JPH10210292A

JPH10210292A - 混成ハーフトーンスクリーン生成法

Info

Publication number: JPH10210292A
Application number: JP9024442A
Authority: JP
Inventors: Hisato Nagashima; 寿人長島
Original assignee: Printing Bureau Ministry of Finance
Current assignee: National Printing Bureau
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JP3777414B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の周波数変調法の欠点である連続階調画
像のハイライト部の粒子荒れを改善し、更に、耐刷力を
高める効果を奏する方法を提供する。【解決手段】ハイライト部には振幅変調法を、中間部
からシャドウ部には周波数変調法を混在させるアルゴリ
ズムを設け、周波数変調スクリーン内に振幅変調スクリ
ーンを混在させる位置及び網点径を可変にする第１変数
及び振幅及び周波数変調スクリーンでのピクセルを塗り
つぶす優先順位を振幅変調スクリーン側に優位性を与え
る第２変数を設けることにより任意の構成のハーフトー
ンを生成させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変調スクリ
ーニング法を用いて、精細かつ緻密な高精細印刷物を得
るための、振幅変調法と周波数変調法を組み合わせた混
成ハーフトーンスクリーン生成法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】印刷産業分野において、印刷用紙に白黒
２値に加え、中間調、即ち、連続階調画像を表現するに
は、必ず網点（ハーフトーン）が必要となり、該網点は
人間の視覚による濃淡識別が、細かい点の集合体をひと
つの階調として認識する性質に依存している。前記連続
階調画像をハーフトーン化する方法として、振幅変調ス
クリーニング法と周波数変調スクリーニング法が知られ
ている。また、従来の網点生成技術は大手製版メーカー
に主導されてきたために、ユーザー自らが自由に網点を
生成させることは不可能であった。ところが、昨今の製
版印刷業界においては、コンピュータページ記述言語の
一つであるポストスクリプト言語の開発と、該開発技術
をベースとした市販のアプリケーションソフトの普及に
より、文字と画像を統合したカラー印刷物が比較的容易
に作成可能となり、更に、ポストスクリプト言語が普及
することにより、ユーザーはハーフトーンスクリーンの
開発領域に着手することができるようになってきた。

【０００３】ポストスクリプト言語をベースとしたスク
リーニング法では、ディジタルフィルムレコーダが用い
られる。該装置は、アプリケーションソフトで作成され
た文字、画像またはイラストデータがポストスクリプト
言語のページ記述データとして生成され、ＲＩＰ（Rast
er Image Processor）と呼ばれる装置で走査線上のピク
セルに展開して、白黒のビットマップ画像に変換され、
1インチあたり2000〜5000ピクセルの高密度のレーザー
ビームで感光材料に出力されるものである。本明細書で
用いる「ピクセル」とは、連続階調画像を微小に区分け
した最小部分を白黒２値で表した「画像要素」のことを
いう。

【０００４】前記ディジタルフィルムレコーダを用いた
スクリーニング法によれば、例えば、振幅変調スクリー
ニング法は、原稿の調子価に対し均衡的に大きさが変化
するピクセルを規則的に配列することに基づいている。
該スクリーニング法の特性は、線数、網点角度、網点形
状またはトーンバリューの増加に従って大きくなるピク
セルの形状の変化の仕方によって決められる。

【０００５】図１は、ポストスクリプト言語をベースと
した一般商業印刷物の網点発生パターンを示している。
例えば、1インチ当たり300ピクセルの低解像度の出力装
置でスクリーン線数60線／インチを表現する場合、300/
60=5ピクセル、即ち、縦横5×5ピクセルの規則的に並ん
だ幾何学的格子（グリッド）に配列され、5×5＋1＝26
階調表現となる。

【０００６】また、網点形状は数学的関数によって管理
される。図２は、縦横5×5ピクセルの１個の網点の中心
軸を(0,0)とし、個々のグリッドのアドレスを、-1〜1ま
での数値で表したものである。これらの座標の値を受け
て、数学的関数は-1〜1までの値を返す。この値がピク
セルを塗りつぶしていく優先順位となり、図２の各グリ
ッドは、数学的関数１−（Ｘ²＋Ｙ²）により、図３(a)
の各ピクセルの数値となり、図３(b)に示すように、最
初に中心の1が塗りつぶされ、次に0.75、更に0.5、・・・、-
1と、数値の高い順番から塗りつぶされ、中心の1以外の
数値は何箇所かに同じ数値が配置されているが、この数
値間の順位は機械に内蔵されたコンピュータに依存して
いる。

【０００７】こうした単純円形網点形状の振幅変調スク
リーニングは、画像をディジタル処理にて高速にスクリ
ーニングすることが容易であり、ひとつのピクセルより
も大きな網点を使うため、印刷再現性が高い。周波数変
調スクリーニング法に比べて画像が粗くなるが、高解像
度の出力システムでは、網点自体が非常に小さいため画
像の粗さが気になることはない。しかし、振幅変調法の
重大な欠点は、ハーフトーン化された画像内に望ましく
ないモアレやロゼッタパターンが生じることである。

【０００８】一方、周波数変調スクリーニング法は、線
数、網点角度または網点形状を持たず、ピクセルの形状
の変化の仕方ではなく、ハーフトーンドット間の距離が
変調されることにより決められる。つまり、全てのハー
フトーンドットは全く同じ大きさであるが、表面積当た
りの数は、再現される調子価に応じて変動し、その空間
的な配置はランダム化されている。

【０００９】また、周波数変調スクリーニング法は、前
述した振幅変調法で発生するモアレやロゼッタパターン
の問題を軽減するために提供され、そのいくつかが開示
されているが、これらの方法で得られる印刷は、全くピ
クセルの形が認められないので、連続階調に近い再現を
可能にし、精細かつ緻密な高精細印刷物を得ることがで
きる。また、前記振幅変調スクリーニング法で見られた
網点コーナーでの結合がないため調子変動が緩やかとな
り、また、網点角度がないことから多色印刷が可能とな
る。

【００１０】しかし、周波数変調スクリーニング法は、
1ピクセル10〜20ミクロンの極小点を用いて分配配置す
るので、特にハイライト部のドットに関しては、ディジ
タルフィルムレコーダで出力された写真フィルムから印
刷プレートに焼き付ける時の焼き度、版材の解像度また
は耐刷力の影響により、ハイライト部が消失し、結果的
に画像のムラや粒子荒れが生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上詳述した従来技術
に対する最も簡単な解決法は、連続階調画像のハイライ
ト領域を振幅変調スクリーニングとし、中間部からシャ
ドー領域の画像を周波数変調スクリーニング法で多重露
光を施し、混成スクリーニング化することである。

【００１２】しかし、この方法では、必ずしも同じ位置
に多重露光できるとは限らないので、位置精度に問題が
生じてくる。また、連続階調画像を少なくとも２度露光
することは、その分だけ容量や時間を必要とし、階調修
正が困難である。更に、該手法は陽画（ポジ）に限定さ
れる。

【００１３】以上のような振幅及び周波数混成ハーフト
ーンスクリーン法を用いたいくつかが開示されている
（例えば、特公昭62-44744号公報）。しかし、これらの
方法は、画像処理システムを利用して、あらかじめ画像
のハイライト、中間、シャドー部を解析するか、または
何等かの手法で画像領域を区分けする前工程が必要とな
る。

【００１４】本発明は、前述した画像領域を分ける中間
工程はいっさい必要とせず、全階調画像領域に対して任
意の混成ハーフトーンスクリーンを生成する方法を用い
て、従来の周波数変調法の欠点である連続階調画像のハ
イライト部の粒子荒れを改善し、更に、耐刷力を高める
効果を奏する方法を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の問題点を解決する
ために本発明の混成ハーフトーンスクリーン生成法にお
いては、ハイライト部には振幅変調法を用い、精密、か
つ、緻密な表現が必要とされる領域である中間部からシ
ャドー部には周波数変調法を用い、その際に、第１変数
を与えることによって、周波数変調スクリーン内に振幅
変調スクリーンを混在させる位置及び網点径を可変にす
ることを特徴としている。

【００１６】更に、第２変数を与えることによって、振
幅及び周波数変調スクリーンでのピクセルを塗りつぶす
優先順位を、振幅変調スクリーン側に優位性を与えるこ
とを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、（イ）ハイライト部に
は振幅変調法を、中間部からシャドー部には周波数変調
法を混在させるアルゴリズムを設け、周波数変調スクリ
ーン内に振幅変調スクリーンを混在させる位置及び網点
径を可変にする第１変数を設け、（ロ）振幅及び周波数
変調スクリーンでのピクセルを塗りつぶす優先順位を振
幅変調スクリーン側に優位性を与える第２変数を設ける
ことにより任意の構成のハーフトーンを生成させている
が、AdobePhotoshop^TMのようなアプリケーションソフト
やポストスクリプトプリンタ定義ファイル（PPD:Postsc
ript Printer Description）を使って自分で設定するこ
ともできる。

【００１８】

【実施例】本発明を、実施例により図面を参照して更に
具体的に説明するが、本発明を限定するものではない。

【００１９】（実施例１）図４(a)は、図３で示した数
学的関数を用い、縦横16×16ピクセル・256階調であ
り、前記ピクセルの中心部である縦横2×2ピクセルは、
4階調、印刷網点面積率で約2%の網点を示している。例
えば演算レジスタに割り当てられるグリッドのＸＹアド
レス値は、図４(b)に示す太線枠内で表示され、X=0.12
5、Y=0.125までは振幅変調スクリーン法であり、0.125を
越えた枠外からは、周波数変調スクリーンで配置するも
のとする。この場合、図４(c)で塗りつぶされた振幅変
調スクリーン以外の各グリッドは、周波数変調スクリー
ンとして、ランダムに塗りつぶされていくことになる。

【００２０】図５は、本発明のスクリーン混成状態をフ
ローチャートで示したものである。ポストスクリプト言
語をベースとしたディジタルフィルムレコーダーで網点
を生成する場合、演算レジスタ内部では、１個のグリッ
ドのＸ、Ｙアドレス値が格納され、網点形状を決定づけ
る数学的関数によって-1〜1までの値が、そのグリッド
を塗りつぶす優先順位として与えられ、全グリッドに対
して、同様の演算処理が順次なされる。

【００２１】本発明においては、演算レジスタに格納さ
れた１個のグリッドのＸ、Ｙアドレス値に対して、画像
のハイライト部分には振幅変調スクリーンを、画像の中
間からシャドー部においては周波数変調スクリーンに分
岐するための何らかの操作を演算レジスタ内部で処理す
る必要がある。

【００２２】図６は、前記演算レジスタの内部構造を示
したものである。該構造は、ポストスクリプト言語で
は、オペランドスタックと呼ばれ、データを一時的に格
納しておく固定データ構造をとり、各データは他のデー
タの上に積み上げられた形で格納されていく。該スタッ
クは、「後入れ先だし法」のデータ構造を持つ。たとえ
ば、３個の要素をスタックに置いた場合、３番目の要素
が一番上に置かれることになるので、該３番目の要素が
一番最初に取り出されることになる。こうして、ポスト
スクリプト言語におけるプログラミングの大部分は、該
スタックの操作からなり、本実施例に関しても、該スタ
ックを可能な限り効率的に使うことによって、網点を生
成する関数を定義している。

【００２３】以上の原理にしたがって、図６に示すオペ
ランドスタックの内部構造を、図４を例に、図５のフロ
ーチャートを用いて説明する。まず、図４(c)におい
て、振幅変調スクリーンから周波数変調スクリーンに切
り替わった時のグリッドのアドレス値として、例えば
(X、Y)=(0.25,-0.125)を注目する。図５のフローチャー
トに従い、先ずＸのアドレス値(ここでは0.25)を格納し
(a)、続いて、Ｙのアドレス値(-0.125)を格納する(b)
が、ここで先ず、上位スタックＹの絶対値をとる(c)。
次にオペランドスタックに存在している上位２要素の格
納順序を、Ｘの絶対値をとるために交換する(d)。さら
に上位スタックＸの絶対値をとる(e)。以上の操作は、
後の網点形状を決定づける数学的関数の演算処理用に必
要なグリッドのＸ、Ｙアドレス値として、オペランドス
タックの下位に格納しておく。一方、以後の処理は、振
幅及び周波数変調スクリーンのいずれかに分岐するため
に必要な値として、オペランドスタックの上から２個の
要素を新たにコピーする(f)。ここで、最上位（第一オ
ペランド）とその下（第二オペランド）の和を求め、求
めた和の値がスタックに入る(g)。ここで、振幅変調ス
クリーンの限界地点である、Ｘ、Ｙアドレス値の和（こ
こでは、0.125+0.125=0.25となり、該値が第１変数とな
る）をスタックにおき(h)、第一オペランドが第二オペ
ランドより小さいかまたは等しい場合には、論理値true
が格納され、その他の場合にはfalseが格納されるよう
論理命令を与える。従って上位スタックには、論理値tr
ueないしはfalseのいずれかが格納されることになる
(i)。該スタックの上に、さらに振幅変調スクリーンの
網点形状を定義した数学的関数が置かれ(j)、さらに周
波数変調スクリーンの網点形状を定義した数学的関数が
置かれ(k)、最後に、この段階で分岐命令を行う。上位
３つのオペランドをすべてオペランドスタックから取り
除き、前述の(i)の論理値がtrueであるならば振幅変調
スクリーンを実行し、falseならば周波数変調スクリー
ンを実行する。本実施例では、第一オペランド0.375
が、第二オペランド0.25より大きいのでfalseとなり、
周波数変調スクリーンが選択される。

【００２４】前述した振幅変調スクリーンの限界地点で
あるＸ、Ｙアドレス値の和、即ち、第１変数を調整する
ことによって、振幅変調スクリーンの網点径を制御する
ことが可能となり、画像のハイライト網点面積率何パー
セントまでを振幅変調スクリーンで保持させるか、とい
うことを制御することが可能である。例えば、図４で、
グリッドのアドレス値、(X、Y)=(0.25,0.25)の和0.5を
第１変数にとると、振幅変調スクリーンの網点径は増大
し、ハイライト領域において、前述した例よりも振幅変
調スクリーン網点を保持しつづけることになる。

【００２５】以上のように、演算レジスタに格納された
１個のグリッドのＸ、Ｙアドレス値に対して、画像の明
るい部分には振幅変調スクリーンを、画像の中間からシ
ャドー部においては周波数変調スクリーンに分岐され
る。

【００２６】図７は、振幅変調スクリーンと周波数変調
スクリーンの両者のドットの混在状態が変化している様
子を示したものである。例えば、(a)第一変数2.0の場合
は、振幅変調スクリーンのみとなり、(b)第一変数1.0の
場合は、連続階調画像中間部を越えると、振幅変調スク
リーンの網点径が一定となる。また、(c)第一変数0.25
の場合は、連続階調画像ハイライト部2〜3%付近から網
点径が一定となり、周囲に周波数変調スクリーンが発生
している様子が分かる。

【００２７】図８は、振幅変調スクリーンに関して、優
先順位がどのように決定されるかを説明した演算レジス
タの内部構造を示している。振幅変調スクリーンの数学
的関数を前記図６(j)と同様、ピクセルの塗りつぶし優
先順位=１−（Ｘ²＋Ｙ²）とする。先ず、オペランドス
タックにＸのアドレス値が格納され(a)、続いて、Ｙの
アドレス値が格納される(b)。次に、オペランドスタッ
ク上の先頭要素を複製(dup)する(c)。更に、最上位（第
一オペランド）とその下（第二オペランド）の積(mul)
を返す(d)。オペランドスタックに存在している上位２
要素の格納順序を交換(exch)する(e)。再びオペランド
スタック上の先頭要素を複製(dup)し(f)、最上位（第一
オペランド）とその下（第二オペランド）の積(mul)を
返す(g)。最上位（第一オペランド）とその下（第二オ
ペランド）の和(add)を返し(h)、スタックに１を置く
(i)。最後に、オペランドスタックに存在している上位
２要素の格納順序を交換(exch)し(j)、最上位（第一オ
ペランド）とその下（第二オペランド）の引いた(sub)
値を返す(k)。こうして-1〜1までの値が算出され、これ
らの値が各ピクセルを塗りつぶす振幅変調スクリーンで
の優先順位となる。

【００２８】前記(dup)、(mul)、・・・・・等は、ポストスク
リプト言語で記述したものであり、振幅変調スクリーン
の数学的関数は、｛dup mul exch dup mul add 1 exch
sub｝となる。

【００２９】図１０は、周波数変調スクリーンに関し
て、優先順位がどのように決定されるかを説明した演算
レジスタの内部構造を示している。ここで、優先順位の
決定を図９に示したグリッドのアドレス値、即ち、(X、
Y)=(-1,1)を注目して説明する。先ずオペランドスタッ
クにＸのアドレス値（ここでは-1）が格納され(a)、続
いて、Ｙのアドレス値(1)が格納(b)されるが、ここで、
周波数変調スクリーンで優先順位をランダム化させるに
は、レジスタに蓄えられたＸ、Ｙアドレス値を取り除い
て(c〜d)、レジスタを空にし、次にコンピュータ内部の
乱数発生器で乱数を発生させる(e)。本実施例において
は、0〜2^31-1(0〜2147483647)の乱数を発生させ、発生
した乱数の値を最大値の2147483647(f)で割った値を優
先順位の一つとしている(g)。このようにして、必要な
グリッドの中の全ピクセルに対して優先順位がランダム
に記録され、図９の各グリッドのＸＹアドレス値は、図
１１に示すような-1〜1までの数値として格納され、各
ピクセルは優先順位の高い順から順番に塗りつぶされ
る。

【００３０】一般の周波数変調スクリーンでは、各メー
カー独自のアルゴリズムを採用しているので、出力機器
に制約を受けていたが、本発明では、ポストスクリプト
をベースとした出力機器であれば、メーカーを問わず、
混成ハーフトーンスクリーンの生成が可能で、高品質な
周波数変調スクリーンを得ることが可能となる。また、
余分なハード、ソフトの投資を必要とせず、アルゴリズ
ムを決定するだけで簡単に作成することができるので、
コスト削減と機器の有効利用に寄与する。

【００３１】（実施例２）前記実施例１において、振幅
変調スクリーン以外の周波数変調スクリーン領域は、乱
数発生により優先順位が割り当てられているため、振幅
変調スクリーンより優先順位の高い値を返す場合もあり
うる。例えば、図１２(a)の太枠内は振幅変調スクリー
ンを示し、枠外は周波数変調スクリーンを示している。
周波数変調スクリーン領域の(X、Y)=(-0.375、-0.375)に
おいて、乱数発生によっては、振幅変調スクリーン領域
内で得られた優先順位（ここでは、0.96875）よりも高
い優先順位(0.99875)を発生し、図１２(b)に示すように
振幅変調スクリーンより先に塗りつぶされる。その結
果、ハイライト部には望ましくないノイズが発生し、網
点品質の劣化をまねくことになる。そこで、図１３(a)
に示すように、周波数変調スクリーンの優先順位（最高
値１）に対して、第２変数（例えば、0.2）を付加し、
両者を減算処理し、振幅変調スクリーンの優先順位より
低い値(0.79875)を割り当てるようにする。第２変数を
付加することにより、画像のハイライト部には、振幅変
調スクリーンが形成されるように、確実にグリッドの中
心部から優先順位が割り当てられ、周囲で塗りつぶしが
発生されないメカニズムを担う。こうして、ハイライト
部に望ましくないノイズを発生することなく、図１３
(b)に示すように、連続階調画像のハイライト部では振
幅変調スクリーン、中間からシャドウ部においては周波
数変調スクリーンを発生し、より印刷物品質を向上させ
ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、周波数変調スクリーン特有のハイライト部での粒子
荒れを解消する方法として振幅変調スクリーンを採用
し、一方、精細かつ緻密な線画表現には周波数変調スク
リーンを採用することにより、耐刷力のある高品位印刷
物を可能としている。また、この付与方法は、数学的関
数として定義され、ファイル化されているため、画像処
理等の前処理は一切不要なため迅速な製版処理が可能と
なる。更に、新たな設備投資も必要でなく、アルゴリズ
ムを決定するだけで簡単に作成することができるので、
ポストスクリプト対応の出力機ならば、メーカーを問わ
ず、同等の品質を安定して供給することが可能となるの
で、コスト削減と機器の有効利用に寄与する。また、変
数値の可変によって、自社の印刷条件にあった最適バリ
ューを選択できるので、非常に汎用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】振幅変調スクリーンの網点発生形態例を示し
た図である。

【図２】網点一個の各グリッドに対してＸＹアドレス
値を定義した例を示す。

【図３】振幅変調スクリーンに数学的関数を割り当て
た例で、優先順位の高い順に塗りつぶされる様子を示す
図である。

【図４】(a) 縦横16×16ピクセル・256階調におけるＸ
Ｙグリッドのアドレスを示した図である。

【図４】(b) (a)の中心部の縦横4×4ピクセルにおい
て、振幅変調スクリーンのある数学的関数の優先順位を
示した図である。

【図４】(c) 縦横16×16ピクセル・256階調における4
階調、印刷網点面積率で約2%の網点を示した図である。

【図５】第１及び第２変数を割り当てた場合のスクリ
ーン混在状態をフローチャートで示した図である。

【図６】画像の明るい部分には振幅変調スクリーン
を、画像の中間からシャドー部においては、周波数変調
スクリーンに分岐する方法について演算レジスタ内部の
オペランドスタックの様子を示したものである。

【図７】第１変数を変えた時のスクリーンの混在の様
子を示した図である。

【図８】振幅変調スクリーンのアルゴリズムを説明し
た図であり、あるグリッドのアドレスに対する演算レジ
スタ内部のオペランドスタックの様子を示したものであ
る。

【図９】網点一個の各グリッドに対してアドレスを定
義した例を示す。

【図１０】周波数変調スクリーンのアルゴリズムを説
明した図であり、あるグリッドのアドレスに対する演算
レジスタ内部のオペランドスタックの様子を示したもの
である。

【図１１】周波数変調スクリーンの塗りつぶしの例を
示した図である。

【図１２】第１変数のみではハイライト部にノイズが
発生し、網点品質の劣化が生じることを説明した図であ
る。

【図１３】第２変数を追加することにより、ハイライ
ト部のノイズの発生を除去する様子を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続階調画像をハーフトーン化する方法
において、画像の明るい部分には振幅変調法を用い、中
間部からシャドー部には周波数変調法を用いて、前記周
波数変調スクリーン内に振幅変調スクリーンを混在させ
る位置及び網点径を可変にすることを特徴とする混成ハ
ーフトーンスクリーン生成法。
【請求項２】振幅及び周波数変調スクリーンでのピク
セルを塗りつぶす優先順位を、振幅変調スクリーン側に
優位性を与えることを特徴とする請求項１記載の混成ハ
ーフトーンスクリーン生成法。