KR20060094041A - 계조 변환 장치, 화상 처리 장치, 인쇄 장치, 계조 변환방법 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

원리적으로 쓸어 모음 현상이나 의사 윤곽이 발생하지 않는, 계조 재현성이 양호한 계조 변환 기술을 제안한다. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치를, (a) 축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와, (b) 변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와, (c) 제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부로 구성한다.

누적 가산값, 변환 출력값, 오차 확산법, 변환 오차, 화상 농도 신호

Description

계조 변환 장치, 화상 처리 장치, 인쇄 장치, 계조 변환 방법 및 프로그램{GRAY SCALE CONVERSION APPARATUS, IMGAE PROCESSING APPARATUS, PRINTING APPARATUS, GRAY SCALE CONVERSION METHOD, AND PROGRAM}

도 1은 오차 확산법을 이용하는 경우의 쓸어 모음 현상을 도시하는 도면.

도 2는 오차 확산법을 이용하는 경우에 발생하는 의사 윤곽을 도시하는 도면.

도 3은 계조 변환 장치의 형태예를 도시하는 도면.

도 4는 화면 전체를 대상으로 한 래스터 스캔을 도시하는 도면.

도 5는 형태예에 따른 계조 변환 장치에 의한 화질의 개선 효과를 설명하는 도면.

도 6은 계조 변환 장치의 다른 형태예를 도시하는 도면.

도 7은 형태예에 따른 계조 변환 장치의 동작 원리를 설명하는 도면.

도 8은 오차 확산법을 이용하는 계조 변환 장치의 동작 원리를 설명하는 도면.

도 9는 쓸어 모음 현상이 해소된 인쇄예를 도시하는 도면.

도 10은 의사 윤곽이 해소된 인쇄예를 도시하는 도면.

도 11은 변환 오차의 해소가 주기적으로 발생하는 경우의 인쇄예를 도시하는 도면.

도 12는 계조 변환 장치의 다른 형태예를 도시하는 도면.

도 13은 계조 변환 장치의 다른 형태예를 도시하는 도면.

도 14는 계조 변환 장치의 다른 형태예를 도시하는 도면.

도 15는 화면 전체를 복수의 부분 영역으로 분할한 모습을 도시하는 도면.

도 16은 계조 변환 장치의 다른 형태예를 도시하는 도면.

도 17은 수평 절첩형의 스캔 패턴을 도시하는 도면.

도 18은 스파이럴형의 스캔 패턴을 도시하는 도면.

도 19는 지그재그형의 스캔 패턴을 도시하는 도면.

도 20은 지그재그 조합형의 스캔 패턴을 도시하는 도면.

도 21은 지그재그 조합형의 스캔 패턴을 적용하였을 때의 인쇄예.

도 22는 지그재그 조합형의 스캔 패턴과 난수에 의한 교란을 조합하여 적용하였을 때의 인쇄예.

도 23은 인쇄 장치의 구성예를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 31, 41, 51, 61, 81 : 계조 변환 장치

3 : 화상 버퍼 메모리

5 : 스캔 포인터 제어부

7 : 입력값 누적 가산부

9 : 입력값 누적 레지스터

11 : 출력값 결정부

13 : 출력값 누적 가산부

15 : 출력값 누적 레지스터

33 : 입출력 차분 산출부

35 : n치화 임계값 회로

43 : 주기성 억제부

43A : 난수 생성부

43B : 가산부

83 : 스캔 패턴 테이블

91 : 휘도·농도 변환부

93 : 감마 변환부

95 : 하프토닝부

97 : 헤드 구동부

[특허 문헌1] 2002-171407호 공보

발명의 하나의 형태는, m치(m은, 자연수)의 계조를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조로 변환하는 계조 변환 장치에 관한 것이다. 또한, 발명의 하나의 형 태는, 계조 변환 장치를 탑재한 화상 처리 장치에 관한 것이다. 또한, 발명의 하나의 형태는, 계조 변환 장치를 탑재한 인쇄 장치에 관한 것이다. 또한, 발명의 하나의 형태는, 계조 변환 방법에 관한 것이다. 또한, 발명의 하나의 형태는, 컴퓨터에 계조 변환 처리를 실행시키는 프로그램에 관한 것이다.

계조수를 변환하는 방법의 대표예로 조직적 디더법, 오차 확산법이 있다.

이 중, 조직적 디더법은, n×n개의 임계값으로 이루어지는 서브 매트릭스(디더 매트릭스)를 입력 화상에 겹치게 하여, 대응하는 각 화소의 농담 레벨과 임계값을 비교함으로써 출력 계조를 결정한다.

한편, 오차 확산법은, 변환 오차를 변환 전의 전방위 화소에 가함으로써, 변환 오차를 이후의 변환 처리에서 적극적으로 반영한다. 또한, 1개의 변환 오차는, 복수의 전방위 화소에 확산적으로 반영된다. 이 변환 오차의 확산에는, 확산 위치에 따라 다른 가중치(계수)가 이용된다.

그런데, 조직적 디더법은, 처리 시간이 짧은 점에서 오차 확산법보다 우수한 한편, 계조의 재현성의 점에서 오차 확산법보다 뒤떨어진다고 하는 특성이 있다. 물론, 오차 확산법에는, 이 반대의 특성이 인정된다.

이와 같이, 조직적 디더법과 오차 확산법에는 일장일단이 있어, 목적이나 용도에 따라 선택적으로 사용된다. 예를 들면, 자연 화상과 같이 중간 계조가 많은 그림의 인쇄 시에는, 처리 시간이 길어도 오차 확산법이 선택된다.

그렇지만, 오차 확산법에서는, 피드백 시스템에 고유의 문제로서, 입력 계조 값의 급격한 변화에 대하여 출력 계조값의 응답이 지연되게 된다. 이 지연은, "쓸어 모음 현상"이나 "의사 윤곽"을 발생시켜, 화질을 저하시키는 원인으로 된다. 도 1에 "쓸어 모음 현상"의 발생예를 도시한다. 농담이 급변하는 경계 부분에 흰 틀의 발생이 인지된다. 도 2에, "의사 윤곽"의 발생예를 도시한다. 도 2는 반구 형상의 그레이디에이션 화상을 계조 변환한 경우의 인쇄예이다.

발명자들은, 이상의 기술적 과제에 주목하여, 처리 시간이 짧고, 계조의 재현성이 양호한 새로운 계조 변환 기술을 제안한다.

예를 들면, m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 기술로서,

(a) 축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

(b) 변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

(c) 제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환값으로 결정하는 처리를 갖는 것을 제안한다.

또한 예를 들면, m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 기술 로서,

(a) 축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

(b) 변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

(c) 제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 처리와,

(d) 산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 처리를 갖는 것을 제안한다.

<실시예>

이하, 발명에 따른 기술 방법의 실시 형태예를 설명한다.

또한, 본 명세서에서 특별히 도시 또는 기재되지 않은 부분에는, 해당 기술 분야의 주지 또는 공지 기술을 적용한다.

또한 이하에 설명하는 실시 형태는, 발명의 하나의 실시 형태로서, 이들에 한정되는 것은 아니다.

(A) 계조 변환 장치(하프토닝 장치)

(a) 형태예1

(i) 구성예

도 3에, m치의 화상 농도 신호를 2치의 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치의 형태예를 도시한다.

계조 변환 장치(1)는, 화상 버퍼 메모리(3), 스캔 포인터 제어부(5), 입력값 누적 가산부(7), 입력값 누적 레지스터(9), 출력값 결정부(11), 출력값 누적 가산부(13), 출력값 누적 레지스터(15)로 구성된다.

화상 버퍼 메모리(3)는, 인쇄 화상에 대응하는 화상 농도 신호를 일시적으로 유지하는 기억 디바이스이다. 예를 들면, 반도체 기억 장치, 하드디스크, 그 밖의 자기 기억 장치를 사용한다. 또한, 화상 농도 신호는, 각 화소의 농도(계조값)를 공급하는 신호이다. 이 예의 경우, 화상 농도 신호는, m(m은, 3 이상의 자연수)으로 공급된다.

스캔 포인터 제어부(5)는, 화상 농도 신호의 판독 위치(스캔 포인터)를 발생하는 제어 디바이스이다. 도 4에, 스캔 포인터의 발생예를 도시한다. 스캔 포인터 제어부(5)는, 화면 전체를 스캔 영역으로 하여 스캔 포인터를 발생한다. 도 4는, 1라인마다 화면(21)의 좌단으로부터 우단으로 스캔하고, 1라인이 끝나면 다음 라인으로 이동하도록 스캔한다. 도면에서의 화살표는, 스캔 포인터의 스캔 궤적을 나타낸다.

입력값 누적 가산부(7)는, 축차 입력되는 화상 농도 신호와 후방 화소에 대하여 이미 산출된 입력 누적값 Psum을 가산하여, 새로운 입력 누적값 Psum을 생성하는 처리 디바이스이다. 예를 들면, 가산기로 구성한다.

또한, 입력 누적값 Psum은, 입력값 누적 레지스터(9)와 출력값 결정부(11)에 공급된다. 이 입력 누적값 Psum은, 특허 청구 범위에서의 제1 누적 가산값에 대응한다.

입력값 누적 레지스터(9)는, 후방 화소에 대하여 산출된 입력 누적값 Psum을 일시적으로 유지하는 기억 디바이스이다. 예를 들면, 반도체 기억 장치, 하드디스크, 그 밖의 자기 기억 장치를 사용한다. 이 입력값 누적 레지스터(9)는, 입력값 누적 가산부(7)와 함께, 특허 청구 범위에서의 입력 신호 누적 가산부를 형성한다.

출력값 결정부(11)는, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum을 비교하여, "255"와 "0" 중 한쪽을 출력 변환값 Qout로 결정하는 처리 디바이스이다.

이 형태예의 경우, 출력값 결정부(11)는, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum이 동일할 때, 또는, 입력 누적값 Psum보다 출력 누적값 Qsum이 클 때(Psum≤Qsum), 변환 출력값을 "0"으로 결정하고, 입력 누적값 Psum보다 출력 누적값 Qsum이 작을 때(Psum>Qsum), 출력 변환값을 "255"로 결정한다.

출력값 누적 가산부(13)는, 축차 입력되는 출력 변환값 Qout와 후방 화소에 대하여 이미 산출된 출력 누적값 Qsum을 가산하여, 새로운 출력 누적값 Qsum을 생성하는 처리 디바이스이다. 예를 들면, 가산기로 구성한다.

또한, 출력 누적값 Qsum은, 출력값 누적 레지스터(15)에 공급된다. 이 출력 누적값 Qsum은, 특허 청구 범위에서의 제2 누적 가산값에 대응한다.

출력값 누적 레지스터(15)는, 후방 화소에 대하여 산출된 출력 누적값 Qsum을 일시적으로 유지하는 기억 디바이스이다. 예를 들면, 반도체 기억 장치, 하드디스크, 그 밖의 자기 기억 장치를 사용한다. 이 출력값 누적 레지스터(15)는, 출력값 누적 가산부(13)와 함께, 특허 청구 범위에서의 출력 신호 누적 가산부를 형성한다.

(ⅱ) 동작예

이 계조 변환 장치(1)에서는, 이하와 같이 변환 동작이 진행된다. 우선, 스캔 포인터 제어부(5)로부터 화상 버퍼 메모리(3)에 스캔 포인터가 공급된다.

이에 의해, 화상 버퍼 메모리(3)로부터는, 인쇄 화상의 최초의 화소로부터 순서대로 주목 화소 Pin에 이르기까지의 화상 농도 신호가 순서대로 판독된다. 화상 농도 신호는, "0"부터 "m-1(=255)" 중 어느 하나의 값을 계조값으로 갖는다.

입력값 누적 가산부(7)에서는, 인쇄 화상의 최초의 화소로부터 주목 화소 Pin에 이르기까지 m치의 화상 농도 신호의 누적값(입력 누적값 Psum)이 산출된다.

이와 병행하여, 출력값 누적 가산부(13)에서는, 인쇄 화상의 최초의 화소로부터 주목 화소 Pin에 이르기까지 2치의 화상 농도 신호의 누적값(출력 누적값 Qsum)이 산출된다.

출력값 판정부(11)는, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum이 갱신될 때마다 2개의 값을 비교하여, 입력 누적값 Psum이 출력 누적값 Qsum보다 크면 "m-1(=255)"을 출력하고, 그 이외에는 "0"을 출력한다.

이 결정 방법을 채용하면, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum의 차, 즉 변환 오차가 항상 최소로 되도록 변환 출력값 Qout를 결정할 수 있다. 이 때문에, 원화상이 갖는 계조 정보는, 화상의 최후의 화소까지 유지할 수 있다.

이것은, 변환 오차가, 후속하는 1개 또는 복수의 화소에 대하여 누적적으로 유지되어, 계조 변환에 반영되기 때문이다. 따라서, 높은 계조 재현성을 실현할 수 있다.

(ⅲ) 효과

도 5에, 계조 변환 장치(1)를 이용한 인쇄예를 도시한다. 도 5의 (A)는, 80화소×80화소의 정방형 패턴이 6개 연속한 원화상 패턴을 도시하고 있다. 도 5는 정방형 패턴의 계조값이, 그 배열순으로 높아지는 경우를 도시하고 있다. 도면에서는, 계조값을 "0", "1", "2", "3", "4", "5"로 나타낸다.

도 5의 (B)는 전형적인 오차 확산법을 이용한 경우의 인쇄 결과이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 계조의 재현 개시가 지연되어 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 계조값의 "2"에 대응하는 위치에서 계조의 재현이 개시되어 있다. 즉, 계조값의 "1"에 대응하는 위치로부터 계조의 재현은 행해지지 않는다. 이 현상이, "쓸어 모음 현상"이다.

도 5의 (C)는 계조 변환 장치(1)를 이용한 경우의 인쇄 결과이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 계조의 재현은, 계조값의 값에 정확하게 연동하고 있다.

이와 같이, 계조 변환 장치(1)를 이용하는 방법은, 오차 확산법과 같이 확산 매트릭스나 오차 버퍼 메모리가 불필요하다. 즉, 변환 오차의 차지와 디스차지에 수반하는 보정의 지연을 고려할 필요가 없다.

또한, 변환 처리가 고속화되어, "쓸어 모음 현상"이나 "의사 윤곽"도 발생하지 않기 때문에, 원화상의 화질을 충실하게 재현할 수 있다.

또한, 계조 변환 장치(1)를 이용하는 방법은, 스캔 포인터가 화상의 양단 화소에 도달한 후에도, 확산 매트릭스의 일부가 화상으로부터 비어져 나오는 것에 의한 변환 오차의 잘라 버림이 발생할 수 없다. 즉, 계조 변환 장치(1)를 이용하는 방법은, 변환 오차는 스캔 상의 후속 화소에 그대로 반영할 수 있다. 이와 같이, 변환 오차의 반영 효율의 점에서도, 계조 변환 장치(1)를 이용하는 방법은 기존의 변환 방법보다 우수하다.

(b) 형태예2

(i) 구성예

도 6에, m치의 화상 농도 신호를 n치(n은 2 이상이며, m보다 작은 자연수)의 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치의 형태예를 도시한다. 또한, 도 6에는, 도 3과의 대응 부분에 동일 부호를 붙여 나타낸다.

계조 변환 장치(31)는, 화상 버퍼 메모리(3), 스캔 포인터 제어부(5), 입력값 누적 가산부(7), 입력값 누적 레지스터(9), 입출력 차분 산출부(33), n치화 임계값 회로(35), 출력값 누적 가산부(13), 출력값 누적 레지스터(15)로 구성된다.

이 형태예의 경우에도, 기본적인 계조 변환의 원리에 대해서는, 형태예1과 동일하다. 즉, 입력 누적값 Psum에 출력 누적값 Qsum이 추종하도록 변환 출력값을 결정한다.

단, 이 계조 변환 장치(31)에서는, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum과의 차분값을 n치의 임계값과 비교하여, m치의 화상 농도 신호를 n치의 화상 농도 신호로 변환한다.

이하에서는, 계조 변환 장치(31)에 특유의 구성 요소인 입출력 차분 산출부(33)와 n치화 임계값 회로(35)에 대하여 설명한다.

입출력 차분 산출부(33)는, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum과의 차분값을 산출하는 처리 디바이스이다. 예를 들면, 감산기로 실현한다.

또한, 차분값은, 입력 누적값 Psum으로부터 출력 누적값 Qsum을 감산함으로써 구한다. 여기서, 입력 누적값 Psum에는, 출력 변환값 Qout에 반영되지 않았던 변환 오차가 잔존하고 있다.

따라서, 산출되는 차분값에는, 전방 화소에서 발생한 변환 오차의 누적값이 항상 반영된다.

n치화 임계값 회로(35)는, 차분값에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로서 출력하는 처리 디바이스이다. 예를 들면, 임계값 테이블로 실현한다. n치화 임계값 회로(35)는, 차분값과 n개의 임계값을 비교하여, 차분값쪽이 큰 임계값 중의 가장 큰 값을 출력 변환값으로 결정한다. n치화 임계값 회로(35)는, 특허 청구 범위에서의 "출력 계조 결정부"에 대응한다.

(ⅱ) 동작예

도 7에, m치를 5치로 계조 변환하는 경우의 처리 이미지를 도시한다. 또한, 입력 누적값 Psum과 출력 누적값 Qsum의 산출 처리는, 형태예1과 동일하다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 입출력 차분 산출부(33)에서 산출된 차분값은, n치화 임계값 회로(35)에 의해 "0", "63", "127", "191", "255" 중 어느 하나로 변환된다. 도 7의 경우, 출력 변환값 Qout는 "127"이다. 이 변환 동작이 화소마다 반복하여 실행된다.

참고로, 오차 확산법에 의한 처리 이미지를 도 8에 도시한다. 오차 확산법에서는, 화소마다 변환 오차를 구하는 처리는 필요로 되어, 산출된 변환 오차를 보존하는 오차 버퍼가 필요로 된다.

이에 대하여, 계조 변환 장치(31)에서는, 이들 처리가 일체 불필요하게 되어 있다. 이것이, 상술한 변환 동작의 속도에 연결된다.

(ⅲ) 효과

이 형태예의 경우에도, 형태예1의 경우와 마찬가지로, 높은 계조 재현성과 과도 응답 지연이 없는 변환 동작을 실현할 수 있다. 즉, "쓸어 모음 현상"이나 "의사 윤곽"이 발생할 우려가 없어, 변환 오차를 반영한 계조 재현을 실현할 수 있다.

도 9에, 계조 변환 장치(31)를 이용하여 농도가 급변하는 화상을 4치로 계조 변환한 경우의 인쇄예를 도시한다. 오차 확산법을 이용하여 동일한 화상을 4치로 계조 변환한 경우의 인쇄예(도 1)와는 달리, 농담의 경계 부분에도 흰 틀은 발생하지 않는 것이 확인된다.

도 10에, 계조 변환 장치(31)를 이용하여, 반구 형상의 그레이디에이션 화상을 5치로 계조 변환한 경우의 인쇄예를 도시한다. 오차 확산법을 이용하여 동일한 화상을 5치로 계조 변환한 경우의 인쇄예(도 2)와는 달리, "의사 윤곽"은 인지되지 않는다.

(c) 형태예3

상술한 2개의 형태예는, 모두 자연 화상의 인쇄에 대하여 매우 양호한 효과가 인지된다. 단, 임계값에 가까운 임의의 일정값을 갖는 평탄한 화상 농도 신호가 연속한 경우에, 변환 오차를 해소하는 도트의 배치가 규칙성을 수반하여 나타날 가능성이 있다.

예를 들면, 5치로의 계조 변환 시, 임계값이 "0", "63", "127", "191", "255"로 공급되는 경우에, 입력 화상의 모든 화소가 동일한 계조값 "128"을 갖고 있을 때, 화소마다 값 "1"의 변환 오차가 쌓여져 가서, 64화소마다 오차가 해소된다. 즉, 64화소마다 값이 "191"인 출력 변환값 Qout가 출력된다.

이 때문에, 화상 사이즈가 적당한 조건을 만족하면, 주기적으로 출현하는 고휘도 도트는 특정 위치에 연속하여 출현한다. 도 11에, 이러한 경우의 출현예를 도시한다.

이러한 현상은 한정된 경우에만 나타난다. 그러나, 이러한 현상은, 인쇄 품질의 저하로 연결된다.

따라서, 발명자들은, 이 주기성을 억제하는 방법을 제안한다.

이 형태예에서는, n치화 임계값 회로(35)에 입력되는 차분값의 주기성을 흐트러뜨림으로써 해결한다.

도 12에, m치의 화상 농도 신호를 n치(n은 2 이상이며, m보다 작은 자연수)의 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치의 변형예를 도시한다. 또한, 도 12에는, 도 6과의 대응 부분에 동일 부호를 붙여 나타낸다.

계조 변환 장치(41)는, 화상 버퍼 메모리(3), 스캔 포인터 제어부(5), 입력값 누적 가산부(7), 입력값 누적 레지스터(9), 입출력 차분 산출부(33), n치화 임계값 회로(35), 출력값 누적 가산부(13), 출력값 누적 레지스터(15), 주기성 억제부(43)로 구성된다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 계조 변환 장치(41)에 특유의 구성은, 주기성 억제부(43)만이다. 따라서, 주기성 억제부(43)에 대해서만 설명한다.

주기성 억제부(43)는, 난수 생성부(43A)와 가산부(43B)로 구성한다. 난수 생성부(43)에서, 입력 누적값 Psum에 중첩하는 난수를 발생하고, 가산부(43B)에서 난수가 입력 누적값 Psum에 중첩된다.

여기서, 난수는, 플러스값과 마이너스값의 양방의 값을 채용한다. 일반적으로, 난수의 최대 진폭이 작을수록 효과도 작아지고, 최대 진폭이 클수록 효과도 커진다. 또한, 최대 진폭이 커지게 되면, 화상에 불균일이 나타난다.

발명자들의 실험 결과에 따라면, 임계값간 레벨의 1/16 정도가 적당하였다. 따라서, 임계값간 레벨이 "64"이면, ±4의 범위에서 난수를 발생시키면 양호한 결과를 얻는다.

이 결과, 형태예1 및 2와 동일한 기본적인 효과 외에, 동일한 계조값이 복수 화소에 대하여 연속하여 나타나는 경우에도, 변환 오차의 해소 타이밍에 대해 주기성을 없애 화질을 개선할 수 있다.

그런데, 난수의 중첩 위치는, 도 12에 한하지 않는다. 기본적인 동작은 동일하기 때문에 설명은 생략하지만, 도 13에 도시하는 계조 변환 장치(51)와 같이, 차분값에 난수를 중첩하는 방법을 채용해도 된다.

그런데, n치화 임계값 회로(35)에 대한 입력 신호에 난수를 중첩한다는 것은, 임계값쪽에 중첩하는 것과 동일하다고 생각할 수 있다.

따라서, 도 14에 도시하는 계조 변환 장치(61)와 같이, n치의 임계값에 대하여 난수를 중첩해도 된다. 예를 들면, 기본으로 되는 n개의 임계값에 난수를 더한 것을 이용하여, 각 화소에 대응하는 출력 변환값을 결정하면 된다.

(d) 형태예4

여기서는, 변환 오차를 가능한 한 변환 오차를 발생시킨 화소의 근방에서 캔슬시키는 방법을 설명한다.

상술한 바와 같이, 일반적인 래스터 스캔에서는, 가로 일렬로 연속하는 몇 개의 화소 중 최후의 화소에서 변환 오차가 캔슬된다. 예를 들면, 1화소째가 발생한 변환 오차가 가로 방향 라인 상의 n화소째까지 전파된다.

그러나, 발명자들이 제안하는 계조 변환 방법은, 상술한 바와 같이, 변환 오차를 가중치 부여하기 위한 확산 매트릭스를 사용하지 않는다.

따라서, 스캔 포인터의 발생은, 반드시 래스터 스캔일 필요는 없다.

따라서, 발명자들은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 화상 전체(71)를 복수의 부분 영역(73)(특허 청구 범위의 "부분 영역"에 대응함)으로 분할하고, 각 부분 영역 내에서 스캔 포인터를 발생시키는 방법을 제안한다. 도 15는, 화상 전체(71)를 긴 변 방향으로 q개의 부분 영역(73)으로 분할하고, 짧은 변 방향으로 p개의 부분 영역(73)으로 분할하는 경우를 도시하고 있다. 즉, 화면 전체를 p×q개의 부분 영역(73)으로 분할하는 경우에 대해 나타내고 있다.

또한, 개개의 부분 영역(73)은, n화소×n화소로 제공되는 것으로 한다. 이와 같이, 화상 전체(71)를 복수의 부분 영역(73)으로 분할하고, 화상 농도 신호의 판독 위치를 제공하는 스캔 포인터를 부분 영역(73)마다 발생함으로써, 변환 오차의 주기적인 캔슬을 수평 수직 방향으로 분산시킬 수 있다.

도 16에, 이 스캔 방법을 채용하는 계조 변환 장치(81)의 구성예를 도시한다. 또한, 도 16도, 도 6과의 대응 부분에 동일 부호를 붙여 나타내고 있다.

계조 변환 장치(81)는, 화상 버퍼 메모리(3), 스캔 포인터 제어부(5), 입력값 누적 가산부(7), 입력값 누적 레지스터(9), 입출력 차분 산출부(33), n치화 임계값 회로(35), 출력값 누적 가산부(13), 출력값 누적 레지스터(15), 스캔 패턴 테이블(83)로 구성된다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 계조 변환 장치(81)에 특유의 구성은, 스캔 패턴 테이블(83)만이다. 따라서, 스캔 패턴 테이블(83)에 대해서만 설명한다.

스캔 패턴 테이블(83)은, 스캔 포인터 제어부(5)가 발생하는 스캔 패턴을 기억한 기억 디바이스이다. 스캔 패턴의 대표예로는 이하에 기재하는 것이 있다.

(i) 수평 절첩형

(ⅱ) 스파이럴형

(ⅲ) 지그재그형

(ⅳ) 지그재그 조합형

(ⅴ) 랜덤형

수평 절첩형의 스캔 패턴을 도 17에 도시한다. 또한, 도 17은, 부분 영역(73)이 8화소×8화소의 합계 64개로 구성되는 경우에 대해 나타내고 있다. 도 17에 도시하는 스캔 패턴의 경우, 부분 영역(73) 내를 수평 방향으로 스캔하고, 그 양 단 위치에서 스캔 방향을 반전한다. 이에 의해, 변환 오차의 캔슬은, 변환 오차를 발생한 화소와 동일한 부분 영역(73) 내에 나타나기 쉬워진다.

스파이럴형의 스캔 패턴을 도 18에 도시한다. 또한, 도 18도, 부분 영역(73)이 8화소×8화소의 합계 64개로 구성되는 경우에 대해 나타내고 있다. 도 18에 도시하는 스캔 패턴의 경우, 부분 영역(73) 내에서 수평 방향으로의 스캔과 수직 방향으로의 스캔을 교대로 반복하면서 영역 중심으로 스캔한다. 이에 의해, 변환 오차의 캔슬은, 변환 오차를 발생한 화소와 동일한 부분 영역(73) 내에 나타나기 쉬워진다. 또한, 스캔은, 부분 영역(73)의 중심으로부터 외주 방향이어도 된다.

지그재그형의 스캔 패턴을 도 19에 도시한다. 또한, 도 19도, 부분 영역(73)이 8화소×8화소의 합계 64개로 구성되는 경우에 대해 나타내고 있다. 도 19에 도시하는 스캔 패턴의 경우, 부분 영역(73) 내에서 수평 방향으로의 스캔과, 경사 방향으로의 스캔과, 수직 방향으로의 스캔이 조합된다. 이에 의해, 변환 오차의 캔슬은, 변환 오차를 발생한 화소와 동일한 부분 영역(73) 내에 나타나기 쉬워진다. 물론, 스캔 패턴은, 이에 한하지 않는다.

지그재그 조합형의 스캔 패턴을 도 20에 도시한다. 또한, 도 20도, 부분 영역(73)이 8화소×8화소의 합계 64개로 구성되는 경우에 대해 나타내고 있다. 상술한 3개의 스캔 패턴의 경우, 스캔의 최종점 근방에서 발생한 변환 오차는 다음 부분 영역(73)의 선두측으로 미루어진다. 이 때문에, 변환 오차의 발생 위치와 그 해소 위치와의 거리가 길어진다.

따라서, 일필서의 요령에 의해 인접하는 부분 영역 사이에서는 그 스캔의 개시 위치와 종점 위치를 연속시킨 것이 도 20이다. 이 경우, 변환 오차의 발생 위 치와 그 해소 위치와의 거리는 짧아진다.

이 외에, 스캔 포인터의 스캔 위치를 부분 영역(73) 내에서 랜덤하게 지정해도 된다. 이 경우, 스캔에 규칙성이 없기 때문에, 부분 영역(73) 내의 임의의 위치에서 무작위로 변환 오차가 해소된다. 그 만큼, 화질의 향상을 기대할 수 있으며, 또한, 부분 영역의 사이즈는 조금 작은 쪽이 바람직하다.

마지막으로, 상술한 스캔 패턴을 채용한 경우의 인쇄예를 설명한다. 도 21은, 도 11과 동일한 계조값으로 화상 농도 신호가 입력되는 경우에, 지그재그 조합형의 스캔 패턴을 적용하였을 때의 인쇄예이다.

이 경우에도, 변환 오차의 해소는 규칙적으로 발생한다. 단, 변환 오차를 해소하는 도트의 배치는, 화면 내의 수평 방향으로도 분산되어 있다. 이것은, 평균 농도를 표현하기 위해서는 보다 바람직한 방향으로의 개선으로 된다.

도 22는 도 11과 동일한 계조값으로 화상 농도 신호가 입력되는 경우에, 지그재그 조합형의 스캔 패턴을 적용하고, 또한 입력 누적값 Psum에 난수를 중첩하였을 때의 인쇄예이다.

이 경우, 변환 오차의 해소 위치의 규칙성은 없어진다. 결과적으로, 변환 오차를 해소하는 도트의 배치는, 화면 내에서 더욱 분산되어 있다. 이 때문에, 평균 농도를 표현하기 위해서는 보다 바람직한 방향으로의 개선으로 된다.

(B) 탑재예

상술한 계조 변환 장치는, 다양한 상품 형태의 화상 처리 장치에 하드웨어 디바이스, 또는 소프트웨어 프로그램으로서도 탑재할 수 있다.

여기서는, 그 일례로서 인쇄 장치에의 탑재예를 설명한다.

도 23에, 인쇄 장치의 내부 구성예를 도시한다. 또한, 도 23은, 잉크제트 프린터의 내부 구성예이다. 따라서, 레이저 프린터의 경우에는 헤드 구동부는 불필요하게 된다.

인쇄 장치는, 휘도·농도 변환부(91), 감마 변환부(93), 하프토닝부(95), 헤드 구동부(97)로 구성된다.

휘도·농도 변환부(91)는, 인쇄 데이터를 농도 데이터로 변환하는 처리 디바이스이다.

인쇄 데이터가 컬러 화상인 경우, 휘도·농도 변환부(91)는, 원색 데이터(RGB 24비트)를 인쇄 처리계의 색 데이터(YMCK 32비트)로 변환한다. 이 변환 처리에는, 기지의 기술을 사용한다. 즉, LOG 변환, 마스킹 처리, UCR/BG 처리를 적용한다. 일반적으로는, 3차원의 룩 업 테이블이 이용된다.

인쇄 데이터가 모노크롬 화상인 경우, 휘도·농도 변환부(91)는, 휘도 데이터를 반전하여 농도 데이터로 변환한다.

감마 변환부(93)는, 인쇄 화상에서 농도가 직선 형상으로 재현되도록 농도 데이터를 보정하는 신호 처리부이다. 인쇄 장치에는, 농도값이 커질수록(짙어질수록), 재현되는 농도값이 포화되는 특성이 있다. 또한, 감마 특성은, 피기록 매체의 종류, 피기록 매체에 대한 잉크의 침투성, 잉크의 농도 등의 조합에 따라 정해진다. 감마 변환부(93)는, 이 인쇄 장치에 고유의 감마 특성을 역특성으로 보정한다.

하프토닝부(95)는, 다치 다계조의 농도 데이터의 계조수를 저감하여, PNM 구동 방식에 적합한 데이터 형식으로 변환하는 처리이다. 이 하프토닝부(95)로서, 상술한 실시 형태의 계조 변환 장치를 적용한다. 예를 들면 도 3에 도시하는 구성의 계조 변환 장치를 적용한다. 또한, 하프토닝부(95)는, 계조 변환 장치로부터 출력되는 n치의 임계값을 n발의 노즐 구동 신호로 변환하여 출력한다.

헤드 구동부(97)는, 잉크 방울의 토출 동작을 제어하는 처리 디바이스이다. 헤드 구동부(97)는, 각 색별로 공급되는 노즐 구동 신호에 기초하여 인쇄 헤드에 의한 잉크 방울의 토출 동작을 제어한다.

이 결과, 오차 확산법에 고유의 문제로서 지적되었던 각종 현상(예를 들면, 의사 윤곽, 쓸어 모음, 텍스쳐)을 개선한 인쇄 화상을 출력할 수 있다.

또한, 휘도·농도 변환부(91), 감마 변환부(93), 하프토닝부(95)에 대응하는 처리 보드나 소프트웨어를 화상 처리 장치에 탑재해도 된다.

(C) 다른 형태예

(a) 상술한 형태예4에서는, 스캔 포인터 제어부(5)에 스캔 패턴 테이블(83)을 접속하였다. 그러나, 스캔 패턴은, 연산 처리에 의해 발생해도 된다.

(b) 상술한 형태예는, 모두 하드웨어(출력값 결정부(11) 및 n치화 임계값 회로(35))를 이용하여 출력 계조값 Qout를 결정하였다. 그러나, 각 도면에 도시하는 바와 같이, 소프트웨어적으로 실현해도 된다.

(c) 상술한 실시 형태에서는, 화상 처리 장치의 일례로서 인쇄 장치에 대하여 설명하였다. 이 화상 처리 장치에는, 예를 들면 범용 컴퓨터, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 게임 기기, 휴대 정보 단말기(휴대형의 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자 서적 등), 화상 재생 장치(예를 들면, 광 디스크 장치, 홈 서버), 발명에 따른 기능을 탑재한 처리 보드나 처리 카드가 포함된다. 또한, 화상 처리 기능과 인쇄 기능을 탑재한 복합기에도 적용할 수 있다.

(d) 상술한 실시예에는, 발명의 취지의 범위 내에서 다양한 변형예가 생각된다. 또한, 본 명세서의 기재에 기초하여 창작되는 각종 변형예 및 응용예도 생각된다.

발명에 따른 계조 변환 기술을 이용하면, 제1 누적 계조값과 제2 누적 계조값을 비교하는 것만으로, m치의 화상 농도 신호를 2치의 화상 농도 신호로 계조 변환할 수 있다.

변환 동작이 단순하기 때문에, 변환 처리에 필요한 시간은 짧다. 또한, 오차 버퍼가 불필요하기 때문에, "의사 윤곽"이나 "쓸어 모음 현상"도 발생하지 않는다.

또한, 변환 오차는, 제1 누적 가산값과 제2 누적 계조값의 비교 시에 반영된다. 즉, 변환 오차는, 후속하는 다른 변환 처리 시에 적극적으로 해소된다. 따라서, 중간 계조의 재현성을 높일 수 있다.

또한, 발명에 따른 계조 변환 기술을 이용하면, 제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값과 n치의 임계값을 비교하는 것만으로, m치의 화상 농도 신호를 n치의 화상 농도 신호로 계조 변환할 수 있다.

이 경우에도, 변환 동작이 단순하기 때문에, 변환 처리에 필요한 시간은 짧다. 마찬가지로, 오차 버퍼가 불필요하기 때문에, "의사 윤곽"이나 "쓸어 모음 현상"도 발생하지 않는다.

또한, 변환 오차는, 제1 누적 가산값과 제2 누적 계조값과의 차분값을 산출할 때에 반영된다. 즉, 변환 오차는, 후속하는 다른 변환 처리 시에 적극적으로 해소된다. 따라서, 중간 계조의 재현성을 높일 수 있다.

Claims (13)

1. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치로서,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 장치.
2. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치로서,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 차분 산출부와,

   산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 m치의 화상 농도 신호는, 입력 화상의 분할 영역인 부분 영역마다 판독되는 것을 특징으로 하는 계조 변환 장치.
4. 제2항에 있어서,

   임계값간 레벨의 수분의 1의 진폭을 갖는 난수를 생성하는 난수 생성부와,

   생성된 난수를 상기 제1 누적 가산값 또는 상기 차분값에 가산하는 가산부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 장치.
5. 제2항에 있어서,

   임계값간 레벨의 수분의 1의 진폭을 갖는 난수를 생성하는 난수 생성부와,

   생성된 난수를, 차분값과 비교하는 n치의 각 임계값에 가산하는 가산부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 장치.
6. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치를 탑재하는 화상 처리 장치에 있어서,

   상기 계조 변환 장치가,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환 값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
7. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치를 탑재하는 화상 처리 장치에 있어서,

   상기 계조 변환 장치가,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 차분 산출부와,

   산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
8. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치를 탑재하는 인쇄 장치에 있어서,

   상기 계조 변환 장치가,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
9. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치를 탑재하는 인쇄 장치에 있어서,

   상기 계조 변환 장치가,

   축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 입력 신호 누적 가산부와,

   변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 출력 신호 누적 가산부와,

   제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 차분 산출부와,

   산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 출력 계조 결정부

   를 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
10. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 방법으로서,

    축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환 값으로 결정하는 처리

    를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 방법.
11. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 방법에 있어서,

    축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 처리와,

    산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 처리

    를 갖는 것을 특징으로 하는 계조 변환 방법.
12. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 2치의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치로서 기능하는 컴퓨터에,

    축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    변환 출력인 2치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값이 동일할 때, 또는, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 클 때, 2치 중 작은 쪽의 값을 변환 출력값으로 결정하고, 제1 누적 가산값보다 제2 누적 가산값이 작을 때, 2치 중 큰 쪽의 값을 출력 변환값으로 결정하는 처리

    를 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
13. m치(m은, 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호를 n치(n은, m보다 작은 자연수)의 계조를 갖는 화상 농도 신호로 변환하는 계조 변환 장치로서 기능하는 컴퓨터에,

    축차 입력되는 m치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제1 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    변환 출력인 n치의 화상 농도 신호를 누적 가산하여 제2 누적 가산값을 생성하는 처리와,

    제1 누적 가산값과 제2 누적 가산값과의 차분값을 산출하는 처리와,

    산출된 차분값과 n치의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 임계값을 출력 변환값으로 결정하는 처리

    를 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.

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