JPH0773310A - 周波数変調ハーフトーンスクリーンとその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の周波数変調法ではよく見られる不要な
パターンまたはテキスチャが発生せず、トーン階調の不
安定がない、あるいは他の影響のないように、周波数変
調網目スクリーン処理を使って連続トーン画像を網目ス
クリーン処理できる、記録装置へ出力するための網目ス
クリーンおよびその網目スクリーン処理方法を提供する
こと。 【構成】 ランダムで空間充填の２次元曲線に従って、
連続トーン画像内の未処理画素の処理順序が実行される
ハーフトーン処理方法とそのハーフトーンスクリーン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数変調ハーフトー
ンスクリーンおよびその処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のほとんどの再生方法では、小数の
画像トーンだけが再生可能である。例えば、オフセット
印刷や電子写真印刷技術では、インクまたはトナーなど
が付着しているかしていないかの２種類のトーン値だけ
を印刷することはできる。そして、連続する階調トーン
を有する画像を再生するためには、ハーフトーンつまり
網点スクリーン処理法が利用されている。

【０００３】ハーフトーン処理法により、濃度値が印刷
できうる２値の網点（ドット）の幾何学的分布（geomet
ric distribution）に変換される。人間の目は、個別
のハーフトーン網点を認識できないが、「空間的に統合
された（spatically integrated）」濃度のみを認識で
きるのである。

【０００４】ハーフトーン処理法の二つの主要タイプ
が、グラフィックアート分野での利用のため紹介されて
いる。それら２種類の技法とは、「振幅変調（amplitud
emodulation ）スクリーニング」と「周波数変調（freq
uency modulation）スクリーニング」として知られて
いるものである。

【０００５】振幅変調スクリーニング技法では、所定ト
ーンを作成表示するハーフトーン網点が固定の幾何学的
格子（グリッド）状に配置される。ハーフトーン網点の
大きさを変えることにより、画像の異なったトーンがシ
ミュレートされる。その結果、この技法は「網点サイズ
調整スクリーニング」とも呼ばれている。

【０００６】周波数変調スクリーニング技法では、その
大きさではなくてハーフトーン網点間の距離が、変えら
れている。この技法は、低解像度の平面紙印刷機の分野
では周知であるが、下記に記述されるような欠点をもつ
ゆえに、オフセット印刷やその他高度技術印刷法におい
ては特に注目されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記両ハーフトーン処
理法共、デジタル式フィルム記録装置を併用して利用さ
れている。標準的なデジタル式フィルム記録装置では、
感光材が走査レザー光線にて高解像度で露光される。レ
ザー光線の照射のＯＮ／ＯＦＦ動作による解像度を決定
するグリッドは、普通１／１８００インチのピッチをも
っている。感光材は写真フィルムであって、それから写
真製版により印刷版を作成することができる。記録装置
の最小アドレス可能単位は、「マイクロドット」、「記
録要素」、あるいは「レル」と呼ばれている。

【０００８】前記の両ハーフトーン処理法について、そ
れぞれの変形例と共にその長所と短所を詳しく説明す
る。連続トーン画像を正確に再生するためのスクリーニ
ング技法つまりハーフトーン処理法の最も重要な特性
は、以下の通りである。 （１） レンダーリング特性、詳しくいうと、トーンの
全階調範囲をレンダーリング処理できる能力と同様に、
モアレ、テキスチャ、ノイズなどの画像障害を出現させ
ることなく原画像の内容情報の空間的詳細値をレンダー
リング処理できる能力をもつ。 （２） アルゴリズムにより作成されたハーフトーン網
点の写真製版特性が優れている。これら特性値により、
印刷版の写真製版作成の様々な工程においてハーフトー
ン網点がいかに一貫性をもって記録、コピー、あるいは
複写処理されるかが決まる。 （３） オフセット印刷機でのハーフトーンの再生状況
がよい。 （４） 技法にて達成可能な処理速度が速い。

【０００９】前記の振幅変調スクリーニング技法の主た
る長所は、画像の電子網点スクリーン処理のための高速
アルゴリスムとして簡単に実行できることであり、写真
製版再生特性が優れていることである。しかしながら、
前記振幅変調スクリーニング技法のもつ重大な短所と
は、ハーフトーン画像内に不要な障害パターンが発生す
ることである。それら要因に基づいて、障害パターン
は、それぞれ物体（object）モアレ、色（color ）モア
レ、内部（internal）モアレと呼ばれている。

【００１０】物体モアレは、原画像の対象物の周期成分
間の幾何学的内部作用から派生するものである。この問
題障害を簡単に理解するには、フーリエ変換を使えばよ
い。米国光学学会報、１９７５年６月号第６５巻の７１
６〜７２９ページに記載されているＤ．カーミッシュと
Ｐ．Ｇ．ルートリングの論文「ハーフトーン画像のフー
リエ分光」に、その分析例が発表されている。

【００１１】また、物体モアレを削減する解決策の例
が、米国特許５１３０８２１号またはヨーロッパ特許３
６９３０２号や４８８３２４号などに開示されている。

【００１２】色モアレは、画像内の異なった色分離（co
lor separation）のハーフトーン間の相互干渉から派
生するものである。この障害を削減するには、互いに６
０°位相が異なった色分離のスクリーン角度が利用され
ている。その角度値あるいは近似角度を使った網点スク
リーン作成の方法が、いくつか開示されている。例え
ば、米国特許の４４１９６９０号、４３５０９９６号、
４９２４３０１号、５１５５５９９号など。また、異な
った色分離のハーフトーン網点パターンの角度、度数、
相対位相などの組合せを利用した方法も、色モアレの障
害を解決する手段として提案されている。その例とし
て、米国特許４４４３０６０号、４５３７４７０号やヨ
ーロッパ特許５０１１２６号などがある。

【００１３】内部モアレは、ハーフトーンが作成される
アドレス可能グリッドの幾何学的パターンから派生する
ものである。この内部モアレを削減する方法は、一般的
には、レンダーリング処理が行われるアドレス可能グリ
ッドとハーフトーンスクリーンの間の度数（frequency
）と角度の関係の結果として周期的に発生する位相誤
差を解消させる、つまり「スミア処理」するランダム要
素の利用を、基本としている。その方法例として、米国
特許４４５６９２４号、４４９９４８９号、４７００２
３５号、４９１８６２２号、それにＷＯ ９０／０４８
９８号などがある。

【００１４】網点サイズ変調スクリーニング技法のどの
変形例も、モアレ障害を完全に除去することができない
という観点から、網点周波数変調スクリーニング技法な
らば、障害をさらに取り除ける可能性があると考えられ
る。すでに多様な網点周波数変調スクリーニング技法が
開発されており、それらは大きく分けて以下のようにサ
ブ分類されている。

【００１５】（１） ポイント・ツー・ポイント閾値利
用法。 （２） 行単位、列単位の走査による誤差値分散（erro
r dispersion）法、およびその変形。 （３） ヒルバート走査による誤差伝搬（propagation
）法、およびその変形。 （４） ＤＥ２９３１０９２に開示されているような特
殊技法、およびその発展例としての４４８５３９７に開
示されているような方法。

【００１６】ポイント・ツー・ポイント閾値利用法の代
表例が、ベイヤーのディザーマトリクスを基本としたハ
ーフトーン処理法であって、Ｂ．Ｅ．ベイヤーの「連続
トーン画像の２レベルのレンダーリング処理のための最
適方法」として、ＩＥＥＥの通信国際会議報告１９７３
年度号のページ２６−１１と２６−１５に説明されてい
る。このベイヤーのディザーマトリクスは、２乗で表さ
れる大きさを有し、かつ、濃度の増加するレベルに対し
て閾値化された場合、各ハーフトーン網点が、低濃度レ
ベルをレンダーリング処理するのに使用されるハーフト
ーン網点から「できる限り離れる」ような閾値をもつ。
さらに、リッペルとカーランドのディザーマトリクス法
やジャービスのディザーマトリクス法として知られてい
るような、マトリクス内の閾値の処理順序についての多
数の変形例も存在している（Ｊ．Ｃ．ストフェルスと
Ｊ．Ｆ．モアランドの「画像再生のための電子技法の概
要」、ＩＥＥＥ通信部会報ＣＯＭ２９巻、１９８１年１
２号、１８９８〜１９２５ページ参照）。

【００１７】別のポイント・ツー・ポイント閾値法で
は、ベイヤーのディザーマトリクスに代わって「ブルー
ノイズマスク」が使われており、例えば、米国特許５１
１１３１０号に記述されている。ブルーノイズマスクと
は、閾値マトリクスのフーリエ変換において（後続の閾
値「層（layers）」のため）内部作用的に実行された非
特定のランダムマスクの最適化（フィルター処理）の結
果値である。

【００１８】ベイヤーのディザーマトリクスにより作成
されたハーフトーン網点パターンには、「テキスチャ」
として可視できる強い周期成分が含まれているので、そ
のパワースペクトルつまり周波数スプクトルに「スパイ
ク」状態が多く現れることになる。この結果、網点サイ
ズ変調アルゴリズムと同様にモアレ障害を引き起こす恐
れがある。しかしながら、周期的なディザー成分のエネ
ルギー量は異なった高調波に均一に「拡散」（spread）
されるという理由から、そして、その大部分が網点サイ
ズ変調法に比べて比較的高い周波数をもつという理由か
ら、発生するエイリアスは障害性が低いものとなる。

【００１９】「ブルーノイズマスク」閾値マトリクスに
より、２次元の周波数スペクトルが「スパイク」状でな
くて「連続性」をもつようなハーフトーン網点の分布が
作成できる。そのためこの方法では、網点サイズ変調法
やベイヤーのディザーマトリクス法でよく発生するよう
なエイリアシングが現れない。

【００２０】ブルーノイズマスク法の周波数スペクトル
の連続特性は、少なくともある量のエネルギーがスペク
トルの低周波数帯域に存在していることを示している。
この（可視）低周波数帯域のエネルギー量は、この技法
によりレンダーリング処理された色調（tint）の「粒子
が粗く（grainy）」なる理由の一つである。そのような
「粒子の粗さ」と周波数スペクトルの形状との関係は、
ロバート・ユリチニーの著書「デジタル式ハーフトーン
処理」、ＭＩＴプレス、マサチューセッツ州ケンブリッ
ジ、１９８７年、ＩＳＢＮ０−２６２−２１００９−
６、に詳しく述べられている。

【００２１】前記のベイヤーのディザーマトリクスのハ
ーフトーンは、オフセット印刷機ではうまく活用できな
い。というのも、階調曲線（gradation curve ）の
「変動が大きく（bumpy ）」なって、印刷機の動作能力
に強く依存することになり、ハーフトーン網点が連結を
開始するトーン範囲では特にそれが顕著になる。つまり
非常に極小な細線（high rulings ）の再現に関して
は、発生する問題は網点サイズ変調ハーフトーンと同じ
である。

【００２２】前記のブルーノイズマスクのハーフトーン
は、それよりもうまく作用する。ハーフトーン網点が連
結する範囲は全トーン段階に拡がるので、印刷機のゲイ
ン値が大きくても、簡単で安定した制御が可能となる。
ブルーノイズマスク技法を網点スクリーン細線の連続性
範囲を利用する方法としてみると、このことがより素早
く理解できよう。

【００２３】上記の全部のポイント・ツー・ポイント技
法に共通する長所は、ひとたび閾値マトリクスを算定し
た後は、実際のハーフトーン処理は網点サイズ変調技法
の最高速形式とおなじくらいの速度で実行できることで
ある。しかしながら、同じく共通特徴として、高濃度値
のハーフトーン網点分布は、それより低い濃度値での分
布の「最高部分」（on top of the distribution
s ）」にて行わねばならないという欠点がある。そのた
め、ハーフトーン網点分布を、各濃度レベルにて最適化
することは不可能である。

【００２４】前記の網点周波数変調技法の最もよく知ら
れた方法とは、たぶん誤差分散アルゴリズム法であろ
う。そこでは、画像が行ごと列ごとに処理され、画像デ
ータの２値化（より一般的な用語では量子化）の結果と
してレンダーリング処理中に発生する誤差が未処理画素
の一つまたはそれ以上に「分散（dispersion）」され
る。誤差が（画素数や重み付けの度合に伴って）いかに
分散されるかによってアルゴリズムの数は異なるので、
それぞれ発明者の名前によって区別されている。一番よ
く知られているのが、フロイドとスタインベルグのアル
ゴリズム法である（「空間的中間階調の適応アルゴリズ
ム」Ｒ．Ｗ．フロイドとＬ．スタインベルグ共著、ＳＩ
Ｄ会報１７／２号、７５〜７７ページ参照）。また、ジ
ャービス、ジュディス、ナインクのフィルター法（「２
レベル表示で連続トーン画像を表示する新技法」Ｊ．
Ｆ．ジャービス、Ｃ．Ｎ．ジュディス、Ｗ．Ｈ．ナイン
ク共著、ＩＥＥＥ通信部会報、１９７６年ＣＯＭ−２４
号、８９１〜８９８ページ）、スタッキーのフィルター
法（「ＭＥＣＣＡ、２レベルのハードコピー再生のため
の多誤差訂正演算アルゴリズム」Ｐ．スタッキー著、Ｉ
ＢＭ研究所、研究報告書ＲＺ１０６０、スイス、チュー
リッヒ）。スチーブンアーク法（「六角形サンプル連続
トーン画像の２値表示」Ｒ．Ｌ．スチーブンとＧ．Ｒ．
アーク共著、米国光学学会報第２巻７号、１００９〜１
０１３ページ）などもよく知られている。

【００２５】その他、基本となる誤差分散アルゴリズム
の多様な変形例も数多く紹介されている。例えば、「サ
ーペンタイン」順序に従って画素を処理する例では、誤
差分散の方向が偶数行は左から右へ、奇数行は右から左
へ（あるいはその反対）になっている。ユーリチニー技
法（「デジタル式ハーフトーン処理」ロバート・ツーリ
チニー著、ＭＩＴ発行、マサチューセッツ州ケンブリッ
ジ、ＩＳＢＮ０−２６２−２１００９−６参照）では、
５０％色調レベル周辺で発生するイモ虫状テクスチャー
を削減する方法としてランダム変動された重み付きの誤
差分散が使われている。またある例では、誤差分散演算
にランダムに選択された一つの重み値が使われる。その
例では、処理される画素の近傍の中からランダムに選択
されたただ一つの未処理画素に誤差が分配されている。

【００２６】重み値を変動させる代わりに、画素値が２
値化のため比較されるのに対して閾値を変動させること
も可能である。その他のイモ虫状障害を削減する方法
が、米国特許５１３０８２３号や５１５０４２９号に開
示されている。

【００２７】米国特許５１３０８１９号においては、分
散された誤差は、１個の画素位置での局所誤差ではなく
て処理済み画素の小領域内の標準誤差である。

【００２８】誤差分散法は原画像内容とハーフトーンの
間の局地的誤差および全体的誤差の両方を削減できる技
術であるため、前述の閾値に基づく周波数変調法に比べ
て、レンダーリング処理特性が優れている。つまり微細
レンダーリング処理が卓越しており、色調についても粒
子がそれほど荒れない。けれども、エッジ強調では意図
しない画像不良が発生する恐れがある。

【００２９】標準の誤差分散法の印刷特性は、それほど
期待できるものではない。これについては、フロイドス
テインベルグのアルゴリズム法のための統合網点領域
（integrated dot area）と網点全周長（total do
t circumference ）との関係から説明できる。低濃度
のときは、ハーフトーン網点はそれぞれ接続してなく
て、網点周長も、網点の数や統合網点領域に比例して増
加する。けれどある色調レベルでは、ハーフトーン網点
が結合し始め、網点全周長も統合網点領域との比例以下
で増加する。そして５０％に達すると、その周長が統合
網点領域に比較して低い値であるような市松（チェスボ
ード）パターンがアルゴリズムから作成される。５０％
を越えると、今までの逆の変化が行われる。網点の少な
い結合状態から５０％くらいの密度の高いハーフトーン
網点分布への変移の結果、印刷機設定に非常に影響され
る印刷機ゲイン値が不規則になり、階調や中位バランス
が不安定になる。このことは、ほぼ５０％色調レベルで
テクスチャを発生させる傾向を抑制する標準の誤差分散
アルゴリズムの変形実施例にとっては、解決可能であ
る。

【００３０】誤差分散法においての誤差の算定や分散の
必要性のせいで、前述のドットサイズ変更法や閾値に基
づくポイント・ツー・ポイント技法よりも処理速度が遅
くなる。つまり、重みが多い誤差分散法は、重みが少な
い技法より処理速度が遅くなるのである。

【００３１】前記の誤差分散法はすべて、画素処理の順
序が、左から右へ、あるいはその逆、上から下またはそ
の逆というように直線的であるという点で共通してい
る。ウィトンとニールの技法では、別の方法が行われて
いる（「連続トーン画像の２レベル表示のためのペアノ
曲線の利用」イアン・Ｈ・ウィトンとラドフォード・Ｍ
・ニール共著、ＩＥＥＥＣＧ＆Ａ部会報、１９８２年５
月、４７〜５２ページ）。その発明の目的は、画素処理
の順序を変更することである。つまり、誤差は常に前の
画素から次の画素へ、ペアノ曲線として知られている軌
跡（path）を辿る方法で伝搬される。また、ベロー・ル
イズとゴメス・ホナスデミランダの「空間充填曲線を使
ったデジタル式ハーフトーン処理」ＡＣＭコンピュータ
・グラフィック、第２５巻４号、１９９１年、に記述さ
れているような、例えば、図１のヒルベルト曲線などの
別の曲線を、使用することもできる。それら曲線の共通
特徴は、空間充填特定フラクタル曲線であるということ
である。

【００３２】ヒルベルト曲線やペアノ曲線を使う走査方
法のレンダーリング処理特性は、フロイドステインバー
グのアルゴリズムと同様であるが、達成処理速度は、伝
搬誤差と次の画素値の和を保存しておく必要がないた
め、（重み付きの）最高速誤差分散アルゴリズムよりも
ずっと速い。そのかわりとして、直ちにその和をハーフ
トーン値を算定するのに使用して、その後に、新規の和
が算出される。この方法は高速処理ができるため、誤差
伝搬アルゴリズムは高解像度画像を処理するのに有効で
ある。

【００３３】しかしながら、ヒルベルト曲線やペアノ曲
線のアルゴリズムも、ある統合網点領域では強いパター
ンやテキスチャが生成されるという、フロイドステイン
バーグのアルゴリズムと同じ様な欠点をもっている。図
２のＡに示されているように、テキスチャの出現により
網点周長がトーン段階に沿って不規則に変動するので、
色調がオフセット印刷機で印刷される場合の階調や中位
バランスが不安定となる。

【００３４】本発明の目的は、周波数変調スクリーニン
グ技法を使って連続トーン画像がスクリーン処理された
改良ハーフトーンスクリーン、および、その処理方法を
供給することである。

【００３５】本発明の別の目的は、従来の周波数変調法
ではよく見られる不要なパターンまたはテキスチャが発
生せず、トーン階調の不安定がない、あるいは他の影響
のないような、周波数変調網点スクリーン処理法を使っ
て連続トーン画像を網点スクリーン処理できる、記録装
置へ出力するためのハーフトーンスクリーン、および、
その網点スクリーン処理方法を供給することである。

【００３６】本発明のさらに別の目的は、網点変調技法
を使うのと同様の出力品質を効率よく演算できる、周波
数変調法を使って連続トーン画像を網点スクリーン処理
する方法を提供することである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】前記の周波数変調法を使
って改良ハーフトーンスクリーンを作成する方法とハー
フトーンスクリーンを説明する。以下の説明文の理解を
促進させるため、最初に明細書や請求項に記載されてい
る用語の定義説明を行う。

【００３８】「誤差分散処理」は、下記の三つの工程か
ら成る。 1. 連続トーン画像内の少なくとも一つの未処理画素の
トーン値から再生値を算定する工程。その再生値は、記
録媒体上に前記の少なくとも一つの未処理画素を記録す
るのに使用される。 2. 前記の少なくとも一つの未処理画素のトーン値とそ
の再生値の差に基づいて量子誤差値を演算する工程。つ
まり、前記の少なくとも一つの未処理画素は、処理済み
画像画素となる。 3. 前記量子誤差値の少なくとも一部を、前記連続トー
ン画像内の少なくとも一つの未処理画素と加算する工
程。

【００３９】「誤差分散処理済み画像画素」とは、誤差
分散処理により処理された連続トーン画像内の画素をい
う。「ランダム化された空間充填の２次元曲線」とは、
画像の画素を結合する２次元曲線であって、曲線を二つ
あるいはそれ以上の点にてランダム処理することによ
り、曲線決定特性が細分されているような特定曲線であ
る。

【００４０】上記の用語を踏まえて、本発明の連続トー
ン画像をハーフトーンスクリーン処理する方法は、
（１） 前記連続トーン画像内の未処理画像画素をラン
ダム化された空間充填の２次元曲線に従って選択する工
程と、（２） 前記未処理画像画素を誤差分散処理する
工程と、（３） 前記連続トーン画像内の全画像画素が
処理されるまで上記工程（１）と（２）とを繰り返す工
程とから成り、その結果ハーフトーンスクリーンが作成
される。

【００４１】

【作用】本発明の網点スクリーン処理方法によれば、ラ
ンダム化された空間充填の２次元曲線で決められた順序
にて同トーン画像（contone image ）の画素がハーフ
トーン処理される。この順序での画素のハーフトーン処
理は、同トーン画素の最高レベル値に近似するハーフト
ーン値を算定して、同トーン値とハーフトーン値の差を
計算して、その量子誤差の少なくとも一部分を、次にく
る一つあるいはそれ以上の数の画素に加算することで、
実行される。また、ランダム化された空間充填の２次元
曲線が、未処理画素および／または処理済み画素に関し
たトーン依存性をもつよう特定化されることも、当然理
解できるであろう。さらに、ランダム処理化前に、曲線
をそれぞれ異なった特定細分に分割することも可能であ
る。そして、ラスター処理化の後において、ランダム化
された空間充填の２次元曲線は、曲線細分部分にて異な
ったトーン依存性を有することになる。

【００４２】誤差分散処理により、従来の誤差拡散ある
いは誤差伝搬のアルゴリズムによるものと同様のレンダ
ーリング結果が達成できる。ランダム化された空間充填
の２次元曲線を使うと、画素処理経路のランダム化特性
により、ハーフトーンの印刷特性を悪くするようなパタ
ーンやテキスチャの発生が避けられる。誤差値がハーフ
トーン処理での次の画素にのみ加算される場合、ペアノ
曲線に沿った誤差伝搬による作用特性と同様の作用特性
レベルを得ることができる。

【００４３】また、ランダム化された空間充填の２次元
曲線は、様々な方法で作成可能である。例えば、新規の
未処理画素の選択の必要な時点毎にランダムに画素を選
択することにより、画像の全画素を処理しても構わな
い。

【００４４】画素選択の別の方法として、その特性を細
分化するため所定点にてランダム化された、ヒルベルト
曲線やペアノ曲線のような空間充填の２次元特性フラク
タル曲線を使ってもよい。

【００４５】

【実施例】本発明の実施例を、以下に付随図面を参照し
て説明するが、それに限定されるものではない。図３
は、２値記録装置と組み合わせて新規のハーフトーン処
理技術を実行するための回路の図である。最初にこの回
路内のそれぞれの異なったブロック部を説明して、後ほ
ど、回路の動作を説明する。ブロック部２０は、画像の
同トーン画素値を格納するメモリー部である。典型的例
として、同トーン値は８ビットであって、Ｎ行とＭ列で
構成されているとする。ブロック部３０も、ブロック部
２０と同様の構成のメモリーであって、ハーフトーン処
理された画素値が保管される。２値記録装置において
は、各ハーフトーン処理済み画素語は、１ビットの長さ
をもつ。ブロック部８０は、ブロック部３０の情報を記
録基板上に記録する装置である。ブロック部７０は、遅
延レジスター６０の出力部の誤差値Ｅと画素値Ｐ（ｉ，
ｊ）との和を算定することができる演算ユニットであ
る。そして、同トーン画素値からハーフトーン画素値へ
の変換が、ブロック部４０にて行われる。この変換は閾
値演算にて実行されるものであって、点（ｉ，ｊ）での
同トーン値が１２８以下の場合は、０値がハーフトーン
メモリーに保管され、その他の場合には１値が保存され
る。ブロック部５０には、回路交点４２での元の同トー
ン値（つまり、本来の同トーン値と誤差値との和）と、
ハーフトーン処理された画素値との差を算定できる演算
ユニットが備えられており、その和は遅延レジスター６
０に保管される。ブロック部８は、画像のＮ＊Ｍ個の画
素の処理を計数するカウンターである。ブロック部１０
は、（各画像画素についての）全Ｎ＊Ｍ個のルックアッ
プテーブル（ＬＵＴ）であって、画像内の一つの画素位
置に関する行列の個別組合せを示す。そのようなＬＵＴ
の二つの演算方法を、後ほど説明する。そして、ブロッ
ク部５はクロックである。

【００４６】次に前記回路の動作について、説明する。
クロックパルス毎にカウンター８がカウントアップし
て、ブロック部１０から新しい座標値（ｉ（ｎ））が出
力される。その座標値は、画素メモリー２０へのアドレ
ス値として使われるため、同トーン画素値Ｐ（ｉ
（ｎ），ｊ（ｎ））が得られる。この画素値は、一つ前
のハーフトーン処理後にレジスター６０に保管された誤
差値Ｅ（ｉ（ｎ−１），ｊ（ｎ−１））と加算され、そ
の和がブロック部４０にて閾値４１と比較される。続い
て閾値比較処理の結果である値Ｈ（ｉ（ｎ），ｊ
（ｎ））が、ハーフトーン画素メモリーの（ｉ（ｎ），
ｊ（ｎ））位置に書き込まれる。同時に、前記の画素値
Ｐ（ｉ（ｎ），ｊ（ｎ））と比較値Ｈ（ｉ（ｎ），ｊ
（ｎ））の差から、新規の誤差値Ｅ（ｉ（ｎ），ｊ
（ｎ））が算出されて、遅延レジスター６０に保存され
る。回路は、カウンター８が１に設定されると、誤差値
が１２８になって、初期化される。カウンター８がＮ＊
Ｍレベル値に達すると動作が終了される。その後、ハー
フトーンメモリー３０が行ごと列ごとに読み取られて、
その読取値が記録装置８０により記録基板に記録され
る。

【００４７】図３の回路は、画素処理の順序を管理する
アドレス値列を含む全Ｎ＊ＭのＬＵＴ情報、全同トーン
画像情報、全ハーフトーン画像情報などを保持できるよ
う、多量のメモリー量を必要とする。そこで、メモリー
量を減少できるような別の変更例を説明する。メモリー
量削減は、画像情報を個々に処理して記録できる複数の
グループにサブ分割することにより可能になる。図４
は、４行分のグループ処理の場合の回路図である。

【００４８】図４の回路は、図３に図示された回路の拡
張版である。この図４の回路では、画素メモリー２０や
ハーフトーンメモリー３０には画像情報の４行分しか保
管されていない。そのため、ＬＵＴ１０は４＊Ｍデータ
分量の座標値だけをもっている。また、画素カウンター
８とＬＵＴアドレス部１０の中間にはモジュロ４＊Ｍ演
算ユニット９が接続されている。ブロック部１１によ
り、画像情報がハードディスクなどの多量記憶装置１２
から画素メモリー２０へ伝送される。また前記ブロック
部１１には、演算ユニット９の出力値が０のときに信号
を出す検出器１３が備えられている。

【００４９】図４の回路の動作は、次のとおりである。
演算ユニット９の出力が０の場合、ブロック部１１によ
り画像情報の４行分だけが多量記憶装置１２から画素メ
モリー２０へ出力される。この４＊Ｍ個の画素は、本発
明の方法に従ってハーフトーン処理される。４＊Ｍクロ
ックパルス後に、画像情報からの新規の４行分データが
画素メモリー２０へ伝送される。メモリー３０に記憶さ
れている４＊Ｍハーフトーン処理済み画素も、同様に記
録装置８０により記録基盤へ記録される。

【００５０】次に、図３のブロック部１０の内蔵値を算
定する方法を説明する。この方法は、ヒルベルト軌跡の
ランダム化に基づいている。ヒルベルト軌跡は、再帰的
プログラムにより作成できる２次元のフラクタル曲線で
ある。図１に、３２×３２点をもつヒルベルト軌跡を形
成している再帰反復状態が示されている。そのような帰
還軌跡を作成できるＣプログラムの一部分を、以下に示
す。

【００５１】（プログラム略）

【００５２】この軌跡のランダム化処理は直線的であっ
て、軌跡は複数点で構成されており、現在点と次の点を
変更するかどうかをランダムに決めることにより各点が
作成される。このランダム化処理は、１度あるいは複数
回実行することができる。図５に、このランダム化処理
後のヒルベルト曲線が図示されている。図６は、ヒルベ
ルト曲線の２回ランダム化処理後の、総周長と統合網点
領域の関係を示すグラフである。図２の曲線と比べる
と、このグラフ曲線はよりスムーズであり、５０％色調
レベル付近にピークがない。また図７で図示のように、
トーン階調において問題のテキスチャやパターンが現れ
ていない。

【００５３】上記の軌跡を作成する方法は、四角の画像
あるいは画像部分の軌跡を生成できるよう述べられてい
る。しかし実際の場合では、画像は長方形である。これ
に合わすため三つの解決策が開示されている。第１の解
決策は、元の同トーン原画像をその長いほうの辺に沿っ
て、四角形になるまでホワイト値にて埋めてゆく（パデ
ィング）ものである。第２の方法は、長方形画像の長い
辺の長さを計算して軌跡を決定するものである。つま
り、軌跡を作成するときに、画像の画素位置に対応して
いない軌跡内の点を単に飛ばすだけのことである。第３
の解決策とは、例えば１６×１６画素のような四角の小
部分に分割する方法である。そして、前記の方法にて、
これら分割された四角部分からランダム化経路を作成す
ることができる。その後、分割部分を再結合する。この
方法では、画像寸法が四角分割部寸法の倍数でなければ
ならないが、四角部分が比較的小さい（この例では１６
×１６）ため、それほど問題とはならない。

【００５４】ここで説明された方法の多様な別変形例が
実行可能なのも、明白であろう。例えば一例として、前
記の２値レベル処理を多レベル記録動作に替えてもよ
い。２値レベル、あるいは多レベル記録装置として、ス
ライド式記録装置、電子光学プリンターと同様に感熱プ
リンターなども利用できる。図３の回路での閾値演算
は、多数の増加閾値を使って行われる。ハーフトーン値
は、変更された同トーン画素値が含まれる特定の閾値範
囲に従う。回路の動作性能や柔軟性のためには、ブロッ
ク部４０での閾値演算は、内蔵値が対応ハーフトーン値
であって、アドレス値が誤差値と画素値の和に対応する
ようなＬＵＴを使って実行されるのが最も好ましい。

【００５５】また別の変形例では、変更同トーン画素値
とハーフトーン処理済み画素値の差から算定された誤差
を、処理順序での次の画素へ伝搬する代わりに、未処理
画素の一つ以上に拡散させてもよい。

【００５６】さらに別の変形例では、図３の誤差が、現
在の画素の修正画素値Ｐ（ｉ（ｎ），ｊ（ｎ））とハー
フトーン処理値Ｈ（ｉ（ｎ），ｊ（ｎ））の差から算定
されるのではなくて、複数の処理済み画素の誤差の重み
付き平均値として算出される。これを実行する回路が、
図８に図示されている。

【００５７】図８の回路は、図３の回路のより高度な変
形例である。この回路では、未処理画素値がｋ回遅延さ
れるｋシフトレジスター４３の第１グループと、同トー
ン値とハーフトーン値の差値がＬ回遅延されるＬシフト
レジスター６３の第２グループと、ハーフトーンメモリ
ー３０をアドレスする座標値がｋ回遅延されるｋシフト
レジスター３３の第３グループの組合せから、誤差が算
出される。さらにまた、シフトレジスター６３の出力値
から重み付き平均値Ｅ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））
を算定して、その平均値をｋシフトレジスター４３の出
力部に配分送付するための演算ユニット６５が備えられ
ている。

【００５８】クロック５の各サイクル毎に、シフトレジ
スタ３３、４２、６３内のデータが、１位置分シフトさ
れて、カウンター８が１だけカウントアップされる。そ
の次に、下記の説明されている三つの全体処理動作、つ
まりハーフトーン処理、誤差合成（synthesis ）、誤差
分散が行われる。

【００５９】ハーフトーン処理においては、カウンター
８の新しい出力値にてメモリー１０の座標値（ｉ
（ｎ），ｊ（ｎ））がアクセスされて、その座標値によ
り画素メモリー２０内の画素値Ｐ（ｉ（ｎ），ｊ
（ｎ））がアクセスされる。その画素値は、シフトレジ
スター４３の入力部へ送られる。そのシフトレジスター
４３の出力部からは、ｋ回遅延された画素値Ｐ（ｉ（ｎ
−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））を元にした（必ずしもそれと等
価である必要はない）算定値Ｑ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ
−ｋ））４２が出力される。この値Ｑ（ｉ（ｎ−ｋ），
ｊ（ｎ−ｋ））は、比較器４０において閾値４１と比較
されて、その比較結果からハーフトーン値Ｈ（ｉ（ｎ−
ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））が算定されて、ハーフトーンメモ
リー３０内のアドレス位置ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ）
のセル部２９に書き込まれる。このアドレス位置は、メ
モリー１０からのアドレス値をシフトレジスター３３に
よりｋ回遅延させることにより作成されたものである。

【００６０】誤差合成処理においては、演算ユニット５
０によりＱ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））とＨ（ｉ
（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））との誤差ｄ（ｉ（ｎ−
ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））が算出されて、シフトレジスター
６３の入力部へ送られる。シフトレジスター６３のＬ個
のセル部の出力部からは、それぞれｄ（ｉ（ｎ−ｋ−
１），ｊ（ｎ−ｋ−１））、ｄ（ｉ（ｎ−ｋ−２），ｊ
（ｎ−ｋ−２））、…ｄ（ｉ（ｎ−ｋ−Ｌ），ｊ（ｎ−
ｋ−Ｌ））の誤差値が出力される。これらＬ個の値は、
乗算器６４にてそれぞれの値ｗ（１）、ｗ（２）、…ｗ
（Ｌ）で乗算されてから演算ユニット６５で合成されて
誤差値Ｅ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））となる。つま
り、この誤差値Ｅ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））が、
一つ前のハーフトーン処理画素の領域での量子化結果と
して入力された誤差値の重み付き平均値である。

【００６１】最後の誤差分散処理は、誤差Ｅ（ｉ（ｎ−
ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））の未処理画素値への分配処理（di
stribution）から成る。この演算は、最初に、誤差値Ｅ
（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））を前に算定された重み
値６６で乗算して値ｖ（１）、ｖ（２）、…ｖ（ｋ）を
算出し、次に、乗算値をシフトレジスタ４３のセル部の
ｋ個の出力値にそれぞれ加算することである。このよう
にして、誤差値Ｅ（ｉ（ｎ−ｋ），ｊ（ｎ−ｋ））がシ
フトレジスター４３のｋ値の領域に分散される。

【００６２】また、図６の回路も、図４の回路の説明の
場合と同じように、画像をグループに分割してから処理
できるような変更構成が可能なことはいうまでもない。

【００６３】上記の本発明の好適実施例の説明から、下
記の請求項に記述された本発明の範囲を逸脱することな
く多様な変更が自在にできることは、当業者とっては明
白であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ヒルベルト曲線の図である。

【図２】図２Ａは、画素をヒルベルト曲線で示された順
序で処理するハーフトーン処理のための網点周長とトー
ン値（０＝最小濃度、２５６＝最大濃度）の関係を示し
たグラフ図であって、図２Ｂは、ヒルベルト曲線で示さ
れた順序で画像画素を処理して得られたハーフトーン処
理トーン階調を示す図である。

【図３】図３は、本発明のハーフトーン処理方法を実行
する回路の概略図である。

【図４】図４は、グループ内の一つの画素を処理するた
めの回路の概略図である。

【図５】図５は、ランダム化されたヒルベルト曲線の図
である。

【図６】図６は、ランダム化されたヒルベルト曲線の順
序にて画素が処理されるハーフトーン処理での網点周長
とトーン値（０＝最小濃度、２５６＝最大濃度）との関
係のグラフ図である。

【図７】図７は、ランダム化されたヒルベルト曲線の順
序にて画素が処理された結果のハーフトーン処理トーン
階調を示す図である。

【図８】図８は、少なくとも２個の画像画素のトーン値
とその対応する再生値との間の差の重み付き平均値が多
数の画素に分散されている本発明のハーフトーン処理法
を、実行するための回路の概略図である。

【符号の説明】 ５ ブロック部 ８ ブロック部 １０ ブロック部 ２０ ブロック部 ３０ ブロック部 ４０ ブロック部 ４１ 閾値 ４２ 回路交点 ５０ ブロック部 ６０ 遅延レジスター ７０ ブロック部 ８０ ブロック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/405 4226−5Ｃ Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｂ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハーフトーンスクリーンであって、連続
   トーン画像の複数の未処理画像画素に対応した複数の誤
   差分散処理画像画素から成り、前記未処理画像画素は、
   ランダム化された空間充填の２次元曲線に従って誤差分
   散処理できるよう選択されていることを特徴とする、ハ
   ーフトーンスクリーン。
2. 【請求項２】 前記のランダム化された空間充填の２次
   元曲線が、フラクタル曲線である、請求項１記載のハー
   フトーンスクリーン。
3. 【請求項３】 前記フラクタル曲線がヒルベルト曲線で
   ある、請求項２記載のハーフトーンスクリーン。
4. 【請求項４】 前記フラクタル曲線がペアノ曲線であ
   る、請求項２記載のハーフトーンスクリーン。
5. 【請求項５】 前記フラクタル曲線の少なくとも一部分
   がヒルベルト曲線である、請求項２記載のハーフトーン
   スクリーン。
6. 【請求項６】 前記フラクタル曲線の少なくとも一部分
   がペアノ曲線である、請求項２記載のハーフトーンスク
   リーン。
7. 【請求項７】 前記のランダム化された空間充填の２次
   元曲線が、前記未処理画像画素の少なくともいくつかの
   画素のトーンに関連したトーン依存性をもつ、請求項１
   記載のハーフトーンスクリーン。
8. 【請求項８】 前記のランダム化された空間充填の２次
   元曲線が、前記の処理済み画像画素の少なくともいくつ
   かの画素のトーンに関連したトーン依存性をもつ、請求
   項１記載のハーフトーンスクリーン。
9. 【請求項９】 前記のランダム化された空間充填の２次
   元曲線が、曲線の対応する異なった部分において異なっ
   たトーン依存性を有する、請求項７記載のハーフトーン
   スクリーン。
10. 【請求項１０】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、曲線の対応する異なった部分において異な
    ったトーン依存性を有する、請求項８記載のハーフトー
    ンスクリーン。
11. 【請求項１１】 連続トーン画像をハーフトーンスクリ
    ーン処理する方法であって、（Ａ） 前記連続トーン画
    像内の未処理画像画素をランダム化された空間充填の２
    次元曲線に従って選択する工程と、（Ｂ） 前記未処理
    画像画素を誤差分散処理する工程と、（Ｃ） 前記連続
    トーン画像内の全画像画素の処理が完了するまで上記工
    程（Ａ）と（Ｂ）とを繰り返す工程とから成る、ハーフ
    トーンスクリーン処理方法。
12. 【請求項１２】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、フラクタル曲線である、請求項１１記載の
    ハーフトーンスクリーン処理方法。
13. 【請求項１３】 前記フラクタル曲線がヒルベルト曲線
    である、請求項１２記載のハーフトーンスクリーン処理
    方法。
14. 【請求項１４】 前記フラクタル曲線がペアノ曲線であ
    る、請求項１２記載のハーフトーンスクリーン処理方
    法。
15. 【請求項１５】 前記フラクタル曲線の少なくとも一部
    分がヒルベルト曲線である、請求項１２記載のハーフト
    ーンスクリーン処理方法。
16. 【請求項１６】 前記フラクタル曲線の少なくとも一部
    分がペアノ曲線である、請求項１２記載のハーフトーン
    スクリーン処理方法。
17. 【請求項１７】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、前記未処理画像画素の少なくともいくつか
    の画素のトーンに関連したトーン依存性をもつ、請求項
    １２記載のハーフトーンスクリーン処理方法。
18. 【請求項１８】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、前記の処理済み画像画素の少なくともいく
    つかの画素のトーンに関連したトーン依存性をもつ、請
    求項１２記載のハーフトーンスクリーン処理方法。
19. 【請求項１９】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、曲線の対応する異なった部分において異な
    ったトーン依存性を有する、請求項１７記載のハーフト
    ーンスクリーン処理方法。
20. 【請求項２０】 前記のランダム化された空間充填の２
    次元曲線が、曲線の対応する異なった部分において異な
    ったトーン依存性を有する、請求項１８記載のハーフト
    ーンスクリーン処理方法。