Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung eines ersten Farbwertes, der durch erste Farbkoordinaten in einem durch Farbparameter definierten Farbraum bestimmt wird, wobei diese ersten Farbkoordinaten außerhalb der Grenzen eines vorbestimmten Farbbereiches innerhalb des Farbraumes liegen, in einen zweiten Farbwert, der durch zweite Farbkoordinaten in dem Farbraum bestimmt wird, wobei diese zweiten Farbkoordinaten auf der Grenze des Farbraums liegen, welches Verfahren die Bestimmung eines Ortes auf der Grenze, der in dem Farbraum den ersten Farbkoordinaten am nächsten liegt, in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstandsberechnungsregel umfaßt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Bildreproduktionssystem zur Reproduktion eines Farbbildes, mit einer Eingabeeinrichtung zum Empfang elektrischer Eingangsbildsignale, die erste Farbwertsignale entsprechend Farbkoordinaten in einem durch Farbparameter definierten Farbraum umfassen, einer mit der Eingabeeinrichtung verbundenen Verarbeitungseinrichtung zum Erzeugen elektrischer Ausgangsbildsignale, die zweite Farbwertsignale umfassen, deren entsprechende Farbkoordinaten innerhalb eines vorbestimmten Farbbereiches in dem Farbraum liegen, einer Ausgabeeinrichtung, die mit einer Steuereinrichtung zum Erzeugen von Bildreproduktionssignalen verbunden ist, und einem Bildreproduktionsgerät, das mit der Ausgabeeinrichtung verbunden und dazu in der Lage ist, Farben mit Farbkoordinaten zu reproduzieren, die innerhalb des vorbestimmten Farbbereiches liegen, um ein Farbbild anhand von Bildreproduktionssignalen zu reproduzieren, die dem Bildreproduktionsgerät zuzuführen sind, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine Farbumsetzeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein erstes Farbwertsignal, das außerhalb des vorbestimmten Farbbereiches liegenden ersten Farbkoordinaten entspricht, in ein zweites Farbwertsignal umzusetzen, das auf der Grenze dieses vorbestimmten Farbbereiches liegenden zweiten Farbkoordinaten entspricht, und eine Einrichtung zur Berechnung von Abständen in dem Farbraum in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstandsberechnungsregel aufweist.

Verfahren und Geräte zum Transformieren von Farbbildern aus einem Farbbereich in einen anderen sind allgemein im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel beschreibt US 5 323 249 ein Verfahren zur Reproduktion von Farbbildern mit Anpassung der Farbskala eines von einer ersten Einrichtung erzeugten Bildes an die Farbskala einer zweiten Einrichtung, die zur Reproduktion dieses Bildes verwendet wird, wobei in dem Anpassungsprozeß die Farbskala der ersten Einrichtung durch Extrapolation, unter Verwendung von Daten sowohl aus einrichtungsunabhängigen und einrichtungsabhängigen Farbräumen, auf die Farbskala der zweiten Einrichtung in der zweiten Einrichtung abgebildet wird.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 95/22866 bekannt, die das Problem erwähnt, wenn eingegebene Farben durch ein Bildreproduktionsgerät wie z. B. ein Druckgerät nicht reproduziert werden können. Dies liegt daran, daß eine Quelle von Bildsignalen wie z. B. ein Scanner, ein Display oder ein Grafik-Softwareprogramm zur Seitenkomposition einen anderen Farbbereich, auch als die "Farbskala" bezeichnet, hat als ein Bildreproduktionsgerät wie etwa ein Druckgerät oder ein Display. In einem Druckgerät wird der zu reproduzierende Farbbereich unter anderem durch die verwendeten Primärtinten bestimmt, so im Fall eines Tintenstrahldruckers, oder durch die Primärfarben-Toner im Fall eines elektrophotographischen Druckers.

Dieses Problem kann allgemein dadurch gelöst werden, daß der gesamte Eingabefarbbereich so komprimiert wird, daß er in den reproduzierbaren Farbbereich paßt. Der Nachteil besteht darin, daß alle eingegebenen Farbwerte einschließlich der ursprünglichen Farbwerte, die bereits innerhalb des Ausgabefarbbereiches liegen, verändert werden. Ein alternatives Verfahren verwandelt nur die Farbwerte, die nicht in dem Ausgabefarbbereich liegen, in die nächstliegenden Farbwerte auf der Grenze des Ausgabefarbbereiches, wobei dieser Prozeß als "Clipping" bekannt ist. Zu diesem Zweck wird in dem Farbraum, in dem die Farbwerte definiert sind, ein kleinster euklidischer Abstand zwischen einer Eingabefarbe und der nächstliegenden Ausgabefarbe berechnet. Dieses Verfahren wird auch bei dem Verfahren benutzt, das in der oben genannten Patentanmeldung beschrieben wird.

Ein bekannter Nachteil des Clipping besteht darin, daß Eingabefarbwerte, die voneinander verschieden sind, in ein und denselben Ausgabefarbwert umgesetzt werden können. Ein weiterer Nachteil des Clipping besteht darin, daß zwei benachbarte Eingabefarbwerte in zwei Ausgabefarbwerte umgesetzt werden können, die weiter auseinander liegen. Dies geschieht insbesondere dann, wenn die Grenze des Ausgabefarbbereiches nicht eine kontinuierliche Konfiguration hat, sondern die Grenze in dem Farbraum scharf definierte, nach außen gerichtete Ausläufer aufweist. Solche Ausläufer entsprechen gewöhnlich den stärker gesättigten Primärfarben im Vergleich zu Mischfarben mit geringerer Sättigung, die durch Mischen der Primärfarben erhalten werden. Eingabefarbwerte werden dann nicht in die Farbwerte umgesetzt, die zwischen diesen Ausläufern liegen, sondern in Farbwerte, die diesen Ausläufern entsprechen, da die weiter außen in dem Eingabefarbraum liegenden Farbwerte häufig diejenigen sind, die diesen Ausläufern am nächsten liegen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, daß der genannte nächstliegende Ort auf der Grenze in Abhängigkeit von dem Abstand der ersten Farbkoordinaten zu der Grenze in einen Abschnitt der Grenze entfaltet wird, der Teile enthält, die in dem Farbraum weiter von den ersten Farbkoordinaten entfernt liegen, und daß die zweiten Farbkoordinaten auf der Grundlage dieses Abschnitts der Grenze bestimmt werden.

Das Reproduktionssystem gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Farbumsetzeinrichtung dazu ausgebildet ist, das den zweiten Farbkoordinaten entsprechende zweite Farbwertsignal auf der Grundlage von Farbkoordinaten zu erzeugen, die in einem Abschnitt auf der Grenze des vorbestimmten Farbraumes liegen, welcher Abschnitt einen Ort auf der Grenze enthält, der in dem Farbraum den ersten Farbkoordinaten am nächsten liegt, und auch Teile der Grenze enthält, die in dem Farbraum weiter von den ersten Farbkoordinaten entfernt liegen, und der in Abhängigkeit von dem Abstand der ersten Farbkoordinaten von der Grenze bestimmt wird.

Statt für die Umsetzung einfach den Teil der Grenze zu nehmen, der den ersten Farbkoordinaten am nächsten liegt, werden nun auch weiter entfernt liegende Teile der Grenze berücksichtigt. Auf diese Weise wird der Einfluß etwaiger Diskontinuitäten der Grenze auf die Bestimmung der zweiten Farbkoordinaten vermindert, da nun eine größere Anzahl von Optionen zur Verfügung steht. Indem der Abstand im Farbraum zwischen den umzusetzenden ersten Farbkoordinaten und der Grenze in Betracht gezogen wird, erhält man eine graduelle Progression der Größe des entfalteten Teils der Grenze, so daß für erste Farbkoordinaten, die nahe an der Grenze liegen, weniger Umsetzoptionen vorhanden sind als für weiter entfernt liegende Farbkoordinaten.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entfalten die Einbeziehung eines Teils der Grenze umfaßt, der zwischen einem ersten Abstand und einem zweiten Abstand von den in dem Farbraum definierten ersten Farbkoordinaten liegt, wobei der erste Abstand dem Abstand zwischen dem den ersten Farbkoordinaten am nächsten liegenden Teil der Grenze und den ersten Farbkoordinaten entspricht und der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand. Der entfaltete Teil der Grenze kann auf diese Weise eindeutig bestimmt werden, während die ihm entsprechenden Farbkoordinaten stets innerhalb eines bestimmten maximalen Abstands von den ersten Farbkoordinaten liegen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abstand bestimmt wird, indem der erste Abstand um einen Wert vergrößert wird, der gleich einem konstanten Faktor mal den ersten Abstand ist. Dies hat die Wirkung, daß der zur Auswahl stehende entfaltete Teil der Grenze um so kleiner wird, je näher die ersten Farbkoordinaten der Grenze liegen, und schließlich mit den ersten Farbkoordinaten zusammenfällt. Auf diese Weise erhält man eine stetige Verbindung zu den ersten Farbkoordinaten, die innerhalb des Ausgabefarbraumes liegen.

Eine Ausführungsform des Verfahrens ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen zwei Farbwerten in dem Farbraum auf der Grundlage einer Summation von quadratischen Abweichungen zwischen den entsprechenden Farbkoordinaten für wenigstens zwei Farbparameter bestimmt wird. Dies ist äquivalent zu einer euklidischen Definition des Abstands und folgt den konventionellen Definitionen des Abstands in einem Farbraum. In einem Farbraum, der durch Farbparameter für die Helligkeit L, die Chrominaz C und den Farbton H definiert ist, kann ein Abstand in einer Ebene beispielsweise einfach durch Bezugnahme auf die Parameter L und C oder ein räumlicher Abstand durch Bezugnahme auf die Parameter L, C und H verwendet werden.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung eines Abstands die mit für jeden Farbparameter unterschiedlichen Gewichtsfaktoren gewichteten quadratischen Abweichungen summiert werden. Indem man einem der Farbparameter, z. B. dem Farbton, bei der Berechnung des Abstands ein größeres Gewicht gibt, können die Verschiebungen im Farbton verringert werden.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens erhält man dadurch, daß die zweiten Farbkoordinaten gebildet werden, indem ein Mittelwert der ausgewählten Farbwerte des genannten Abschnitts der Grenze gebildet wird. Indem all die auf der Grenze liegenden Farbwerte berücksichtigt werden, wird der Einfluß einer nicht-kontinuierlichen Konfiguration der Grenze auf die Festlegung der zweiten Farbkoordinaten vermindert.

Das Verfahren und das Reproduktionsgerät gemäß der Erfindung werden im einzelnen anhand der nachstehenden Figuren erläutert werden, in denen zeigen:

1 ein Bildreproduktionsgerät zum Drucken von Bildern auf der Grundlage von empfangenen elektrischen Bildsignalen;

2 die Verarbeitung von Farbwertsignalen in dem Bildreproduktionsgerät nach 1;

3 ein Diagramm eines Farbbereiches im CIE-Lab Farbraum;

4 einen Querschnitt durch zwei unterschiedliche Farbräume;

5 das Prinzip der Kompression und des Clipping von Farbwerten;

6 eine Anzahl von Beispielen für das Clippen von Farbwerten auf der Grundlage eines minimalen Abstands in dem Farbraum;

7 das Prinzip der Umsetzung von Farbwerten, die außerhalb eines Farbraumes liegen, in Übereinstimmung mit der Erfindung;

8 ein Verfahren gemäß der Erfindung;

9 eine erste Ausführungsform eines Bildreproduktionsgerätes gemäß der Erfindung; und

10 eine zweite Ausführungsform eines Bildreproduktionsgerätes gemäß der Erfindung.

1 ist ein Diagramm eines Bildreproduktionsgerätes 1, das dazu geeignet ist, Bildsignale mit Hilfe eines Druckers 2 zu drucken, sei es anhand von zugeführten elektrischen Bildsignalen B2, die von einem Scanner 3 stammen, oder anhand von elektrischen Bildsignalen B1, die aus Drucksignalen P stammen, die über einen Controller 4 empfangen werden. Eine Steuereinheit 5 koordiniert die Verarbeitung dieser Bildsignale B1 und B2 durch die verschiedenen Einheiten mit Hilfe von Steuersignalen CTRL, die diesen Einheiten zuzuführen sind. Eine Bedienungsperson kann den Prozeß über die Steuereinheit 5 beeinflussen. Die Bildsignale B1 und B2 können zeitweise in einer geeigneten Speichereinrichtung 6 abgelegt werden. Eine Bildverarbeitungseinheit 7 verarbeitet die Bildsignale B1 und B2 in Übereinstimmung mit den von der Steuereinheit 5 übermittelten Steuersignalen CTRL und erzeugt Ausgabebildsignale O. Diese Ausgabebildsignale O werden dann durch eine Ausgabeeinrichtung 8 so angepaßt, daß sie für die Zufuhr zum Drucker 2 in der Form von Reproduktionssignalen R geeignet sind.

Der Scanner 3 ist dazu eingerichtet, eine Vorlage mit Hilfe photoelektrischer Wandler wie etwa CCDs abzutasten und Farbbildsignale R, G und B für jedes abgetastete Bildelement zu erzeugen, wobei diese Farbbildsignale nacheinander die Menge an reflektiertem Licht in den Auszugsfarben Rot, Grün und Blau angeben. Die Farbbildsignale R, G und B werden durch Analog/Digital-Wandler mit einer 8-Bit Codierung für jedes Signal in die digitale Form umgewandelt.

Der Controller 4 ist dazu eingerichtet, elektrische Drucksignale P, die z. B. von einer Workstation zur Seitenerstellung oder von einem Datenverarbeitungsrechner erzeugt werden, wieder in Farbbildsignale R, G und B umzuwandeln. Die Drucksignale P können in diesem Fall Schriftzeichenbefehle zum Drucken eines bestimmten Buchstabens in einer bestimmten Farbe enthalten, und der Controller 4 muß diese Schriftzeichenbefehle in Farbbildsignale R, G, B für jedes Bildelement umwandeln. Dieser Prozeß wird häufig als "Rastern" bezeichnet.

Die Speichereinrichtung 6 ist dazu eingerichtet, elektrische Bildsignale R, G und B in digitaler Form zu speichern, vorzugsweise mindestens für ein vollständiges Bild. Die Speichereinrichtung 6 kann unter diesen Bedingungen z. B. mit Halbleiterspeichern wie etwa RAMs oder mit magnetischen Plattenspeichern ausgerüstet sein.

Die Bildverarbeitungseinheit 7 stellt Bildverarbeitungsoperationen bereit, die von der Steuereinheit 5 benötigt werden, beispielsweise Vergrößerung oder Verkleinerung, notwendige Bildfilter-Verarbeitungsoperationen wie etwa Scharf- oder Weichzeichnung, und eine Umsetzung von Eingabefarben aus dem Scanner 3 oder dem Controller 4 in Ausgabefarben des Druckers 2. Die Ausgabeeinrichtung konvertiert die 8-Bit mehrwertigen Ausgangsbildsignale O in binäre 1-Bit Reproduktionssignale R. Dies wird auch als "Halbtonverarbeitung" bezeichnet.

Der Drucker 2 kann ein elektrophotographischer Drucker sein, mit einem Photoleiter, auf dem ein den Reproduktionssignalen R entsprechendes Ladungsbild durch Belichtung mit Laser oder LED gebildet wird und auf dem dann ein Bild aus Tonerpulver entwickelt wird. Der Drucker 2 kann auch ein Tintenstrahldrucker sein, in den flüssige Tinten direkt auf einen Informationsträger ausgestoßen werden. Im Fall des Dreifarbendrucks verwendet man normalerweise Tinten und Toner für Cyan, Magenta und Gelb. Im Fall des Vierfarbendrucks wird Schwarz hinzugefügt, während im Fall des Siebenfarbendrucks zusätzlich Tinten und Toner für, z. B., die Farben Rot, Grün und Blau vorhanden sind.

Das Bildreproduktionsgerät 1 ist in 1 als ein Zusammenbau von Einheiten gezeigt, wie es bei einem Farbkopierer der Fall ist. Das Gerät gemäß der Erfindung kann auch die Form eines verteilten Systems haben, bei dem der Scanner 3, der Controller 4 und der Drucker 2 getrennt aufgestellt und nur durch geeignete Kommunikationsnetzwerke verbunden sind.

In 2 sind die Bildverarbeitungseinheit 7 und die Ausgabeeinrichtung 8 gemäß 1 detaillierter dargestellt. Hier umfaßt die Bildverarbeitungseinheit 7 eine Verstärkungs- und Offset-Korrektureinheit 9. Die vom Scanner 3 zu der Einheit 9 zugeführten Farbbildsignale R, G und B werden für jedes CCD-Element getrennt sowohl hinsichtlich Verstärkung als auch hinsichtlich Offset korrigiert, bevor sie in der Speichereinrichtung 6 gespeichert werden. Es ist auch eine Funktionseinheit 10 vorgesehen, mit der von einer Bedienungsperson geforderte Bildverarbeitungsfunktionen ausgeführt werden können, z. B. Vergrößerung, Verkleinerung, Bildverschiebung oder Farbumwandlung.

Eine weitere notwendige Bildverarbeitung, z. B. Scharf- oder Weichzeichnung von Bildinformation und Umwandlung der Auflösung zur Korrektur von Eigenschaften des Scanners und des Druckers, erfolgt in einer Filtereinheit 11. Schließlich sorgt eine Farbauszugseinheit 12 für die Umsetzung der zugeführten Eingabefarben in die vom Drucker 2 zu druckenden Ausgabefarben. In diesem Fall werden die zugeführten Farbbildsignale R, G und B in Farbbildsignale C, M, Y und K umgesetzt, die ihnen hinsichtlich des Farbeindrucks entsprechen. Die Farbauszugseinheit 12 ist vorab mit Umsetzungsregeln ausgestattet worden, die anhand von Messungen und Kalibrierungen festgelegt wurden. Dies kann in der Form einer Koeffizientenmatrix für eine Echtzeitumsetzung oder in der Form einer Tabelle geschehen, in der für jede Eingabefarbe eine Ausgabefarbe spezifiziert wird. Das Clippen von Farben, die nicht vom Drucker 2 zu reproduzieren sind, geschieht ebenfalls in der Farbauszugseinheit 12. Das bedeutet, daß eine vom Scanner oder über den Controller 4 zugeführte Farbe, die durch die Signale R, G und B repräsentiert wird und für die bei der Festlegung der Farbauszüge in den Signalen C, M, Y und K keine entsprechende, durch den Drucker 2 reproduzierbare Farbe gefunden wird, in Übereinstimmung mit einer bestimmten Regel eine reproduzierbare Farbe zugeordnet wird. Im Fall des Clipping ist dies gewöhnlich eine nahegelegene Farbe auf dem Rand des vom Drucker 2 reproduzierbaren Farbbereiches. Außer der Farbauszugsberechnung und dem Clipping wird in der Farbauszugseinheit 12 auch eine Korrektur der optischen Dichte ausgeführt.

Die Ausgabeeinrichtung 8 enthält eine Halbtoneinrichtung 13 zum Umwandeln eines mehrwertigen 8-Bit Signals in eine binäres 1-Bit Signal. Ein Grauwerteindruck, der einem mehrwertigen Signal entspricht, kann durch einen geeigneten Algorithmus, beispielsweise auf der Grundlage von Fehlerdiffusion oder Dithern, durch Auswahl einer Gruppe von binären Ausgangssignalen erhalten werden. Puffer 14 dienen zur vorübergehenden Speicherung von Reproduktionssignalen, die dem Drucker 2 zuzuführen sind.

Zur Illustration des Ausdrucks "Farbraum" zeigt 3 einen möglichen Farbbereich in Farbparametern L, a und b eines CIE-Lab Farbraumes. Da die in R, G und B oder C, M, Y und K definierte Farbe geräteabhängig ist, hat die 1931 gegründete Commission Internationale d'Eclairage (CIE) geräteunabhängige Farbräume definiert. Zwei davon sind der wohlbekannte CIE-Lab Farbraum und der CIE-YXZ Farbraum. Der CIE-XYZ Farbraum kann durch eine lineare Transformation aus einem RGB Farbraum erhalten werden, sofern er mit einer Referenz für die Farbe Weiß standardisiert ist. Der CEE-Lab Farbraum kann aus dem CIE-XYZ Farbraum über eine nichtlineare Transformation erhalten werden. Hier ist wiederum eine Referenz für die Farbe Weiß erforderlich. Ein weiterer Vorteil des CIE-Lab Farbraumes ist die Aufteilung in einen Nicht-Farbparameter L, der der wahrgenommenen Helligkeit entspricht, und die Farbparameter a und b, die zusammen die Farbe und die Sättigung der Farbe definieren. Wenn die Farbparameter a und b beide null sind, so handelt es sich nicht um Farbe, sondern um einen Grauwert, der zwischen L = 100 für Weiß und L = 0 für Schwarz variiert. Der Winkel, der von einem Vektor in einer Ebene angegeben wird, die durch die Farbparameter a und b gebildet wird, repräsentiert eine Farbe als solche, z. B. Rot oder Gelb, während der Absolutwert eines Vektors dieser Art das Ausmaß der Sättigung der Farbe repräsentiert.

3A und 3B zeigen einen charakteristischen Farbbereich 15, wie er von dem Drucker 2 reproduziert werden kann. Hier sind als die am meisten gesättigten Farbwerte die Primärfarben C, M, Y, K gezeigt, die durch die Tinten oder Toner gebildet werden, und die Sekundärfarben R, G und B, die durch Mischen derselben erhalten werden, oder Primärfarben R, B, G, die in der Form von Toner oder Tinten vorhanden sind. Diese Farben bilden in dem Farbraum die vorspringenden Eckpunkte eines irregulär geformten Farbbereiches 15. Die Farben, die durch Mischen der Primär- und Sekundärfarben erhalten werden, sind im allgemeinen weniger gesättigt und liegen näher an der L-Achse. Zur Illustration zeigen 3A und 3B die Werte der entsprechenden Farbparameter als ein Triplet (L, a, b) der Farbparameter L, a und b. 3A ist eine Frontansicht des Farbbereiches 15 (der "Rot"-Seite), während 3B die entsprechende Rückansicht (der "Cyan"-Seite) ist. Es ist deutlich, daß die Grenze oder äußere Oberfläche 16 des Farbbereiches 15 eine nicht-kontinuierliche Konfiguration hat, mit Verbindungslinien, die konkav zwischen den Primär- und Sekundärfarben verlaufen.

Obgleich 3A und 3B ein Beispiel für einen Farbbereich 15 angeben, der durch den Drucker 2 reproduzierbar ist, können sie ebenso gut auch für einen Farbbereich einer Vorlage angegeben werden, wie sie von einem Farbscanner wahrgenommen wird. Dasselbe gilt für einen Farbbereich, der von einem Farbdisplay zu erzeugen ist.

In 4 sind Querschnitte von zwei unterschiedlichen Farbbereichen 17 und 18 für unterschiedliche Werte von L in einer a-b-Ebene senkrecht zur L-Achse des Lab-Raumes in durchgezogenen Linien 19 und gestrichelten Linien 20 angegeben. Es ist ersichtlich, daß Teile der beiden Farbbereiche 17 und 18 einander nicht überlappen und daß die Grenzen 19 und 20 der Farbbereiche 17 und 18 nicht kontinuierlich verlaufen, sondern Ausläufer aufweisen, die durch die Primär- und Sekundärfarben bestimmt werden.

In einem typischen Bildreproduktionsgerät, wie es in 1 beschrieben ist, entspricht der in 4 durch gestrichelte Linien angegebene Farbbereich 18 dem Farbbereich einer Vorlage, wie sie vom Scanner 3 wahrgenommen wird oder über den Controller 4 zugeführt wird. Der in 4 in durchgezogenen Linien gezeigte kleinere Farbbereich 17 entspricht dem vom Drucker 2 zu reproduzierenden Farbbereich. Somit dient die in 2 gezeigte Farbauszugseinheit 12 nicht nur dazu, die Umsetzung der in einem RGB-Farbraum zugeführten Farben in entsprechende Farben in einem CMYK-Farbraum, die eigentliche Farbauszugsberechnung, zu bewerkstelligen, sondern auch dazu, den größeren Eingabefarbbereich so zu clippen, daß man den kleineren Ausgabefarbbereich erhält. In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß es für die Erfindung unwesentlich ist, in welchem Farbraum dies geschieht. In dem beschriebenen Bildreproduktionsgerät ist es auch möglich, daß die Umwandlung zunächst von einem RGB-Farbraum über einen CIE-XYZ Farbraum in einen CIE-Lab Farbraum erfolgt, mit anschließendem Clipping und Farbauszugsberechnung im Lab-Farbraum und schließlich der Umwandlung in den CMYK-Farbraum.

In einem nicht näher definierten Farbraum illustriert 5A ein bekanntes Prinzip zur Abbildung eines größeren Farbraumes 18 dieser Art, dessen Grenze durch eine gestrichelte Linie 20 angeben ist, auf einen ähnlichen oder anders gelegenen Farbbereich 17, dessen Grenze durch eine durchgehende Linie 19 angegeben ist. Das Prinzip ist als Kompression bekannt, bei der der größere Farbraum 18 zu einer verkleinerten Kopie 21 komprimiert wird, deren Farben sämtlich innerhalb des kleineren Farbbereiches 17 liegen. In diesem Fall werden deshalb sämtliche Farben des zu komprimierenden Farbbereiches 18 verändert, einschließlich der Farben, die schon vor der Kompression innerhalb des kleineren Farbbereiches 17 liegen. Der Vorteil der Kompression besteht darin, daß die Farbunterschiede zwischen den Farben erhalten bleiben. Der Nachteil der Kompression ist jedoch, daß die Sättigung aller Farben abnimmt.

5B illustriert das Prinzip des Clipping. In diesem Fall werden nur die Farben des größeren Farbraums 18, die außerhalb des kleineren Farbraumes 17 liegen, in Farben umgesetzt, die auf der Grenze 19 des kleineren Farbraumes 17 liegen. Der Nachteil des Clipping ist jedoch, daß Unterschiede zwischen Farben verschwinden oder auch zunehmen können.

Diese nachteiligen Effekte des Clipping sind in 6 detaillierter dargestellt. 6 zeigt einen Teil eines Farbraumes 17 in einer Ebene senkrecht zur L-Achse eines CIE-Lab Farbraumes. Eine außerhalb des Farbraumes 17 gelegene erste Farbe 22 kann mit Hilfe von verschiedenen Algorithmen in eine Farbe umgesetzt werden, die auf der Grenze 19 liegt. Ein Beispiel eines Algorithmus ist ein Clipping-Algorithmus, bei dem z. B. versucht wird, die Farbe so zu erhalten, wie sie durch den Winkel in der a-b-Ebene definiert ist. Dies kann erreicht werden, indem die zu clippende Farbe 22 längs des Vektors 23 zur L-Achse verschoben wird. Die Lage der L-Achse ist in 6 mit 25 bezeichnet. In diesem Fall bleibt die Farbe erhalten, möglicherweise auf Kosten der Sättigung und der Luminanz. Einen anderen Clipping-Algorithmus erhält man, indem man nach einem Punkt auf der Grenze 19 sucht, der im kleinstmöglichen Abstand zu der zu clippenden Farbe 22 liegt. Dies ist in 6 durch die Verschiebung längs des Vektors 24 dargestellt. Neben unterschiedlichen Wahlmöglichkeiten für den Clipping-Algorithmus ist es wichtig festzuhalten, daß der Ausdruck "kleinster Abstand" in einem Farbraum nicht immer klar definiert ist.

Ein Farbraum kann z. B. als ein euklidischer oder geometrischer Raum interpretiert werden. Im Fall eines durch n Parameter definierten n-dimensionalen Raumes ist der Abstand &rgr;(Y_i, Y_j) zwischen zwei Punkten Y_i und Y_j gegeben durch: &rgr;(Y_i, Y_j) =((Y_i1, Y_j1)² + .... + (Y_in, Y_jn)²)^1/2(1)

Obgleich dieses euklidische oder geometrische Abstandsmaß in der nachstehenden Beschreibung verwendet werden wird, ist es ebenso möglich, ein anderes Abstandsmaß zu benutzen. Zum Beispiel, indem ein Farbraum als ein Riemannscher Raum interpretiert wird.

Ausgehend von dem euklidischen Abstandsbegriff ist dann z. B. in einem CIE-Lab Farbraum der Abstand &Dgr;E_lab gegeben durch: &Dgr;E_lab = [&Dgr;L² + &Dgr;a² + &Dgr;b²]^1/2(2)

So kann ein ähnlicher Abstand in jedem Farbraum definiert werden. Es ist möglich, eine Warnehmungskorrektur hinzuzufügen wie etwa in dem nachstehenden CMC-Abstandsterm in einem LCH-Farbdruck, wie er durch das "Colour Measurement Committee" definiert wurde: &Dgr;E_CMC = [(&Dgr;L/S_L)² + (&Dgr;C_ab/S_C)² + (&Dgr;H_ab/S_H)²)^1/2(3) wobei S_L, S_C und S_H Wahrnehmungskorrekturfaktoren sind. In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß der LCH-Raum das zylindrische Äquivalent des Cartesischen Lab-Raumes ist, wobei H (Farbtton) den Winkel und C (Chrominanz) die Länge eines Vektors in einer Ebene senkrecht zur L-Achse angibt.

Eine Variante des obigen Terms erhält man, indem man der Farbkomponente H ein größeres Gewicht gibt, so daß der H-Wert einer umgesetzten Farbe besser erhalten bleibt. Dieser Term wird demgemäß als gewichtete &Dgr;E_CMC Abstandsformel bezeichnet: &Dgr;E_CMC = {3/(2 + w)((&Dgr;L*/S_L)² + (&Dgr;C*_ab/SC)² + w(&Dgr;H*_ab/S_H)²]}^1/2(4) wobei z. B. 4 ein typischer Wert für w ist.

Weiterhin ist es möglich, den Abstandsbegriff auf zwei Farbparameter zu beschränken, z. B. indem die Chrominanz fortgelassen wird: &Dgr;E_CMC = [(&Dgr;L/S_L)² + (&Dgr;H_ab/S_H)²]^1/2(5)

Obgleich die obigen Ausdrücke für den Abstand nicht immer graphisch wiedergegeben werden können, gibt 6 einen angemessenen Eindruck für die Probleme, die auftreten können, wenn ein Farbwert gemäß einem gegebenen Ausdruck für den Abstand in einen nächstgelegenen Farbwert umgesetzt wird. Es ist klar, daß die Farbwerte 22 und 26 im Fall eines Clipping-Algorithmus auf der Grundlage eines kleinsten Abstands längs der Vektoren 24 und 27 zu demselben Farbwert 28 umgesetzt werden. Außerdem werden die Farbwerte 26 und 29, die in der in 6 gezeigten Situation nahe beieinanderliegen, in weiter auseinanderliegende Farbwerte 28 und 30 umgesetzt. Ebenso ist deutlich, daß die Ursache hierfür die nicht-kontinuierliche Konfiguration der Grenze 19 des Farbraumes ist. Insbesondere werden die oben genannten nachteiligen Effekte bei einem Farbraum auftreten, dessen Grenze zwischen zwei durch die Primärfarben gegebenen Farbwerten eine konkave Konfiguration hat.

7 ist ein Diagramm einer Ausführungsform des Clipping-Algorithmus gemäß der Erfindung, bei dem diese nachteiligen Effekte weitgehend eliminiert werden.

7 zeigt die Grenze 19 des Farbraumes 17 in einer zur L-Achse eines CIE-Lab Farbraumes senkrechten Ebene. Der Farbbereich 17 ist durch die Primär- und Sekundärfarben C, M, Y, R, G und B definiert, deren Farbwerte durch die entsprechenden Kennzeichnungen angegeben sind. Es wird der kleinste Abstand X in dem Farbraum von einem in den Farbbereich 17 umzusetzenden Farbwert 31 zu einem nächstgelegenen Farbwert auf der Grenze 19 bestimmt. In diesem Fall ist dies der Farbwert G. Dieser kleinste Abstand X definiert von dem Farbwert 31 aus einen kleinsten Bereich, der als Kreis 32 dargestellt ist. Dann wird ein größerer zweiter Bereich bestimmt, in dem ein zweiter größerer Kreis 33 definiert wird, mit einem Radius, der um einen Bruchteil N des kleinsten Abstands X größer ist als der Radius des ersten Kreises 32. Die so bestimmten ersten und zweiten Bereiche definieren in dem Farbraum 17 einen Saum, innerhalb dessen auf der Grenze 19 liegende Farbwerte ausgewählt werden. Dieser Teil der Grenze 19 ist durch einen fettere Linie 34 dargestellt. Die darauf liegenden Farbwerte werden dazu benutzt, den Farbwert zu bestimmen, in den der Farbwert 31 umgesetzt werden muß. Eine Ausführungsform erhält man, indem das arithmetische Mittel der Farbwerte auf der Grenze gebildet wird, die zwischen den Kreisen 32 und 33 liegen. Eine andere Ausführungsform erhält man, indem man einen Mittelpunkt der Ebene bestimmt, die schematisch durch die Linie 34 angegeben ist. Auf diese Weise wird der Farbwert 31 in den Farbwert 35 umgesetzt.

Da der genannte Saum kleiner wird, wenn der kleinste Abstand X kleiner wird, erhält man eine graduelle Verbindung zu Farbwerten, die in unmittelbarer Nähe der Grenze 19 liegen. Der Einfluß der Diskontinuitäten in der Konfiguration der Grenze 19, die durch die Primär- und Sekundärfarben entsprechenden Farbwerte verursacht werden, wird auf diese Weise so vermindert, daß die in 6 gezeigten nachteiligen Effekte, wenn überhaupt, nur weniger ausgeprägt auftreten.

In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß, obgleich das Verfahren anhand eines Kreises in einer flachen Ebene erläutert worden ist, dieses Verfahren tatsächlich in einem dreidimensionalen Raum ausgeführt werden muß, in dem die kreisförmigen Bereiche durch sphärische Bereiche ersetzt sind. Durch unterschiedliche Wahl der Form eines Bereiches oder der Bestimmung des Saumes können auch andere Ausführungsformen erhalten werden. Wesentlich ist, daß für die Bestimmung der endgültigen Farbe, in welche umgesetzt werden soll, ein größerer Teil der Grenze verwendet wird, wobei die Größe der ausgewählten Grenze von der Größe des kleinsten Abstands X abhängig ist.

8 illustriert eine erste Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung, wie es in 7 dargestellt ist. Bei diesem Verfahren wird eine Nachschlagtabelle mit den möglichen Eingabefarbwerten als Eingangswerten und den entsprechenden Ausgabefarbwerten als damit verknüpften Ausgangswerten ausgefüllt. Die Suche nach einem Farbwert in einer vorbestimmten Nachschlagtabelle dieser Art ist schneller als wenn der Farbwert stets neu berechnet werden muß.

In einem ersten Schritt 36 wird ein erster reproduzierbarer Farbwert eines CMYK-Druckers als Ausgabefarbwert ausgewählt. Der diesem entsprechenden Eingabewert wird dann in einem Farbauszugsberechnungsschritt 37 in der Form von Werten für R, G und B bestimmt. Sowohl die auswählbaren CMYK-Werte als auch die auswählbaren RGB-Werte sind in den jeweiligen Farbräumen durch ein (beliebig gewähltes) Gitter definiert. Wenn ein CMYK-Wert nicht exakt einem auswählbaren RGB-Wert entspricht, wird der nächstgelegene auswählbare RGB-Wert gewählt. Eine Farbauszugsberechnung dieser Art kann mit Hilfe von Kalibrierungstafeln und eines Colorimeters ausgeführt werden und soll nicht näher erläutert werden. Der zu dem CMYK-Farbwert gehörende RGB-Farbwert wird dann in Schritt 38 als ein entsprechender Eingangs- und Ausgangsfarbwert in der Nachschlagtabelle gespeichert. In einem neuen Auswahlschritt 39 wird dann der nächste reproduzierbare CMYK-Wert ausgewählt, um dafür den entsprechenden RGB-Farbwert zu finden. Dieser Schritt wird dann über Schritt 40 für alle reproduzierbaren CMYK-Farbwerte wiederholt. Die Nachschlagtabelle ist dann mit Eingabefarbwerten ausgefüllt, für die es einen reproduzierbaren Ausgabefarbwert gibt. Für die anderen möglichen Eingabefarbwerte muß dann einer der in der Nachschlagtabelle vorhandenen Ausgabefarbwerte ausgewählt werden. Zu diesem Zweck wird in Schritt 41 ein erster möglicher Eingabefarbwert in der Form eines RGB-Farbwertes ausgewählt. Schritt 42 überprüft, ob dieser RGB-Farbwert bereits in den ersten Schritten 36 bis 40 gefunden wurde und deshalb bereits in der Nachschlagtabelle enthalten ist. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 52 der nächste mögliche RGB-Farbwert ausgewählt. Wenn Schritt 42 ergibt, daß der ausgewählte RGB-Farbwert noch nicht in der Nachschlagtabelle auftritt, wird in Schritt 44 ein kleinster Abstand &Dgr;E_min zwischen diesem ausgewählten Farbwert und den bereits in der Nachschlagtabelle gespeicherten RGB-Farbwerten bestimmt. Zu diesem Zweck kann für die Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Farbwerten in einem Farbraum einer der oben beschriebenen Ausdrücke verwendet werden. Diese Bestimmung muß nicht notwendigerweise in einem RGB- oder CMYK-Farbraum stattfinden, sondern kann über bekannte Transformationen z. B. in einem geräteunabhängigen CIE-Lab Farbraum stattfinden.

Erforderlichenfalls ist es möglich, eine Zwischentabelle zu verwenden, in der nur die RGB-Werte enthalten sind, die auf der Grenze des Farbbereiches liegen. Eine Zwischentabelle dieser Art könnte im Anschluß an Schritt 40 ausgefüllt werden.

Der in Schritt 44 gefundene kleinste Abstand &Dgr;E_min wird dann in Schritt 45 dazu verwendet, den in 6 beschriebenen Saum zu bestimmen. In diesem Fall wird der Saum durch den Bereich bestimmt, der zwischen einem ersten und einem zweiten Abstandsbereich in dem Farbraum um den ausgewählten RGB-Farbwert oder dessen Äquivalent in, z. B., dem CIE-Lab Farbraum liegt. In einer Ausführungsform ist der Radius des ersten Abstandsbereiches durch den kleinsten Abstand &Dgr;E_min gegeben, und der Radius des zweiten Abstandsbereiches durch: &Dgr;E_min + &Dgr;E_min/N(6)

Hier ist N vorzugsweise größer als 1. In einer Ausführungsform ist N gleich 10. Es sollte hier bemerkt werden, daß eine andere Funktion als die oben angegebene geeignet sein kann. Der einzige wesentliche Faktor ist, daß die Größe des Radius des zweiten Abstandsbereiches von dem kleinsten Abstand &Dgr;E_min abhängig ist und mit abnehmenden &Dgr;E_min abnimmt. In Schritt 46 werden dann all diejenigen RGB-Farbwerte ausgewählt, die in der Nachschlagtabelle auftreten und auf der Grenze des Farbbereiches und innerhalb des genannten Saumes liegen. Auf der Grundlage der so ausgewählten RGB-Farbwerte wird dann in Schritt 47 ein mittlerer RGB-Farbwert bestimmt. Der mittlere RGB-Farbwert ist unter diesen Umständen durch das folgende Triplet der Farbparameter R, G und B gegeben: (R,G,B) = (&Sgr;R_i/n, &Sgr;G_i/n, &Sgr;B_i/n)(7) wobei n die Anzahl der in Schritt 46 ausgewählten RGB-Farbwerte ist.

In einer Ausführungsform wird das arithmetische Mittel für jeden Farbparameter auf der Grundlage der ausgewählten Farbwerte bestimmt. Schritt 48 überprüft dann, ob dieser Mittelwert in der Nachschlagtabelle auftritt und auf der Grenze des Farbbereiches liegt. Dies kann z. B. einfach überprüft werden, indem die zuvor erwähnte Zwischentabelle von auf der Grenze liegenden RGB-Werten benutzt wird. Wenn dies nicht der Fall ist, so wird in Schritt 49 der nächstgelegene RGB-Farbwert ausgewählt, der auf der Grenze liegt. In diesem Fall erfolgt die Auswahl vorzugsweise unter den RGB-Werten, die in Schritt 46 ausgewählt wurden. Der CMYK-Farbwert, der dem mittleren RGB-Farbwert oder dem ihm am nächsten liegenden Farbwert entspricht und zu den ausgewählten RGB-Farbwerten gehört, wird dann in Schritt 50 in der Nachschlagtabelle aufgesucht. Dieser CMYK-Farbwert wird dann in Schritt 51 als ein geclippter Farbwert dem RGB-Farbwert zugeordnet, der in Schritt 41 oder Schritt 52 ausgewählt wurde.

Dieser Prozeß wird dann über die Schritte 52 und 53 für alle möglichen RGB-Farbwerte wiederholt. Das Endergebnis ist eine Nachschlagtabelle, in der nicht nur für reproduzierbare, sondern auch für nicht-reproduzierbare RGB-Eingabefarbwerte eine Umsetzung angegeben ist, wobei die letztere Umsetzung in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wird.

Schließlich sollte bemerkt werden, daß für die Bestimmung des mittleren RGB-Farbwertes in Schritt 47 durch das Verfahren zur Berechnung dieses Mittelwertes eine Anzahl von Ausführungsformen erhalten werden kann, z. B. die Bestimmung dieses Mittelwertes als das Zentrum der durch die Kugel 33 begrenzten – gekrümmten – Randfläche.

In 9 ist die in 2 gezeigte Farbauszugseinheit 12 näher dargestellt. In diesem Fall weist die Farbauszugseinheit 12 eine Speichereinrichtung 53 auf, die eine Nachschlagtabelle enthält, die mit dem anhand von 8 beschriebenen Verfahren erhalten wurde. Der Speicher ist in diesem Fall vorzugsweise ein Halbleiterspeicher, z. B. ein ROM, EPROM oder dergleichen. Ein Speicher dieser Art ist schnell und bedarf keinerlei Spannungsversorgung. In anderen Geräten kann es jedoch vorteilhaft sein, für diesen Zweck einen RAM oder auch magnetische oder optische Speichermedien einzusetzen.

Die 8-Bit Eingabefarbwertsignale R, G und B, die RGB-Farbwerten entsprechen, werden in einem Eingangspuffer 54 gepuffert und dann einer geeigneten Adressenlogik 55 zugeführt, um aus der in der Speichereinrichtung 53 gespeicherten Nachschlagtabelle eine entsprechende Eingangsadresse auszuwählen. Der unter dieser Eingangsadresse gespeicherte Ausgangswert wird dann über einen Ausgangspuffer 56 gelesen, um entsprechende Ausgabefarbsignale C, M, Y und K zu erzeugen.

Obgleich 9 eine erfindungsgemäße Farbauszugseinheit 12 zeigt, in der vorab berechnete Umsetzungen von Eingabefarbsignalen in Ausgabefarbsignale gespeichert sind, ist es auch möglich, diese Umsetzungen jedes Mal zu berechnen oder zumindest nur das Clipping von nicht reproduzierbaren Farbwerten zu berechnen.

10 ist ein Beispiel einer zweiten Ausführungsform einer Farbauszugseinheit des Bildreproduktionsgerätes gemäß der Erfindung und dient dazu, diese näher zu illustrieren. Die hier vorgesehene Speichereinrichtung enthält nun eine Nachschlagtabelle zur Umsetzung von reproduzierbaren Eingabefarbsignalen R, G und B in Ausgabefarbsignale C, M, Y und K. Die eintreffenden Eingabefarbsignale R, G und B, die nicht in dieser Tabelle auftreten, werden dann nach dem Verfahren gemäß der Erfindung separat bestimmt. Für diesen Zweck weist die Farbauszugseinheit 12 eine Entscheidung- und Steuereinheit 58 auf, in der entschieden wird, ob eine Umsetzung anhand der Nachschlagtabelle bestimmt werden kann oder ob ein Clipping auf einen Wert aus dieser Nachschlagtabelle ausgeführt werden muß. Die empfangenen 8-Bit Eingabefarbsignale R, G und B werden zu diesem Zweck vorübergehend in einem Eingangspuffer 59 gespeichert, wonach die Entscheidungs- und Steuereinheit 58 mit Hilfe einer Adressierungseinheit 60 überprüft, ob ein entsprechender Eingabefarbwert in der Nachschlagtabelle auftritt. Wenn ja, so wird der zugehörige Ausgabefarbwert gelesen und einem Ausgangspuffer 61 zur Erzeugung von Ausgabefarbsignalen C, M, Y und K zugeführt, die diesem Ausgabefarbwert entsprechen. Wenn der eintreffende Eingabefarbwert nicht in der Nachschlagtabelle auftritt, so wird in Übereinstimmung mit dem anhand von 8 beschriebenen Verfahren ein kleinster Abstand &Dgr;E_min in dem Farbraum zu den in der Nachschlagtabelle enthaltenen Farbwerten bestimmt. Eine Saumbestimmungseinheit 63 bestimmt dann den in 7 illustrierten Saum in dem Farbraum, der von einer ersten Auswahleinheit 64 dazu genutzt wird, aus der Speichereinrichtung 57 die in diesem Saum liegenden Farbwerte auszuwählen. Eine Mittelungseinheit 65 bestimmt dann anhand der ausgewählten Farbwerte einen mittleren Farbwert. Anhand des gefundenen mittleren Farbwertes wählt dann eine zweite Auswahleinheit 66 in Übereinstimmung mit dem in Verbindung mit 8 beschriebenen Verfahren einen zu reproduzierenden Ausgabefarbwert aus der Nachschlagtabelle aus. Dieser Ausgabefarbwert wird schließlich dem Ausgangspuffer 61 zugeführt.

Für den Fachmann ist klar, in welcher Situation und in welchem Ausmaß es vorzuziehen ist, eine Nachschlagtabelle zu verwenden oder stets eine Berechnung auszuführen. Dies wird nicht nur von der Art des Bildreproduktionsgerätes, sondern auch von den Kosten und der Geschwindigkeit der benötigten Hardware abhängen. Was die Hardware betrifft, können die in 10 beschriebenen Einheiten sowohl als diskrete digitale Schaltungen als auch als Programmodule in einem Softwareprogramm realisiert sein, das von einem zentralen Prozessor eines Rechners auszuführen ist. Im letzteren Fall ist es auch möglich, daß dasselbe Programm zunächst für das Ausfüllen der Nachschlagtabelle in Übereinstimmung mit der Erfindung sorgt und dann dasselbe Programm von dieser Nachschlagtabelle Gebrauch macht.