JPH09107473A - ディザパターン生成方法及び生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 パターンサイズ入力部１からパターンサ
イズが入力されると、渦巻型ディザパターン生成部２
は、マトリクスの配列中心から渦を巻きながら外側に向
かって閾値を増加させていく渦巻型ディザパターン１１
を生成する。網点型ディザパターン生成部３は、渦巻型
ディザパターン１１を第２象限と第４象限に配置し、第
１象限と第３象限は更に濃度が濃くなった場合に、周辺
部から配列中心に向かって順番に黒ドットを埋めていく
ような閾値を配置する。こうして生成された網点型ディ
ザパターン１３はディザパターン格納部４に格納され
る。 【効果】 渦巻型ディザパターンは演算処理により自動
的に生成できる。第１象限と第３象限のパターンはこれ
を白黒反転したもので、全体として網点型ディザパター
ンを演算処理により自動的に生成できる。従って、パタ
ーンサイズ毎に多数のディザパターンを格納しておく必
要はなく、開発者の能力による品質差もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷機や表示装置
において、階調性のある画像、即ちハーフトーンの画像
を表示出力するために使用されるディザパターン生成方
法及びその生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置のプリンタや各種の記録装
置、表示装置等においては、白黒イメージあるいはカラ
ーイメージをハーフトーンで表現するために、各種の方
法が採用される。特に、白ドットと黒ドットを組み合
せ、マトリクス状に配置し、黒ドットの密度によって階
調表現するディザ法は、ドット単位で見た場合に二値で
のみ表現することのできる出力媒体等を用いた装置に広
く採用されている。このディザ法では、１画素を表現す
るためのマトリクス状の閾値を用意し、この閾値をマト
リクス内でばらばらに設定することによって所定の黒ド
ット密度のドットパターンを得る。入力した画信号は各
閾値と比較され、その閾値より大きい場合には黒ドッ
ト、小さい場合には白ドットがそのマトリクス中に配置
される。黒ドットの密度や配置をどのように選定すれば
どの程度の階調を表現できるかは従来経験的に求められ
ている。従って、設計者は予め表示装置や印刷装置等の
画質や性能に合わせてマトリクスの大きさとその構成を
決定し、閾値を選択してメモリに記憶するといった処理
を必要とした。特に、同一の表示出力装置で何種類かの
画質の画像を出力する場合には、その要求に応じたサイ
ズや構成のディザパターンを各種メモリに格納しておく
ようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のディザパターン生成方法等には次のような解決
すべき課題があった。上記のように従来のディザパター
ンは設計者の経験等に基づいて設計生成されるため、そ
の品質には個人差が生じるという問題があった。また、
設計者の手を煩わすことから、その開発に時間がかかる
という問題があった。更に、予め必要なものを生成して
おいてメモリに記憶させておかなければならないので、
メモリを不必要に消費するという問題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。 〈構成１〉マトリクス状に配置した複数のドットにより
階調表現をするために、各ドットを黒ドットに表現する
か白ドットに表現するかを判定する閾値をマトリクス状
に配置して、ディザパターンを生成する場合において、
予めディザパターンを上下左右に等分割することによっ
て４つの象限に分割し、第２象限と第４象限には、マト
リクスの配列中心から渦を巻きながら外側に向かって閾
値を増加させていく渦巻型のディザパターンを配置し、
第１象限と第３象限には、渦巻型のディザパターンを反
転した、周辺部から渦を巻きながら配列中心に向かって
閾値を増加させていく反転渦巻型のディザパターンを配
置する。

【０００５】〈説明〉マトリクスは、渦巻型のディザパ
ターンを形成するために正方マトリクスとなる。第１象
限の位置はマトリクス中のどこに設定してもよいが、第
１象限と第３象限および第２象限と第４象限とはそれぞ
れ互いに対角線上に配置されているものとする。故に、
マトリクス中に渦巻型のディザパターンが一対、反転渦
巻型のディザパターンが一対配置されるような網点型デ
ィザパターンが生成される。例えば、濃度が淡い場合に
は渦巻型のディザパターンにより、第１象限と第３象限
に渦巻型のドットパターンが現れ、濃度が濃くなると第
２象限と第４象限に、白と黒の反転した渦巻型のドット
パターンが現れる。このようなディザパターンは、演算
処理により自動的に生成でき、正確な階調表現ができる
とともに、予め生成しておく必要がないからディザパタ
ーン保存用のメモリ容量を節約できる。

【０００６】〈構成２〉マトリクス状に配置した複数の
ドットにより階調表現をするために、各ドットを黒ドッ
トに表現するか白ドットに表現するかを判定する閾値を
マトリクス状に配置して、ディザパターンを生成する場
合において、マトリクス中に、配列中心から渦を巻きな
がら外側に向かって閾値を増加させていく渦巻型のディ
ザパターンを市松模様状に配置し、残りの場所には、渦
巻型のディザパターンを反転した、周辺部から渦を巻き
ながら配列中心に向かって閾値を増加させていく反転渦
巻型のディザパターンを市松模様状に配置する。 〈説明〉マトリクスは必ずしも４象限で構成しなくても
よく、渦巻型のディザパターンと反転渦巻型のディザパ
ターンとがそれぞれ市松模様状に配置されていればよ
い。これでドット集中型パターンを用いた網点型パター
ンが達成され、画質の向上を図ることができる。

【０００７】〈構成３〉渦巻型のディザパターンの閾値
は、マトリクスの配列中心からの距離を測定して、その
距離が小さいものほど閾値を小さく設定し、距離が等し
いもの同士は、配列中心から外側に向かう所定の方向の
基準ベクトルに対する渦巻き方向の回転角が小さいもの
ほど閾値が小さくなるように設定する。 〈説明〉マトリクスの配列中心からの距離計算や回転角
計算は自動化が容易だから、この方法により、ドット集
中型ディザパターンの自動生成が可能になる。

【０００８】〈構成４〉生成すべきディザパターンのサ
イズを入力するパターンサイズ入力部と、マトリクスの
配列中心から渦を巻きながら外側に向かって閾値を増加
させていく渦巻型のディザパターンを生成する渦巻型デ
ィザパターン生成部と、渦巻型のディザパターンと、こ
の渦巻型のディザパターンを反転させて、周辺部から渦
を巻きながら配列中心に向かって閾値を増加させていく
反転渦巻型のディザパターンとを、それぞれマトリクス
上で市松模様状に配置する網点型ディザパターン生成部
と、生成された網点型ディザパターンを記憶するディザ
パターン記憶部とを備える。

【０００９】〈説明〉この装置は、パターンサイズに応
じて適切な網点型ディザパターンを自動的に生成する。
ディザパターン記憶部はこうして生成された網点型ディ
ザパターンを、画信号処理終了まで保持しておく一時記
憶装置でよい。従って、幾種類もの網点型ディザパター
ンを格納しておくためのメモリは不要である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。 〈具体例〉図１は、本発明のディザパターン生成装置の
具体例を示すブロック図である。この装置は、パターン
サイズ入力部１と、渦巻型ディザパターン生成部２と、
網点型ディザパターン生成部３と、ディザパターン格納
部４とから構成されている。なお、この装置の詳細な動
作等を説明する前に、まずディザ法や一般的なディザパ
ターンの種類について説明する。

【００１１】図２は、ディザ法の説明図である。図に示
したディザパターン２１は、画信号２２を処理するため
の閾値のマトリクスから構成されている。各画信号２２
はこのディザパターン２１を構成する各閾値と比較さ
れ、この閾値よりも大きい場合は黒ドット、小さい場合
は白ドットとして表現される。これにより、例えば原画
像のこの部分がほぼ一定の濃度のハーフトーンである場
合には、ディザパターン２１によって、丁度そのハーフ
トーンを表現するのに適する黒ドット密度のドットマト
リクス２３が得られる。原画像の濃度が上がれば出力さ
れるドットマトリクスの黒ドット密度が増加し、濃度が
下がれば黒ドット密度が低下する。こうした機能を持つ
ディザパターン２１を本発明においては自動的に生成す
る。

【００１２】図３に、ドット集中型のディザパターン説
明図を示す。一般に、閾値をマトリクス状に配置したデ
ィザパターンは、ドット集中型とドット分散型及び網点
型の３つの型に分類される。この図３（ａ）に示すディ
ザパターンはドット集中型のディザパターンで、例えば
（ｂ）に示すように、濃度２５パーセントの原画像に対
しては中央部分に黒ドットがひとまとまりに出力され
る。また、（ｃ）に示すように濃度が５０パーセント、
（ｄ）に示すように濃度が７５パーセントと増加してい
くに従って、黒ドットのかたまりが次第に大きくなる。
このパターンでは、閾値の最低値をまず設定し、そこか
らなるべく近い順に閾値を順に大きくしていく。このよ
うなドット集中型のディザマトリクスでは、一般に黒ド
ットがひとかたまりになっているため、きめ（肌理）が
目立ち難く、濃度変化が自然であるという利点がある。
しかしながら、黒がひとかたまりとなっているため解像
度の点で劣る。

【００１３】図４には、ドット分散型のディザパターン
説明図を示す。この（ａ）に示すものがドット分散型の
ディザパターンである。ここでは最低の閾値を設定する
と、これからなるべく離れた位置を選んで次の閾値を設
定する。こうして順に値の近い閾値を分散させて配置し
ていくものをドット分散型のディザパターンと呼んでい
る。このパターンは黒ドットが分散しているため、解像
度の点で優れている。しかし、きめ（肌理）が目立ち易
く濃度変化が一定ではないので、階調表現を行うための
性能上問題がある。

【００１４】図５には、網点型のディザパターン説明図
を示す。（ａ）は網点型のディザパターンの一例であ
る。上記のように、階調表現を行うための性能について
はドット集中型が優れているが、分解能に介してはドッ
ト分散型が優れている。また、ドット集中型の中でもデ
ィザマトリクスのサイズが小さいものほど分解能は良い
が、サイズを小さくすれば疑似階調数が不足するという
問題がある。そこで、この網点型では集中型を基本ブロ
ックにし、これをずらして配置する。これによって、階
調表現後の性能を損なわず、ある程度の分解能を実現で
きる。従って、この方法は最も美しい出力を得ることが
できる。本発明においては、この網点型のディザパター
ンを自動生成することを目的としている。

【００１５】再び図１に戻って、この図１は、装置のブ
ロックと共に後で説明するようなディザパターンによっ
て得られるドットマトリクスを紹介している。即ち、原
画像の濃度が５０パーセントまでは図の上側に示したド
ットマトリクス１４のような表現がなされる。この場合
に、その第２象限と第４象限は渦巻型ディザパターン１
１によって黒ドットが集中的に配置される。この濃度で
は第１象限と第３象限は全面白となる。一方、濃度が５
０パーセント以上になると、第２象限と第４象限は全て
黒ドットになり、第１象限と第３象限は第２象限と第４
象限を処理した渦巻型ディザパターン１１を反転した反
転渦巻型ディザパターン１５により処理する。これによ
って、ドットマトリクス１２の白黒を反転した周辺が黒
ドットで配列中心が白ドットになるようなドットマトリ
クス１６を得る。そして、濃度が濃くなるに従って、第
１象限と第３象限の周辺から黒ドットが次第に埋められ
ていくような網点型ディザパターン１３となる。

【００１６】〈各ブロックの構成と動作〉図６には、渦
巻型ディザパターン生成部のブロック図を示す。図１に
示した渦巻型ディザパターン生成部２は、この図に示す
ようにパターンサイズ入力部１の入力信号を受け入れる
距離計算部６と角度計算部７と、これらの出力を受け入
れて処理する優先順位計算部８と、ディザパターン格納
部９を備えている。

【００１７】図７は、この渦巻型ディザパターン生成部
２の動作フローチャートを示す。図に示すように、パタ
ーンサイズ入力部１は、ステップＳ１においてパターン
サイズを入力し、距離計算部６はステップＳ２において
距離計算を行い、角度計算部７はステップＳ３において
角度計算を行って、その結果を得た優先順位計算部８が
ディザパターン、即ち渦巻型のディザパターンをステッ
プＳ４において生成し、ステップＳ５でこの結果がディ
ザパターン格納部９に格納される。以下、各部の動作を
具体的に説明する。上記パターンサイズ入力部１は、生
成する渦巻型ディザパターンのサイズを指定する部分で
ある。ここで指定される値は、最終的に生成される網点
型ディザパターンのサイズの半分の値になる。これは図
１を用いて説明した通りである。また、距離計算部６は
パターンサイズ入力部１で指定されたサイズの正方マト
リクス内において、配列中心から各閾値を配置するセル
の中心までの距離を算出する部分である。

【００１８】図８に、距離計算部動作説明図を示す。
（ａ）はパターンのサイズが４×４の偶数のセルから構
成される場合の距離Ｌ１を示しており、（ｂ）は各辺が
奇数個のセルを配列したパターンの場合の距離Ｌ２の計
算例を示している。いずれの場合にも配列の中心からセ
ルの中心まで直線を引き、セルの１辺を１として各直線
の距離Ｌ１，Ｌ２を演算処理する。従って、Ｌ１は１．
５×√２となり、Ｌ２は２×√２となる。角度計算部７
はパターンサイズ入力部１で指定されたディザパターン
のサイズの正方マトリクス内において、先に説明したセ
ルの配列中心から見た角度を計算する部分である。

【００１９】図９に、このような角度計算部の動作説明
図を示す。（ａ）は図８（ａ）に示したようなパターン
についての角度計算を示し、（ｂ）は図８（ｂ）に示し
たようなパターンの角度計算を示している。ここで、図
９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ディザパターンの
配列中心（図中に白丸印を付した）から右側の方向に基
準ベクトルＰを設定する。そして、配列中心からセルの
中心に引いた直線Ｌ１やＬ２と、基準ベクトルＰの挟む
角α１とα２を計算する。この場合、その角度をラジア
ンで表す。次に、優先順位計算部８は距離計算部６の出
力と角度計算部７の出力を受け入れて、ディザパターン
の各セルに順に閾値を配置する。

【００２０】図１０には、優先順位計算部の動作説明図
を示す。図１０に示したマトリクスＥ１は距離計算部６
の出力した配列中心と各セルとの距離を表したものであ
る。また、マトリクスＥ２は配列中心と各セルを結ぶ直
線の基準ベクトルに対する回転角を表したものである。
渦巻型ディザパターンを生成するには配列中心から渦を
巻きながら外側に向かって閾値の値を増加させていく。
従って、図１０に示すように、各セルのうち距離が等し
いセルは角度計算部７で計算した回転角が小さいものを
優先させる。これによって、この例では中央右下のセル
が最も優先度が高く優先度は０となり、そこから順に右
周りに１，２，３と閾値を設定する。そして、これらの
セルより１段遠いセルについても同様にして渦巻方向に
順に次第に数値が大きくなるように閾値を設定する。こ
のようなルールを設定すれば、閾値は一意的に自動的に
決定できる。距離も角度も共に等しいセルは重複して存
在しないからである。こうして生成された渦巻型ディザ
パターン１１は、図１に示す網点型ディザパターン生成
部３に向けて出力される。

【００２１】図１１には、網点型ディザパターン生成部
の動作フローチャートを示す。なお、この図のステップ
Ｓ１は図１に示すパターンサイズ入力部１の動作で、ス
テップＳ２は渦巻型ディザパターン生成部２の動作であ
って、ステップＳ３以降が網点型ディザパターン生成部
３の動作である。まず、ステップＳ１において、網点型
ディザパターンのサイズが入力される。即ち、これは最
終的に本発明の装置において生成されるべき、図１に示
すような網点型ディザパターン１３のサイズがここで入
力される。この場合には、既に説明した渦巻型ディザパ
ターン生成部２で入力されたパターンサイズの丁度倍の
サイズが入力されることになる。ステップＳ２では、渦
巻型ディザパターン生成部２が指定されたサイズの半分
の渦巻型ディザパターンを生成する。この処理は既に説
明した通りである。そして、これを配列Ａとし、この配
列Ａの最大要素をｎ、要素数をｍとする。次に、ステッ
プＳ３において、要素が全て“１”でＡと同じサイズの
配列を“Ｉ”とする。また、Ｎはｎ×Ｉ、Ｍはｍ×Ｉと
する。

【００２２】図１２には、このステップＳ３の具体的な
演算処理を示した。即ち、図の（ａ）に示すように、渦
巻型ディザパターン生成部２で生成された配列Ａに対し
要素が全て“１”の配列“Ｉ”を定義する。更に、その
下に示すように、要素が全て１５の配列と要素が全て１
６の配列Ｎ，Ｍを定義する。配列Ａの最大要素は１５で
配列Ａの要素数は１６だからである。次のステップＳ４
で、配列Ｎから配列Ａを差し引いた配列Ｂの計算を行
う。

【００２３】図１３には、このようなステップＳ４以降
の演算処理説明図を図示した。この演算処理は、図１に
示した第１象限と第３象限の処理をするためのディザパ
ターンを求める演算である。これによって、丁度渦巻型
のディザパターンを反転した内容となる配列Ｂが求めら
れる。最後に、図１１のステップＳ５において、配列Ｄ
を計算する。この配列Ｄは配列Ａと配列Ｂとを用いて網
点型のディザパターンを生成するための処理である。即
ち、図１３の説明図に示すように、配列Ｄは第２象限と
第４象限の部分に配列Ａを配置し、第１象限と第３象限
の部分に配列Ｂを配置した網点型ディザパターンとなっ
ている。

【００２４】〈本発明による階調表現〉本発明において
は、以上のようにして網点型のディザパターンを生成す
る。図１４は、本発明による階調表現の説明図（その
１）である。上記のような網点型ディザパターンを採用
すると、原画像の濃度によって、この図に示すようなド
ットパターンが得られる。（ａ）は濃度が１０パーセン
トの場合、（ｂ）は濃度が２０パーセントの場合、
（ｃ）は濃度が３０パーセントの場合、（ｄ）は濃度が
４０パーセントの場合、（ｅ）は濃度が５０パーセント
の場合である。即ち、濃度が次第に濃くなるにつれて第
２象限と第４象限の黒ドットの渦巻状配列が次第に面積
を増していく。そして、いずれの場合にも網点型の表現
によって濃度５０パーセントまでの段階的な表現が可能
となる。

【００２５】次に、濃度５０パーセントを超えると、図
１５に示すような表現となる。図１５は、本発明による
階調表現の説明図（その２）である。濃度が５０パーセ
ントを超えると、図の（ｆ）に示すものが濃度６０パー
セント、（ｇ）に示すものが濃度７０パーセント、
（ｈ）に示すものが濃度８０パーセント、（ｉ）に示す
ものが濃度９０パーセントといった表現になる。即ち、
第２象限と第４象限とは、既に全部黒ドットになる。第
１象限と第３象限は周辺部分から次第に黒ドットが配列
中心に向かって増加していく。この増加も渦巻状の増加
となる。これによって、濃度５０パーセントから濃度１
００パーセントまで段階的な階調表現が可能となる。

【００２６】〈効果〉上記のような網点型ディザパター
ンは、渦巻型ディザパターンとこれを反転したディザパ
ターンとを組み合わせて構成されているため先に説明し
た要領で演算処理により自動的に生成することができ
る。しかも、そのパターンサイズを自由に設定し、その
都度そのパターンサイズに適したディザパターンが演算
処理で求められる。従って、設計者が経験的にディザパ
ターンを生成する場合に比べてその能力差による表現の
違いが発生せず、また設計者に負担をかけることもな
い。更に、印刷装置や表示出力装置に各種のサイズのデ
ィザパターンが使用される場合に、全てのサイズについ
て予めディザパターンを用意し記憶部に格納しておくと
いった必要はなく、パターンサイズの指定があったとき
ディザパターンを生成すれば良い。従って、ディザパタ
ーン記憶のためのメモリの節約となる。なお、上記の具
体例では、マトリクスを４象限に分割してそのうち対角
線上に位置する２象限に渦巻型ディザパターンを配置
し、他の象限にはこれを反転したディザパターンを配置
するようにしたが、任意の数の渦巻型ディザパターンを
市松模様に配置し、残りの部分にこの渦巻型ディザパタ
ーンを反転させたディザパターンを配置するようにして
も良い。この場合には、上記の具体例に示した装置の出
力する網点型ディザパターンを縦横に任意の数配列して
１個の網点型ディザパターンを得るといった方法が採用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディザパターン生成装置のブロック図
である。

【図２】ディザ法の説明図である。

【図３】ドット集中型のディザパターン説明図である。

【図４】ドット分散型のディザパターン説明図である。

【図５】網点型のディザパターン説明図である。

【図６】渦巻型ディザパターン生成部のブロック図であ
る。

【図７】渦巻型ディザパターン生成部動作フローチャー
トである。

【図８】距離計算部動作説明図である。

【図９】角度計算部動作説明図である。

【図１０】優先順位計算部動作説明図である。

【図１１】網点型ディザパターン生成部動作フローチャ
ートである。

【図１２】網点型ディザパターンの生成演算処理説明図
（その１）である。

【図１３】網点型ディザパターンの生成演算処理説明図
（その２）である。

【図１４】本発明による階調表現の説明図（その１）で
ある。

【図１５】本発明による階調表現の説明図（その２）で
ある。

【符号の説明】

１ パターンサイズ入力部 ２ 渦巻型ディザパターン生成部 ３ 網点型ディザパターン生成部 ４ ディザパターン格納部 １１ 渦巻型ディザパターン １２ ドットマトリクス １３ 網点型ディザパターン １５ 反転渦巻型ディザパターン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置した複数のドットに
   より階調表現をするために、各ドットを黒ドットに表現
   するか白ドットに表現するかを判定する閾値を前記マト
   リクス状に配置して、ディザパターンを生成する場合に
   おいて、 予めディザパターンを上下左右に等分割することによっ
   て４つの象限に分割し、 第２象限と第４象限には、マトリクスの配列中心から渦
   を巻きながら外側に向かって閾値を増加させていく渦巻
   型のディザパターンを配置し、 第１象限と第３象限には、前記渦巻型のディザパターン
   を反転した周辺部から渦を巻きながら配列中心に向かっ
   て閾値を増加させていく反転渦巻型のディザパターンを
   配置したことを特徴とするディザパターン生成方法。
2. 【請求項２】 マトリクス状に配置した複数のドットに
   より階調表現をするために、各ドットを黒ドットに表現
   するか白ドットに表現するかを判定する閾値を前記マト
   リクス状に配置して、ディザパターンを生成する場合に
   おいて、 前記マトリクス中に、配列中心から渦を巻きながら外側
   に向かって閾値を増加させていく渦巻型のディザパター
   ンを市松模様状に配置し、 残りの場所には、前記渦巻型のディザパターンを反転し
   た、周辺部から渦を巻きながら配列中心に向かって閾値
   を増加させていく反転渦巻型のディザパターンを市松模
   様状に配置したことを特徴とするディザパターン生成方
   法。
3. 【請求項３】 渦巻型のディザパターンの閾値は、マト
   リクスの配列中心からの距離を測定して、その距離が小
   さいものほど閾値を小さく設定し、距離が等しいもの同
   士は、前記配列中心から外側に向かう所定の方向の基準
   ベクトルに対する前記渦巻き方向の回転角が小さいもの
   ほど閾値が小さくなるように設定することを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載のディザパターン生成方法。
4. 【請求項４】 生成すべきディザパターンのサイズを入
   力するパターンサイズ入力部と、 マトリクスの配列中心から渦を巻きながら外側に向かっ
   て閾値を増加させていく渦巻型のディザパターンを生成
   する渦巻型ディザパターン生成部と、 前記渦巻型のディザパターンと、この渦巻型のディザパ
   ターンを反転させて、周辺部から渦を巻きながら配列中
   心に向かって閾値を増加させていく反転渦巻型のディザ
   パターンとを、それぞれマトリクス上で市松模様状に配
   置する網点型ディザパターン生成部と、 生成された網点型ディザパターンを記憶するディザパタ
   ーン記憶部とを備えたことを特徴とするディザパターン
   生成装置。