DE19856574C2

DE19856574C2 - Verfahren zum Optimieren von Druckerfarbpaletten

Info

Publication number: DE19856574C2
Application number: DE19856574A
Authority: DE
Inventors: Steve A Jacob; David A Johnson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: DE19856574A1; US5978011A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Optimie ren von Farbbildern, die von einem Farbdrucker ausgegeben werden, und insbesondere auf ein Verfahren zum Bestimmen von Farben mit optimaler Schattierung und Helligkeit, während Tinten/Toner-Mengen verwendet werden, die nicht größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert.

Laser-getriebene Farbdrucker und Kopierer verwenden transpa rente Toner, die es ermöglichen, daß Licht von dem Aufzei chnungsblatt weg reflektiert wird und zurück zu dem Auge gerichtet wird. Im allgemeinen verwenden solche Geräte einen Cyan-(C-), einen Magenta-(M-) und einen Gelb-(Y-)Toner als die Grundkomponentenfarben, aus denen andere Farben erzeugt werden. Licht, das durch CMY-Toner fällt, wird einer Filterung unterzogen, derart, daß ein Teil seiner Farbe von dem Toner ausgefiltert oder absorbiert wird, derart, daß das reflektierte Licht die Farbe der Toner annimmt, die es durchdringt. Bei Laserdruckern (und bestimmten Kopierern) wird zusätzlich ein Schwarz-(K-)Toner verwendet, der für Licht undurchdringbar ist. Wenn ein K-Toner über einen CMY- Toner gedruckt wird, um dunklere Farben zu erreichen, wie sie in Schattierungen zu finden sind, wird ein großer Teil der Farbfülle in dem Schatten verloren. Das ausschließliche Verwenden von K-Toner, um dunkle Farbe zu erreichen, resul tiert ferner in viel weniger farbfülligen dunklen Farben, da eine geringere umgebende Färbung verwendet wird.

Um somit den Bereich von Farben zu erhöhen, die von einem Drucker/Kopierer verfügbar sind, ist es notwendig, einen korrekten Ausgleich von K- und CMY-Tonern zu finden, um dunkle Farben zu erzeugen, während es ermöglicht wird, daß die dunklen Farben so farbfüllig als möglich bleiben.

Während im Stand der Technik Kombinationen der drei Primär farben Cyan, Magenta und Gelb (CMY) verwendet werden, um dunklere Farben zu erzeugen, die bis zu Schwarz reichen, be wirkt der Bedarf nach einem Aufbringen von 100%ig dichten Tonerschichten für jede Farbe, daß eine übermäßige Menge an Toner auf das Aufzeichnungsblatt aufgebracht wird (bei spielsweise bis zu 300%). Ein solch hoher Pegel an Tonerauf bringung verschmilzt nicht gut und erzeugt im allgemeinen nicht zufriedenstellende Bilder. Demgemäß haben bekannte Druckverfahren Kombinationen von K- und CMY-Tonern ver wendet, um Bilder mit dunklen oder schattierten Farben zu erreichen.

Wenn ein Drucker Bilddaten von einem Hostprozessor empfängt, werden die Daten in Form von entweder RGB- oder CMY-Werten empfangen. In jedem Fall werden die empfangenen Werte in CMYK-Werte umgewandelt, um erwünschte Pegel einer Farbdar stellung des schließlich gedruckten Bildes zu erreichen. Eine solche Umwandlung kann abhängig von den Farbwertparame tern, die von dem Druckerhersteller eingestellt werden, in variablen Farbdarstellungen resultieren, wenn Drucker unter schiedlicher Hersteller mit einem Hostcomputer gekoppelt sind.

Die US-A-5,710,824 beschreibt ein Verfahren zum Verbessern einer Druckerfarbenpalettendarstellung, bei dem ein Bild abgetastet wird, um einen Satz von geräteunabhängigen farb metrischen Signalen abzuleiten, und daß diese Signale in geräteabhängige primäre Farbsignale umwandelt. Bei diesem Verfahren werden minimale und maximale Werte der Kombination von primären Färbemittelsignalen und Schwarzfärbemittelsig nalen (durch das Hinzufügen eines Schwarzfärbemittels) als eine nichtlineare Funktion der primären Färbemittelsignale mathematisch bestimmt und diese Funktion wird linearisiert.

Die US-A-5,657,137 beschreibt eine Halbtonoperation, die ein Ersetzungsverfahren für Schwarz und eine sekundäre Farbe verwendet. Kurz gesagt verwendet dieses Verfahren eine direkte, gleichungsbasierte Umwandlung eines Rot/Grün/Blau-Farbraumes in einen Vier-Farb-Raum.

Die US-A-5,425,134 offenbart ein Farbersetzungsverfahren, bei dem die Menge von Schwarz auf der Grundlage eines vorbe stimmten Koeffizienten bestimmt wird. Die verbleibenden Be träge von Cyan, Magenta und Gelb werden dann auf der Grund lage der Beträge von Schwarz und von farbmetrischen Werten bestimmt, die einen gleichförmigen Farbraum bestimmen.

Die DE 32 22 662 A1 beschreibt ein Verfahren zur linearen Interpolation für Signale in einem Speicher, beschäftigt sich jedoch ausschließlich mit Interpolationsverfahren.

Die DE 36 43 720 A1 beschreibt, die Regelgrößen für ein Farbwerk von Druckmaschinen durch Auslesen eines Kontrol streifens mit unterschiedlichen Farben zu bestimmen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen von Schwarzmengen, die mit Mischungen einer ersten, einer zweiten und einer dritten Primärdruckerfarbe verwendet werden sollen, um einen gegebenen Farbton darzustellen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von Primär druckerfarbwerten in Kombinationen der Primärdruckerfarb werte mit Schwarz schafft, um verbesserte Druckerausgabe farbdarstellungen zu erreichen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht da rin, daß sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von CMY in CMYK schafft, während eine maximale Palette an ver fügbaren Farben beibehalten wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar in, daß sie ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von CMY in CMYK schafft, während Tonermengen innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein verbessertes Verfahren zum Umwandeln von Primärdruckerfarb werten in Kombinationen der Primärdruckerfarbwerte und Schwarz, um verbesserte Druckerausgabefarbdarstellungen zu erreichen.

Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte. Ein erster aus geglichener Satz von Primärdruckerfarbkombinationen (z. B. CMY) wird zu Anfang bestimmt, der eine ausgeglichene Grau darstellung bei verschiedenen Pegeln der Primärfarbenkonzen tration liefert. Ein zweiter ausgeglichener Satz von Pri märdruckerfarbkombinationen (z. B. CMYK) wird bestimmt, der eine ausgeglichene Graudarstellung in verschiedenen Farbkon zentrationspegeln liefert. Anschließend wird ein Satz von Primärdruckerfarben (CMY) mit Schwarz (K) bestimmt, wobei der erste ausgeglichene Satz verwendet wird, der Schatten- Farben am besten darstellt, wobei ein maximaler Farbwert aus demselben ausgewählt wird. Anschließend wird ein ähnlicher Satz von Primärdruckerfarben berechnet, der Licht-Werte am besten darstellt, durch Interpolieren von dem ausgewählten Maximal-Farbwert zu einem Weißwert. CMYK-Farbwerte werden dann bestimmt, wobei der zweite Satz, Schatten-Farben und Licht-Farben verwendet werden, die Regionen zwischen Schwarz, Weiß und bereits gefundenen Maximal-Farbenpunkten darstellen. Anschließend wird eine Farbtrennhandlung durch geführt, bei der Eingabeprimärfarbwerte durch Interpolation an die naheliegendsten Primärdruckerfarbwerte und Schwarz angepaßt werden, die oben abgeleitet wurden. Anschließend werden die gespeicherten Werte verwendet, um eine Tabelle zu füllen, die ein Umwandeln von Eingabeprimärdruckerfarbwerten (z. B. CMY) in Kombinationen solcher Werte mit Schwarz (CMYK) zur Verwendung während des Aufbereitens durch einen Drucker ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a ein kartesisches Koordinatensystem im Farbton- (H-; H = Hue), Tinten- (I-; T = Ink) und Farbstär ke- (C-; C = Chroma) Farbraum, das bestimmte hier in verwendete Ausdrücke definiert;

Fig. 1b ein Diagramm von CMY-Farben, das weitere hierin verwendete Ausdrücke definiert;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des CMY-Farbraums, wo bei mehrere CMY-Scheiben gezeigt sind, die beim Bestimmen einer Neutral-Farb-Achse (d. h. einer Grau-Achse) verwendet werden;

Fig. 3 ein Diagramm, das schematisch eine Scheibe und die Datenpunkte darstellt, die bei Erreichen der ausgeglichenen Neutral-Grau-Achse ausgewählt wer den;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seite, die unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten CMY- Werte gedruckt wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer gedruckten Seite, die während der Bestimmung von Schatten- Farben verwendet wird, wobei die vertikale Achse zunehmende Verhältnisse der drei Komponenten von Neutral-Grau-ausgeglichenem CMY-Prozeßschwarz zu CMY-Farbstärke-Farben darstellt, während die horizontale Achse zunehmende Pegel an K-Toner darstellt;

Fig. 6 eine kartesisches Koordinatensystem im Farbraum, das abgeleitete Weiß-, Schwarz- und Maximal-Farb stärkewerte für einen gegebenen Farbton darstellt, wobei die Werte bei der Ableitung einer CMY-zu- CMYK-Farbumwandlungstabelle verwendet werden;

Fig. 7a ein Logikflußdiagramm, das ein Verfahren dar stellt, das einen ausgeglichenen Neutral-Grau vektor mit drei Komponenten darstellt;

Fig. 7b ein Logikflußdiagramm, das das Verfahren der Er findung darstellt, das eine ausgeglichene Neu tral-Grau-Achse mit vier Komponenten darstellt;

Fig. 8a und 8b ein Logikflußdiagramm des Verfahrens der Erfin dung, das verwendet wird, um Schatten-Farben zu maximieren;

Fig. 9 ein Logikflußdiagramm des Verfahrens der Erfin dung, das Schritte darstellt, die beim Erreichen von Licht-Farben verwendet werden;

Fig. 10 ein Logikflußdiagramm, das die Bestimmung von Auf füllfarben darstellt; und

Fig. 11 ein Logikflußdiagramm, das ein Farbtrennverfahren darstellt, das eine Bestimmung einer CMY-zu-CMYK- Umwandlungstabelle ermöglicht.

Vor der Beschreibung der Erfindung wird nachfolgend eine An zahl von Ausdrücken, die hierin verwendet werden, definiert.

Der Ausdruck "Farbton" definiert eine visuelle Erfassung, gemäß der ein Bereich derart erscheint, daß er einer eines Satzes von Primärfarben oder einer Kombination von zwei der Primärfarben ähnlich ist.

Der Ausdruck "Helligkeit" (oder Luminanz) bezieht sich auf die Helligkeit eines Bereichs, die relativ zu der Helligkeit eines ähnlich beleuchteten Bereichs beurteilt wird, der weiß oder stark transmittierend erscheint.

Der Ausdruck "Chroma" bezieht sich auf den Farbreichtum oder die Farbfülle eines Bereichs.

Fig. 1a stellt einen Druckerfarbraum dar, der eine dreidi mensionale mathematische Darstellung der Farben ist, die der Drucker erzeugen kann. Die drei orthogonalen Achsen stellen orthogonale (d. h. Primär-)Farben dar. Die Menge an Tinte (Helligkeit) wird als Maß entlang der Z-Achse dargestellt. Die Farbstärke wird als Wert dargestellt, der die Stärke oder Schwäche einer Farbe anzeigt, aufgetragen entlang einer entsprechenden Achse, die in der XY-Ebene liegt. Schließlich wird der Farbton durch einen Winkel (Theta) eines Vektors definiert, der eine spezielle Farbe (wie sie durch das Verhältnis der Primärtinten definiert ist) anzeigt.

Entlang der Tinten-Z-Achse variieren die Luminanzwerte von Weiß zu Schwarz. Die Darstellung, die in Fig. 1a gezeigt ist, wird dementsprechend (zwecks dieser Beschreibung) als HIC-Farbraum bezeichnet (HIC = Hue Ink Chroma = Farbe Tinte Chroma).

Der Gerätefarbraum ist eine drei- oder vierdimensionale mathematische Darstellung aller möglichen Kombinationen von drei oder vier Primärtinten/Tonern, entweder CMY oder CMY und K. Anschließend wird der Ausdruck "Toner" verwendet, um sowohl Tinte als auch Toner zu umfassen. In einem Geräte farbraum stellt jede Achse oder jeder Basisvektor eine Menge an Toner dar, wobei von dem Ursprung mit Null als Wert aus gegangen wird und bis zu einem maximalen Wert nach außen ge gangen wird, beispielsweise 1,0 oder 255, abhängig von der gegenwärtigen Verwendung. Jede Achse stellt eine Primär tonerfarbe dar, wobei alle Kombinationen von Tonermengen in dem Gerätefarbraum wiedergegeben sind.

Theoretisch sollten gleiche Mengen an Toner Farben erzeugen, die von einem Beobachter als in der Farbe neutral (grau) aufgenommen werden, oder die als Farben ohne Farbreichtum empfunden werden. Die Punkte, die Koordinaten mit gleichen Werten der Komponentenfarben haben, werden als Neutral-Achse des Gerätefarbraums bezeichnet. In der Vorstellung wird erwartet, daß der Gerätefarbraum von einem Helligkeitsextrem zu dem anderen geht (d. h. von Weiß zu Schwarz oder umgekehrt), ohne irgendeinen wahrnehmbaren Farbreichtum. Wie es oben angezeigt wurde, erzeugen die meisten Toner keine Neutral-Farben, wenn gleiche Mengen an Toner auf das Auf zeichnungsblatt aufgebracht werden.

In Hostprozessoren werden Farben für eine Anzeige auf Moni toren als variierende Mengen an Rot, Grün und Blau (RGB) spezifiziert. Drucker verwenden einen unterschiedlichen Farbsatz, der aus Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Toner zusammengesetzt ist. Das Übersetzen von RGB-Farbwerten in CMY-Farbwerte kann durch Formeln variierender Komplexität erreicht werden, wobei die einfachste folgendermaßen lautet: C = 1 - R; M = 1 - G; und Y = 1 - B. Schwarz kann durch gleiche Mengen an CMY erzeugt werden. Wenn das dunkelste Schwarz erforderlich ist, und wenn der Drucker CMY verwen det, um die schwarze Farbe zu erzeugen, dann müssen 300% an Toner auf das Papier aufgebracht werden (d. h. eine Menge mit einer Dichte von 100% für jede der drei Primärfarben). Unter solchen Umständen kann, wie es oben gezeigt wurde, der Toner von dem Aufzeichnungsblatte abgehen oder derselbe kann unter Umständen nicht korrekt auf dem Aufzeichnungsblatt verschmolzen werden. Da ferner CMY-Toner transparent sind, dürfte das dunkelste Schwarz unter Verwendung von lediglich CMY-Tonern nicht erreichbar sein.

Wenn ein K-Toner verwendet wird, um Schwarz zu erzeugen, wird nur sehr wenig oder gar kein CMY benötigt, was in Tonereinsparungen resultiert. Das Bestimmen der Menge an K-Toner, die verwendet werden soll, und wieviel CMY nicht verwendet werden soll, wenn Schwarz erzeugt werden soll, wird als "Farbtrennung" bezeichnet. Ferner wird das Bestim men, wieviel K-Toner verwendet werden soll, um gleiche Men gen an CMY-Toner zu ersetzen, als "Graukomponentenersetzung" oder GCR (GCR = Gray Component Replacement) bezeichnet. Für jede CMY-Farbe wird, wenn alle Komponentenfarben den Wert der Minimal-Farbkomponente (d. h. von C, M oder Y) annehmen, das Resultat als die "Graukomponente" bezeichnet.

In Fig. 1b sind Mengen an C-, M- und Y-Tonern, die eine spe zielle Farbe umfassen, als Balken entlang einer horizontalen Achse gezeigt. Wenn die C- und die M-Menge gleich der Y-Men ge ist, ist das Resultat eine Neutral- oder Grau-Komponente. Die Graukomponente wird ebenfalls als die "Unterfarbe" be zeichnet und ist die minimale Menge an C, M und Y, die in jeder CMY-Farbe zu finden ist. Der Prozentsatz der Unterfar be, der entfernt wird, wenn statt dessen K-Toner verwendet wird, wird Unterfarbenentfernung (UCR; UCR = Under Color Re moval) bezeichnet und ist üblicherweise eine Zahl von 0 bis 1 oder ein Prozentsatz von 0 bis 100. Diese Menge wird nach folgend ebenfalls als "minCMY" bezeichnet. Ein Wert "maxCMY" bezeichnet die Menge oder den Prozentsatz der Maximalwert komponentenfarbe der gesamten Tonerkombination. Die Menge an Toner, die zwischen die minCMY-Graustufe und den maxCMY-Wert fällt, wird als die Farbstärke-Farbe oder Chromafarbe be zeichnet und umfaßt die Farben, die erforderlich sind, um einen speziellen Farbton aufzubereiten bzw. zu rendern.

Unter Verwendung der oben definierten Ausdrücke wird an schließend der Farbtrennalgorithmus der Erfindung beschrie ben. Kurz gesagt maximiert der Algorithmus die Farbpalette (den Bereich an wahrgenommenen Farben, den ein Drucker drucken kann) und führt einen Grauausgleich der Neutral- Farb-Achse durch, während innerhalb der Maximaltonerbegren zungen des Druckers geblieben wird. Wie es nachfolgend zu sehen sein wird, wird es bevorzugt, daß ein Referenzfarbraum verwendet wird, der ein zylindrisches Koordinatensystem um faßt, in dem der Farbton (H), die Tinte (I) und die Farb stärke (C) die Referenzkoordinaten (HIC) bilden. Der HIC- Farbraum ist vorstellungsmäßig einfacher zu bearbeiten, da eine CMY-Farbe durch einen Farbton (H), die Gesamtmenge an Toner (I) und die Menge an Toner dargestellt werden kann, die zu dem Farbreichtum oder der Farbstärke (C) beiträgt. Alle drei Parameter müssen gesteuert werden, um die Farb palette zu optimieren, während der Maximaltonerbegrenzung des Druckers gehorcht werden muß.

Um eine ausgeglichene Neutral-Farb-Achse zu erreichen, wer den Farbproben gedruckt (und spektrophotometrisch gemessen), die in der Nähe der berechneten Neutral-Achse des Farbraums sind (d. h. alle CMY-Komponentenwerte sind gleich). Die gemessenen Farbprobenwerte werden verwendet, um CMYK-Werte zu bestimmen, die Grau erzeugen, das neutral ist, d. h. das keine Farbe hat.

Dann werden Proben unter Verwendung von Farben gedruckt, die sich von einer Vollfarbe (d. h. dem am meisten farbigen Rot) zu Schwarz erstrecken. Die Proben werden für alle Farbtöne (Rot, Orange, Gelb, Limone, Grün, Wasser, Cyan, Himmel, Blau, Violett, Magenta und Fuchsie) gedruckt. Unterschiedli che Werte für eine Unterfarbenentfernung und eine Graukompo nentenersetzung werden verwendet, um die Proben zu erzeugen. Die Proben werden dann spektrophotometrisch gemessen, und die CMYK-Werte, die die farbigsten Farben erzeugen, wenn von einer Zielfarbe zu Schwarz übergegangen wird, werden ausgewählt.

Anschließend wird ein Licht-Farbvektor durch Interpolieren von Farbwerten aus der vorher bestimmten farbigsten Farbe zu dem Weißpunkt bestimmt, um einen kompletten Datensatz zu schaffen.

Anschließend wird eine Interpolation verwendet, um innere CMYK-Farbdaten aufzufüllen. Eine abschließende Farbtrenn interpolationstabelle wird dann unter Verwendung des HIC- Farbraums erzeugt. CMY-Werte werden in den HIC-Farbraum übersetzt, und entsprechende Werte für C, M, Y und K werden dann den HIC-Werten durch eine dreidimensionale Interpola tion unter Verwendung vorher erhaltener CMYK-Farbtonwerte zugeordnet.

Das Verfahren zum Umwandeln von CMY- zu HIC-Koordinaten lau tet folgendermaßen:

Berechnen des gesamten Toners:

I = 1 - (1 - maxCMY + maxRGB)/2

Berechnen des Farbstärketoners:

C = maxCMY - 1 + maxRGB

Berechnen des Farbtonwinkels:
Die Tonerpegel, die zu einer Farbe beitragen, werden zuerst bestimmt. Es wird die Annahme getroffen, daß gleiche Mengen an CMY Neutral-Grau-Farben erzeugen. Daher werden gleiche Mengen an CMY zuerst von der eingegebenen CMY-Farbe subtra hiert.

C_c = C_i - min(CMY)

M_c = Y_i - min(CMY)

Y_c = Y_i - min(CMY)

Die Komponenten werden dann normiert:

vC_c = C_c/max(CMY_c)

vM_c = Y_c/max(CMY_c)

vY_c = Y_c/max(CMY_c)

Anschließend werden kartesische Koordinaten von den Komponentensektoren extrahiert, indem zugewiesen wird, daß der Gelbvektor entlang der positiven y-Achse liegt, der Magenta vektor entlang des Vektors -30 Grad von der positiven x-Ach se liegt, und der Cyan-Vektor entlang eines Vektors +30 Grad von der negativen x-Achse liegt.

Der resultierende kartesische Vektor V lautet folgender maßen:

V = ax + by

a = (√3)(vM_c - vC_c)/2; und

b = vY_c - (vC_c + VM_c)/2

Der Farbwinkel wird folgendermaßen berechnet:

H = arctan(b/a)

Bezugnehmend nun auf Fig. 7a in Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 wird das Verfahren zum Ableiten eines grau-ausgegli chenen Vektors für die Neutral-Achse beschrieben. Fig. 2 stellt ein CMY-Koordinatensystem dar, bei dem die Achse 10 gleiche Werte von C, M und Y darstellt. Wie es jedoch oben beschrieben wurde, erzeugen solche gleichen Werte nicht not wendigerweise eine Neutral-Grau-Farbe. Dementsprechend ist es notwendig, CMY-Werte abzuleiten, die Neutral-Grau-Werte erzeugen werden. Solche Werte werden erreicht, indem die CMY-Neutralachse 10 in gleiche Intervalle aufgeteilt wird, wobei jedes Intervall durch ansteigende ausgeglichene Werte von C, M und Y definiert ist (siehe Fig. 7a, Schritt 100).

In jedem Intervall wird eine "Scheibe" 12 erzeugt, die senkrecht zu der Neutral-Achse 10 ist. Eine schematische Darstellung einer Scheibe 12 ist in Fig. 3 gezeigt und um faßt eine Mehrzahl von "Speichen" 15, die sich bei der mitt leren Farbprobe 16 schneiden, die durch gleiche Werte für C, M und Y erzeugt wird. Eine Mehrzahl von unabhängig variier ten Datenpunkten 18 ist auf jeder Speiche 15 positioniert und wird durch Variieren der jeweiligen C-, M- und Y-Werte erreicht, um Variationen einer Farbe von der CMY-Neutral achse 10 abzuleiten. Es wird bevorzugt, daß drei Datenpunkte 18 auf jeder Speiche 15 ausgewählt werden, jede mit einer etwas zunehmenden Farbe, wobei das Intervall zwischen den Datenpunkten als Prozentsatz des Farbwerts für diese Scheibe (z. B. 3%) ausgewählt wird. Dementsprechend werden für jede Scheibe 18 Farbwerte sowie der zentrale Neutral-Farbwert erzeugt (Schritt 102, Fig. 7a).

Anschließend (siehe Fig. 4) wird eine Seite gedruckt, wobei für Scheiben 1 bis n die enthaltenen C-, M- und Y-Farbwerte in der Form kleiner geometrischer Fig. 20 (beispielsweise Quadrate) gezeigt sind, wobei jedes Quadrat 20 gemäß einem spezifischen CMY-Wert gefärbt ist (Schritt 104). Eine Dar stellung der Seite ist in Fig. 4 gezeigt. Es sei darauf hin gewiesen, daß die Seite anfänglich ohne die Verwendung ir gendeines K-Toners erzeugt wird, so daß eine Serie von aus geglichenen CMY-Neutral-Grauwerten bestimmt werden kann.

Dann wird jedes Quadrat 20 auf der gedruckten Seite mit ei nem Spektrophotometer gemessen (Schritt 106, Fig. 7a). Unter Verwendung der gemessenen Werte (d. h. Luminanz, Farbstärke und Farbton) wird eine Interpolation durchgeführt, um einen wahrnehmungsmäßig neutral-ausgeglichenen Grauwertvektor zu finden (Schritt 108). Anschließend werden die LCH-Werte, die entlang des Vektors fallen, in CMY-Werte umgewandelt, wobei ein inverses Interpolationsverfahren verwendet wird, das neue CMY-Werte erzeugt, die Punkten entlang des Vektors ent sprechen. Die CMY-Werte werden dann in den HIC-Farbraum ab gebildet (Schritt 110). Die drei Komponenten der Neutral- Achsenvektorwerte werden verwendet, wenn maximierte Schat ten-Farben abgeleitet werden, was nachfolgend bezugnehmend auf Fig. 5 und die Schritte 112 ff. erörtert wird.

Bezugnehmend nun auf Fig. 7b werden die Schritte, die in Fig. 7a gezeigt sind, als Schritte 100' bis 110' wiederholt, jedoch mit ansteigenden Mengen an K-Toner, der den CMY-aus geglichenen Grauwerten für jede Scheibe hinzugefügt wird.

Die Menge an K-Toner wird für jede aufeinanderfolgende Scheibe erhöht. Diese Schritte resultieren in einer Grau ausgeglichenen Neutral-Achse, die von Weiß zu Schwarz va riiert, und die der in Fig. 6 gezeigte Neutral-Achsen-Vektor 32 ist.

Das nächste Verfahren betrifft das Maximieren von Schatten- Farben und verwendet sowohl CMY- als auch K-Farbwerte und die CMY-Farbwerte für die Werte der drei Komponenten des Neutralachsenvektors, die in den Schritten 100 bis 108 abge leitet wurden. Das Ziel des Maximierungsverfahrens besteht darin, für jeden gegebenen Farbton zu bestimmen, welcher Pe gel an Graukomponentenentfernung und Unterfarbenentfernung verwendet werden soll, um von einem Punkt mit maximaler Farbstärke (einem am meisten farbigen Punkt) zu einem Schwarzpunkt überzugehen.

Zu Anfang wird eine Mehrzahl von N Farbtonwerten ausgewählt (Schritt 112, Fig. 8a). Die Anzahl von Farbtönen, die ausge wählt wurden, ist beliebig, es muß jedoch genug Auflösung geschaffen werden, um Interpolationsartefakte zwischen Farb tönen später in der Prozedur zu minimieren. Es wird bevor zugt, daß zumindest 12 gleich beabstandete Farbtöne ausge wählt werden (beispielsweise von 0 bis 360° in der in Fig. 1a gezeigten XY-Ebene).

Für jeden ausgewählten Farbton wird ein zweidimensionales Array 30 von CMYK-gefärbten geometrischen Figuren erzeugt (siehe Fig. 5), wobei die Farbwerte ausgewählt sind, um den gleichen Farbton beizubehalten. Entlang der X-Achse des Ar rays wird der K-Tonerpegel von 0 bis 100% erhöht und entlang der Y-Achse des Arrays zeigen die Farben der geometrischen Figuren ein ansteigendes Verhältnis von CMY-Prozeßschwarz (d. h. Grauausgeglichenen Mengen der drei Komponenten, d. h. CMY-Toner, die in den Schritten 100 bis 110 bestimmt wur den) zu den Farbstärketonern. Jedes der in Fig. 5 gezeigten Quadrate zeigt eine Farbe gemäß dem spezifischen Verhältnis von CMY-Prozeßschwarz zu der Menge an Farbstärketoner und K-Toner.

Bevor das Array 30 gedruckt wird, wird eine maximale Toner- Grenze des Druckers verwendet. Die maximale Tonergrenze ist die Menge an Toner, die von dem Drucker gehandhabt werden kann, um eine akzeptable Druckqualität zu erreichen (Schritt 114, Fig. 8a). Insbesondere wird die maximale Tonergrenze verwendet, indem die Menge an CMY-Prozeßschwarz-Toner in jedem gegebenen Quadrat proportional zu der maximalen Menge des CMY-Toners, die möglich ist, verringert wird. Wenn bei spielsweise angenommen wird, daß der maximale CMY-Prozeß schwarz-Toner 300% beträgt und die maximale Tonergrenze für einen Drucker 100% ist, dann kann die Menge an CMY-Prozeß schwarz-Toner um (i) eine lineare Funktion, beispielsweise 2/3, oder (ii) eine nichtlineare Funktion reduziert werden, um den größten Teil der Tintenreduktion in die dunklen Far ben zu schieben. Dieselbe Funktion wird dann an kleinere Werte von CMY-Prozeßschwarz angelegt, so daß die Tonermengen in jedem Quadrat in der gleichen Proportion reduziert wer den.

Anschließend wird das Array 30 gedruckt und (siehe Schritt 116) jedes Quadrat einer spektrophotometrischen Analyse unterzogen. Die abgeleiteten Farbwerte werden dann analy siert, um zu bestimmen, welches Quadrat einen Maximal-Farb stärkewert (d. h. eine Stufe neben der unteren linken Ecke von Array 30) zeigt, wobei die CMY- und K-Werte sowie ent sprechende HIC-Werte (Schritt 118) für die Stufe gespeichert werden. Anschließend wird jedes Quadrat mit einem größeren Luminanzwert als dem der Stufe mit dem Maximal-Farbstärke- Wert eliminiert, da nur dunklere Farben in diesem Abschnitt der Prozedur von Interesse sind (Schritt 120). Bis keine Quadrate mehr verbleiben (Entscheidungsschritt 121), wird das Verfahren über die Schritte 118 und 120 wiederholt, bis alle maximalen CMYK-Farbstärkewerte bestimmt und gespeichert sind.

Anschließend (Schritt 122) wird ein Weg von dem Quadrat, das den maximalen CMYK-Farbstärkewert zeigt, zu einem Quadrat, das einen schwärzesten CMYK-Farbwert zeigt (im allgemeinen das Quadrat in der oberen rechten Ecke von Array 30) unter Verwendung aller dazwischen ausgewählten Farbwerte bestimmt. Die gespeicherten CMYK-Werte werden verwendet, um weitere CMYK-Farbwerte abzuleiten, die kombiniert werden, um den Weg zu beschreiben (durch Interpolation von Punkten von dem Qua drat, das den Maximal-Farbstärkewert zeigt zu dem Quadrat, das den dunkelsten Schwarzwert zeigt). Nach einer Mittelung, um Diskontinuitäten zu glätten, werden die CMYK- und die entsprechenden HIC-Koordinatenwerte für den abgeleiteten Weg gespeichert (Schritt 124).

Bezugnehmend auf Fig. 9 besteht der nächste Schritt in dem Verfahren darin, einen Vektor von Licht-Farbwerten aus dem Maximal-Farbstärkewert, wie er oben bestimmt wurde, zu Weiß (wo CMYK = 0 gilt) zu bestimmen. Die Ableitung des Vektors für Licht-Farben wird für jeden Farbton durchgeführt, indem auf die CMYK-Farbwerte des Quadrats mit dem Maximal-Farb stärkewert, das oben bestimmt wurde, zugegriffen wird (Schritt 126). Der Vektor für Licht-Farben wird dann abge leitet, indem eine Mehrzahl von CMYK-Farbwerten zwischen dem Maximal-Farbstärkewert und Weiß interpoliert werden (Schritt 128).

In dieser Stufe werden bezugnehmend auf Fig. 6 ein Vektor 32 für die Neutral-Achse (grau), ein Schatten-Farbvektor 34 und ein Licht-Farbvektor 36 für jeden einer Mehrzahl von Farbtö nen abgeleitet (Fig. 6 zeigt nur die Vektoren für einen ein zigen Farbton). Nun besteht die Notwendigkeit, Farbwerte zwischen den Vektoren einzufüllen. Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, werden Punkte entlang des Vektors 32 für die Neutral- Achse an Punkte entlang des Schatten-Farbvektors 34 und des Licht-Farbvektors 36 angepaßt (Schritt 130). Dann werden Farbwerte zwischen den angepaßten Punkten mittels Interpola tion abgeleitet. Anschließend (Schritt 132) werden alle ab geleiteten Farbwerte durch C-, M-, Y- und K-Ebenendaten or ganisiert. Jede Ebene wird dann unter Verwendung entsprechender HIC-Farbdaten erst nach H, dann nach T und dann nach C sortiert (Schritt 134). Die Farbtrenndaten werden nun für eine anschließende Verwendung in der Farbtrennfunktion ge speichert, was nachfolgend beschrieben wird.

Die Farbtrennung wird erreicht (siehe Fig. 11), indem CMY- Druckerfarbwerte eingegeben werden und zuerst jeder eingege bene CMY-Wert in den HIC-Farbraum umgewandelt wird (Schritt 136). Anschließend werden die resultierenden HIC-Koordinaten für jede CMY-Farbe verwendet, um CMY- und K-Tonerwerte aus den Farbtrenndaten zu extrahieren, wobei dies für eine Farbe zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird. Da ein Eingabe-CMY- Farbwert kaum mit den abgeleiteten CMYK-Farbwerten überein stimmen wird, wird eine trilineare Interpolation verwendet, um jeden Farbwert zu extrahieren, indem aus den drei nahe liegendsten entsprechenden CMYK-Werten interpoliert wird (Schritt 138). Anschließend werden die berechneten Farben in eine Umwandlungstabelle eingegeben (Schritt 140), die dann beim Umwandeln der CMY-Druckerfarbeingabewerte in CMYK-Werte verwendet wird.

Wie es zu sehen ist, erlaubt die Erfindung, daß eine Umwand lungstabelle erzeugt wird, die sowohl eine Graukomponenten ersetzung als auch eine Unterfarbenentfernung schafft, wenn K-Toner verwendet wird. Ferner berücksichtigt die Erfindung die Maximalmengen an Toner, die ein Drucker verwenden darf, wodurch optimale Farbdarstellungen möglich werden.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen von Schwarzmengen, die mit Mi schungen aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Primärdruckerfarbe verwendet werden sollen, um einen vorgegebenen Farbton darzustellen, mit folgenden Schritten:

a) Bestimmen eines Grau-Vektors (32), der mehrere Graustufen definiert, durch
- a) Drucken einer Mehrzahl von Sätzen von far bigen geometrischen Figuren (20), wobei je der Satz durch Hinzufügen einer ansteigenden Menge von Schwarz eine unterschiedliche Helligkeit bezüglich eines vorherigen Satzes hat und eine Mehrzahl von Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primär druckerfarbe (CMY) und Schwarz (K) aufweist, wobei eine Kombination die drei Primär druckerfarben in gleichen Mengen enthält, die übrigen Kombinationen eine der drei Pri märdruckerfarben mit variierender Menge ent hält, und jede Kombination eines Satzes Schwarz in gleicher Menge enthält;
- b) Messen jedes Satzes, um spektrale Farbwerte zu erhalten;
- c) Interpolieren der spektralen Farbwerte, um einen Grau-Vektor (32) zu erhalten, und
- d) Bestimmen neuer Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe (CMY) und Schwarz für die interpo lierten spektralen Farbwerte, die den Grau- Vektor (32) beschreiben;
b) Bestimmen eines Schatten-Wegs für jeden Farbton durch
- a) Drucken einer Mehrzahl von Sätzen von far bigen geometrischen Figuren (30), wobei je der Satz einen unterschiedlichen Farbton bezüglich eines vorherigen Satzes hat und variierende Kombinationen der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe und variierende Mengen an Schwarz aufweist;
- b) Messen jeder geometrischen Figur, um gemes sene Spektralwerte für jede geometrische Fi gur (30) zu erhalten, und Auswählen einer ersten geometrischen Figur (30), deren ge messene Spektralwerte einen Maximal-Farb stärkewert für jeden Farbton haben, einer zweiten geometrischen Figur (30), deren ge messene Spektralwerte einen maximalen Schwarzwert für jeden Farbton haben, und mehrerer geometrischer Figuren (30), deren Farbstärkewerte zwischen denen der ersten und der zweiten geometrischen Figur liegen und deren Helligkeitswerte geringer sind als die der ersten geometrischen Figur;
- c) Bestimmen des Schatten-Wegs (34) für jeden Farbton durch Interpolation der Werte für die Maximal-Farbstärke, den maximalen Schwarzwert und den zwischen diesen beiden Werten liegenden Zwischenpegeln, wobei der Schatten-Weg die Farbtondruckerfarbwerte zwischen dem Maximal-Farbstärkewert und dem maximalen Schwarzwert umfaßt;
c) Interpolieren zwischen dem Maximal-Farbstärkewert und dem Weißpunkt, um einen Licht-Farbvektor (36) für jeden Farbton zu bestimmen;
d) Bestimmen von weiteren Kombinationen von Primär druckerfarbwerten und Schwarzwerten für Punkte, die zwischen dem Grau-Vektor (32), dem Schattenweg (34) und dem Licht-Farbvektor (36) liegen, um eine Farbtonebene für jeden Farbton zu erzeugen; und
e) Erzeugen einer Umwandlungstabelle, durch die Ein gabekombinationen von ersten, zweiten und dritten Primärdruckerfarbwerten (CMY) Ausgabekombinationen von ersten, zweiten und dritten Primärdruckerfarb werten (CMY) und Schwarzwerten zugeordnet werden, wobei die Zuordnung unter Berücksichtigung von Farbwerten jeder Eingabekombination und eines er sten, zweiten und dritten Primärdruckerfarbwerts (CMY) und Schwarzwerten, die einer oder mehreren nächstgelegenen Farbtonebenen zugehören, getroffen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem jeder Satz von farbigen geometrischen Figuren (30), die durch den Schritt b(i) gedruckt werden, ein zweidimensionales Array von geometrischen Figuren (30) zeigt, wobei die geometrischen Figuren (30), die entlang einer Achse des Arrays angeordnet sind, einen ansteigenden Schwarzgehalt zeigen, und eine zweite Achse des Arrays ansteigende Mengen der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe (CMY) zeigt, die Prozeß schwarz bilden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem eine Menge der ersten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe (CMY), die verwendet wird, um eine geometrische Figur (30) zu erzeugen, nicht größer als eine maximale Tinten- oder Tonermenge ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die Menge der er sten, der zweiten und der dritten Primärdruckerfarbe (CMY) in jeder geometrischen Figur (30) proportional zu einer Funktion

a) der maximalen Tinten- oder Tonermenge und
b) einer größten Menge an Tinte oder Toner, die bzw. der die erste, die zweite und die dritte Primär druckerfarbe (CMY) aufweist,

reduziert wird, wobei die Funktion entweder linear oder nicht-linear ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Primärfarben (CMY) Cyan, Magenta und Gelb sind.