DE10243554B4

DE10243554B4 - Verfahren zur optimierten Farbwiedergabe einer farbigen Bildvorlage durch ein Farbwiedergabegerät

Info

Publication number: DE10243554B4
Application number: DE10243554A
Authority: DE
Inventors: Andreas Paul; Benno Petschik
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2006505970A; US20060096483A1; EP1547366A1; DE10243554A1; WO2004030344A1; US7403304B2

Abstract

Verfahren zur optimierten Farbwiedergabe einer farbigen Bildvorlage durch ein Farbwiedergabegerät,
a) bei dem unter Verwendung der die Farbübertragungseigenschaften des Farbwiedergabegerätes (WG) kennzeichnenden Farbzuordnung und unter Berücksichtigung des Farbraums der Bildvorlage (BV) eine Bild spezifische Farbzuordnung erstellt wird, bei der eine Farbanpassung derart erfolgt,
– dass Farben, die außerhalb des wiedergebbaren Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, vom Randbereich des Farbraums der Bildvorlage (BV) auf den Randbereich des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) transformiert werden,
– dass Farben, die außerhalb des wiedergebbaren Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, jedoch innerhalb des Farbraums der Bildvorlage (BV) in das Innere des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) transformiert werden,
b) bei dem die Bildvorlage (BV) durch das Farbwiedergabegerät (WG) nach der Bild spezifischen Farbzuordnung ausgegeben wird.

Description

Bei der Bildverarbeitung und Bildreproduktion (z.B. an einem Monitor oder einem Drucker) werden zur Farbbeschreibung verschiedene Farbsysteme verwendet ( US 6 281 984 B1 ). Während Eingabegeräte (z.B. Scanner) Farben überwiegend durch RGB kennzeichnen, ist für Farbwiedergabegeräte die Kenntnis der Flächendeckungsgrade der Primärfarben (meist CMYK) erforderlich. Andere Farbwiedergabegeräte, wie Monitore, verwenden jedoch auch RGB zur Farbbeschreibung.

An Hand der 1 wird diese Problematik erläutert. Eine Bildvorlage BV wird z.B. mit einem Scanner SC in einem ersten Farbsystem dargestellt, z.B. in RGB. Die RGB- Bildwerte für die Bildvorlage BV werden z.B. in CIE-LAB Bildwerte umgesetzt. Die Bildvorlage soll nun durch ein Farbwiedergabegerät, als Beispiel ein Drucker, ausgegeben werden. Der Drucker arbeitet in einem zweiten Farbsystem, z.B. CMYK. Dementsprechend werden die CIE-LAB Farbwerte in das Farbsystem CMYK umgesetzt. Jetzt kann der Drucker WG die Bildvorlage als BV' drucken.

Alle diese Farbbeschreibungen sind geräteabhängig, d.h. z.B. gleiche RGB-Werte von zwei verschiedenen Scannern oder Scanner und Monitor beschreiben unterschiedliche Farben. Diese Geräteabhängigkeit ist seit langem bekannt. Um eine korrekte Farbkommunikation zwischen den verschiedenen Geräten zu ermöglichen, wird deshalb häufig eine Umwandlung der geräteabhängigen Farbbeschreibung in ein geräteunabhängiges Farbsystem (z.B. CIELAB) vorgenommen. Für diese Umwandlung werden üblicherweise die Farbwerte mit einem Farbmessgerät bestimmt und der geräteabhängigen Farbbeschreibung (RGB, CMYK) zuge ordnet. Eine Möglichkeit einer solchen Farbzuordnung ist das Erstellen von Tabellen, wie dies in den Farbprofilen nach ICC International COLOR Consortium durchgeführt wird (Adresse: www.Color.org). Solche Farbprofile sind auch in DE 199 46 585 A1 beschrieben. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, statt Tabellen Funktionen zur Beschreibung der Farbzuordnung zu verwenden. Im folgenden wird für eine Umsetzungsvorschrift von Farbbeschreibungen, z.B, zwischen Gerätefarbbeschreibung und einer beliebigen Farbbeschreibung (z.B. CIELAB), von Farbzuordnung gesprochen.

Problematisch ist, dass Farbwiedergabegeräte grundsätzlich nicht den optimalen Farbraum abdecken können, sondern auf mehr oder weniger große Farbbereiche beschränkt sind. Deshalb müssen Farben, die vom Farbwiedergabegerät nicht wiedergebbar sind, bei der Farbumwandlung verändert werden. Für diese Farbanpassung gibt es verschiedene Möglichkeiten. So sind z.B. bei Color Mangement nach ICC standardmäßig bereits vier Varianten der Farbzuordnungstabellen festgelegt. Meist wird versucht, bei Farbbildern einen möglichst ähnlichen Bildeindruck zu erhalten, diese Farbanpassung heißt bei ICC "perceptual". Dabei werden nicht nur die Farben verändert, die vom jeweiligen Farbwiedergabegerät nicht erreicht werden, sondern auch diejenigen Farben, die im Randbereich des erreichbaren Farbraums liegen. Dies ist erforderlich, um eine Abstufung zwischen verschiedenen Farben zu erhalten.

Diese Verhältnisse zeigt 2. Dort ist in einer xy-Grafik (als Teil von CIExyY) über den Farbnormanteilen x, y der theoretisch mögliche maximale Farbraum FR (ausgezogene Kurve) und der von einem Farbwiedergabegerät, z.B. einem Drucker, erreichbare Farbraum FR-WG (Punkt-gestrichelte Kurve) dargestellt. Zudem sind als Beispiel Farben angegeben. Wenn der durch eine Bildvorlage erreichbare Farbraum größer ist als der vom Farbwiedergabegerät erreichbare Farbraum, erfolgt eine Farbraumanpassung (durch ausgezogene Pfeile dargestellt). Dabei werden die Farben außerhalb des Farbraums des Farbwie dergabegerätes in den Farbraum des Farbwiedergabegerätes verschoben. Diese Komprimierung erfolgt für alle außerhalb des Farbraums des Farbwiedergabegerätes liegenden Farben, aber auch für innerhalb des Farbraums des Farbwiedergabegerätes liegende Farben, um die oben erläuterte Farbabstufung zu erhalten.

Es sind viele Methoden der Farbraumanpassung bekannt. Einige Beispiele finden sich in

– den IS&T Proceedings of the Eigth Color Imaging Conference, 2000-11-07 bis 2000-11-10 in USA, Arizona, Phönix, Scottsdale, SunBurst Hotel.
– L. MacDonald, J. Morovic, K. Xiado: Topographic gamut mapping algorithm based on experimental observer data; IS&T Proceedings of the Eigth Color Imaging Conference, 2000-11-07 bis 2000-11-10 in USA, Arizona, Phönix, Scottsdale, Sun-Burst Hotel
– H. Motomura: Gamut Mapping using color-categorical weihting method, IS&T Proceedings, Eighth Color Imaging Conference, 2000-11-07, Scottsdale.

DE 36 09 049 C2 beschreibt ein Bildaufbereitungsverfahren für einfarbige Bilder (schwarz- weiß- Bilder), ergänzend dazu auch für Farbbilder für deren Ausgabe auf einem Drucker. Bei dem Bildaufbereitungsverfahren werden folgende Schritte durchgeführt:

– Es wird die maximale Sättigung (Buntheit) C(H)max und die minimale Sättigung C(H)min der Bildvorlage ermittelt.
– Es wird die maximale Sättigung des Druckers C(H)_L festgestellt.
– Anschließend wird ein Vergleich durchgeführt mit C(H)max- C(H) min und C(H)_L.

Der Vergleich kann zu drei Ergebnissen führen:
Ergebnis I.: C(H)max- C(H) min > C(H)_L (Bild 6A).
→ Sättigungskomprimierung für alle Farbwerte der Bildvorlage. Dabei erfolgt eine lineare Transformation aller Farbwerte mit dem Ergebnis, dass der Farbraum der Bildvorlage proportional verkleinert wird. Dies führt zu einer Veränderung des Bildeindrucks.

Ergebnis II.: C(H)max- C(H) min <= C(H)_L und C(H)_L > C(H)max (Bild 6B).
→ Sättigungsbereich der Bildvorlage liegt vollständig im Sättigungsbereich des Druckers, es erfolgt keine Korrektur des Farbraums.

Ergebnis III.: C(H)max- C(H)min < C(H)_L und C(H)_L < C(H)max (Bild 6C).
→ der Sättigungsbereich der Bildvorlage wird in den Sättigungsbereich des Druckers verschoben. Auch hier erfolgt eine Veränderung des Bildeindrucks.

Bei den bekannten Verfahren wird eine solche Farbzuordnung für jedes Farbwiedergabegerät Bild unabhängig erstellt. D.h. alle theoretisch möglichen Farben müssen in den Farbraum des Farbwiedergabegerätes abgebildet werden. Dies führt jedoch dazu, dass auch Farben, die innerhalb des wiedergebbaren Farbraums liegen, erheblich verändert und in ihrer Buntheit reduziert werden müssen. Bei Bildern, die diesen theoretisch möglichen Farbraum nicht vollständig abdecken, führt dies zu einer unnötigen Veränderung der Farben des Bildes. In der Regel wird bei Farbbildern nur ein begrenzter Farbraum benötigt, so dass die meisten Bilder unnötig stark verändert werden.

Aus US 6 151 136 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Farbanpassung nur für Farben durchgeführt wird, die außerhalb des wiedergebbaren Farbraums des Farbwiedergabegerätes liegen, wobei der Farbton beibehalten wird und eine Farbanpassung nur in den Farbtonbereichen erfolgt, in denen der Farbraum der Bildvorlage den Farbraum des Farbwiedergabegerätes übersteigt.

Die Umwandlung von Farbinformationen gewährleistet, dass über den gesamten Farbübertragungsprozess nachvollziehbare Farbbeschreibungen vorliegen. Diese Farbwertumwandlung muss dabei für jedes einzelne Gerät (oder Geräteklasse) und auch für unterschiedliche Übertragungseinstellungen (Helligkeitseinstellung am Monitor, Papiersorte beim Drucker usw.) bestimmt werden. Dies wird nach heute üblichen Verfahren für jeden verwendeten Gerätezustand einmalig durchgeführt.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Bildvorlagen mit einem Farbwiedergabegerät möglichst farbecht wiedergegeben werden können. Mit Bildvorlage werden hier alle Farbbilder bezeichnet, die von einem Farbwiedergabegerät ausgegeben werden sollen, unabhängig von ihrem Ursprung. Z.B. kann eine Bildvorlage ein Foto sein, das gescannt worden ist oder ein direkt von einem Computer erzeugtes Farbbild. Dabei kann die in einem Computer gespeicherte Bildvorlage schon mehrfach ungerechnet worden sein.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird nun die Farbzuordnung für das Farbwiedergabegerät abhängig von der auszugebenden Bildvorlage generiert. Dabei werden die Wiedergabeeigenschaften des Farbwiedergabegerätes wie bisher über Testausgaben bestimmt. Auch eine übliche Korrektur der dabei gewonnenen Messdaten (Mittelung, Veränderung der Stützstellen) kann durchgeführt werden. Eine Farbraumanpassung findet jedoch noch nicht statt. Zuvor wird der erforderliche Farbraum für die Bildvorlage dadurch erstellt, dass die vorkommenden Farben analysiert werden. Diese Farbrauminformation der Bildvorlage kann auch vorab bei der Erstellung der Bildvorlage generiert werden. Erst wenn geklärt worden ist, wie die Bildvorlage ausgegeben werden soll, also z.B. Farbwiedergabegerät, Bedruckstoff, Einstellungen usw., festliegen, wird die individuelle Farbzuordnung zwischen den Farbwerten der Bildvorlage und des Farbwiedergabegerätes erstellt, wenn das Farbwiedergabegerät ein Drucker ist, meist in CMYK. Diese Farbzuordnung bildet dann das Pro fil der Farbwiedergabe, das in Tabellenform gespeichert werden kann oder die Farbraumumwandlungsfunktion.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt somit darin, dass die Farbraumanpassung in Abhängigkeit der Bildvorlage unterschiedlich ist, also nur soviel durch Farbraumanpassung verändert wird, wie für die jeweilige Bildvorlage erforderlich ist. Damit ergibt sich eine Verbesserung der Farbwiedergabe, eine Erhöhung der Brillanz der Bilder, eine Verringerung der Farbfehler im Vergleich zur Bildvorlage, eine verbesserte Farbanpassung bei verschiedenen Bedruckstoffen.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Erstellung von "Proofs" (= Prüfdrucke, bei denen die Erscheinung des Bildes bei Ausgabe auf dem zu prüfenden Gerät simuliert wird). Wenn Proofgeräte (spezielle Digitalproofer, Bildschirme usw.) den Farbraum des nachzustellenden Farbwiedergabegerätes nicht vollständig umfassen, dann können die Prooffehler mit der beschriebenen Methode auf das unvermeidbare Minimum reduziert werden. Gleichzeitig eröffnet sich die Möglichkeit bei vielen Motiven mit Proofgeräten auszukommen, die einen relativ kleinen Farbraum aufweisen.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert.

Es zeigen:

3 eine weitere Darstellung der Farbräume von Bildvorlage und Farbwiedergabegerät für den Fall, dass die Bildvorlage vollständig in den Farbraum des Farbwiedergabegerätes fällt;

4 eine Darstellung der Farbräume von Bildvorlage und Farbwiedergabegerät für den Fall, dass die Bildvorlage nicht vollständig in den Farbraum des Farbwiedergabegerätes fällt;

5 ein Diagramm, das den Ablauf des Verfahrens zeigt.

In 3 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem der Farbraum FR-WG des Farbwiedergabegerätes den Farbraum FR-BV der Bildvorlage BV1 vollständig umfasst, d.h. das Farbwiedergabegerät kann alle in der Bildvorlage BV1 enthaltenen Farben erzeugen. Für diesen Fall ist eine Farbraumkompression bei der Bildvorlage nicht erforderlich.
Im Gegensatz dazu enthält bei der 4 die Bildvorlage BV2 Farben, die nicht in den Farbraum FR-WG des Farbwiedergabegerätes WG fallen. Z.B. können die Blautöne der Bildvorlage BV2 nicht wiedergegeben werden. Deshalb ist eine Farbraumkompression nur im Blaubereich erforderlich. Bei den übrigen Farben wird keine Farbanpassung durchgeführt.
Aus 5 kann der Ablauf des Verfahrens entnommen werden. Zunächst wird der vom Farbwiedergabegerät WG erreichbare Farbraum festgestellt (Schritt 1). Dies erfolgt auf bekannte Weise dadurch, dass alle möglichen Farben (Testfarben) ausgegeben werden, z.B. gedruckt werden, und dann gemessen werden. Anschließend wird die Zuordnung der angesteuerten Farbwerte zu den Farbwerten des Farbwiedergabegerätes festgelegt (Schritt 2). In Schritt 3 können die Messdaten auf bekannte Weise geglättet werden. Unter Verwendung des Farbraumes der Bildvorlage BV, der in Schritt 7 bestimmt wird, wird im Schritt 4 der Farbbereich ermittelt, der vom Farbwiedergabegerät WG nicht wiedergegeben werden kann. In Schritt 9 wird untersucht, ob der Farbraum FR-BV der Bildvorlage größer ist als der Farbraum FR-WG des Farbwiedergabegerätes. Deckt der Farbraum des Farbwiedergabegerätes den Farbraum der Bildvorlage vollständig ab, so kann eine Standardfarbumwandlung ohne Farbraumkompression geladen werden (Schritt 8). Diese bildunabhängige Farbumwandlung wird zuvor einmalig für das Farbwiedergabegerät in dem gewünschten Zustand (z.B. Bedruck stoff) erstellt. Sonst wird in Schritt 5 die bildabhängige Farbzuordnung, z.B. das bildabhängige Profil, für das Farbwiedergabegerät erstellt. Dabei wird, wie oben beschrieben, der nicht wiedergebbare Farbbereich mit einem Farbanpassungsverfahren optimal an den Farbraum des Farbwiedergabegerätes angepasst. Nunmehr kann die Bildvorlage entsprechend dieser Farbzuordnung als Bild BV' ausgedruckt werden (Schritt 6).
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn als Farbwiedergabegerät ein Drucker, insbesondere ein elektrografischer Drucker, verwendet wird.

BV: Bildvorlage
SC: Scanner
RGB: Farbsystem
CIE-LAB: Farbsystem
CMYK: Farbsystem
WG: Farbwiedergabegerät
BV': vom Farbwiedergabegerät erzeugtes Bild
PR: Profil des Farbwiedergabegerätes WG
FR: maximaler Farbraum
FR-BV: Farbraum der Bildvorlage
FR-WG: Farbraum des Farbwiedergabegerätes

Claims

Verfahren zur optimierten Farbwiedergabe einer farbigen Bildvorlage durch ein Farbwiedergabegerät, a) bei dem unter Verwendung der die Farbübertragungseigenschaften des Farbwiedergabegerätes (WG) kennzeichnenden Farbzuordnung und unter Berücksichtigung des Farbraums der Bildvorlage (BV) eine Bild spezifische Farbzuordnung erstellt wird, bei der eine Farbanpassung derart erfolgt, – dass Farben, die außerhalb des wiedergebbaren Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, vom Randbereich des Farbraums der Bildvorlage (BV) auf den Randbereich des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) transformiert werden, – dass Farben, die außerhalb des wiedergebbaren Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, jedoch innerhalb des Farbraums der Bildvorlage (BV) in das Innere des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) transformiert werden, b) bei dem die Bildvorlage (BV) durch das Farbwiedergabegerät (WG) nach der Bild spezifischen Farbzuordnung ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Farben, die im Randbereich innerhalb des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, ebenfalls transformiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Farbtransformation für Farben, die innerhalb des Farbraums des Farbwiedergabegerätes (WG) liegen, nur für solche Farben durchgeführt wird, die Bereichen benachbart sind, in denen der Farbraum der Bildvorlage (BV) den Farbraum des Farbwiedergabegerätes (WG) übertrifft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für den Fall, dass der Farbraum des Farbwiedergabegerätes (WG) den Farbraum der Bildvorlage (BV) abdeckt, eine bildunabhängige Standardfarbzuordnung geladen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Standardfarbzuordnung die die Farbübertragungseigenschaften des Farbwiedergabegerätes (WG) kennzeichnende Farbzuordnung enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – bei dem die Farbwerte des Farbraums der Bildvorlage (BV) bestimmt werden, – bei dem der Farbraum des Farbwiedergabegerätes (WG) ermittelt wird, – bei dem die Farbräume der Bildvorlage und des Farbwiedergabegerätes verglichen werden und festgestellt wird, welcher Farbbereich der Bildvorlage vom Farbwiedergabegerät nicht wiedergegeben werden kann, – bei dem durch das Farbanpassungsverfahren eine Anpassung des nicht unmittelbar wiedergebbaren Farbbereiches der Bildvorlage (BV) an den Farbraum des Farbwiedergabegerätes (WG) erfolgt und dann die Bild spezifische Farbzuordnung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem bei der Ermittlung der Farbzuordnung des Farbwiedergabegerätes (WG) die dazu erforderlichen Farbwerte geglättet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Farbzuordnung als Profil der Farbwiedergabe in einer Tabelle gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Farbzuordnung als Funktion gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Farbwiedergabegerät (WG) ein Drucker ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Drucker ein elektrografischer Drucker ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erstellung eines Proofs bei einem Proofgerät.