DE19856574C2 - Verfahren zum Optimieren von Druckerfarbpaletten - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Optimie
ren von Farbbildern, die von einem Farbdrucker ausgegeben
werden, und insbesondere auf ein Verfahren zum Bestimmen von
Farben mit optimaler Schattierung und Helligkeit, während
Tinten/Toner-Mengen verwendet werden, die nicht größer sind
als ein vorbestimmter Schwellenwert.
Laser-getriebene Farbdrucker und Kopierer verwenden transpa
rente Toner, die es ermöglichen, daß Licht von dem Aufzei
chnungsblatt weg reflektiert wird und zurück zu dem Auge
gerichtet wird. Im allgemeinen verwenden solche Geräte einen
Cyan-(C-), einen Magenta-(M-) und einen Gelb-(Y-)Toner
als die Grundkomponentenfarben, aus denen andere Farben
erzeugt werden. Licht, das durch CMY-Toner fällt, wird einer
Filterung unterzogen, derart, daß ein Teil seiner Farbe von
dem Toner ausgefiltert oder absorbiert wird, derart, daß das
reflektierte Licht die Farbe der Toner annimmt, die es
durchdringt. Bei Laserdruckern (und bestimmten Kopierern)
wird zusätzlich ein Schwarz-(K-)Toner verwendet, der für
Licht undurchdringbar ist. Wenn ein K-Toner über einen CMY-
Toner gedruckt wird, um dunklere Farben zu erreichen, wie
sie in Schattierungen zu finden sind, wird ein großer Teil
der Farbfülle in dem Schatten verloren. Das ausschließliche
Verwenden von K-Toner, um dunkle Farbe zu erreichen, resul
tiert ferner in viel weniger farbfülligen dunklen Farben, da
eine geringere umgebende Färbung verwendet wird.
Um somit den Bereich von Farben zu erhöhen, die von einem
Drucker/Kopierer verfügbar sind, ist es notwendig, einen
korrekten Ausgleich von K- und CMY-Tonern zu finden, um
dunkle Farben zu erzeugen, während es ermöglicht wird, daß
die dunklen Farben so farbfüllig als möglich bleiben.
Während im Stand der Technik Kombinationen der drei Primär
farben Cyan, Magenta und Gelb (CMY) verwendet werden, um
dunklere Farben zu erzeugen, die bis zu Schwarz reichen, be
wirkt der Bedarf nach einem Aufbringen von 100%ig dichten
Tonerschichten für jede Farbe, daß eine übermäßige Menge an
Toner auf das Aufzeichnungsblatt aufgebracht wird (bei
spielsweise bis zu 300%). Ein solch hoher Pegel an Tonerauf
bringung verschmilzt nicht gut und erzeugt im allgemeinen
nicht zufriedenstellende Bilder. Demgemäß haben bekannte
Druckverfahren Kombinationen von K- und CMY-Tonern ver
wendet, um Bilder mit dunklen oder schattierten Farben zu
erreichen.
Wenn ein Drucker Bilddaten von einem Hostprozessor empfängt,
werden die Daten in Form von entweder RGB- oder CMY-Werten
empfangen. In jedem Fall werden die empfangenen Werte in
CMYK-Werte umgewandelt, um erwünschte Pegel einer Farbdar
stellung des schließlich gedruckten Bildes zu erreichen.
Eine solche Umwandlung kann abhängig von den Farbwertparame
tern, die von dem Druckerhersteller eingestellt werden, in
variablen Farbdarstellungen resultieren, wenn Drucker unter
schiedlicher Hersteller mit einem Hostcomputer gekoppelt
sind.
Die US-A-5,710,824 beschreibt ein Verfahren zum Verbessern
einer Druckerfarbenpalettendarstellung, bei dem ein Bild
abgetastet wird, um einen Satz von geräteunabhängigen farb
metrischen Signalen abzuleiten, und daß diese Signale in
geräteabhängige primäre Farbsignale umwandelt. Bei diesem
Verfahren werden minimale und maximale Werte der Kombination
von primären Färbemittelsignalen und Schwarzfärbemittelsig
nalen (durch das Hinzufügen eines Schwarzfärbemittels) als
eine nichtlineare Funktion der primären Färbemittelsignale
mathematisch bestimmt und diese Funktion wird linearisiert.
Die US-A-5,657,137 beschreibt eine Halbtonoperation, die ein
Ersetzungsverfahren für Schwarz und eine sekundäre Farbe
verwendet. Kurz gesagt verwendet dieses Verfahren eine
direkte, gleichungsbasierte Umwandlung eines
Rot/Grün/Blau-Farbraumes in einen Vier-Farb-Raum.
Die US-A-5,425,134 offenbart ein Farbersetzungsverfahren,
bei dem die Menge von Schwarz auf der Grundlage eines vorbe
stimmten Koeffizienten bestimmt wird. Die verbleibenden Be
träge von Cyan, Magenta und Gelb werden dann auf der Grund
lage der Beträge von Schwarz und von farbmetrischen Werten
bestimmt, die einen gleichförmigen Farbraum bestimmen.
Die DE 32 22 662 A1 beschreibt ein Verfahren zur linearen
Interpolation für Signale in einem Speicher, beschäftigt
sich jedoch ausschließlich mit Interpolationsverfahren.
Die DE 36 43 720 A1 beschreibt, die Regelgrößen für ein
Farbwerk von Druckmaschinen durch Auslesen eines Kontrol
streifens mit unterschiedlichen Farben zu bestimmen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zum Bestimmen von Schwarzmengen, die
mit Mischungen einer ersten, einer zweiten und einer dritten
Primärdruckerfarbe verwendet werden sollen, um einen
gegebenen Farbton darzustellen, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von Primär
druckerfarbwerten in Kombinationen der Primärdruckerfarb
werte mit Schwarz schafft, um verbesserte Druckerausgabe
farbdarstellungen zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht da
rin, daß sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von
CMY in CMYK schafft, während eine maximale Palette an ver
fügbaren Farben beibehalten wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar
in, daß sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von CMY
in CMYK schafft, während Tonermengen innerhalb bestimmter
Grenzen gehalten werden.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
verbessertes Verfahren zum Umwandeln von Primärdruckerfarb
werten in Kombinationen der Primärdruckerfarbwerte und
Schwarz, um verbesserte Druckerausgabefarbdarstellungen zu
erreichen.
Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte. Ein erster aus
geglichener Satz von Primärdruckerfarbkombinationen (z. B.
CMY) wird zu Anfang bestimmt, der eine ausgeglichene Grau
darstellung bei verschiedenen Pegeln der Primärfarbenkonzen
tration liefert. Ein zweiter ausgeglichener Satz von Pri
märdruckerfarbkombinationen (z. B. CMYK) wird bestimmt, der
eine ausgeglichene Graudarstellung in verschiedenen Farbkon
zentrationspegeln liefert. Anschließend wird ein Satz von
Primärdruckerfarben (CMY) mit Schwarz (K) bestimmt, wobei
der erste ausgeglichene Satz verwendet wird, der Schatten-
Farben am besten darstellt, wobei ein maximaler Farbwert aus
demselben ausgewählt wird. Anschließend wird ein ähnlicher
Satz von Primärdruckerfarben berechnet, der Licht-Werte am
besten darstellt, durch Interpolieren von dem ausgewählten
Maximal-Farbwert zu einem Weißwert. CMYK-Farbwerte werden
dann bestimmt, wobei der zweite Satz, Schatten-Farben und
Licht-Farben verwendet werden, die Regionen zwischen
Schwarz, Weiß und bereits gefundenen Maximal-Farbenpunkten
darstellen. Anschließend wird eine Farbtrennhandlung durch
geführt, bei der Eingabeprimärfarbwerte durch Interpolation
an die naheliegendsten Primärdruckerfarbwerte und Schwarz
angepaßt werden, die oben abgeleitet wurden. Anschließend
werden die gespeicherten Werte verwendet, um eine Tabelle zu
füllen, die ein Umwandeln von Eingabeprimärdruckerfarbwerten
(z. B. CMY) in Kombinationen solcher Werte mit Schwarz
(CMYK) zur Verwendung während des Aufbereitens durch einen
Drucker ermöglicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a ein kartesisches Koordinatensystem im Farbton-
(H-; H = Hue), Tinten- (I-; T = Ink) und Farbstär
ke- (C-; C = Chroma) Farbraum, das bestimmte hier
in verwendete Ausdrücke definiert;
Fig. 1b ein Diagramm von CMY-Farben, das weitere hierin
verwendete Ausdrücke definiert;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des CMY-Farbraums, wo
bei mehrere CMY-Scheiben gezeigt sind, die beim
Bestimmen einer Neutral-Farb-Achse (d. h. einer
Grau-Achse) verwendet werden;
Fig. 3 ein Diagramm, das schematisch eine Scheibe und die
Datenpunkte darstellt, die bei Erreichen der
ausgeglichenen Neutral-Grau-Achse ausgewählt wer
den;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seite, die
unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten CMY-
Werte gedruckt wird;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer gedruckten
Seite, die während der Bestimmung von Schatten-
Farben verwendet wird, wobei die vertikale Achse
zunehmende Verhältnisse der drei Komponenten von
Neutral-Grau-ausgeglichenem CMY-Prozeßschwarz zu
CMY-Farbstärke-Farben darstellt, während die
horizontale Achse zunehmende Pegel an K-Toner
darstellt;
Fig. 6 eine kartesisches Koordinatensystem im Farbraum,
das abgeleitete Weiß-, Schwarz- und Maximal-Farb
stärkewerte für einen gegebenen Farbton darstellt,
wobei die Werte bei der Ableitung einer CMY-zu-
CMYK-Farbumwandlungstabelle verwendet werden;
Fig. 7a ein Logikflußdiagramm, das ein Verfahren dar
stellt, das einen ausgeglichenen Neutral-Grau
vektor mit drei Komponenten darstellt;
Fig. 7b ein Logikflußdiagramm, das das Verfahren der Er
findung darstellt, das eine ausgeglichene Neu
tral-Grau-Achse mit vier Komponenten darstellt;
Fig. 8a
und 8b ein Logikflußdiagramm des Verfahrens der Erfin
dung, das verwendet wird, um Schatten-Farben zu
maximieren;
Fig. 9 ein Logikflußdiagramm des Verfahrens der Erfin
dung, das Schritte darstellt, die beim Erreichen
von Licht-Farben verwendet werden;
Fig. 10 ein Logikflußdiagramm, das die Bestimmung von Auf
füllfarben darstellt; und
Fig. 11 ein Logikflußdiagramm, das ein Farbtrennverfahren
darstellt, das eine Bestimmung einer CMY-zu-CMYK-
Umwandlungstabelle ermöglicht.
Vor der Beschreibung der Erfindung wird nachfolgend eine An
zahl von Ausdrücken, die hierin verwendet werden, definiert.
Der Ausdruck "Farbton" definiert eine visuelle Erfassung,
gemäß der ein Bereich derart erscheint, daß er einer eines
Satzes von Primärfarben oder einer Kombination von zwei der
Primärfarben ähnlich ist.
Der Ausdruck "Helligkeit" (oder Luminanz) bezieht sich auf
die Helligkeit eines Bereichs, die relativ zu der Helligkeit
eines ähnlich beleuchteten Bereichs beurteilt wird, der weiß
oder stark transmittierend erscheint.
Der Ausdruck "Chroma" bezieht sich auf den Farbreichtum oder
die Farbfülle eines Bereichs.
Fig. 1a stellt einen Druckerfarbraum dar, der eine dreidi
mensionale mathematische Darstellung der Farben ist, die der
Drucker erzeugen kann. Die drei orthogonalen Achsen stellen
orthogonale (d. h. Primär-)Farben dar. Die Menge an Tinte
(Helligkeit) wird als Maß entlang der Z-Achse dargestellt.
Die Farbstärke wird als Wert dargestellt, der die Stärke
oder Schwäche einer Farbe anzeigt, aufgetragen entlang einer
entsprechenden Achse, die in der XY-Ebene liegt. Schließlich
wird der Farbton durch einen Winkel (Theta) eines Vektors
definiert, der eine spezielle Farbe (wie sie durch das
Verhältnis der Primärtinten definiert ist) anzeigt.
Entlang der Tinten-Z-Achse variieren die Luminanzwerte von
Weiß zu Schwarz. Die Darstellung, die in Fig. 1a gezeigt
ist, wird dementsprechend (zwecks dieser Beschreibung) als
HIC-Farbraum bezeichnet (HIC = Hue Ink Chroma = Farbe Tinte
Chroma).
Der Gerätefarbraum ist eine drei- oder vierdimensionale
mathematische Darstellung aller möglichen Kombinationen von
drei oder vier Primärtinten/Tonern, entweder CMY oder CMY
und K. Anschließend wird der Ausdruck "Toner" verwendet, um
sowohl Tinte als auch Toner zu umfassen. In einem Geräte
farbraum stellt jede Achse oder jeder Basisvektor eine Menge
an Toner dar, wobei von dem Ursprung mit Null als Wert aus
gegangen wird und bis zu einem maximalen Wert nach außen ge
gangen wird, beispielsweise 1,0 oder 255, abhängig von der
gegenwärtigen Verwendung. Jede Achse stellt eine Primär
tonerfarbe dar, wobei alle Kombinationen von Tonermengen in
dem Gerätefarbraum wiedergegeben sind.
Theoretisch sollten gleiche Mengen an Toner Farben erzeugen,
die von einem Beobachter als in der Farbe neutral (grau)
aufgenommen werden, oder die als Farben ohne Farbreichtum
empfunden werden. Die Punkte, die Koordinaten mit gleichen
Werten der Komponentenfarben haben, werden als Neutral-Achse
des Gerätefarbraums bezeichnet. In der Vorstellung wird
erwartet, daß der Gerätefarbraum von einem Helligkeitsextrem
zu dem anderen geht (d. h. von Weiß zu Schwarz oder
umgekehrt), ohne irgendeinen wahrnehmbaren Farbreichtum. Wie
es oben angezeigt wurde, erzeugen die meisten Toner keine
Neutral-Farben, wenn gleiche Mengen an Toner auf das Auf
zeichnungsblatt aufgebracht werden.
In Hostprozessoren werden Farben für eine Anzeige auf Moni
toren als variierende Mengen an Rot, Grün und Blau (RGB)
spezifiziert. Drucker verwenden einen unterschiedlichen
Farbsatz, der aus Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Toner
zusammengesetzt ist. Das Übersetzen von RGB-Farbwerten in
CMY-Farbwerte kann durch Formeln variierender Komplexität
erreicht werden, wobei die einfachste folgendermaßen lautet:
C = 1 - R; M = 1 - G; und Y = 1 - B. Schwarz kann durch
gleiche Mengen an CMY erzeugt werden. Wenn das dunkelste
Schwarz erforderlich ist, und wenn der Drucker CMY verwen
det, um die schwarze Farbe zu erzeugen, dann müssen 300% an
Toner auf das Papier aufgebracht werden (d. h. eine Menge
mit einer Dichte von 100% für jede der drei Primärfarben).
Unter solchen Umständen kann, wie es oben gezeigt wurde, der
Toner von dem Aufzeichnungsblatte abgehen oder derselbe kann
unter Umständen nicht korrekt auf dem Aufzeichnungsblatt
verschmolzen werden. Da ferner CMY-Toner transparent sind,
dürfte das dunkelste Schwarz unter Verwendung von lediglich
CMY-Tonern nicht erreichbar sein.
Wenn ein K-Toner verwendet wird, um Schwarz zu erzeugen,
wird nur sehr wenig oder gar kein CMY benötigt, was in
Tonereinsparungen resultiert. Das Bestimmen der Menge an
K-Toner, die verwendet werden soll, und wieviel CMY nicht
verwendet werden soll, wenn Schwarz erzeugt werden soll,
wird als "Farbtrennung" bezeichnet. Ferner wird das Bestim
men, wieviel K-Toner verwendet werden soll, um gleiche Men
gen an CMY-Toner zu ersetzen, als "Graukomponentenersetzung"
oder GCR (GCR = Gray Component Replacement) bezeichnet. Für
jede CMY-Farbe wird, wenn alle Komponentenfarben den Wert
der Minimal-Farbkomponente (d. h. von C, M oder Y) annehmen,
das Resultat als die "Graukomponente" bezeichnet.
In Fig. 1b sind Mengen an C-, M- und Y-Tonern, die eine spe
zielle Farbe umfassen, als Balken entlang einer horizontalen
Achse gezeigt. Wenn die C- und die M-Menge gleich der Y-Men
ge ist, ist das Resultat eine Neutral- oder Grau-Komponente.
Die Graukomponente wird ebenfalls als die "Unterfarbe" be
zeichnet und ist die minimale Menge an C, M und Y, die in
jeder CMY-Farbe zu finden ist. Der Prozentsatz der Unterfar
be, der entfernt wird, wenn statt dessen K-Toner verwendet
wird, wird Unterfarbenentfernung (UCR; UCR = Under Color Re
moval) bezeichnet und ist üblicherweise eine Zahl von 0 bis
1 oder ein Prozentsatz von 0 bis 100. Diese Menge wird nach
folgend ebenfalls als "minCMY" bezeichnet. Ein Wert "maxCMY"
bezeichnet die Menge oder den Prozentsatz der Maximalwert
komponentenfarbe der gesamten Tonerkombination. Die Menge an
Toner, die zwischen die minCMY-Graustufe und den maxCMY-Wert
fällt, wird als die Farbstärke-Farbe oder Chromafarbe be
zeichnet und umfaßt die Farben, die erforderlich sind, um
einen speziellen Farbton aufzubereiten bzw. zu rendern.
Unter Verwendung der oben definierten Ausdrücke wird an
schließend der Farbtrennalgorithmus der Erfindung beschrie
ben. Kurz gesagt maximiert der Algorithmus die Farbpalette
(den Bereich an wahrgenommenen Farben, den ein Drucker
drucken kann) und führt einen Grauausgleich der Neutral-
Farb-Achse durch, während innerhalb der Maximaltonerbegren
zungen des Druckers geblieben wird. Wie es nachfolgend zu
sehen sein wird, wird es bevorzugt, daß ein Referenzfarbraum
verwendet wird, der ein zylindrisches Koordinatensystem um
faßt, in dem der Farbton (H), die Tinte (I) und die Farb
stärke (C) die Referenzkoordinaten (HIC) bilden. Der HIC-
Farbraum ist vorstellungsmäßig einfacher zu bearbeiten, da
eine CMY-Farbe durch einen Farbton (H), die Gesamtmenge an
Toner (I) und die Menge an Toner dargestellt werden kann,
die zu dem Farbreichtum oder der Farbstärke (C) beiträgt.
Alle drei Parameter müssen gesteuert werden, um die Farb
palette zu optimieren, während der Maximaltonerbegrenzung
des Druckers gehorcht werden muß.
Um eine ausgeglichene Neutral-Farb-Achse zu erreichen, wer
den Farbproben gedruckt (und spektrophotometrisch gemessen),
die in der Nähe der berechneten Neutral-Achse des Farbraums
sind (d. h. alle CMY-Komponentenwerte sind gleich). Die
gemessenen Farbprobenwerte werden verwendet, um CMYK-Werte
zu bestimmen, die Grau erzeugen, das neutral ist, d. h. das
keine Farbe hat.
Dann werden Proben unter Verwendung von Farben gedruckt, die
sich von einer Vollfarbe (d. h. dem am meisten farbigen Rot)
zu Schwarz erstrecken. Die Proben werden für alle Farbtöne
(Rot, Orange, Gelb, Limone, Grün, Wasser, Cyan, Himmel,
Blau, Violett, Magenta und Fuchsie) gedruckt. Unterschiedli
che Werte für eine Unterfarbenentfernung und eine Graukompo
nentenersetzung werden verwendet, um die Proben zu erzeugen.
Die Proben werden dann spektrophotometrisch gemessen, und
die CMYK-Werte, die die farbigsten Farben erzeugen, wenn von
einer Zielfarbe zu Schwarz übergegangen wird, werden
ausgewählt.
Anschließend wird ein Licht-Farbvektor durch Interpolieren
von Farbwerten aus der vorher bestimmten farbigsten Farbe zu
dem Weißpunkt bestimmt, um einen kompletten Datensatz zu
schaffen.
Anschließend wird eine Interpolation verwendet, um innere
CMYK-Farbdaten aufzufüllen. Eine abschließende Farbtrenn
interpolationstabelle wird dann unter Verwendung des HIC-
Farbraums erzeugt. CMY-Werte werden in den HIC-Farbraum
übersetzt, und entsprechende Werte für C, M, Y und K werden
dann den HIC-Werten durch eine dreidimensionale Interpola
tion unter Verwendung vorher erhaltener CMYK-Farbtonwerte
zugeordnet.
Das Verfahren zum Umwandeln von CMY- zu HIC-Koordinaten lau
tet folgendermaßen:
Berechnen des gesamten Toners:
I = 1 - (1 - maxCMY + maxRGB)/2
Berechnen des Farbstärketoners:
C = maxCMY - 1 + maxRGB
Berechnen des Farbtonwinkels:
Die Tonerpegel, die zu einer Farbe beitragen, werden zuerst bestimmt. Es wird die Annahme getroffen, daß gleiche Mengen an CMY Neutral-Grau-Farben erzeugen. Daher werden gleiche Mengen an CMY zuerst von der eingegebenen CMY-Farbe subtra hiert.
Die Tonerpegel, die zu einer Farbe beitragen, werden zuerst bestimmt. Es wird die Annahme getroffen, daß gleiche Mengen an CMY Neutral-Grau-Farben erzeugen. Daher werden gleiche Mengen an CMY zuerst von der eingegebenen CMY-Farbe subtra hiert.
Cc = Ci - min(CMY)
Mc = Yi - min(CMY)
Yc = Yi - min(CMY)
Die Komponenten werden dann normiert:
vCc = Cc/max(CMYc)
vMc = Yc/max(CMYc)
vYc = Yc/max(CMYc)
Anschließend werden kartesische Koordinaten von den Komponentensektoren
extrahiert, indem zugewiesen wird, daß der
Gelbvektor entlang der positiven y-Achse liegt, der Magenta
vektor entlang des Vektors -30 Grad von der positiven x-Ach
se liegt, und der Cyan-Vektor entlang eines Vektors +30 Grad
von der negativen x-Achse liegt.
Der resultierende kartesische Vektor V lautet folgender
maßen:
V = ax + by
a = (√3)(vMc - vCc)/2; und
b = vYc - (vCc + VMc)/2
Der Farbwinkel wird folgendermaßen berechnet:
H = arctan(b/a)
Bezugnehmend nun auf Fig. 7a in Verbindung mit den Fig. 2
bis 4 wird das Verfahren zum Ableiten eines grau-ausgegli
chenen Vektors für die Neutral-Achse beschrieben. Fig. 2
stellt ein CMY-Koordinatensystem dar, bei dem die Achse 10
gleiche Werte von C, M und Y darstellt. Wie es jedoch oben
beschrieben wurde, erzeugen solche gleichen Werte nicht not
wendigerweise eine Neutral-Grau-Farbe. Dementsprechend ist
es notwendig, CMY-Werte abzuleiten, die Neutral-Grau-Werte
erzeugen werden. Solche Werte werden erreicht, indem die
CMY-Neutralachse 10 in gleiche Intervalle aufgeteilt wird,
wobei jedes Intervall durch ansteigende ausgeglichene Werte
von C, M und Y definiert ist (siehe Fig. 7a, Schritt 100).
In jedem Intervall wird eine "Scheibe" 12 erzeugt, die
senkrecht zu der Neutral-Achse 10 ist. Eine schematische
Darstellung einer Scheibe 12 ist in Fig. 3 gezeigt und um
faßt eine Mehrzahl von "Speichen" 15, die sich bei der mitt
leren Farbprobe 16 schneiden, die durch gleiche Werte für C,
M und Y erzeugt wird. Eine Mehrzahl von unabhängig variier
ten Datenpunkten 18 ist auf jeder Speiche 15 positioniert
und wird durch Variieren der jeweiligen C-, M- und Y-Werte
erreicht, um Variationen einer Farbe von der CMY-Neutral
achse 10 abzuleiten. Es wird bevorzugt, daß drei Datenpunkte
18 auf jeder Speiche 15 ausgewählt werden, jede mit einer
etwas zunehmenden Farbe, wobei das Intervall zwischen den
Datenpunkten als Prozentsatz des Farbwerts für diese Scheibe
(z. B. 3%) ausgewählt wird. Dementsprechend werden für jede
Scheibe 18 Farbwerte sowie der zentrale Neutral-Farbwert
erzeugt (Schritt 102, Fig. 7a).
Anschließend (siehe Fig. 4) wird eine Seite gedruckt, wobei
für Scheiben 1 bis n die enthaltenen C-, M- und Y-Farbwerte
in der Form kleiner geometrischer Fig. 20 (beispielsweise
Quadrate) gezeigt sind, wobei jedes Quadrat 20 gemäß einem
spezifischen CMY-Wert gefärbt ist (Schritt 104). Eine Dar
stellung der Seite ist in Fig. 4 gezeigt. Es sei darauf hin
gewiesen, daß die Seite anfänglich ohne die Verwendung ir
gendeines K-Toners erzeugt wird, so daß eine Serie von aus
geglichenen CMY-Neutral-Grauwerten bestimmt werden kann.
Dann wird jedes Quadrat 20 auf der gedruckten Seite mit ei
nem Spektrophotometer gemessen (Schritt 106, Fig. 7a). Unter
Verwendung der gemessenen Werte (d. h. Luminanz, Farbstärke
und Farbton) wird eine Interpolation durchgeführt, um einen
wahrnehmungsmäßig neutral-ausgeglichenen Grauwertvektor zu
finden (Schritt 108). Anschließend werden die LCH-Werte, die
entlang des Vektors fallen, in CMY-Werte umgewandelt, wobei
ein inverses Interpolationsverfahren verwendet wird, das
neue CMY-Werte erzeugt, die Punkten entlang des Vektors ent
sprechen. Die CMY-Werte werden dann in den HIC-Farbraum ab
gebildet (Schritt 110). Die drei Komponenten der Neutral-
Achsenvektorwerte werden verwendet, wenn maximierte Schat
ten-Farben abgeleitet werden, was nachfolgend bezugnehmend
auf Fig. 5 und die Schritte 112 ff. erörtert wird.
Bezugnehmend nun auf Fig. 7b werden die Schritte, die in
Fig. 7a gezeigt sind, als Schritte 100' bis 110' wiederholt,
jedoch mit ansteigenden Mengen an K-Toner, der den CMY-aus
geglichenen Grauwerten für jede Scheibe hinzugefügt wird.
Die Menge an K-Toner wird für jede aufeinanderfolgende
Scheibe erhöht. Diese Schritte resultieren in einer Grau
ausgeglichenen Neutral-Achse, die von Weiß zu Schwarz va
riiert, und die der in Fig. 6 gezeigte Neutral-Achsen-Vektor
32 ist.
Das nächste Verfahren betrifft das Maximieren von Schatten-
Farben und verwendet sowohl CMY- als auch K-Farbwerte und
die CMY-Farbwerte für die Werte der drei Komponenten des
Neutralachsenvektors, die in den Schritten 100 bis 108 abge
leitet wurden. Das Ziel des Maximierungsverfahrens besteht
darin, für jeden gegebenen Farbton zu bestimmen, welcher Pe
gel an Graukomponentenentfernung und Unterfarbenentfernung
verwendet werden soll, um von einem Punkt mit maximaler
Farbstärke (einem am meisten farbigen Punkt) zu einem
Schwarzpunkt überzugehen.
Zu Anfang wird eine Mehrzahl von N Farbtonwerten ausgewählt
(Schritt 112, Fig. 8a). Die Anzahl von Farbtönen, die ausge
wählt wurden, ist beliebig, es muß jedoch genug Auflösung
geschaffen werden, um Interpolationsartefakte zwischen Farb
tönen später in der Prozedur zu minimieren. Es wird bevor
zugt, daß zumindest 12 gleich beabstandete Farbtöne ausge
wählt werden (beispielsweise von 0 bis 360° in der in Fig.
1a gezeigten XY-Ebene).
Für jeden ausgewählten Farbton wird ein zweidimensionales
Array 30 von CMYK-gefärbten geometrischen Figuren erzeugt
(siehe Fig. 5), wobei die Farbwerte ausgewählt sind, um den
gleichen Farbton beizubehalten. Entlang der X-Achse des Ar
rays wird der K-Tonerpegel von 0 bis 100% erhöht und entlang
der Y-Achse des Arrays zeigen die Farben der geometrischen
Figuren ein ansteigendes Verhältnis von CMY-Prozeßschwarz
(d. h. Grauausgeglichenen Mengen der drei Komponenten, d. h.
CMY-Toner, die in den Schritten 100 bis 110 bestimmt wur
den) zu den Farbstärketonern. Jedes der in Fig. 5 gezeigten
Quadrate zeigt eine Farbe gemäß dem spezifischen Verhältnis
von CMY-Prozeßschwarz zu der Menge an Farbstärketoner und
K-Toner.
Bevor das Array 30 gedruckt wird, wird eine maximale Toner-
Grenze des Druckers verwendet. Die maximale Tonergrenze ist
die Menge an Toner, die von dem Drucker gehandhabt werden
kann, um eine akzeptable Druckqualität zu erreichen (Schritt
114, Fig. 8a). Insbesondere wird die maximale Tonergrenze
verwendet, indem die Menge an CMY-Prozeßschwarz-Toner in
jedem gegebenen Quadrat proportional zu der maximalen Menge
des CMY-Toners, die möglich ist, verringert wird. Wenn bei
spielsweise angenommen wird, daß der maximale CMY-Prozeß
schwarz-Toner 300% beträgt und die maximale Tonergrenze für
einen Drucker 100% ist, dann kann die Menge an CMY-Prozeß
schwarz-Toner um (i) eine lineare Funktion, beispielsweise
2/3, oder (ii) eine nichtlineare Funktion reduziert werden,
um den größten Teil der Tintenreduktion in die dunklen Far
ben zu schieben. Dieselbe Funktion wird dann an kleinere
Werte von CMY-Prozeßschwarz angelegt, so daß die Tonermengen
in jedem Quadrat in der gleichen Proportion reduziert wer
den.
Anschließend wird das Array 30 gedruckt und (siehe Schritt
116) jedes Quadrat einer spektrophotometrischen Analyse
unterzogen. Die abgeleiteten Farbwerte werden dann analy
siert, um zu bestimmen, welches Quadrat einen Maximal-Farb
stärkewert (d. h. eine Stufe neben der unteren linken Ecke
von Array 30) zeigt, wobei die CMY- und K-Werte sowie ent
sprechende HIC-Werte (Schritt 118) für die Stufe gespeichert
werden. Anschließend wird jedes Quadrat mit einem größeren
Luminanzwert als dem der Stufe mit dem Maximal-Farbstärke-
Wert eliminiert, da nur dunklere Farben in diesem Abschnitt
der Prozedur von Interesse sind (Schritt 120). Bis keine
Quadrate mehr verbleiben (Entscheidungsschritt 121), wird
das Verfahren über die Schritte 118 und 120 wiederholt, bis
alle maximalen CMYK-Farbstärkewerte bestimmt und gespeichert
sind.
Anschließend (Schritt 122) wird ein Weg von dem Quadrat, das
den maximalen CMYK-Farbstärkewert zeigt, zu einem Quadrat,
das einen schwärzesten CMYK-Farbwert zeigt (im allgemeinen
das Quadrat in der oberen rechten Ecke von Array 30) unter
Verwendung aller dazwischen ausgewählten Farbwerte bestimmt.
Die gespeicherten CMYK-Werte werden verwendet, um weitere
CMYK-Farbwerte abzuleiten, die kombiniert werden, um den Weg
zu beschreiben (durch Interpolation von Punkten von dem Qua
drat, das den Maximal-Farbstärkewert zeigt zu dem Quadrat,
das den dunkelsten Schwarzwert zeigt). Nach einer Mittelung,
um Diskontinuitäten zu glätten, werden die CMYK- und die
entsprechenden HIC-Koordinatenwerte für den abgeleiteten Weg
gespeichert (Schritt 124).
Bezugnehmend auf Fig. 9 besteht der nächste Schritt in dem
Verfahren darin, einen Vektor von Licht-Farbwerten aus dem
Maximal-Farbstärkewert, wie er oben bestimmt wurde, zu Weiß
(wo CMYK = 0 gilt) zu bestimmen. Die Ableitung des Vektors
für Licht-Farben wird für jeden Farbton durchgeführt, indem
auf die CMYK-Farbwerte des Quadrats mit dem Maximal-Farb
stärkewert, das oben bestimmt wurde, zugegriffen wird
(Schritt 126). Der Vektor für Licht-Farben wird dann abge
leitet, indem eine Mehrzahl von CMYK-Farbwerten zwischen dem
Maximal-Farbstärkewert und Weiß interpoliert werden (Schritt
128).
In dieser Stufe werden bezugnehmend auf Fig. 6 ein Vektor 32
für die Neutral-Achse (grau), ein Schatten-Farbvektor 34 und
ein Licht-Farbvektor 36 für jeden einer Mehrzahl von Farbtö
nen abgeleitet (Fig. 6 zeigt nur die Vektoren für einen ein
zigen Farbton). Nun besteht die Notwendigkeit, Farbwerte
zwischen den Vektoren einzufüllen. Wie es in Fig. 10 gezeigt
ist, werden Punkte entlang des Vektors 32 für die Neutral-
Achse an Punkte entlang des Schatten-Farbvektors 34 und des
Licht-Farbvektors 36 angepaßt (Schritt 130). Dann werden
Farbwerte zwischen den angepaßten Punkten mittels Interpola
tion abgeleitet. Anschließend (Schritt 132) werden alle ab
geleiteten Farbwerte durch C-, M-, Y- und K-Ebenendaten or
ganisiert. Jede Ebene wird dann unter Verwendung entsprechender
HIC-Farbdaten erst nach H, dann nach T und dann nach
C sortiert (Schritt 134). Die Farbtrenndaten werden nun für
eine anschließende Verwendung in der Farbtrennfunktion ge
speichert, was nachfolgend beschrieben wird.
Die Farbtrennung wird erreicht (siehe Fig. 11), indem CMY-
Druckerfarbwerte eingegeben werden und zuerst jeder eingege
bene CMY-Wert in den HIC-Farbraum umgewandelt wird (Schritt
136). Anschließend werden die resultierenden HIC-Koordinaten
für jede CMY-Farbe verwendet, um CMY- und K-Tonerwerte aus
den Farbtrenndaten zu extrahieren, wobei dies für eine Farbe
zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird. Da ein Eingabe-CMY-
Farbwert kaum mit den abgeleiteten CMYK-Farbwerten überein
stimmen wird, wird eine trilineare Interpolation verwendet,
um jeden Farbwert zu extrahieren, indem aus den drei nahe
liegendsten entsprechenden CMYK-Werten interpoliert wird
(Schritt 138). Anschließend werden die berechneten Farben in
eine Umwandlungstabelle eingegeben (Schritt 140), die dann
beim Umwandeln der CMY-Druckerfarbeingabewerte in CMYK-Werte
verwendet wird.
Wie es zu sehen ist, erlaubt die Erfindung, daß eine Umwand
lungstabelle erzeugt wird, die sowohl eine Graukomponenten
ersetzung als auch eine Unterfarbenentfernung schafft, wenn
K-Toner verwendet wird. Ferner berücksichtigt die Erfindung
die Maximalmengen an Toner, die ein Drucker verwenden darf,
wodurch optimale Farbdarstellungen möglich werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Bestimmen von Schwarzmengen, die mit Mi
schungen aus einer ersten, einer zweiten und einer
dritten Primärdruckerfarbe verwendet werden sollen, um
einen vorgegebenen Farbton darzustellen, mit folgenden
Schritten:
- a) Bestimmen eines Grau-Vektors (32), der mehrere
Graustufen definiert, durch
- a) Drucken einer Mehrzahl von Sätzen von far bigen geometrischen Figuren (20), wobei je der Satz durch Hinzufügen einer ansteigenden Menge von Schwarz eine unterschiedliche Helligkeit bezüglich eines vorherigen Satzes hat und eine Mehrzahl von Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primär druckerfarbe (CMY) und Schwarz (K) aufweist, wobei eine Kombination die drei Primär druckerfarben in gleichen Mengen enthält, die übrigen Kombinationen eine der drei Pri märdruckerfarben mit variierender Menge ent hält, und jede Kombination eines Satzes Schwarz in gleicher Menge enthält;
- b) Messen jedes Satzes, um spektrale Farbwerte zu erhalten;
- c) Interpolieren der spektralen Farbwerte, um einen Grau-Vektor (32) zu erhalten, und
- d) Bestimmen neuer Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe (CMY) und Schwarz für die interpo lierten spektralen Farbwerte, die den Grau- Vektor (32) beschreiben;
- b) Bestimmen eines Schatten-Wegs für jeden Farbton
durch
- a) Drucken einer Mehrzahl von Sätzen von far bigen geometrischen Figuren (30), wobei je der Satz einen unterschiedlichen Farbton bezüglich eines vorherigen Satzes hat und variierende Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe und variierende Mengen an Schwarz aufweist;
- b) Messen jeder geometrischen Figur, um gemes sene Spektralwerte für jede geometrische Fi gur (30) zu erhalten, und Auswählen einer ersten geometrischen Figur (30), deren ge messene Spektralwerte einen Maximal-Farb stärkewert für jeden Farbton haben, einer zweiten geometrischen Figur (30), deren ge messene Spektralwerte einen maximalen Schwarzwert für jeden Farbton haben, und mehrerer geometrischer Figuren (30), deren Farbstärkewerte zwischen denen der ersten und der zweiten geometrischen Figur liegen und deren Helligkeitswerte geringer sind als die der ersten geometrischen Figur;
- c) Bestimmen des Schatten-Wegs (34) für jeden Farbton durch Interpolation der Werte für die Maximal-Farbstärke, den maximalen Schwarzwert und den zwischen diesen beiden Werten liegenden Zwischenpegeln, wobei der Schatten-Weg die Farbtondruckerfarbwerte zwischen dem Maximal-Farbstärkewert und dem maximalen Schwarzwert umfaßt;
- c) Interpolieren zwischen dem Maximal-Farbstärkewert und dem Weißpunkt, um einen Licht-Farbvektor (36) für jeden Farbton zu bestimmen;
- d) Bestimmen von weiteren Kombinationen von Primär druckerfarbwerten und Schwarzwerten für Punkte, die zwischen dem Grau-Vektor (32), dem Schattenweg (34) und dem Licht-Farbvektor (36) liegen, um eine Farbtonebene für jeden Farbton zu erzeugen; und
- e) Erzeugen einer Umwandlungstabelle, durch die Ein gabekombinationen von ersten, zweiten und dritten Primärdruckerfarbwerten (CMY) Ausgabekombinationen von ersten, zweiten und dritten Primärdruckerfarb werten (CMY) und Schwarzwerten zugeordnet werden, wobei die Zuordnung unter Berücksichtigung von Farbwerten jeder Eingabekombination und eines er sten, zweiten und dritten Primärdruckerfarbwerts (CMY) und Schwarzwerten, die einer oder mehreren nächstgelegenen Farbtonebenen zugehören, getroffen wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem jeder Satz von
farbigen geometrischen Figuren (30), die durch den
Schritt b(i) gedruckt werden, ein zweidimensionales
Array von geometrischen Figuren (30) zeigt, wobei die
geometrischen Figuren (30), die entlang einer Achse
des Arrays angeordnet sind, einen ansteigenden
Schwarzgehalt zeigen, und eine zweite Achse des Arrays
ansteigende Mengen der ersten, der zweiten und der
dritten Primärdruckerfarbe (CMY) zeigt, die Prozeß
schwarz bilden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem eine Menge der
ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe
(CMY), die verwendet wird, um eine geometrische Figur
(30) zu erzeugen, nicht größer als eine maximale Tinten-
oder Tonermenge ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die Menge der er
sten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe
(CMY) in jeder geometrischen Figur (30) proportional
zu einer Funktion
- a) der maximalen Tinten- oder Tonermenge und
- b) einer größten Menge an Tinte oder Toner, die bzw. der die erste, die zweite und die dritte Primär druckerfarbe (CMY) aufweist,
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Primärfarben (CMY) Cyan, Magenta und Gelb
sind.
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