DE60031910T2

DE60031910T2 - Genaue Farbbildreproduktion von Farben innerhalb des Farbtonbereichs und verbesserte Farbbildreproduktion von Farben ausserhalb des Farbtonbereichs

Info

Publication number: DE60031910T2
Application number: DE60031910T
Authority: DE
Inventors: Joseph S. Suwa-shi Shu; Tsung-Nan Suwa-shi Lin; Hakan Suwa-shi Ancin; Anoop Suwa-shi Bhattachariya
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: ATE346452T1; US6400843B1; JP2000333033A; DE60031910D1; EP1047263B1; EP1679881A1; EP1047263A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Farbbildreproduktionssysteme und betrifft insbesondere Elemente, die eine Farbenübereinstimmung zwischen Originalfarbbildern und Reproduktionen dieser Bilder verbessern.
Stand der Technik
Farbbildreproduktionssysteme enthalten für gewöhnlich eine Eingabevorrichtung, um eine Darstellung eines Originalbildes zu erhalten, eine Ausgabevorrichtung, um eine Replik des Bildes zu erzeugen, und eine Steuervorrichtung, die Signale, die von der Eingabevorrichtung erhalten werden, verarbeitet, um neue Signale zu erzeugen, die zu der Ausgabevorrichtung zur Herstellung der Replik gesendet werden, wobei es sich vorzugsweise um eine äußerst getreue Wiedergabe des Originalbildes handelt. Die Steuervorrichtung kann durch einen Universalcomputer mit einer geeigneten Software und/oder Hardware für eine periphere Steuerung und Signalverarbeitung implementiert werden. Beispiele für Eingabevorrichtungen umfassen von Hand gehaltene, Flachbett- und optische Blattzufuhr-Scanner und Digitalkameras zum Erfassen eines Originalbildes, und einen großen Bereich von Software und Vorrichtungen zur Erzeugung eines Originalbildes. Beispiele für Ausgabevorrichtungen umfassen Tintenstrahl-, Laser- und fotolithografische Drucker, elektrostatische, Flachbett- und Trommelplotter und Bildanzeigevorrichtungen, wie Kathodenröhren- (CRT), Dünnfilmtransistor- (TFT) und Flüssigkristallanzeige- (LCD) Schirme.
Im Allgemeinen verwenden Eingabe- und Ausgabevorrichtungen Signale, die die Farben als Koordinaten von Punkten in einem von der Vorrichtung abhängigen Farbraum ("device dependent color space" – DDCS) darstellen. Diese Farbräume können so gewählt werden, dass sie eine zweckdienliche Darstellung von Farbkoordinaten entsprechend dem Farberfassungs- oder Farberzeugungsprozess der jeweiligen Vorrichtung bereitstellen. Der Begriff "Farbraum" bezieht sich auf einen N-dimensionalen Raum, in dem jeder Punkt einer bestimmten Farbe entspricht.
Ein Beispiel für einen dreidimensionalen Farbraum ist ein RGB-Farbraum, in dem Punktkoordinaten bestimmte Mengen an rotem (R), grünem (G) und blauem (B) Farbstoff bestimmen, die additiv zur Darstellung einer bestimmten Farbe kombiniert werden. Der Betrieb vieler Scanner und Bildanzeigevorrichtungen kann passend durch Signale gesteuert werden, die in einem RGB-Raum spezifiziert sind. Ein Beispiel für einen vierdimensionalen Farbraum ist ein CMYK-Raum, in dem Punktkoordinaten bestimmte Mengen an Cyan (C), Magenta (M), gelbem (Y) und schwarzem (K) Farbstoff spezifizieren, die subtraktiv zur Darstellung einer bestimmten Farbe kombiniert werden. Ein weiteres Beispiel für einen dreidimensionalen Farbraum ist ein CMY-Farbraum. Der Betrieb vieler Tintenstrahl- und Laserdrucker kann einfach durch Signale gesteuert werden, die im CMYK-Raum oder CMY-Raum spezifiziert sind. Andere Farbräume, die sich auf bestimmte Vorrichtungen beziehen, sind auch bekannt.
Praktische Vorrichtungen sind im Allgemeinen imstande, nur einen Teil der Farben zu erfassen und zu reproduzieren, die von einem Betrachter wahrgenommen werden können. Ein "Farbtonbereich" einer Vorrichtung bezieht sich auf die Farben, die von einer bestimmten Vorrichtung erfasst und reproduziert werden können. Zum Beispiele bezieht sich der Farb tonbereich eines bestimmten Scanners auf die Farben, die von diesem Scanner erfasst werden können, und der Farbtonbereich eines bestimmten Druckers bezieht sich auf die Farben, die von diesem Drucker reproduziert oder gedruckt werden können.
Ein Farbtonbereich eines Scanners wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt, einschließlich der Spektralantwort der optischen Sensoren, der Spektraleigenschaften von Farbfiltern, Spektraleigenschaften der Beleuchtungsquelle und der Auflösung und Linearität von Analog/Digital-Wandlern.
Ein Farbtonbereich eines Druckers wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt, einschließlich der Spektraleigenschaften von Farbstoffen, wie Tinte, der Spektral- und Porositätseigenschaften von Medien, wie Papier, der Auflösung oder Punkte pro Inch des gedruckten Bildes, der Halbtönungsmethoden und der Verwendung einer Farbmischung, falls zutreffend.
Ein Farbtonbereich einer Bildanzeige wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt, einschließlich der Spektraleigenschaften des lichtausstrahlenden Materials, der Art von Anzeigevorrichtung, der Auflösung von Pixeln oder Videozeilen, und der Erregerspannung.
Obwohl es im Prinzip möglich ist, ein Farbbildreproduktionssystem durch einen einfachen Anschluss einer Ausgabevorrichtung direkt an eine Eingabevorrichtung zu konstruieren, wären die Ergebnisse für gewöhnlich nicht zufriedenstellend, da die DDCS für die Eingabe- und Ausgabevorrichtungen im Allgemeinen nicht dieselben sind. Eine "Farbraumtransformation" kann verschiedene Farbräume berücksichti gen, indem die Koordinaten der Farben in einem Farbraum auf die Koordinaten der entsprechenden Farben in dem anderen Farbraum übertragen werden. Diese Transformationen können durch die oben erwähnte Steuervorrichtung bereitgestellt werden. Zum Beispiel könnte eine Steuervorrichtung, die eine Farbraumtransformation ausführt, die Farbkoordinaten von dem RGB-Raum eines bestimmten Scanners in den CMYK-Raum eines bestimmten Druckers überträgt, zum Koppeln dieses Druckers an den Scanner verwendet werden, indem die Scanner-RGB-Signale in die Drucker-CMYK-Signale umgewandelt werden.
Selbst wenn die Unterschiede zwischen Farbräumen durch eine Farbraumtransformation berücksichtigt werden, wäre die Wiedergabetreue des reproduzierten Bildes im Vergleich zu einem Originalbild vermutlich sehr schlecht, da der Farbtonbereich der Eingabevorrichtung im Allgemeinen nicht dasselbe Ausmaß wie der Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung hat. Zum Beispiel können die Farbraumkoordinaten, die Farben außerhalb des Farbtonbereichs darstellen, die nicht in dem Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung enthalten sind, nicht reproduziert werden. Statt dessen müssten einige Farben im Farbtonbereich innerhalb des Farbtonbereichs der Ausgabevorrichtung anstelle jeder Farbe außerhalb des Farbtonbereichs eingesetzt werden. Eine "Farbtonbereich-Mapping-Transformation" könne verwendet werden, um eine Farbe innerhalb des Farbtonbereichs anstelle einer Farbe außerhalb des Farbtonbereichs einzusetzen, indem die Farben außerhalb des Farbtonbereichs in die Ersatzfarben überführt werden. Die Farbtonbereich-Mapping-Transformation kann auch durch die oben erwähnte Steuervorrichtung bereitgestellt werden.
In vielen Farbbildreproduktionssystemen sind die Farbtonbereich-Mapping- und Farbraum-Transformation integriert und können nicht leicht isoliert werden. Sie können gemeinsam durch eine oder mehrere Transformationen implementiert werden, entsprechend dem Bedarf der Anwendung, in der sie verwendet werden. Der einfachen Besprechung wegen wird hierin der Begriff "Kalibrierungstransformation" zur Bezeichnung beider Arten von Transformationen verwendet.
Bekannte Farbbildreproduktionssysteme implementieren im Allgemeinen Kalibrierungstransformationen, die Farben zwischen einem Eingabe-DDCS und eine Ausgabe-DDCS entsprechend nur der beiden zuvor beschriebenen Transformationen überführen: (1) eine Farbraumtransformation, die Farben in dem Farbtonbereich der Eingabevorrichtung in die entsprechenden Farben in dem Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung überführt, und (2) eine Farbtonbereich-Mapping-Transformation, die Farben in dem Farbtonbereich der Eingabevorrichtung in Ersatzfarben in dem Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung überführt. Eine Kalibrierungstransformation, die Farben nur entsprechend diesen beiden Transformationen überführt, kann für Systeme angemessen sein, in welchen jede Farbe im Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung eine entsprechende Farbe im Farbtonbereich der Eingabevorrichtung hat, d.h., die Farben des Farbtonbereichs der Ausgabevorrichtung sind ein Teilsatz der Farben des Farbtonbereichs der Eingabevorrichtung. Die Verwendung nur dieser zwei Arten von Transformationen ist für Systeme nicht optimal, in welchen der Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung einen signifikanten Satz von Farben enthält, die nicht in dem Farbtonbereich der Eingabevorrichtung sind.
EO 0948194 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Farbabstimmung zwischen Originalfarbbildern und deren Reproduktionen.
WO 97/00495 offenbart einen Druckertreiber mit Farben, die im Farbtonbereich überführt sind.
US-A-5 734 745 offenbart eine Wiedergabevorrichtung mit einer transformierenden Vorrichtung, die entweder den Eingabe-Farbtonbereich oder den Ausgabe-Farbtonbereich elastisch transformiert, so dass einer der Farbtonbereiche mit dem anderen abgestimmt ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Art und Weise zu verbessern, in der Farben außerhalb des Farbtonbereichs der Eingabevorrichtung in Farben in einem Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung überführt werden.
Gemäß den Lehren eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Farbreproduktion in einem Farbbildreproduktionssystem gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm von Anweisungen zur Ausführung durch einen Computer bereitgestellt, um das obengenannte Verfahren auszuführen.
Ein computerlesbares Medium, das das Computerprogramm umfasst, ist Gegenstand eines dritten Aspekts der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung und deren bevorzugte Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die folgende Besprechung und die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente in den mehreren Figuren beziehen. Der Inhalt der folgenden Besprechung und der Zeichnungen wird nur als Beispiel angeführt und sollte nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt Hauptkomponenten in einem typischen Farbbildreproduktionssystem.
2 zeigt Hauptkomponenten in einem typischen Personal-Computersystem, das zur Implementierung verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
3A und 3B zeigen Hauptkomponenten zur Ableitung von Kalibrierungstransformationen für Eingabe- und Ausgabevorrichtungen.
4A und 4B sind schematische Darstellungen von Punkten und Regionen in Farbräumen, insbesondere entsprechender Punkten und Regionen im CIE XYZ-Raum und CIE L*a*b*-Raum.
5A bis 5C zeigen die Ende-zu-Ende Auswirkungen von Eingabe- oder Ausgabevorrichtungen und der Systemkomponen ten, die Vorrichtungskalibrierungstransformationen implementieren.
6 ist eine schematische Darstellung von zwei hypothetischen Farbtonbereichen in einer zweidimensionalen Projektion eines normalisierten Farbraums.
7A und 7B sind schematische Darstellungen von Punkten und hypothetischen Farbtonbereichgrenzen im CIE L*a*b*-Raum.
8A und 8B sind schematische Darstellungen von Punkten und Transformations-Mappings an die Grenze eines hypothetischen Farbtonbereichs im CIE L*a*b*-Raum.
9A und 9B sind schematische Darstellungen von Punkten und hypothetischen Farbtonbereichgrenzen im CIE L*a*b*-Raum.
10 ist ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Verfahren zur Ableitung einer Kompensationstransformation zeigt.
11A bis 11C sind Flussdiagramme, die Schritte in mehreren Verfahren zur Identifizierung eines ersten Satzes von Farben zeigen, die im Farbtonbereich einer Ausgabevorrichtung liegen, aber nicht im Farbtonbereich einer Eingabevorrichtung.
12A und 12B sind schematische Darstellungen von Punkten und hypothetischen Farbtonbereichgrenzen im CIE L*a*b*-Raum und einer Region eines Farbraums, der durch eine Kompensationstransformation überführt wird.
13 zeigt Hauptkomponenten in einem Farbbildreproduktionssystem, das eine Kompensationstransformation durch einen oder mehrere Skalierer ausführt.
14 ist eine grafische Darstellung eines hypothetischen eindimensionalen Farbraums und von Kompensationstransformationen.
15 ist eine grafische Darstellung eines hypothetischen dreidimensionalen Mappings zwischen einem RGB-Raum und einem CMY-Raum.
16A und 16B zeigen Gitter von Punkten im CMY-Raum, die Einträge in eine hypothetische Verweistabelle darstellen und zeigen, wie eine Kompensationstransformation implementiert werden kann.
Ausführungsformen der Erfindung
A. Farbbildreproduktionssystem
1. Systemhauptkomponenten
1 zeigt Hauptkomponenten in einem typischen Farbbildreproduktionssystem. Eine Eingabevorrichtung 10 empfängt von einem Pfad 11 Signale, die ein Originalbild darstellen und erzeugt entlang dem Pfad 12 eine von der Eingabevorrichtung abhängige Darstellung des Originalbildes. Eine Steuervorrichtung 20 empfängt diese Darstellung von dem Pfad 12 und erzeugt als Reaktion darauf entlang einem Pfad 31 eine von der Ausgabevorrichtung abhängige Darstellung des Originalbildes. Die Ausgabevorrichtung 30 empfängt diese Darstellung vom Pfad 31 und erzeugt als Reaktion darauf entlang einem Pfad 32 eine Replik des Originalbildes. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Wiedergabetreue, mit der die Replik das Originalbild wiedergibt.
Die Eingabevorrichtung 10 kann im Wesentlichen jede Art von Scanner, Kamera oder digitaler Grafikapplikation sein. Wenn die Eingabevorrichtung 10 zum Beispiel ein optischer Scanner ist, könnten die Signale, die vom Pfad 11 empfangen werden, als optische betrachtet werden. Wenn die Eingabevorrichtung 10 zum Beispiel eine Applikation zum Erzeugen oder Bearbeiten von Farbbildern ist, könnten die Signale, die vom Pfad 11 empfangen werden, so betrachtet werden, dass sie Befehle oder Daten darstellen. In dieser Offenbarung werden insbesondere optische Scanner erwähnt; die Prinzipien und Merkmale der vorliegenden Erfindung können jedoch in Systemen angewendet werden, die andere Eingabevorrichtungen enthalten.
Die Ausgabevorrichtung 30 kann im Wesentlichen jede Art von Drucker, Plotter oder Anzeige sein. Wenn die Ausgabevorrichtung 30 zum Beispiel ein Tintenstrahldrucker ist, könnten die Replik, die entlang dem Pfad 32 erzeugt wird, als gedrucktes Bild angesehen werden. Wenn die Ausgabevorrichtung 30 zum Beispiel eine CRT- oder TFT-Anzeige ist, könnten die Replik, die entlang dem Pfad 32 erzeugt wird, so betrachtet werden, dass sie das Bild darstellt, das auf der Anzeigevorrichtung gebildet wird. In dieser Offenbarung werden insbesondere Drucker erwähnt; die Prinzipien und Merkmale der vorliegenden Erfindung können jedoch in Systemen angewendet werden, die andere Ausgabevorrichtungen enthalten.
Aufgrund ihrer Eigenheit hängt die Eigenschaft der von der Eingabevorrichtung abhängigen Darstellung, die entlang dem Pfad 12 erzeugt wird, von der Eigenschaft der Eingabevorrichtung 10 ab. Viele optische Scanner erzeugen zum Beispiel Signale, die Farben als Punkte mit roten (R), grünen (G) und blauen (B) Koordinaten in einem von einer RGB-Vorrichtung abhängigen Farbraum (DDCS) darstellen. Der einfachen Besprechung wegen wird hier der Eingabe-DDCS allgemein als RGB-Raum bezeichnet; es können jedoch viele andere Farbräume und Darstellungen verwendet werden, um die vorliegende Erfindung auszuführen.
Ebenso wird die Eigenschaft der von der Ausgabevorrichtungen abhängigen Darstellung, die entlang dem Pfad 31 erzeugt wird, so gewählt, dass sie auf die Eigenschaft der Ausgabevorrichtung 30 abgestimmt ist. Viele Farbdrucker erzeugen zum Beispiel Bilder als Reaktion auf werte, die Cyan (C), Magenta (M), gelbe (Y) und schwarze (K) Koordinaten in einem CMYK-DDCS darstellen. Viele Vorrichtungen, wie CRT- oder TFT-Anzeigen erzeugen Bilder als Reaktion auf werte, die Rot, Grün und Blau in einem RGB-DDCS darstellen. Aufgrund der von der Vorrichtung abhängigen Art dieser Farbräume sollten Scanner-RGB-Räume nicht mit Anzeige-RGB-Räumen gleichgesetzt werden. Der einfachen Besprechung wegen wird hierin ein Ausgabe-DDCS allgemein als CMYK-Raum bezeichnet; es können jedoch viele andere Farbräume und Darstellungen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 20 ist für die Transformation von Signalen, die das Originalbild im Eingabe-DDCS darstellen, zu Signalen zuständig, die dasselbe Bild im Ausgabe-DDCS darstellen. Dies kann unter Verwendung einer Eingabevorrichtungskarte 21 zur Implementierung einer Kalibrierungstransformation erfolgen, die die Eingabe-DDCS-Signale in eine Darstellung in einem von der Vorrichtung unabhängigen Farbraum (DICS) überführt, und unter Verwendung einer Ausgabevorrichtungskarte 23 zur Implementierung einer Kalibrierungstransformation, die die DICS-Darstellung in Signale überführt, die dasselbe Bild im Ausgabe-DDCS darstellen. Die Steuervorrichtung 20 kann andere Transformationen und Prozesse als die hierin beschriebenen enthalten.
Die Steuervorrichtung 20 kann durch Software und/oder Hardware in einem Universalcomputer implementiert sein, wie jenem, der in 2 dargestellt ist. 2 zeigt Hauptkomponenten in einer Ausführungsform eines typischen Personal-Computer-Systems 40. Eine CPU 42 stellt Berechnungsressourcen bereit. Eine I/O-Steuerung 43 stellt eine Schnittstelle zu einer I/O-Vorrichtung 44 dar, wie einer Tastatur, einer Maus oder einem Modem. Ein RAM 45 ist ein Systemdirektzugriffsspeicher. Eine Speichersteuerung 46 stellt eine Schnittstelle zu einer Speichervorrichtung 47 dar, die ein Speichermedium, wie ein magnetisches Band oder eine Scheibe oder ein optisches Medium enthält. Das Speichermedium kann zur Aufzeichnung von Programmen von Anweisungen für Betriebssysteme, Dienstprogrammen und Applikationen verwendet werden, und kann Ausführungsformen von Programmen enthalten, die verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung implementieren. Eine Anzeigesteuerung 48 stellt eine Schnittstelle zu einer Anzeigevorrichtung 49 bereit. Eine Steuerung 50 stellt eine Schnittstelle zu einem Scanner 51 dar, der eine Eingabevorrichtung ist, wie ein optischer Scanner. Eine Steuerung 52 stellt eine Schnittstelle zu einem Drucker 53 dar, der eine Ausgabevorrichtung ist, wie ein Tintenstrahlfarbdrucker. Vorrichtungen wie der Scanner 51 können als Eingabevorrichtung 10 dienen, und Vorrichtungen wie die Anzeigevorrichtung 49 oder der Drucker 53 können als Ausgabevorrichtung 30 dienen.
In der dargestellten Ausführungsform sind alle Hauptsystemkomponenten an einen Bus 41 angeschlossen, der mehr als einen physischen Bus darstellen kann. Zum Beispiel enthalten einige Personal-Computer nur einen sogenannten Industry Standard Architecture (ISA) Bus. Andere Computer enthalten einen ISA Bus wie auch einen Bus höherer Bandbreite, entsprechend einem gewissen Standard, wie dem VESA-, PCI- oder AGP-Busstandard. Vorzugsweise ist die Anzeigesteuerung 48 an einen Bus hoher Bandbreite angeschlossen, um die Geschwindigkeit der Anzeige zu erhöhen. Eine Busarchitektur ist zur Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
Die Funktionen einer oder mehrerer Computerkomponenten wie auch verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung können in einer großen Vielfalt von Schaltungen implementiert werden, einschließlich diskreter logischer Komponenten, einem oder mehrerer ASICs und/oder programmgesteuerter Prozessoren. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 20 durch eine Spezialvorrichtung implementiert sein. Als Alternative können die Eingabevorrichtungskarte 21 und/oder die Ausgabevorrichtungskarte 23 separat implementiert sein, möglicherweise mit der entsprechenden Eingabe/Ausgabevorrichtung integriert, um eine selbstkalibrierte Einheit bereitzustellen. Die Art, in der die Steuervorrichtung 20 implementiert ist, ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung. Andere Implementierungen, die eine digitale und analoge Verarbeitungsschaltung enthalten, können verwendet werden.
2. Ableitung von Vorrichtungs-Mapping-Transformationen
3A und 3B zeigen Hauptkomponenten zur Ableitung einer Eingabevorrichtungskarte 21 und einer Ausgabevorrichtungskarte 23. Diese Darstellungen und die folgende Besprechung werden nur als Beispiele angeführt, um Prinzipien zu zeigen. Diese Karten oder Kalibrierungstransformationen können auf andere weise abgeleitet werden.
Unter Bezugnahme auf 3A kann die Eingabevorrichtungskarte 21 durch Scannen eines Bildes 15, das bekannte Farbeigenschaften hat, abgeleitet werden. Zum Beispiel kann das Bild 15 aus einem oder mehreren Blatt Papier bestehen, mit Flächen oder "Flecken" in bekannter Farbe. Die Farbeigenschaften dieser Flecken können durch eine kalibrierte Messvorrichtung 60, wie ein Spektralfotometer oder Kolorimeter, bestimmt werden. Gemäß der Technik, die in der Figur dargestellt ist, tastet die Messvorrichtung 60 das Bild 15 ab und erzeugt Signale entlang einem Pfad 61, die die Farben der Flecken in einem DICS, wie dem Commision International de L'Eclairage (CIE) 1931 XYZ-Raum darstellen, der hierin als CIE XYZ-Raum bezeichnet wird. Die Eingabevorrichtung 10 tastet das Bild 15 ab und erzeugt Signale entlang einem Pfad 12, die die Farben der Flecken in einem Eingabe-DDCS, wie dem Scanner-RGB-Raum darstellen.
Die von der Vorrichtung unabhängige und von der Vorrichtung abhängige Darstellung, die entlang dem Pfad 61 beziehungsweise 12 erzeugt wird, stellt ausgewählte Punkte in den zwei Farbräumen bereit, die eine Vorwärtstransformation f_I definieren, die die Art und Weise darstellt, in der die Eingabevorrichtung 10 Echtfarben in eine von der Vorrichtung abhängige Darstellung umwandelt. Als Reaktion auf diese Signale leitet die Kalibrierungsvorrichtung 65 eine Eingabevorrichtungskarte 21 ab, die eine Kalibrierungstransformation r_I vom DDCS in den DICS ist. Wenn zum Beispiel die Messvorrichtung 60 Werte im CIE XYZ-Raum erzeugt und die Eingabevorrichtung 10 Signale in einem RGB-Raum erzeugt, kann die Vorwärtstransformation, die der Eingabevorrichtung 10 entspricht, als f_I: XYZ → RGB bezeichnet werden, und die Kalibrierungstransformation, die der Eingabevorrichtungskarte 21 entspricht, kann als r_I: RGB → XYZ bezeichnet werden.
Auf diese Weise wirken diese zwei Komponenten zusammen, wie in 5A dargestellt ist. Die Eingabevorrichtung 10 führt eine Vorwärtstransformation f_I an Werten aus, die Echtfarben darstellen, um Werte in einem Eingabe-DDCS zu erhalten. Es ist oft praktisch, Echtfarben in einem DICS, wie dem CIE XYZ-Raum, darzustellen. Die Vorwärtstransformation kann dann als Mapping vom CIE XYZ-Raums in einen Eingabe-DDCS, wie einen RGB-Raum, ausgedrückt werden, wie zuvor beschrieben. Die Eingabevorrichtungskarte 21 führt eine Kalibrierungstransformation r_I an den Werten im Eingabe-DDCS aus, um überführte Werte in einem DICS, wie dem CIE XYZ-Raum zu erhalten. Die Ende-zu-Ende Auswirkungen dieser zwei Komponenten ist die Ausführung einer zusammengesetzten Transformation von einem DICS in einen anderen DICS. Gemäß diesem zuvor besprochenen Beispiel und wie in der Figur dargestellt, ist die zusammengesetzte Transformation im Prinzip ähnlich der Identitätsmatrix, die vom CIE XYZ-Raum in den CIE XYZ-Farbraum überführt, was als T_I: XYZ → XYZ bezeichnet werden kann. In der Praxis jedoch ist eine Kalibrie rungstransformation r_I nur eine Näherung der gewünschten Inversen der Vorwärtstransformation f_I. Arithmetische Abrundungsfehler und Fehler in der Kalibrierungstransformation bringen Ungenauigkeiten in die zusammengesetzte Transformation.
Unter Bezugnahme auf 3B kann die Ausgabevorrichtungskarte 23 unter Verwendung der Ausgabevorrichtung 30 zur Erzeugung des Bildes 35 und der Bestimmung der Farbeigenschaften des Bildes 35 abgeleitet werden. Zum Beispiel kann das Bild 35 aus einem oder mehreren Blatt Papier mit Flecken bestehen, die von einer kalibrierten Messvorrichtung 62, wie einem Spektralfotometer oder Kolorimeter, analysiert werden. Gemäß der Technik, die in der Figur dargestellt ist, tastet die Messvorrichtung 62 das Bild 35 ab und erzeugt Signale entlang einem Pfad 63, die die Farben der Flecken in einem DICS, wie dem CIE XYZ- oder CIE L*a*b*-Raum, darstellen. Die Ausgabevorrichtung 30 oder eine Komponente, die die Ausgabevorrichtung 30 steuert, erzeugt Signale entlang einem Pfad 33, die die Flecken in einem Ausgabe-DDCS, wie dem Drucker-CMYK-Raum, darstellen.
Die von der Vorrichtung unabhängige und von der Vorrichtung abhängige Darstellung, die entlang dem Pfad 63 beziehungsweise 33 erzeugt wird, stellt ausgewählte Punkte in den zwei Farbräumen bereit, die ein Vorwärtstransformation f_O definieren, die die Art und Weise darstellen, in der die Ausgabevorrichtung 30 die von der Vorrichtung abhängige Darstellung in Echtfarben umwandelt. Von diesen Signalen leitet die Kalibrierungsvorrichtung 67 die Ausgabevorrichtungskarte 23 ab, das heißt, eine Kalibrierungstransformation r_O, vom DICS in den DDCS. Wenn zum Beispiel die Messvorrichtung 62 Werte im CIE L*a*b*-Raum erzeugt und die Ausgabevorrichtung 30 das Bild als Reaktion auf die Signale in einem CMYK-Raum erzeugt, kann die Vorwärtstransformation, die der Ausgabevorrichtung 30 entspricht als f_O: CMYK → L*a*b* bezeichnet werden, und die Kalibrierungstransformation, die der Ausgabevorrichtungskarte 23 entspricht, kann als r_O: L*a*b* → CMYK bezeichnet werden.
Die Kalibrierungstransformationen vom CIE L*a*b*-Raum sind in vielen praktischen Ausführungsformen eine passende Wahl, da sie häufig Mappings guter Qualität von Farben außerhalb des Farbtonbereichs der Ausgabevorrichtung in Farben innerhalb des Farbtonbereichs erleichtern. Wenn eine Kalibrierungstransformation r_O, die von einem CIE L*a*b*-Raum überführt, erwünscht ist, ist es nicht wesentlich, dass die Messvorrichtung 62, die zum Ableiten der Transformation verwendet wird, tatsächlich Werte im L*a*b*-Raum erzeugt. Zum Beispiel kann statt dessen eine Messvorrichtung verwendet werden, die Werte im CIE XYZ-Raum erzeugt. Die entsprechenden Werte im CIE L*a*b*-Raum, die für die Ableitung erforderlich sind, können präzise von den XYZ-Werten erhalten werden, die einen Satz von analytischen Ausdrücken enthalten, wie in der Folge beschrieben ist.
Die Art und Weise, wie die Vorrichtungskarte 23 und die Ausgabevorrichtung 30 zusammenwirken, ist in 5B dargestellt. Die Ausgabevorrichtungskarte 23 führt eine Kalibrierungstransformation r_O an Werten aus, die Farben in einem DICS darstellen, um Werte in einem Ausgabe-DDCS zu erhalten. Die Ausgabevorrichtung 30 führt eine Vorwärtstransformation f_O an den Werten im Ausgabe-DDCS aus, um ein repliziertes Bild mit Echtfarben zu erhalten. Im Wesentlichen kann jeder Farbraum gewählt werden, um die Echtfarben von originalen und replizierten Bildern darzustellen. Im Prinzip jedoch ist es hilfreich, diese Farben in einem gemeinsamen DICS auszudrücken. Wenn die Farben der zwei Bilder in demselben Farbraum ausgedrückt werden, ist ein ideales Farbbildreproduktionssystem einem Identitäts-Mapping von dem Eingabe-DICS in den Ausgabe-DICS äquivalent. Wenn zum Beispiel Echtfarben in einem DICS, wie dem CIE XYZ-Raum, ausgedrückt werden, kann die Vorwärtstransformation f_O als Mapping von dem Ausgabe-DDCS in den CIE XYZ ausgedrückt werden. Der Ausgabe-DICS kann unabhängig von dem Farbraum gewählt werden, von dem die Kalibrierungstransformation r_O Farbwerte überführt. In dem zuvor beschriebenen Beispiel überführt die Kalibrierungstransformation von dem CIE L*a*b*-Raum.
Die Ende-zu-Ende Auswirkungen der Vorrichtungskarte 23 und Ausgabevorrichtung 30 ist die Ausführung einer zusammengesetzten Transformation von einem DICS in einen anderen DICS. Gemäß dem zuvor besprochenen Beispiel und wie in der Figur dargestellt ist, überführt die zusammengesetzte Transformation vom CIE L*a*b*-Raum in den CIE XYZ-Raum, was als T_O: L*a*b* → XYZ bezeichnet werden kann. In der Praxis ist die gesamte Wirkung dieser zwei Transformationen nicht perfekt, da die Kalibrierungstransformation r_O nur eine Näherung der gewünschten Inversen der Vorwärtstransformation f_O ist. Arithmetische Abrundungsfehler und Fehler in der Kalibrierungstransformation bringen Ungenauigkeiten in die zusammengesetzte Transformation.
3. Implementierung von Vorrichtungs-Mapping-Transformationen
Eine Transformation zwischen zwei willkürlichen Farbräumen kann für gewöhnlich nicht in einer geschlossenen oder analytischen Form präsentiert werden: daher werden diese Transformationen häufig durch eine Verweistabelle (LUT) und mehrdimensionale Interpolation implementiert. Jeder Eintrag in der LUT enthält Koordinaten eines spezifischen Punktes in dem ersten Farbraum und Koordinaten des entsprechenden Punktes in dem zweiten Farbraum. Für jeden willkürlichen Punkt im ersten Farbraum können die Koordinaten des entsprechenden Punktes im zweiten Farbraum durch Interpolieren von Koordinaten der gewählten Tabelleneinträge genähert werden. Trilineare, Prisma-, Pyramiden- und tetraedrische Interpolationstechniken und eine Reihe von Variationen solcher Techniken sind bekannt; im Allgemeinen ist jedoch eine Form von tetraedischer Interpolation bevorzugt.
Gemäß der tetraedrischen Interpolation wird die LUT durchsucht, um Einträge zu finden, die Punkte im ersten Farbraum darstellen, die die Scheitelpunkte des kleinsten Tetraeders definieren, das den willkürlichen Punkt einschließt. Interpolationskoeffizienten werden auf der Basis der relativen Position des willkürlichen Punktes in Bezug auf die vier Scheitelpunkte berechnet. Schließlich wird eine Näherung des überführten Punktes unter Verwendung der Interpolationskoeffizienten zur Bildung einer linearen Kombination der Koordinaten in dem zweiten Farbraum erhalten, die den vier Scheitelpunkten entsprechen. Diese lineare Kombination kann dargestellt werden als: xP = a1x1 + a2x2 + a3x3 + a4x4 yP = a1y1 + a2y2 + a3y3 + a4y4 zP = a1z1 + a2z2 + a3z3 + a4z4 wobei
x_P = der Punkt im zweiten Farbraum, der dem willkürlichen Punkt entspricht,
a₁ bis a₄ die Koeffizienten der Interpolation sind,
(x₁, y₁, z₁) = Koordinaten des Scheitelpunkts 1 im zweiten Farbraum sind,
(x₂, y₂, z₂) = Koordinaten des Scheitelpunkts 2 im zweiten Farbraum sind,
(x₃, y₃, z₃) = Koordinaten des Scheitelpunkts 3 im zweiten Farbraum sind, und
(x₄, y₄, z₄) = Koordinaten des Scheitelpunkts 4 im zweiten Farbraum sind.
Zusätzliche Informationen hinsichtlich verschiedener Formen der Interpolation finden sich in H. R. Kang, "Color Technology for Electronic Imaging Devices", SPIE Optical Engineering Press, 1997, S. 64–101, 141–252 und 248–251.
Eine Implementierung einer Kalibrierungstransformation durch eine lineare Interpolations-LUT kann im Allgemeinen nicht perfekt exakt sein, da die gewünschte Transformation sehr nichtlinear ist. Die Nichtlinearität von Transformationen zwischen typischen Farbräumen ist in 4A und 4B dargestellt. Diese Figuren zeigen Punkte und Regionen im CIE XYZ-Raum und CIE L*a*b*-Raum, die einander in einem bekannten analytischen Verhältnis entsprechen, das in der Folge ausführlicher besprochen wird. Diese Darstellungen sind nützlich, um Prinzipien einer Mapping-Transformation zwischen zwei willkürlichen Farbräumen zu zeigen, deren analytisches Verhältnis nicht bekannt ist. Wie in den Figuren dargestellt ist, entsprechen Punkte 101 bis 104 in einem ersten Farbraum den Punkten 111 bis 114 in einem zweiten Farbraum. Die Punkte entlang den vier geradlinigen Segmenten, die diese Referenzpunkte in dem Farbraum von 4A verbinden, entsprechen Punkten entlang gekrümmten und geraden Segmenten, die die referenzierten Punkte im Farbraum von 4B verbinden.
Die Transformation vom CIE XYZ-Raum in den CIE L*a*b*-Raum kann durch einen Satz von analytischen Ausdrücken dargestellt werden. Obwohl solche analytischen Ausdrücke nicht für viele Farbraum-Mappings verfügbar sind, ist dieses besondere Mapping nützlich, um die Ungenauigkeit der Interpolation zu zeigen.
Ein Punkt im CIE XYZ-Raum kann durch die folgenden nichtlinearen Gleichungen in den CIE L*a*b*-Raum überführt werden: L* = 116m(y/yO) – 16 a* = 500[m(x/xO) – m(y/yO)] b* = 500[m(y/yO) – m(z/zO)]wobei
x, y, z = Koordinaten im CIE XYZ-Raum.
x_O, y_O, z_O = Maximalwert für die Koordinaten im CIE XYZ-Raum,
m(t) = t^1/3 wenn 0,008856 < t ≤ 1, und
m(t) = 7,787t + (16/116) wenn 0 ≤ t < 0,008856
für die unabhängige Variable t.
Unter Bezugnahme auf 4A und 4B stellt der Punkt 107 eine Farbe im CIE XYZ-Raum dar. Durch Anwenden der drei zuvor besprochenen analytischen Ausdrücke an den Koordinaten von Punkt 107 kann ein exaktes Mapping für Punkt 107 im CIE L*a*b*-Raum erhalten werden. Dieses exakte Mapping ist als Punkt 117 dargestellt.
Wenn die Transformation durch Interpolation ausgeführt wird, ist das Mapping jedoch nicht exakt. Unter Bezugnahme auf 4A ist ein Punkt 107 im CIE XYZ-Raum in einem Tetraeder dargestellt, das vier Scheitelpunkte an den Punkten 101 bis 104 hat. Durch Anwenden der Tetraederinterpolation an entsprechenden Punkten 111 bis 114 im L*a*b*-Raum entsprechend der relativen Position des Punktes 107 in Bezug auf die tetraedrischen Scheitelpunkte im XYZ-Raum, kann eine Näherungsposition für den entsprechenden Punkt im L*a*b*-Raum erhalten werden. Diese Näherungsstelle ist als Punkt 118 dargestellt. Der Abstand zwischen Punkten 117 und 118 stellt den Interpolationsfehler dar.
Das besondere Mapping-Verhältnis, das in 4A und 4B dargestellt ist, ist vielen Ausführungsformen von Systemen eigen, die Scanner und Drucker unter Verwendung von zwei DICS enthalten. Insbesondere überführen viele Ausführungsformen Scannersignale in den CIE XYZ-Raum und überführen Druckersignal vom CIE L*a*b*-Raum. Es ist daher in diesen Ausführungsformen notwendig, eine Karte oder Transformation vom CIE XYZ-Raum in den CIE L*a*b*-Raum bereitzustellen, wie in den Figuren dargestellt ist. Diese Transformation kann als T_T: XYZ → L*a*b* bezeichnet werden. Wie zuvor erwähnt, ist diese Transformation grafisch in 4A und 4B dargestellt. In solchen Ausführungsformen wandelt die Steuervorrichtung 20 Signale, die vom Pfad 12 empfangen werden, in Signale um, die entlang dem Pfad 31 erzeugt werden, gemäß einer Transformation T_C, die einer Kaskadenapplikation der zuvor besprochenen Transformationen äquivalent ist, die hier als T_C = r_I·T_T·r_O oder T_C: RGB → CMYK = r_I: RGB → XYZ·T_T: XYZ → L*a*b*·r_O: L*a*b* → CMYK bezeichnet ist.
Die Wirkung der T_T Transformation in Verbindung mit den anderen Transformationen ist in 5C dargestellt. Wie zuvor erklärt, bewirken die Eingabevorrichtung 10 und die Eingabevorrichtungskarte 21 eine Transformation von einem DICS zu einem anderen DICS, wie vom CIE XYZ-Raum zum CIE L*a*b*-Raum, bezeichnet als: T_I: XYZ → XYZ. Die Ausgabevorrichtungskarte 23 und die Ausgabevorrichtung 30 bewirken eine Transformation von einem DICS in einen anderen DICS, wie vom CIE L*a*b*-Raum in den CIE XYZ-Raum, bezeichnet als T_O: L*a*b* → XYZ. Durch Ausführen einer Transformation vom CIE XYZ-Raum in den CIE L*a*b*-Raum, stellt die T_T Transformation die Verbindung bereit, die zum Zusammenkoppeln der T_I und T_O Transformationen notwendig ist.
Die Ende-zu-Ende Auswirkung dieser gekoppelten Transformationen stellt den Gesamtbetrieb des Farbbildreproduktionssystems dar. Gemäß dem zuvor besprochenen Beispiel und wie in der Figur dargestellt, ist diese Ende-zu-Ende Auswirkung ein Mapping T_S vom CIE XYZ-Raum in den CIE XYZ-Raum, das im Prinzip einer Identitätstransformation äquivalent ist. Ohne arithmetische Abrundungsfehler und/oder andere Berechnungsfehler in den Komponententransformationen ist das Farbbildreproduktionssystem ein transparentes System, das imstande ist, ein Originalbild perfekt wiederzugeben.
Die Genauigkeit der Kalibrierungstransformationen beeinflusst die Wiedergabegenauigkeit von Farben, die sich im Farbtonbereich der Eingabevorrichtung und im Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung befinden. Selbst wenn die Kalibrierungstransformationen r_I und r_O perfekt genaue Inverse der Eingabe- und Ausgabevorrichtungsfarben-Mappings sind, reproduzieren praktische Farbbildreproduktionssysteme nicht alle Farben perfekt, da Eingabe- und Ausgabevorrichtungen begrenzte Farbtonbereiche haben, die sich im Allgemeinen nicht gleich weit erstrecken.
B. Farbtonbereich-Mapping
Eingabe- und Ausgabevorrichtungen sind imstande, nur einen Teil der Farben zu erfassen und wiederzugeben, die von einem Betrachter unterschieden werden können. Der Farbtonbereich eines Scanner bezieht sich zum Beispiel auf die Farben, die von diesem Scanner erfasst werden können. Der Farbtonbereich eines Druckers bezieht sich auf die Farben, die von diesem Drucker erzeugt werden können. Die Farben, die wiedergegeben werden können, werden als Farben "im Farbtonbereich" bezeichnet, und die Farben, die nicht wiedergegeben werden können, werden als Farben "außerhalb des Farbtonbereichs" bezeichnet.
Farbraumtransformationen können dazu verwendet werden, eine Farbe, die in einem Farbtonbereich einer Eingabevorrichtung liegt und eine entsprechende Farbe in einem Farbtonbereich einer Ausgabevorrichtung hat, zu überführen. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff "entsprechend" auf Farbengegenstücke in den Farbräumen der zwei Vorrichtungen. Eine Farbraumtransformation ist geeignet, da die gewünschte Transformation nur ein Mapping von einer bestimmten Farbe in einem Farbraum in die entsprechende Farbe in einem anderen Farbraum ist. Wenn die zwei Farbräume identisch sind, ist die Farbraumtransformation im Prinzip einer Identitätstransformation äquivalent.
Farbraumtransformationen sind im Allgemeinen nicht geeignet, eine Farbe in einem Farbtonbereich einer Eingabevorrichtung, die keine entsprechende Farbe in einem Farbtonbereich einer Ausgabevorrichtung hat, zu überführen. Statt dessen kann eine Form einer Farbtonbereich-Mapping-Trans formation zum Überführen einer solchen Farbe in einem Farbraum in eine Ersatzfarbe in einem anderen Farbraum verwendet werden.
1. Farbtonbereich-Darstellungen
6 ist eine schematische Darstellung von zwei hypothetischen Vorrichtungsfarbtonbereichen. Eine geschlossene Kontur 120 stellt eine zweidimensionale Projektion eines normalisierten Farbraums, wie das CIE xy-Chromatizitätsdiagramm, dar, das die Farbreinheit des sichtbaren Spektrums darstellt. Farben sind in dem Diagramm entsprechend der Wellenlänge eingetragen. Die kürzesten Wellenlängen erscheinen in der unteren linken Region innerhalb der Kontur 120 und die längsten Wellenlängen erscheinen in der unteren rechten Region innerhalb der Kontur 120.
Das Dreieck mit Scheitelpunkten an den Punkten 121 bis 123 stellt einen Vorrichtungsfarbtonbereich dar, der für gewöhnlich in einem RGB-Raum dargestellt ist; wie jedoch dargestellt ist, ist die Grenze dieses Farbtonbereichs im CIE xy-Raum eingetragen. Der Scheitelpunkt 121 stellt das Ausmaß dar, in dem der Farbtonbereich Farben im roten Abschnitt des Spektrums enthält. Die Scheitelpunkte bei den Punkten 122 und 123 stellen das Ausmaß dar, in dem dieser Farbtonbereich Farben im grünen beziehungsweise blauen Bereich des Spektrums enthält. Unter Beiseitelassung der Granularität aufgrund der besonderen Art von digitalen Vorrichtungen ist eine Vorrichtung mit diesem Farbtonbereich imstande, alle Farben innerhalb dieses Dreiecks zu reproduzieren.
Ebenso stellt das Sechseck mit drei seiner Scheitelpunkte bei den Punkten 126 bis 128 einen Vorrichtungsfarbtonbereich dar, der für gewöhnlich im CMY-Raum dargestellt ist; wie jedoch dargestellt ist, ist die Grenze dieses Farbtonbereichs im CIE xy-Raum eingetragen. Die Scheitelpunkte bei den Punkten 126 bis 128 entsprechen Farben im Cyan, Magenta beziehungsweise gelben Abschnitt des Spektrums. Unter Beiseitelassung der Granularität aufgrund digitaler Implementierungen ist eine Vorrichtung mit diesem Farbtonbereich imstande, alle Farben innerhalb des Sechsecks zu reproduzieren. In dem dargestellten Beispiel ist der sechseckig geformte Farbtonbereich im Allgemeinen in dem dreieckig geformten Farbtonbereich enthalten, enthält aber einen Satz von Farben im gelben Abschnitt des Spektrums, der nicht in dem dreieckig geformten Farbtonbereich enthalten ist.
7A und 7B sind schematische Darstellungen von Punkten und hypothetischen Farbtonbereichsgrenzen im CIE L*a*b*-Raum. Die L*-Koordinate stellt die Leuchtdichte oder Helligkeit dar, und die a*- und b*-Koordinaten stellen den Farbton und die Farbreinheit dar. Punkte mit derselben L*-Koordinate haben dieselbe Leuchtdichte und Punkte mit demselben Winkel in Bezug auf die a*- und b*-Achse haben denselben Farbton. Der Abstand zwischen einem Punkt und der L*-Achse ist ein Maß der Sättigungsgröße oder Farbreinheit. Punkte entlang der L*-Achse stellen Grauschattierungen von Schwarz bis Weiß dar, die in der Farbe neutral sind.
7A zeigt zwei hypothetische Farbtonbereiche 131 und 133 im L*a*b*-Farbraum, betrachtet entlang der L*-Achse. 7B zeigt Farbtonbereiche 131 und 133, betrachtet entlang der a*-Achse. Die Farbtonbereichsgrenzen, die in 7A dargestellt sind, wie auch in anderen Figuren, sollten einfache Darstellungen liefern, die für das Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Sie sollen nicht die Grenzen von Farbtonbereichen tatsächlicher Vorrichtungen darstellen, die im Allgemeinen komplexer sind.
Kreise 131 und 133, die in 7A dargestellt sind, zeigen die Stelle von Punkten in der Ebene 130 an den Grenzen der zwei Farbtonbereiche. Der Punkt 134 liegt innerhalb des Farbtonbereichs 131, aber außerhalb des Farbtonbereichs 133. Der Punkt 136 liegt innerhalb beider Farbtonbereiche. Wie aus den zwei Figuren erkennbar ist, bilden die Farben, die im Farbtonbereich 133 enthalten sind, einen passenden Teilsatz der Farben, die im Farbtonbereich 131 enthalten sind. Der Farbtonbereich eines typischen Scanners enthält häufig einen größeren Satz von Farben als der Farbtonbereich eines typischen Druckers. Eine geeignete Farbtonbereich-Mapping-Technik für diese Situation wird anschließend besprochen.
2. Mapping von Farben außerhalb des Farbtonbereichs einer Ausgabevorrichtung
Eine Art des Farbtonbereich-Mappings kann zum Überführen einer ersten Farbe in einem Farbtonbereich einer Eingabevorrichtung in eine zweiten Ersatzfarbe verwendet werden, die an der Grenze des Farbtonbereichs der Ausgabevorrichtung liegt. Beim Mapping wird im Prinzip die erste Farbe auf die Linie im Farbraum projiziert, die neutrale (graue) Farben darstellt, und die Projektion an der Farbtonbereichsgrenze der Ausgabevorrichtung verankert.
Dieses besondere Mapping kann einfach im CIE L*a*b*-Raum ausgeführt werden, wo Punkte auf der L*-Achse neutrale Farben darstellen. Unter Bezugnahme auf 8A wird die Farbe, die durch Punkt 134 dargestellt ist, in die Farbe überführt, die durch Punkt 135 an der Grenze des Farbtonbereichs 133 dargestellt ist, indem eine Linie von Punkt 134 zu der L*-Achse projiziert wird und der Schnittpunkt der Projektion mit der Grenze ermittelt wird. Falls möglich, ist die Projektion zu der L*-Achse orthogonal, so dass der Leuchtdichtewert erhalten bleibt.
Eine orthogonale Projektion auf die L*-Achse ist nicht immer möglich. Unter Bezugnahme auf 8B haben die Farben, die durch die Punkte 141 und 144 dargestellt sind, Leuchtdichtewerte, die außerhalb des Farbtonbereichs 133 liegen. Die Projektion vom Punkt 141 erfolgt auf den Punkt 142, der den Minimalwert für L* im Farbtonbereich 133 entlang der neutralen Farblinie darstellt. Die Projektion vom Punkt 144 erfolgt auf Punkt 145, der den Maximalwert für L* im Farbtonbereich 133 entlang der neutralen Farblinie darstellt.
Dieses Mapping kann in anderen Farbräumen ausgeführt werden. Zum Beispiel definieren im CIE XYZ-Raum die Punkte einer neutralen Farbe eine Linie, für die x/x_O = y/y_O = z/z_O gilt, wobei (x_O, y_O, z_O) die Normalisierungskoordinaten für den Farbraum spezifiziert. Eine Farbe außerhalb des Farbtonbereichs kann auf den Schnittpunkt der Farbtonbereichsgrenze mit einer Kurve überführt werden, die den Punkt mit dieser Linie verbindet. Die Kurve entspricht der orthogonalen Projektion im L*a*b*-Raum, die die Leuchtdichte bewahrt. Als Alternative kann eine geradlinige Projektion oder eine andere Kurve im XYZ-Raum verwendet werden, wodurch ein anderes Ergebnis erhalten wird.
Es sind andere Arten eines Farbtonbereich-Mappings für Farben außerhalb des Farbtonbereichs einer Ausgabevorrichtung bekannt.
3. Mapping von Farben außerhalb des Farbtonbereichs einer Eingabevorrichtung
Es ist nicht unüblich für eine Ausgabevorrichtung, wie einen Drucker, einen Farbtonbereich zu haben, der einige Farben enthält, die außerhalb des Farbtonbereichs einer Eingabevorrichtung, wie eines Scanners, liegen. Die Situation ist in 9A und 9B dargestellt, die schematische Darstellungen von Punkten und hypothetischen Farbtonbereichsgrenzen im CIE L*a*b*-Raum sind.
9A zeigt zwei hypothetische Farbtonbereiche 151 und 153 im L*a*b*-Farbraum, betrachtet entlang der L*-Achse. 9B zeigt Farbtonbereiche 151 und 153, betrachtet entlang der a*-Achse. Geschlossene Kurve 151 und 153, die in 9A dargestellt sind, zeigen die Stelle von Punkten in der Ebene 150 an den Grenzen der beiden Farbtonbereiche. Der Farbtonbereich 151 stellt den Farbtonbereich eines hypothetischen Scanners dar und der Farbtonbereich 153 stellt den Farbtonbereich eines hypothetischen Druckers dar. Der Punkt 154 liegt im Farbtonbereich 151 des Scanners, aber außerhalb des Farbtonbereichs 153 des Druckers. Der Punkt 158 liegt im Farbtonbereich 153 des Druckers, aber außerhalb des Farbtonbereichs 151 des Scanners. Der Punkt 156 liegt in beiden Farbtonbereichen. In dem Bei spiel, das in den Figuren dargestellt ist, enthält der Farbtonbereich 151 des Scanners einen Satz von Farben, den der Farbtonbereich 153 des Druckers nicht enthält, und der Farbtonbereich 153 des Druckers enthält einen Satz von Farben, den der Farbtonbereich 151 des Scanners nicht enthält.
Farbraumtransformationen können verwendet werden, um Farben, wie jene für den Punkt 156, von dem Farbtonbereich 151 des Scanners in den Farbtonbereich 153 des Druckers zu überführen. Farbtonbereich-Mapping-Transformationen, wie jene, die zuvor besprochen wurden, können zum Überführen von Farben, wie jener für den Punkt 154, von dem Farbtonbereich 151 des Scanners an die Grenze des Farbtonbereichs 153 des Druckers verwendet werden. Keine Art von Transformationen ist für Farben wie jene für Punkt 158 geeignet.
Wenn die Eingabevorrichtung 10 mit einer Farbe konfrontiert wird, die außerhalb ihres Farbtonbereichs liegt, führt die Eingabevorrichtung selbst eine Farbtonbereich-Mapping-Transformation aus, die die Farbe in ihren Farbtonbereich überführt. Ein Beispiel für eine solche Transformation ist in 9A dargestellt, wobei die Farbe, die dem Punkt 158 entspricht, in die Farbe überführt wird, die dem Punkt 159 auf oder nahe der Grenze des Farbtonbereichs 151 des Scanners entspricht. Da der Punkt 159 im Farbtonbereich 153 des Druckers liegt, ist eine herkömmliche Farbtonbereich-Mapping-Transformation nicht erforderlich, da eine Farbraumtransformation das notwendige Mapping bewerkstelligen kann. Das Ergebnis jedes Mappings ist eine zu geringe Nutzung jenes Teils des Farbtonbereichs 153 des Druckers, der außerhalb des Farbtonbereichs 151 des Scanners liegt.
Eine Kompensationstransformation gemäß der vorliegenden Erfindung bietet eine Möglichkeit, diesen Teil eines Farbtonbereichs einer Ausgabevorrichtung vollständiger zu nutzen.
C. Ableitung der Kalibrierungstransformation
Eine optimale Kalibrierungstransformation für ein Farbbildreproduktionssystem ist von der Vorrichtung abhängig. Bevorzugte Methoden zum Ableiten einer Kompensationstransformation berücksichtigen die Eigenschaften der besonderen Eingabevorrichtung 10 und Ausgabevorrichtung 30, die in einem bestimmten System verwendet werden.
Eine Methode, die zum Ableiten einer Kompensationstransformation verwendet werden kann, ist in 10 dargestellt. In dieser Methode identifiziert Schritt 201 eine oder mehrere Regionen eines Farbraums zur Kompensation, indem ein erster Satz von Farben ermittelt wird, der sich im Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung befindet, aber nicht im Farbtonbereich der Eingabevorrichtung. Der einfacheren Besprechung wegen wird hier der Begriff "Eingabe-Farbtonbereich" verwendet, um sich auf den Farbtonbereich der Eingabevorrichtung zu beziehen, und der Begriff "Ausgabe-Farbtonbereich" wird hier verwendet, um sich auf den Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung zu beziehen. Schritt 202 identifiziert einen zweiten Satz von Farben, die sich im Eingabe-Farbtonbereich und im Ausgabe-Farbtonbereich befinden, und Schritt 203 entwickelt eine Transformation, die von dem zweiten Satz von Farben in den ersten Satz von Farben überführt.
1. Identifizieren des ersten Satzes von Farben
Der erste Satz von Farben liegt in einer Region eines Farbraums, der von einem Farbbildreproduktionssystem ohne die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend genutzt würde. Da diese Farben im Ausgabe-Farbtonbereich liegen, können sie von der Ausgabevorrichtung 30 gedruckt werden; da aber diese Farben nicht im Eingabe-Farbtonbereich liegen, können sie von der Eingabevorrichtung 10 nicht erfasst werden und würden von dem System nicht reproduziert werden, wenn keine Kompensation bereitgestellt wird.
a) Erste Methode
Der erste Satz von Farben kann auf verschiedene Weisen identifiziert werden. Die Schritte einer Methode sind in 11A dargestellt. Schritt 211 erhält ein erstes Medium, wie ein Blatt Papier, das einen dritten Satz von Farben mit demselben Farbton in einem ersten Bereich einer Farbreinheit trägt, der gleich oder größer als der Farbreinheitsbereich für diesen Farbton für den Ausgabe-Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung 30 ist. In einer Ausführungsform wird ein einziger Farbton in einem Streifen von Farben gedruckt, die von einer minimalen Farbreinheit bis zu einer maximalen Farbreinheit reichen. Ein bevorzugtes Medium trägt Streifen für die Farbtöne Rot, Magenta, Grün, Gelb, Blau und Cyan und die übrigen Schritte werden für jeden Farbton ausgeführt.
Schritt 212 verwendet eine Eingabevorrichtung 10, die das erste Medium abtastet und erste Farbkoordinaten ermittelt, die den dritten Satz von Farben darstellen. Laut Definition liegen die ersten Farbkoordinaten im Eingabe-Farbtonbereich.
Schritt 213 wendet nach Bedarf eine erste Farbraumtransformation an den ersten Farbkoordinaten an, um zweite Farbkoordinaten in einem geeigneten Ausgabe-DDCS für den anschließenden Druck zu erhalten. Schritt 214 verwendet eine Ausgabevorrichtung 30 zum Drucken von Farben auf einem zweiten Medium als Reaktion auf die zweiten Farbkoordinaten. Abhängig von den Farbtonbereich-Mapping-Eigenschaften der Eingabevorrichtung 10 und der Genauigkeit der ersten Farbraumtransformation, sollte der Farbton der Farben, die auf dem zweiten Medium gedruckt werden, im Wesentlichen derselbe sein wie der Farbton des dritten Satzes von Farben, die sich auf dem ersten Medium befinden. In einer Ausführungsform wird ein Streifen von Farben mit einem zweiten Bereich einer Farbreinheit gedruckt. Dieser zweite Farbreinheitsbereich sollte im Allgemeinen kleiner sein als der erste Farbreinheitsbereich.
Schritt 215 wendet eine zweite Farbraumtransformation an den ersten Farbkoordinaten an, um dritte Farbkoordinaten im Ausgabe-DDCS zu erhalten. Die zweite Farbraumtransformation überführt die ersten Farbkoordinaten in einen größeren Bereich an Farbreinheit als die erste Farbraumtransformation und kann durch Modifizieren der ersten Farbraumtransformation erhalten werden. Schritt 216 verwendet die Ausgabevorrichtung 30 zum Drucken von Farben auf einem dritten Medium als Reaktion auf die dritten Farbkoordinaten. Abhängig von den Farbtonbereich-Mapping-Eigenschaften der Eingabevorrichtung 10 und der Genauigkeit der zweiten Farbraumtransformation sollte der Farbton der Farben, die auf dem dritten Medium gedruckt werden, im Wesentlichen derselbe sein wie der Farbton des dritten Satzes von Farben, die sich auf dem ersten Medium befinden. In einer Ausführungsform wird ein Streifen von Farben mit einem dritten Bereich von Farbreinheit gedruckt. Dieser dritte Farbreinheitsbereich soll im Allgemeinen kleiner sein als der erste Farbreinheitsbereich, sollte aber nicht kleiner sein als der zweite Farbreinheitsbereich.
Schritt 217 vergleicht den zweiten und dritten Farbreinheitsbereich zur Bestimmung, ob der dritte Farbreinheitsbereich größer als der zweite Farbreinheitsbereich ist. Wenn er größer wird, ist bekannt, dass die Farben mit extremer Farbreinheit, die auf dem dritten Medium erscheinen aber nicht auf dem zweiten Medium erscheinen, sich im Ausgabe-Farbtonbereich, aber nicht im Eingabe-Farbtonbereich befinden. Der Vergleich kann unter Verwendung einer kalibrierten Messvorrichtung durchgeführt werden, wie eines Spektralfotometers, oder kann visuell ohne Unterstützung durch Instrumente erfolgen. Wenn keine Instrumente verwendet werden, können die Farbraumkoordinaten des ersten Satzes von Farben leichter bestimmt werden, wenn die Ausgabevorrichtung 30 angewiesen wird, die Farbraumkoordinatenwerte für einige der Farben, die auf den Medien gedruckt sind, zu drucken.
b) Zweite Methode
Eine zweite Möglichkeit zum Identifizieren des ersten Satzes von Farben ist in 11B dargestellt. Schritt 221 ermittelt erste Farbkoordinaten, die einen einzigen Farbton in einem Farbreinheitsbereich darstellen, der gleich oder umfangreicher als der Farbreinheitsbereich für diesen Farbton für den Ausgabe-Farbtonbereich der Ausgabevorrich tung 30 ist. In einer Ausführungsform werden Farbkoordinaten (c, m, y) in einem CMY-Farbraum erzeugt, die einen Wert aufweisen, der von einem Extrem eines Farbraums bis zum entgegengesetzten Extrem reicht. In einer Ausführungsform werden Farbkoordinatenwerte durch 8 Bit Binärgrößen mit Werten ausgedrückt, die von 0 bis 255 reichen. Ein Satz der ersten Farbkoordinaten könnte einen Farbreinheitsbereich für Gelb darstellen, ausgedrückt als {(0, 0, i)} für 0 ≤ i ≤ 255. In einer bevorzugten Ausführungsform stellen die ersten Farbkoordinaten den maximalen Farbreinheitsbereich für die Farbtöne Cyan, Magenta, Grün, Gelb und Blau dar und die übrigen Schritte werden für jeden Farbton ausgeführt.
Eine Farbraumtransformation kann bei den ersten Farbkoordinaten nach Bedarf angewendet werden, um die Koordinaten in einen geeigneten Ausgabe-DDCS zum Drucken in Schritt 222 zu überführen. Diese Transformation ist nicht erforderlich, wenn die ersten Farbkoordinaten die gewünschten Farben im Ausgabe-DDCS darstellen. Schritt 222 druckt Farben auf einem ersten Medium mit einem ersten Farbreinheitsbereich.
Schritt 223 verwendet die Eingabevorrichtung 10 zum Abtasten des ersten Mediums und zum Ermitteln zweiter Farbkoordinaten. Schritt 244 wendet eine Farbraumtransformation an den zweiten Farbkoordinaten nach Bedarf an, um dritte Farbkoordinaten im Ausgabe-DDCS zu ermitteln. Schritt 225 verwendet die Ausgabevorrichtung 30 zum Drucken von Farben auf einem zweiten Medium als Reaktion auf die dritten Farbkoordinaten. Abhängig von den Farbtonbereich-Mapping-Eigenschaften der Eingabevorrichtung 10 und der Genauigkeit der Farbraumtransformation, die in Schritt 224 angewendet wird, sollte der Farbton der Farben, die auf dem zweiten Medium gedruckt werden, im Wesentlichen derselbe sein wie der Farbton von Farben, die auf dem ersten Medium gedruckt sind. In einer Ausführungsform wird ein Streifen von Farben mit einem zweiten Farbreinheitsbereich gedruckt. Dieser zweite Farbreinheitsbereich kann kleiner als der erste Farbreinheitsbereich sein.
Schritt 226 vergleicht den ersten und zweiten Farbreinheitsbereich zur Bestimmung, ob der erste Farbreinheitsbereich größer als der zweite Farbreinheitsbereich ist. Wenn er größer ist, ist bekannt, dass die Farben extremer Farbreinheit, die auf dem ersten Medium erscheinen, aber nicht auf dem zweiten Medium erscheinen, sich in dem Ausgabe-Farbtonbereich befinden, aber nicht in dem Eingabe-Farbtonbereich. Der Vergleich kann unter Verwendung einer kalibrierten Messvorrichtung durchgeführt werden, wie eines Spektralfotometers, oder kann visuell ohne Unterstützung durch Instrumente erfolgen. Wenn keine Instrumente verwendet werden, können die Farbraumkoordinaten des ersten Satzes von Farben leichter bestimmt werden, wenn die Ausgabevorrichtung 30 angewiesen wird, die Farbraumkoordinatenwerte für einige der Farben, die auf den Medien gedruckt sind, zu drucken.
c) Dritte Methode
Eine dritte Möglichkeit zum Identifizieren des ersten Satzes von Farben ist in 11C dargestellt. Schritte 231 bis 233 können auf dieselbe Weise wie zuvor für Schritt 221 bis 223 beschrieben wurde, unter Verwendung der Ausgabevorrichtung 30 zum Drucken von Farben auf einem Medium in einem ersten Farbreinheitsbereich und unter Verwendung der Eingabevorrichtung 10 zum Abtasten des ersten Mediums und Ermitteln der zweiten Farbkoordinaten mit einem zweiten Farbreinheitsbereich ausgeführt werden. Schritt 233 kann auch eine Farbraumtransformation anwenden, um zweite Farbkoordinaten in einem gewünschten Farbraum zu erhalten. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Transformation angewendet, um Koordinaten in einem DICS zu erhalten.
Schritt 234 verwendet eine kalibrierte Abtastvorrichtung, wie ein Spektralfotometer, mit einem größeren Farbtonbereich als dem Farbtonbereich der Eingabevorrichtung 10, um die Farben zu messen, die sich auf dem Medium befinden, und um dritte Farbkoordinaten zu erhalten, die diese Farben in einem dritten Farbreinheitsbereich darstellen. Vorzugsweise liefert die kalibrierte Abtastvorrichtung Farbkoordinaten in demselben DICS, wie zuvor für Schritt 233 erwähnt.
Schritt 235 vergleicht den zweiten und dritten Farbreinheitsbereich zur Bestimmung, ob der dritte Farbreinheitsbereich größer ist als der zweite Farbreinheitsbereich. Wenn der dritte Bereich größer ist, ist bekannt, dass die Farben extremer Farbreinheit, die in dem Satz dritter Farbkoordinaten dargestellt sind, die nicht in dem Satz der zweiten Farbkoordinaten dargestellt sind, sich im Ausgabe-Farbtonbereich, aber nicht im Eingabe-Farbtonbereich befinden. Der Vergleich kann numerisch durch Analyse von Koordinaten im DICS durchgeführt werden, wie zuvor erwähnt. Als Alternative kann der Vergleich durch ein Mapping der zweiten und dritten Koordinaten in einen geeigneten Ausgabe-DDCS, Drucken der Farben, die den überführten Koordinaten entsprechen, gemeinsam mit den Koordinatenwerten für einige der Farben, und visuelle Überprüfung der gedruckten Farben durchgeführt werden. Ein visueller Vergleich kann erleichtert werden, indem die Ausgabevorrichtung 30 angewiesen wird, die Farbraum-Koordinatenwerte für einige der Farben, die gedruckt werden, zu drucken.
2. Identifizierung des zweiten Satzes von Farben
Im Gegensatz zu dem ersten Satz von Farben handelt es sich bei dem zweiten Satz von Farben um Farben im Farbtonbereich, die durch das Farbbildreproduktionssystem reproduziert werden können; sie liegen sowohl im Eingabe-Farbtonbereich wie auch im Ausgabe-Farbtonbereich. Der Aufbau der Transformationen für Farben im Farbtonbereich in herkömmlichen Systemen versucht, den Farbton und die Farbreinheit zu bewahren. Der Aufbau für Transformationen für Farben im Farbtonbereich in Systemen, die die vorliegende Erfindung enthalten, versucht, die Mapping-Genauigkeit für den zweiten Satz von Farben zu verzerren.
12A und 12B sind schematische Darstellungen der Grenzen von hypothetischen Farbtonbereichen, die im CIE L*a*b*-Raum dargestellt sind, ähnlich den Darstellungen von 9A und 9B. Der Farbtonbereich 151 stellt den Eingabe-Farbtonbereich eines hypothetischen Scanners dar und der Farbtonbereich 153 stellt den Ausgabe-Farbtonbereich eines hypothetischen Druckers dar. Der Punkt 161 stellt eine Farbe im ersten Satz von Farben dar, die im Ausgabe-Farbtonbereich aber nicht im Eingabe-Farbtonbereich liegt. Punkte 162 und 163 stellen Farben dar, die in beiden Farbtonbereichen liegen. Die geschlossenen Linien, die den Punkt 162 unmittelbar umgeben, stellen die Grenzen einer Region eines Farbraums dar, in dem eine Kompensationstransformation angewendet wird; daher stellt der Punkt 162 eine Farbe dar, die sich im zweiten Satz von Farben befindet, und der Punkt 163 stellt eine Farbe dar, die sich nicht im zweiten Satz von Farben befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Systems, das die vorliegende Erfindung verkörpert, versuchen die Transformationen, die bei den Farbraumkoordinaten von Punkten, wie dem Punkt 163, angewendet werden, die außerhalb des zweiten Satzes von Farben liegen, den Farbton und die Farbreinheit zu bewahren; die Transformationen, die bei den Koordinaten von Punkten, wie dem Punkt 162, angewendet werden, die innerhalb des zweiten Satzes von Farben liegen, verzerren die Leuchtdichte, den Farbton und/oder die Farbreinheit, so dass einige Farben in den ersten Satz von Farben überführt werden.
Die Größe der Region, die durch den zweiten Satz von Punkten dargestellt ist, wird so gewählt, dass sie die zwei einander widersprechenden Interessen ausbalanciert. Einerseits sollte die Region klein sein, um die farbverzerrenden Effekte der Kompensationstransformation zu begrenzen. Andererseits sollte die Region groß genug sein, so dass der Übergang zwischen kompensierten und nicht kompensierten Regionen nicht zu abrupt ist. Die Größe dieser Region kann empirisch bestimmt werden.
3. Entwicklungstransformation
Sobald der zweiten Satz von Farben identifiziert ist, kann die Kompensationstransformation gestaltet werden, um Farben reibungslos und mehr oder weniger gleichförmig von einer Region des Farbraums, die durch den zweiten Satz von Farben dargestellt ist, in eine Region des Farbraums zu überführen, die durch die Einheit des ersten und zweiten Satzes von Farben dargestellt ist. Anders gesagt, einige der Farben im zweiten Satz von Farben werden in Farben im ersten Satz von Farben überführt. Die übrigen Farben in dem zweiten Satz von Farben werden in andere Farben im zweiten Satz von Farben überführt.
Die Kompensationstransformation kann im Wesentlichen in jedem Farbraum ausgeführt werden. Im Idealfall sollte die Kompensationstransformation den Farbton und die Leuchtdichte bewahren, während nur die Farbreinheit geändert wird, oder zumindest die Änderung in Farbton und Leuchtdichte minimieren. Im Prinzip kann ein ideales Mapping ausgewählter Farben leicht im CIE L*a*b*-Raum durch einfache Berechnungen ausgeführt werden. Leider erfordern Transformationen, die im CIE L*a*b*-Raum ausgeführt werden, im Allgemeinen komplexe Berechnungen, um zu verhindern, dass andere Farben außerhalb des Ausgabe-Farbtonbereichs überführt werden. Im Gegensatz dazu können Transformationen, die zum Beispiel in einem CMYK-Farbraum ausgeführt werden, leicht ein Mapping der anderen Farben außerhalb des Ausgabe-Farbtonbereichs verhindern, aber eine Beibehaltung des Farbtons und der Leuchtdichte ist schwieriger zu erreichen. Im Allgemeinen sind Transformationen im CMYK-Raum in Systemen bevorzugt, die eine Ausgabevorrichtung 30 haben, die CMYK-Farbstoffe verwendet.
a) Eindimensionale Transformation
Eine Kompensationstransformation kann auf verschiedene Weisen ausgeführt werden. Eine Möglichkeit ist durch das Blockdiagramm von 13 dargestellt, in dem die Steuervorrichtung 20 eine Eingabevorrichtungskarte 21, eine Ausgabevorrichtungskarte 23 und eine Kompensationstransfor mation 24 enthält, die durch vier unabhängige Skalierer ausgeführt wird. In der dargestellten Ausführungsform transformiert die Eingabevorrichtungskarte 21 Signale, die von Pfaden 12r, 12g und 12b empfangen werden, die Farben im RGB-Raum darstellen, in Signale, die die Farben in einem anderen Farbraum, wie dem CIE L*a*b*-Raum darstellen. Die Ausgabevorrichtungskarte 23 transformiert diese Signale in Signale, die die Farben im CMYK-Raum darstellen. Die Wahl und Dimension dieser Farbräume sind nur als Beispiel angeführt. Das Signal, das die Cyan-Koordinate jeder Farbe leitet, geht durch den Skalierer 24, der dieses Signal skaliert oder vervielfacht und das skalierte Ergebnis entlang dem Pfad 31c zur Ausgabevorrichtung 30 leitet. Ebenso skalieren die Skalierer 24b, 24y und 24k die Signale, die Magenta-, Gelb- beziehungsweise Schwarz-Koordinaten darstellen, und leiten die skalierten Ergebnisse entlang den Pfaden 31m, 31y und 31k, wie dargestellt.
Diese Ausführungsform implementiert eine Kompensationstransformation durch Skalieren ausgewählter Signale. Wenn zum Beispiel der Ausgabe-Farbtonbereich der Ausgabevorrichtung 30 einen signifikanten Bereich von Farben im gelben Abschnitt des Spektrums enthält, die nicht in dem Eingabe-Farbtonbereich der Eingabevorrichtung 10 enthalten sind, kann dieser Zustand kompensiert werden, indem der Skalierer 24y das Gelb-Signal um ein entsprechendes Maß skaliert. Die Kompensation kann für jedes der anderen Signale nach Wunsch bereitgestellt werden, indem geeignete Skalenfaktoren in den anderen Skalierern bereitgestellt werden.
Vorzugsweise wird die Kompensation nur für Signale bereitgestellt, die Farbtöne mit einer Farbreinheit darstellen, die einen Vergleich mit einem oder mehreren Schwellenwerten erfüllt. Die Schwellenwerte entsprechen der Grenze des zweiten Satzes von Farben, wie zuvor erwähnt. Die Größe des Skalierungsfaktors wird so gewählt, dass der zweite Satz von Farben im Wesentlichen in den vollen Bereich von Farben überführt wird, der durch eine Einheit des ersten und zweiten Satzes von Farben dargestellt wird.
14 zeigt ein eindimensionales Mapping für Gelb zwischen hypothetischen Eingabe- und Ausgabe-Farbtonbereichen. Der Eingabe-Farbtonbereich für die Eingabevorrichtung 10 enthält Farben vom gelben Farbton in einem Farbreinheitsbereich, der sich von Y1 bis Y2 erstreckt, und der Ausgabe-Farbtonbereich für die Ausgabevorrichtung 30 enthält Farben vom gelben Farbton in einem Farbreinheitsbereich, der sich von Y3 bis Y4 erstreckt. In dem dargestellten Beispiel enthält der Ausgabe-Farbtonbereich Farben für niedere und hohe Werte der Farbreinheit, die nicht in dem Eingabe-Farbtonbereich enthalten sind. Das ideale Mapping 70 zwischen Farbtonbereichen wird der deutlichen Darstellung wegen als lineare Funktion angenommen. Ohne Kompensation überführt das Farbbildreproduktionssystem abgetastete Farben für den Druck in einen Farbreinheitsbereich, der sich von Y5 bis Y6 erstreckt. Der erste Satz von Farben, der zuvor besprochen wurde, liegt im Farbreinheitsbereich von Y3 bis Y5 und von Y6 bis Y4. Der zweite Satz von Farben, der zuvor erwähnt wurde, ist durch die Farbreinheitsbereiche von Y1 bis Y7 und von Y8 bis Y2 dargestellt. Sobald der erste und zweite Satz von Farben identifiziert ist, können Skalenfaktoren gewählt werden, um eine stückweise lineare Kompensationstransformation 75 auszuführen, die den zweiten Satz von Farben in die Einheit aus dem ersten und zweiten Satz von Farben überführt.
Die Skalierer 24 können auch verwendet werden, um eine Skalierung für andere Zwecke, wie eine Gamma-Korrektur, bereitzustellen, oder um die Genauigkeit der Kalibrierungstransformationen zu verbessern, die durch die Eingabevorrichtungskarte 21 und/oder Ausgabevorrichtungskarte 23 implementiert werden. Wie zuvor erwähnt, implementieren Kalibrierungstransformationen in vielen Systemen nichtlineare Mapping-Funktionen durch eine gewisse Form einer linearen Interpolation. Die Genauigkeit der Interpolation kann verbessert werden, wenn die Farbkoordinaten zunächst nichtlinear gekrümmt werden, um Punktkoordinaten in einem linearisierten Farbraum zu erhalten. Dies könnte durch Skalierer erfolgen, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Wenn diese Technik verwendet wird, können die Skalierer 24 verwendet werden, um diese Krümmungseffekte zu reversieren, um Punktkoordinaten in dem Ausgabe-DDCS zu erhalten.
d) Multidimensionale Transformation
Eine zweite und bevorzugte Möglichkeit zur Implementierung einer Kompensationstransformation ist durch lineare Interpolation in einer multidimensionalen LUT. Eine solche Kompensation kann effizient durch Ändern der Ausgabevorrichtungskarte 23 bereitgestellt werden, um für eine Kompensation zusätzlich zum Farbraum-Mapping und/oder Farbtonbereich-Mapping zu sorgen.
15 ist eine schematische Darstellung einer multidimensionalen Transformation zwischen zwei Farbräumen. Gemäß dem Mapping-Verhältnis 80, das in dem Beispiel dargestellt ist, entspricht der Punkt 78 in dem RGB-Raum dem Punkt 82 im CMY-Raum. Die Darstellung soll ein hypothetisches Mapping-Verhältnis zwischen jedem Scheitelpunkt des rechteckigen Prismas im RGB-Raum und einem entsprechenden Scheitelpunkt des rechteckigen Prismas im CMY-Raum zeigen. Jeder Scheitelpunkt entspricht einem Eintrag in einer dreidimensionalen LUT. Wie zuvor erklärt, kann ein Mapping von Zwischenpunkten im RGB-Raum durch Interpolation der LUT-Einträge erhalten werden, die den Scheitelpunkten im CMY-Raum entsprechen.
16A zeigt ein gleichförmig beabstandetes Gitter von Punkten im CMY-Raum, die einige Einträge in einer LUT darstellen, die eine erste Farbraumtransformation implementiert, die zur Erhaltung der Leuchtdichte, des Farbtons und der Farbreinheit bestimmt ist. Der Punkt 83 stellt eine Farbe dar, die eine geringere Farbreinheit für Gelb hat als die Farbe, die durch den Punkt 84 dargestellt ist, der eine geringe Farbreinheit für Gelb hat als die Farbe, die durch den Punkt 85 dargestellt ist.
16B zeigt ein anderes Gitter von Punkten im CMY-Raum, die einige Einträge in einer anderen LUT darstellen, die eine zweite Farbraumtransformation implementiert. Im Gegensatz zur ersten Transformation verzerrt die zweite Transformation die gelbe Farbreinheit von Farben über einer Ebene des Schwellenwerts C-M, die den Punkt 84 enthält. Dies erfolgt im Wesentlichen durch Dehnen dieses Abschnitts des Gitters "über" die Ebene des Schwellenwerts C-M durch eine Skalierungsfaktor.
Die Ebene des Schwellenwerts C-M, die den Punkt 84 enthält, stellt eine Grenze zwischen dem zweiten Satz von Farben, wie zuvor besprochen, und dem Rest des Eingabe-Farbtonbereichs bereit. Farben, die durch Punkte an oder unter der Schwellenwertebene dargestellt sind, oder, mit anderen Worten, Farben, die eine geringere oder gleiche gelbe Farbreinheit wie die Farben haben, die durch Punkte in der Schwellenwertebene dargestellt sind, befinden sich nicht im zweiten Satz von Farben. Farben, die sich im zweiten Satz von Farben befinden, werden durch eine Transformation überführt, die die gelbe Farbreinheit in einer Weise verbessert, die der eindimensionalen Transformation 75 analog ist, die in 14 dargestellt ist und zuvor besprochen wurde.
Diese Art einer LUT-Implementierung ist attraktiv, da sie keine zusätzliche Berechnungs- oder Speicherressourcen benötigt, die über jene hinausgehen, die zur Bereitstellung der Ausgabevorrichtungskarte 23 erforderlich sind, und da sie einen sanften Übergang zwischen einer Region eines Farbraums, die durch eine Kompensationstransformation nicht überführt wird, und einer benachbarten Region eines Farbraums, die durch die Kompensationstransformation überführt wird, bietet.
D. Systemkonfiguration
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt ein Farbbildreproduktionssystem Vorrichtung zur Ableitung einer Kompensationstransformation für neue Eingabe- und Ausgabevorrichtungen oder die Einstellung der Kompensationstransformation für Änderungen in den Betriebseigenschaften alternder Komponenten bereit. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Mehrere Möglichkeiten zum Ableiten einer Kompensationstransformation wurden zuvor in Verbindung mit 10 und 11 besprochen.
Eine andere Methode leitet eine Kompensationstransformation durch Bestimmen der besonderen Eingabe- und Ausgabevorrichtungen ab, die an das System angeschlossen sind, Befragen einer Bibliothek vorgeschriebener Farbtonbereichseigenschaften für diese besonderen Modelle, um den ersten und zweiten Satz von Farben zu identifizieren, und Auswählen von Skalierungsfaktoren, um den zweiten Satz von Farben in die Einheit aus dem ersten und zweiten Satz von Farben zu überführen. Die besonderen Eingabe- und Ausgabevorrichtungen können durch Konfigurationssignale identifiziert werden, die durch eine Operatoreingabe oder durch die Vorrichtungen selbst bereitgestellt werden, wie dies bei sogenannten "Plug-and-Play"-Installationen der Fall ist.
Vorzugsweise wird die Kompensationstransformation durch Modifizierung von Einträgen in einer LUT bereitgestellt, die eine Kalibrierungstransformation implementiert, wie jene für eine Ausgabevorrichtungskarte 23. Die LUT für die Kalibrierungstransformation kann zum Beispiel auf der Speichervorrichtung 47 oder im ROM oder einem anderen nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Farbreproduktion in einem Farbbildreproduktionssystem, das eine Eingabevorrichtung mit einem Eingangsfarbtonbereich und eine Ausgabevorrichtung mit einem Ausgangsfarbtonbereich umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren eines ersten Satzes von Farben, die sich in dem Ausgangsfarbtonbereich aber nicht in dem Eingangsfarbtonbereich befinden; Identifizieren eines zweiten Satzes von Farben, die sowohl dem Eingangs- wie auch dem Ausgangsfarbtonbereich gemein sind, wobei der zweite Satz von Farben nur ein Teil des gesamten Satzes von Farben ist, die sowohl dem Eingangs- wie auch Ausgangsfarbtonbereich gemein sind, wobei ein Bereich eines Farbraums, der von dem zweiten Satz von Farben eingenommen wird, an einen Bereich eines Farbraums grenzt, der von dem ersten Satz von Farben eingenommen wird; und Anwenden einer Kompensationstransformation, so dass der zweite Satz von Farben in eine Vereinigung des ersten und zweiten Satzes von Farben umgesetzt wird, wodurch die Farbreinheit von Farben in dem zweiten Satz von Farben verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Farben identifiziert ist durch: Erhalten eines ersten Mediums, das einen dritten Satz von Farben in einem ersten Farbreinheitsbereich trägt, der einem Farbreinheitsbereich gleich ist oder diesen übersteigt, der dem Ausgangsfarbtonbereich zugeordnet ist; Abtasten des ersten Mediums mit der Eingabevorrichtung, um erste Farbkoordinaten in dem Eingangsfarbtonbereich zu erhalten, der den dritten Satz von Farben darstellt; Anwenden einer ersten Farbraumtransformation, um zweite Farbkoordinaten als Reaktion auf die ersten Farbkoordinaten zu erhalten; Drucken von Farben in einem zweiten Farbreinheitsbereich mit der Ausgabevorrichtung auf einem zweiten Medium als Reaktion auf die zweiten Farbkoordinaten; Anwenden einer zweiten Farbraumtransformation, um dritte Farbkoordinaten als Reaktion auf die ersten Farbkoordinaten zu erhalten; Drucken von Farben in einem dritten Farbreinheitsbereich mit der Ausgabevorrichtung auf einem dritten Medium als Reaktion auf die dritten Farbkoordinaten; und Vergleichen des zweiten und dritten Farbreinheitsbereichs, und wenn der dritte Farbreinheitsbereich größer als der zweite Farbreinheitsbereich ist, Identifizieren, welche der Farben in dem dritten Satz von Farben auch in dem ersten Satz von Farben vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Farben identifiziert wird durch: Erhalten erster Farbkoordinaten, die einen dritten Satz von Farben darstellen, in einem ersten Farbreinheitsbereich der einem Farbreinheitsbereich gleich ist oder diesen übersteigt, der dem Ausgangsfarbtonbereich zugeordnet ist; Drucken von Farben in einem zweiten Farbreinheitsbereich mit der Ausgabevorrichtung auf einem ersten Medium als Reaktion auf die ersten Farbkoordinaten; Abtasten des ersten Mediums mit der Eingabevorrichtung, um zweite Farbkoordinaten in dem Eingangsfarbtonbereich zu erhalten; Erhalten dritter Farbkoordinaten als Reaktion auf die zweiten Farbkoordinaten; Drucken von Farben in einem dritten Farbreinheitsbereich mit der Ausgabevorrichtung auf einem zweiten Medium als Reaktion auf die dritten Farbkoordinaten; und Vergleichen des zweiten und dritten Farbreinheitsbereichs, und wenn der zweite Farbreinheitsbereich größer als der dritte Farbreinheitsbereich ist, Identifizieren, welche der Farben in dem dritten Satz von Farben auch in dem ersten Satz von Farben vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Farben identifiziert wird durch: Erhalten erster Farbkoordinaten, die einen dritten Satz von Farben darstellen, in einem ersten Farbreinheitsbereich, der einem Farbreinheitsbereich gleich ist oder diesen übersteigt, der dem Ausgangsfarbtonbereich zugeordnet ist; Drucken von Farben in einem zweiten Farbreinheitsbereich mit der Ausgabevorrichtung auf einem Medium als Reaktion auf die ersten Farbkoordinaten; Abtasten des Mediums mit der Eingabevorrichtung, um zweite Farbkoordinaten in dem Eingangsfarbtonbereich zu erhalten, die Farben in einem dritten Farbreinheitsbereich darstellen; Abtasten des Mediums mit einer kalibrierten Messvorrichtung, um dritte Farbkoordinaten zu erhalten, die Farben in einem vierten Farbreinheitsbereich darstellen; und Vergleichen des dritten und vierten Farbreinheitsbereichs, und wenn der vierte Farbreinheitsbereich größer als der dritte Farbreinheitsbereich ist, Identifizieren, welche der Farben in dem dritten Satz von Farben auch in dem ersten Satz von Farben vorhanden sind.
Computerprogramm von Anweisungen zur Ausführung durch einen Computer, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.
Computerlesbares Medium, umfassend das Computerprogramm nach Anspruch 5.