four lines of image pixels are moved from mass storage 12 to pixel memory 30. The 4 * M halftoned pixels contained in the memory 30 are also recorded on the substrate by the recording device (80).

【0053】図4のブロック10の内容を得るために二
つ方法が提供される。
Two methods are provided to obtain the contents of block 10 of FIG.

【0054】第1の方法はヒルバート経路の無作為化に
基づいた方法である。ヒルバート経路は二次元の“フラ
クタル”曲線であり、再帰的プログラムによって得るこ
とができる。図1は、32×32点のヒルバート経路を
生成するプロセスのいくつかの再帰を示す。末尾に記載
の表1に、このような経路を得るため使用することがで
きるCプログラムの一部を示す。この経路の無作為化は
直線式である。すなわちこの経路は点から点へと進み、
経路のあらゆる点で、電流を入れ替えて次の点に進むか
否かが無作為に決定される。この無作為化のプロセスは
1回以上何回も実施することができる。図6は無作為化
を行った後のヒルバート曲線を示す。図7は、2回無作
為化を行ったヒルバート走査から得られる全外周対積分
ドット面積のグラフを示す。図2と比べて図7のグラフ
は非常に滑らかであり、約50%淡彩のレベルでピーク
がない。図8は、テクスチャもしくはパターニングが色
調スケールにそって全く起こっていないことを示してい
る。
The first method is based on the Hilbert path randomization. The Hilbert path is a two-dimensional "fractal" curve, which can be obtained by a recursive program. FIG. 1 shows some recursions of the process of generating a 32 × 32 Hilbert path. Table 1 at the end shows some C programs that can be used to obtain such a path. The randomization of this path is linear. That is, the path goes from point to point,
At every point in the path, it is randomly determined whether to swap the current and proceed to the next point. This randomization process can be performed one or more times. FIG. 6 shows the Hilbert curve after randomization. FIG. 7 shows a graph of total perimeter versus integrated dot area from a Hilbert scan with two randomizations. Compared to FIG. 2, the graph of FIG. 7 is very smooth, with no peak at about 50% light level. FIG. 8 shows that no texture or patterning has occurred along the tone scale.

【0055】第2の方法では、矩形マトリックスは、再
帰的により小さなサブマトリックスに再分割される。す
べての再分割において、無作為入れ替えの順序の番号が
すべてのサブマトリックスに割当てられる。このプロセ
スは、再分割が個々のマトリックス要素のレベルになっ
たときに停止される。一例を図9に示す。図9では、3
2×32マトリックスが、16×16要素を有する2×
2マトリックスに再帰的に再分割され、その後、すべて
のサブマトリックスは、再び8×8要素の2×2サブマ
トリックスに再分割される。次に、これらのマトリック
スのどれもすべてが再び2×2の個々のマトリックス要
素に再分割される。末尾に記載の表2はこのプロセスを
実施するCプログラムを示し、一方図9は、そのプログ
ラムで得られる経路を示す。図10に示す、この方法に
よる全ドット外周対ドット面積のグラフは非常に滑らか
であり、明らかなテクスチャは全く現われていない。試
験の結果、ハーフトーンが上記の特質を示し、印刷が広
範囲の印刷機のパラメータ内で非常に安定していること
が確認された。印刷工は、中性バランスと階調が安定し
ており、階調は著しく滑らかになったと報告していた。
特定の色調レベルにおいて色調のジャンプは全くなくか
つ優れたシャドウ細部が容易に達成された。モアレは全
くなく、かつ細部の表現はドットサイズ変調法よりはる
かに優れていた。
In the second method, the rectangular matrix is recursively subdivided into smaller sub-matrices. In every subdivision, a random permutation order number is assigned to every submatrix. This process is stopped when subdivision is at the level of individual matrix elements. An example is shown in FIG. In FIG. 9, 3
A 2x32 matrix has 2x with 16x16 elements
Recursively subdivided into two matrices, after which all sub-matrices are again subdivided into 2 × 2 sub-matrices of 8 × 8 elements. Next, all of these matrices are again subdivided into 2 × 2 individual matrix elements. Table 2 at the end shows the C program that implements this process, while FIG. 9 shows the paths obtained by that program. The graph of total dot perimeter versus dot area according to this method, shown in FIG. 10, is very smooth and shows no apparent texture. Testing confirmed that the halftone exhibited the above attributes and that the printing was very stable within a wide range of press parameters. The printman reported that the neutral balance and gradation were stable and the gradation was significantly smoother.
At certain tonal levels there were no tonal jumps and excellent shadow detail was easily achieved. There was no moiré and the details were much better than the dot size modulation method.

【0056】経路を得る上記の方法は、正方形の画像も
しくは画像の部分のマトリックスを作るよう、絶対的に
構成されている。実際の状態はほとんどこのような状態
ではない。この問題を調節するのに次の三つの解決法が
利用できる。第1の解決法では、元の連続色調画像は、
それが正方形になるまでその最長の辺にそってゼロ値で
“パッド”される。第2の方法では、経路は矩形画像の
最長辺の大きさで計算される。画像画素位置に一致しな
い経路の点は、その経路を通過するときに単に飛越すだ
けである。第3の解決法では、画像は、例えば16×1
6要素のような正方形の部分に分割される。無作為化経
路は、上記の方法のうちの一つを用いて、これらの正方
形の部分の一つについて得られる。その後、その経路が
接続される。この方法は、画像の寸法が、正方形部分の
寸法の倍数であることをやはり必要とするが、これらの
正方形は比較的小さい(本願の実施例では16×16)
ので、上記のことは実際に制限をもたらさない。
The above method of obtaining a path is absolutely configured to create a matrix of square images or image parts. The actual state is hardly such a state. Three solutions are available to adjust for this problem: In a first solution, the original continuous tone image is
It is "padded" at zero value along its longest side until it becomes a square. In the second method, the path is calculated based on the size of the longest side of the rectangular image. Points on the path that do not match the image pixel position simply skip over when passing through that path. In a third solution, the image is, for example, 16 × 1
It is divided into square parts such as six elements. A randomized path is obtained for one of these squares using one of the methods described above. After that, the route is connected. This method still requires that the dimensions of the image be a multiple of the dimensions of the squares, but these squares are relatively small (16 × 16 in our example).
So, the above does not actually bring any restrictions.

【0057】本願で提供された態様に多くの変形が存在
することは明らかである。一つの変形では、二つではな
くて多数のレベルを記録する装置を使用できる(例えば
熱昇華印刷機、スライドレコーダ、電子写真印刷機など
のような装置)。図4に示すしきい値化作動は、次に多
数のしきい値でしきい値化することで置換えられる。ハ
ーフトーン値は、連続色調画素値が、どの二つのしきい
値の間に存在しているかによって決まる。性能と適応性
のために、アドレス値が誤差と画素値の合計に一致し、
一方内容が対応するハーフトーン値を含有しているLU
Tによって、ブロック40内でしきい値化作動を行うこ
とが最もよい。
Obviously, many variations exist on the embodiments provided herein. In one variation, devices that record multiple levels instead of two can be used (eg, devices such as thermal sublimation printers, slide recorders, electrophotographic printers, etc.). The thresholding operation shown in FIG. 4 is then replaced by thresholding with a number of thresholds. The halftone value depends on which of the two thresholds the continuous tone pixel value lies between. For performance and adaptability, the address value matches the sum of the error and pixel value,
On the other hand, an LU whose content contains the corresponding halftone value
With T, it is best to perform a thresholding operation in block 40.

【0058】他の変形では、連続色調画素とハーフトー
ン化画素値の差から得られる誤差は、処理の順序で次の
画素にのみ伝播される代わりに、一つ以上の未処理の画
素に拡散される。
In another variation, the error resulting from the difference between the continuous tone pixel and the halftoned pixel value is propagated to one or more unprocessed pixels instead of being propagated only to the next pixel in processing order. Is done.

【0059】さらに他の変形は、図4の誤差Eが、現行
画素P(i(n),j(n))と、現行画素のハーフト
ーン化された値のH(i(n),j(n))との差から
は得られないが、一つ以上の処理された画素の誤差から
の重みつき平均値として得られるときに得られる。これ
を実施する回路は図11に開示してある。
Still another variation is that the error E in FIG. 4 is based on the current pixel P (i (n), j (n)) and the halftone value H (i (n), j) of the current pixel. (N)), but not when obtained as a weighted average from the error of one or more processed pixels. The circuit that accomplishes this is disclosed in FIG.

【0060】図11は、図4の回路のより精巧な変形を
示す。その違いは、未処理画素がk回遅延されるkシフ
トレジスタ43の第1セット、連続色調値とハーフトー
ン化値間の差が1回遅延される1シフトレジスタ63の
第2セット、およびハーフトーンメモリ30をアドレス
する座標値がk回遅延されるKシフトレジスタ33の第
3セットが追加されていることである。さらに、シフト
レジスター63の出力由来の重みつけ平均値のE(i
(n−k),j(n−k))が得られ、この平均値をk
シフトレジスタ43の出力に分配する演算装置65が備
えられている。
FIG. 11 shows a more sophisticated variant of the circuit of FIG. The differences are a first set of k shift registers 43 where the unprocessed pixels are delayed k times, a second set of 1 shift registers 63 where the difference between the continuous tone value and the halftoned value is delayed once, and a half set. The third set of the K shift register 33 in which the coordinate value for addressing the tone memory 30 is delayed k times is added. Further, E (i) of the weighted average value derived from the output of the shift register 63
(N−k), j (n−k)), and the average value is calculated as k
An arithmetic unit 65 for distributing to the output of the shift register 43 is provided.

【0061】クロック5のサイクル毎に、シフトレジス
タ33、43および63のデータは1位置だけシフトさ
れ、カウンタ8は1だけ増加される。これは、この発明
の発明者らが“ハーフトーン化”、“誤差合成”および
“誤差分配”と呼ぶ三つの全体的操作で行われる。
In each cycle of clock 5, the data in shift registers 33, 43 and 63 is shifted by one position, and counter 8 is incremented by one. This is done in three general operations which the inventors of the present invention refer to as "halftoning", "error combining" and "error distribution".

【0062】ハーフトーン化をまず説明する。カウンタ
8の新しい値がメモリブロック10の座標対i(n),
j(n)をアドレスし、次に画素メモリ20の画素P
(i(n),j(n))をアドレスする。後者の値は、
シフトレジスタ33の入力に利用される。同じシフトジ
レスタ33の出力には、その時、k回遅延された画素値
P(i(n−k),j(n−k))に基づいた(ただし
この画素値に必ずしも等しくない)値Q(i(n−
k),j(n−k))がある。この値Q(i(n−
k),j(n−k))はしきい値41と比較され、この
比較に基づいて、ハーフトーン値H(i(n−k),j
(n−k))が決定されて、ハーフトーンメモリ30の
アドレス(i(n−k),j(n−k))でセル31に
書込まれる。後者のアドレスは、メモリブロック10か
ら来るアドレス値を、シフトレジスタ33によってk回
遅らせることによって得られる。
First, the halftoning will be described. The new value of the counter 8 is the coordinate pair i (n),
j (n), and then the pixel P in the pixel memory 20
(I (n), j (n)). The latter value is
Used for the input of the shift register 33. The output of the same shift register 33 has a value Q (i) based on (but not necessarily equal to) this pixel value P (i (nk), j (nk)) delayed k times. (N-
k), j (nk)). This value Q (i (n-
k), j (nk)) are compared with a threshold value 41, and based on this comparison, the halftone value H (i (nk), j
(Nk)) is determined, and is written to the cell 31 at the address (i (nk), j (nk)) of the halftone memory 30. The latter address is obtained by delaying the address value coming from the memory block 10 k times by the shift register 33.

【0063】次に“誤差合成”部分を説明する。値Q
(i(n−k),j(n−k))とH(i(n−k),
j(n−k))の差d(i(n−k),j(n−k))
は、演算装置50によって計算され、シフトレジスタ6
3の入力に加えられる。シフトレジスタ63の1のセル
のそれぞれの出力には、差の値d(i(n−k−1),
j(n−k−1)),d(i(n−k−2),j(n−
k−2))...d(i(n−k−1),j(n−k−
1)が与えられる。これらの1の値から、掛け算器w
(1)、w(2)...w(1)と演算装置65とによ
って、誤差値E(i(n−k),j(n−k))が合成
される。この誤差値E(i(n−k),j(n−k))
は、先にハーフトーン化された1の画素の領域にわたっ
て量子化を行った結果として導入された誤差の重みつけ
平均値を示す。
Next, the "error combining" portion will be described. Value Q
(I (nk), j (nk)) and H (i (nk),
j (nk) difference d (i (nk), j (nk))
Is calculated by the arithmetic unit 50 and the shift register 6
3 is added to the input. Each output of one cell of the shift register 63 has a difference value d (i (nk-1),
j (nk-1)), d (i (nk-2), j (n-
k-2)). . . d (i (nk-1), j (nk-
1) is given. From these 1 values, the multiplier w
(1), w (2). . . The error value E (i (nk), j (nk)) is synthesized by w (1) and the arithmetic unit 65. This error value E (i (nk), j (nk))
Indicates a weighted average value of an error introduced as a result of performing quantization over a region of one pixel that has been halftoned earlier.

【0064】最後のステップは、誤差E(i(n−
k),j(n−k))を未処理画素値に分配することで
構成されている。これは、まず、誤差E(i(n−
k),j(n−k))に重みv(1)、v(2)...
v(k)を掛け算し、次に掛け算して得た値を、シフト
レジスタ43のセルのkのそれぞれの出力に加算するこ
とによって行われる。このように、誤差E(i(n−
k),j(n−k))は、シフトレジスター43のkの
値の領域にわたって拡散される。
The last step is to calculate the error E (i (n−
k), j (nk)) are distributed to unprocessed pixel values. This is because the error E (i (n−
k), j (nk)) with weights v (1), v (2). . .
This is done by multiplying by v (k) and then adding the resulting value to the respective output of k in the cell of shift register 43. Thus, the error E (i (n−
k), j (nk)) are spread over the region of the value of k in the shift register 43.

【0065】図11の回路は、図5に記載したのと類似
の方法で、バンドの画像を処理するように変形すること
ができる。
The circuit of FIG. 11 can be modified to process images of bands in a manner similar to that described in FIG.

【0066】上記ハーフトーン化法は、ハードウエアま
たはソフトウエアで実施できることは当業者にとって明
らかであろう。
It will be apparent to those skilled in the art that the halftoning method can be implemented in hardware or software.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【表6】 [Table 6]

【表7】 [Table 7]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はヒルバート曲線を示す。FIG. 1 shows a Hilbert curve.

【図2】図2はハーフトーン化するためのドット外周対
色調値(0=最小濃度、256=最大濃度)を示し、画
素はヒルバート曲線の順序で処理されている。
FIG. 2 shows the dot perimeter versus tonal value (0 = minimum density, 256 = maximum density) for halftoning, where the pixels are processed in the order of a Hilbert curve.

【図3】図3はヒルバート曲線が画く順序で画像画素を
処理することによって得たハーフトーン化色調スケール
を示す。
FIG. 3 shows a halftoned tonal scale obtained by processing image pixels in the order in which the Hilbert curve is drawn.

【図4】図4はこの発明のハーフトーン化法を実施する
回路の概略説明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a circuit for implementing the halftoning method of the present invention.

【図5】図5はバンドの画像を処理する回路の概略説明
図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a circuit for processing an image of a band.

【図6】図6は無作為化ヒルバート曲線を示す。FIG. 6 shows a randomized Hilbert curve.

【図7】図7はハーフトーン化するためのドット外周対
色調値(0=最小濃度、256=最大濃度)を示し、画
素は無作為化ヒルバート曲線の順序で処理されている。
FIG. 7 shows dot perimeter vs. tone value (0 = minimum density, 256 = maximum density) for halftoning, where pixels are processed in the order of a randomized Hilbert curve.

【図8】図8は無作為化ヒルバート曲線が画く順序で画
像画素を処理することによって得たハーフトーン化色調
スケールを示す。
FIG. 8 shows a halftoned tonal scale obtained by processing image pixels in the order in which a randomized Hilbert curve is drawn.

【図9】図9は画像が再帰的にマトリックスに再分割さ
れたときに画像画素を処理する順序を示す。
FIG. 9 illustrates the order in which image pixels are processed when the image is recursively subdivided into a matrix.

【図10】図10はハーフトーン化するためのドット外
周対色調値(0=最小濃度、256=最大濃度)を示
し、画素は画像をマトリックスに再帰的に再分割するこ
とによって得られた順序で処理されている。
FIG. 10 shows dot perimeter vs. tone value (0 = minimum density, 256 = maximum density) for halftoning, where the pixels are in the order obtained by recursively subdividing the image into a matrix. Has been processed.

【図11】図11はこの発明のハーフトーン化法を実施
する回路の概略説明図であり、少なくとも二つの影像画
素の色調値と、それらの対応する再生値との差の重みつ
き平均値が多数の画素に拡散されている。
FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of a circuit for implementing the halftoning method of the present invention, wherein a weighted average value of a difference between a tone value of at least two image pixels and their corresponding reproduction values is obtained. It is spread to many pixels.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 クロック 8 画素カウンタ 9 モジュロ4* M演算装置 10 LUT 12 大容量記憶装置 13 検出器 20 画素値メモリ 30 ハーフトーン化画素値メモリ 31 セル 40 ハーフトーン化装置 41 しきい値 33,43 kシフトレジスタ 63 1シフトレジスタ 60 遅延レジスタ 50,65,70 演算装置 80 レコーダReference Signs List 5 clock 8 pixel counter 9 modulo 4 * M arithmetic unit 10 LUT 12 mass storage device 13 detector 20 pixel value memory 30 halftone pixel value memory 31 cell 40 halftone device 41 threshold value 33,43k shift register 63 1 shift register 60 delay register 50, 65, 70 arithmetic unit 80 recorder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・デラバスティタ ベルギー国モートゼール、セプテストラ ート 27 アグファ・ゲヴェルト・ナー ムロゼ・ベンノートチャップ内 (56)参考文献 特開 平3−151762(JP,A) 特開 平3−243063(JP,A) 特開 平4−37256(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/40 - 1/409 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Paul Delabastita Septestart, Mortzeel, Belgium 27 Inside Agfa Geverth na Mroseze Bennacht Chap (56) References JP-A-3-151762 (JP, A) JP-A-3-243063 (JP, A) JP-A-4-37256 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 1/40-1/409

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 連続色調画像(20)をスクリーニング
する方法であって; 空間充填二次元曲線(10)にしたがって未処理画像画
(20)を選択し、次いでその未処理画像画素(2
0)を、以下のように、すなわち その未処理画像画素(20)の色調値から、前記画像画
素を記録媒体(80)に記録するために使用する再生値
(30)を決定し、 前記未処理画像画素(20)の前記色調値と前記再生値
(30)との差に基づいて誤差値(50)を計算し、そ
の結果、前記未処理画像画素(20)は被処理画像画素
(42)になり、 前記誤差値(50)を、未処理画像画素(20)の色調
値に加算し、次いで、得られた合計値(42)で前記色
調値を置き換えるか、あるいは、前記誤差値が分配され
る前記の各未処理画像画素の色調値を、未処理画像画素
の色調値と前記誤差の一部分との合計で置き換えること
によって、前記誤差値を二つ以上の未処理画像画素にわ
たって分配し、 上記ステップを、すべての画像画素が処理されるまで繰
り返して、処理するステップを含む連続色調画素をスク
リーニングする方法において、前記曲線が無作為化され
ていることを特徴とする方法。
1. A method for screening a continuous tone image (20) , comprising selecting an unprocessed image pixel (20) according to a space-filling two-dimensional curve (10) and then selecting the unprocessed image pixel (2).
0) from the tonal value of the unprocessed image pixel (20) as follows: the reproduction value used to record the image pixel on the recording medium (80).
(30) , wherein the tone value and the reproduction value of the unprocessed image pixel (20) are determined.
An error value (50) is calculated based on the difference between the unprocessed image pixel (20) and the unprocessed image pixel (20).
(42) , adding the error value (50) to the tone value of the unprocessed image pixel (20) , and then replacing the tone value with the obtained total value (42) , or By replacing the tonal value of each unprocessed image pixel whose value is distributed with the sum of the tonal value of the unprocessed image pixel and a portion of the error, the error value is spread over two or more unprocessed image pixels. Distributing; repeating the above steps until all image pixels have been processed , wherein the curve is randomized in a method for screening continuous tone pixels comprising the step of processing.
A method characterized in that:
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