專利名稱:把打印校樣色配成顯示屏色的制作方法
本發(fā)明涉及把色圖象從一種色空間變換到另一種色空間，特別是執(zhí)行這種變換的一種有效算法，這種算法把已知成分的色，從顯示屏裝置中所寄存的顯示紅、綠、蘭熒光強(qiáng)度變換到青、品紅、黃、黑墨所需的密度，以便把這樣產(chǎn)生的打印校樣色和顯示色進(jìn)行視感配色。
在很多情況下，顯示屏的打印校樣色應(yīng)該配成顯示屏色。兩個(gè)實(shí)施例是印刷工作臺(tái)的數(shù)字化照片和校樣稿的復(fù)制圖，在打印校樣工藝方面工作的人認(rèn)為，這兩種復(fù)制圖的配色一般是理想的。
可以用很多不同的形式來定義數(shù)據(jù)。取自照片源的圖象具有紅-綠-蘭(RGB)值，這些值取決于一組可明確定義或未必能夠明確定義的分色濾色鏡。最初在圖象顯示屏上產(chǎn)生的圖象，具有RGB驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度值，這些值用來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生圖象的熒光裝置，例如NTSC(美國國家電視系統(tǒng)委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)熒光裝置，但所用熒光裝置的參數(shù)可以知道或未必能夠知道。由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖象，根據(jù)任意一組可以知道或未必能夠知道的RGB定義。因此，對于所有需要的變換，不能定義出單一的一組原色。
對于顯示屏來說，色是由來自不同熒光物質(zhì)的光疊加產(chǎn)生的，而對于打印校樣裝置，色是由所用墨減光產(chǎn)生的。其結(jié)果是，例如顯示屏的紅與打印校樣紅不同。圖1示出特定顯示屏(熒光裝置)和特定墨、紙系統(tǒng)的特定色調(diào)范圍。這幅圖表明，兩個(gè)色調(diào)范圍之間有很多區(qū)域是重合的，但是不重合區(qū)域也是不可忽略的。如果有一種色在顯示色調(diào)范圍內(nèi)，但不在打印校樣的色調(diào)范圍內(nèi)，就是說這種色在打印校樣中是不能得到的，于是必須用打印校樣色調(diào)范圍內(nèi)的色來代表它。如果不考慮分辨力，就可以把全部不能得到的色壓縮到最接近的、可以得到的色;也可以把顯示色調(diào)限定于沒有配不出來色的范圍內(nèi)，這也許是不能接受的;還可以排除完全配色的可能性，而是利用某種按比例變換的方法，把較大的色調(diào)范圍壓縮成較小的色調(diào)范圍;或者可用某種可以得到的色來代替一種不能得到的色，并力圖盡可能精確地配出全部可以得到的色。需要的是能夠?qū)崿F(xiàn)最后一種方案的方法，即減小亮度，就是采用歸一化亮度，在一定程度上把這種亮度減小到可以得到色度時(shí)為止，然后再減小色度，直到可以得到降低了的亮度時(shí)為止。
但是，即使把三原色都配出來了，白色也配不出來。在一般室內(nèi)照明下，顯示白色與看到的一張白色拷貝紙?jiān)谏壬贤ǔＪ呛懿幌嗤?。以相關(guān)色溫來表示時(shí)，顯示白色很可能處于6500°K(絕對溫度)與9500°K之間，而紙白的色溫多半低于4000°K。但在視感上，顯示白色比紙白色要蘭得多。圖象中有很多白色區(qū)域是很不理想的，因?yàn)檫@種區(qū)域在拷貝中被復(fù)制成知更鳥蛋蘭色。
有一種與上述問題相關(guān)的現(xiàn)象，即如果一個(gè)人在明亮的間接日光下看色圖象，然后在僅有白熾光下看同一圖象，在光源方面相關(guān)色溫的變化是從6500°K減小到2600°K。在室外，圖象中的白色區(qū)域并不象知更鳥蛋那樣蘭;在室內(nèi)，這些區(qū)域也不象金絲雀那樣黃，雖然對于室外、室內(nèi)這兩種情況，白色區(qū)域比色值變化的大小是近似的。這種現(xiàn)象類似于色恒定性，即人在廣闊范圍內(nèi)連續(xù)地把看到的全部區(qū)域內(nèi)平均的某種色重新定義為白。
需要用一種方法來加權(quán)熒光原色的強(qiáng)度，使得以相同量級(jí)組合這些原色并用配色函數(shù)來評(píng)價(jià)時(shí)，這些原色能夠提供要配成的非彩色色度座標(biāo)，而不是顯示白的實(shí)際座標(biāo)。
關(guān)于打印校樣裝置，現(xiàn)有噴墨印刷并不具備對色點(diǎn)大小的控制。因此，用噴墨和網(wǎng)目，不能在印刷工業(yè)中實(shí)現(xiàn)彩色印刷。對于一種特定墨，部分面積遮蓋只能這樣來完成，即定義某些可尋址的點(diǎn)，一般把這些點(diǎn)組成一個(gè)方陣，然后決定在噴射多少個(gè)這樣的點(diǎn)形成一個(gè)色點(diǎn)。這是通過開發(fā)一個(gè)每邊有相同數(shù)量(N個(gè))元素的數(shù)字方陣，作為要用的可尋址點(diǎn)的矩陣來完成的。此數(shù)字矩陣包括從0到N＊＊2-1中的每個(gè)數(shù)，把數(shù)配置于矩陣內(nèi)，當(dāng)把這個(gè)矩陣填滿時(shí)，須使紙上的色點(diǎn)盡可能分布均勻。
在數(shù)字矩陣與可尋址點(diǎn)之間建立固定的關(guān)系。對于每種墨，在每個(gè)可尋址點(diǎn)上得到所要的部分面積遮蓋，把數(shù)值乘以N＊＊2，把乘積取整，把結(jié)果加到相應(yīng)于特定可尋址點(diǎn)的矩陣數(shù)上。如果其和大于N＊＊2-1，則在該點(diǎn)印刷一個(gè)色點(diǎn);否則，就不印。這形成紙的最佳底紋，在系統(tǒng)整個(gè)分辨力下保持反差最大的邊緣，并使反差較小的邊緣實(shí)現(xiàn)正確定位和連續(xù)性，但當(dāng)反差較小時(shí)，會(huì)增大銳度損失。當(dāng)墨網(wǎng)點(diǎn)位置已經(jīng)決定時(shí)，利用與計(jì)算熒光輸出類似的方法來計(jì)算合成色。每種表面色所起的作用，是根據(jù)其遮蓋的部分面積來衡量的，因?yàn)樵趶?qiáng)度方面并沒有變化。但是，墨網(wǎng)點(diǎn)的遮蓋大于可尋址點(diǎn)，因此，形成超過需要的色。這意味著對于過大的網(wǎng)點(diǎn)必須執(zhí)行校正，以便獲得良好的配色。
為了考慮顯示色和所用墨顏料特性不完善這兩種局限性，本發(fā)明提供把打印校樣色配成顯示色的一種色變換算法。把顯示紅-綠-蘭(RGB)歸一化，并變換成XYZ色空間的色度座標(biāo)。把打印校樣系統(tǒng)簡化成一種性能良好的系統(tǒng)(MSW)，后者把打印校樣色限定于一種二元混合墨的某百分?jǐn)?shù)、一種單一墨的某百分?jǐn)?shù)和紙白的某百分?jǐn)?shù)就能得到顯解。把XYZ色空間中的數(shù)據(jù)變換到這一MSW空間中去。把不能得到的色變換成可以得到的色。利用從測量色點(diǎn)特性導(dǎo)出的函數(shù)來畸變墨量的計(jì)算值，這樣來完成對于打印校樣非線性的校正。利用遮蓋率來校正色偏移。結(jié)果是用青-品紅-黃(CMY)值來表示配成顯示色的打印校樣色。對于要求RGB輸入的拷貝機(jī)，補(bǔ)充分配給CMY值的比特。把合成色送到抖動(dòng)算法，以便把這些百分?jǐn)?shù)變換成紙上的色點(diǎn)。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和新特點(diǎn)，將在以下詳述中表明，請與附加的權(quán)利要求
和附圖一起閱讀。
圖1是在C.I.E(國際照明委員會(huì))(XYZ)色度空間中，顯示屏色調(diào)范圍與打印校樣色調(diào)范圍相比較的曲線。
圖2是表明顯示色和打印校樣色配色的順序流程圖。
相應(yīng)于圖2，圖3a和3b是顯示色和打印校樣色配色的框圖流程圖。
現(xiàn)在參考圖2、圖3和附錄Ⅰ，在彩色打印校樣配色中的第一步是，把來自顯示屏裝置色圖的顯示RGB數(shù)據(jù)變換到標(biāo)準(zhǔn)C.I.E(或XYZ)空間。為了用三原色，例如紅、綠、蘭，來定義一種給定色，原色中的一個(gè)值可以是負(fù)的。C.I.E于1931年定義了在新的座標(biāo)系統(tǒng)中，全部分量X、Y、Z都是正值的一種變換。在笛卡兒XY平面座標(biāo)系統(tǒng)中，根據(jù)譜色的波長(以毫微米為單位)，繪制出代表譜色色度的點(diǎn)，由這些點(diǎn)形成的C.I.E圖是馬蹄形的色譜軌跡12。垂直于XY平面的Z軸決定色的亮度。三角形14代表顯示屏的色調(diào)范圍，即能夠用特定三原色系統(tǒng)顯示的色，例如通常用為色顯示屏裝置的NTSC熒光裝置。不規(guī)則多邊形16代表能夠用打印校樣裝置顯示的色，例如具有青-品紅-黃(CMY)、黑墨和一種特定紙的噴墨印刷機(jī))顯示的色。
RGB數(shù)據(jù)是來自顯示屏色圖的n比特形式的字，即0與2＊＊N-1之間的整數(shù)值。把這種數(shù)據(jù)和顯示的補(bǔ)償一起，歸一化到0-1.0范圍內(nèi)。如圖1所示，打印校樣白或紙白18與顯示屏白20不同。因此，把顯示屏白20變換到XYZ色空間并繼而變換到打印校樣時(shí)，帶有一種淺綠色。因此，從RGB空間到XYZ空間的變換，首先要把變換矩陣加權(quán)，使得顯示白與打印校樣白重合，即把顯示白中的RGB單位值如同它們要產(chǎn)生紙白那樣加以處理，以保證把顯示屏上的非彩色印刷成打印校樣裝置上的非彩色?，F(xiàn)在，通過3×3矩陣乘法，把數(shù)據(jù)從RGB空間變換到XYZ空間〔A〕＊〔R，G，B〕＝〔X，Y，Z〕 (1)此處，矩陣乘數(shù)A是參數(shù)，其值是根據(jù)對特定熒光裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)，以便加權(quán)產(chǎn)生白重合。
為了從XYZ空間變換到打印校樣空間，包括8個(gè)未知量，即RGB空間的三個(gè)分量、CMY空間的三個(gè)分量、白和黑。把對于XYZ空間的諾伊格鮑爾(Neugebauer)方程式定義為X＝KcC+KmM+KgY+KrR+KgG+KbB+KwWY＝KcC+KmM+KgY+KrR+KgG+KbB+KwW (2)Z＝KcC+KmM+KgY+KrR+KgG+KbB+KwW但是，在定位色點(diǎn)噴墨印刷裝置中，組合色(RGB)是把兩個(gè)CMY分量一個(gè)接一個(gè)地疊加形成的。因此，如果特定色的主色調(diào)例如是綠，即可把R和B分量忽略。同樣，如果在蘭色和黃色中淺綠色更趨向于蘭色，也可以把M和Y分量忽略。這使諾伊格鮑爾方程式簡化為X＝KcC+KgG+KwWY＝KcC+KgG+KwW (3)Z＝KcC+KgG+KwW因此，如果限定于選擇可能性大的RGB和CMY，則諾伊格鮑爾方程式簡化為具有三個(gè)未知量的一組三個(gè)方程式，并能得到顯解而不是迭代解。因?yàn)镽GB分量是兩個(gè)CMY分量的混合(M)，CMY分量是單一(S)色，并且保留白色(W)，所以把新的色空間稱為MSW空間，并且〔X，Y，Z〕＝〔K〕＊〔M，S，W〕 (4)或〔M，S，W〕＝〔K〕-1＊〔X，Y，Z〕 (5)下一步是把XYZ色空間變換到MSW色空間。RGB分量的組合有6種可能R≥G≥BR≥B≥GG≥R≥BG≥B≥RB≥R≥GB≥G≥R根據(jù)顯示屏數(shù)據(jù)中紅、綠、蘭的相對值，選擇6個(gè)可能的色校正矩陣中起始的那一個(gè)矩陣來執(zhí)行這一變換。因此，每個(gè)色校正矩陣對應(yīng)于RGB值的某一范圍。對于在這些范圍邊界附近的色，選擇起始的矩陣可能不正確，因?yàn)樗鼘?dǎo)致混合或單一分量中的負(fù)值。因?yàn)椤柏?fù)的”色點(diǎn)無法印刷，所以有用的解只能由正值組成。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，選擇下一個(gè)最接近的矩陣，重新執(zhí)行從XYZ到MSW的變換。在大多數(shù)情況下，起始矩陣對于混合分量和單一分量都能提供正值。采用全部正答案時(shí)，由單位面積與混合、單一、白面積之差來決定黑黑＝1.0-M-S-W (7)因?yàn)閺腦YZ空間到MSW空間的變換包括3×3矩陣乘法，〔B〕＊〔X，Y，Z〕＝〔M，S，W〕 (8)同時(shí)，從SGB空間到XYZ空間的變換也包括3×3矩陣乘法，所以，可采用從RGB空間到MSW空間的直接變換〔A〕＊〔B〕＊〔R，G，B〕＝〔M，S，W〕 (9)但是，因?yàn)镽GB空間和MSW空間都與公用的XYZ空間有關(guān)，所以，用XYZ空間把顯示色領(lǐng)域和打印校樣色領(lǐng)域隔開。如下所述，也用XYZ空間來恢復(fù)可能失掉的任何差別。
如果MSW空間的白分量為負(fù)，則所要求的色是過飽和了，在打印校樣中復(fù)制不出來。把負(fù)的白值設(shè)置為0。這等效于在顯示色調(diào)范圍14之內(nèi)，而在打印校樣色調(diào)范圍16之外的不能得到的色22。把白減小到0，其作用是沿著打印校樣白18與不能得到的色22之間的連線24，把色往里拉，一直拉到打印校樣色調(diào)范圍16的周邊26為止。24這條直線稱為色的主波長，當(dāng)降低色飽和度時(shí)，其主波長保持不變。
當(dāng)把全部負(fù)值校正完畢，把已校正或已補(bǔ)償?shù)腗SW分量〔M′，S′，W′〕相加。如果其和超過1.0，則所要求的色比打印校樣裝置在選定的光源下所能達(dá)到的亮度還要亮。在此情況下，每一分量除以和，使得除后的分量之和小于1，這樣把分量歸一化?，F(xiàn)在，對于打印校樣裝置來說，合成的MSW分量〔M″，S″，W″〕是可以得到的色了。但是，由于上述對不能得到的色作了補(bǔ)償，使得在顯示屏上色彩或亮度不同的色被配成打印校樣裝置相同的色。
因此，下一步是恢復(fù)底紋或相鄰色之間的邊緣，即相鄰色之間的差別。利用從XYZ到MSW變換矩陣的逆矩陣，對MSW空間計(jì)算一個(gè)新的Y分量來完成這種恢復(fù)〔A-1〕＊〔M″，S″，W″〕＝〔X′，Y′，Z′〕 (10)然后計(jì)算(Y′-Y)的值。如果Y′＝Y(jié)，就是把打印校樣色嚴(yán)格配成顯示色了，即色在兩個(gè)色調(diào)范圍的重合部分內(nèi)。如果由于對負(fù)白的校正使得Y′大于Y，則根據(jù)Y與Y′之差計(jì)算出比例因數(shù)，把這個(gè)比例因數(shù)應(yīng)用于混合和單一分量上，這樣來加黑。當(dāng)從1.0減掉MSW分量時(shí)，余數(shù)是黑，一般給出如下黑＝1.0-(Mf+Sf+Wf) (11)其中對于規(guī)定的情況，根據(jù)定義，Wf為0，因?yàn)榘资秦?fù)的。這具有加入黑墨使亮度降低的效果。如果由于分量之和大于1.0使得Y′小于Y，則根據(jù)Y與Y′之差計(jì)算出比例因數(shù)，把這個(gè)比例因數(shù)應(yīng)用于混合和單一分量上，這樣來加白。從1.0中把混合和單一分量減掉得出余面積，把白分量設(shè)成余面積Wf＝1.0-(Mf+Sf) (12)在前兩步中，方程式(10)和(11)保持不能得到色的亮度差，但犧牲了色度的一致性，這一步提高色的亮度但降低其飽和度。當(dāng)顯示和打印校樣的色調(diào)范圍重合時(shí)，最終MSW矢量的分量嚴(yán)格地實(shí)現(xiàn)了配色;如果色在顯示色調(diào)范圍之內(nèi)而在打印校樣色調(diào)范圍之外，則這種分量把色配成可以得到的色;還有一種情況，就是這種分量把色配成保留了色彩差別的色。
下一步是決定在紙上噴什么墨，即把MSW分量變換成CMY分量。對于墨值的指配，取決于所用的特定MSW變換矩陣。把到處都出現(xiàn)的那種墨，即單一分量，例如方程式(3)中所示的青(c)，噴射下來。這種墨的值是Cmax＝1.0-Wf(13)出現(xiàn)于混合分量和墨中的第二種墨所具有的值是Cmid＝Bf+Mf(14)此處，Bf是黑。Cmax+Cmid的混合產(chǎn)生混合分量，如方程式(3)中所示的綠(G)。第三種墨僅出現(xiàn)于黑中Cmin＝Bf(15)CMY值、Cmax、Cmid和Cmin代表在定位色點(diǎn)噴墨打印校樣裝置中，一種給定色所需用的每種墨的百分?jǐn)?shù)，在這種裝置中把墨色點(diǎn)一個(gè)接一個(gè)地疊加起來，形成了混合分量和黑分量。
這些CMY百分?jǐn)?shù)并不代表有可變光密度的、均勻加入的墨量，而是代表在紙的某面積上要附著的部分離散的墨點(diǎn)滴。因?yàn)橐曈X系統(tǒng)把色點(diǎn)圖案平均了，所以得到了正確的色感。由于墨色點(diǎn)的重疊，所以視感與圖案中色點(diǎn)的數(shù)量并不成線性關(guān)系。為了控制這種不規(guī)則性，把CMY值用為對打印校樣γ校正檢查表的一種索引，該方法是根據(jù)測量補(bǔ)償了系統(tǒng)不規(guī)則性的CMY新值。因?yàn)楹谝话闶且环N單獨(dú)的墨而不是三種彩墨的組合，所以，利用黑γ校正表來補(bǔ)償Cmin。
對于Cmid出現(xiàn)了兩種困難。第一，當(dāng)把Cmax與Cmid組合時(shí)，因?yàn)閲娚系谝环N墨而使紙表面濕潤，以致色點(diǎn)重疊量不同了。這形成了二元混合墨的γ校正特性，這種特性不同于單獨(dú)墨的γ校正特性。因此，處理Cmid時(shí)，利用混合墨的γ校正表(紅、綠或蘭)而不用單一墨的γ校正表。第二，Cmin的先有γ校正導(dǎo)致顯著的偏移，因?yàn)棣眯Ｕㄟ^各自的校正表以后，Cmin遮蓋的百分?jǐn)?shù)有變化。為了避免這一問題，從原始未校正的值來計(jì)算遮蓋率，如下C.R.＝(Cmid-Cmin)/(1-Cmin) (16)于是，把已校正γ的Cmin值用為對Cmid的γ校正表逆表的一種索引，以便提供基值。然后計(jì)算已校正的Cmid值，如下Cmid＝基值+(C.R.)＊(1-基值) (17)作為一個(gè)實(shí)例，如果Cmid的值為1/2，Cmin的值為1/4，則50%的Cmid遮蓋Cmin。那末，如果γ校正是Cmid＝3/8，Cmin＝1/8，則只有33%的Cmid遮蓋Cmin，形成了超過需要的色。在γ校正后，色比用于恢復(fù)適當(dāng)?shù)谋戎怠?br>同樣，對于Cmid和CmaxC.R′.＝(Cmax-Cmid)/(1-Cmid) (18)Cmax′＝基值′+C.R.′＊(1-基值′) (19)此處，利用適當(dāng)?shù)腃MY(單一色)γ校正表，由校正了γ的Cmid的逆γ變換來決定基值′。然后，利用適當(dāng)?shù)腃MY表，校正Cmax′的γ。這產(chǎn)生一個(gè)新的CMY矢量〔C′，M′，Y′〕，可以把這個(gè)新矢量輸出給打印校樣裝置;或者把它經(jīng)過補(bǔ)償，決定一個(gè)新的RGB矢量〔R′，G′，B′〕，用于要求RGB輸入的那些裝置。然后，用適當(dāng)?shù)亩秳?dòng)算法來處理配色算法的輸出，以便把合成色數(shù)據(jù)變換成紙上的墨點(diǎn)滴。
因此，本發(fā)明提供一種方法，這種方法以打印校樣RGB代替顯示RGB，把打印校樣色配成顯示色;由于采用新的MSW空間，這種打印校樣RGB補(bǔ)償了顯示γ、紙和墨的影響;由于利用墨相互作用的遮蓋率并且適當(dāng)選擇γ校正表，這種打印校樣RGB還補(bǔ)償了噴墨γ。
權(quán)利要求
1.為把打印校樣色配成顯示屏色的一種方法，其特征在于包括以下步驟把歸一化的顯示色數(shù)據(jù)變換成MSW色數(shù)據(jù)，此處，MSW數(shù)據(jù)具有二元混合分量、單一分量和白分量；控制所述的MSW色數(shù)據(jù)，把不能得到的顯示色數(shù)據(jù)變換成可以得到的打印校樣色數(shù)據(jù)；以及把所述控制的MSW色數(shù)據(jù)變換成打印校樣色數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種方法，其特征在于所述變換步驟包括計(jì)算遮蓋率，以補(bǔ)償所述打印校樣色數(shù)據(jù)分量間的相互作用;以及采用所述復(fù)蓋率，為了進(jìn)行所述補(bǔ)償，決定所述打印校樣色數(shù)據(jù)的新值。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種方法，其特征在于所述變換步驟包括把所述歸一化的顯示色數(shù)據(jù)，變換到全部色分量具有正值的XYZ空間;以及把所述XYZ空間中的色數(shù)據(jù)，變換成所述MSW色數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種方法，其特征在于所述變換到XYZ空間的步驟，包括把要用的變換矩陣加權(quán)，使顯示白與打印校樣白重合。
專利摘要
在定位色點(diǎn)噴墨印刷中，為了把打印校樣色配成顯示屏色，把顯示RGB(紅、綠、藍(lán))變換成XYZ色空間中的色度坐標(biāo)。定義了一種新的MSW(混合、單一、白)色空間。把XYZ空間中的色數(shù)據(jù)變換到MSW空間，并把不能得到的色變換成可以得到的色?？紤]到為校正色偏移而采用的遮蓋率會(huì)引起墨間的相互作用，完成了對打印校樣的非線性校正。因此，把MSW值變換成CMY值，把CMY值送往適當(dāng)?shù)亩秳?dòng)算法，這種算法把CMY值變換成紙上的色點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03G15/01GK86102826SQ86102826
公開日1986年11月26日 申請日期1986年4月25日
發(fā)明者保羅·A·麥克馬納斯, 格雷戈里·L·霍夫曼 申請人:特克特朗尼克公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan