(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の所望のラスタ幅（ｒｗｓｏｌｌ）および任意の所望のラスタ角（ａｓｏｌｌ）を有する第１のラスタ（６）を備えたハーフトーン画像を、閾値マトリクスを読み出し、読み出された閾値とハーフトーン画像の色値とを比較することによってデジタルラスタリングする方法であって、
前記第１のラスタ（６）のラスタ角のタンジェントは無理数であり、第１のラスタ（６）には、ｘ、ｙアドレスを備える第１の座標系が配属されている形式の方法において、
ａ）前記閾値マトリクスは、所定のラスタ幅（ｒｗｉｓｔ）と所定のラスタ角（ａｉｓｔ）を有する第２の所定のラスタ（３）の閾値マトリクスであり、
前記所定のラスタ角にはｘ、ｙアドレスを備える第２の座標系が配属されており、
前記第２の所定のラスタ（３）の所定のラスタ角（ａｉｓｔ）のタンジェントは有理数であり、
ｂ）閾値を閾値マトリクスから読出しアドレスによって読み出し、該読出しアドレスはラインごと、および各ラインに沿って閾値ごとに変化するものであり、
ｃ）閾値の読み出しの間、第１の座標系と第２の座標系のそれぞれのｘ、ｙアドレス間で、各読出しアドレスごとにエラー増分（ｄｘａ，ｄｘｂ，ｄｙａ，ｄｙｂ）を連続的に加算することによって累積されるエラーを検出し、
ｄ）該エラーが所定の限界値を超えると直ちに、閾値マトリクスの読出しアドレスを補正することによって当該エラーを補償する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
任意の所望のラスタ幅（ｒｗｓｏｌｌ）および任意の所望のラスタ角（ａｓｏｌｌ）を有する第１のラスタ（６）を備えたハーフトーン画像を、記憶されたビットパターンを読み出すことによりデジタルラスタリングする方法であって、
前記ビットパターンは、ハーフトーン画像の複製すべきトーン値にそれぞれ配属されており、かつ複製すべきトーン値を閾値マトリクスと比較することにより形成され、
前記第１のラスタ（６）のラスタ角のタンジェントは無理数であり、第１のラスタ（６）には、ｘ、ｙアドレスを備える第１の座標系が配属されている形式の方法において、
ａ）前記ビットパターンは、所定のラスタ幅（ｒｗｉｓｔ）と所定のラスタ角（ａｉｓｔ）を有する第２の所定のラスタ（３）の１つまたは複数のラスタ点を表し、
前記所定のラスタ角にはｘ、ｙアドレスを備える第２の座標系が配属されており、
かつ前記第２の所定のラスタ（３）の所定のラスタ角（ａｉｓｔ）のタンジェントは有理数であり、
ｂ）ビットパターンのビットを読出しアドレスと比較し、
該読出しアドレスはラインごと、および各ラインに沿ってビットごとに変化するものであり、
ハーフトーン画像の各色値に対して、所属のビットパターンを選択し、
ｃ）ビットパターンの読み出しの間、第１の座標系と第２の座標系のそれぞれのｘ、ｙアドレス間で、エラー増分（ｄｘａ，ｄｘｂ，ｄｙａ，ｄｙｂ）を連続的に加算することにより累積されるエラーを検出し、
ｄ）該エラーが所定の限界値を上回ると直ちに、ビットパターンの読出しアドレスを補正することによって当該エラーを補償する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
いくつの読出しアドレスの後にエラーが限界値を上回るかを前もって計算し、
このようにして検出された読出しアドレスの数を記憶し、
当該数の読出しアドレスを処理した後にエラーを補償する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
読出しアドレスおよび限界値はそれぞれｘ成分およびｙ成分から成り、
エラーをｘ成分とｙ成分に分解し、
限界値のｘ成分ないしはｙ成分を上回ると直ちに、読出しアドレスの補正を、補正値を読出しアドレスのｘ成分およびｙ成分に加算ないしは減算することにより行う、請求項３記載の方法。
【請求項５】
限界値および補正値のｘ成分とｙ成分はそれぞれ１つのアドレスステップに相応する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
ａ）ｎ×ｍのラスタ点セルを表す閾値マトリクスないしはビットパターンを使用し、
ｂ）限界値のｘ成分およびｙ成分をそれぞれアドレスステップの端数に相応させ、
ｃ）整数アドレスステップに対して相対的にｘ方向および／またはｙ方向でアドレスステップの端数だけずれている、ｎ×ｍラスタ点セルのコーナー点を選択し、
ｄ）当該コーナー点に最も近い整数アドレス成分を補正値として使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
選択されたコーナー点から、一方の座標は１つの整数アドレスステップにあり、他方の座標はアドレスステップの端数だけずれている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
選択されたコーナー点から、一方の座標は１つの整数アドレスステップにあり、他方の座標はアドレスステップの最小可能端数だけずれている、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子複製技術分野に関連し、ラスタ幅およびラスタ角が任意であるラスタを備えた網目状色分解版の作製方法に関する。
基礎となる従来技術
通常の印刷法では、トーン値を段階付けることはない。なぜなら、印刷法ではインキが印刷材料に塗布されるか、またはされないかだからである。従ってトーン値のグラデーションをシミュレートするために、格子状に配置されたインキ点が順次印刷される。インキ点の大きさを変化することによって、光学的に明るいまたは暗いトーン値が得られる。このインキ点はラスタ点とも称され、その相互間隔はラスタ幅と、ｘ軸に対するラスタ点格子の角度はラスタ角と称される。インキ色：シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックによる多色印刷に対しては、いわゆるモアレを少なくするために通常は、ラスタ幅が同じでラスタ角が０°、１５°、４５°および７５°である４つのラスタによって処理される。これらから僅かに異なるだけでモアレの原因となり、複製画像が劣化し、使用不可能になる。
網目化された印刷原稿は従来技術によれば、デジタル処理された露光によって形成される。ここでは光源が感光性表面を露光するために使用される。この光源は、ｘ方向およびｙ方向に印刷原稿に対してステップ状に走行することができ、所期のようにオン・オフすることができる。ここでは小さな面要素、（“デバイスピクセル”とも称される）が生じ、これを光源の制御に従って個々に露光したり、しないことができる。ラスタ点はこのデジタル露光では多数のデバイスピクセルから形成される。前置接続された計算ユニット（ＲＩＰ、ラスタイメージプロセッサとも称される）では、各デバイスピクセルが１ビットによりメモリに表される。このビットの全体はビットマップと称され、デバイスピクセルのデジタル画像となる。
最近、一連のデジタルラスタリング方法が公知となった。これらは３つのグループに分けられる。すなわち、いわゆる無理数ラスタ法（以下、ＩＳ，ＩＳ法またはＩＳ技術と称する）、いわゆる有理数ラスタ法（以下、ＲＴ、ＲＴ法またはＲＴ技術と称する）、そして周波数変調ラスタ法である。命名の由来は、無理数ラスタ法では無理数タンジェントのラスタ角が、有理数ラスタ法では有理数タンジェントのラスタ角が使用されるからである。無理数ラスタ法は例えば、ＤＥ２８２７５９６Ｃ２に、有理数ラスタ法はＤＥ２８２７５９６と、欧州特許公開０５３９３８７Ｂ１に記載されている。
これら２つのラスタ法は共に、ラスタ点のデジタル画像がＲＩＰのメモリに存在し、これは“閾値集合”または閾値マトリクスと称される。この関連から、概念“閾値メモリ”も使用される。この画像は数値群、いわゆる閾値群から成る。デジタル印刷原稿を形成することはラスタ過程またはラスタリング（ラスタ化）とも称される。デジタル印刷原稿の形成のためにビットマップの各ビット毎に、ラスタ法に依存する規則に従って閾値が閾値集合から選択され、ビットマップのビットに配属されたデジタルカラートーン値と比較され、この比較結果に依存して該当するビットがセットされ、またはセットされず、これにより露光の所属のデバイスピクセルが黒化されるか、またはされない。デジタルカラートーン値は通常は原稿の走査により得られるか、またはメモリから読み出される。ビットに配属された閾値の検出過程は、閾値検出とも称される。
ＩＳ法では、閾値メモリは角度０°の下にファイルされたただ１つのラスタ点のデジタル画像から成る。ラスタリングの際には、各閾値検出毎に複雑な計算過程を各ラスタビットに対して実行しなければならない。ここでは、ラスタ幅もラスタ角も（以下、単にラスタとだけ称する）考慮しなければならない。
ＲＴ法では、閾値メモリは１つまたは複数のラスタ点のデジタル画像から成る。閾値をメモリにファイルする際にラスタ幅とラスタ角がすでに考慮され、隣接するビットの閾値は閾値メモリでも隣接するようにメモリに編成される。これにより閾値検出の際の計算過程は、アドレス増分法に対して格段に低減される。
２つの方法は、ラスタを形成する方法フローに関して完全に別の技術的実現である。また２つの方法は異なる技術的利点と欠点を有する。そのため実際には一方が好まれたり、他方が好まれたりする。ＩＳ法ではただ１つのラスタ点が閾値メモリにファイルされるので、必要なメモリスペースは格段に小さい。さらに閾値を選択するための計算過程により、すべてのラスタ、とりわけカラー印刷に対して重要な無理数角度１５°と７５°のラスタを正確に実現することができる。これに対してＲＴ法では所要のラスタ角を、有理数タンジェントにより表すことのできる値だけによって近似することができる。ここで閾値メモリに必要なメモリスペースは精度に対してほぼ二乗で増大する。ＲＴ法の利点は、ラスタ過程がハードウエアでもソフトウエアでも低コストかつ高性能に実現されることである。ＩＳ法はソフトウエアにより実現すれば良好な成績を得ることができない。このことはまた、同じ面掩ぺい率を有する大きな面をラスタ化すべき場合にも当てはまる。ここではＲＴ法に対して、面掩ぺい率に相応するビットパターンを形成することができ、これをコピーすれば良いだけである。これに対してＩＳ法では基本的に、ラスタ化すべき各ビットに対して所属の閾値検出を別個に計算しなければならない。さらにＲＴ法ではぼかしを追加する必要がない。ぼかしはＩＳ法では通常、この方法で発生するアーチファクトを隠すために追加される。これにより実際には、エッジにシャギーの入ったラスタ点が生じ、これは印刷技術的に不利に作用する。さらにぼかしは一定の面掩ぺい率を備えた大きな面では複製画像に光学的不安定性として現れる。
特許明細書ＵＳ５３１５４０７には、ＩＳ法の改善が記載されている。ここでは、隣接するラスタ点のやや異なる形状によって形成される不安定性が低減される。このために閾値マトリクスをアドレシングするための座標が次のように変形される。すなわち、各ラスタ点の中心がそれぞれ最も近いデバイスピクセルにずらされるように変形される。このことによりラスタ点は均一な形状を有するようになる。しかしこの方法もＩＳ法の基本的欠点を有している。すなわちラスタ化すべき各ビットに対して、閾値検出のためのアドレスを複雑に計算しなければならない。
発明の開示
本発明の課題は、公知技術の欠点を回避し、高い複製品質を保証する改善されたラスタリング方法を提供することである。
本発明は、欧州特許明細書ＥＰ０５３９３９７Ｂ１に記載されたようなラスタを閾値集合により近似し、ラスタ過程の間に連続的エラー計算により所要の目標値からの偏差を検出し、エラー公差限界を上回るときにラスタリングを閾値集合の別の箇所で実行し、このことにより蓄積された和エラーを補償することにより課題を解決する。
本発明の有利な実施形態は、図１から図６に基づいた以下の実施例の説明から明らかである。
ここに説明する本発明の方法は、前記２つのラスタリング方法の利点を最適に相互に結び付けるものである。本発明により一方では、ＩＳ技術と同じように小さな閾値メモリスペースで処理することができ、任意のラスタを正確に複製することができ、他方ではＲＴ技術の場合のように、ハードウエアおよびとりわけソフトウエアで高速かつ簡単な実現が可能であり、ぼかしの重ね合わせを省略することができる。さらに本発明では、一定の色値を有する大きな面をラスタ化するためにＲＴ技術の場合と同じように、相応のビットパターンを形成し、単純にビットマップにコピーすることができる。さらに本発明によれば、ビットパターンを、使用されるすべての色値信号に対して予め計算し、メモリにファイルすることができる。このことはとりわけ有利である。なぜなら、小さな閾値メモリにより格段にコストが低減されるからである。さらに本発明により、色値信号が変化した場合でも単純にビットパターンだけをコピーすることができる。
本発明を以下、図１から図６に基づいて詳細に説明する。
図１は、デバイスピクセルのビットマップからの一部に重ね合わされた有理数ラスタを示す。
図２は、ビットマップのデバイスピクセルへの閾値の配属例を示す。
図３は、有理数ラスタにより近似される無理数ラスタが重ね合わされている様子を示す。
図４は、プログラムにより本発明を実施するための簡単な実施例を示す。
図５は、プログラムにより本発明を実施するための、質的に改善された実施例を示す。
図６は、プログラムにより本発明を実施するための、量的に改善された実施例を示す。
図１は、デバイスピクセル２のビットマップ１の一部を示し、これには３×３ラスタ点ないしはラスタ点セルから成る有理数ラスタ３が重ね合わされている。ラスタ点ないしはラスタ点セルはrp0...rp8により示されている。付加的にｘとｙのデカルト座標系の座標軸がプロットされている。ラスタ点セルrp0...rp8ｍは“タイル”のようにすき間なしにｘ方向およびｙ方向に繰り返され、ビットマップ１の全面を覆っている。ラスタ点セルrp0...rp8はラスタ幅rwistを有し、有理数ラスタ３は角度を有する。この角度のタンジェントは、整数ibistとiaistの比によって定められる。すなわち、ラスタ角のタンジェントは有理数である。
図２は、閾値４をビットマップ１の各ビットに配属した例を付加的に示す。さらに一連のビットは図面に黒くマーク５されて示されている。これによりラスタリングが一定の色値信号を有する場合には、結果としてビットマップの複数のビットが“露光”され（黒でマークされている）、他は露光されない（白）。
図３は、図３は図１に付加的に無理数ラスタ６を示す。この無理数ラスタは有理数ラスタにより近似される。無理数ラスタ６はやや異なるラスタ幅rwsollとやはりやや異なる無理数ラスタ角を有する。このラスタ角のタンジェントは整数でないibsollとiasollの比によって定められる。
以下、本発明を実際的な例に基づいて詳細に説明する。例として図３に示すような無理数ラスタ６を用いる。これは次のパラメータにより形成される。
rwsoll=8.485282ピクセル
asoll =１５°
ここでは、このラスタが、図１，２および３に示すようにｒｐ×ｒｐラスタ点を備えた有理数ラスタ３により近似されることが前提である。図１には以下のパラメータがプロットされている：
ｉａｉｓｔ＝２５  ｉｂｉｓｔ＝７  ｒｐ＝３
計算によって次のパラメータが導出される：
rwist=sqrt(ia*ia+ib*ib)/rp=8.653836ピクセル
aist =ata(ib/ia)          =15.642246°
iasoll=rp*rwsoll*cos(asoll)=24.588461°
ibsoll=rp*rwsoll*sin(asoll)=6.588457
パラメータiaist,ibist,iasoll,ibsollからエラーの絶対値と方向が計算される。このエラーはrwist*rpピクセルに従って角度aistの下に得られる。
cerr=sqrt(da*da+db*db)=0.582009
aerr=atan(db/db)      =-135°
ここで：da=iasoll-iaist,db=ibsoll-ibist
エラーは座標原点に対して回転対称であるから、ここから偏差エラーがラスタリングの際にｘ軸とｙ軸に沿って検出される。
dxa=cerr*cos(aerr-aist)/(rwist*rp)=-0.019539
dxb=cerr*sin(aerr-aist)/(rwist*rp)=-0.010991
dya=cerr*cos(aerr-aost+90)/(rwist*rp)=0.010991
dyb=cerr*sin(aerr-aist+90)/(rwist*rp)=-0.019539
値dxaとdxbは、各ビットにより座標原点からｘ方向で離れると、目標値と実際値とのエラーがｘ方向にはdxaビットだけ、ｙ方向にはdxbビットだけ拡大すると理解すべきである。値dyaとdybは、各ビットにより座標原点からｙ方向に離れると、目標値と実際値とのエラーがｘ方向にはdyaビットだけ、ｙ方向にはdybビットだけ拡大すると理解すべきである。ビットマップの位置ｘ、ｙにあるビットに対してパラメータdxa,dxb,dya,dybから所要のラスタの複製におけるエラーが次のように計算される。
erra=y*dya+x*dxa
errb=y*dyb+x*dxb
このようにエラーの大きさが量子化された後、このラーが次に補正される。これは簡単な形態では図４のプログラムにより説明される。通常、ラスタリング過程は行毎に実行される。すなわちまず、ｙ＝０およびｘ＝０に対してすべてのビットが、次にｙ＝１およびｘ＝１に対してすべてのビットが、という風にラスタ化される。結果として行60/490と110/320にはｘとｙに対してループ構造が存在する。行１２０では、ループカウンタｘとｙ、および後で説明する数xaoffsetとxboffsetにより閾値検出が実行される。このようにして検出された閾値は行１４０，１５０で外部色信号と比較され、その結果に依存してビットマップのビットｘ、ｙがセットされるか、またはされない。行１８０，１９０では、カウンタxaerrとxberrに各ｘループ通過に対するエラーが加算される。同じことが行３４０，３５０でも各ｙループ実行に対して行われる。xaerrとxberrに加算されたエラーが１ビットより大きければ、エラーは行２００〜３１０で補正される。例えばxaerrが−１より小さくなれば、xaoffset1が減算される。xaoffsetが以前は０であったと仮定すれば、後続のすべてのｘループ実行において行１２０で閾値検出を行う際、ｘに対する閾値ではなくｘ−１に対する閾値が検出される。このことにより本来の補正が実行される。後続の連続的ｘループ実行では、xaoffsetが−２，−３等について、閾値検出の際に補正として考慮される。同様のことが各ｙループ実行に対する行３７０〜４８０でも行われる。行７０〜１００では、各ｘループ実行の前にそのカウンタがすでにｙループで設定されたエラー値およ補正値により初期化される。これと同じように行１０〜４０でも同じカウンタが最初のｙループ実行の前に０に初期化される。
この簡単な補正方法では、閾値全体が補正の際に飛び越えられるか、または２重に検出される。このことにより多くの場合で十分な結果が得られる。しかしこの方法をさらに最適化するため、本発明では以下のように行われる。
図１で、ｒｐ０の左下エッジはビットマップの整数座標に正確に接している。これに対してｒｐ７の左下エッジは整数座標軸に対して相対的にｘ方向では-1/rp=-0.333333だけずれている。最も近い整数座標はｘ＝４，ｙ＝１９である。同じような正および負の、ｘ方向およびｙ方向のずれがｒｐ４，ｒｐ５およびｒｐ８に対しても存在する。このようなｘ方向とｙ方向で整数座標に対してそれぞれ±1/rpだけずれたラスタ点により、エラーの大きさが±1/rpになるときにすでにエラーを補正することができる。このために、相応するラスタ点のそれぞれ最も近い座標がxaoffsetおよびyaoffsetに加えられる。
この微調整を実施するためのプログラムが図５に示されている。図４の行に加えて、図５ではいくつかの別の行が加えられている。行１〜８は、ｒｐ４，ｒｐ５，ｒｐ７およびｒｐ８の最も近い整数座標を表す。行９で最大エラーが1/rp=0.3333に設定される。行２００で例えばxaerrが-1より小さいかではなく、-maxerrより小さいかが検査される。小さい場合には、xaoffsetとxboffsetにｒｐ７の座標が加算される。これにより後続のすべての閾値検出の際には、仮想的に1/3だけずらされた閾値が検出され、これによりエラーは格段に微細に補正される。同じことが行２３０〜３１０，３７０〜４８０に対しても当てはまる。
図４と図５では、各ｘループ実行に対してエラーが加算され、エラー全体の超過が検査される。この方法をさらに促進するために、本発明では前もって、エラー補正なしでラスタ化することのできるビットの数を検出することができる。これらのビットは一部分でラスタ化し、全体エラーを加算し、補正する。
さらに本発明によれば、図６に示されたように最適化が行われる。ここでは発生するすべての色値に対してビットパターンを前もって計算する（行５０）。行１１０〜１１２でのｘループ条件は相応に複雑になる。なぜなら今度は、色値が一定の場合にいくつのビットがビットパターンから補正なしでコピーできるかを検出するからである。行１２０では、閾値集合での検出ではなしに、ビットパターンでの検出が所要の色値により行われる。ここでは一定ビットがアドレスx+xaoffset,y+xboffsetからｔｍｐに従ってコピーされる。行１４０〜１５０では、これらがビットマップにコピーされる。行１８０〜１９０では、エラーがすべての一定ビットに対して一度加算される。最後に行３１５でさらに一定ビットがループカウンタｘに加算される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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