JP3830561B2 - 誤差拡散方法、誤差拡散システム及び誤差生成方法 - Google Patents
誤差拡散方法、誤差拡散システム及び誤差生成方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤差拡散処理の構造に関する。さらに詳細には、本発明は、画像レンダリングシステムの時間的制約内で複数レベルのグレー信号を減少することを可能とする、アドレス可能度の高い（高アドレス可能度）誤差拡散処理の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
誤差拡散は、バイナリ出力デバイスにおいてグレースケール画像を処理するよく知られた方法である。誤差拡散における重要な要素の１つは、グレースケール画像のグレーレベル値を減少（バイナリ化）することにより生じる誤差を波及させる、即ち誤差を拡散する必要性である。
【０００３】
近年、典型的な誤差拡散方法に改良特性が付加されてきた。詳細には、アドレス可能度の高い誤差拡散を使用することが提起された。高アドレス可能度（high addressability ）誤差拡散を以下に手短に説明する。
【０００４】
高アドレス可能度誤差拡散処理を説明するにあたり、ピクセル位置ｉ及びピクセル位置ｉ＋１における入力グレーレベルをそれぞれ、Ｖi 及びＶi+1 で表すと仮定する。ピクセル値は、説明の目的で、０が白を示し２５５が黒を示すという８ビット整数であると仮定する。上流のピクセルから下流のピクセル位置に受け渡される、アドレス可能解像度未満の解像度のレンダリング誤差をｅi と示す。
【０００５】
高アドレス可能度の特徴には、ピクセル同士間における補間、即ちサブピクセルの生成が含まれる。この補間は、高アドレス可能度誤差拡散処理に影響力を持つ。さらに詳細にいえば、補間が行われる方法に依存して、高アドレス可能度誤差拡散処理を使用した多様な出力を得ることができる。補間のこのような方法の１つを以下に記載する。
【０００６】
図１〜図７は、或る特定の補間スキームを用いて高アドレス可能度誤差拡散を実行するのに必要な演算ステップを示す。まず、図１に示されるように、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 が得られる。実ピクセル値は図１においてグラフで示され、ピクセル値Ｖi はサブピクセル位置０におけるピクセル値を示し、ピクセル値Ｖi+1 は（Ｎ−１）サブピクセルにおけるピクセル値を示す。図１では、ピクセル値は、処理される画像データの複数レベル（若しくはマルチレベル）グレー値を示すための通常の８ビットデータワードを使用して０〜２５５の範囲にある。画像データのグレーレベル値を示すには、例えば０〜５１１、０〜１２７等の任意の範囲を使用することができるということに注目されたい。
【０００７】
Ｖi 及びＶi+1 の初期ピクセル値を得た後、拡散される誤差成分ｅi （前のピクセルバイナリ化プロセスからの集積された誤差）が、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 に加算される。誤差成分ｅi は、ｅFIFO及びｅFBという２つの要素からなり、ｅFIFOはラインバッファに格納された合計の誤差成分であり、ｅFBはフィードバックされた誤差成分である。誤差成分ｅi の加算を図２にグラフで示す。
【０００８】
拡散誤差成分を加算した後、補間されるサブピクセル値は、図３で示されるように演算される。例えば、補間サブピクセル値Ｂn は、Ｂn ＝Ｐ０i ＋ｎ（Ｐ１i −Ｐ０i ）／Ｎ、［ｎは０〜（Ｎ−１）とする］であり、Ｎは選択された高アドレス可能度特性である。値Ｐ０i はＶi ＋ｅi に等しく、Ｐ１i はＶi+1 ＋ｅi に等しいということに注目されたい。
【０００９】
補間サブピクセル値を演算した後、各補間サブピクセル値は、しきい値レベルと比較される。図４で示される例では、しきい値は１２８である。このしきい値は、所望の結果に依存して、画像データの範囲内の任意の値であることが可能である。この例では、１２８以上の値を有する各サブピクセルがオンにセットされる。
【００１０】
次に、所望の出力（Ｐ０i ＋Ｐ１i ）／２が演算される。所望の出力のこの演算を図５にグラフで示す。所望の出力を演算した後、実出力が演算される。この例では、実出力はｎ* ２５５／Ｎに等しく、ここでｎは図４で示した比較の結果オンとされたサブピクセルの数である。演算された実出力をグラフで示したものを図６で示す。
【００１１】
所望の出力と実出力が演算されると、誤差拡散法は下流方向に波及されるべき誤差を演算する。この誤差は、所望出力−実出力というように演算される。この演算をグラフで示したものを図７で示す。
【００１２】
図７で示されるように、誤差は、ｅi+1 ＝（Ｐ０i ＋Ｐ１i ）／２−（ｎ* ２５５／Ｎ）であるように計算される。この場合、誤差ｅi+1 は現バイナリ化プロセスからの誤差を示す。全ての従来の誤差拡散処理におけるように、バイナリ化プロセスからの誤差は、下流のピクセルに分配される。下流のピクセルへの誤差ｅi+1 の分配を図８で示す。この例では、誤差の分配は、単一ビットシフトにより高速処理を可能とする１セットの誤差拡散係数を使用する。図８は、各ピクセル位置に関連する係数を示す。正確な係数の一例は、米国特許出願第０８／１６７，７５８号に述べられている。該米国特許出願の全体的な内容を参照して本文の記載の一部とする。
【００１３】
高アドレス可能度誤差拡散法をより容易に理解するためには、本願に対応する米国特許出願と同時に米国に出願された米国特許出願第０８／２８５，３２６号（本願と同時に日本出願する）において、より詳細な説明がなされている。この係属中の特許出願の全体的な内容を参照して本文の記載の一部とする。
【００１４】
上記改良は、誤差拡散によりレンダリングされた画像の印刷品質をかなり改良するが、この改良は、ハードウェア設計と時間消費により演算をより複雑にする傾向がある。高アドレス可能度誤差拡散のこの改良における最も重大な障害の１つは、複雑な演算を行うのに要する時間であった。演算はソフトウェア環境において実行されることが可能であるが、レンダリングのためにバイナリ化画像データを生成するのに要する時間が長すぎて、中〜高速の印刷デバイス又は画像レンダリングデバイスにおいてはかかる解決法を容易に行うことができない。さらに詳細には、ソフトウェアにおける高アドレス可能度誤差拡散演算とハードウェアにおいて実行される高アドレス可能度誤差拡散演算との間の正確な対応は、システムの処理能力の仕様により課せられる速度要求により異なる。従って、現在の画像レンダリングデバイスの時間制約を満たすためには、高アドレス可能度誤差拡散方法の独自のハードウェア実行を設計することが望ましい。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、ピクセルを表すグレーレベル値をしきい値処理（thresholding）することから生じる誤差を拡散する方法である。この方法は、ピクセルを表す、第１の解像度を有するグレーレベル値を受け取る。グレーレベル値は、第１の解像度より高い第２の解像度に変換される。次に、変換されたグレー値がしきい値処理される。変換及びしきい値処理ステップと並行して、複数の可能な誤差値が生成される。複数の可能な誤差値の１つが、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて選択される。選択された誤差値は、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散される。
【００１６】
本発明の第２の態様は、ピクセルを表すグレーレベル値をしきい値処理することから生じる誤差を拡散するシステムである。このシステムは、ピクセルを表す、第１の解像度を有するグレーレベル値を受け取る入力手段と、このグレーレベル値を、第１の解像度より高い第２の解像度に変換する高アドレス可能度手段とを含む。しきい値処理手段は、変換されたグレーレベル値をしきい値処理し、誤差手段は、変換及びしきい値処理手段と並行して、複数の可能な誤差値を生成する。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値の１つを選択する。誤差拡散手段は、選択された誤差値を、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散する。
【００１７】
本発明の第３の態様は、しきい値処理から誤差を生成する方法である。該方法は、ピクセルのグレーレベル値をしきい値処理する。複数の可能な誤差値が、しきい値処理ステップと並行して生成される。しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、上記複数の可能な誤差値のうちの１つが選択される。
【００１８】
本発明の第４の態様は、しきい値処理から誤差を生成するシステムである。該システムは、ピクセルのグレーレベル値をしきい値処理するためのしきい値処理手段と、該しきい値処理手段と並行して複数の可能な誤差値を生成する誤差手段とを含む。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値のうちの１つを選択する。
【００１９】
本発明の第５の態様は、受け取り媒体にマークをレンダリング（rendering ）するバイナリ印刷システムである。バイナリ印刷システムは、ピクセルに対応すると共に第１の解像度を有するグレーレベル信号を受け取る入力手段を含む。補間手段は、グレーレベル信号を、第１の解像度より高い第２の解像度に変換する。バイナリ化手段は、変換されたグレーレベル信号をバイナリ化して、バイナリ信号を出力する。誤差手段は、補間手段及びバイナリ化手段と並行して複数の可能な誤差値を生成する。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値のうちの１つを選択する。拡散手段は、上記バイナリ化されたピクセルに隣接するピクセルに対応するグレーレベル信号に、上記選択された誤差値を拡散する。最後に、レンダリング手段が、バイナリ信号を受け取り媒体においてマークに変換する。
【００２０】
本発明のさらなる目的及び利点は、本発明の多様な実施の形態と特性を記載した以下の記述から明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。この記述及び図面では、同じ参照番号は、同一のデバイス、同一の回路、又は同一若しくは同等の機能を実行する等価回路を示す。
【００２２】
上述のように、ハードウェアでの高アドレス可能度（high addressability ）誤差拡散の実行は、高アドレス可能度誤差拡散方法を使用する画像レンダリングデバイスの処理能力の仕様の時間制約を満たさなければならない。さらに詳細には、現在の画像レンダリングデバイスで実行されるためには、高速走査方向において次のピクセルに誤差の半分が拡散されることになるので、誤差演算は１クロック周期で完了されなければならない。低速走査方向において下流方向に拡散される誤差は、バッファにおいて合計され且つ格納される。誤差のこの部分は、次の走査線においてピクセルをバイナリ化するのに必要な拡散分配成分の部分である。しかしながら、この誤差成分は次の走査線までは必要でないので、この合計は数周期後に実行されることができる。
【００２３】
サブピクセル及び対応する誤差の処理に許容される時間に制約がない場合や、現在のマイクロプロセッサが、現在の画像形成デバイスの時間的な制約を満たすのに十分に高速である場合には、高アドレス可能度誤差拡散を達成するのに必要なハードウェアは、かなり簡単である。この状況では、オンにセットされるサブピクセルの数は、点Ｐ０i 及びＰ１i を含むラインと１２８の交点を単純に計算することにより決定されることができる。次に、下流で分配されるべき誤差は、オンとされたサブピクセルの数に基づいて計算される。このハードウェア実行のブロック図を図９で示す。
【００２４】
図９において、入力ビデオ信号は分割され且つラッチ１０１でラッチされ、ピクセル値Ｖ０i 及びＶ１i を生成する。Ｖ０i は、ラッチされた入力ビデオ信号Ｖ１i を示す：言い換えれば、Ｖ０i は、同一走査線におけるピクセル値Ｖ１i のすぐ前のピクセル値を示す。ピクセル値Ｖ０i は、誤差成分ｅi と共に加算回路１０３に供給される。さらに誤差成分ｅi は、入力ビデオ信号Ｖ１i と共に加算回路１０５に入力される。加算回路１０３は出力信号Ｐ０i を生成し、この出力信号Ｐ０i は２の補数回路１０７に入力されて、負のＰ０i （−Ｐ０i ）が生成される。−Ｐ０i は、値Ｐ１i と共に加算回路１０９に入力されて、（Ｐ１i −Ｐ０i ）の値を生成する。−Ｐ０i は、加算回路１１１にも入力されて、しきい値と合計される。この例では、しきい値は１２８とする。
【００２５】
加算回路１１１からの合計は乗算回路１１５に供給され、値（１２８−Ｐ０i ）に高アドレス可能度特性値Ｎが乗算されることができる。得られた積は、除算回路１１７で、加算回路１０９からの合計で割り算される。得られた商はｎと表され、デコーダ１１９に供給される。デコーダ１１９の実際の機能を、図１０においてグラフで示す。
【００２６】
さらに詳細には、デコーダ１１９は、図１０で示されるように、Ｐ０i とＰ１i を結ぶ線と値１２８との交点を決定する。この交点の決定から、デコーダ１１９はオンとされるサブピクセルの数ｎを決定する。デコーダ１１９から得られた値は、バイナリ化された出力値としてプリントエンジン及び乗算回路１２１に入力される。乗算回路１２１は、デコーダ１１９からの出力に値（−２５５／Ｎ）を乗算する。乗算回路１２１の積は、加算回路１２３において、加算回路１１３により生成された合計に加算される。加算回路１１３は、値Ｐ０i とＰ１i を加算して、Ｐ１i ＋Ｐ０i を生成する。
【００２７】
加算回路１２３の値は誤差成分ｅi+1 を表し、誤差成分ｅi+1 は、単一ビットシフト回路１２５に入力されて、分配プロセスで使用される種々の誤差値を生成する。ビットシフト回路１２５により生成された誤差値は、誤差分配回路１２７に入力され、誤差分配回路１２７において確定される重み付け係数に従って、その誤差値の半分の値であるＥｒｒB が同一走査線の次のピクセルに分配され、上記誤差値のもう半分であるＥｒｒA が次の走査線の種々のピクセルに分配される。
【００２８】
ここでも、高アドレス可能度誤差拡散のハードウェア実行は、時間制約がない、又は５０メガヘルツを越えるクロック周期を要するシステムの処理能力仕様がない、又はシステムが１００ＭＩＰＳ（１０6 命令／秒）より大きい１秒当りの命令速度で動作することのできるマイクロプロセッサを有する、ということを前提としている。しかしながら、上に示したように、典型的な画像レンダリング（rendering ）デバイスは、５０メガヘルツを越えるクロック周期を有すると共に、リアルタイムに動作するために約２０ナノセカンドの時間内、即ちミドルボリュームからハイボリュームの印刷システムの処理能力仕様内で、単一のピクセルの全画像処理が完了されることを要求する。
【００２９】
現在のレンダリングデバイスによって課せられる時間制約を満たすために、本発明は高アドレス可能度誤差拡散方法の演算を２つのカテゴリーに分ける。第１のカテゴリーは、補間されたビデオ信号について行われる全ての演算を含み、フィードバック経路の外部での、即ちフィードバック経路に入る前における、誤差拡散処理で生じ得るサブピクセル誤差の演算を全て含む。第２のカテゴリーは、１クロック周期内に（即ちフィードバック経路の内部で）行われなければならない他の演算を含む演算である。この分割を実現するために、拡散誤差値は２つの成分に分けられる。一方の成分は、ＦＩＦＯバッファに格納されていて容易に利用可能な合計誤差、即ちｅ FIFO であり、他方の成分は、高速走査フィードバック誤差成分ｅ FB であり、このｅFBは、高速走査方向において処理されているピクセルのすぐ前隣のピクセルをバイナリ化することから受け渡された誤差である。
【００３０】
これら２つのカテゴリーに関しては、図１１〜図１４はフィードバックループに入る前に実行されることのできる演算を示し、一方図１５〜図１９は、１クロック周期内即ちフィードバックループ内で実行される演算である。さらに、これらの演算のいくつかは並列に実行されるということに注目されたい。並列演算を、図１１〜図１９に関して説明する。
【００３１】
図１１は、本発明で実行されるかかる２つの並列演算を示す。さらに詳細には、図１１は、単一サブピクセルに対する所望の出力の演算の開始と並列に、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 が得られることを示す。所望の出力は、拡散誤差成分ｅFIFO又はｅFBを含むことなく演算される。
【００３２】
これらの並列演算が完了した後、本発明の好適な実施の形態は、図３で示される方法と同じ方法で補間サブピクセル値を演算する。しかしながら、補間サブピクセル値の演算と並列に、誤差成分ｅFIFOを加算することにより所望の出力が演算され続ける。これを図１２のグラフで示す。
【００３３】
次に、図１３で示されるように、誤差成分ｅFIFOがピクセル値Ｖi 及びＶi+1 と補間サブピクセル値に加算される。同時に（それと並列に）、全ての可能な実サブピクセル出力が、拡散誤差成分ｅFBを含まない所望の出力から減算される。換言すれば、Ｎ個の可能な実サブピクセル出力が、図１２で演算された所望の出力から減算され、Ｎ個の可能な誤差出力ｅp ［（所望出力−実出力）が誤差ｅp である］を生成する。図１３で示される演算は、図１４で示される演算と並列に実行される。図１１〜図１４で示される演算はフィードバックループ外で実行されるということにさらに注目されたい。
【００３４】
フィードバックループ内の演算を図１５〜図１９で示す。まず、図１５で示されるように、フィードバック経路内では、誤差成分ｅFBがピクセル値Ｖi 、Ｖi+ 1 、及び種々の補間サブピクセル値に加算される。フィードバック誤差成分ｅFBが図１５で加算されているのと同時に、図１６で示されるように誤差成分ｅFBは全ての可能なサブピクセルの所望出力に加算される。換言すれば、誤差成分ｅFBは、図１４で示される計算から生じた全てのＮ個の誤差結果（ｅp ）に個々に加算される。
【００３５】
これらの並列演算が完了した後、次のステップは図１７〜図１９で示される演算を含む。この次のステップでは、各補間サブピクセル値が、しきい値である１２８と比較され、該しきい値以上の値を有するサブピクセルがオンとされる。この処理は図１７及び図１８で示されるが、図１７は補間サブピクセル値のしきい値との比較を示し、図１８はしきい値以上の値を有するサブピクセルがオンとされることを示す。
【００３６】
図１６で示された演算の結果として全ての可能な誤差値が同時に得られたので、下流方向に波及されるべき誤差が今や直ちに、即ちオンとされるサブピクセルの数に基づいてマルチプレクサを介して選択されることができる。換言すれば、図１９は、図１６で示される演算により生成された、同時に得られる種々の誤差値から適切に選択された誤差値を示す。次に、任意の従来の誤差拡散技術を用いて、選択された誤差値が下流のピクセルに分配される。本発明の好適な実施の形態では、誤差は上述の誤差拡散係数を用いて下流のピクセルに分配される。
【００３７】
図２０は、本発明の好適な実施の形態の並列パイプライン高アドレス可能度誤差拡散回路の機能ブロック図である。図２０では、入力ビデオ信号が、誤差計算回路１とビデオ変更回路３に入力される。誤差成分ｅFIFO（ＥｒｒB ）とｅFB（ＥｒｒA ）も、誤差計算回路１に入力される。誤差計算回路は、現在起こっているバイナリ化（binarization）プロセスから生じることのできる全ての種々の可能な誤差値を計算する。誤差計算回路１により出力されるべき適切な誤差の選択は、受け取られる誤差選択信号に基づいて行われる。それについて以下により詳細に述べる。
【００３８】
誤差計算回路１からの選択された誤差値は、１セットの重み付け係数に基づいて誤差を分配する係数マトリックス回路５に入力される。係数マトリックス回路５は、その誤差値を２つの誤差成分ｅFIFO（ＥｒｒB ）及びｅFB（ＥｒｒA ）に分ける。前述のように、フィードバック誤差ＥｒｒA は、係数マトリックス回路５からビデオ変更回路３及び誤差計算回路１にフィードバックされる。ビデオ変更回路３はまたバッファ９からＥｒｒB を受け取る。
【００３９】
ビデオ変更回路３は、高アドレス可能度誤差拡散方法により補間サブピクセル値を生成し、該補間サブピクセル値はしきい値と共にバイナリ化回路７に入力される。本発明の好適な実施の形態では、しきい値は１２８である。しかしながら、このしきい値は任意の値であることが可能であることに注目されたい。
【００４０】
バイナリ化回路７は、入力されたビデオデータをバイナリ化して、画像レンダリングデバイスにより使用されるバイナリ画像データを出力する。バイナリ化回路７はまた、誤差計算回路１により使用される誤差選択信号を生成し、係数マトリックス回路５に入力されるべき正確な誤差値を選択する。この誤差選択信号は、バイナリ化プロセスの間にオンとされる補間サブピクセルの数を示す。従って誤差計算回路１は、この選択を行うためのマルチプレクサを含み得る。
【００４１】
図２０で示されるように、誤差計算回路１はビデオ変更回路及びバイナリ化回路と並列である。さらに本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造は、ＡＳＩＣにおいて実行されるので、ハードウェア実行が可能となって、高速画像レンダリングデバイスの時間制約と処理能力仕様の範囲内で画像データがバイナリ化されることができる。
【００４２】
図２１は、本発明の好適な実施の形態の回路の詳細なブロック図を示す。図２１で示されるように、演算の多くは、図１１〜図１９に関して前述した通り並列に行われる。
【００４３】
ビデオ信号をラッチするラッチ２０５を使用することによりピクセル値Ｖi とＶi+1 が得られるので、隣接する２つの高速走査ピクセルを処理のために利用することができる。ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 は、加算回路２０６で合計され、その合計は除算回路２０７により２で割られる。除算回路２０７からの値は、誤差項ｅFIFOと共に加算回路２０８に入力される。その合計は、プリンタへの所望の出力を示す。
【００４４】
上述の処理と並列に、実出力生成回路２００は、高アドレス可能度特性に基づいてプリンタに対する全ての可能な出力を生成する。加算回路は減算オペレーションに用いられるので、これらの値は負であることがわかる。高アドレス可能度特性がＮであるとすると、Ｎ個の可能な実出力が生成される。また、上述の処理と並列に、サブピクセル回路２０９は、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 に基づいて全ての補間サブピクセルを生成する。
【００４５】
次に誤差成分ｅFIFOが、加算回路２１０により各補間サブピクセルに加算される。同時に（それと並列に）、各可能な実出力（マイナスの値）が、加算回路２０１により所望の出力に個々に加算される。換言すれば、Ｎ個の可能な実サブピクセル出力が所望の出力から減算されて、Ｎ個の可能な誤差出力が生成される。
【００４６】
加算回路２１１及び２０２では、フィードバック誤差項ｅFBが、それぞれ加算回路２１０及び２０１からの各合計値に加算される。これらの演算は並列に行われる。これらの並列演算が完了した後、加算回路２１１からの各補間サブピクセルは、しきい値回路２１２においてしきい値と比較される。しきい値以上の値を有するサブピクセルはオンとされる。しきい値回路は、オンとされたサブピクセルの数を表す数を出力する。この情報はデコード論理回路２１３に供給され、この回路２１３は、プリンタに送られるべきバイナリ出力を生成する。
【００４７】
さらに加算回路２０２からの誤差項は、マルチプレクサ（MUX ）２０３に供給され、マルチプレクサ２０３は、下流方向のピクセルに対してどの誤差項が波及されるべきかを選択する。誤差項は、デコード論理回路２１３から受け取られた制御信号に基づいて選択される。選択された誤差項は分配回路２０４に入力され、分配回路２０４は、次のフィードバック誤差と、次の走査線の処理における使用のためにバッファに格納されるべき誤差とを生成する。
【００４８】
本発明はまた、スクリーン処理（screening ）と高アドレス可能度誤差拡散を組み合わせる画像処理システムにも適用することができる。スクリーン処理及び高アドレス可能度誤差拡散処理の完全な説明は、本願に対応する米国特許出願と同時に米国出願された米国特許出願第０８／２８５，３２８号（本願と同時に日本出願される）に記載されている。この米国特許出願の内容全体を参照して本文の記載の一部とする。
【００４９】
本発明を述べるにあたり、ピクセル及びサブピクセルという用語を用いてきた。これらの用語は、受け取り媒体上の物理的に規定可能な領域における、物理的に測定可能な光学的性質を表す電気信号（又は、光ファイバが使用される場合には光信号）を指し得る。受け取り媒体は、あらゆる有形の文書、受光体（例えば感光体）、又はマーキング材料転写媒体であることが可能である。さらに、ピクセル及びサブピクセルという用語は、ディスプレイ媒体上の物理的に規定可能な領域における、物理的に測定可能な光学的性質を表す電気信号（又は光ファイバが使用される場合には光信号）を指すことも可能である。両状況に対する複数の物理的に規定可能な領域とは、材料マーキングデバイス、電気若しくは磁気マーキングデバイス、又は光学ディスプレイデバイスのうちのいずれかによりレンダリング（描写若しくは再現）される、物理的画像全体の物理的に測定可能な光学的性質を表す。最後に、ピクセルという用語は、物理的画像の物理的な光学的性質を電子的若しくは電気的表現に変換するために物理的画像を走査した時に単一の感光セルから生成される物理的な光学的性質データを表す電気信号（又は光ファイバが使用される場合には光信号）を指すこともある。換言すれば、この状況におけるピクセルは、光センサ上の物理的に規定可能な領域において測定される、物理的画像の物理的光学的性質の電気的（又は光学的）表現である。
【００５０】
本発明を詳細に述べてきたが、本発明の主旨を逸脱することがなければ多様な変更を行うことが可能である。例えば、本発明の好適な実施の形態を印刷システムに関して述べたが、この誤差拡散構造はディスプレイシステムにおいても容易に実行される。さらに、ＡＳＩＣで本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造を実行することにより、高アドレス可能度誤差拡散処理を、スキャナ、スタンドアローン電子サブシステム、プリンタ、又はディスプレイデバイスに配置することが可能となる。
【００５１】
さらに、本発明を０〜２５５のビデオ範囲に関して述べた。しかしながら、処理されるピクセルのグレーレベルを表す任意の適切な範囲をビデオ範囲とすることができるということが、本発明により意図される。さらに本発明は、必ずしもバイナリー出力デバイスである必要はなく、あらゆるレンダリングシステムに容易に適用可能である。本発明の概念は、４レベル以上の出力ターミナルに容易に適用されることが可能であることが意図される。
【００５２】
最後に、本発明を単色即ち黒／白環境に関して述べてきた。しかしながら、本発明の概念は、カラー環境に対しても容易に適用されることができる。即ち、本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造は３回反復されることができると共に、互いに並列に配置されることができるので、カラーピクセルを表す各色空間値が個々に処理されることができる。
【００５３】
要約すれば、本発明は、画像処理システムが或るフォーマットの電子文書を別のフォーマットの電子文書に変換することを可能にする高アドレス可能度誤差拡散構造を提供する。
【００５４】
本発明を前述の多様な実施の形態に関して述べてきたが、本発明は上記詳細な記載のみに結び付けられるべきでなく、特許請求の範囲内でなされる変更又は変化をカバーすると意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】境界サブピクセル値を得ることを示すグラフ図である。
【図２】得られた境界サブピクセル値の誤差成分による変更を示すグラフ図である。
【図３】複数の変更された境界サブピクセル値の間におけるサブピクセル値の補間を示すグラフ図である。
【図４】補間されたサブピクセル値のしきい値との比較を示すグラフ図である。
【図５】所望の出力値の演算を示すグラフ図である。
【図６】実出力値の演算を示すグラフ図である。
【図７】下流のピクセルに波及されるべき誤差値の演算を示すグラフ図である。
【図８】典型的な誤差拡散ルーチンにおける誤差の実際の分配を示すグラフ図である。
【図９】高アドレス可能度誤差拡散処理を実行する本発明の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】図９で示されたデコード処理を示すグラフ図である。
【図１１】所望の出力値を演算することと並列に境界サブピクセル値を得ることを示す、本発明の好適な実施の形態を示すグラフ図である。
【図１２】誤差成分による所望出力値の変更と並列に、得られた複数の境界サブピクセル値の間で補間を行うことを示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１３】得られた複数の境界サブピクセル値の間でサブピクセルを誤差成分で変更することを示す、本発明の好適な実施の形態を示すグラフ図である。
【図１４】複数の部分的な可能な誤差値の計算を示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１５】別の誤差成分により、図１３の変更されたサブピクセル値をさらに変更することを示すグラフ図である。
【図１６】複数の完全な可能な誤差値の計算を示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１７】さらに変更されたサブピクセル値をしきい値処理することを示すグラフ図である。
【図１８】しきい値以上のサブピクセルの数の決定を示すグラフ図である。
【図１９】複数の可能な完全な誤差値の中の１つを選択することを示すグラフ図である。
【図２０】図１１乃至図１９で示されたプロセスの実行を示すブロック図である。
【図２１】図１１乃至図１９で示されたプロセスの回路による実行を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 誤差計算回路
３ ビデオ変更回路
５ 係数マトリックス回路
７ バイナリー化回路
９ バッファ
２００ 実出力生成回路
２０１、２０２、２１０、２１１ 加算回路
２０３ マルチプレクサ（MUX ）
２０４ 分配回路
２０５ ラッチ
２０６ 加算回路
２０７ 除算回路
２０９ サブピクセル回路
２１２ しきい値回路
２１３ デコード論理回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤差拡散処理の構造に関する。さらに詳細には、本発明は、画像レンダリングシステムの時間的制約内で複数レベルのグレー信号を減少することを可能とする、アドレス可能度の高い（高アドレス可能度）誤差拡散処理の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
誤差拡散は、バイナリ出力デバイスにおいてグレースケール画像を処理するよく知られた方法である。誤差拡散における重要な要素の１つは、グレースケール画像のグレーレベル値を減少（バイナリ化）することにより生じる誤差を波及させる、即ち誤差を拡散する必要性である。
【０００３】
近年、典型的な誤差拡散方法に改良特性が付加されてきた。詳細には、アドレス可能度の高い誤差拡散を使用することが提起された。高アドレス可能度（high addressability ）誤差拡散を以下に手短に説明する。
【０００４】
高アドレス可能度誤差拡散処理を説明するにあたり、ピクセル位置ｉ及びピクセル位置ｉ＋１における入力グレーレベルをそれぞれ、Ｖi 及びＶi+1 で表すと仮定する。ピクセル値は、説明の目的で、０が白を示し２５５が黒を示すという８ビット整数であると仮定する。上流のピクセルから下流のピクセル位置に受け渡される、アドレス可能解像度未満の解像度のレンダリング誤差をｅi と示す。
【０００５】
高アドレス可能度の特徴には、ピクセル同士間における補間、即ちサブピクセルの生成が含まれる。この補間は、高アドレス可能度誤差拡散処理に影響力を持つ。さらに詳細にいえば、補間が行われる方法に依存して、高アドレス可能度誤差拡散処理を使用した多様な出力を得ることができる。補間のこのような方法の１つを以下に記載する。
【０００６】
図１〜図７は、或る特定の補間スキームを用いて高アドレス可能度誤差拡散を実行するのに必要な演算ステップを示す。まず、図１に示されるように、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 が得られる。実ピクセル値は図１においてグラフで示され、ピクセル値Ｖi はサブピクセル位置０におけるピクセル値を示し、ピクセル値Ｖi+1 は（Ｎ−１）サブピクセルにおけるピクセル値を示す。図１では、ピクセル値は、処理される画像データの複数レベル（若しくはマルチレベル）グレー値を示すための通常の８ビットデータワードを使用して０〜２５５の範囲にある。画像データのグレーレベル値を示すには、例えば０〜５１１、０〜１２７等の任意の範囲を使用することができるということに注目されたい。
【０００７】
Ｖi 及びＶi+1 の初期ピクセル値を得た後、拡散される誤差成分ｅi （前のピクセルバイナリ化プロセスからの集積された誤差）が、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 に加算される。誤差成分ｅi は、ｅFIFO及びｅFBという２つの要素からなり、ｅFIFOはラインバッファに格納された合計の誤差成分であり、ｅFBはフィードバックされた誤差成分である。誤差成分ｅi の加算を図２にグラフで示す。
【０００８】
拡散誤差成分を加算した後、補間されるサブピクセル値は、図３で示されるように演算される。例えば、補間サブピクセル値Ｂn は、Ｂn ＝Ｐ０i ＋ｎ（Ｐ１i −Ｐ０i ）／Ｎ、［ｎは０〜（Ｎ−１）とする］であり、Ｎは選択された高アドレス可能度特性である。値Ｐ０i はＶi ＋ｅi に等しく、Ｐ１i はＶi+1 ＋ｅi に等しいということに注目されたい。
【０００９】
補間サブピクセル値を演算した後、各補間サブピクセル値は、しきい値レベルと比較される。図４で示される例では、しきい値は１２８である。このしきい値は、所望の結果に依存して、画像データの範囲内の任意の値であることが可能である。この例では、１２８以上の値を有する各サブピクセルがオンにセットされる。
【００１０】
次に、所望の出力（Ｐ０i ＋Ｐ１i ）／２が演算される。所望の出力のこの演算を図５にグラフで示す。所望の出力を演算した後、実出力が演算される。この例では、実出力はｎ* ２５５／Ｎに等しく、ここでｎは図４で示した比較の結果オンとされたサブピクセルの数である。演算された実出力をグラフで示したものを図６で示す。
【００１１】
所望の出力と実出力が演算されると、誤差拡散法は下流方向に波及されるべき誤差を演算する。この誤差は、所望出力−実出力というように演算される。この演算をグラフで示したものを図７で示す。
【００１２】
図７で示されるように、誤差は、ｅi+1 ＝（Ｐ０i ＋Ｐ１i ）／２−（ｎ* ２５５／Ｎ）であるように計算される。この場合、誤差ｅi+1 は現バイナリ化プロセスからの誤差を示す。全ての従来の誤差拡散処理におけるように、バイナリ化プロセスからの誤差は、下流のピクセルに分配される。下流のピクセルへの誤差ｅi+1 の分配を図８で示す。この例では、誤差の分配は、単一ビットシフトにより高速処理を可能とする１セットの誤差拡散係数を使用する。図８は、各ピクセル位置に関連する係数を示す。正確な係数の一例は、米国特許出願第０８／１６７，７５８号に述べられている。該米国特許出願の全体的な内容を参照して本文の記載の一部とする。
【００１３】
高アドレス可能度誤差拡散法をより容易に理解するためには、本願に対応する米国特許出願と同時に米国に出願された米国特許出願第０８／２８５，３２６号（本願と同時に日本出願する）において、より詳細な説明がなされている。この係属中の特許出願の全体的な内容を参照して本文の記載の一部とする。
【００１４】
上記改良は、誤差拡散によりレンダリングされた画像の印刷品質をかなり改良するが、この改良は、ハードウェア設計と時間消費により演算をより複雑にする傾向がある。高アドレス可能度誤差拡散のこの改良における最も重大な障害の１つは、複雑な演算を行うのに要する時間であった。演算はソフトウェア環境において実行されることが可能であるが、レンダリングのためにバイナリ化画像データを生成するのに要する時間が長すぎて、中〜高速の印刷デバイス又は画像レンダリングデバイスにおいてはかかる解決法を容易に行うことができない。さらに詳細には、ソフトウェアにおける高アドレス可能度誤差拡散演算とハードウェアにおいて実行される高アドレス可能度誤差拡散演算との間の正確な対応は、システムの処理能力の仕様により課せられる速度要求により異なる。従って、現在の画像レンダリングデバイスの時間制約を満たすためには、高アドレス可能度誤差拡散方法の独自のハードウェア実行を設計することが望ましい。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、ピクセルを表すグレーレベル値をしきい値処理（thresholding）することから生じる誤差を拡散する方法である。この方法は、ピクセルを表す、第１の解像度を有するグレーレベル値を受け取る。グレーレベル値は、第１の解像度より高い第２の解像度に変換される。次に、変換されたグレー値がしきい値処理される。変換及びしきい値処理ステップと並行して、複数の可能な誤差値が生成される。複数の可能な誤差値の１つが、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて選択される。選択された誤差値は、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散される。
【００１６】
本発明の第２の態様は、ピクセルを表すグレーレベル値をしきい値処理することから生じる誤差を拡散するシステムである。このシステムは、ピクセルを表す、第１の解像度を有するグレーレベル値を受け取る入力手段と、このグレーレベル値を、第１の解像度より高い第２の解像度に変換する高アドレス可能度手段とを含む。しきい値処理手段は、変換されたグレーレベル値をしきい値処理し、誤差手段は、変換及びしきい値処理手段と並行して、複数の可能な誤差値を生成する。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値の１つを選択する。誤差拡散手段は、選択された誤差値を、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散する。
【００１７】
本発明の第３の態様は、しきい値処理から誤差を生成する方法である。該方法は、ピクセルのグレーレベル値をしきい値処理する。複数の可能な誤差値が、しきい値処理ステップと並行して生成される。しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、上記複数の可能な誤差値のうちの１つが選択される。
【００１８】
本発明の第４の態様は、しきい値処理から誤差を生成するシステムである。該システムは、ピクセルのグレーレベル値をしきい値処理するためのしきい値処理手段と、該しきい値処理手段と並行して複数の可能な誤差値を生成する誤差手段とを含む。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値のうちの１つを選択する。
【００１９】
本発明の第５の態様は、受け取り媒体にマークをレンダリング（rendering ）するバイナリ印刷システムである。バイナリ印刷システムは、ピクセルに対応すると共に第１の解像度を有するグレーレベル信号を受け取る入力手段を含む。補間手段は、グレーレベル信号を、第１の解像度より高い第２の解像度に変換する。バイナリ化手段は、変換されたグレーレベル信号をバイナリ化して、バイナリ信号を出力する。誤差手段は、補間手段及びバイナリ化手段と並行して複数の可能な誤差値を生成する。選択手段は、しきい値を越えるサブピクセルの数に基づいて、複数の可能な誤差値のうちの１つを選択する。拡散手段は、上記バイナリ化されたピクセルに隣接するピクセルに対応するグレーレベル信号に、上記選択された誤差値を拡散する。最後に、レンダリング手段が、バイナリ信号を受け取り媒体においてマークに変換する。
【００２０】
本発明のさらなる目的及び利点は、本発明の多様な実施の形態と特性を記載した以下の記述から明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。この記述及び図面では、同じ参照番号は、同一のデバイス、同一の回路、又は同一若しくは同等の機能を実行する等価回路を示す。
【００２２】
上述のように、ハードウェアでの高アドレス可能度（high addressability ）誤差拡散の実行は、高アドレス可能度誤差拡散方法を使用する画像レンダリングデバイスの処理能力の仕様の時間制約を満たさなければならない。さらに詳細には、現在の画像レンダリングデバイスで実行されるためには、高速走査方向において次のピクセルに誤差の半分が拡散されることになるので、誤差演算は１クロック周期で完了されなければならない。低速走査方向において下流方向に拡散される誤差は、バッファにおいて合計され且つ格納される。誤差のこの部分は、次の走査線においてピクセルをバイナリ化するのに必要な拡散分配成分の部分である。しかしながら、この誤差成分は次の走査線までは必要でないので、この合計は数周期後に実行されることができる。
【００２３】
サブピクセル及び対応する誤差の処理に許容される時間に制約がない場合や、現在のマイクロプロセッサが、現在の画像形成デバイスの時間的な制約を満たすのに十分に高速である場合には、高アドレス可能度誤差拡散を達成するのに必要なハードウェアは、かなり簡単である。この状況では、オンにセットされるサブピクセルの数は、点Ｐ０i 及びＰ１i を含むラインと１２８の交点を単純に計算することにより決定されることができる。次に、下流で分配されるべき誤差は、オンとされたサブピクセルの数に基づいて計算される。このハードウェア実行のブロック図を図９で示す。
【００２４】
図９において、入力ビデオ信号は分割され且つラッチ１０１でラッチされ、ピクセル値Ｖ０i 及びＶ１i を生成する。Ｖ０i は、ラッチされた入力ビデオ信号Ｖ１i を示す：言い換えれば、Ｖ０i は、同一走査線におけるピクセル値Ｖ１i のすぐ前のピクセル値を示す。ピクセル値Ｖ０i は、誤差成分ｅi と共に加算回路１０３に供給される。さらに誤差成分ｅi は、入力ビデオ信号Ｖ１i と共に加算回路１０５に入力される。加算回路１０３は出力信号Ｐ０i を生成し、この出力信号Ｐ０i は２の補数回路１０７に入力されて、負のＰ０i （−Ｐ０i ）が生成される。−Ｐ０i は、値Ｐ１i と共に加算回路１０９に入力されて、（Ｐ１i −Ｐ０i ）の値を生成する。−Ｐ０i は、加算回路１１１にも入力されて、しきい値と合計される。この例では、しきい値は１２８とする。
【００２５】
加算回路１１１からの合計は乗算回路１１５に供給され、値（１２８−Ｐ０i ）に高アドレス可能度特性値Ｎが乗算されることができる。得られた積は、除算回路１１７で、加算回路１０９からの合計で割り算される。得られた商はｎと表され、デコーダ１１９に供給される。デコーダ１１９の実際の機能を、図１０においてグラフで示す。
【００２６】
さらに詳細には、デコーダ１１９は、図１０で示されるように、Ｐ０i とＰ１i を結ぶ線と値１２８との交点を決定する。この交点の決定から、デコーダ１１９はオンとされるサブピクセルの数ｎを決定する。デコーダ１１９から得られた値は、バイナリ化された出力値としてプリントエンジン及び乗算回路１２１に入力される。乗算回路１２１は、デコーダ１１９からの出力に値（−２５５／Ｎ）を乗算する。乗算回路１２１の積は、加算回路１２３において、加算回路１１３により生成された合計に加算される。加算回路１１３は、値Ｐ０i とＰ１i を加算して、Ｐ１i ＋Ｐ０i を生成する。
【００２７】
加算回路１２３の値は誤差成分ｅi+1 を表し、誤差成分ｅi+1 は、単一ビットシフト回路１２５に入力されて、分配プロセスで使用される種々の誤差値を生成する。ビットシフト回路１２５により生成された誤差値は、誤差分配回路１２７に入力され、誤差分配回路１２７において確定される重み付け係数に従って、その誤差値の半分の値であるＥｒｒB が同一走査線の次のピクセルに分配され、上記誤差値のもう半分であるＥｒｒA が次の走査線の種々のピクセルに分配される。
【００２８】
ここでも、高アドレス可能度誤差拡散のハードウェア実行は、時間制約がない、又は５０メガヘルツを越えるクロック周期を要するシステムの処理能力仕様がない、又はシステムが１００ＭＩＰＳ（１０6 命令／秒）より大きい１秒当りの命令速度で動作することのできるマイクロプロセッサを有する、ということを前提としている。しかしながら、上に示したように、典型的な画像レンダリング（rendering ）デバイスは、５０メガヘルツを越えるクロック周期を有すると共に、リアルタイムに動作するために約２０ナノセカンドの時間内、即ちミドルボリュームからハイボリュームの印刷システムの処理能力仕様内で、単一のピクセルの全画像処理が完了されることを要求する。
【００２９】
現在のレンダリングデバイスによって課せられる時間制約を満たすために、本発明は高アドレス可能度誤差拡散方法の演算を２つのカテゴリーに分ける。第１のカテゴリーは、補間されたビデオ信号について行われる全ての演算を含み、フィードバック経路の外部での、即ちフィードバック経路に入る前における、誤差拡散処理で生じ得るサブピクセル誤差の演算を全て含む。第２のカテゴリーは、１クロック周期内に（即ちフィードバック経路の内部で）行われなければならない他の演算を含む演算である。この分割を実現するために、拡散誤差値は２つの成分に分けられる。一方の成分は、ＦＩＦＯバッファに格納されていて容易に利用可能な合計誤差、即ちｅ FIFO であり、他方の成分は、高速走査フィードバック誤差成分ｅ FB であり、このｅFBは、高速走査方向において処理されているピクセルのすぐ前隣のピクセルをバイナリ化することから受け渡された誤差である。
【００３０】
これら２つのカテゴリーに関しては、図１１〜図１４はフィードバックループに入る前に実行されることのできる演算を示し、一方図１５〜図１９は、１クロック周期内即ちフィードバックループ内で実行される演算である。さらに、これらの演算のいくつかは並列に実行されるということに注目されたい。並列演算を、図１１〜図１９に関して説明する。
【００３１】
図１１は、本発明で実行されるかかる２つの並列演算を示す。さらに詳細には、図１１は、単一サブピクセルに対する所望の出力の演算の開始と並列に、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 が得られることを示す。所望の出力は、拡散誤差成分ｅFIFO又はｅFBを含むことなく演算される。
【００３２】
これらの並列演算が完了した後、本発明の好適な実施の形態は、図３で示される方法と同じ方法で補間サブピクセル値を演算する。しかしながら、補間サブピクセル値の演算と並列に、誤差成分ｅFIFOを加算することにより所望の出力が演算され続ける。これを図１２のグラフで示す。
【００３３】
次に、図１３で示されるように、誤差成分ｅFIFOがピクセル値Ｖi 及びＶi+1 と補間サブピクセル値に加算される。同時に（それと並列に）、全ての可能な実サブピクセル出力が、拡散誤差成分ｅFBを含まない所望の出力から減算される。換言すれば、Ｎ個の可能な実サブピクセル出力が、図１２で演算された所望の出力から減算され、Ｎ個の可能な誤差出力ｅp ［（所望出力−実出力）が誤差ｅp である］を生成する。図１３で示される演算は、図１４で示される演算と並列に実行される。図１１〜図１４で示される演算はフィードバックループ外で実行されるということにさらに注目されたい。
【００３４】
フィードバックループ内の演算を図１５〜図１９で示す。まず、図１５で示されるように、フィードバック経路内では、誤差成分ｅFBがピクセル値Ｖi 、Ｖi+ 1 、及び種々の補間サブピクセル値に加算される。フィードバック誤差成分ｅFBが図１５で加算されているのと同時に、図１６で示されるように誤差成分ｅFBは全ての可能なサブピクセルの所望出力に加算される。換言すれば、誤差成分ｅFBは、図１４で示される計算から生じた全てのＮ個の誤差結果（ｅp ）に個々に加算される。
【００３５】
これらの並列演算が完了した後、次のステップは図１７〜図１９で示される演算を含む。この次のステップでは、各補間サブピクセル値が、しきい値である１２８と比較され、該しきい値以上の値を有するサブピクセルがオンとされる。この処理は図１７及び図１８で示されるが、図１７は補間サブピクセル値のしきい値との比較を示し、図１８はしきい値以上の値を有するサブピクセルがオンとされることを示す。
【００３６】
図１６で示された演算の結果として全ての可能な誤差値が同時に得られたので、下流方向に波及されるべき誤差が今や直ちに、即ちオンとされるサブピクセルの数に基づいてマルチプレクサを介して選択されることができる。換言すれば、図１９は、図１６で示される演算により生成された、同時に得られる種々の誤差値から適切に選択された誤差値を示す。次に、任意の従来の誤差拡散技術を用いて、選択された誤差値が下流のピクセルに分配される。本発明の好適な実施の形態では、誤差は上述の誤差拡散係数を用いて下流のピクセルに分配される。
【００３７】
図２０は、本発明の好適な実施の形態の並列パイプライン高アドレス可能度誤差拡散回路の機能ブロック図である。図２０では、入力ビデオ信号が、誤差計算回路１とビデオ変更回路３に入力される。誤差成分ｅFIFO（ＥｒｒB ）とｅFB（ＥｒｒA ）も、誤差計算回路１に入力される。誤差計算回路は、現在起こっているバイナリ化（binarization）プロセスから生じることのできる全ての種々の可能な誤差値を計算する。誤差計算回路１により出力されるべき適切な誤差の選択は、受け取られる誤差選択信号に基づいて行われる。それについて以下により詳細に述べる。
【００３８】
誤差計算回路１からの選択された誤差値は、１セットの重み付け係数に基づいて誤差を分配する係数マトリックス回路５に入力される。係数マトリックス回路５は、その誤差値を２つの誤差成分ｅFIFO（ＥｒｒB ）及びｅFB（ＥｒｒA ）に分ける。前述のように、フィードバック誤差ＥｒｒA は、係数マトリックス回路５からビデオ変更回路３及び誤差計算回路１にフィードバックされる。ビデオ変更回路３はまたバッファ９からＥｒｒB を受け取る。
【００３９】
ビデオ変更回路３は、高アドレス可能度誤差拡散方法により補間サブピクセル値を生成し、該補間サブピクセル値はしきい値と共にバイナリ化回路７に入力される。本発明の好適な実施の形態では、しきい値は１２８である。しかしながら、このしきい値は任意の値であることが可能であることに注目されたい。
【００４０】
バイナリ化回路７は、入力されたビデオデータをバイナリ化して、画像レンダリングデバイスにより使用されるバイナリ画像データを出力する。バイナリ化回路７はまた、誤差計算回路１により使用される誤差選択信号を生成し、係数マトリックス回路５に入力されるべき正確な誤差値を選択する。この誤差選択信号は、バイナリ化プロセスの間にオンとされる補間サブピクセルの数を示す。従って誤差計算回路１は、この選択を行うためのマルチプレクサを含み得る。
【００４１】
図２０で示されるように、誤差計算回路１はビデオ変更回路及びバイナリ化回路と並列である。さらに本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造は、ＡＳＩＣにおいて実行されるので、ハードウェア実行が可能となって、高速画像レンダリングデバイスの時間制約と処理能力仕様の範囲内で画像データがバイナリ化されることができる。
【００４２】
図２１は、本発明の好適な実施の形態の回路の詳細なブロック図を示す。図２１で示されるように、演算の多くは、図１１〜図１９に関して前述した通り並列に行われる。
【００４３】
ビデオ信号をラッチするラッチ２０５を使用することによりピクセル値Ｖi とＶi+1 が得られるので、隣接する２つの高速走査ピクセルを処理のために利用することができる。ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 は、加算回路２０６で合計され、その合計は除算回路２０７により２で割られる。除算回路２０７からの値は、誤差項ｅFIFOと共に加算回路２０８に入力される。その合計は、プリンタへの所望の出力を示す。
【００４４】
上述の処理と並列に、実出力生成回路２００は、高アドレス可能度特性に基づいてプリンタに対する全ての可能な出力を生成する。加算回路は減算オペレーションに用いられるので、これらの値は負であることがわかる。高アドレス可能度特性がＮであるとすると、Ｎ個の可能な実出力が生成される。また、上述の処理と並列に、サブピクセル回路２０９は、ピクセル値Ｖi 及びＶi+1 に基づいて全ての補間サブピクセルを生成する。
【００４５】
次に誤差成分ｅFIFOが、加算回路２１０により各補間サブピクセルに加算される。同時に（それと並列に）、各可能な実出力（マイナスの値）が、加算回路２０１により所望の出力に個々に加算される。換言すれば、Ｎ個の可能な実サブピクセル出力が所望の出力から減算されて、Ｎ個の可能な誤差出力が生成される。
【００４６】
加算回路２１１及び２０２では、フィードバック誤差項ｅFBが、それぞれ加算回路２１０及び２０１からの各合計値に加算される。これらの演算は並列に行われる。これらの並列演算が完了した後、加算回路２１１からの各補間サブピクセルは、しきい値回路２１２においてしきい値と比較される。しきい値以上の値を有するサブピクセルはオンとされる。しきい値回路は、オンとされたサブピクセルの数を表す数を出力する。この情報はデコード論理回路２１３に供給され、この回路２１３は、プリンタに送られるべきバイナリ出力を生成する。
【００４７】
さらに加算回路２０２からの誤差項は、マルチプレクサ（MUX ）２０３に供給され、マルチプレクサ２０３は、下流方向のピクセルに対してどの誤差項が波及されるべきかを選択する。誤差項は、デコード論理回路２１３から受け取られた制御信号に基づいて選択される。選択された誤差項は分配回路２０４に入力され、分配回路２０４は、次のフィードバック誤差と、次の走査線の処理における使用のためにバッファに格納されるべき誤差とを生成する。
【００４８】
本発明はまた、スクリーン処理（screening ）と高アドレス可能度誤差拡散を組み合わせる画像処理システムにも適用することができる。スクリーン処理及び高アドレス可能度誤差拡散処理の完全な説明は、本願に対応する米国特許出願と同時に米国出願された米国特許出願第０８／２８５，３２８号（本願と同時に日本出願される）に記載されている。この米国特許出願の内容全体を参照して本文の記載の一部とする。
【００４９】
本発明を述べるにあたり、ピクセル及びサブピクセルという用語を用いてきた。これらの用語は、受け取り媒体上の物理的に規定可能な領域における、物理的に測定可能な光学的性質を表す電気信号（又は、光ファイバが使用される場合には光信号）を指し得る。受け取り媒体は、あらゆる有形の文書、受光体（例えば感光体）、又はマーキング材料転写媒体であることが可能である。さらに、ピクセル及びサブピクセルという用語は、ディスプレイ媒体上の物理的に規定可能な領域における、物理的に測定可能な光学的性質を表す電気信号（又は光ファイバが使用される場合には光信号）を指すことも可能である。両状況に対する複数の物理的に規定可能な領域とは、材料マーキングデバイス、電気若しくは磁気マーキングデバイス、又は光学ディスプレイデバイスのうちのいずれかによりレンダリング（描写若しくは再現）される、物理的画像全体の物理的に測定可能な光学的性質を表す。最後に、ピクセルという用語は、物理的画像の物理的な光学的性質を電子的若しくは電気的表現に変換するために物理的画像を走査した時に単一の感光セルから生成される物理的な光学的性質データを表す電気信号（又は光ファイバが使用される場合には光信号）を指すこともある。換言すれば、この状況におけるピクセルは、光センサ上の物理的に規定可能な領域において測定される、物理的画像の物理的光学的性質の電気的（又は光学的）表現である。
【００５０】
本発明を詳細に述べてきたが、本発明の主旨を逸脱することがなければ多様な変更を行うことが可能である。例えば、本発明の好適な実施の形態を印刷システムに関して述べたが、この誤差拡散構造はディスプレイシステムにおいても容易に実行される。さらに、ＡＳＩＣで本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造を実行することにより、高アドレス可能度誤差拡散処理を、スキャナ、スタンドアローン電子サブシステム、プリンタ、又はディスプレイデバイスに配置することが可能となる。
【００５１】
さらに、本発明を０〜２５５のビデオ範囲に関して述べた。しかしながら、処理されるピクセルのグレーレベルを表す任意の適切な範囲をビデオ範囲とすることができるということが、本発明により意図される。さらに本発明は、必ずしもバイナリー出力デバイスである必要はなく、あらゆるレンダリングシステムに容易に適用可能である。本発明の概念は、４レベル以上の出力ターミナルに容易に適用されることが可能であることが意図される。
【００５２】
最後に、本発明を単色即ち黒／白環境に関して述べてきた。しかしながら、本発明の概念は、カラー環境に対しても容易に適用されることができる。即ち、本発明の高アドレス可能度誤差拡散構造は３回反復されることができると共に、互いに並列に配置されることができるので、カラーピクセルを表す各色空間値が個々に処理されることができる。
【００５３】
要約すれば、本発明は、画像処理システムが或るフォーマットの電子文書を別のフォーマットの電子文書に変換することを可能にする高アドレス可能度誤差拡散構造を提供する。
【００５４】
本発明を前述の多様な実施の形態に関して述べてきたが、本発明は上記詳細な記載のみに結び付けられるべきでなく、特許請求の範囲内でなされる変更又は変化をカバーすると意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】境界サブピクセル値を得ることを示すグラフ図である。
【図２】得られた境界サブピクセル値の誤差成分による変更を示すグラフ図である。
【図３】複数の変更された境界サブピクセル値の間におけるサブピクセル値の補間を示すグラフ図である。
【図４】補間されたサブピクセル値のしきい値との比較を示すグラフ図である。
【図５】所望の出力値の演算を示すグラフ図である。
【図６】実出力値の演算を示すグラフ図である。
【図７】下流のピクセルに波及されるべき誤差値の演算を示すグラフ図である。
【図８】典型的な誤差拡散ルーチンにおける誤差の実際の分配を示すグラフ図である。
【図９】高アドレス可能度誤差拡散処理を実行する本発明の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】図９で示されたデコード処理を示すグラフ図である。
【図１１】所望の出力値を演算することと並列に境界サブピクセル値を得ることを示す、本発明の好適な実施の形態を示すグラフ図である。
【図１２】誤差成分による所望出力値の変更と並列に、得られた複数の境界サブピクセル値の間で補間を行うことを示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１３】得られた複数の境界サブピクセル値の間でサブピクセルを誤差成分で変更することを示す、本発明の好適な実施の形態を示すグラフ図である。
【図１４】複数の部分的な可能な誤差値の計算を示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１５】別の誤差成分により、図１３の変更されたサブピクセル値をさらに変更することを示すグラフ図である。
【図１６】複数の完全な可能な誤差値の計算を示す、本発明の好適な実施の形態のグラフ図である。
【図１７】さらに変更されたサブピクセル値をしきい値処理することを示すグラフ図である。
【図１８】しきい値以上のサブピクセルの数の決定を示すグラフ図である。
【図１９】複数の可能な完全な誤差値の中の１つを選択することを示すグラフ図である。
【図２０】図１１乃至図１９で示されたプロセスの実行を示すブロック図である。
【図２１】図１１乃至図１９で示されたプロセスの回路による実行を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 誤差計算回路
３ ビデオ変更回路
５ 係数マトリックス回路
７ バイナリー化回路
９ バッファ
２００ 実出力生成回路
２０１、２０２、２１０、２１１ 加算回路
２０３ マルチプレクサ（MUX ）
２０４ 分配回路
２０５ ラッチ
２０６ 加算回路
２０７ 除算回路
２０９ サブピクセル回路
２１２ しきい値回路
２１３ デコード論理回路
Claims (3)
- ピクセルを表わすグレーレベル値のしきい値処理から生成された誤差を拡散する方法であって、
（ａ）それぞれ単一のグレーレベル値を有する複数のピクセルを表わす複数のグレーレベル値を受け取るステップと、
（ｂ）１つのピクセルのグレーピクセル値を所定の数の補間されたサブピクセル値に変換するステップと、
（ｃ）前記補間されたサブピクセル値のそれぞれをしきい値処理するステップと、
（ｄ）前記（ｂ）ステップおよび前記（ｃ）ステップにより実行される変換及びしきい値処理と並行して、誤差拡散処理において生ずる可能性のある複数の誤差値を生成するステップと、
（ｅ）前記（ｃ）ステップにおいて決定されたしきい値を越える補間されたサブピクセル値の数に基づいて、前記複数の誤差値のうちの１つを選択するステップと、
（ｆ）選択された誤差値を、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散するステップと、
を含む誤差拡散方法。 - ピクセルを表わすグレーレベル値のしきい値処理から生成された誤差を拡散するシステムであって、
それぞれ単一のブレーレベル値を有する複数のピクセルを表わす複数のグレーレベル値を受け取る入力手段と、
１つのピクセルのグレーピクセル値を所定の数の補間されたサブピクセル値に変換する高アドレス可能度手段と、
前記補間されたサブピクセル値のそれぞれをしきい値処理すると共に、しきい値を越える補間されたサブピクセル値の数を決定するしきい値処理手段と、
前記高アドレス可能度手段及び前記しきい値処理手段に並列に動作上接続され、誤差分散処理において生ずる可能性のある複数の誤差値を生成する誤差手段と、
前記誤差手段及び前記しきい値処理手段に並列に動作上接続され、前記しきい値処理手段により決定されたしきい値を越える補間されたサブピクセル値の数に基づいて前記複数の誤差値のうちの１つを選択する選択手段と、
選択された誤差値を、隣接するピクセルを表すグレーレベル値に拡散する誤差拡散手段と、
を含む誤差拡散システム。 - しきい値処理から誤差を生成する方法であって、
（ａ）１つのピクセルと関連づけられた複数の補間されたサブピクセル値をしきい値処理するステップと、
（ｂ）前記（ａ）ステップにより実行されるしきい値処理と並行して、誤差拡散処理において生ずる可能性のある複数の誤差値を生成するステップと、
（ｃ）前記（ａ）ステップで決定されたしきい値を越える補間されたサブピクセル値の数に基づいて、前記複数の誤差値のうちの１つを選択するステップと、
を含む誤差生成方法。
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