JPH1013677A

JPH1013677A - スキャン型表示機構を用いて画像を表示する方法及び装置

Info

Publication number: JPH1013677A
Application number: JP9030906A
Authority: JP
Inventors: Sue Joseph; シュージョセフ; Ri Chashin; リーチャシン
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-01-16
Also published as: US5875287A

Abstract

(57)【要約】【課題】ディザ法によりハーフトーニング処理された
一様色調をもつ画像領域をラスタスキャン形の表示装置
で表示する場合、表示装置の走査線間隔の不均等に起因
して生じるバンド化現象を除去する。【解決手段】集中ドット型ディザマトリックスを使用
したハーフトーニング処理において、ディザマトリック
スは繰り返し複製されて表示面に「タイル貼り」され
る。ディザマトリックスを表示面に「タイル貼り」する
際、走査方向を横断する方向にディザマトリックスが連
続的に並んでなるディザマトリックス列を、互いに、走
査方向を横断する方向に所定距離だけオフセットさせ
る。オフセットさせる所定距離は、その集中ドット型デ
ィザマトリックスの適用により生成されるドット集合の
行の間隔に対し半端分をもつような距離、つまり、ドッ
ト集合行の間隔の整数倍ではなく、例えば、ドット集合
行間隔の１／２、１／３、１／５、１／８、９／８のよ
うな距離である。これにより、不均等な走査線間隔によ
り生ずるバンド化現象が、視覚的に目立たなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスキャン型表示装
置、さらに詳しくはスキャン工程中の欠陥である副産的
なノイズの除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタやインクジェットプリン
タ等の多くの表示装置は、ラスタスキャン法で表示を形
成する。即ち、インクディスペンサまたはレーザビーム
が、表示媒体の列を順番に左から右へ、および／または
右から左に走査する。このようにして、画像は離散的な
画素（「ピクセル」）の値としてのラスタスキャン形式
で表示されている。この様な表示、及び表示装置にそれ
を行わせるための指令を出すのに使用される処理は、ピ
クセル間隔が一定であるという仮定に基づいている。即
ち、行と行との間隔が一定であると仮定されている。し
かし、実際上はこの理想条件は完全に成立しておらず欠
陥が存在するため、所要の均一性を達成するために、ま
たはこれを達成できない結果生じる副産的ノイズを問題
無くするために、多大の対策を施し且つそれに応じた余
分なコストを払わなければならない。

【０００３】この均一性の欠如による好ましからざる視
覚的な副産的ノイズの１つとして、表示装置が均一なグ
レイや均一なあるカラーを表示しようとしている領域内
に時として見られる、一種のバンド化現象がある。即
ち、走査線間隔が不均等であることにより、結果的に、
均一色ではなくより明るい領域とより暗い領域のバンド
が生じてしまう。

【０００４】この現象は典型的には、不均等な走査線間
隔と、グレイの色調をレンダリングするためにプリンタ
や同類の表示装置が使用するハーフトーニング処理との
相互作用によって生じる。インクジェットプリンタやレ
ーザプリンタ等の装置は、典型的には、各ピクセルに対
して単なるオン・オフ操作を行うだけである。つまり、
ピクセル中に着色剤のドットを沈着させるか、させない
かのいずれかである。例えば単色プリンタにおいて、所
定のピクセルは黒または白のみであり、グレイの色調は
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】グレイスケール値を表
現するために、プリンタはデューティサイクル（インク
打ち込み量）を変化させる。つまり、より暗くしようと
する部分では、より多くのピクセルにドットを形成し、
より明るくなる部分では、より小数のピクセルにしかド
ットを形成しない。このような結果を実現するための１
つの方法は、表示しようとするグレイレベルに応じて大
きいまたは小さいドットの集合を形成することである。
その効果は伝統的な写真凸版用のハーフトーンスクリー
ンと全く同じである。間隔が不均一であると、異なる列
群によって形成されるドット集合が異なるサイズにな
り、このために表示カラーに意図されなかった変化が生
じる。これらの変化が、好ましくない可視的なバンドを
形成することになる。

【０００６】この問題を回避するために、各種のハーフ
トーニング技法、例えば、「ターンオン」したピクセル
が密集していない分散ドット型ディザ法が使用されてい
る。この場合、ドット集合は一般に形成されないので、
走査線の不均等な間隔によってドット集合のサイズが変
化することがなく、よって、不均等な線間隔は目立たな
くなる。しかし、この方法は表示装置の持つ分離したピ
クセルを表示する能力にある程度まで依存するのである
が、この点の能力が充分ではない種類の表示装置が存在
する。

【０００７】従って、本発明の目的は、スキャン型表示
装置で均一な色調の領域を表示したとき、ピクセル間隔
の不均等が原因となって今まで問題となっていた可視的
なバンド化現象を、効果的に減少または削除することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ハーフト
ーニング処理に使用される「ディザマトリックス」の繰
り返しの逐次列が、互いに、集合行間隔の小数部だけ、
走査方向を横切る方向にオフセットされていると、集中
ドット型ディザ法によってさえも、バンド化現象を大部
分排除できる、ということを発見した。

【０００９】ディジタルシステムに於いては、ハーフト
ーニング処理は典型的には表示面をそれぞれの「ディザ
マトリックス」エレメントで覆うことによって実行され
る。マトリックスエレメントは、一般に近くのピクセル
に対するそれとは同一でないしきい値である。各ピクセ
ルは、それへの要求値が対応するディザマトリックスの
エレメント値を越えているときにのみ、ドットを与えら
れる。一般に、ターンオンされるピクセル（つまり、ド
ットを与えられるピクセル）は、要求値が高いほど多く
なり、要求値が低いと少なくなる。

【００１０】集中ドット型ディザ法用に設計されたディ
ザマトリックスは、高しきい値が集合して存在し、同様
に低しきい値も集合して存在する傾向にあるという特色
を有し、この特色が、ターンオンしたピクセル（つま
り、印刷されたドット）を所期のグレイスケール値に従
った大きさをもったドット集合に形成せしめる。通常使
用されるディザマトリックスは、それ１つで表示面全体
を覆うには小さすぎる。そこで、表示面全体を覆うため
に、表示面にディザマトリックスを「タイル貼りする」
ことが繰り返される。マトリックスのパターンは、従来
のタイル張りでは、ドット集合を走査方向に沿って並ん
だ行の形式で発生するものである。本明細書では、この
ドット集合が走査方向に沿って並んだ行を「ドット集合
行」とよぶ。

【００１１】本発明に従えば、マトリックスの繰り返し
の列（つまり、タイル貼りによって走査方向を横切る方
向に連続して並んでいるマトリックス）はオフセットさ
れ、その結果、走査方向に次々に発生するドット集合
は、走査方向を横切る方向に互いにオフセットされる。
そのオフセットは、ドット集合行の間隔に対して半端分
をもつような距離に選ばれる。このようにして形成され
たドット集合のパターンは、走査線間隔の不均一に起因
するバンド化現象を視覚的に低減させるものである。

【００１２】本発明によれば、均一な色調をもつように
意図された領域の表示において、これまで問題となって
きた視覚的なバンド化現象を、大きく減少または削除す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。

【００１４】本発明の説明を進めていくにつれて明らか
になることであるが、本発明は本発明を実施するために
特別に設計された専用回路によって実施することができ
る。この専用回路は高解像公称カラーもしくはグレイス
ケールに関する命令を受け取るプリンタ内に含めること
ができ、また、この専用回路は、要求された値を、要求
された画像を描くために必要なオン・オフ命令もしくは
他の低値分解能命令に変換できるように設計することが
できる。しかし、本発明は典型的には、公称カラー値で
表現された画像を、コンピュータの制御するプリンタの
低レベル（典型的にはオン・オフ動作を指定する）命令
に変換することを一つの目的としたプリンタドライバ、
として作動するパーソナルコンピュータのような汎用機
によって実施される。

【００１５】図１に典型的なハードウエア環境を図示す
る。パーソナルコンピュータ１０は、インクジェットプ
リンタ１２のような表示装置に対して、低レベル命令
（即ち、インクドットを受け取るべき個々の表示媒体ピ
クセルを指定する命令）を送る。図１では、プリンタ１
２は適切なチャネル１４を通してこれらの命令を受け取
っている。本発明を実施することができるコンピュータ
は広範囲な構成を取ることができるが、図１に示すもの
はそのうちの１つの構成であって、チャネル１４は入出
力アダプタ１６により提供され、これによりＣＰＵ１８
は内部バス２０を通して通信する。

【００１６】ＣＰＵ１８は、もちろん典型的には、ソリ
ッドステート読取り専用メモリ２２および読出し書込み
用メモリ２４のような各種ソースから随時データおよび
命令を取出す。図１は、また、インタフェースアダプタ
２８を通してキーボード２６と典型的に通信するものと
してコンピュータ１０を図示している。

【００１７】本発明は特に本環境中の表示装置に関連す
るが、この関連において、図１はＣＰＵ１８を、ディス
プレイアダプタ３２によりＣＲＴディスプレイ装置３０
に結合しているものとして図示している。コンピュータ
１０は、プリンタ１２を駆動するためばかりでなく、Ｃ
ＲＴディスプレイ装置３０上に画像を形成するために本
発明の教示を利用することができる。本発明はさらに、
あらゆるピクセル構成表示装置に広く適用可能である。
しかし、ディスプレイ装置３０のような現在のＣＲＴコ
ンピュータモニタは、殆どのプリンタの制約条件となっ
ている単純なオンオフ選択よりも高い値分解能をもつの
で、ＣＲＴ型表示装置に関しては本発明の適用頻度は極
めて低い。ディザ処理は、高い値分解能から単なる２値
表現への変換のみでなく、任意の低い値分解能への変換
においても使用することができるが、現在の大半のモニ
タの値分解能は通常それで十分な程度に高いので、ディ
ザ処理は通常必要ではない。しかし、本発明は、インク
ジェットプリンタその他のプリンタに限らず、ビットマ
ップ型の表示装置にも一般的に適用することができるも
のである。

【００１８】典型的な状況においては、コンピュータ１
０はプリンタドライバとして作動しているときに本発明
の方法を実施する。この機能を実行するプリンタドライ
バとしてコンピュータを機能させる命令は、通常、コン
ピュータのディスクドライブ３２に転送されるオペレー
ティングシステム・ソフトウエア中に含まれており、こ
のディスクドライブが有するディスク内に記憶される。
このドライバソフトウエアは、ディスケットまたはＣＤ
−ＲＯＭからコンピュータシステムにロードされること
が多い。いずれにしても、コンピュータ１０は大抵の場
合ディスクドライブからプリンタドライバ命令を読み込
んで、本発明を実施するために以下に説明する機能を実
行する。

【００１９】図２は、典型的状況をソフトウエア側から
記述した図である。本発明の方法は、典型的には、コン
ピュータ１０がユーザのアプリケーションプログラム３
４を作動中であり、かつそのプログラムが１つの画像が
印刷されることを要求するシステム呼び出しを行うとき
に実行される。所要のオペレーションはプリンタドライ
バによって実行される。プリンタドライバは通常、オペ
レーティングシステムの１部と見做されるが、指定され
たプリンタに専用のものである。プリンタドライバの目
的は、画像のデバイス独立型の表現を、この画像をプリ
ンタの制約の許す限り忠実に表示できるような低水準の
プリンタ命令に転換することである。

【００２０】図３に、集中ドット型ディザ法で用いるこ
とのできるディザマトリックスの１例を示す。マトリッ
クスの各エレメントは、それぞれの位置に対応したディ
スプレイの各ピクセルと関連している。具体的に説明す
るために、ピクセル値のグレイスケール範囲を０〜２５
５とし、また図３のマトリックスが適用される領域に要
求されているグレイスケール値は１２８、すなわち丁度
グレイスケール範囲の中間値であると仮定する。かかる
状況においては、上左端のマトリックスエレメントすな
わちディザしきい値２０７は、要求値１２８がこのしき
い値よりも大きくないためにドットを受け取らない。ま
たしきい値２０７のすぐ右隣のしきい値２１５が適用さ
れるピクセルも、しきい値２１５が要求値１２８よりも
大きいのでドットを受け取らない。他方、マトリックス
の上右端のしきい値１１３が適用されたピクセルはドッ
トを受取り、そのすぐ左隣のしきい値６５のピクセルも
同様にドットを受け取る。このように、マトリックスは
印刷されるピクセルと印刷されないピクセルとをそれぞ
れ集中させる傾向を持っている。実際、直線５２および
直線５４によってマトリックスを四分域に分割して調べ
てみると、グレイスケール値が１２８の場合には、上部
右側および下部左側の四分域のマトリックスエレメント
と関連する全てのピクセルがドットを受け取るが、一
方、上部左側および下部右側のマトリックスエレメント
と関連するピクセルはどれもドットを受け取らないこと
が分かる。

【００２１】従来の方法においては、斯かるマトリック
スは表示面全体を「タイル貼り」するように反復してお
り、従って、印刷されたドットの集合はグレイスケール
値１２８が要求されている領域全体に繰り返される。

【００２２】マトリックスをさらに調べると、上部右側
および下部左側の四分域の最小値はこれらの四分域のそ
れぞれほぼ中央にあって、値は多少外側に向かってらせ
ん状に増加しているが、一方、上部左側および下部右側
の四分域の最大値は中央にあって、値は外側に向かって
らせん状に減少することが分かる。その結果、印刷され
たピクセルの集合は、要求されたグレイスケール値の増
加にともなって寸法が大きくなるが、印刷されないピク
セルの集合は寸法が縮小する。個々の集合は典型的には
寸法が非常に小さいため、観察者は通常これらの集合を
個別に知覚することはないが、印刷されたピクセルの集
合はグループとして、大きな集合ほど濃いグレイ効果を
生じ、小さいほど薄いグレイ効果を与える。

【００２３】表示装置の不均等な線間隔によって生じる
現象を図４を参照して説明する。説明のために、要求レ
ベルはグレイスケール範囲の例えば４分の１の値を有す
る比較的明るいレベルであると仮定する。表示装置の表
面が等間隔の走査線５６によって走査されると、その表
面に印刷されたドット集合５８および印刷されない空白
集合がそれら走査線に渡って生じる。ドット集合５８は
比較的小さく、全体として明るい色調を視覚させる効果
を生じる。

【００２４】ここで不等間隔の走査線の作用について考
察する。公称値より大きな間隔を有する直線６０のよう
な１対の走査線の場合、要求グレイレベルに変化がなく
ても、結果として印刷されたドット集合６２は他のドッ
ト集合５８より大きくなる。その結果の視覚効果は、意
図しない濃いグレイのバンド効果である。かかる作用を
抑制する方法を理解するために、初めに図４に示したド
ット集合行の間隔ｄについて考える。図５に図示したよ
うに、ドット集合行間隔に対して半端分をもつ距離だ
け、ディザマトリックス内の連続するドット集合をオフ
セットすると、バンド効果を抑制することができる。図
５では、連続するマトリックス「タイル」の各列が、ド
ット集合行間隔の１／２だけ、走査方向を横切る方向に
オフセットされる。（マトリックス列は、走査方向を横
切る方向に伸びているものと理解される。）ドット集合
行間隔の１／２という具体的なオフセット量は、本発明
の方法の適応に必要ではないが、良好な結果を生じた一
例である。不均等な走査間隔は、ドット集合６４が示唆
しているように個々のドット集合を歪めるが、ここに示
したバンド抑制法によれば、マトリックスのずれた配置
が歪んだドット集合のバンドを分割することになり、そ
のため歪んだドット集合に対する視覚の感度が低下する
という効果が生じるものと推測される。

【００２５】一般にこのことは、次のようにして実行す
ることが可能である。即ち、単一の記憶されたディザマ
トリックスを使用し、そして、このディザマトリックス
をアドレスするとき、従来のような走査線の番号だけで
なく、走査線内での位置（これは従来は、各行内の位置
に関するオフセットを発生するためにのみ使用されてい
る）にも依存した行オフセットを用いてアドレスするこ
とにより、上記の方法が実行できる。さらに詳しくは、
Ｍ行およびＮ列のディザマトリックスＤを使用したと
き、ｎをオフセットされた走査線の番号（オフセット
は、ドット集合行間隔に対して半端分をもつ距離に等し
い）とすると、所定の位置ｉ，ｊ（走査方向にｉ番目、
それと直交方向にｊ番目）のピクセル用に取り出される
べきディザしきい値は、表示面がスーパーマトリックス
Ｄ’（Ｄを図５に示すようにオフセットして繰り返しタ
イル貼りしたもの）によって覆われたものとして処理す
ることによって、次のように決定することができる。

【００２６】Ｄ’i、j＝Ｄk,n ここに、ｋ＝ｉmod Ｎであり、ｎ＝［ｊ＋（ｉ／Ｎ）ｒ］mod
Ｍまたはｎ＝［ｊ−（ｉ／Ｎ）ｒ］mod Ｍであり（但
し、ｉ／ＮはｉをＮで割った商の整数部を意味する）、
ｒは、マトリックス列のオフセットに相当するピクセル
行数である。

【００２７】上記とは別の方法として、記憶されたマト
リックスとして、スーパーマトリックスＤ’のサブマト
リックスであって、従来の方法で表示面にタイル貼され
て、同じドット集合パターンを生ずるようなものを用い
ることもできる。例えば、図３の基本的な従来のディザ
マトリックスが２つのドット集合行に渡るＭ×Ｎマトリ
ックスの典型例であるとすると、そのドット集合行の１
／２のオフセットを達成するために、図６に示すような
パターンを有するＭ×４Ｎマトリックスを記憶しておい
てもよい。この記憶されたマトリックスを使用して従来
の方法で表示面をタイル貼りすると、その結果得られる
パターンは本発明の原理に従うものとなる。

【００２８】さらに、上述のように、ドット集合行間隔
の１／２のオフセットは本発明の利点を生じる唯一のオ
フセットではない。ドット集合行間隔の、例えば１／
３、１／５、１／８、さらには９／８のいずれの距離
も、多かれ少なかれ本発明の利点を生じる。許されない
唯一のオフセットは半端分を含まないオフセット、すな
わちドット集合行間隔の整数倍である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で実施されている典型的な環境を表わ
すハードウエアのブロック図。

【図２】同環境をソフトウエアの観点から表わしたブ
ロック図。

【図３】典型的な集中ドット型ディザマトリックスを
示す図。

【図４】集中ドット型ディザ法が生成するパターンを
表わす図

【図５】本発明に従って得られるドット集合パターン
を示す図。

【図６】本発明の実施形態で使用したマトリックスの
パターンを示す図。

【符号の説明】

１０パーソナルコンピュータ１２インクジェットプリンタ１４チャンネル１６入出力アダプタ１８ＣＰＵ（中央処理装置）２０内部バス２２読取り専用メモリ２４読出し書込み用メモリ２６キーボード２８インタフェースアダプタ３０ＣＲＴディスプレイ装置３２ディスプレイアダプタ３４アプリケーションプログラム５６、６０走査線５８、６２、６４ドット集合

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査方向に表示面を走査して比較的粗い
分解能の出力ピクセル値からなる出力画像を表示するス
キャン型表示装置を操作することにより、比較的微細な
分解能の入力ピクセル値からなる源画像を表示するため
の方法において、（ａ）ドット集合行間隔をもつ集中ドット型ディザマト
リックスを反復させてなるマトリックス列により形成さ
れるパターン内のディザしきい値と、このディザしきい
値に対応する入力ピクセル値とを比較することにより、
出力ピクセル値を決定する段階と、（ｂ）決定された出力ピクセル値を含む命令を前記表示
装置に送ることにより、前記表示装置を操作する段階と
を有し、前記マトリックス列により形成されるパターンが、走査
方向を横切る方向に、前記ドット集合集行間隔に対して
半端分をもつ距離だけ相互にオフセットされていること
を特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記オ
フセットさせる距離の半端分が、前記ドット集合行間隔
の１／２であることを特徴とする方法。
【請求項３】走査方向に表示面を走査して比較的粗い
分解能の出力ピクセル値からなる出力画像を表示するス
キャン型表示機構を操作することにより、比較的微細な
分解能の入力ピクセル値からなる入力画像を表示するた
めの装置であって、Ａ）ドット集合行間隔をもつ集中ドット型ディザマトリ
ックスを反復させてなるマトリックス列により形成され
るパターン内のディザしきい値と、このディザしきい値
に対応する入力ピクセル値とを比較することにより、出
力ピクセル値を決定するためのピクセル値回路と、Ｂ）前記ピクセル値回路に応答して、決定された前記出
力ピクセル値を含む命令を前記表示機構に送ることによ
り、前記表示装置を操作するための出力回路とを備え、前記マトリックス列により形成されるパターンが、走査
方向を横切る方向に、前記ドット集合集行間隔に対して
半端分をもつ距離だけ相互にオフセットされていること
を特徴とする装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置において、前記オ
フセットさせる距離の半端分が、前記ドット集合行間隔
の１／２であることを特徴とする装置。
【請求項５】請求項４に記載の装置において、Ａ）前記マトリックス列により形成されるパターン内の
ディザしきい値を含む大きなマトリックスを記憶するた
めの記憶回路をさらに備え、Ｂ）前記入力ピクセル値を前記大きなマトリックスのデ
ィザしきい値と比較することにより前記出力ピクセル値
を決定することとを特徴とする装置。
【請求項６】請求項３に記載の装置において、Ａ）前記マトリックス列により形成されるパターン内の
ディザしきい値を含む大きなマトリックスを記憶するた
めの記憶回路をさらに備え、Ｂ）前記入力ピクセル値を前記大きなマトリックスのデ
ィザしきい値と比較することにより前記出力ピクセル値
を決定することとを特徴とする装置。
【請求項７】Ａ）比較的微細な分解能の入力ピクセル
値からなる入力画像を表示するために、走査方向に表示
面を走査して比較的粗い分解能の出力ピクセル値からな
る出力画像を表示するスキャン型表示機構と、Ｂ）ドット集合行間隔をもつ集中ドット型ディザマトリ
ックスを反復させてなるマトリックス列により形成され
るパターン内のディザしきい値と、このディザしきい値
に対応する入力ピクセル値とを比較することにより、出
力ピクセル値を決定するためのピクセル値回路と、Ｃ）前記ピクセル値回路に応答して、決定された前記出
力ピクセル値を含む命令を前記表示機構に送ることによ
り、前記表示装置を操作するための出力回路とを備え、前記マトリックス列により形成されるパターンが、走査
方向を横切る方向に、前記ドット集合集行間隔に対して
半端分をもつ距離だけ相互にオフセットされていること
を特徴とする画像処理装置。
【請求項８】請求項７に記載の画像処理装置におい
て、前記オフセットさせる距離の半端分が、前記ドット
集合行間隔の１／２であることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項８に記載の画像処理装置におい
て、Ａ）前記マトリックス列により形成されるパターン内の
ディザしきい値を含む大きなマトリックスを記憶するた
めの記憶回路をさらに備え、Ｂ）前記入力ピクセル値を前記大きなマトリックスのデ
ィザしきい値と比較することにより前記出力ピクセル値
を決定することとを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項７に記載の画像処理装置におい
て、Ａ）前記マトリックス列により形成されるパターン内の
ディザしきい値を含む大きなマトリックスを記憶するた
めの記憶回路をさらに備え、Ｂ）前記入力ピクセル値を前記大きなマトリックスのデ
ィザしきい値と比較することにより前記出力ピクセル値
を決定することとを特徴とする装置。