CN1301859C - 具有半色调单色处理的印表机系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出具有半色调单色处理的印表机系统及方法，该列印的影像由一个二维阵列的像素所组成并以复数个列方向像素排列，该印表机系统包括一加法器、一临界值装置及一误差决定装置。该加法器第一输入端接收欲列印的像素，第二输入端接收一回授的误差讯号，以产生修正像素，该临界值装置耦合至该加法器，当修正像素值超过一预定的临界值则产生一列印该像素的讯号，当该修正像素值未超过该预定的临界值则产生一不列印该像素的讯号；以及，误差决定装置依据该临界值装置所产生的讯号、修正像素及先前的列印像素资讯以产生回授误差讯号。

Description

具有半色调单色处理的印表机系统及方法

技术领域

本发明是关于印表机的技术领域，尤指一种具有半色调单色处理的印表机系统及方法。

背景技术

在以印表机列印实作上，由于人眼的解析度不高，如果有一群点密集排列在一小面积上，在人眼来看已经无法分辨个别点的差异，而只能感受到这些点整体形成的平均反射率，因此只要控制这群点的疏密度，即可在列印过程中形成不同的灰阶度。一般使用半色调(half-tone)的技术来决定该群密集点中个别点的位置，以达到预设的灰阶度及降低画面中会对人眼不愉悦的现象。半色调的技术有抖色(Dithering)及误差扩散(Error diffusion)两种方法。

Dithering方法的主要意义为将不同的灰阶值，以相对应的一固定的样式(Pattern)来表示，每个样式对应一个灰阶值。如图1所示，5个样式分别对应的灰阶值为0/4、1/4、2/4、3/4及4/4。Dithering方法的好处是简单，也较容易硬件化成电路。然而画面会有固定的样式(Pattern)效应，并依据所选的样式会形成不同的样式效应，容易有对人眼不愉悦的现象。

而另一种半色调的技术则为Error diffusion方法，相较于Dithering方法，利用此方法所列印的图形较没有Pattern效应，对人眼会产生较好的影像。Error diffusion的概念为由于列印的灰阶只有两阶，所以如果来源影像的灰阶超过两阶，则无法产生额外的灰阶，然而可以将来源影像每一点与实际列印的灰阶(2阶)的差异(Error)扩散到相邻的方格，如此利用附近相邻的墨点，在视觉上可以得到与来源影像接近的灰阶。如图2所示，将像素0的误差扩散至邻近的像素中，其中，h1、h2、…、h12＝{7/48、5/48、3/48、5/48、7/48、5/48、3/48、1/48、3/48、5/48、3/48、1/43}。

传统Error diffusion的系统架构如图3所示，X代表输入原始影像像素的灰阶值，其灰阶变化超过两阶，B代表输出至印表机的灰阶值，其灰阶仅有两阶(啧墨与不喷墨)。由于输入影像的灰阶数较输出影像的灰阶数多，因此无法找出一对一的对应关系。该临界值一般设定为输入影像像素最大灰阶值的一半，由此可以决定输出至印表机的灰阶值B。然而每一次的输出与输入之间都会产生误差巨，因此需要将此误差扩散到下一次输入的影像像素中。此误差E经由一滤波装置回授至下一次输入的影像像素中。如此再重复以上步骤，即可得到较Dithering方法好的列印影像。但传统的Error diffusion系统架构并没有考虑到实际输出装置的特性，例如喷墨墨点的大小及形状，此不仅会造成墨水的浪费，同时无法得到精确的列印灰阶值及回投误差，而影响列印品质。因此，公知印表机系统的半色调单色处理方法仍有诸多缺失而有予以改进的必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有半色调单色处理的印表机系统及方法，以避免公知半色调单色技术所产生墨水浪费的问题，并获得精确的列印灰阶值及回授误差，增加列印品质。

依据本发明的一特色，提出一种具有半色调单色处理的印表机系统，该印表机系统所列印的影像由一个二维阵列的像素所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，该印表机系统包括：

一更新装置，其第一输入端用以接收该印表机系统所传送欲列印的像素(i，j)，其第二输入端用以接收一回授的误差信号，修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)的值；

一临界值装置，耦合至该更新装置，当该像素(i，j)的值超过一预定的临界值则产生一列印该像素的信号，当该像素(i，j)的值未超过该预定的临界值.则产生一不列印该像素的信号；

一误差决定装置，依据该临界值装置所产生的信号、像素(i，j)的值及先前列印像素值的资讯以产生该回授的误差信号；以及

一滤波装置，其输入端耦合至该误差决定装置所产生的误差信号，其输出端连接至该更新装置的第二输入端。

其中该误差决定装置是依据该临界值装置所产生的信号、像素(i，j)值及先前的列印像素值的资讯，以查表方式产生该回授的误差信号。

依据本发明的另一特色，提出一种于印表机系统列印半色调单色的方法，该印表机系统所列印的影像由一个二维阵列的像素所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，该方法包括下列步骤：

一输入步骤，用以接收该印表机系统所传送欲列印的像素(i，j)的值，并接收一回授的误差信号，修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)的值，重复以上过程，直到完成整张影像处理；

一决定步骤，当该像素(i，j)值超过一预定的临界值则产生一列印该像素的信号，当该像素(i，j)值未超过该预定的临界值则产生一不列印该像素的信号；

一误差产生步骤，依据该决定步骤所产生的信号、像素(i，j)值及先前的列印像素值的资讯以产生该回授的误差信号；

一滤波步骤，将误差产生步骤所产生的误差信号进行滤波，以产生输入步骤中所需的回授的误差信号。

其中该误差产生步骤依据该决定步骤所产生的信号、该像素(i，j)值及先前列印像素值的资讯，以查表方式产生该回授的误差信号。

附图说明

图1为公知抖色(Dithering)方法的样式(Pattern)的示意图。

图2为公知误差扩散(Error diffusion)的示意图。

图3为公知误差扩散系统的方块图。

图4为本发明一种具有半色调单色处理的印表机系统方块图。

图5为单色列印墨点重叠情况的示意图。

图6为本发明单色列印墨点误差修正的示意图。

图7为本发明单色列印墨点另误差修正的示意图。

图8为本发明一种具有半色调单色处理的印表机系统的修正误差表。

具体实施方式

图4显示本发明的一种具有半色调单色处理的印表机系统方块图，该印表机系统所列印的影像440由一个二维阵列的像素450所组成，其中，像素(i，j)450为该影像440第i列第j行的像素。标示B1、B2、B3及B4的像素为先前已处理过的像素值，其与像素(i，j)的相对位置关系如图4所示。

该印表机系统包括一更新装置400、一临界值装置410、一误差决定装置420及一滤波装置430。该更新装置400的第一输入端用以接收该印表机系统所传送欲列印的像素(i，j)的值P(i，j)(即为现行处理的像素值)，其第二输入端用以接收一回授的误差信号，以修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)值。于本实施例中，像素(i，j)经由更新装置400处理后，误差扩散到以后所要处理的像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)。

该临界值装置410耦合至该更新装置400，当像素(i，j)位置的值P(i，j)超过一预定的临界值则产生一列印该像素信号，当像素(i，j)位置的值P(i，j)未超过该预定的临界值则产生一不列印该像素的信号，经由该临界值装置410后所产生的信号分别以B0表示。

该误差决定装置420依据该临界值装置410现在列印像素B0及先前的列印像素B1、B2、B3、B4的值与像素(i，j)位置的值P(i，j)产生一误差信号E。该滤波装置430的输入端耦合至该误差决定装置420所产生的误差信号E，其输出端连接至该更新装置400的第二输入端，产生一回授的误差信号FE，以此修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)的值。

在实际的印表机系统中，所列印的墨点并不是方形而是接近圆形。由于所列印的墨点需将方格内完全填满，否则会产生对人眼不愉悦的现象。为达到方格内完全填满的要求，所形成墨点的直径要较方格的对角线长。假设墨点的直径与方格的对角线长的比为β，由于此墨点有部分区域会落于方格外，如果方格附近有另一个墨点，则如图5所示，此两个墨点会有重叠γ情况产生。运用几何数学，可以将墨点落于方格外的面积所占比例及重叠面积所占方格面积比例得出如下的方程式：

$\mathrm{\α}=\frac{1}{4}\sqrt{{2\mathrm{\ρ}}^2-1}+\frac{{\mathrm{\ρ}}^2}{2}{\sin }^{-1}\left(\frac{1}{\sqrt{2}\mathrm{\ρ}}\right)-\frac{1}{2}$

$\mathrm{\β}=\frac{{\mathrm{\π\ρ}}^2}{8}-\frac{{\mathrm{\ρ}}^2}{2}{\sin }^{-1}\left(\frac{1}{\sqrt{2}\mathrm{\ρ}}\right)-\frac{1}{4}\sqrt{{2\mathrm{\ρ}}^2-1}+\frac{1}{4}---\left(1\right)$

$\mathrm{\γ}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^2}{2}{\sin }^{-1}\left(\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}^2-1}{{\mathrm{\ρ}}^2}}\right)-\frac{1}{2}\sqrt{{\mathrm{\ρ}}^2-1}-\mathrm{\β}$

经由实际量测一印表机列印的墨滴，可得到ρ＝1.25＝＞α＝33％，β＝3％，γ＝10％，故墨点童叠所造成的效果不容忽视。

在公知的Error diffusion架构中并不考虑喷墨点的大小及形状，则所产生的误差与周围的墨点无关。然而实际情况是周围的墨点会影响现行列印墨点的色阶。在周围的墨点影响下，即使此现行列印墨点的位置不喷墨(B0＝0)，仍带有灰阶成分存在。因此在计算现行列印墨点的误差时，仍需将周围的墨点考虑进去。如图6所示，B1＝B2＝B3＝B4＝1已完成列印，而现行处理的像素(i，j)并不要列印(B0＝0)，因此误差需修正为：

Error1＝P(i，j)-2α+γ，                (2)

同理，在现行处理的像素(i，j)要列印(B0＝1)时，亦会影响到周围的墨点。如图7所示，B1＝B2＝B3＝B4＝0均不列印，而现行处理的像素(i，j)需要列印(B0＝1)，因此误差需修正为：

Error2＝1-P(i，j)+2α+2β，             (3)

因此依据像素(i，j)、(i，j-1)、(i-1，j-1)、(i-1，j)及(i-1，j+1)的状况，相对应修正的误差值则如图3所示。由上述说明可知，本发明根据印表机墨点的特性，精确计算每一像素的误差值，故能精确将影像的灰阶分布列印出来。可避公知半色调单色技术所产生墨水浪费的问题，并获得精确的列印灰阶值及回授误差，增加列印品质。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (4)

1.一种具有半色调单色处理的印表机系统，该印表机系统所列印的影像由一个二维阵列的像素所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，该印表机系统包括：

一更新装置，其第一输入端用以接收该印表机系统所传送欲列印的像素(i，j)，其第二输入端用以接收一回授的误差信号，修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)的值；

一临界值装置，耦合至该更新装置，当该像素(i，j)的值超过一预定的临界值则产生一列印该像素的信号，当该像素(i，j)的值未超过该预定的临界值。则产生一不列印该像素的信号；

一误差决定装置，依据该临界值装置所产生的信号、像素(i，j)的值及先前列印像素值的资讯以产生该回授的误差信号；以及

一滤波装置，其输入端耦合至该误差决定装置所产生的误差信号，其输出端连接至该更新装置的第二输入端。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该误差决定装置是依据该临界值装置所产生的信号、像素(i，j)值及先前的列印像素值的资讯，以查表方式产生该回授的误差信号。

3.一种于印表机系统列印半色调单色的方法，该印表机系统所列印的影像由一个二维阵列的像素所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，该方法包括下列步骤：

一输入步骤，用以接收该印表机系统所传送欲列印的像素(i，j)的值，并接收一回授的误差信号，修正像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)的值，重复以上过程，直到完成整张影像处理；

一决定步骤，当该像素(i，j)值超过一预定的临界值则产生一列印该像素的信号，当该像素(i，j)值未超过该预定的临界值则产生一不列印该像素的信号；

一误差产生步骤，依据该决定步骤所产生的信号、像素(i，j)值及先前的列印像素值的资讯以产生该回授的误差信号；

一滤波步骤，将误差产生步骤所产生的误差信号进行滤波，以产生输入步骤中所需的回授的误差信号。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该误差产生步骤依据该决定步骤所产生的信号、该像素(i，j)值及先前列印像素值的资讯，以查表方式产生该回授的误差信号。

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