專利名稱：中間色處理設備和中間色處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種打印機、復印機、傳真機等，并且涉及通過組合多個像素允許256級(8位)或更多灰度級的中間色處理(halftoning)設備或中間色處理方法。在本發(fā)明中，以矩形像素陣列形式形成圖像的光柵設備，如打印機、復印機、傳真機等典型地稱為打印機。
背景技術：
為了使打印機呈現稱為連續(xù)色調(tone)的、256級(8位)的灰度(gradation)，必須執(zhí)行稱為中間色處理的圖像轉換，該轉換通過多個像素處于ON狀態(tài)的面積的變化而進行中間色表現。
通常的中間色處理方法包括有序抖動(ordered dither)法，通過將預先準備的閾值陣列中的值與輸入像素值進行比較來確定像素的ON/OFF狀態(tài)；和誤差擴散法，將與作為像素的ON/OFF狀態(tài)的結果的輸入灰度值的誤差重新分布到周邊像素值上。
此外，有序抖動法包括簇狀點(clustered-dot)中間色處理，用于從多個相鄰像素形成周期的簇狀點，并且通過簇狀點的面積變化實現灰度表現；和分散(diffused)中間色處理(Bayer)法，用于在給定區(qū)域中以分散的方式均質地(homogeneously)分布ON點。
在其中再現的像素容易變得不穩(wěn)定的激光型打印機中，在中間色處理方法中最好使用簇狀點中間色法，因為簇狀點中間法使得能降低一個像素的波動對灰度特性的影響，并且在灰度表現穩(wěn)定性上較優(yōu)。
同時，在簇狀點中間色處理期間，簇狀點的濃度(density)與灰度特性之間存在折中(trade-off)。600dpi的單色二進制打印機在實現灰度特性與分辨率之間的兼容性時遇到問題。例如，在600dpi的打印機中，當每個簇狀點由3×3像素形成時，實現200dpi＝600/3的分辨率。所獲得的灰度級數包括白背景在內，僅僅是3×3+1＝10。為了使對一個像素提供兩個灰度級的打印機提供256個灰度級，由16×16形成一個簇狀點。簇狀點的濃度變?yōu)?00/16＝37.5dpi。因此，獲得非常粗糙的簇狀點。
在激光束型或LED陣列型的打印機的情況下，對于上述問題，可以采用通過PWM(脈沖寬度調制)來細分打印機的一個像素的方法。因此，使用通過調制一個點的曝光強度的PAM(脈沖幅度調制)法、從一個點生成多個灰度的方法。
然而，即使在這些方法的情況下，響應于今年來打印機的高速化，一個像素的脈沖間隔變短。由于這個原因，出現了由于脈沖生成的響應速度或顯影追隨性的極限、因此要求多個激光束來細分脈沖的問題，或者由于LED的復雜化而導致開發(fā)成本的增加、因而難以兼顧強度調制的多級化與低成本的問題。
為了解決上述問題，美國專利No.6191868和JP-A-2000-94782描述了一種在兼顧具有多個通過循環(huán)分散(cyclic dispersion)成長的中心點的簇狀點中間色處理與PWM的同時進行分散的方法。JP-A-2002-185787作為存儲閾值陣列的方法描述了一種方法，用于根據基本閾值圖案計算大致均等地分配給輸出灰度級數的閾值之間的間隔，并且生成閾值的陣列。

發(fā)明內容
在現有技術的情況中，當經過了多灰度化后的一個像素的灰度級數甚至在混合三種方法(即，用于一個像素的多灰度化的方法、用于形成簇狀點的方法和用于分散簇狀點的方法)執(zhí)行時仍不夠大時，要分配給這些方法的位的分散的匹配性出現問題。
例如，在美國專利No.6191868的方法中，當可以通過一個點實現僅四級的多灰度化(除了白背景之外)，并且當使用美國專利No.6191868的圖10(e)中所述的20灰度級的基本閾值圖案時，不容易產生視覺問題的分散級數限于2的冪型分散數據。當PWM包括大約四級時，無法通過減少PWM的級數來獲得中間的PWM級數。
考慮到這些事實，僅實現兩種分散的方式；即，(總灰度級數)＝(基本閾值圖案20灰度級)×(分散級數2)×(一個點的級數4)+(白背景1)＝161級，或者(總灰度級數)＝(基本閾值圖案20灰度級)×(分散級數4)×(一個點的級數4)+(白背景1)＝321級。
前一種分散方式對于高質量打印來說灰度級數稍有不足。為了實現后一種分散方式，美國專利No.6191868中描述的方法要求存儲超過8位的范圍的9位值的閾值陣列。
通常以8位的倍數為單位向/從存儲器寫/讀數據。存儲超過8位的閾值導致消耗以節(jié)省存儲器為前提的灰度處理器(例如打印機中容納的中間色處理設備)的寶貴資源。
在JP-A-2000-94782中，提出了一種切換表的方法，該表用于將PWM信號分配給與輸入灰度值或閾值相關聯的輸出灰度值。在這種情況下，PWM的表不能與復雜的閾值配置相關聯地改變，從而用于將PWM的成長(growth)方向與簇狀點形狀對齊的處理是困難的。與前一方法的情況一樣，除了閾值表以外提供與該閾值信息的配置相關聯的附加信息、或者將閾值的位寬增加到8位或更多，這將導致消耗存儲器。
在JP-A-2002-185787中描述的方法的情況中，存儲最終使用的閾值陣列的范圍仍然要求8位。因此，當考慮超過8位的灰度級數的范圍應用時，如之前所述，存在陣列大小增加的問題。
考慮上述情況做出了本發(fā)明，并且提供一種中間色處理設備和中間色處理方法。根據本發(fā)明的一個方面，中間色處理設備基于三種方法的混合進行中間色處理；即，用于一個像素的多灰度化的方法、用于形成簇狀點的方法和用于分散簇狀點的方法，即使通過合并這些方法實現的總灰度級數超過8位范圍。結果，避免了由于位分散的一致性而產生的問題。即使一個像素實現的灰度級數不夠大時，也提供能夠實現高質量打印的灰度級數。此外，象現有技術的情況那樣，以8位或更少存儲閾值，有助于解決灰度處理器的存儲器資源。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種用于將每像素8位的輸入像素信號ni轉換成r位的輸出像素信號no。該中間色處理設備包括灰度校正單元，用于將輸入像素信號ni擴展成n位的擴展像素信號ni’(n＞8)；閾值陣列存儲器，用于存儲8位的閾值nc；和閾值擴展單元，用于將8位的閾值nc擴展到n位的擴展閾值nc’，其中從灰度校正單元輸出的值的范圍與閾值擴展單元生成的擴展閾值nc’的范圍一致，并且根據擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值的比較，設置輸出像素信號no。
此外，閾值擴展單元用于存儲閾值縮放因子Np。nd是通過從8位閾值nc中減去指示附加信息的最高位獲得的閾值。閾值擴展單元將高(n-s)位乘以縮放因子Np，同時保持閾值的低s位，從而產生擴展閾值nc’。通過比較常數Δh’＝Np×(2^s)-1與差值Δn(＝ni’-nc’)，生成輸入到輸出轉換表的輸出灰度值，使得當滿足Δn＜0時，輸出灰度值的所有位被設為0；當滿足Δn＞Δh’時，輸出灰度值的所有位被設為1；在其他情況下，設置輸出灰度值滿足Δn/(2^s)(小數部分被丟棄或截斷)，其中差值Δn是擴展像素信號ni’與對應于依次為每個輸入像素信號ni選擇的閾值ni的擴展閾值nc’之間的差。
根據上述配置，可以提供一種兼顧用于存儲閾值的分散簇狀點方法的中間色處理方法，其存儲不超過8位的閾值作為閾值陣列，并且能夠在存儲器中的閾值陣列不擴展超過8位的情況下，解決超過8位范圍的灰度級數。
此外，可以使由7位或更少位構成的閾值具有1位用于切換輸出圖案的切換信息。因此，可以在不增加閾值陣列的情況下執(zhí)行與閾值陣列相關的輸出圖案的切換。


將基于下面附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是根據本發(fā)明實施例的包括中間色處理設備的圖像處理設備的方框圖；圖2是中間色處理設備的詳細方框圖；圖3是用于形成應用到中間色處理設備的閾值陣列的方法的過程圖；圖4是示出一個示例輸出轉換表的說明圖；圖5是示出另一示例輸出轉換表的說明圖；圖6是示出關于基本閾值圖案的形狀和各個寄存器的參數的示例設置的說明圖；圖7是示出根據本發(fā)明實施例的中間色處理的過程的流程圖；圖8是示出灰度校正單元的輸入-輸出對應關系的特性的特性圖；圖9是示出通過灰度校正獲得的輸出濃度校正的特性的特性圖；圖10是根據另一示例的分散處理單元的方框圖；圖11是當調制曝光強度時采用的閾值陣列方法的過程圖；圖12是當調制曝光強度時采用的輸出轉換表的說明圖；圖13是示出由鏈式點(chained dot)引起的濃度突然變化的示例的特性圖；以及圖14是激光打印機的示意圖。
具體實施例方式
根據本發(fā)明的實施例，提供了一種激光打印機，其能夠進行將一個點分成四個子部分的PWM處理。采用了由64到80個閾值形成的閾值陣列，這些閾值是通過根據稍后所述的圖3所示的方法將16到20個閾值圖案四倍化(quadruple)而確定的。對于閾值陣列，通過取s＝2，Np＝4以及Δh’＝31，生成擴展閾值nc’。通過將常數Δh’與擴展閾值和擴展像素信號ni’之間的差值Δn進行比較，按照情況分別處理輸出像素信號no，其中ni’與擴展閾值nc’的范圍一致。
當滿足Δn＜0時，將輸出像素信號的所有位設為0。當滿足Δn＞Δh’時，將輸出像素信號的所有位設為1。在其他情況下，將輸出像素信號no設置為滿足Δn/(2^s)。將該輸出灰度值分配為如圖4所示的輸出圖案是最有效的。下面將參照附圖描述本發(fā)明的多個實施例。
圖1示出了應用根據本發(fā)明第一實施例的中間色處理設備的彩色激光打印機的方框圖。該方框圖示出了在600dpi的彩色激光打印機中執(zhí)行的圖像處理的流程。
要成為打印對象的圖像數據1作為一頁的RGB數據，被存儲在輸入緩沖器2中。為了執(zhí)行KCMY的各面(各色)的顯影，打印機引擎13重復輸入緩沖器2之后的處理四次；即，對于單個彩色圖像的KCMY的4面。
最初，四色分解單元5執(zhí)行必要的內部初始化，使得從順次的RGB點數據計算黑色(K)。響應于初始化，灰度校正單元7從灰度校正值表8中將分配給黑色的校正值加載到內部參考表中。抖動生成單元10加載閾值陣列存儲器中存儲的分配給黑色的閾值陣列，以及來自表11的關于閾值陣列的大小數據，從而進行內部初始化。與圖3所示的閾值陣列55相同，閾值陣列是用8位表示的從0到255的值的陣列。
從輸入緩沖器2送來的RGB數據經過色彩校正單元3執(zhí)行的色彩校正、四色分解單元5執(zhí)行的黑色數據生成、以及灰度校正單元7執(zhí)行的灰度校正。隨后，中間色處理設備9以PWM信號12的形式將RGB數據輸出到打印機引擎13?；叶刃Ｕ龁卧?校正灰度值，該灰度校正單元7構成稍后所述的中間色處理設備9的一部分，并且取通過設置各種設置參數獲得的nmax＝(總灰度級數-1)作為最大值。
圖8示出了灰度校正單元實現的輸入與輸出之間的示例性對應關系。在該示例中，假定對應于在0到255范圍內的輸入灰度值ni，輸出灰度值為從0到nmax(≤1023)的10位范圍值。現在，10位范圍意味著，作為nmax允許的最大值可以高達1023，并且nmax可以是不必要求10位的值。
圖9示出了校正后的特性。在從打印機引擎13輸出的圖像對于(僅輸入范圍與輸出范圍匹配的)線性校正41的濃度特性是虛線的原特性42的情況下，如圖8所示對應于原始特性的逆特性的校正曲線40實現為灰度校正單元7的輸入-輸出關系(通過參照例如查找表)。因此，可以獲得圖9所示的校正特性43所指示的線性濃度特性。
不用說，可以通過從校正曲線40生成目標特性來容易地獲得上述特性以外的任意濃度特性。
在完成了對黑色一頁的處理之后，四色分解單元5、灰度校正單元7和抖動電路10重新載入對于青色所需的各個參數，如閾值陣列等，以便執(zhí)行初始化。通過類似處理將青色一頁的PWM信號12送到打印機引擎13。同樣地，執(zhí)行洋紅和黃色的處理。與打印機引擎的垂直同步信號同步地執(zhí)行這些色面之間的切換。
圖1所示的處理流程是假定在稱為四旋轉型(four rotary type)彩色激光打印機執(zhí)行的圖像處理上，它每次顯影CMYK面中的一個。然而，即使在串聯型的圖像處理(其中提供CMYK各色的顯影單元并且以基本同時的方式顯影四種色彩)的情況下，從灰度校正單元7到中間色處理設備9的處理也是類似的。
圖2是根據該實施例的中間色處理設備的方框圖。在圖中，符號[b:a]表示關于第a到第b的(b-a+1)位的部分信號，其中信號線從最低位的信號線0依次編號到高位的信號線。例如，分配給二進制值(00001011)的信號[3:0]為(1011)，即低四位。[3:1]表示[3:0]的高三位(101)。
首先，將描述中間色處理設備9中的閾值擴展單元37的配置和功能。節(jié)點32a將閾值nc的最高位的信號線連接到節(jié)點32b的信號線。閾值nc的最高位被用作輸出圖案切換標志，該輸出圖案切換標志與稍后描述的輸出轉換表22組合。節(jié)點33a連接到節(jié)點33b的信號線。
寄存器25存儲一位的值s1。對于s1，當使用nc的最高位作為輸出圖案切換標記時，s被設為0。否則，s1被設為1。
寄存器23(第二寄存器)存儲3位的值Np。Np表示一個點的濃度的切換(switch)級數(即，由灰度的級數減一而確定的值)。例如，當通過PWM將一個點分成四個子部分時，Np被設為4。
寄存器20’存儲2位的值s。附圖標記s表示美國專利No.6191868中采用的位移(bit shift)量；即，閾值nc中用于分散處理的位數。
寄存器19(第一寄存器)存儲6位的值Δh’＝(Δh-1)。Δh表示擴展閾值nc’之間的間隔，這將在稍后描述。
寄存器的值與構成稍后描述的基本閾值圖案的點個數(基本閾值個數)之間存在如下關系；即，分散數＝2^s，Δh＝(分散數)×Np，并且總灰度級數＝(基本閾值個數)×Δh+1，其中2^s表示2的s次冪。
根據寄存器25的值s1，在s1＝0的情況下，選擇單元20選擇用0替換閾值nc的最高位獲得的值。在s1＝1的情況下，選擇不加改變的閾值nc的值，并且輸出所選值。
掩碼表21存儲4個8位掩碼。響應于寄存器20’中的設置值s，在s＝0的情況下輸出值(11111111)；在s＝1的情況下輸出值(11111110)；在s＝2的情況下輸出值(11111100)；以及在s＝3的情況下輸出值(11111000)。然而，括號內的數是二進制表示法。
AND電路26接收從選擇單元20輸出的(8位)值和從掩碼表21輸出的(8位)值，作為輸入；并且輸出該輸出值的邏輯AND乘積(對每位的乘積)。
AND電路27接收通過以從選擇單元20輸出的(8位)值的位和從掩碼表21輸出的值的位逐位反轉0和1而確定的值，作為輸入；并且輸出反轉值的邏輯乘積的低三位。
乘法單元28接收寄存器23的(3位)值Np和來自AND電路26的(8位)輸出，作為輸入；并且輸出11位乘法結果的低10位。如果Np值限制為2^i型(i＝0，1，2，3)，則乘法單元28可以僅僅移位實現。在這種情況下，產生邏輯規(guī)模小的優(yōu)勢。
加法單元29接收從乘法單元28輸出的(10位)值和從AND電路27輸出的(3位)值，作為輸入；并且輸出通過將這些值加在一起獲得的(10位)值。加法單元29的算術運算原來僅進行由掩碼表21和AND電路26、27分解的值的合成。沒有發(fā)生進位，并且輸出值假設為10位的值。因此，加法單元29可以通過將10位輸入值的低3位與3位輸入值的OR值合并來實現，而不用通過考慮普通的進位的額外運算實現。
因此，閾值擴展單元37以8位閾值nc作為輸入值；并且輸出10位擴展閾值nc’，nc’是通過僅將nc的高(8-s)位乘以Np、而低s位保持不變獲得的。
接下來，將描述抖動計算單元的配置。抖動計算單元34接收由灰度校正單元7與該10位值相關聯的校正灰度值ni’、以及由閾值擴展單元37擴展10位的擴展閾值nc’，作為輸入；并且輸出通過下列配置獲得的6位值。
減法單元14接收(10位)校正灰度值ni’和從加法單元29輸出的(10位)擴展閾值nc’，作為輸入；并且輸出(10位)減法值Δn＝ni’-nc’和(1位)下溢信號36。在Δn＜0的情況下，下溢信號36假定為值1。在Δn≥0的情況下，下溢信號36假定為值0。下溢信號的邏輯值(0，1)被反轉并輸入到AND電路17。
比較單元15接收來自減法單元14的(10位)輸出Δn和來自寄存器的(6位)值Δh-1，作為輸入。在Δn＞Δh-1的情況下，比較單元15輸出一位值1。在Δn≤Δh-1的情況下，比較單元15輸出一位值0。OR電路16接收從比較單元15輸出的(1位)值和從減法單元14輸出的(10位)值Δn，作為輸入。在來自比較單元15的輸出假定為值0的情況下，Δn的低6位不加改變地輸出。當來自比較單元15的輸出假定為值1的情況下，比較單元15輸出(二進制)值(111111)。
AND電路17接收下溢信號36的(1位)邏輯反轉值和從OR電路16輸出的(6位)值，作為輸入值。當下溢信號36假定為值1(其反轉值為0)時，AND電路17輸出(二進制)值(000000)。當下溢信號36假定為值0(其反轉值為1)時，不加改變地輸出從OR電路16輸出的(6位)值。
抖動計算單元34接收(10位)校正灰度值ni’和(10位)擴展閾值nc’，作為輸入值。對于(10位)Δn＝ni’-nc’和(6位)Δh＝Δh’-1，在Δn＜0的情況下，抖動計算單元34輸出值(000000)。如果Δn＞Δh’，則抖動計算單元34輸出值(111111)。在其他情況下(0≤Δn≤Δh’)，抖動計算單元輸出Δn的低6位。
現在將描述分散處理單元的配置。在分散處理單元35中，OR電路31a接收抖動計算單元34的(6位)輸出的低3位，作為輸入值。如果輸入值不是0，則輸出一位值1。如果輸入值是0，則輸出一位值0。
OR電路31b接收抖動計算單元34的(6位)輸出的低2位作為輸入值。如果輸入值不是0，則輸出一位值1。如果輸入值是0，則輸出一位值0。
加法單元30a接收抖動計算單元34的(6位)輸出的中間3位[5:3]和從OR電路31a輸出的(1位)值，作為輸入值；并且輸出由這些輸入值構成的(4位)相加值。
加法單元30b接收抖動計算單元34的(6位)輸出的中間4位[5:2]和從OR電路31b輸出的(1位)值，作為輸入值；并且輸出由這些輸入值構成的(4位)相加值。當中間值[5:2]的4位值假定是(二進制)(1111)時，輸出值飽和；不執(zhí)行由加法引起的進位；并且輸出值(1111)。
加法單元30c接收屬于抖動計算單元34的(6位)輸出的中間4位[4:1]和最低1位，作為輸入值；并且輸出由這些輸入值構成的(4位)相加值。當中間4位[4:1]假定是(二進制)值(1111)時，輸出值飽和，并且產生輸出(1111)，而不執(zhí)行由加法引起的進位運算。
根據寄存器20’的預置值s，選擇單元24在s＝0的情況下選擇抖動計算單元34的(6位)輸出中的低4位。選擇單元24在s＝1的情況下選擇和發(fā)送加法單元30c的(4位)輸出；在s＝2的情況下選擇和發(fā)送加法單元30b的(4位)輸出；以及在s＝3的情況下選擇和發(fā)送加法單元30a的(4位)輸出。
輸出轉換表22接收通過節(jié)點32a提取的閾值nc的最高1位加到從選擇單元24輸出的(4位)值的高位、而確定的5位值，作為輸入。通過參照表，輸出對應的4位值。
圖4和圖5示出了輸出轉換表的輸入與輸出關系示例。圖4示出了PWM進行的子劃分數Np為4的情況。圖5示出了PWM進行的子劃分數Np為8的情況。在圖4和5中，輸入和輸出值用二進制表示，并且用作為時間軸的水平軸和作為表示脈沖強度的垂直軸，概念性地繪出對應于輸出值的脈沖圖案。
當使激光束執(zhí)行從左到右的掃描時，圖4、5所示的右成長圖案60對應于曝光信號圖案，其中點隨著濃度增加從左到右成長并且從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)。左成長圖案61對應于曝光信號圖案，其中點隨著濃度增加從右到左成長，并且從OFF狀態(tài)變?yōu)镺N狀態(tài)。特別地，當輸入值的最高位是0時，分配右成長圖案60。當輸入值的最高位是1時，分配左成長圖案61。
圖3示出了形成通過結合圖2所示的中間色處理設備9實現有效的中間色處理的閾值陣列的示例方法。
在(步驟1)中，如圖3所示的基本閾值圖案50所指示的，形成了從0開始表示的、隨著輸入灰度值ni增加要打印的點(point)的順序的圖案。在圖3所示的基本閾值圖案50的例子中，如基本閾值圖案50上的虛箭頭所指示的，圖案形成從起始點0開始螺旋式順時針成長的簇狀點。
在(步驟2)中，形成閾值圖案52，其中基本閾值模式50的元素被乘以2^s。閾值圖案52的一個示例假定s＝2。
在(步驟3)中，為了利用閾值的最高位切換PWM的成長圖案，將128加到閾值圖案52的陰影部分51的各個元素，從而生成閾值圖案53a。PWM的成長圖案的切換是通過圖6所示的輸出轉換表的設置的組合(將在稍后描述)實現的。切換的實現是基于閾值圖案52的元素的最高位假定為值0；即，127或更少這一前提的。只要基本閾值圖案50的組成元素數量是128/(2^s)或更少，就滿足這個前提。例如，在s＝2的情況下，只要基本閾值圖案50由32個或更少元素組成，就可以滿足使用標志位的前提。
在(步驟4)中，基于閾值圖案53a，通過添加將閾值圖案53a的各個元素加1形成閾值圖案53b、通過將閾值圖案53a的各個元素加2形成閾值圖案53c，并且通過將閾值圖案53a的各個元素加3形成閾值圖案53d。根據位移矢量[(4，2)，(-2，4)，及其和]將這些圖案相互組合，從而形成擴展閾值圖案54。
結果，當校正輸入灰度值ni’遞增1時，如美國專利申請No.6191868中提供的圖9的情況那樣，以53a、53b、53c和53d的順序進行分散。因此，增加了要打印的簇狀點的濃度。
在(步驟5)中，從擴展閾值54重復的政列中，切出與行和列一起周期性閉合的矩形區(qū)域，從而獲得閾值陣列55。
圖1所示的抖動生成單元10通過使用關于閾值陣列55的大小的信息，周期地重復利用閾值陣列55；并且將閾值nc提供到中間色處理設備9。
與美國專利申請No.6191868的圖8中公開的示例的情況類似，也可以在節(jié)約閾值陣列55大小的同時通過分別利用虛線57指示的部分陣列使用閾值陣列55，使得該部分陣列位于箭頭A所指示的位置。
在這種情況下，除了關于陣列大小的信息外，圖1所示的抖動生成單元10利用關于箭頭A所指示的位置的信息管理閾值的地址，它等效于虛線57所指示的部分閾值陣列中的閾值陣列55的重復利用。
關于這樣配置的閾值陣列，圖2所示的中間色處理設備9中的各個寄存器的設置值被設置成使得Np＝4，s＝2，Δh＝16(＝Np×2^s)，以及s1＝0。結果，實現了中間色處理，其中PWM級數Np(＝4)，分散數＝2^s(＝4)，(最大灰度值)＝(基本閾值個數)×Δh＝20×16＝320，以及(總灰度級數)＝(最大灰度值)+1＝321。
不用說，上述(步驟1)到(步驟5)的配置方法可應用到圖3所示的基本閾值圖案50以外的任何形狀。
圖6示出了包括圖3所示的示例的基本閾值圖案的形狀和可應用到各種情況的寄存器的示例設置值。寄存器19將圖6中的值Δh存儲為值Δh-1，從而有效地利用寄存器19中的位數。
圖6中的最大閾值是通過從圖3所示的(步驟3)中的閾值的最高位去掉附加(128的加法)而確定的最大值。因此，在圖6中的最大閾值變?yōu)?28或更大的情況下，如果執(zhí)行關于圖3中的(步驟3)的處理，則將產生進位。在這種情況下，略去關于(步驟3)的處理，并且以圖2中的寄存器25的值s1＝1來使用寄存器19。
在這種情況下，難以在維持與閾值陣列匹配的同時，排列圖4所示的輸出轉換表中的右成長圖案61和左成長圖案60(步驟3)。因此，例如通過回顧閾值的陣列關系與圖案表，通過使右成長圖案61與左成長圖案60相同等，來執(zhí)行調節(jié)以便實現簇狀點的結構(texture)和濃度灰度之間盡可能平滑的連貫。
圖3所示的前一示例對應于圖6的(3)中的第一行示例。如圖6的(3)所示，對于圖3所示的基本閾值圖案的形狀，可以執(zhí)行由Np＝4，s＝3(分散數為8)或者Np＝8，s＝2(分散數為4)的設置確定的、(總灰度級數)＝641的中間色處理，它們被采用作為另一寄存器的設置值。然而，在這些情況下，最大閾值如前面提到的，變?yōu)?28或更大。因此，中間色處理設備9使用寄存器25的值s1作為s1＝1。
不用說，Np＝8的情況是基于硬件(曝光控制器)與8個輸出電平(包括白背景底或純色在內9個灰度級)兼容的前提的。符合該前提，使圖2所示的輸出轉換表22也對應于圖5所示的8級脈沖圖案。
此外，可以通過使用與三級輸出(四個灰度級)兼容的曝光控制器和輸出轉換表255解決Np＝3的情況。
圖7示出了當根據本發(fā)明實施例的中間色處理方法用軟件實現時采用的流程圖。
當處理開始時，設置各種類型的表，如γ表(Gamma)、輸出轉換表、掩碼表(Mask)、和抖動閾值陣列(nc)。
抖動閾值陣列是利用圖3中的步驟1到5中指示的方法，從圖6所示的基本閾值圖案形狀獲得的閾值陣列(例如，閾值陣列55)。如圖8所示，γ表是閾值陣列中的總灰度級數的范圍與輸出范圍匹配的表。掩碼表Mask是如下表，即，Mask
＝(11111111)、Mask[1]＝(11111110)、Mask[2]＝(11111100)、Mask[3]＝(11111000)是在括號中的數字是二進制表示的情況下得出的。
在步驟101中，對Np設置(每個像素灰度級數-1)；對s設置分散位數；以及對Δh設置Np×(2^s)。根據組合，如圖6所示，根據步驟100中設置的抖動閾值設置這些值。例如，當根據圖3所示的閾值陣列55進行設置時，設置Np＝4，s＝2以及Δh＝16。
將關于步驟102到步驟109的處理重復對應于一頁的各個輸入像素值的陣列元素ni＝ni[i][j]的量。
在步驟102中，對ni輸入第一(下一)輸入像素值(8位值)，并且第一(下一)閾值陣列的元素值與nc關聯地輸入。在正常情況下，ni和nc是8位值的二維陣列參考的值。假設nc的陣列大小是(xsize)×(ysize)，通過選擇nc的元素(i％xsize，j％ysize)以及nc＝nc[i％xsize][j％ysize]，重復利用要與輸入像素的(i，j)元素ni＝ni[i][j]比較的閾值nc(符號n％p是當“n”除以p時獲得的余數)。
在步驟103中，假定獲得nf＝nc&(10000000)，nh＝nc&(01111111)&Mask[s]，nL＝nc&(10000000)&-Mask[s]，其中符號&表示對每個位的AND運算；-表示對每個位的0、1反轉；并且括號內的值是二進制。
在步驟104中，假定獲得ni’＝Gamma[ni]，nc’＝nh×Np+nL，Δn＝ni’-nc’。
在步驟105中，根據Δn的值設置4位的值p，使得在Δn≤0的情況下實現p＝0；使得在Δn≥Δh的情況下實現p＝(1111)；以及使得在0＜Δn＜Δh的情況下實現p＝Δn/2^s(小數部分被截斷)。
在步驟106中，將nf＞＞3(通過將nf向右移動3位獲得的值)加到p上。
在步驟107中，根據輸出轉換表22將p轉換成輸出值p’，并且在步驟108中輸出該輸出值。
在步驟109中，重復關于步驟102到108的處理，直到一頁的輸入像素ni完成為止。在一頁的處理完成之后，處理完成。
即使如美國專利申請No.6191868中所述的那樣在步驟105中丟棄p＝Δn/2^s的小數部分，也可以產生相似的優(yōu)點。
圖10示出了在對應于丟棄操作的中間色處理設備9中的分散處理單元35。分散處理單元是通過省略加法單元、以及提供從節(jié)點33b的6位信號中選擇4位信號線的簡單裝置實現的。由于對應于s＝3的選擇信號是3位[5:3]，因此將信號0加到最高位從而產生四位。
圖3和4所示的實施例描述了用于利用閾值nc的最高位切換PWM的成長方向的方法。然而，當打印機引擎單元中的顯影單元(未示出)是LED陣列頭時，通過控制曝光強度將一個像素多值化。
圖12是另一實施例中的輸出轉換表的示例。當打印機引擎單元的曝光控制單元通過輸入信號的持續(xù)時間和輸入信號的強度來控制曝光強度時，可以利用如圖所示的輸出轉換表。
在圖12中，響應于輸出轉換表的5位輸入，將最高位分配給輸出信號強度，并且將低四位分配給信號輸出時間。當輸出信號強度位是1時，設置信號強度使得比正常時候獲得的要低。
圖11示出了用于形成抖動閾值圖案的另一示例方法。如圖所示，對于最初在擴展期間與該像素相鄰的簇狀點部分58連接的像素51，基本閾值圖案50的簇狀點部分58將閾值元素的最高位加上128(步驟3)。可以緩解濃度特性的突然變化。圖13示出了在該情況下實現的濃度特性。緩解了簇狀點鏈接(出現鏈接點)的灰度值70的濃度特性中的突變部分71的發(fā)生。
圖14是配有本發(fā)明的中間色處理設備的彩色激光打印機。在打印機引擎13中，配有包括本發(fā)明的中間色處理設備的圖像處理器的打印機控制器81被附著在外殼的側面位置。
打印機引擎13采用以下系統(tǒng)，即，通過激光82在感光元件84上形成靜電潛像、通過顯影單元83充電的色素(色粉)顯影感光元件84上的靜電潛像，并且將靜電潛像轉印到中間轉印元件86上。盡管簡單地進行圖示，但激光光學系統(tǒng)82使得激光通過多面鏡的旋轉進行掃描，同時將與感光元件84被送入的方向(在圖中從下到上)正交的方向作為主掃描方向。
盡管沒有具體地圖示，但在打印機控制器81中裝有曝光時間控制單元，用于將從輸出轉換表22輸出的值與脈沖圖案相關聯；和曝光強度控制單元，用于以兩級來切換激光的脈沖強度。
本發(fā)明允許實現這樣的中間色處理設備，其通過對于難以由一個像素進行n位灰度表現(n通常是8)的光柵圖像輸出設備，組合多個像素來進行用于表現n位灰度的轉換。因此，本發(fā)明可以廣泛應用于打印機、復印機和傳真機。
于2005年8月23日提交的日本專利申請No.2005-241243的整個公開，包括說明書、權利要求書、附圖和摘要，通過引用全部并入這里。
權利要求
1.一種中間色處理設備，用于將每像素8位的輸入像素信號轉換成每像素r位的輸出像素信號，其中r小于8，該中間色處理設備包括灰度校正單元，用于將輸入像素信號擴展成每像素n位的擴展像素信號，其中n大于8；閾值陣列存儲器，用于存儲具有8位的閾值的閾值陣列；和閾值擴展單元，用于將8位的閾值擴展到每像素n位的擴展閾值，其中，從灰度校正單元輸出的擴展像素信號的范圍與擴展閾值的范圍一致，并且其中，根據擴展像素信號和與為每個輸入像素信號選擇的閾值對應的擴展閾值的比較，設置輸出像素信號。
2.如權利要求1所述的中間色處理設備，還包括存儲常數Δh’的第一寄存器，其中，閾值擴展單元包括第二寄存器，用于存儲對閾值的縮放因子Np，其中，常數Δh’滿足Δh’＝Np×(2^s)-1，其中，s是整數，其中，閾值擴展單元將閾值的高(n-s)位乘以縮放因子Np，同時保持閾值的低s位，其中，當滿足Δn＜0時，輸出像素信號的所有位被設為0，其中，當滿足Δn＞Δh’時，輸出像素信號的所有位被設為1，其中，在其他情況下，設置輸出像素信號滿足Δn/(2^s)，其中小數部分被丟棄或截斷，以及其中，Δn是擴展像素信號和與為每個輸入像素信號選擇的閾值對應的擴展閾值之間的差值。
3.如權利要求2所述的中間色處理設備，其中，使用常數Δh’＝Np×(2^s)來代替常數Δh’＝Np×(2^s)-1。
4.如權利要求2所述的中間色處理設備，其中，整數s是閾值的低位數，并且整數s處于從0到3的范圍，并且是可變的。
5.一種用于將每像素8位的輸入像素信號轉換成每像素r位的輸出像素信號的中間色處理方法，其中r小于8，該中間色處理方法包括將輸入像素信號擴展成n位的擴展像素信號，其中n大于8；將8位的閾值擴展到n位的擴展閾值，并且使擴展閾值的范圍與擴展像素信號一致；以及根據擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值的比較，設置輸出像素信號。
6.如權利要求5所述的中間色處理方法，其中通過將閾值的高(n-s)位乘以縮放因子Np、同時保持閾值的低s位，來擴展閾值，其中，當滿足Δn＜0時，輸出像素信號的所有位被設為0，其中，當滿足Δn＞Δh’時，輸出像素信號的所有位被設為1，其中，在其他情況下，設置輸出像素信號滿足Δn/(2^s)，其中小數部分被丟棄或截斷，其中，Δh’是常數，并且滿足Δh’＝Np×(2^s)-1，其中，s是整數，以及其中，Δn是擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值之間的差。
7.如權利要求6所述的中間色處理方法，其中在確定時，使用常數Δh’＝Np×(2^s)來代替常數Δh’＝Np×(2^s)-1。
8.如權利要求6所述的中間色處理方法，其中，整數s是閾值的低位數，并且整數s處于從0到3的范圍，并且是可變的。
9.一種激光打印機，包括激光掃描光學系統(tǒng)；曝光時間控制單元，用于將形成一個點的激光曝光單位時間細分；輸出轉換表，用于將輸入到曝光時間控制單元的圖案與輸出灰度值相關聯；灰度校正單元，用于將每像素8位的輸入像素信號擴展成每像素n位的擴展像素信號，其中n為8或更大；閾值陣列存儲器，用于存儲具有7位的閾值和1位附加信息的閾值陣列，其中作為特定位的1位附加信息與閾值陣列的排列相關；和閾值擴展單元，用于將該特定位以外的7位擴展成n位的擴展閾值，其中，灰度校正單元的輸出范圍與擴展閾值的范圍一致，并且其中，基于輸入像素信號、以及擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值之間的差值Δn，產生輸出灰度值，以及其中，根據特定位的值切換輸出轉換表。
10.一種激光打印機，包括激光掃描光學系統(tǒng)；曝光時間控制單元，用于將形成一個點的激光曝光單位時間細分；灰度校正單元，用于將每像素8位的輸入像素信號擴展成每像素n位的擴展像素信號，其中n為8或更大；閾值陣列存儲器，用于存儲具有7位的閾值和1位附加信息的閾值陣列，其中作為特定位的1位附加信息與閾值陣列的排列相關；和閾值擴展單元，用于將該特定位以外的7位擴展成n位的擴展閾值，其中，灰度校正單元的輸出范圍與擴展閾值的范圍一致，并且其中，基于輸入像素信號、以及擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值之間的差值Δn，產生輸出灰度值，以及其中，根據特定位的附加信息，確定接通和關斷輸出激光脈沖的順序。
11.一種激光打印機，包括曝光單元；曝光時間控制單元，用于將曝光單位時間細分成r份，其中r是整數；曝光強度控制單元，用于將曝光單元的曝光強度切換成多個級；灰度校正單元，用于將每像素8位的輸入像素信號擴展成每像素n位的擴展像素信號，其中n為8或更大；閾值陣列存儲器，用于存儲具有7位的閾值和1位附加信息的閾值陣列，其中作為特定位的1位附加信息用于決定曝光單元的曝光強度；和閾值擴展單元，用于將該特定位以外的7位擴展成n位的擴展閾值，其中，曝光時間控制單元基于輸入像素信號、以及擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值之間的差值Δn，確定曝光時間，以及其中，曝光強度控制單元基于特定位的值，確定曝光單元的曝光強度。
12.如權利要求11所述的激光打印機，其中，曝光單元包括激光光學系統(tǒng)和LED陣列中的至少一個。
13.如權利要求9所述的激光打印機，其中，閾值擴展單元包括用于存儲縮放因子Np的寄存器，其中，閾值擴展單元將閾值的高(n-s)位乘以縮放因子Np，同時保持閾值的低s位，以生成擴展閾值，其中，當滿足Δn＜0時，輸出像素信號的所有位被設為0，其中，當滿足Δn＞Δh’時，輸出像素信號的所有位被設為1，其中，在其他情況下，設置輸出像素信號滿足Δn/(2^s)，其中小數部分被丟棄或截斷，其中，Δh’是常數，并且滿足Δh’＝Np×(2^s)-1，以及其中，Δn是擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值之間的差。
全文摘要
一種中間色處理設備，用于將每像素8位的輸入像素信號轉換成每像素r位的輸出像素信號(r＜8)，該中間色處理設備包括灰度校正單元，用于將輸入像素信號擴展成每像素n位的擴展像素信號(n＞8)；閾值陣列存儲器，用于存儲具有8位的閾值的閾值陣列；和閾值擴展單元，用于將8位的閾值擴展到每像素n位的擴展閾值。從灰度校正單元輸出的擴展像素信號的范圍與擴展閾值的范圍一致。根據擴展像素信號與對應于為每個輸入像素信號選擇的閾值的擴展閾值的比較，設置輸出像素信號。
文檔編號H04N1/405GK1921549SQ200610121578
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權日2005年8月23日
發(fā)明者澀谷竹志, 佐藤信之, 浦田直之, 小藤史朗 申請人:理光打印系統(tǒng)有限公司