KR100235987B1

KR100235987B1 - 칼라 프린터의 비선형 양자화방법

Info

Publication number: KR100235987B1
Application number: KR1019970060526A
Authority: KR
Inventors: 윤종현; 이채수; 하영호
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19990040203A

Abstract

칼라 프린터의 비선형 양자화방법은 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 조합에 따른 프린트 단계 확장을 통해 채색시 채색 순서에 따른 명암도를 검출하고 그 명암도를 기준으로 프린트하고자하는 영상의 밝기와 가장 유사한 영상의 밝기로 프린트하도록 하기 위한 것으로서, 칼라 프린터의 비선형 양자화방법에 있어서, 원형 디더 행렬에 따른 다수개의 변형된 유사 디더 행렬을 각각 구하는 단계와, 상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬에 따라 프린트되는 색의 밝기를 각각 실측한 후 상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬을 혼합하여 면적 변화량의 밝기에 따른 비선형 양자화 확대를 통하여 입력 영상의 밝기와 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 단계와, 상기 디더 행렬에 따라 영상을 프린트하는 단계로 이루어짐에 그 요지가 있다.

Description

칼라 프린터의 비선형 양자화방법

본 발명은 칼라 프린터에 관한 것으로, 특히 프린트시 색채 및 명암도를 향상시키기 위한 프린터의 비선형 양자화방법에 관한 것이다.

디더링 기법은 제한된 명암도로써 더 많은 명암도의 영상을 표현하기 의한 방법이다.

이러한 디더링의 목표는 밝기 해상도 차이에서 발생하는 블록화 현상이나 모아레(moire) 패턴들을 제거하여 고화질의 영상을 얻는 것이다.

그리고 칼라 프린팅에서는 디지털 하프토닝(halftoning) 방식을 사용하는 프린터에서 제한된 수의 칼라로써 연속적으로 채색된 영상을 만들어 내기 위해 화소들의 패턴을 만들어 가는 과정이 필요로 한다.

종래 기술에 따른 칼라 프린터는 칼라 점을 채색하기 위해서 청록(cyan ; C), 자홍(magenta ; M), 및 노랑(yellow ; Y)의 3색을 이용하거나 아니면 상기 3색에 검정(black ; K)을 첨가한 4색을 이용한다.

이 색들은 칼라 감법 체계를 형성하기 위한 기본 색들이며, 가법 체계를 형성하는 적색(Red ; R), 녹색(Green ; G), 및 청색(Blue ; B)과 쉽게 연관되며 하기한 수학식 1 내지 수학식 3으로 나타낼 수 있다.

R=1-C

G=1-M

B=1-Y

여기서, 적색, 녹색, 청색 및 다른 색은 점들을 중복 채색하여 나타낼 수 있으며, 한 점에서 만들어 낼 수 있는 색은 2³= 8색이다.

그리고 상기한 수학식 4에서

b_i,j

의 각 성분은 채색의 유무를 나타낸다.

예를 들면

b_i,j ^C=1

은 (i, j)의 점의 지점에서 청록이 채색되어진다는 것을,

b_i,j ^C=0

은 청록이 채색되지 않음을 의미한다.

그리고 프린터는 이진 성분을 가진 4차원의 벡터,

b_i,j

들은

N_W*N_H

배열에 의해 제어될 수 있으며 w는 길이(width)를, h는 높이(high)를 나타낸다.

상기와 같은 배열을 이용하여 칼라 프린팅을 위한 양자화 방법으로 일반적으로 선형적 양자화방법이 많이 사용되고 있다.

여기서 선형적 양자화방법은 프린터에서 점이 채색되는 면적이 정사각형인 것으로 가정하여 양자화되어야 할 R, G, B의 세 프레임의 영상을 각 프레임에 대해 독립적으로 프린터 해상도에 맞게 디더행렬의 크기를 변화시키며 이에 따라 양자화 구간을 등간격으로 나누는 방법이다.

도 1 은 프린팅되는 점들의 중복 채색 영역을 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 현재의 대부분 프린터는 용지에 점을 채색할 경우에 정사각형의 형태가 아니라 원의 형태로 프린트된다.

여기서 4*4 배열은 모니터 영상의 한 화소에 대응하는 것이고, K는 원 내접정사각형 삭제에 의해서 얻어지는 사분편을 나타내다.

따라서 점이 채색되는 위치, 순서에 따라서 점이 채색되는 사분편의 면적이 달라지게 되므로 이를 고려하지 않았을 경우 출력된 영상의 명암도가 모니터상에 나타난 영상의 명암도와 다르게 되는 주원인이 된다.

또한, 대부분의 프린터의 하드웨어 특성이 4개의 꼭지점을 통과하는 이상적인 원의 형태에서 조금씩의 오차를 가진다.

그러므로 종래 기술에 따른 칼라 프린터는 디더 행렬을 이용한 양자화 과정에 따른 프린트시 정사각형의 형태가 아닌 원의 형태로 프린트됨으로 인하여 발생하는 사분편의 중첩 현상으로 밝기의 변화가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 점 확산방법에 의한 양자화 오차의 확산 과정에서 오차량의 일률적인 확산에 의한 인접하는 다른 색 영역의 변형과 경계선 영역의 문드러짐 현상이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 조합에 따른 프린트 단계 확장을 통해 채색시 채색 순서에 따른 명암도를 검출하고 그 명암도를 기준으로 프린트하고자하는 영상의 밝기와 가장 유사한 영상의 밝기로 프린트하도록 한 칼라 프린터의 비선형 양자화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 - 종래의 프린트되는 점들의 중첩 채색영역을 나타낸 영역도

도 2a 및 도 2b - 본 발명에 따른 클러스터-도트(cluster-dot) 방식의 원형의 디더 행렬과 이와 유사한 형태의 디더 행렬을 나타낸 예시도

도 3 - 도 2a 의 클러스터-도트 방식의 원형 디더 행렬의 채색 순서와 채색 면적을 나타낸 도면

도 4 - 도 2b 의 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 채색 순서와 채색 면적을 나타낸 도면

도 5a 및 도 5b - L^*a^*b^*칼라 공간에서 밝기를 이용한 확장된 비선형 양자화 단계별 채색 순서 및 면적을 나타낸 도면

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라 프린터의 비선형 양자화방법의 특징은, 칼라 프린터의 비선형 양자화방법에 있어서, 원형 디더 행렬에 따른 다수개의 변형된 유사 디더 행렬을 각각 구하는 단계와, 상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬에 따라 프린트되는 색의 밝기를 각각 실측한 후 상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬을 혼합하여 면적 변화량의 밝기에 따른 비선형 양자화 확대를 통하여 입력 영상의 밝기와 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 단계와, 상기 디더 행렬에 따라 영상을 프린트하는 단계로 이루어지는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 칼라 프린터의 비선형 양자화방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 클러스터-도트(cluster-dot) 방식의 원형의 디더 행렬과 이와 유사한 형태의 디더 행렬을 나타낸 예시도이고, 도 3 은 도 2a 의 클러스터-도트 방식의 원형 디더 행렬의 채색 순서와 채색 면적을 나타낸 도면이고, 도 4 는 도 2b 의 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 채색 순서와 채색 면적을 나타낸 도면이고, 도 5a 및 도 5b 는 L^*a^*b^*칼라 공간에서 밝기를 이용한 확장된 비선형 양자화 단계별 채색 순서 및 면적을 나타낸 도면이다.

상기와 같은 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비선형 양자화방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 비선형 양자화방법을 이용하는 순서 디더링을 위해 도 2a 에 도시된 바와 같은 클러스터-도트(cluster-dot) 방식의 원형 디더 행렬로부터 도 2b 에 도시된 바와 같은 다수개의 유사 디더 행렬을 구한다.

여기서 상기 다수개의 유사 디더 행렬을 이용하는 이유는 두가지 방식이 다를 경우 연속 계조 영상에서 인접한 계조에서 패턴의 불일치로 인하여 시각적으로 거친 결과를 보여주며 또한 4색 잉크 프린트를 할 경우 블랙(black) 양의 사용에 인한 디더 행렬의 패턴이 다시 변화되어야하므로 이를 조정해 주는 과정이 어려워진다.

따라서 본 발명에서 밝기 변화량을 면적 변화량으로 고려한 이유는, 종래 기술에 따라 4색(cyan, magenta, yellow, black) 칼라 프린트를 할 경우 3색에 의해서 만들어진 그레이(gray) 성분을 블랙(black)으로 대체할 때에 즉, 톤 리프로덕션(tone reproduction) 과정에서 블랙(black) 양의 선택의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

이때에 밝기를 비교하여 블랙(black)양을 결정하면 전체 영상의 인덴서티(intensity)를 유지할 수 있게 된다.

그리고, 도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같은 순서에 의해 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같은 클러스터-도트(cluster-dot) 방식의 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 각 채색 단계별 순서에 따라 면적의 변화량에 따른 색의 밝기값의 변화량을 측색기를 이용하여 각각 검출한다.

즉 측색기는 프린트되는 색의 상기 밝기값에 따른 좌표값인 XYZ값을 얻은 후 이를 L^*a^*b^*공간에서 D₆₅(자연색광 기준)를 참고(reference)로 이용하여 L^*값을 얻은 후 상기 얻어진 밝기를 정규화되어 0~255범위의 밝기값이 된다.

이후 도 3 과 도 4 의 과정을 혼합하여 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이 채색 순서를 결정하는데 상기 채색 순서에 따른 채색 면적의 변화량에 따른 디더 행렬의 나열에 따라 비선형적인 증가를 예측하여 비선형 양자화 확대를 한 후 입력 영상의 밝기와 가장 유사한 디더 행렬을 검출한다.

여기서 한 화소의 전체 면적은 정사각형의 4*4 디더 행렬이며, 각 점이 채색되는 면적은 측정된 밝기에 비례한 값으로 정규화한 것이다.

그리고 상기 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 과정에서는 상기 측색기를 통한 프린트되는 색의 밝기 검출 결과를 바탕으로 클러스터-도트(cluster-dot) 방식의 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 혼합시 같은 밝기값을 가지는 채색 순서들이 제외되었기 때문이다.

그리고 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 각 잉크에 따라서 전용지에 인쇄되는 양자화 단계수가 다르게 나타난다.

따라서 양자화 구간도 이 밝기에 비례하는 비선형적인 형태로 나타난다.

하기한 표 1, 표 2에서는 전용지에서 각 잉크별 확장된 비선형적 양자화 단계에 대응하는 디더 행렬의 채색순서에 따른 밝기값과 대응하는 명암도의 값을 나타낸다.

양자화 단계	밝기 값	명암도 값	양자화 단계	밝기 값	명암도 값
1	90.5	255	14	57.5	86
2	85.7	230	15	55.4	75
3	82.0	211	16	53.6	66
4	80.9	205	17	52.6	60
5	77.3	187	18	51.4	54
6	74.1	171	19	50.5	50
7	70.4	152	20	48.3	38
8	66.7	138	21	44.9	21
9	66.4	131	22	43.2	12
10	63.0	114	23	42.0	6
11	62.0	110	24	40.7	0
12	61.7	107	25	40.7	0
13	60.2	99

양자화 단계	밝기 값	명암도 값	양자화 단계	밝기 값	명암도 값
1	90.5	255	13	57.5	86
2	85.7	230	14	55.4	75
3	82.0	211	15	53.6	66
4	80.9	205	16	52.6	60
5	77.3	187	17	50.5	50
6	74.1	171	18	48.3	38
7	70.4	152	19	44.9	21
8	66.7	138	20	43.2	12
9	66.4	131	21	42.0	6
10	63.0	114	22	40.7	6
11	61.7	107	23	40.7	0
12	60.2	99

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 칼라 프린터의 비선형 양자화방법은 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 조합에 따른 프린트 단계 확장을 통해 채색시 채색 순서에 따른 명암도를 검출하고 그 명암도를 기준으로 프린트하고자하는 영상의 밝기와 가장 유사한 영상의 밝기로 프린트하도록 함으로써 프린팅시 색채 및 명암도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

칼라 프린터의 비선형 양자화방법에 있어서,

원형 디더 행렬에 따른 다수개의 변형된 유사 디더 행렬을 각각 구하는 단계와;

상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬에 따라 프린트되는 색의 밝기를 각각 실측한 후 상기 원형 디더 행렬과 유사 디더 행렬을 혼합하여 면적 변화량의 밝기에 따른 비선형 양자화 확대를 통하여 입력 영상의 밝기와 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 단계와;

상기 디더 행렬에 따라 영상을 프린트하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 프린터의 비선형 양자화방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 단계는 상기 디더 행렬과 유사 디더 행렬의 혼합시 밝기값이 같은 부분은 하나만 남기고 제거함을 특징으로 하는 칼라 프린터의 비선형 양자화방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가장 유사한 디더 행렬을 검출하는 단계에서 상기 면적 변화량의 밝기에 따른 비선형 양자화 확대는 칼라 프린터의 전용 용지에 따라 채색 순서를 변화시켜 23 단계 또는 25 단계중 어느 하나로 확대함을 특징으로 하는 칼라 프린터의 비선형 양자화방법.