JP3971815B2 - スクリーンされたマルチ・レベル画像圧縮方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は印刷プロセスに関し、更に詳細には印刷される画像のスクリーニング・プロセスに関連する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
印刷技術には、電子写真、ダイ昇華（dyesublimation）、インクジェット、オフセットなど、種々の技術がある。ダイ昇華技術は、認識できる画素当りのグレー・レベルがかなり多いが、その他の技術はより少ない数しか認識しない。例えば、空間光変調に基く電子写真プリンタが認識することができるグレー・レベルは、画素当り１６−３２の間である。これらのプリンタで、連続した階調（コントーン）の出現をシミュレーションするためには、マルチ・レベル・スクリーニングと呼ばれる方法を用いる必要がある。マルチレベルとは、これらのプリンタによって認識されるグレーシェードの複数のレベルを意味するが、レベルの数は、連続した階調のデータを再生するのに一般的に必要とされる２５６よりずっと少ない。
【０００３】
マルチ・レベル・プリントの一例として、１６グレー・レベル（４ビット）のみを再生することが可能な６００ドット・パー・インチ（ｄｐｉ）のプリンタに印刷される画像を想定する。この画像を有するページは、横４画素、縦４画素のブロック（セル）に論理的に分割され、そのページを完全にタイル状にし得る。セル内の各画素は１６のシェードの１つを表し、セル自体は、全体で２４１［（１６−１）×４×４＋１］個のグレースケールをシミュレーションできる。例えば、一つの画素をレベル１５で、他の画素をレベル１０で満たすと、２５のシミュレーションされたグレーシェードとなる。セル内の画素が満たされる順序を決めるために、幾つかの技術を用いることができる。
デジタルデータ圧縮は、使用できるメモリに又はバンド幅に制約があるときに、システム（プリンタを含む）に用いられる技術である。典型的に、デジタル圧縮方法は、連続階調データに有効（work on ）である。プリンタでは、１ページを印刷する時に必要とされるフレーム・バッファ・メモリの量を減少させるために、圧縮方法を用いることができる。プリンタへの入力はページ記述言語（ポストスクリプト、ＰＣＬ等）であり、ラスター・イメージ・プロセッサ（ＲＩＰ）と呼ばれるプロセッサによって、フレーム・バッファの画素マップに変換される。
【０００４】
使用できるメモリが限られているとき、出力ビットマップは一度に一バンド生成され、圧縮される。例えば、８．５インチ×１１インチ、画素当り４ビットの６００×６００ｄｐｉプリンタ、及び４つのカラー・プレーンに対し、必要とされる総メモリは６４メガバイトである。しかし、ＲＩＰが０．５インチのバンドを一度に生成し、係数８で圧縮しそれをストアする場合、必要とされる有効メモリは、６４／８＋１バンド当りのメモリで、８＋１１×６００×６００×４／８、つまり８．９５メガバイトに等しい（１バンドは、幅１１インチ、高さ０．５インチであると仮定する）。これはフル・フレーム・バッファ・システムに必要とされるメモリよりもずっと少ない。
【０００５】
更に、フル・フレーム・バッファ・システムにおいて、メモリからマーキング・エンジンへのデータリンクが限られたバンド幅である場合、圧縮が必要とされる。しかし、今のところマルチ・レベル・データを圧縮する効果的な方法はなく、その必要性は明らかである。
【０００６】
【課題を達成するための手段及び作用】
本発明の一つの利点は、印刷のため、スクリーンされた画像を圧縮する方法を提供することである。スクリーンされた画像において、画像はスクリーン・セル又はタイル状に分割される。各セル内の画素は、他の画素との関係に基いて、再スキャンされることもあり、再スキャンされないこともある。さらに、データは予めストアされた順序に基いて再スキャンされ得る。その後、データは２つの任意の圧縮方式のいずれか一つで圧縮される。データは圧縮された後、バッファに蓄積され、その後、露光モジュールに送られ、印刷される。
【０００７】
この方法の一実施例では、損失性（lossy ）圧縮が用いられる。この圧縮方式では量子化係数が用いられ、フィードバック信号に基いて調節される。
この方法の更なる利点は、プロセッサと露光モジュールとの間の通信に必要なバンド幅を減少できる点である。
更に、この方法の利点は、フル・フレーム・バッファ・システムよりも必要とされるメモリが少ない点である。
【０００８】
【実施例】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１ａは画像をスクリーニングするために用いられ得る５×５セルの例を示す。画像は、これらの多数のセルでタイル状にされる。各セル内に、画素のクラスがこの例のために示されている。画素のクラスは、そのセルの中心からの垂直方向の距離に基く。１度画素がクラス分けされると、画素の各クラスの入力と出力の関係は、階調曲線によって定められる。
【０００９】
図１ｂでは、図１ａの画素の階調曲線を示す。これらの階調曲線は、クラスタ・ドット・スクリーニングになる。クラスタされたドット・スクリーンは、番号のより小さいクラスの画素を先ず満たす。これにより、セルの中心には高密度の画素のグループができる。別のタイプの階調曲線も用いられるが、２５クラス及び２５階調曲線を有する５×５セルが最も一般的なケースである。
【００１０】
圧縮のため、画像はＸ及びＹ方向に整数個のセルを有する四角形の画素ブロックである、マクロセルに分割される。例えば、図１ａの１０×１０ブロックは、Ｘ及びＹ方向の２セルでマクロセルを形成することができる。マクロセルに基くＲＩＰから得られる情報は、各マクロセルの圧縮方式に適合するように用いられ得る。
【００１１】
ＲＩＰは、ポストスクリプト、ＰＣＬ等のようなページ記述言語を、テキスト、ポリゴン・フィル（polygon fill）、イメージ等のようなグラフィックス・プリミティブのシーケンスに分解する。これらのグラフィックス・プリミティブはその後、フレーム・バッファ上にスキャン変換され、出力画素マップを生成する。本発明のこの実施例において、ＲＩＰは、画素毎のスキャン変換を行なうだけでなく、マクロブロック毎のクラス生成も行なう。
【００１２】
各マクロブロックは、マクロブロックに描画されているオブジェクトに基き、テキスト、グラフィック・フィル、コントーンその他としてマーク(mark)される。クラス生成がスキャン変換より解像度が低いため（例えば、１０×１０マクロブロックは、画素解像度６００ｄｐｉと比べ、６０／１０、即ち解像度６０ｄｐｉに対応する）、オーバーヘッドは最小である。このクラス情報は、圧縮方法に適合するように用いることができる。
【００１３】
隣接する画素間の相関性を増加させるため、セル内の画素は再スキャンされる。これによりデータをより簡単に圧縮することができる。再スキャンの順序は、マルチ・レベル・スクリーニングに用いられるセル・ポピュレーション・アプローチに基いて選択される。このタイプの再スキャンの例を図２ａ−ｃに示す。
【００１４】
更に、再スキャンの順序は、例えば図２ａに示すようなルック・アップ・テーブル等の２次元アレイに予めストアされ得る。この新規の順序は、予めストアされた順序として参照され得る。
【００１５】
図１ａの画素のクラスを用い、これらのクラスに基き、図示した順で図２ａの画素が再スキャンされる。このスキャン順序は、ほぼ実質上円である。データが再スキャンされると、それは１，２，３，４，５……２５のように１次元でストアすることができる。あるいは、図２ｂに示すように、２次元でストアすることも可能である。
【００１６】
別の例では、セルからセルへクラス毎に画素を再スキャンすることもできる。同じクラスの全画素が、各セルから再スキャンされる。この場合、スキャン・シーケンスは次の通りである。
再スキャン・シーケンス１： １，２，３，４……（セルの最後の列まで）
再スキャン・シーケンス２： a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p ……セルの最後の列まで
再スキャン・シーケンス３： A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P ……セルの最後の列まで
【００１７】
一度画素が再スキャンされると、これらのセル内の画素からのデータは圧縮される。圧縮は、２つの異なる方法、無損失性（lossless）圧縮又は損失性（lossy ）圧縮のいずれかに基く。無損失性圧縮は、画像をオリジナルと同等まで戻す。損失性圧縮は、画像がオリジナルと同等には戻らない。損失性圧縮方法は、変換方法、ベクトル量子化などを含む。無損失性方法には、例として、辞書ベース圧縮方式、無損失性の差分パルスコード変調（ＤＰＣＭ）がある。図３に、パス２６の損失性圧縮及びパス２４の無損失性圧縮の両方のフローチャートの例を示す。
【００１８】
これらの方法のいずれも、再スキャンされた画素に適用できる。更に、圧縮技術を組み合わせることもできる。例えば、損失性方法をコントーン領域に、無損失性方法をテキストとグラフィック領域に用いることができる。損失性圧縮には、レート制御技術（ＭＰＥＧ（Motion Pictures Expert Group）に用いられるような技術）が用いられ得る。例えば、セルの再スキャン・データは、ステップ１２で離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いて変換され、１４で量子化され、ラン（共通グレー・スケールを有する連続画素である）が決定され、結果のデータはエントロピー・コード化される。その後、出力バッファが満たされたかが監視され、量子化スケール係数（factor）を制御するためにバッファ・フルネス・メジャー１８が用いられ、出力ビット・レートを調整する。更に、出力圧縮係数２０が監視され得る。これが目標圧縮率を超えると、量子化スケール係数が減少され、画像品質が改良され、目標圧縮レシオに近い圧縮レシオが維持される。
【００１９】
コード化されたビット・ストリームは、圧縮されており、完全なフレーム・バッファよりずっと少ない蓄積領域を占有するため、システムのコストが節約される。更に、マーキング・モジュールへ送られるデータのバンド幅も減少される。しかし、バンド幅の減少により、マーキング・モジュールのディコンプレッサ（decompressor）の提供が犠牲になる。この方式は、シアン、マジェンタ、黄色、及び黒の、典型的な４色のいずれに用いることも可能である。
【００２０】
損失性圧縮方式は、更に、種々の画像内容の種々の方法において用いることもできる。例えば、ある損失性圧縮例は、画像及びベタ（solid ）領域にはより有効であり、テキストには別のものがより有効である場合もある。
【００２１】
画像及びベタ領域のための損失性圧縮の一実施例は、セルの有効なグレー・レベルが個別のセル全ての合計として計算され得る。例えば、マクロセル内の３つのセルが１５のレベルを有し、他の６つが０のレベルを有する３×３セルでは、４５（１５＋１５＋１５）のレベルが転送される。
【００２２】
テキストのための損失性圧縮の一実施例は、テキスト領域が１５又は０である典型的なクラス分けを用いる。黒い点は１５に白い点は０に対応する。画素当り４ではなく１ビットのみが転送される。更なる圧縮を達成するため、ある小さなビット・パターンが予めストアされ、インデックスのみが転送され得る。例えば、３×３セルは、２⁹ ＝５１２のビットマップの組合せを有し得る。しかし、６４の１セットがストアされ得、最も近いマッチングが転送され、それにより係数８のビット数が減少される。
【００２３】
前述の通り、損失性技術は無損失性技術と組み合わせることもでき、又は別々に用いることもできる。無損失性又は損失性のいずれでもよい技術の一つの例は、ＤＰＣＭである。ＤＰＣＭにおいて、現在の画素は先行の画素に基いて予測され、実際の値と予測の値の差信号が量子化され、コード化される。量子化係数が１である場合はコード化は無損失性であり、１より大きい場合はコード化は損失性である。
【００２４】
予測には様々な方法が用いられ得る。これらには、先行の画素、又は近くの画素グループの何かしらの平均を用いることが含まれる。この実施例において、ＤＰＣＭ圧縮予測は、あるスクリーニング方法に用いられる。例えば、マルチ・レベル・スクリーニング方法を１６出力レベルのプリンタで用いることを想定する。プリンタは、図４ａに示す様なセル構造及び図４ｂに示す様な階調曲線を有する。
【００２５】
図４ａに示すように、画素が交互に満たされるこのようなスクリーニング方法は、マルチ・レベルのプリントに用いられる。以下の予測方式はこの場合に有効である。
【数１】

Ａ_i は、セル内のｉ番目の画素の予測である。ａ_i は、画素ｉの出力グレー・レベルである。“ｇ”は、先行セルの平均出力レベルである。
【００２６】
画素ａ_i-1 が完全に満たされる場合、画素が互いに連続して満たされるため、ａ_i が満たされる確率はかなり高い。ａ_i-1 が部分的に満たされる場合、ａ_i がゼロである確率はかなり高い。このことにより前述の予測方式が導かれる。実際の値と予測の値の差は、量子化され、エントロピー・コード化される。
【００２７】
別の予測方式は、先行セルの平均出力レベルｇを用いて、セル内の全ての画素の予測された出力レベルを生成する。例えば、ｇ＝５０の場合、Ａ₀ ＝１５，Ａ₁ ＝１５，Ａ₂ ＝１５，Ａ₃ ＝５，Ａ₆ ＝０……Ａ_s ＝０である。
【００２８】
他の代替例は、プロセスのある工程にある。例えば、再スキャン工程は、必ずしも必要ではない。一つの代替例において、平均値は、各セルで示される。この平均は、オリジナルの画像から得られるか、あるいは複数階調の画像の整数の周期数での平均をとることによっても同じ様に得られる。全体のセルは、各セルが同じ平均値であると仮定し、セルをスクリーニングすることによるこの平均値に基いて予測される。その後、これが画素毎に実際のスクリーニングされた値から差引かれ、差画像が得られる。差画像は、その後、任意の損失性又は無損失性方式によってコード化される。平均値は各セルで送られなければならないため、いくらかのオーバーヘッドを必要とする。
【００２９】
再スキャンのための別の代替例において、スクリーニング・アルゴリズムの周期に対応する周波数で、用いる工程をより少なくするため、オリジナル画像ＤＣＴをとり、量子化マトリクスを形作ることができる。
【００３０】
このように、印刷のために、スクリーンされた画像を圧縮する方法の特定の実施例が説明されたが、本発明の範囲がこのような特定の実施例に限定されることを意味するものではない。
【００３１】
以上の説明の関して更に次の項を開示する。
（１） スクリーンされた画像データを圧縮する方法であって、
画素間の関係に基き前記スクリーンされたデータを再スキャンし、
所定の内容のデータを受取り、
前記スクリーンされたデータの前記内容に基き、圧縮のため少なくとも２つの代替パスのいずれかを選択し、
選択されたデータパスで前記データを圧縮し、
前記圧縮されたデータを復号化し、
前記圧縮されたデータをストアし、
露光モジュールに前記データを送ることを含む方法。
（２） 第１項に記載の方法であって、前記再スキャンする工程は、前記セルの中心に対するセルの画素位置に基いて行われる方法。
（３） 第１項に記載の方法であって、前記再スキャンする工程は、予めストアされた順序に基いて行われる方法。
（４） 第３項に記載の方法であって、前記再スキャンする工程は、セル中行われる方法。
（５） 第１項に記載の方法であって、前記圧縮工程は無損失性であり、先行のセルの画素の値に基く画素の予測値を用いることを含む方法。
（６） 第１項に記載の方法であって、前記圧縮工程は損失性であり、先行画素のグレースケールの合計に基く予測を用いることを含む方法。
（７） 第１項に記載の方法であって、前記損失性圧縮工程は、データを圧縮する変換技術を用いる方法。
（８） 第７項に記載の方法であって、前記変換技術は更に、差分パルスコード変調を含む方法。
（９） 第１項に記載の方法であって、前記圧縮工程は損失性であり、圧縮率を決定する量子化係数を用いることを含む方法。
（１０） 第１項に記載の方法であって、前記圧縮工程は損失性であり前記圧縮率を調整するフィードバック信号を生成する工程を含む方法。
【００３２】
（１１） 第１０項に記載の方法であって、前記フィードバック信号は、前記バッファのステータスを示すバッファ・フィル信号を含む方法。
（１２） 第１０項に記載の方法であって、前記フィードバック信号は、実際の圧縮値を所望の圧縮値と比較する圧縮率信号を含む方法。
（１３） 第１項に記載の方法であって、前記再スキャンする工程を除く方法。
（１４） 第１項に記載の方法であって、前記スクリーンされたデータの前記内容がグラフィック・フィルである方法。
（１５） 第１項に記載の方法であって、前記スクリーンされたデータの前記内容がテキストである方法。
（１６） 第１項に記載の方法であって、前記スクリーンされたデータの前記内容が連続階調データである方法。
【００３３】
（１７） データは、複数の画素を有する画像をタイル状にすることによって生成される。任意の一つのセル内の画素は、よりうまく圧縮に適合するように、再スキャンされることもあり、又は再スキャンされないこともある。この方法は、２つの圧縮パス、損失のないパス２４又は損失性パス２６から選択できる。データが圧縮されると、その情報はバッファ１６にストアされ、その後露光モジュールに送られる。損失性方式が選択される場合、フィードバック信号１８，２０に基いて、量子化係数１４が圧縮に用いられ、圧縮を増減させるよう調整され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは画像のスクリーニングに用いられるセルの一例を示す図。
ｂは画像のスクリーニングに用いられるセルに関する階調曲線の一例を表すグラフ。
【図２】更に効率のよい圧縮のためにデータを再フォーマットする例を示す図。
【図３】スクリーンデータを圧縮する方法のフローチャート。
【図４】ａはスクリーンデータ圧縮方式の一実施例のセル構造を示す図。
ｂはスクリーンデータ圧縮方式の一実施例の階調曲線を表すグラフ。
【符号の説明】
１４ 量子化
１６ バッファ
１８ バッファ・フルネス・メジャー
２０ 出力圧縮率
２４ 無損失性パス
２６ 損失性パス

Claims (1)

1. スクリーンされたマルチ・レベル画像データを圧縮する方法であって、
   内容が予め設定された、スクリーンされたデータを受け取る段階であり、前記設定された内容は画素を用いて印刷する画像オブジェクトを定義するものであり、前記画素はセル内の該画素の位置に基きクラス分けできる、前記スクリーンされたデータを受け取る段階と、
   次いで、前記画素の前記クラスに基き前記スクリーンされたデータを再スキャンする段階と、
   前記スクリーンされたデータの前記設定された内容に基き、圧縮のため少なくとも２つの圧縮方式のパスのいずれかを選択する段階と、
   選択された圧縮方式のパスで前記データを圧縮する段階と、
   前記圧縮されたデータを復号化する段階と、
   前記圧縮されたデータをストアする段階と、
   露光モジュールに前記ストアされたデータを送る段階と、を含む方法。

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