JP2007060558A - 色処理方法およびその装置、並びに、画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒状性の低減、色域の拡大、色恒常性、色安定性を含むトータルな画質向上を達成する。
【解決手段】 有彩色および濃度が異なる墨色を含む色材に対応する色分解データを生成する際、有彩色の色材に相当する色相における、当該色材が再現可能な最高彩度に対応する明度から最高明度の高明度域は、当該色材に対応する色分解データを生成する。高明度域よりも低明度の中間明度域は、有彩色および低濃度の墨色の色材に対応する色分解データを生成する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、有彩色および濃度が異なる墨色を含む色材に対応する色分解データを生成する色処理に関する。

記録装置が用いる色材が例えばシアンC、マゼンタM、イエローY、黒Kのインクやトナーの場合、印刷データを生成する画像処理はRGB画像データを各色材に対応するC、M、Y、Kデータに色分解する。この色分解は、通常、ルックアップテーブル(LUT)を用いて行う。つまり、このLUTは、R、G、Bデータの組み合わせに対して、どのように色材を組み合わせるかを示すC、M、Y、Ｋデータの生成方法を定義する。

CMY三色またはCMYK四色を用いる記録装置は、最大彩度部より低明度側については、補色を使用することで明度を減少させる。しかし、補色を使用すれば彩度が下がる傾向にある。また、色相が大きく異なる三色の色材を混色するため、インク吐出量やトナー転写量などの変動による色相角方向の色ずれを抑えることができない。

一方、印刷分野では、記録装置が再現可能な色域を拡大するために、通常用いるC、M、Yの基本色とKに加えて特色の使用が知られている。例えば、より高い彩度の再現を目的として、レッドR、オレンジO、グリーンG、ブルーB、バイオレットVなどの特色を使用する。

特開2003-011432公報は、特色の色相で特色を用いると、ある明度領域において基本色の組み合わせよりも彩度が下がる場合に、特色と基本色の双方を用いて色分解を行うことを開示する。例えば、高明度のグリーンを使用する場合、グリーンの色相の低明度域にはシアンとイエローの組み合わせを用いることで色域を拡大する。しかし、低明度域の再現に基本色二色の混色を用いるため、やはり、インク吐出量やトナー転写量などの変動による色相角方向の色のずれを抑えることができない。また、低明度域の粒状性を向上するには補色を使用する必要があり、補色を使用すれば彩度が下がる問題は解決されない。

また、特開2005-059360公報は、特色の色相の低明度域には基本色の補色を用いて特色の色相の暗部を形成する色分解例を記載する。言い換えれば、特色の色相に基本色の補色を使用し、基本色の色相に特色の補色を使用することで低明度域を色再現する。しかし、補色の混色は彩度を下げ、色域が充分に拡大するとは言えない。また、彩度が高い特色を補色に使用することは、粒状性の観点からも好適とは言えない。

他方、粒状性、色恒常性、色安定性などの画質の向上を目的として、通常用いる基本色と黒の色材に加えて、グレーの色材を用いることが知られている。特開2004-250519公報は、特色とグレイの双方を含むインクセットについて記述する。しかし、具体的な色再現、色分解手法について記載がなく、色数増加に伴う色安定性の劣化については未解決である。

特開2003-011432公報 特開2005-059360公報 特開2004-250519公報

発明者は、特色を含む有彩色の色材とグレイの色材を適切に組み合わせる手法を開発することで、粒状性を低減し、色域を拡大するのみならず、色恒常性、色安定性を含むトータルな画質向上を試みた。

本発明は、粒状性の低減、色域の拡大、色恒常性、色安定性を含むトータルな画質向上の達成を目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明にかかる色処理は、有彩色および濃度が異なる墨色を含む色材に対応する色分解データを生成する際に、前記有彩色の色材に相当する色相における、当該色材が再現可能な最高彩度に対応する明度から最高明度の高明度域は、当該色材に対応する前記色分解データを生成し、前記高明度域よりも低明度の中間明度域は、前記有彩色および低濃度の前記墨色の色材に対応する前記色分解データを生成することを特徴とする。

本発明にかかる画像処理は、色分解データを生成するテーブルを作成する際に、基本色三色のうち一色の信号値が零になるように、前記基本三色の信号値の一部を墨色の信号値に置き換え、前記基本色三色のうち残る二色の何れかの信号値を特色の信号値に置き換え、前記墨色の信号値を濃淡分解し、前記置換および濃淡分解の結果得られる前記基本色一色、前記特色一色、前記墨色二色の信号値を前記テーブルに格納することを特徴とする。

本発明によれば、粒状性の低減、色域の拡大、色恒常性、色安定性を含むトータルな画質向上を達成することができる。

以下、本発明にかかる実施例の画像処理を図面を参照して詳細に説明する。

以下では、シアンC、マゼンタM、イエローYの基本色および黒Kに加えて、レッドR、グリーンG、ブルーBの特色、並びに、グレイGyの八色の色材によって印刷を行うプリンタを想定する。

［グレイ色材の利用］
まず、R、GyおよびK色材をどのように用いるか、言い換えれば、LUTの格子点にR、Gy、K色材に対応する色分解データをどのように設定するか、そして、その結果、どのように画質が向上するかを説明する。

図1はCMYK四色における、白色-レッド-黒色間の各色材の使用量を示す図で、縦軸は色材の使用量（例えばインク吐出量やトナー転写量に相当）に対応する8ビットの信号レベルを示す。つまり、図1はRGBデータをCMYKデータに色変換するテーブルの一部を示すことになる。

図2は実施例1における、白色-レッド-黒色間のR、Gy、K色材の使用量を、図1と同様に示す図である。図2は、図1と同様に、RGBデータをCMYKRGBGyデータに色変換するテーブルの一部を示すことになる。

まず、白色W(R, G, B = 255, 255, 255)からレッドR(R, G, B = 255, 0, 0)に掛けての高明度域は、R色材の使用量を変えて実現する。従って、純色のレッド(R, G, B = 255, 0, 0)はR色材のみで再現する（高明度域）。

次に、レッド(R, G, B = 255, 0, 0)から黒色(R, G, B = 0, 0, 0)へ掛けての明度域は、まず、R色材にGy色材を加えて明度を低下させ、色再現する（第一の中明度域）。そして、色材の総使用量が制限値に達すると（符号201で示す）、R色材の使用量を減じて、Gy色材の使用量を増加する（第二の中間明度域）。

さらに、Gy色材が所定の使用量に達すると（符号202で示す）、Gy色材の使用量を減に転じて（R、Gy色材とも減少させる）K色材を加え、さらに明度を低下させて黒色K近傍を再現する（低明度域）。

このように、中明度域は、有彩色としてR色材のみを使用してGy色材を加えることで、インク吐出量やトナー転写量の変動による色相角方向の色ずれをなくすことができる。また、他の色相においても、使用する有彩色の色材の数を最低限に留めることで、色ずれを低減することができる。

また、高明度域は、図1に示すM、Y色材の組み合わせをR色材で置き換える。さらに、低明度域はM、Y、C、K色材の組み合わせをR、Gy、K色材の組み合わせで置き換える。従って、CMYK四色の場合と比較して、彩度および粒状性が向上する。

さらに、R、Gy、K色材の比率を調整して、彩度と粒状性のバランスを取ることが可能である。つまり、Gy色材を減じR、K色材を増すことで、粒状性を低下させる代りに、彩度を向上することができる。勿論、その逆も可能である。

上記では、レッドの色相において、Gy色材を用いる画質向上を説明したが、他の特色の色相においても、Gy色材の利用により画質向上を図ることができる。

なお、上記の「特色」は、色材の基本色であるイエローY、マゼンタM、シアンCの色相とは異なる色相の色を指す。また、特色の色材が記録媒体上で表現可能な明度、彩度は、マゼンタM、イエローY、シアンCの基本色の色材のうちの二つの色材の組み合わせによって記録媒体上に表現可能な明度、彩度よりも高いことが好ましい。

［プリントシステムの概要］
図3は実施例のプリントシステムの構成例を示すブロック図で、特色インクを用いるプリンタ102と、ホスト装置（コンピュータまたは画像処理装置）101を備える。

プリンタ（記録装置）102は、C、M、Y、Kのインク、R、G、Bの特色インク、並びに、Gyインクによって印刷を行う。そのため、これら八色のインクを吐出する記録ヘッド10を用いる。

ホスト装置101のオペレーティングシステム(OS)上では、アプリケーションプログラム1やプリンタドライバ11が稼働する。アプリケーションプログラム1は、プリンタ102で印刷すべき画像データを作成、編集する。

画像データまたは編集前の画像データは、種々の媒体を介して、ホスト装置101に入力することができる。例えば、ディジタルカメラで撮像したJPEG形式の画像データをメモリカードを介して入力してもよいし、スキャナで読み取ったTIFF形式の画像データや、CDROMに記録された画像データを入力してもよい。勿論、インターネットなどのネットワーク上に配置されたサーバやWebサイトからダウンロードしてもよい。ホスト装置101は、入力した画像データを図示しないモニタに表示する。ホスト装置101のユーザは、アプリケーションプログラム1によって、画像データを編集、加工して、印刷を指示する。この指示に応じて、アプリケーションプログラム1（またはOS）は、画像データを例えばsRGB規格の画像データ（各色8ビット）にしてプリンタドライバ11に渡す。

プリンタドライバ11は、入力された画像データに前段処理2として色域マッピングを施す。つまり、前段処理2は、sRGB規格の画像データによって再現される色域と、プリンタ102が再現可能な色域（プリンタ色域）の関係を示す三次元LUT(3DLUT)、および、補間演算を用いてRGBデータをプリンタ色域のRGBデータに変換する。

後段処理3は、色域マッピングされたRGBデータが表す色を再現する、インクの組み合わせに対応する色分解データYMCKRGBGy（各色8ビット）を求める。この処理は、前段処理2と同様に、3DLUTと補間演算を併用して行う。なお、後段処理3の詳細は後述する。

ガンマ補正4は、後段処理3によって得られた色分解データの各色データごとに、その階調値を変換するガンマ補正を行う。具体的には、プリンタ102の各色インクの階調特性に応じた一次元LUT(1DLUT)を用いて、色分解データをプリンタ102の階調特性に対応付ける変換を行う。

ハーフトーニング5は、各色8ビットの色分解データYMCKRGBGyそれぞれを、誤差拡散法を用いて4ビットのデータに変換する量子化を行う。この4ビットデータは、プリンタ102において、ドットの配置パターンを示すためのインデックスになる。

そして、印刷データ生成6は、4ビットのインデックスデータに、印刷制御情報を加えた印刷データを作成する。

なお、上述したアプリケーションプログラム1およびプリンタドライバ11の処理は、それらのプログラムをCPUが実行することで実現される。当該プログラムは、図示しないROMやハードディスクなどからRAMにロードされて実行される。その実行に際してRAMは、CPU のワークエリアとして用いられる。

一方、プリンタ102は、ホスト装置101から入力される印刷データにドット配置パターン化処理7およびマスクデータ変換処理8を施す。

ドット配置パターン化処理7は、実際の印刷画像の画素ごとに、4ビットのインデックスデータ（階調値情報）に対応するドット配置パターンに従いドット配置を行う。つまり、4ビットデータで表現される各画素に、その画素の階調値に対応するドット配置パターンを割り当て、画素内の複数のエリアそれぞれのドットのオンオフを定義して、各エリアごとに‘1’または‘0’の吐出データを配置する。

マスクデータ変換処理8は、上記の1ビットの吐出データにマスク処理を施す。すなわち、記録ヘッド10による副走査方向に所定幅の走査領域（以下「バンド」と呼ぶ）の記録を、複数回の走査で完成するための各走査の吐出データを、それぞれの走査に対応したマスクを用いた処理によって生成する。走査ごとの吐出データY、M、C、K、R、G、B、Gyを適切なタイミングでヘッド駆動回路9に送る。ヘッド駆動回路9は、吐出データに従い各インクを吐出するように、記録へッド10を駆動する。

なお、プリンタ102における上述のドット配置パターン化処理、マスクデータ変換処理は、専用のハードウェア回路を用いて、プリンタ102の制御部を構成するCPUの制御の下に実行される。なお、プリンタ102のCPUが、プログラムに従い、上記の処理を行ってもよいし、ホスト装置101の例えばプリンタドライバ11が上記の処理を行ってもよい。

なお、プリンタ102は、特色インクとしてレッドR、グリーンG、ブルーBを用いる。これら特色インクは、基本色インクであるイエローY、マゼンタM、シアンCのうちの二つの混色で作られる二次色よりも、高い彩度および明度を表現できることが好ましい。しかし、これに限定されず、少なくとも二次色よりも高い明度を表現できればよい。すなわち、本実施例に好適な「特色」は、マゼンタM、イエローY、シアンCの基本色の色材のうちの任意の二つの色材の組み合わせにより、記録媒体上に表現される色域よりも明度が高く、かつ、前記色域内の色相角を示す色である。さらに、前記色域よりも高い彩度を表現できる色であればなお好ましい。

また、本実施例は、GyインクとしてKインクを所定の割合で希釈したものを使用するが、これに限定されず、少なくともKインクよりも濃度が低く、彩度が充分に低いものであればよい。つまり、Kインクと同一の色材を使用しても、異なる色材を使用してもよいし、有彩色の色材を用いて調色したものでもよい。

また、色材としてインクを用いるプリンタを例に説明するが、トナーなど他の色材を用いるプリンタ、複写機などに対しても本実施例を適用することができる。

また、「画素」は、階調表現が可能な最小単位のことであり、多値データの画像処理、上記の前段処理、後段処理、ガンマ補正、ハーフトーニングなどの対象になる最小単位である。また、ドット配置パターン化処理における一画素は2×4升のパターンに対応し、この一画素内の各升をエリアと呼ぶ。そして、エリアはドットのオンオフが定義可能な最小単位である。

これに関連して、前段処理、後段処理、ガンマ補正における「画像データ」は、処理対象である画素の集合を表し、各画素は例えば8ビットの階調値を内容とするデータである。また、ハーフトーニングにおける「画素データ」は処理対象である画素データそのものを表し、ハーフトーニングによって、上記の8ビットの画素データは4ビットの階調値を内容とする画素データ（インデックスデータ）に変換される。

［後段処理］
図4は後段処理3が使用する3DLUTの概念を示す図である。

後段処理3は、前述したように、RGB空間をスライスして構成した図4に示す3DLUTの、入力RGB値に対する格子点のCMYKRGBGyデータを読み出し、補間処理して、入力RGBデータを色分解データCMYKRGBGyに変換する処理である。

3DLUTの各格子点には、図2に示す特性を実現する色分解データを格納する。これにより、所望する階調値ないし色域を実現することができる。

例えば、図2と同様に、レッドRの色相に注目すれば、図4に示す白Wの格子点(255, 255, 255)からレッドRの格子点(255, 0, 0)に向かう線分上の格子点に、YMCKRGBGy=(0, 0, 0, 0, r, 0, 0, 0)、0≦r≦255のデータを配置する（高明度域）。さらに、レッドR(255, 0, 0)から黒Kに向かう線分上の格子点に、まず、レッドRおよびグレイGyの混色を表現するYMCKRGBGy=(0, 0, 0, 0, r, 0, 0, gy)、r=255、0≦gy＜255のデータを配置する（第一の中間明度域）。

そして、図2に符号201で示すインクの総使用量の制限値に達した格子点以降には、YMCKRGBGy=(0, 0, 0, 0, r, 0, 0, gy)、0＜r＜255、0＜Gy＜255のデータを配置する（第二の中間明度域）。そして、図2に符号202で示すグレイGyの使用量が所定値に達した格子点以降には、YMCKRGBGy=(0, 0, 0, k, r, 0, 0, gy)、0≦k≦255、0≦r＜255、0≦gy＜255のデータを配置する（低明度域）。

他の色相Y、M、R、G、Bについても同様に各格子点にデータを配置すればよい。また、Y、M、C、R、G、B以外の、図4では単純に示せない色相についても、同様にデータを配置することができる。

すなわち、3DLUTが示す変換関係は、実施例1の色分解データの生成における実施内容を表す。勿論、色分解データの生成は、図4に示すような3DLUTを用いる形態には限らない。例えば、入力RGBデータに対して、上記の変換関係を表す式に従い演算を、その都度行い、色分解データを計算する形態でもよい。

［LUTの作成］
CMYKRGBGy八色用のLUTは、既知の手法で作成したCMY三色用のLUTを、特定の変換式により変換すればよい。図5は三色用のLUTから八色用のLUTへの変換を概念的に示す図である。

図5に示すように、CMY三色のうち、一色の色材の使用量を0にするGCR（Gray Color Remove)処理を行い、残った二色のうち一方（図5ではM）の使用量を0にするように特色（図5ではR）に置き換える。ここで得られる基本色一色、特色一色、黒Kの合計三色による色分解データは、CMY三色のデータに比べて色材の総使用量が減少する。そこで、Kデータを濃淡分解して黒KとグレイGyの二色にして、色材の総使用量をCMY三色の場合と近い値に調整する。これによって、全色再現域において基本色一色、特色一色、墨二色の合計四色以下で構成されるLUTを作成する。

［色ずれの低減］
画像出力時は、温度や色材の経時変化など、様々な要因によって色材の使用量が変動し、後段処理3において指定された色材の使用量とのずれが生じる。

図6は高彩度域における、色材の使用量のずれによって生じる色ずれの概念図である。なお、図6には、MY二色による色再現を示すが、明度を低下させるために補色を使用すれば色ずれ領域はさらに拡大する。

図7は実施例1における、色材の使用量のずれによって生じる色ずれの概念図である。実施例1においては、再現色に近い色相の有彩色の色材を使用するため、色相角方向の色ずれ量が低減する。また、明度の低下に無彩色のグレイの色材を使用するため、低明度域においても色ずれ範囲が拡大しない特性を有する。

また、図3に示す処理を実行するホスト装置101は、コンピュータに限られず、例えばプリンタ102が、ホスト装置101の各処理を実行してもよい。

このように、記録装置で用いる、濃度が異なる複数の墨色の色材を含む色材セットに対応した色分解データを所定の色域について生成する。その際、所定の色域のうち、有彩色の色材の色相の最大彩度部より低明度域について、有彩色の色材および複数の墨の色材に対応する色分解データを生成する。こうすれば、有彩色の色材の色相の低明度域をそ当該有彩色、グレイおよび黒を使用し再現することで、低明度域における補色の使用を抑え、彩度と粒状性に加え、高い色安定性を得ることができる。また、当該有彩色以外の色材の使用を抑えることで、インク吐出量やトナー転写量の変動による色相角方向の色ずれを抑え、高い色安定性を得ることができる。また、グレイの色材を用いることで、補色を使用しない状況においても高い粒状性を得ることができる。また、補色の代りにグレイの色材を用いることで色域も拡大する。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、上記実施例の機能を実現するソフトウェアを記録した記憶媒体（記録媒体）をシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（CPUやMPU）が前記ソフトウェアを実行することでも達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたソフトウェア自体が上記実施例の機能を実現することになり、そのソフトウェアを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。

また、前記ソフトウェアの実行により上記機能が実現されるだけでなく、そのソフトウェアの指示により、コンピュータ上で稼働するオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

また、前記ソフトウェアがコンピュータに接続された機能拡張カードやユニットのメモリに書き込まれ、そのソフトウェアの指示により、前記カードやユニットのCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

本発明を前記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するソフトウェアが格納される。

CMYK四色における、白色-レッド-黒色間の各色材の使用量を示す図、 実施例における、白色-レッド-黒色間のR、Gy、K色材の使用量を、図1と同様に示す図、 実施例のプリントシステムの構成例を示すブロック図、 後段処理が使用する3DLUTの概念を示す図、 三色用のLUTから八色用のLUTへの変換を概念的に示す図、 高彩度域における、色材の使用量のずれによって生じる色ずれの概念図、 実施例における、色材の使用量のずれによって生じる色ずれの概念図である。

Claims (9)

1. 有彩色および濃度が異なる墨色を含む色材に対応する色分解データを生成する色処理方法であって、
   前記有彩色の色材に相当する色相における、当該色材が再現可能な最高彩度に対応する明度から最高明度の高明度域は、当該色材に対応する前記色分解データを生成し、
   前記高明度域よりも低明度の中間明度域は、前記有彩色および低濃度の前記墨色の色材に対応する前記色分解データを生成することを特徴とする色処理方法。
2. 前記中間明度域における前記色分解データの生成は、前記色材の総使用量の制限に達するまでは、明度の低下とともに、前記有彩色の色材の使用量を最大として前記低濃度の墨色の色材の使用量を増加し、
   前記制限に達した後は、前記明度の低下とともに、前記有彩色の色材の使用量を減少し、前記低濃度の墨色の色材の使用量を増加することを特徴とする請求項1に記載された色処理方法。
3. さらに、前記中間明度域よりも低明度の低明度域における前記色分解データの生成は、明度の低下とともに、前記有彩色および前記低明度の墨色の色材の使用量を減少し、高濃度の前記墨色の色材の使用量を増加することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された色処理方法。
4. 前記高明度域における前記色分解データの生成は、明度の低下とともに、前記有彩色の色材の使用量を増加することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載された色処理方法。
5. 色分解データを生成するテーブルを作成する画像処理方法であって、
   基本色三色のうち一色の信号値が零になるように、前記基本三色の信号値の一部を墨色の信号値に置き換え、前記基本色三色のうち残る二色の何れかの信号値を特色の信号値に置き換え、前記墨色の信号値を濃淡分解し、
   前記置換および濃淡分解の結果得られる前記基本色一色、前記特色一色、前記墨色二色の信号値を前記テーブルに格納することを特徴とする色処理方法。
6. 色データを入力する入力手段と、
   前記色データを、有彩色および墨色を含む色材に対応する色分解データに変換する変換手段とを有し、
   前記変換手段は、前記有彩色の色材に相当する色相における、当該色材が再現可能な最高彩度に対応する明度から最高明度の高明度域は当該色材に対応する前記色分解データを生成し、前記高明度域よりも低明度の中間明度域は前記有彩色および低濃度の前記墨色の色材に対応する前記色分解データを生成することを特徴とする色処理装置。
7. 画像処理装置を制御して、請求項1から請求項4の何れかに記載された色処理を実行することを特徴とするプログラム。
8. 画像処理装置を制御して、請求項5に記載された画像処理を実行することを特徴とするプログラム。
9. 請求項7または請求項8に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。

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