JP4338940B2

JP4338940B2 - Ｙｍｃｋインクおよび追加の色インクが用いられるプログラム

Info

Publication number: JP4338940B2
Application number: JP2002130263A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ハリントンスティーブン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2022-05-02
Also published as: CA2384062C; US7528971B2; CA2384062A1; JP2003048341A; US20030020931A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリントされたカラーのハードコピーを生成する方法に関する。詳細には、本発明は、所与の画像の描画に用いるのに最良のインクの組み合わせを、複数の可能な選択肢から識別する方法論とともに、リダンダントな色インクを用いることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のリダンダントなインクを用いることは、様々な明度(shade)のグレーを用いる高品質の白黒プリントに適用されてきた技術である。このような技術が望ましい点は、用いられるハーフトーン処理スキーム(scheme)において、２つの隣接するグレーレベルの間で常に選択が可能となることである。このようにして、明度が均一な領域における近傍画素間の強度の差が、隣接するグレーレベルの僅かな差のみに制限される。この画素間のコントラストの減少により、ハーフトーンパターン（望ましくないテクスチュア）が見えにくくなり、画質が向上する。この技術に対する例示的な手法が、ハリントン等(Harrington et al.)の米国特許第６，０１４，２２６号に見出される。
【０００３】
複数の付加的なインクを用いるカラーシステムに対しても、同様の手法を実現するのが望ましいであろう。残念ながら、もともと一次元の範囲である黒から白までのグレースケールシステムとは異なり、カラーというのは、もともと三次元の系である。従って、グレースケールシステム用に設計された手法は、カラー及び色空間に対しては、うまく一般化されない。例えば、このような方法を、個々の色成分に適用することで、２つのマゼンタ値の間のコントラスト、又は２つのシアン値の間のコントラストを低減することはできるが、隣接するマゼンタ値とシアン値との間のコントラストは制御されない。従って、この手法は、暗いマゼンタ及び暗いシアンを有する画素と、明るいマゼンタ及び明るいシアンを有する画素とが、隣り合う結果を生じることになる。より良好で、より見た目も良い解決法は、暗いマゼンタ及び明るいシアンを有する画素と、明るいマゼンタ及び暗いシアンを有する画素とが、隣り合うことである。こうすることで、プリントの中の望ましくないテクスチュアが、それほど知覚されなくなる。これは、色差情報よりも輝度情報に対する感度の方が高いという、目の基本反応から導き出されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上述したように、複数又はリダンダント色インクを用いる問題に対して、視覚的に許容可能な解決法を提供する、という課題を解決する技術及び方法論が必要となる。従って、改良された方法で、上記及び他の不具合及び短所を解決するのが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、リダンダント(redundant)な、冗長性を有する色インクを用いる方法に関し、この方法は、リダンダント色インクによって定められる使用可能な色空間を、領域内で見られる輝度の偏差の範囲を最小化するよう構成される複数の領域にテセレート(tessellating)または、切りばめる工程を有する。
【０００６】
詳細には、本発明は、所与の色空間を有するリダンダント色インクを用いる方法に関し、この方法は、用いられるリダンダント色インクにおける輝度の偏差を最小化するように、色空間をテセレートし、切りばめる工程を有する。
【０００７】
特に、本発明は、プリンタの画像データに対して、所与の色空間を有するリダンダント色インクを用いる方法に関し、この方法は、用いられるリダンダント色インクにおける輝度の偏差を最小化するように、色空間をテセレートする工程を有する。これは、リダンダント色インクを、輝度の順に最も暗いものから最も明るいものへとソートし、重複しない三角形のテセレーション領域（三角形に切りばめられた領域）を構成するように、リダンダント色インクをソート順に色空間にわたって関連づけることによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、色空間の簡単な三次元表現を示している。これは、議論の目的で単純化したモデルである。互いに対向する頂点１００及び１０１には、それぞれ、白及び黒の極値がある。白の頂点１００と黒の頂点１０１との間に線を引いたとすると、それは輝度の全範囲を直線的に表すものとなる。頂点１１０は純粋なシアンを表し、頂点１２０は純粋なマゼンタを表し、頂点１３０は純粋なイエローを表す。
【０００９】
一般的なカラーシステムでは、必要な色は全て、上述したイエロー、マゼンタ、シアン及び黒（ＹＭＣＫ）の組み合わせを用いて表現される。リダンダントなカラーシステムでは、使用可能な着色剤の幾分大きなセットが存在することになる。次の表１は、好ましい一実施形態として、可能な着色剤及び、これらの着色剤のうち２つの選択された組み合わせによって構成される色のリストを、リダンダントなカラーシステムの一実施形態として示しているが、これは本発明を限定するものではない。
【表１】

【００１０】
好ましい一実施形態においては、これらの２８色の基本色のプリントパターンによって、任意の色が生成される。得られる色の挙動が、プリントパターン中の基本色の比率に対して、線型的であるとすると、任意の４つの基本色は、色空間において、その４つの基本色の組み合わせから生成可能な色を含む四面体を定める。言い換えれば、所望の色を生成するために、その色を含むとともに２８色の基本色セット中に頂点を有する四面体を、識別することができる。そして、４つの頂点の色の組み合わせによって、その色を生成できる。
【００１１】
図２は、任意の４つの基本色を組み合わせると、その着色剤のセットの全ての可能な組み合わせが中で見出される四面体が定められるという、この原理を示している。頂点２００、２１０、２２０及び２３０は、選択された４つの別個の色を表す。点２４０は、その色空間内に存在する色である。色空間の単純なテセレーションにより、点２４０の色を生成するのに必要な着色剤の量の決定が可能となる。例えば、頂点２００、２１０、２２０及び点２４０によって定められる四面体の体積と、頂点２００、２１０、２２０及び２３０によって定められる四面体の体積との比によって、点２４０の色を生成するためにブレンドされる頂点２３０の色の量の適切な割合が与えられる。これは当業者には理解されている技術である。この技術のより詳細な説明は、サカモト等(Sakamoto et al.)の米国特許第４，２７５，４１３号に見出すことができよう。
【００１２】
概して、所与の点を含み得る四面体は数多くあり得る。ある点に対する最良の四面体は、全ての頂点の輝度が互いに最も近い四面体である。これは、所望の色を生成するハーフトーンパターンにおける輝度のコントラストを最小化する。しかし、色空間内の任意の点にどの四面体を用いるべきかが決して不明瞭にならないように、色空間は重複しない四面体に分割されることが望ましい。従って、問題は、個々の四面体の頂点が局所的な（互いに近い）輝度の値を有するように、色空間を複数の四面体にテセレートすることである。テセレーションを手作業で行うこともできよう。しかし、空間を複数の四面体にテセレートするアルゴリズムはよく知られている。例えば、対象とする体積を包み込む僅かな点のみを用いて、単純なテセレーションを開始し、点を１つずつ加えていくことができる。各点が追加されると、その点を含む四面体が決定され、その四面体が図２に示されるように４つの四面体に細分化される。
【００１３】
テセレーションの議論は、二次元の例に限定した方が理解及び伝達が容易である。このような議論において概念を二次元空間から三次元空間へと発展させるための補外は、当業者にとっては明白かつ簡単な問題である。図３は、図１に示されている三次元色空間を二次元に切ったものを示している。図３には、図１からの白（Ｗ）の頂点１００、シアン（Ｃ）の頂点１１０及びマゼンタ（Ｍ）の頂点１２０が示されているが、向きは、図１の長方形を下から見たときのように、ひっくり返され回転されている。上記の表１にエントリ２８として見出されるマゼンタ−シアン（Ｍ，Ｃ）頂点３００は、白頂点１００と対向しており、これらの頂点は使用可能な輝度の極値を表すようになっている。図３には、付加的な使用可能リダンダント色インクを表す色中点も示されている。即ち、ライトマゼンタ（ＬＭ）３１０（表１のエントリ６）、ライトシアン（ＬＣ）３２０（表１のエントリ５）、マゼンタ−ライトシアン（Ｍ，ＬＣ）３３０（エントリ２３）、シアン−ライトマゼンタ（Ｃ，ＬＭ）３４０（エントリ２５）、及び中点のライトマゼンタ−ライトシアン（ＬＭ，ＬＣ）３５０（エントリ１５）である。なお、好ましい一実施形態では、ここで設けられるようなリダンダントインクは正確な中点でなくてもよく、また、混合されたときに、ブレンド状態が完全に線型とならなくてもよい。
【００１４】
図４は、図３に示されている色空間のテセレーションに対する直接的で単純な手法を示している。この色空間は、輝度の偏差の表示を強調するために、輝度の最高点を図の上部に、最低点を図の下部に配置することにより、僅かに傾けられている。頂点１００にあるデータの最上部は、使用可能な輝度の偏差の最も明るい端部であり、頂点３００にある図の最下部は、最も暗い端部である。本明細書で用いられるテセレーションは、図４に示されるように、中心となる頂点３５０（ライトマゼンタ−ライトシアン）から延び、他のインク色の頂点へと放射状に広がる、重複しない境界を画定することによって色空間を分割することからなる。どの領域内にデータ点が存在するかについての不明瞭さをなくすために、重複しない手法をとることが好ましい。しかし、上述したように、この技術は、ここで示されているように、使用可能な輝度範囲の半分以上にわたり得るテセレーション領域を生成する点が望ましくない。その一例は、白１００、ライトシアン３２０及びライトマゼンタ−ライトシアン３５０の３つの頂点で画定される領域である。このように構成された領域は、この領域内に位置するカラーハーフトーンドットが、上記３つの着色剤の、より小さな点で構成されることを意味する。これらの３つの着色剤の輝度は、ざらついた感じで見た目が悪く視覚を攪乱するようなテクスチュアを生じるに十分なほど離れている。この例では、色の点４００及び４１０は、輝度にかなり開きがあるにも関わらず、このテセレーション手法の結果、この同じ領域内にある。
【００１５】
図５は、図４に示されているものと同じ色空間データに対する、本発明の教示の適用例を示している。このテセレーションは、色の点を輝度の順にソートし、最も暗い点から開始して、それぞれの点を考慮しつつこのセットに点を一つずつ加えることによって構築できる。各点が追加されると、セット中の現在最も明るい３つの点から、新たな三角形が構成される。三角形が追加された際に凹形状が生じる場合には、空洞を埋めて凸形の構成を維持するために、更に三角形を追加しなければならない。三次元色空間に対しては、この方法は、新たな点が追加される毎に、セット内の最も明るい４つの点から四面体を構成するように一般化される。この例示的な、重複しないテセレーションスキームを用いると、図５に示されている色の点４００及び４１０は、別々の領域にあるだけでなく、それらが属する領域の間には、２つのテセレーション領域が介在している。色の点４００は、シアン１１０、マゼンタ１２０及びライトマゼンタ−ライトシアン３５０の着色剤によって記述される領域内に存在する。色の点４１０は、白１００、ライトマゼンタ３１０及びライトシアン３２０の着色剤によって記述される領域内に存在する。これらの色の点を表すカラードットを生成するために、ここで用いられる着色剤の輝度はかなり近く、従って、組み合わされてブレンドされた際の見た目が遙かに良い。本明細書の図５で適用されたリダンダントインク着色剤のテセレーションは、各領域内の輝度の偏差の範囲を最小化するよう構成されたものである。これは、輝度の軸に対して優先的に(predominately)直交する領域境界を生成することによって達成される。
【００１６】
上述した教示の適用には、任意の所与の色の点に対して、画像内の各ドットに用いられる各着色剤の量を決定するために、かなりの計算力が必要である。また、生じ得る各結果を予め計算し、検索用としてメモリに格納しておくことは、経済的ではない。実際上の問題として、予備計算とルックアップテーブルへの格納との或る組み合わせは、リアルタイムの計算と組み合わされたときに、コスト及び速度において最良のトレードオフとなる。本発明の一実施形態では、図６に示されているように、サンプルデータ点のテーブルが、最初に図５に示されたテセレートされた色空間にわたってオーバーレイ(overlaid)され、重ね合わせられている。本明細書の図６では、色空間にオーバーレイされるデータ点のテーブルが、菱形６００〜６２４で記号的に示されている。先のリダンダントインク着色剤のテセレーションに基づき、各データ点について、リダンダントインク着色剤が選択される。そして、各データ点について、選択された各インクの相対量が計算される。次に、これらの計算値は、予めテーブルを構築するためにメモリに格納される。例えば、データ点６０７を例にとる。データ点６０７は、シアン１１０，ライトマゼンタ３１０及びライトシアン３２０のテセレーション領域内にあり、従って、これらが、選択され、使用されるリダンダント色インクとなる。次に、上述した米国特許第４，２７５，４１３号に記載されている技術を用いて、これら３つのリダンダントインクの量が計算される。その結果、ルックアップテーブルのデータ点６０７に対するエントリに、３つのリダンダント色インク（シアン、ライトマゼンタ及びライトシアン）及び計算された各々の量が格納される。このようにして、オーバーレイされたデータ点のテーブル全体が決定される。この例では、５×５の構成が用いられている。当業者には明らかなように、例えば８×８や１６×１６といった他の多くの構成を用いることができる。図７には、これらのデータ点に対して更にテセレーションを行って、色空間を整理した例が示されている。
【００１７】
図７には、オーバーレイ補間点６００〜６２４を有するオーバーレイテーブルが示されている。また、三次元空間として補外されると四面体になる、オーバーレイテセレーション三角形領域も示されている。次に、米国特許第４，２７５，４１３号の技術を適用することができる。勿論、当業者には明らかなように、オーバーレイテーブルの分割に他のテセレーション構成を用いてもよく、これは単に、ルックアップテーブルに割り当てられるメモリの量と費やされる処理能力との関係に依存する１つの可能な構成である。図７に、先の例における色の点４１０を例として配置する。色の点４１０が入力データである場合、オーバーレイルックアップテーブルを用いると、色の点４１０は、補間点６００、６０１及び６０６によって区切られた領域に位置することがわかる。補間点６００、６０１及び６０６は全て、１００、３１０及び３２０のリダンダント色インクのテセレーション領域内にあるので、着色剤は白、ライトマゼンタ及びライトシアンになることがわかる。しかし、各着色剤の実際の量は、補間点６００、６０１及び６０６に対するテーブルのリストにある量から補間されなければならない。着色剤の点からの補間に対する、オーバーレイ補間点６００、６０１及び６０６からの補間の長所は、規則的なオーバーレイグリッドにより、所望の色の点を含む領域の決定が容易になることである。これは、対象とする点を含む領域を決定するために、領域のサーチやテストをほとんど又は全く行わないこと意味し、計算時間が削減される。
【００１８】
従って、所与の色を生成するために使用する着色剤の量を決定する１つの方法は、まず、色空間を四面体に分割し、次に、各色について、それを含む四面体を見つけ、以下に示すように、必要な比率を計算することである。
【００１９】
四面体の体積は、
【数１】

であるときのＶの絶対値によって計算できる。ｘ_i、ｙ_i、ｚ_iは、色ｉの色空間座標である。
【００２０】
ここで、Ｖの符号(sign)は、点の順序づけに依存する。これを用いて、或る点が或る四面体の中に存在するか否かを知ることができる。
【数２】

であれば、点ｐは、四面体（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の中にある。
【００２１】
含まれる色の生成に用いられる各頂点の色の量を決定するために、体積（の式）を用いることもできる。色ｐの生成に必要な色ａの分率は次式によって求められる。
ｍ_a＝Ｖ（ｐ，ｂ，ｃ，ｄ）/Ｖ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
同様に、色ｂ、ｃ及びｄの量は、次式によって求められる。
ｍ_b＝Ｖ（ａ，ｐ，ｃ，ｄ）/Ｖ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
ｍ_c＝Ｖ（ａ，ｂ，ｐ，ｄ）/Ｖ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
ｍ_d＝Ｖ（ａ，ｂ，ｃ，ｐ）/Ｖ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）＝１−ｍ_a−ｍ_b−ｍ_c
【００２２】
これは、従来の、所望の色をシアン、マゼンタ、イエロー及び黒インクの量にマッピングする場合の色補正問題と似ており、この問題は、一般的に、サンプル色のそのようなマッピングのテーブルを構築して、それらの間を補間することによって解決される（米国特許第４，２７５，４１３号参照）。違いは、ただ４つのインク（ＹＭＣＫ）の間で補間を行う代わりに、ここでは基本色セット（例えば表１の２８色の生成可能色）の間で補間を行うことである。そのような、より大きな色のセットに対する補間を行う場合、ほとんどの値は当然ながらゼロとなるが、どの色がゼロでどの色がアクティブであるかは、色空間にわたって変化する。
【００２３】
従来の色のハーフトーン処理は、モアレを最小化するよう各着色剤に異なるスクリーン角度を割りつけるか、又は、全ての色に同じハーフトーンパターンを用いて、ドットの上にドットを重ねる。これらの手法は、リダンダントインクの一般的なケースでは良好ではない。その１つの理由は、コントラストを下げるために明るいインクを用いる場合には、画像が低コントラストのインクのみで構成されることが望ましく、このようにして、従来の方法によって生じる、マーキングされていない用紙の領域、及び重ねてプリントされたインクの領域を回避するからである。更に、この一実施形態の方法は、インクを重ねてプリントすることによって生成される色のセットを積極的に使用してもよい。これは、現在なされているような色分解を個別に扱う概念とは逆である。
【００２４】
しかしながら、任意の数のインク又は色に対して一般化されるハーフトーン処理方法がある。それは、ハリントンの「ハーフトーンドットの重なりを最小限にした、複数の色分解を有するカラー画像(Color Images Having Multiple Separations With Minimally Overlapping Halftone Dots)」という名称の米国特許第５，４９３，３２３号に記載されている方法である。そこに記載されている方法は、ハーフトーンセルを埋めるために、単一の画素充填パターンを用いる。この方法は、パターンに従って、セルの黒い画素を埋めることから始まる。次のステップは、黒が終わったパターンを、続いて、マゼンタで埋めることであり、その後シアン、イエローと続く。この方法は、（色ではなく）インクの配置について述べたものであり、重ねてプリントすることが必要なケースを扱うには、更なる処理が必要であった。これらのケースでは、インクの第２の層を加えるために、パターンを再び用いなければならなかった。しかし、本発明では、インクの配置よりも、基本色（重ねてプリントすることで構成される色を含む）の配置について考える。これによれば、色の単一の層のみを配置すればよく、付加的な層を気にする必要がないので、ハーフトーン処理が簡単になる。次に、幾つかの色を、インクの複数の層によって生成されるものとして解釈するが、この解釈は、ハーフトーン処理の後で行われる。
【００２５】
色補間工程の結果、基本色の量のベクトル又はリストが生成される。このリストから、所望の色の生成に用いられる各基本色の量がわかる。これらの量の多くはゼロとなる。量の合計は、加算されると１になる。実際には、この量を、２５５等といったある係数によってスケーリングして、整数計算の使用を可能とすることもできる。ハーフトーンパターンは、従来のハーフトーン処理の場合のように、閾値の配列（アレイ）Ｔによって定義される。この配列（アレイ）は、ページをカバーするために必要に応じて複製され、このようにして、各画素に対する閾値が与えられる。Ｔ[ｘ][ｙ]が画素(ｘ，ｙ)の閾値であり、Ｖ[ｊ][ｘ][ｙ]が、その画素における所望の色の生成に用いられる基本色ｊの量であるとすると、その画素に対するハーフトーン処理は、以下のＣ言語のフラグメントによって要約される。
【外１】

このOutputColorという手続きは、画素(ｘ，ｙ)におけるｊ番目の基本色の生成に必要なインクの組み合わせを配置するものである。
【００２６】
この方法は、基本色のセットを横断して、それぞれ（の色）がハーフトーンセル領域に寄与する分率を累算する。ある色の寄与によって、累算の合計が、その画素に対する閾値を超える場合には、その画素にはその色が与えられ、ループから出る。このようにして、閾値が０から１まで線状に変化する場合には、そのハーフトーンセルの領域は、所望の比率で着色される。上述した技術の更なる説明は、本明細書にその全体を教示として援用するシャーマ等(Sharma et al.)の「単一の連続充填ハーフトーンスクリーンを用いるカラーハーフトーン処理(Color Halftoning Using a Single Successive-Filling Halftone Screen)」という名称の米国特許出願第０９/６０２，７４６号に見出すことができよう。
【００２７】
要約すると、本発明の方法論の実施は、リダンダント色インクによって定められる使用可能な色空間を、領域内で見られる輝度の偏差の範囲を最小化するよう構成される複数の重複しない領域にテセレートすることを含む。これは、それらの領域に、輝度の軸に対して可能な限り優先的に直行する境界を生成することを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】色空間の三次元表現を示す図である。
【図２】所与の色空間における色の点の位置を求めるための四面体を示す図である。
【図３】図１の色空間から切り取った二次元平面に、リダンダント着色剤を加えて示す図である。
【図４】図３の二次元色平面に適用される第１のテセレーション手法を示す図である。
【図５】図３の二次元色平面に適用される好ましい第２のテセレーション手法を示す図である。
【図６】補間点のアレイがオーバーレイされた、図５の色空間の好ましいテセレーションを示す図である。
【図７】補間テセレーションが明白になるようにして、先の色空間上の補間点のオーバーレイテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１００白（Ｗ）の頂点
１１０シアンの頂点
１２０マゼンタの頂点
１３０イエローの頂点

Claims

（ａ）ＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクを有するリダンダント色プリンタへの入力として画像データを受信する機能と、
（ｂ）ＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクの各々を示す頂点によって決定される色を、輝度の順に最も暗いものから最も明るいものへとソートする機能と、
（ｃ）輝度の軸に対して優先的に直交する境界を有する、重複しない四面体のテセレーション領域を構成するように、ＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクを示す頂点をソート順に色空間にわたって関連付ける機能と、
（ｄ）（ｂ）および（ｃ）によりＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクを示す頂点によって決定される領域における輝度の偏差を最小化するように、前記所与の色空間を該領域にテセレートする機能と、
（ｅ）プリンタの画像データを描画するために、ＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクの選択量にテセレートされた色空間を適用する機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラムであって、
少なくとも一つの追加の色インクは、黒以外の少なくとも一つの色を含み、
プリンタの画像データを描画するために所与の色空間を有するＹＭＣＫインクおよび追加の色インクが用いられる、
プログラム。
オーバーレイルックアップテーブルを生成するように、前記テセレートされた色空間に補間点をオーバーレイする、請求項１に記載のプログラム。
選択されるＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクを示し、該選択されるＹＭＣＫインクおよび少なくとも一つの追加の色インクの使用量を与えるように、前記オーバーレイルックアップテーブルに画像データを適用する、請求項２に記載のプログラム。