爱普生独特的半色调技术
喷墨打印机在打印的过程中,不能仅仅通过打开和关闭墨滴喷射开关来充分再现数码相机拍摄的照片所呈现出的连续色彩渐变。半色调技术因为可以形成变化的墨滴大小和位置,因此被用于表现图像中的色彩渐变——即半色调或介于黑白或明暗之间的色调。在传统的半色调技术中,墨滴会发生错位,进而导致图像质量降低。爱普生开发的半色调技术在保证速度很快的同时允许墨滴位置的偏移,即使有墨滴错位仍然可以输出高质量的图像。该项技术于2019年荣获日本影像学会技术大奖,该奖项旨在表彰那些具有独创性和卓越实用性的图像处理和外围技术。这是自2000年以来,与图像质量相关的技术首次获得该奖项的认可。
以下将介绍更多关于爱普生半色调技术的显著特征和技术开发过程的信息。
显著特征
误差扩散和蓝噪声掩蔽(或称抖动)是喷墨打印机生成半色调的两种最常用方式,对喷墨打印机提高图像质量起到很大作用。然而,这些传统方法需要每个墨滴都准确地落在像素位置,因此其目的是优化墨滴着落点。如果喷墨打印机将墨滴喷射在错误的位置或墨滴发生了错位,则会使图像变得粗糙,并将不能始终如一地打印出高质量的图像。
由于串行扫描喷墨打印机的打印头来回扫描时会增加墨滴错位的几率,很容易产生粗糙的图像,因此我们加大研发力度。这种错位可能由不同因素造成,例如纸张在进纸过程中下垂,或者纸张在吸收墨水时因膨胀和收缩而出现褶皱。
首先,我们根据具有蓝噪声特性且计算时间等负载较低的抖动确定了墨滴错位导致图像粗糙的产生机制。然后,我们改进了抖动蒙版(确定墨滴开/关的阈值表)的容许偏差,实现了一致的打印输出。
该项技术只使用软件来解决墨滴重合不准的问题,不需要复杂的调整,自2006年以来一直用于爱普生喷墨打印机。
开发过程
在开发半色调技术的过程中,我们首先以模拟方式研究和揭示了导致图像粗糙的机制。最初我们认为,当向前扫描过程中形成的墨滴和向后扫描过程形成的墨滴之间存在的干扰导致墨滴错位时,图像会变得更加粗糙。然而,在现实中,我们发现主要原因是墨滴错位导致两种类型墨滴的频率特性(蓝噪声特性)变得更加明显。
因此,我们在考虑墨滴分散性的前提下,开发出一种具有高错位阻力的抖动蒙版,使得通过双向扫描形成的墨滴、以及在正反向扫描期间形成的墨滴都不会出现明显的频率特性(蓝噪声特性)。
事实证明,当由于输出精度、打印头扫描速度和墨滴尺寸等发生变化而出现墨滴错位时,爱普生开发的抖动蒙版在控制图像质量恶化方面有效果显著。
其他优势
爱普生的半色调技术除了在预防出现墨点错位而造成图像粗糙情况外,还有其他显著优势,抑制融合便是其一。在以前的半色调技术中,打印头每次扫描时的墨滴排列不均匀,因此墨水量有时分布会不均匀。因此,墨滴有时会在被介质吸收之前在介质表面融合,导致大量渗出和聚结。相反,在使用新的半色调方法后,我们优化了点的分散性,防止图像变得粗糙,同时,还可以在每次扫描打印头时优化墨滴的排列,从而防止墨滴融合。
过去,要防止墨滴融合必须限制墨水量,但同时也需要相应增加打印头的扫描次数,这会导致打印速度变慢。然而,爱普生的半色调技术可减少打印头扫描次数,而不会降低打印速度。