JPH07120414B2 - 画像のハーフトーン閾値生成装置及び方法 - Google Patents

画像のハーフトーン閾値生成装置及び方法

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JPH07120414B2
JPH07120414B2 JP57151640A JP15164082A JPH07120414B2 JP H07120414 B2 JPH07120414 B2 JP H07120414B2 JP 57151640 A JP57151640 A JP 57151640A JP 15164082 A JP15164082 A JP 15164082A JP H07120414 B2 JPH07120414 B2 JP H07120414B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単一走査されたグレイスケールの画像から、
CRTディスプレイのための低解像度でフリッカー（ちら
つき）をなくしたハーフトーン出力と、事務用品質のハ
ードコピーに適した高解像度のハーフトーン出力とを含
む数種のハーフトーン出力を生成する回路に関する。
画像やテキストを編集する印刷システムにおける一つの
一般的な手順は、データを走査し、CRTディスプレイを
用いて資料を編集し、その編集結果を印刷するというこ
とである。入力データは、磁気媒体から読み出された文
字符号化されたテキストや、ラスター入力走査装置（ra
ster input scanner＝RIS）を通して走査された連続
階調あるいはハーフトーン画像とすることができる。RI
S出力は、たとえば画素当り８ビットのグレイスケール
データとすることができる。
CRTディズプレイ用とハードコピー印刷用には異なるハ
ーフトーンパターンがある。CRT用のハーフトーンパタ
ーンには、白黒の画素が比較的均一に領域上に分布さ
れ、例えばインチ当り80画素というように解像度は低
い。ハードコピー用としては、画素は多種の大きさの白
と黒のドットに分類され、例えばインチ当り480画素と
いうように解像度は高い。
これらの異なるハーフトーンの生成には、２つのプログ
ラム、あるいは高速の為には２つの回路が必要である。
本発明は、同一の走査された画像データベースから効果
的に両パターンを生成できる単一の回路を設けることを
一つの目的とするものである。
CRTハーフトーンパターンに関する他の問題は、それが
飛越ラスターを用いたCRTに、好ましくないフリッカー
をもたらすということである。更に詳しく言えば、ここ
に述べるシステムにおいては、全CRTディスプレイは１
秒当り略15ディスプレイで生成されており、その割合で
は、はっきりとフリッカーが確認される。これを修正す
るために奇数のラスターが１つのディスプレイを生成す
るために用いられ、次のディスプレイを生成するために
偶数のラスターが用いられている。その結果、１秒間に
30ディスプレイの割合となりフリッカーは生じない。
上記の構成は、白黒のテキストや線画には使用できる
が、ハーフトーン画像については、灰色階調を表すため
に選ばれたビットが広範に奇数の（あるいは偶数の）ラ
スター上に位置付けられている場合、フリッカーが依然
として生じることになる。この場合、ハーフトーン画像
のある部分にはフリッカーが生じる場合もある。この解
決策は、全てのグレイレベルについて奇数線と偶数線の
上の黒画素の数が略等しいことを保証するハーフトーン
パターンを使用することである。
以下、図面に添ってこれらの目的達成に使用される回路
とハーフトーンパターンについて述べる。
第１図は、ゼログラフィックプリントに適した二重渦巻
き型ハーフトーンパターンである。
第２図は、先行技術のディザオーダード（dither orde
red）ハーフトーンパターンである。
第３図は、先行技術の２レベルオーダードディザ（two
level ordered dither）ハーフトーンパターンであ
る。
第４図は、ナイトツア（knight tour）ハーフトーンパ
ターンである。
第５図は、ナイトオーダードディザ（knight ordered
dither）ハーフトーンパターンである。
第６図は、ナイト／ナイトディザ（knight/knight dit
her）ハーフトーンパターンである。
第７図は、これらのパターンを生成するための回路の概
念的ダイアグラムである。
第８図は、これらのパターンを生成するための回路の概
略的ダイアグラムである。
第９図は、コントラストと密度の変化を示す階調表示曲
線群である。
第10図は、第９図に示される曲線群を生成するための閾
レベルを生成するプログラムである。
テキストと画像データが走査、あるいはシステムにロー
ドされた後、編集過程での次のステップは、画像とテキ
ストをディスプレイ上の第１ページに移し、その画像の
大きさ、位置、濃度、コントラスト等を変え、そのペー
ジに表れる全てのテキストを位置付けることである。そ
のページが最終の形態をとった時、そのページはプリン
ト、ストア、伝送等の処理をすることができる。
スクリーンに画像データを表示し、それを印刷するに
は、ハーフトーンパターンが必要となる。このシステム
においてプリントに使用されるパターンは、第１図にも
示されているように、０から62まで変化するグレイレベ
ルを有した二重渦巻きの８×８マトリクスである。周知
のように、原稿の画像データが白から黒になるにつれ、
白い部分の大きさは小さくなり、黒い部分は大きくな
る。このパターンはゼログラフィックプリンタには良い
結果を生じるけれども、画像領域にわたり、より均等に
画素を分散させるシステムの方がCRTディスプレイに
は、より適している。
フラットパネルに使用される先行技術のディザパターン
が第２図に示されている。この種のパターンは領域にわ
たり画素を分散させるが、充分なレベルを有していな
い。
16レベルを与えるためには、これらのディザパターンの
４個を結合して第３図のような２レベルオーダードディ
ザパターンとすることができる。しかしこれは、一定の
濃度レベルになると、フリッカを生じるためにCRTに飛
越ラスターを用いるシステムでは用いることはできな
い。たとえば、濃度レベル４を想定した場合、画素の1,
2,3,4は黒で残りは白となる。偶数ラスターの全てのデ
ィスプレイには４つの黒の画素（行０と2,画素1,2,3,
4）があるが、全ての奇数ラスター（行1,3）では画素は
全て白となる。その結果フリッカーが確認される。
第４図に示すナイトツアハーフトーンパターンは第３図
のパターンのように均一配分の特徴を有してはいるが、
飛越ラスターのCRTディスプレイ上に、最小限のフリッ
カーを生じさせる。しかしながら、それは唯９個のレベ
ルしか有していない。
第５図に示すナイトオーダードディザパターンは、４つ
のナイトオーダードパターンを、36レベルを含む６×６
マトリクスに結合したものである。このパターンには、
それぞれの３×３という４分割部分の対応する画素を分
離させる３つの行があるので、偶数と奇数の走査間の１
マトリクスに対する黒画素の数の差は決して１以上とな
ることはない。
もっと多くのレベル数には、第６図に示すナイト／ナイ
トディザパターンが用いられる。これは、９個の３×３
ナイトツアセグメントからなる９×９マトリクスで、そ
の９個のセグメント自身が１つのナイトツアである（第
５図に示すようなオーダードディザではなく）。第６図
では、パターンを示すために最初の29までのレベルを記
入している。この場合における不均衡は最小限（13対1
6）にとどまり、領域にわたって充分に分散されるので
フリッカーのないディスプレイが生成される。
このように、ナイトオーダードパターンには３つの有効
な特徴がある。それは、そのパターンがマトリクスに対
して黒い画素を均一に分散させ、偶数と奇数の走査間で
画素のバランスを充分にとり、以下に説明するように第
１図に示すハードコピーパターンを生成するための回路
と同じ回路によって生成されるということである。
この両方のハーフトーンパターンを生成するための回路
は、第８図の概略図と第７図の概念図にそれぞれ示され
ている。
第７図に示すように、それぞれ８ビット長の16×16ワー
ドの最大容量をもつランダムアクセスメモリ（RAM）
が、第５図全体あるいは第１図のマトリクスのいずれか
に対する閾値でロードされている。ここでは、第５図の
６×６マトリクスを想定すると、その場合、メモリの最
初の６つの列の最初の６つの行がロードされる。つま
り、設定位置の0,1,2,3,4,5,16,17,18,19,20,32,33等で
ある。また、両走査カウンタはモジューロの６にセット
される。最終的にはハードウエアにおいて、“順方向走
査カウンタ”は各画素の後にインクリメントされ、“横
断方向走査カウンタ”は各々のラスターのエンドでイン
クリメントされ、各々の出力である“スクリーン閾デー
タ”ワードが、コンパレータにおける対応する“灰色画
像データ”に対して比較される。
この場合、第７図のロケーション０が第５図の０行０列
要素として値をもち、21という閾レベルを示す。それか
らラスターにおける一連の画素が比較されるに伴い、ハ
ーフトーン化された一連の二進ビットが“スクリーン化
画像データ”としてコンパレータから出力される。
６×６のナイトオーダードディザパターン生成から第１
図の８×８の二重渦巻きパターンへ操作変更するために
は、最初の８つの列の最初の８つの行が新しいパターン
に適する閾でロードされ、カウンタがモジューロ８に変
る。
RAMで適当な閾値をロードし、カウンタを適当値にリセ
ットすることにより、この回路が最高16×16画素までの
大きさからなる所望数のハーフトーンパターンを発生す
るために使用できることが、上述の説明から明らかであ
る。実際、１個の１×１マトリクスもまた使用できる。
これは、白黒のテキストや線画のための閾である。使用
に際しては、閾値が最初のロケーションでロードされ、
全画素がそれと比較される。
この回路の実際の概略ダイアグラムは第８図に示されて
いる。〔ロードスクリーンカウンタ０〕の線によって書
込みが可能となった時に、横断方向走査カウンタ71は
〔スクリーンサイズ00〜03〕の線を通して負の値でロー
ドされる。同カウンタ71は、その時から０をカウントア
ップするまで作動し、０に達すると〔スクリーンギャリ
ー０〕信号（オーバーフロー信号）を発生する。そのカ
ウントの間、〔スクリーンアドレス00〜03〕の４つの線
の出力はスクリーンRAM73をアドレスするために用いら
れる。カウンタ72が、同様にもう一方の４つのアドレス
ビットを発生するために作動し、その結果全256ワードR
AMがアドレス可能となる。動作中、順方向走査カウンタ
が各々の画素（クロック）でインクリメントされ、各々
のマトリクスのエンドで再ロードされる。一方、横断方
向走査カウンタは各々のラインのエンドでインクリメン
トされ、各々のマトリクスのエンドで再ロードされる。
〔閾値00〜07〕が〔スクリーン書込みクロック〕ライン
によってロード可能となり、８つの出力〔閾00〜07〕が
灰色画像データ〔灰色画素00〜07〕と共にコンパレータ
75,76に接続される。コンパレータの出力ラインは〔ス
クリーン化画素〕と称される。
ゲート77により横断方向走査カウンタ71は各々のエンド
でインクリメントするように動作する。１ラインが終了
し、最後のマトリクスの行が終了した場合（これは、カ
ウンタ71がオーバーフローし、〔スクリーンキャリー
０〕信号を発生する時である）にはマトリクスの０行
で、また各々のページのスタートで、ゲート78は横断方
向走査カウンタ71を再スタートさせる。もしカウンタ72
がオーバーフローしたり、あるいはスクリーンサイズ信
号やライン変更が有る場合には０列でゲート79は、順方
向走査カウンタ72を再スタートさせる。
これまでの説明で、閾レベルは入力の全範囲にわたり均
一に分散されるであろうことが判る。例えば、第５図は
閾レベルが１から36までの均一な濃度分布を呈している
ことを想定させる。これは、第９図の曲線番号１の形に
より表されている。第５図の閾番号１は、第９図の曲線
１で示されるようにグレイスケール値１を割り当てら
れ、閾番号２はグレイスケール値２を割り当てられる。
以下も同様である。このように、グレイスケール値は、
コンパレータにおいて平均に配分された一組の閾値に対
して比較され、コピーの出力濃度及びコントラストは原
稿のそれと等しくなる。
更にこのシステムによれば、オペレータが対話式のソフ
トウエアを用いて多種の閾レベルを調節することができ
る。オペレータが、走査された画像が充分なコントラス
ト、濃度等を有していないと判断した場合、その必要が
生じる。このソフトウエアにより、オペレータは、プリ
ントする前にこれらのパラメータを調節することができ
る。理想的には、CRTとプリンタが共に全く同一に変化
し、それによってオペレータがプリントに先立って、調
節された画像を見ることができる。
例えば、第９図の曲線３に示されるように、コントラス
トを増すために８以下の全ての閾番号に０のグレイスケ
ール値が割り当てられ、28以上の全ての閾番号に36の値
が割り当てられる。その結果、通常の確率よりも高い確
率で真黒と真白の部分がコピー上に現れ、そうすれば、
コピーのコントラストは原稿のそれよりも強くなる。同
様に、平均濃度は曲線１を左右にシフトすることにより
変えられる。実際に、どんな形の曲線も適当なソフトウ
エアで作ることができる。
第10図はそのソフトウエアの一例を示すプログラムであ
り、これにより、第５図のナイトオーダーディザパター
ンに対応する第９図に類似した曲線群を発生させる。こ
のプログラムは、Pascalの変形であるMesaで書かれ、ソ
フトウエアに提供することにより、オペレータが対話用
ベーシス上の階調表示曲線を制御するようにすることが
できる。
第10図のプログラムにより、オペレータは単一のパラメ
ータ、即ちpicptr.densityを用いて第９図の偏寄量と形
の両方とも変えることができる。いくつかの極所変数を
決めた後、このプログラムでは、ハーフトーンセル（sc
reenRecord）が、適当なフィラーで埋められた２次元ア
レイとなるように決める。次に、rowTableとcolumnTabl
eが決められる。Tableの中の、それぞれの対の行列要素
の値は、ハーフトーンセルに於ける画素の座標であり、
rowTableとcolumnTableにおける座標の順番は、増加し
つつある値が第５図の６×６のナイトオーダードディザ
パターンを作るためにセルに位置付けされるべき順番で
ある。
スクリーン値を計算するために、プログラムはpicptr.d
ensityにおける０値を最初にチェックする。（picptr.d
ensityは、第10図に示されていないが、０から71の範囲
の整数パラメータである。）これは、特別な場合であ
り、画像データは線画として取り扱われ、ハーフトーン
化されるよりむしろ、画一的に閾化されることを示して
いる。もし、picptr.densityが０の場合は、〔screenRe
cord〕は20という単一値としてロードされる。さもなく
ば、picptr.densityは幾つかの０以外の正の値を含む、
ナイトオーダーディザセルが形成される。もし、値が36
に等しいかまたはそれ以下の場合には、連続する閾値間
の増分はpicptr.densityによって分割された実質的なma
xGrayValueとなる。閾ををその正しいナイトオーダード
ディザ位置に位置付けるために、最初のFORループは、c
olumnTableとrowTableを用いて、その連続する値をハー
フトーンセルに位置付ける。プロセスは０値からスター
トして、最大値が〔maxGrayValue−１〕に制限されるよ
うに閾の発生を実質的に終了させる。全てのスクリーン
アレイはFORループへの動作開始に先立って全て１にプ
リセットされているので、FORループによってアドレス
されていない全ての画素はそれぞれの最大値にセットさ
れたままとなる。
picptr.densityが36よりも大きい場合のスクリーン値の
発生は、picptr.densityが36以下である時に値が決定さ
れる方法とは対称的に行われる。連続する閾値間の増分
は、maxGrayValueとpicptr.densityとの差によって分割
される実質的maxGrayValueである。第２のFORループ
は、前回のように、col−umnTableとrowTableとを用い
て値をscreenRecordに位置付ける。また、FORループへ
の動作開始に先立ってscreenRecordを全て０にプリセッ
トすることにより、FORループによってアドレスされな
かったスクリーン中の低番号の画素は全て０となる。
本発明は特定の実施例に基いて説明してきたが、本発明
の発明思想の範囲を超えずに多種の変形を行ったり、そ
の構成要件を均等物によって置換することができるのは
当業者には自明であり、加えて本発明の趣旨から逸脱し
ない範囲で多くの変更を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図はゼログラフィックプリントに適した二重渦巻き
型ハーフトーンパターン、第２図は先行技術のディザオ
ーダードハーフトーンパターン、第３図は先行技術の２
レベルオーダードディザハーフトーンパターン、第４図
はナイトツアハーフトーンパターン、第５図はナイトオ
ーダードディザハーフトーンパターン、第６図はナイト
／ナイトディザハーフトーンパターン、第７図はこれら
のパターンを生成するための回路の概念的ダイアグラ
ム、第８図はこれらのパターンを生成するための回路の
概略的ダイアグラム、第９図はコントラストと濃度の変
化を示す階調表示曲線群、第10図は第９図に示される曲
線群を生成するための閾レベルを生成するプログラムで
ある。 71:横断方向走査カウンタ 72:順方向走査カウンタ 73,74:スクリーンRAM 75,76:コンパレータ 77,78,79:ゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾルタン・ストロ−ル アメリカ合衆国カルフオルニア州ランチヨ −・パロス・バ−デイ−ズ・ワイルドブラ イア・ドライブ5722 (56)参考文献 特開 昭54−144141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−108080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−87921（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１組の９個の、数値的に増加又は減少する
    閾値からなる３×３要素のハーフトーンマトリクスであ
    って、 上記閾値は上記マトリクスにナイトツアパターンに従っ
    て割り当てられている、画像のハーフトーン閾値生成装
    置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項のものにおいて、 上記マトリクスの各要素は、１行ずつ、6,9,4,3,1,7,8,
    5,2というように番号を付けられており、上記閾値の組
    が上記マトリクスに番号順に割り当てられている、 画像のハーフトーン閾値生成装置。
  3. 【請求項３】１組の９個の、数値的に増加又は減少する
    閾値を決定し、 これらの値を３×３要素のハーフトーンマトリクスにナ
    イトツアパターンに従って割り当てる、 画像のハーフトーン閾値生成方法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項のものにおいて、 上記マトリクスの各要素に１行ずつ、6,9,4,3,1,7,8,5,
    2というように番号を付け、上記閾値の組を上記マトリ
    クスに番号順に割り当てる、 画像のハーフトーン閾値生成方法。
  5. 【請求項５】１組の36個の、数値的に増加又は減少する
    閾値からなる６×６要素のハーフトーンマトリクスであ
    って、 上記閾値は上記マトリクスにナイトオーダードディザパ
    ターンに従って割り当てられている、 画像のハーフトーン閾値生成装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項において、 上記マトリクスの各要素は、１行ずつ、21,33,13,23,3
    5,15,9,1,25,11,3,27,29,17,5,31,19,7,24,36,16,22,3
    4,14,12,4,28,10,2,26,32,20,8,30,18,6というように番
    号を付けられており、上記閾値の組が上記マトリクスに
    番号順に割り当てられている、 画像のハーフトーン閾値生成装置。
  7. 【請求項７】１組の36個の、数値的に増加又は減少する
    閾値を決定し、 これらの値を６×６要素のハーフトーンマトリクスにナ
    イトオーダードディザパターンに従って割り当てる、 画像のハーフトーン閾値生成方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項のものにおいて、 上記マトリクスの各要素に１行ずつ、21,33,13,23,35,1
    5,9,1,25,11,3,27,29,17,5,31,19,7,24,36,16,22,35,1
    4,12,4,28,10,2,26,32,20,8,30,18,6というように番号
    を付け、上記閾値の組を上記マトリクスに番号順に割り
    当てる、 画像のハーフトーン閾値生成方法。
  9. 【請求項９】１組の81個の、数値的に増加又は減少する
    閾値からなる９×９要素のハーフトーンマトリクスであ
    って、 上記閾値は上記マトリクスに２レベルの入れ子になった
    ナイトツアパターンに従って割り当てられている、 画像のハーフトーン閾値生成装置。
  10. 【請求項１０】１組の81個の、数値的に増加又は減少す
    る閾値を決定し、 これらの値を９×９要素のハーフトーンマトリクスに２
    レベルの入れ子になったナイトツアパターンに従って割
    り当てる、 画像のハーフトーン閾値生成方法。
JP57151640A 1981-09-08 1982-08-31 画像のハーフトーン閾値生成装置及び方法 Expired - Lifetime JPH07120414B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US300349 1981-09-08
US06/300,349 US4706077A (en) 1981-09-08 1981-09-08 Halftoning implementation for interactive image editing

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Publication Number Publication Date
JPS5932037A JPS5932037A (ja) 1984-02-21
JPH07120414B2 true JPH07120414B2 (ja) 1995-12-20

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ID=23158732

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57151640A Expired - Lifetime JPH07120414B2 (ja) 1981-09-08 1982-08-31 画像のハーフトーン閾値生成装置及び方法

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US (1) US4706077A (ja)
EP (2) EP0074794A3 (ja)
JP (1) JPH07120414B2 (ja)
DE (1) DE3280345D1 (ja)

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