GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft die Erzeugung einer
Schwellenwertmatrix, welche zur Erzeugung von Halbtonbildern mehr als
eine Halbtonzelle enthält. Eine Schwellenwertmatrix, die
mehr als eine Halbtonzelle enthält, verursacht sichtbare
Flecken oder Bänder in dem reproduzierten Bild, wenn keine
Maßnahmen ergriffen werden, um die Größen von ähnliche
Graubereiche in dem Bild darstellenden Halbtonpunkten
anzugleichen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Echte Halbtonbilder bzw. Bilder mit kontinuierlichen
Tönen (continous tone images) lassen sich auf den meisten
Druckeinrichtungen nicht gut drucken, so daß das Bild
normalerweise als Muster aus Punkten gedruckt wird, und zwar auf
der Basis eines Rastergitters. Das Rastergitter besteht aus
einer Matrix von Halbtonzellen, von denen jede einen echten
Halbtonabschnitt in dem ursprünglichen Bild darstellt. Wenn
ein Halbtonbild auf diese Weise mit Hilfe einer digitalen
Aufzeichnungseinrichtung reproduziert wird, besteht eine
Halbtonzelle aus mehreren Gerätepixeln. Ein Teil der
Anzeigepixel jeder Halbtonzelle wird schwarz wiedergegeben, um
größere oder kleinere Punkte zur Darstellung von dunkleren
oder helleren Abschnitten des ursprünglichen echten
Halbtonbildes zu bilden. Bei einer dunklen Halbtonzelle werden die
meisten der Pixel schwarz dargestellt, während bei einer
hellen Halbtonzelle die meisten ihrer Pixel weiß dargestellt
werden. Ein vollständiges Rastergitter des ursprünglichen
Bildes besteht aus vielen derartigen Halbtonzellen, von
denen jede eine unabhängige Dichte der angezeigten Pixel und
folglich eine unterschiedlich erscheinende Helligkeit bei
Betrachtung aus einer Entfernung aufweist.
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Ein bekanntes Verfahren zum Auswählen derjenigen Punkte
in einer Halbtonzelle, welche schwarz darzustellen sind,
arbeitet wie folgt: Für eine vorgegebene Halbtonzelle wird das
ursprüngliche Bild an jedem Anzeigepixelort in der
Halbtonzelle abgetastet, um einen Grauwert zu gewinnen. Dieser
Grauwert wird digital als Zahl in einem festen Bereich,
üblicherweise von 0 bis 255, dargestellt. Der Grauwert wird
dann mit einem Schwellenwert in dem gleichen Bereich
verglichen und das Anzeigepixel wird weiß dargestellt, wenn der
Bildgrauwert größer als der Schwellenwert ist; anderenfalls
bleibt es schwarz. Die Schwellenwerte wiederum werden mit
Hilfe einer Schwellenwertmatrix zur Verfügung gestellt, die
einen separaten Schwellenwert für jedes Pixel in der
Halbtonzelle enthält, und werden vor der Verarbeitung des Bildes
berechnet. Dieser Prozeß wird für jede Halbtonzelle des
Bildes ausgeführt.
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Dieses Verfahren arbeitet am besten, wenn die gleiche
Schwellenwertmatrix für alle Halbtonzellen in dem Bild
verwendet werden kann. Ein Vorteil besteht darin, daß für das
gesamte Bild nur eine Schwellenwertmatrix berechnet und
gespeichert werden muß. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß ein grauer Bereich einer vorgegebenen Intensität Punkte
der gleichen Größe und Form erzeugen wird, und zwar
unabhängig davon, wo er in dem Bild vorkommt. Damit dies jedoch
möglich ist, muß der zu jeder Halbtonzelle in dem Bild
gehörende Satz von Anzeigepixeln exakt die gleiche Größe und
Form haben, wie der Satz von Anzeigepixeln, der zu
irgendeiner anderen Halbtonzelle gehört. Diese Bedingung wird
meistens dadurch erfüllt, daß von den Halbtonzellen verlangt
wird, daß sie Parallelogramme sind, deren Ecken genau auf
gemeinsame Koordinaten in dem Anzeigepixelraum fallen. Das
US-Patent US-A-4,185,304 zeigt eine Ausführungsform dieses
Verfahrens.
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Ein Problem bei diesem Verfahren ist es, daß die Anzahl
der verschiedenen Halbtonraster bzw. -schirme, die reproduziert
werden können durch die Bedingung eingeschränkt ist,
daß die Ecken der Halbtonzellen auf ganzzahlige Koordinaten
im Anzeigepixelraum fallen müssen. Beispielsweise können die
üblicherweise beim Farbdruck verwendeten um 15º oder 75º
gedrehten Raster nicht genau reproduziert werden. Mit dieser
Unzulänglichkeit beschäftigt sich eine erste ebenfalls
anhängige US-Patentanmeldung Aktenzeichen 434,924 (US-A 5-235
435), die am 8. November 1989 von dem gleichen Erfinder wie
die vorliegende Erfindung eingereicht wurde und die dem
Inhaber dieser Erfindung übertragen wurde (und im folgenden
die erste ebenfalls anhängige Anmeldung genannt wird). Dort
wird gezeigt, wie eine aus mehreren Halbtonzellen bestehende
Schwellenwertmatrix zur Erhöhung der Anzahl der verfügbaren
Halbtonraster bis zu einem Punkt verwendet werden kann, bei
dem jedes beliebige Raster innerhalb angemessener Toleranzen
angenähert werden kann.
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Wenn die Schwellenwertmatrix mehr als eine ideale Zelle
enthält, ist es wünschenswert, daß diese Tatsache für den
Benutzer nicht sichtbar ist. Das bedeutet, daß alle von
einer Kopie der Schwellenwertmatrix erzeugten Halbtonpunkte
für eine vorgegebene Graustufe gleich groß sein müssen und
einen gleichen Abstand haben müssen.
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Leider müssen die mehreren Halbtonzellen in einer
derartigen Schwellenwertmatrix im allgemeinen unterschiedliche
Formen und Größen haben, wenn diese Halbtonzellen von
Anzeigepixeln dargestellt werden. Das bedeutet, daß die von den
verschiedenen Halbtonzellen erzeugten Punkte auch
unterschiedliche Formen und Größen haben können, selbst wenn sie
den gleichen Grauwert darstellen. Je nachdem, wie stark sich
die Größe und die Form der Halbtonpunkte unterscheidet,
können diese Unterschiede für das menschliche Auge sichtbar
sein oder nicht. Wenn sie sichtbar sind, sieht man eine
gefleckte Variation der Grauintensität in Form von sich
wiederholenden Flecken oder Bändern, wo das ursprüngliche Bild
nur ein konstantes Grau enthielt. Derartige Muster geben das
ursprüngliche Bild nicht genau wieder und sind daher
unerwünscht.
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Die folgenden Begriffe sind aus Gründen der Klarheit
definiert. Eine ideale Halbtonzelle, oder kurz gesagt ideale
Zelle, ist eine Halbtonzelle wie sie oben beschrieben wurde:
ein Element des Halbtonrastergitters, das aus einer von
einem gedrehten Quadrat oder einem Parallelogramm begrenzten
Fläche besteht. Dagegen ist eine digitale Halbtonzelle, oder
kurz gesagt eine digitale Zelle, ein Satz von Pixeln, der
zur Annäherung an eine ideale Halbtonzelle verwendet wird.
Folglich gehört zu jeder digitalen Halbtonzelle eine
bestimmte ideale Halbtonzelle, die diese annähert. Außerdem
wird in Übereinstimmung mit der oben erwähnten US-A-5 235
435 eine Schwellenwertmatrix, die aus mehreren Halbtonzellen
besteht, als eine "Supertile" bzw. "Superkachel" oder
"Überlagerungs- Überdeckungselement" bezeichnet.
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Bei dem bekannten Verfahren zum Erzeugen einer
Supertile, wie es in der ebenfalls anhängigen Anmeldung
beschrieben ist, besteht eine digitale Halbtonzelle aus allen Pixeln
in der Supertile, deren geometrische Mittelpunkte in die
zugehörige ideale Zelle fallen. Dieses Verfahren erzeugt für
bestimmte Halbtonraster digitale Halbtonzellen einer
zufriedenstellenden Konsistenz, jedoch für andere Raster eine
nicht zufriedenstellende Abweichung.
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Eine andere Art von Fehlern wird bei bestimmten
Graustufen erzeugt, wenn ein vorgegebener schwarzer oder weißer
Halbtonpunkt die Begrenzung seiner digitalen Halbtonzelle
überschreitet und Pixel auf benachbarten digitalen Zellen
überlappt. Ein einzelner schwarzer oder weißer Halbtonpunkt
kann in zwei oder mehr Stücke unterteilt sein, wobei jedes
Stück in einer separaten digitalen Halbtonzelle angeordnet
ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Da eine digitale
Halbtonzelle 130 A-F in bezug auf die zugehörige ideale
Halbtonzelle 120 A-F asymmetrisch sein kann, können die
verschiedenen Stücke eines Halbtonpunktes 70 A-F in einer idealen
Zelle 120 A-F auch Pixel asymmetrisch zugewiesen bekommen.
Wenn die digitalen Halbtonzellen 130 A-F zusammengefügt
werden und ganze Halbtonpunkte 70 A-F gebildet werden,
können die Stücke, die zur Bildung eines vorgegebenen
Halbtonpunktes verwendet werden in bezug auf eine vorgegebene
erwartete Größe zu klein oder zu groß sein, obwohl es in
jeder digitalen Zelle die richtige Gesamtanzahl von
Halbtonpunktpixeln gibt.
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Beispielsweise sind jeder der digitalen Zellen 130 A-F
gemäß Fig. 1 zehn schwarze (kreuzschraffiert gezeigte)
Pixel zugewiesen; wobei die übrigen Pixel weiß sind. Die
schwarzen Pixel bilden Punkte 70 A-F. Der Punkt 70 A hat die
richtige vorgegebene Größe. Er enthält zehn schwarze Pixel,
von denen neuen Pixel primär in der digitalen Zelle 130A und
einer primär in der digitalen Zelle 130 B liegt. Jedoch
enthält der Punkt 70 B nur acht schwarze Pixel, von denen eines
primär in der digitalen Zelle 130 C angeordnet ist. Der
Punkt 70 E enthält zwölf schwarze Pixel, von denen neun
primär in der Zelle 130 E, zwei primär in der digitalen Zelle
130 B angeordnet sind und eines primär in der digitalen
Zelle 130 F angeordnet ist. Dieses Problem wird als
Multizellenpunkt(multi-cell dot-MCD)-Problem bezeichnet. Es ist
eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das
obige Multizellenpunktproblem zu korrigieren.
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In einer bekannten Veröffentlichung mit dem Titel
"Colour halftone image processing apparatus producing
various screen angles and having an adaptive colour image
data conversion 100k-up table and a small capacity masking
memory" (US-A-4752822, Kawamura) ist eine
Bildverarbeitungseinrichtung beschrieben, die einen Generator zum Erzeugen
ein Bild repräsentierender vorgegebener Bilddaten enthält
und eine bildreproduzierende Einrichtung zum Reproduzieren
des Bildes.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur
Verfügung gestellt, das in dem beigefügten Anspruch 1
dargelegt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe einer
beliebigen von verschiedenen Hardwareeinrichtungen realisiert
werden, zu denen ein Scanner, ein Computer und eine Art von
Rasteranzeigeeinrichtung gehören. Ein ursprüngliches Bild
wird mechanisch oder elektronisch gescannt, berechnet,
bearbeitet oder auf andere Weise für die Reproduktion
vorbereitet.
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Wenn eine sehr genaue Darstellung eines Halbtonrasters
erfordert, daß eine Schwellenwertmatrix verwendet wird, die
mehrere digitale Halbtonzellen mit geringfügig
unterschiedlichen Formen enthält, stellen die beschriebenen Techniken
sicher, daß jede Halbtonzelle in einer Weise gedruckt oder
angezeigt wird, die die Anzahl der Pixel ausgleicht. Dies
geschieht dadurch, daß kleinere Pixel verwendet werden und
die zusätzliche Anforderungen, daß jeder Halbtonpunkt, der
aus einem Teil dieser Pixel aufgebaut ist, die in zwei oder
mehr digitalen Zellen liegen, keine Pixel im Bezug auf
benachbarte digitale Halbtonzellen gewinnt oder verliert. Dies
stellt sicher, daß alle eine vorgegebene Graustufe
repräsentierenden Halbtonpunkte im Hinblick auf die Größe so gleich
wie möglich sind.
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Eine erste Technik korrigiert eine schiefe Anordnung,
welche beispielsweise verursacht wird, wenn generische Pixel
zu einer Seite der digitalen Zelle hinzugefügt und von der
anderen Seite weggenommen werden. Diese schiefe Anordnung
kann dazu führen, daß generische Pixel ungleichmäßig
verteilt werden, wenn der Halbtonpunkt auf digitale Zellen
verteilt wird. Diese schiefe Anordnung bzw. Schiefseitigkeit
wird verringert, wenn der Schwerpunkt jeder digitalen Zelle
als Ursprung verwendet wird, in bezug auf den die generischen
Pixelkoordinaten in ideale Zellenraumkoordinaten zur
Durchführung der Fleck- bzw. Spottfunktion übertragen
werden. Diese Technik ist vollständig in der EP-A-0499 738
beschrieben, von der die vorliegende Anmeldung eine
Teilanmeldung ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird das MCD-Problem reduziert, wenn beim Aufbau der
Schwellenwertmatrix jede ideale Halbtonzelle in zwei gleiche
Teile aufgeteilt wird, einen weißen Teil und einen schwarzen
Teil. Diese Technik ist äußerst vorteilhaft für
Fleckfunktionen, normalerweise für diejenigen, bei denen ein
perfektes Schachbrettmuster entsteht, das im Bezug auf das
ursprüngliche Halbtonrastergitter um 45º gedreht ist, wenn
eine Graustufe von 50% angefordert wird.
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Eine dritte Technik verschiebt die Fleckfunktion um den
Vektor (1/2, 1/2) im Zellenraum in bezug auf alle
Halbtonzellen, wodurch das MCD-Problem weiter reduziert wird. Auf
diese Weise sind weder schwarze noch weiße Punkte genau an
den vier Eckbereichen einer beliebigen idealen Zelle
zentriert. Jedoch können bei bestimmten Graustufen die
Punktgrößen aufgrund unterschiedlicher Beiträge der verschiedenen
digitalen Zellen variieren, wenn die schwarzen und weißen
Punkte zum ersten Mal den Rand der ausgewählten idealen
Halbtonzelle überschreiten. Jedoch sind diese Schwankungen
nicht so wahrnehmbar wie zuvor, da die Punkte bereits eine
große Anzahl von generischen Pixeln enthalten. Auch dieses
Technik ist in der oben angegebenen EP-A-0499738
beschrieben.
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Eine vierte Technik erzeugt eine Datenstruktur, die
Informationen in Form von Pixellisten enthält, die darstellen,
wie ein Halbtonpunkt von einer digitalen Zelle bei
verschiedenen Graustufen aufgeteilt werden kann. Danach werden die
Pixel in einer ausgewählten Zelle in, einer Rangfolge
geordnet, die den Verlust oder den Gewinn von Pixeln in bezug auf
eine vorgegebene Modellzelle modelliert. Auch diese Technik
ist in der obigen EP-A-0499738 beschrieben.
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Derzeit auf dem Markt befindliche Halbtonsysteme
ermöglichen eine begrenzte Anzahl von Fleckfunktionen und sind
speziell dafür optimiert, daß sie mit einem festen Satz von
eingebauten Fleckfunktionen funktionieren. Die beschriebenen
Techniken erzeugen ein Halftoning bzw. eine
Punktschattierung hoher Qualität bei einem größeren Bereich von
Fleckfunktionen, als zuvor möglich waren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung
und weitere Vorteile und Merkmale von dieser können aus
einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Techniken in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung
gewonnen werden, in der:
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Fig. 1 ein Anzeigesystem gemäß dem Stand der Technik
zeigt, wobei Punkte mit einer unrichtigen Anzahl von Pixeln
angezeigt werden;
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Fig. 2 die Beziehung zwischen einer idealen Zelle und
ihrer zugehörigen digitalen Zelle und die Beziehung eines
Zellenpunktes zu der diesen enthaltenden digitalen Zelle
zeigt;
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Fig. 3 die Beziehung einer Supertile zu den in dieser
enthaltenen idealen Halbtonzellen und zu anderen Supertiles
zeigt; und
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Fig. 4 ein von zwei Halbtonrastergittern erzeugtes
Schachbrettmuster aus digitalen Zellen zeigt.
DETAILLTERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Techniken werden anhand ihrer Implementierung als
auf einem digitalen Computer ablaufende Computerprogramme
erläutert. Immer wenn die Implementierung eines Teils der
Technik für den Fachmann nicht klar sein könnte, wird ein
expliziter Computerquellencode in der Programmiersprache C
zur Verfügung gestellt. Ein Verweis für die
Programmiersprache C ist The C Programming Language, von Brian W.
Kerninghan und Dennis M. Ritchie, veröffentlicht von Prentice-Hall
Inc. Mathematische Ausdrücke in der Programmiersprache C
ähneln der üblichen mathematischen Schreibweise. Das Symbol
11*" wird zur Bezeichnung einer Multiplikation verwendet.
Kommentare in dem Quellencode sind begrenzt durch "/*" und
"*/".
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Die Implementierung der Erfindung als Computerprogramm
erfordert, daß dem Programm bestimmte mathematische
Funktionen als Subroutinen verfügbar sind. Diese Funktionen werden
in dem nächsten Abschnitt definiert.
Bei der Erfindung verwendete mathematische Funktionen
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Floor(x) bzw. Abrundungszahl (x) ist die größte ganze
Zahl, die kleiner oder gleich dem Gleitkommawert x ist.
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Ceil(x) bzw. Aufrundungszahl (x) ist die kleinste ganze
Zahl, die größer oder gleich der Gleitkommazahl x ist.
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Sqrt(x) ist die positive Quadratwurzel aus x.
Terminologie
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In der folgenden Beschreibung und in der Zeichnung wird
auf die Begriffe Bezug genommen, die hier definiert sind
als:
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Geräteraum: ein Bereich einer zweidimensionalen Ebene,
in dem die Aufzeichnungseinrichtung schwarze Markierungen
auf einem weißen Hintergrund oder umgekehrt machen kann.
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Gerätepixel: die Aufzeichnungseinrichtung kann nur
bestimmte diskrete Bereiche in dem Geräteraum markieren. Jeder
derartige Bereich ist ein Gerätepixel oder ein generisches
Pixel.
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Gerätekoordinaten: ein zur Beschreibung der Lage der
Gerätepixel verwendetes Koordinatensystem. Man kann annehmen,
daß die Gerätepixel einer beliebigen Einrichtung in einer
rechtwinkligen Matrix angeordnet sind. Die Pixelkoordinaten
(x, y)
bezeichnen das Pixel in der y-ten Zeile und der x-ten
Spalte. In Fig. 3 ist der Koordinatenursprung des
Gerätkoordinatensystems mit 00 bezeichnet. Zur Vermeidung von
Unklarheiten wird angenommen, daß ein Gerätepixel an der
Position (x, y) das Pixel ist, das die Fläche eines Quadrates
abdeckt, dessen Ecken gegeben sind durch (x, y), (x + 1, y),
(x + 1, y + 1), (x, y + 1), wobei X und Y ganze Zahlen sind. Die
meisten Markierungseinrichtungen sind nicht so genau, aber
die obige Konvention ist bei der Erläuterung der im
folgenden beschriebenen Prozesse hilfreich.
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Halbtonrastergitter: ein Rastergitter aus Quadraten, die
größer als die Gerätepixel und im allgemeinen in bezug auf
das Gerätekoordinatensystem gedreht sind. Das Rastergitter
steuert die Anordnung der Halbtonpunkte. Bei einem analogen
System sind Halbtonpunkte Kreise, die genau in der Mitte der
Quadrate in dem Halbtonrastergitter zentriert angeordnet
sind. Die im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen
Techniken funktionieren auch, wenn das Halbtonrastergitter aus
Parallelogrammen anstatt aus Quadraten aufgebaut ist.
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Ideale Halbtonzelle: ein einziges Quadrat in dem
Halbtonrastergitter.
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Idealer Zellenraum oder Zellenraum: ein auf einer
ausgewählten idealen Zelle basierendes Koordinatensystem. Ein
derartiges Koordinatensystem hat seinen Ursprung in der
Mitte der idealen Zelle und wird ferner so dimensioniert,
daß die Ecken der idealen Zelle die Koordinaten (1, 1) (1,-
1),(-1-1),(-1, 1) haben. Die Technik der Transformation
zwischen einem derartigen Koordinatensystem und dem
Gerätekoordinatensystem ist dem Fachmann bekannt (Verweis:
Fundamentals of Computer Graphics, von Foley and Van Dam, Kapitel 7,
das hier durch Verweis integriert wird.) Man beachte, daß es
für jede andere ideale Zelle ein anderes
Zellenraumkoordinatensystem ist.
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Digitale Halbtonzelle oder digitale Zelle: eine Gruppe
von generischen Pixeln, die hinsichtlich ihrer Form und
Größe eine zugehörige ideale Zelle annähern. Da die Seiten
einer idealen Zelle normalerweise nicht mit den Pixelrändern
zusammenfallen, kann eine digitale Zelle eine ideale Zelle
nur mit einer Genauigkeit von einem generischen Pixel
annähern. Eine bestimmte digitale Zelle ist einer idealen Zelle
"zugeordnet" oder umgekehrt, wenn die ideale Zelle diejenige
ist, die von der digitalen Zelle genähert wird.
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Halbtonpunkt: für eine vorgegebene Graustufe ist dies
ein zusammenhängender Satz von schwarzen (oder weißen für
einen weißen Punkt) generischen Pixeln, der von dem
menschlichen Auge als ein schwarzer (oder weißer) Punkt in dem
Muster aus Punkten wahrgenommen wird, die ein Halbtonbild
enthält. Man beachte, daß diese Definition in bezug auf die
menschliche wahrnehmung vorgenommen wurde. Daher wird dieser
Begriff nur zur Beschreibung gewünschter oder tatsächlicher
Eigenschaften von bestimmten Halbtontechniken verwendet,
nicht jedoch zur Definition der Art der Ausführung
derartiger Techniken.
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Schwarzer (oder weißer) Zellenpunkt: der Satz von
schwarzen (oder weißen) generischen Pixeln in einer
digitalen Zelle, die bei einer vorgegebenen Graustufe schwarz
(oder weiß) wiedergegeben werden. Der Begriff Zellenpunkt
allein kann auch verwendet werden, wenn ein schwarzer oder
weißer Zellenpunkt gemeint ist. Man beachte, daß der Begriff
Zellenpunkt genau definiert ist, im Gegensatz zu dem
Halbtonpunkt. Jedoch kann es sein, daß die Pixel eines
Zellenpunktes nicht diejenigen Pixel sind, die das menschliche
Auge als Halbtonpunkt wahrnimmt. Beispielsweise besteht in
Fig. 2 der schwarze Zellenpunkt der digitalen Zelle 130 aus
separaten Stücken: 80A, 80B, 80C und 80D. Als weiteres
Beispiel hat in Fig. 1 die digitale Zelle 130A einen schwarzen
Zellenpunkt, der neun schwarze generische Pixel im
Halbtonpunkt 70A und einen schwarzen generischen Pixel in
Halbtonpunkt 70D enthält. Das menschliche Auge würde diese Gruppe
von zwei Pixeln nicht als einen einzigen Punkt sehen.
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Schwarzes (oder weißes) Punktstück: die verschiedenen
zusammenhängenden Stücke, in die ein schwarzer (oder weißer)
Zellenpunkt unterteilt ist. Beispielsweise enthält der
schwarze Zellenpunkt der digitalen Zelle 130 in Fig. 2 drei
schwarze generische Pixel im Punktstück 80A, ein schwarzes
generisches Pixel im Punktstück 80B, drei schwarze
generische Pixel im Punktstück 80C und ein schwarzes generisches
Pixel im Punktstück 80D.
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Supertile 140 (Fig. 3): für ein vorgegebenes
Halbtonrastergitter 220 zeigt die erste ebenfalls anhängige
Anmeldung, wie eine Supertile 140 zu konstruieren ist. Die
Supertile 140 ist ein Satz von Gerätepixeln 110 mit den folgenden
Eigenschaften: 1) die Supertile 140 kann durch Translation
vervielfältigt werden, so daß sie jedes generische Pixel 110
im Geräteraum genau einmal abdeckt; 2) wenn das
Schirmrastergitter (bei dieser Anmeldung das Halbtonrastergitter
220) über die Supertile 140 gelegt wird, teilt es diese in
eine ganzzahlige Anzahl von idealen Halbtonzellen 120.
Einige dieser idealen Zellen 120 können von dem Rand der
Supertile 140 in Stücke zerlegt werden; und 3) wenn die
Supertiles durch Tiling bzw. Kacheln zusammengesetzt werden,
werden alle zerlegten Stücke von Halbtonzellen an den Rändern
einer Supertile wie in Fig. 3 gezeigt wieder
zusammengesetzt.
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Für diese Beschreibung wird eine bestimmte Supertile mit
den Abmessungen "sx" und "sy" wie in Fig. 3 gezeigt
konstruiert. Diese Abmessungen geben an, daß die Supertile aus
Pixeln in einem sx-mal-sx-Quadrat besteht, dessen untere
linke Ecke mit dem Koordinatenursprung 00 in
Gerätekoordinaten zusammenfällt, und zwar zusammen mit den Pixeln in einem
sy-mal-sy-Quadrat, dessen obere linke Ecke mit dem
Koordinatenursprung 00 in Gerätekoordinaten zusammenfällt. Auf diese
Weise hat ein generisches Pixel mit den Gerätekoordinaten
(x, y) in dem sx-mal-sx-Quadrat sowohl einen x-Wert als auch
einen y-Wert von größer oder gleich 0 und kleiner oder
gleich sx-1. Ein derartiges Pixel in dem sy-mal-sy-Quadrat
hat einen x-Wert von größer oder gleich 0 und von kleiner
oder gleiche sy-1, und hätte einen y-Wert von kleiner als 0
und größer oder gleich -sy.
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Supertile-Translationsvektoren 141A und 141B: wie oben
erwähnt, kann die Supertile zur Abdeckung des Gerätraums
verschoben werden. Eine derartige Translation der Supertile
kann mit Hilfe von aufeinanderfolgenden Translationen unter
Verwendung der beiden Supertile-Translationsvektoren
durchgeführt werden. Die beiden Vektoren haben die Werte (sx, sy)
für den Vektor 141A bzw. (-sy, sx) für den Vektor 141B, und
zwar in Gerätekoordinaten, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
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Äquivalente Zellen: jeweils zwei ideale Zellen, genannt
c1 und c2, werden als äquivalent bezeichnet, wenn eine Zelle
mit Hilfe einer Reihe von Translationen um die zwei
Supertile-Vektoren genau über der anderen angeordnet werden kann.
Eine andere Möglichkeit dies zu verstehen ist es, eine
Supertile zu nehmen und alle idealen Zellen innerhalb der
Supertile eindeutig zu bezeichnen. Wenn der ganze Raum mit
dieser Supertile gekachelt wird, sind die bei diesem Kacheln
erzeugten idealen Zellen genau äquivalent, wenn sie die
gleiche Bezeichnung tragen.
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Schwellenwertmatrix (Fig. 3): ein üblicherweise beim
Halftoning bzw. Halbtonverfahren verwendeter Begriff, um
einen Satz von generischen Pixeln bzw. Gerätepixeln 110 zu
bezeichnen, die die Ebene kacheln (d. h. Bedingung Nummer 1
gemäß der Definition der Supertile 140), wobei jedem
generischen Pixel 110 ein "Schwellenwert" gegeben wird. Derartige
Schwellenwertmatrizes werden verwendet, um Halbtonbilder auf
die folgende Weise zu erzeugen: zunächst wir die Ebene mit
der Schwellenwertmatrix gekachelt. Auf diese Weise wird
jedes generische Pixel 110 von einer Kopie der
Schwellenwertmatrix bedeckt, so daß es dem Schwellenwert des generischen
Pixels 110 zugeordnet werden kann, das es in dieser Kopie
der Schwellenwertmatrix bedeckt. Als nächstes wird der
gewünschte
Graustufenwert für das generische Pixel 110 aus dem
Bild berechnet, an dem das Halftoning durchgeführt wird und
mit dem Schwellenwert verglichen. Wenn die Graustufe größer
als der Schwellenwert ist, bleibt das generische Pixel 110
weiß; ansonsten wird es schwarz markiert.
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Die oben erwähnte Supertile 140 wird berechnet, um den
die Schwellenwertmatrix der vorliegenden Erfindung bildenden
Satz von Pixeln zu definieren. Da eine Supertile mehrere
ideale Zellen umfaßt, gilt dies auch für die
Schwellenwertmatrix.
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Fleckfunktion: Bei der derzeitigen Ausführungsform des
digitalen Halftoning wird eine digitale Zelle ausgewählt und
dann werden alle Pixel, die innerhalb der digitalen Zelle
liegen, in eine Liste aufgenommen. Dann wird für jedes Pixel
in der Liste eine Fleckfunktion aufgerufen. Die
Zellenraumkoordinaten des Pixels werden in die Fleckfunktion
eingegeben und sie gibt einen Wert zurück, der verwendet wird, um
das Pixel in bezug auf die anderen Pixel in einer Rangfolge
zu ordnen.
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Diese Rangfolge bzw. dieses Ranking bestimmt die
Reihenfolge, in der Pixel in der idealen Zelle von schwarz nach
weiß wechseln, wenn sich die gewünschte Graustufe von einem
dunkleren Wert zu einem helleren Wert ändert. Folglich wird
das Ranking verwendet, um die Schwellenwerte in der
Schwellenwertmatrix (Supertile) zu bestimmen. Auf diese Weise wird
die Fleckfunktion zur Steuerung der Form der Halbtonpunkte
bei verschiedenen Graustufen verwendet.
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Wenn die Koordinaten eines Pixels an die Fleckfunktion
weitergegeben werden, werden die Koordinaten in den
Zellenraum für die in Verarbeitung befindliche ideale Zelle
transformiert.
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Es wird weiter auf Fig. 3 Bezug genommen. Die folgenden
Techniken werden angewendet, nachdem bekannt ist, daß die
Anzahl der jeder idealen Zelle 120 zugewiesenen generischen
Pixel 110 gleich ist, wie es anhand der verschiedenen Techniken
der zweiten ebenfalls anhängigen Anmeldung
veranschaulicht ist. Die ersten drei Techniken verändern, wie die
Fleckfunktion beim Prozeß der Erzeugung eines digitalen
Halbtones aufgerufen wird. Dies wiederum ändert die Werte in
der Schwellenwertmatrix, wenn diese durch die oben
beschriebenen Techniken erzeugt wird. Die vierte Technik führt eine
umfassende Verarbeitung der von der Fleckfunktion
zurückgegebenen Werte aus, die dann zur Erzeugung der
Schwellenwertmatrix verwendet werden. Die Ausgabe der Erfindung ist eine
geänderte Schwellenwertmatrix, die auf einer Supertile
basiert und die dann zur Erzeugung von Halbtonbildern ohne
störende Graubänder oder Flecken verwendet werden kann.
Das Fleck-Offset-Korrektur-Schema
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Die erste Technik zur Korrektur von Mustern, die durch
das Multizellenpunkt-MCD-Problem entstehen, beschäftigt sich
mit einer Modifikation der Art und Weise, mit der die
Fleckfunktion für jede ideale Zelle 120 aufgerufen wird.
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Diese erste Technik ist detailliert beschrieben in der
EP-A-0499738, von der die vorliegende Anmeldung eine
Teilanmeldung ist.
Das Geteilte-Zelle Korrekturschema
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Die zweite Technik zum Korrigieren von durch das
Multizellenpunkt-MCD-Problem verursachten Mustern wird nun als
eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Diese Technik entstand, da das Fleck-Offset-
Schema nicht immer funktioniert. Da das Fleck-Offset-Schema
nur die Variationen bei der Halbtonpunktgröße verringert,
garantiert es nicht, daß Halbtonpunktgrößen weniger als ein
vorgegebener Pegel variieren. Diese zweite Technik kann für
bestimmte Arten von Fleckfunktionen beinahe gleiche
Halbtonpunktgrößen sicherstellen.
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Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Gemäß dieser Technik
wird jede ideale Zelle 120 beim Aufbau der erfindungsgemäßen
Schwellenwertmatrix, bei der es sich um die Supertile 140
handelt, in zwei gleich große Teile aufgeteilt.
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Die zweite Technik funktioniert am Besten bei bestimmten
Fleckfunktionen, beispielsweise solche, die ein perfektes
Schachbrettmuster entstehen lassen, das in bezug auf das
Halbtonrastergitter 220 um 45º gedreht ist, wenn eine
Graustufe von 50% gefordert wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Hierzu
gehört die häufigste Fleckfunktion, nämlich die zur
Simulation der optischen Rasterung (screening) verwendete
Fleckfunktion (Verweis: The PostScript Language Reference Manual,
von Adobe Systems Incorporated, Seite 315, die durch Bezug
hier aufgenommen wird).
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Der erste Schritt bei dieser zweiten Technik besteht
darin, ein zweites ideales Halbtonrastergitter 420 zu
erzeugen, und zwar auf der Basis des Schachbrettmusters der
Graustufe von 50% aus einem ersten idealen Halbtonrastergitter
220. Danach werden die generischen Pixel idealen Zellen 320A
oder 320B des zweiten Rastergitters 420 zugewiesen,
vorzugsweise unter Verwendung des in der zweiten ebenfalls
anhängigen Anmeldung beschriebenen Gleiche-Flächen-Verfahrens.
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Dieses zweite Schachbrettmuster erzeugt ein ideales
Rastergitter 420, das dadurch berechnet wird, daß das erste
ideale Rastergitter 220 um einen Winkel von 45º gedreht wird
und die Seite einer idealen Zelle 120 des ersten idealen
Rastergitters 220 um 1/-JE herunterskaliert wird und das zweite
ideale Rastergitter 420 so ausgerichtet wird, daß die Ecken
des zweiten idealen Rastergitters 420 bei den Mittelpunkten
der Seiten der idealen Zellen 120 in dem ersten idealen
Rastergitter 220 liegen. Es gibt genau doppelt so viele
ideale Zellen 320A oder 320B des zweiten idealen
Rastergitters 420 in der gleich großen Supertile 140 wie in
dem ersten idealen Rastergitter 220. Das Beibehalten der
ursprünglichen Abmessungen der Supertile 140 in Kombination
mit dem feineren zweiten Halbtonrastergitter 420 führt zu
Halbtonpseudozellen 320A und 320B. Beispielsweise kann ein
Gleiche-Flächen-Verfahren verwendet werden, um
sicherzustellen, daß jeder Pseudozelle 320 die gleiche
Anzahl von Pixeln zugewiesen wird.
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Schließlich wird die Fleckfunktion aufgerufen und
Schwellenwerte werden berechnet. Die Supertile 140 wird so
konzipiert, daß es aussieht, als wenn sie mit dem ersten
idealen Halbtonrastergitter 220 erzeugt wurde. Dies
geschieht dadurch, daß berücksichtigt wird, daß jede ideale
Zelle 320A und 320B des zweiten Rastergitters 420 entweder
"gerade" oder "ungerade" numeriert ist, und zwar in
Abhängigkeit davon, ob die Koordinaten der unteren linken Ecke
der idealen Zelle 320 bei Darstellung in einem
Koordinatensystem, das auf dem zweiten idealen Rastergitter 420
basiert, aufsummiert eine gerade oder eine ungerade Zahl
ergeben.
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Für eine gerade numerierte ideale Zelle 320 wird die
Transformationstechnik in bezug auf eine ausgewählte gerade
numerierte ideale Zelle 320 A veranschaulicht. Die an die
Fleckfunktion weitergeleiteten Koordinaten werden derart
transformiert, daß sie in dem Teil der idealen Zelle 120 A
des ersten idealen Rastergitters 220 liegen, der zu dem
schwarzen Teil des Schachbrettmusters des zweiten idealen
Rastergitters 420 beitragen würde, wie in dem folgenden
Codesegment 2a in der Programmiersprache C dargestellt ist.
/*Codesegment 2a*/
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X = (x + y)/2;
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Y = (x - y)/2;
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Die Großbuchstaben X und Y sind Koordinaten in dem
Zellenraum der idealen Zelle 120A; die Kleinbuchstaben x und y
sind Koordinaten in dem Zellenraum der idealen Zelle 320A.
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Nachdem diese Werte an die Fleckfunktion weitergeleitet
und sortiert wurden, werden ihnen Schwellenwerte im Bereich
von 0 bis 127 statt in dem normalen Bereich von 0 bis 255
zugewiesen. Dies liegt daran, daß die Werte von der idealen
Zelle 320A nur die Hälfte der gesamten Schwellenwerte in der
idealen Zelle 120A liefern.
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Für eine ungerade numerierte ideale Zelle 320B, die in
vier Stücke zerlegt dargestellt ist, damit sie innerhalb der
idealen Zelle 120A liegt, ist der Prozeß ähnlich, außer daß
die Rücktransformation in die Koordinaten des ursprünglichen
ersten idealen Rastergitters 220 in dem folgenden
Codesegment 2b in der Programmiersprache C dargelegt sind.
/*Codesegment 2b*/
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X = (x + y)/2 + 1;
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if (X > 1) X = X - 2;
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Y = (x - y)/2 + 1;
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if = (Y > 1) Y = Y - 2;
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Es werden Schwellenwerte im Bereich von 128 bis 255
zugewiesen.
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Nun sind sowohl weiße als auch schwarze Punkte
vollständig in einer idealen Zelle 120 des ursprünglichen ersten
Halbtonrastergitters 220 eingeschlossen. Das bedeutet, daß
die Größe der schwarzen und weißen Schachbrettmusterpunkte
der Größe der idealen Zelle 120 des ersten Rastergitters 220
genau folgt. Es gibt nur sehr geringe Abweichungen im Bezug
auf die Größen dieser Punkte.
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Wenn die Fleckfunktion keine ist, die eine
Schachbrettmuster mit einem Grau von 50% erzeugt, dann werden die
beiden folgenden Techniken zur Verringerung der Abweichung der
Fleckgrößen verwendet.
Dritte Technik zum Korrigieren des MCD-Problems
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Die Dritte Technik zum Korrigieren von durch das MCD-
Problem verursachten Mustern wird detailliert in der oben
angegebenen EP-A-0499738 beschrieben.
Die vierte Technik zum Korrigieren des MCD-Problems
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Die vierte Technik zum Korrigieren von durch das MCD-
Problem verursachten Mustern stellt im wesentlichen konstante
Punktgrößen sicher, wenn sie nach der Zuweisung einer
gleichen oder im wesentlichen gleichen Anzahl von
generischen Pixeln 110 zu jeder idealen Zelle 120 angewendet wird.
Anders als die Geteilte-Zellen-Technik kann diese vierte
Technik in Verbindung mit beinahe jeder Fleckfunktion
eingesetzt werden. Wiederum wird diese Technik detailliert in der
oben angegeben EP-A-04999738 beschrieben.
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Die verschiedenen oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Techniken können kombiniert oder einzeln eingesetzt werden.
Bestimmte Kombinationen dieser Techniken sind vorteilhafter
bei bestimmten Winkelbereichen und bei bestimmten Frequenzen
als andere. Ein Softwareprogramm kann entscheiden, welche
Technik oder Kombination von Techniken für eine spezielle
Aufgabe anzuwenden ist, und zwar auf der Basis der
Bildsetzerauflösung (imagesetter resolution), der Frequenz des
geforderten Halbtonrastergitters und des Winkels des
geforderten Halbtonrastergitters.
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Es wurde nun die bevorzugte erfindungsgemäße Technik
beschrieben. Zahlreiche Substitutionen und Alternativen sind
für den Fachmann aufgrund der Lehre dieser Erfindung
ersichtlich. Daher soll die Erfindung nicht auf die
beschriebene Ausführungsform beschränkt sein, sondern nur durch die
Definition der beigefügten Ansprüche.