Способ и устройство адаптивного растрирования полутоновых изображений

 

Способ адаптивного растрирования включает разделение участков подложки на элементы и формирование их темными или светлыми по результату сравнения их весовых значений со значениями - многоуровневых отсчетов оптического параметра участков оригинала, соответствующих участкам подложки, содержащим эти элементы. Используются два типа распределений весовых значений на участке подложки. Первое распределение одинаково для всех участков положки и задано так, чтобы создавать на копии растровую структуру, обеспечивающую воспроизведение наибольшего количества полутонов оригинала. Весовые значения только этого распределения используются при воспроизведении фоновых, не содержащих рисунка участков оригинала. Вторые распределения весовых значений элементов формируются для каждого участка подложки динамически по полю изображения из значений отсчетов участков оригинала, соответствующих данному и смежным ему участкам подложки. Эти значения используют целиком при воспроизведении штрихов, контуров и мелких деталей, имеющих максимальный контраст на оригинале, чем обеспечивается высокая геометрическая точность их передачи на копии. Для размытых, неясных контуров неполного контраста первые и вторые весовые значения используют в отношении, определяемом "силой" контура или "делительностью" изображения. В устройстве адаптивного растрирования формирователь сигнала записи, прерывающего луч света, экспонирующий элементы участков подложки, своим первым входом подключен к основному выходу источника видеосигнала, вторым и третьим входами - к выходам соответственно источников и первых и вторых весовых значений, а четвертым входом - к выходу анализатора силы контура. Причем входы второго источника и анализатора подключены как к основному, так и к дополнительным выходам источника видеосигнала. Технический результат - повышение качества изображений за счет лучшего использования разрешающих способностей выводных устройств и процесса полиграфической печати. 2 с. и 19 з.п.ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к полиграфии, факсимильной и издательской технике и, в частности, к системам воспроизведения изображений, характеризующимся возможностью создания лишь двух уровней оптического параметра (оптической плотности, яркости, коэффициентов отражения, поглощения, пропускания и т.п. ). Изобретение может быть использовано в полиграфических скеннерах, в устройствах ввода/вывода электронных систем переработки графической информации и факсимильной аппаратуре.

В полиграфической печати, электро- и термографии, матричной и струйной печати, в жидкокристаллических индикаторах и т.п. для передачи гаммы полутонов применяют т.н. растрирование. Оно заключается в изменении относительных площадей, занимаемых на копии запечатанными элементами (растровыми точками) и пробелами, т.е. темными и светлыми элементами. Минимальные размеры устойчиво воспроизводимых растровых точек и пробелов имеют конечное значение, определяемое уровнем шумов системы, который, в свою очередь, зависит от свойств подложки, краски, печатной формы, тонера и т.д. С учетом этих конечных размеров частота расположения точек на пространстве копии не может быть принята чрезмерно высокой с тем, чтобы обеспечить изменение их относительных площадей в достаточных пределах и тем самым необходимое число передаваемых градаций. В то же время недостаточная частота (линиатура) растра ограничивает четкость и резкость изображений, а сами растровые элементы разрушают мелкие детали и контуры изображения.

В [1] для одновременного удовлетворения противоречивых требований улучшения четкости и тонопередачи нами был сформулирован принцип оптимального растрирования, которое избирательно, с учетом характера отдельных участков изображения, их т.н. детальности изменяет свои свойства, в большей или меньшей мере отвечая тому или другому из этих требований. Психовизуальной посылкой адаптивного подхода здесь, также как и в ряде решений оптимального кодирования полутоновых изображений при их передаче по каналам связи, служит известная связь контрастной или пороговой чувствительности зрения с пространственной частотой рисунка.

Нами были предложены способы адаптивного растрирования [2,3,4], в которых по мере повышения детальности участков изображения увеличивают линиатуру растра и передачу тона обеспечивают не только площадью растровых точек, но и увеличением их количества на единице площади изображения. Снижение числа воспроизводимых на этих участках градаций компенсируется при этом известным ростом порога яркостной чувствительности зрения по мере уменьшения размеров деталей. В устройствах, реализующих эти способы, для оценки детальности воспроизводимого участка в источнике видеосигналов предусмотрены основной выход, сигнал которого соответствует значению отсчета оптического параметра воспроизводимого участка, и дополнительные выходы, сигналы которых соответствуют значением оптического параметра участков, смежных с воспроизводимым. К основному и дополнительным выходам источника подключен анализатор детальности, вырабатывающий сигнал детальности по значениям тона данного и окрестных участков.

В [5,6] описаны способы адаптивного растрования применительно к формированию растровых точек из элементов, на которые разделяют участок копии (подложки), соответствующий воспроизводимому участку оригинала. Форму растровых точек для всех градаций здесь задают матрицей распределения весовых значений субэлементов в одном или нескольких пространственных периодах растра. Размер точки или запечатанную в пределах этого периода площадь определяют при формировании изображения значением тона воспроизводимого участка оригинала, а положение запечатанных и незапечатанных элементов - по результату сравнения значения тона с весовыми значениями элементов. Частоту установки растровых точек в этих адаптивных методах увеличивают с ростом детальности изображения путем выбора матриц меньшего размера из набора матриц весовых значений. В устройствах, реализующих эти способы, используют набор источников весовых значений.

Упомянутые выше адаптивные методы растрового синтеза изображений предполагают наличие многоуровневых значений оптического параметра оригинала (видеосигнала) для каждого из элементов участка или для растровых точек при максимальной частоте установки последних. Увеличение числа отсчетов ведет к росту объема видеосигнала, времени обмена видеоинформацией между модулями репродукционной системы и времени передачи при дистанционном репродуцировании и связано с повышением разрешающей способности считывающего устройства и с другими техническими и эксплуатационными проблемами.

Известны способ и устройство воспроизведения штриховых изображений в системах, характеризующихся относительно низкой разрешающей способностью считывающих устройств и относительно высокой разрешающей способностью устройств вывода. В способе, описанном в [7,8], используют фиксированный набор матриц с различной геометрией распределения весовых значений. Геометрию контура на данном участке оригинала анализируют, используя значения оптического параметра смежных участков. На основе этого анализа для соответствующего участка копии выбирают матрицу с аналогичной геометрией распределения весовых значений. Недостатком этого способа являются значительное количество матриц в наборе и сложность их идентификации по соотношению значений окрестных отсчетов.

В развитие этого способа в техническом решении по нашей патентной заявке [9] , чтобы не ограничиваться конечным набором матриц и не анализировать геометрию контура на участке, матрицу весовых значений генерируют для каждого участка копии по значениям окрестных отсчетов. В устройстве, реализующем этот способ, к основному и дополнительным выходам источника видеосигналов подключен генератор весовых значений элементов воспроизводимого участка изображения.

Общим недостатком этих способов и устройств является невозможность плавного перехода из режима графически точной передачи контуров в режим, обеспечивающий плавную передачу полутонов, в процессе воспроизведения одного оригинала. Различные участки последнего могут, в общем случае, в различной степени соответствовать так называемым "штриховому" или "полутоновому" изображениям и плавно трансформироваться из одного в другое в поле изображения. Простое переключение режимов при воспроизведении одной и той же иллюстрации приводит к появлению ложных узоров и зашумлению изображения. Поэтому его применяют, например, в скеннере SG 101 фирмы Дайниппон Скрин лишь для отдельно расположенных в выклейной полосе иллюстрационных оригиналов различных типов [10].

Известен также способ воспроизведения полутонового изображения, представленного многоуровневыми отсчетами оптического параметра участков оригинала изображения, имеющих относительно низкую пространственную частоту, на подложке. Этот способ заключается в том, что участки подложки, соответствующие участкам оригинала, разделяют на элементы, имеющие относительно высокую пространственную частоту, и определяют количество элементов, подлежащих формированию темными или светлыми в пределах участка подложки, по значению многоуровневого отсчета участка оригинала, соответствующего этому участку подложки. Элементам в зависимости от их положения на участке присваивают первые весовые значения, нормированные по шкале уровней многоуровневых отсчетов, при этом одинаково для всех участков распределяют весовые значения в пределах участка из условий наилучшей тонопередачи. Указанные количества элементов формируют соответственно темными или светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения их весовых значений со значением многоуровневого отсчета [11].

В этом способе в отличие от рассмотренных выше для улучшения качества воспроизведения контуров предусмотрено смещение растровых точек, образованных темными элементами в процессе растрирования на участках, через которые проходит контур. Точки смещают в сторону темного и в тем большей степени, чем выше контраст контура, путем коррекции адресов весовых значений элементов на основе анализа соотношения значений многоуровневых отсчетов участка оригинала, соответствующего участку подложки, содержащему данный элемент, и соседних с ним участков оригинала. Этот способ реализуется устройством [11] , содержащим источник света, средства перемещения луча источника света по элементам участков подложки, соответствующих участкам оригинала изображения, управляемый прерыватель луча источника света, источник видеосигналов, основной выход которого является выходом сигнала, соответствующего участку подложки, содержащему элемент, экспонируемый лучом источника света, а дополнительные выходы которого являются выходами сигналов, характеризующих оптический параметр участков оригинала, смежных с его первым участком, источники весовых значений элементов участка подложки, содержащего экспонируемый элемент, блок синхронизации, один из выходов которого является выходом сигнала с частотой, равной частоте перемещения участков подложки относительно луча источника света, и соединен с синхровходом источника видеосигналов, а другие выходы являются выходами сигналов с частотами, равными частоте перемещения элементов участков подложки относительно луча источника света в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Наперед заданное, одинаковое для всех участков распределение весовых значений элементов в этом устройстве хранится в блоке памяти (ЗУ), адресные шины которого связаны с синхровыходами блока синхронизации. Выход ЗУ соединен с одним из входов компаратора, к другому входу которого подключен основной выход источника видеосигналов. Выход компаратора подключен к управляемому прерывателю луча источника света.

Смещение растровых точек в сторону темного на контурах обеспечивается в этом устройстве блоком коррекции адресов ЗУ. Входы этого блока подключены к выходам источника видеосигналов.

Благодаря смещению растровых точек эти способ и устройство обеспечивают лучшее воспроизведение контуров. Тем не менее изображение все же получается размытым, так как состоит из дискретных растровых точек. В то же время относительно высокая пространственная частота элементов участков подложки могла бы позволить лучшую проработку контура, так как в способах описанного типа она на порядок превышает частоту участков.

Неудовлетворительное качество воспроизведения контуров в этих способе и устройстве связано с тем, что размер растровой точки определяется усредненным значением оптического параметра участка и, в частности, его коэффициента поглощения. Поэтому для участка оригинала, имеющего равномерный серый тон, и для участка, разделенного контуром и являющегося наполовину светлым и наполовину темным, размер растровой точки будет одинаковым. Одинаковой будет и форма точек, так как распределение весовых значений элементов на всех участках одинаково и выбрано из условия плавной передачи тона в зонах его сравнительно медленного изменения, где порог чувствительности зрения особенно мал. Поэтому минимальной пространственной дискретой, определяющей геометрическую точность передачи контура или мелкой детали, оказывается растровая точка или ее часть, составленные из множества элементов, а не отдельный элемент, размером которого в конечном итоге определяется разрешающая способность выводного устройства и печатного процесса в целом.

Целью данного изобретения является повышение качества воспроизведения полутоновых изображений в профессиональных репродукционных системах, характеризующихся относительно низкой разрешающей способностью считывания и относительно высокой разрешающей способностью вывода, без увеличения объема и времени обработки видеосигнала, а также без усложнения устройства считывания, за счет более полного использования разрешающих способностей устройства вывода и печатного процесса.

Эта задача решается тем, что в способе адаптивного растрирования изображения, представленного многоуровневыми отсчетами оптического параметра участков оригинала изображения, имеющих относительно низкую пространственную частоту, на подложке, участки подложки, соответствующие участкам оригинала, разделяют на элементы, имеющие относительно высокую пространственную частоту, определяют количество элементов, подлежащих формированию темными или светлыми в пределах участка подложки, по значению многоуровневого отсчета участка оригинала, соответствующего этому участку подложки, элементам в зависимости от их положения на участке присваивают первые весовые значения, нормированные по шкале уровней многоуровневых отсчетов, при этом одинаково для всех участков ряспределяют весовые значения в пределах участка из условий наилучшей тонопередачи, указанные количества элементов формируют соответственно темными и светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения их весовых значений со значением многоуровневого отсчета.

Согласно изобретению определяют наличие контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, путем сопоставления значений отсчетов смежных участков. В отсутствие контура элементы формируют темными или светлыми, определяя их положение на участке подложки по результату сравнения значения многоуровневого отсчета с первыми весовыми значениями.

При наличии контура на данном участке оригинала оценивают относительную силу этого контура по значениям многоуровневых отсчетов данного и смежных с ним участков. Определяют вторые весовые значения элементов участка подложки из значений многоуровневых отсчетов участков, смежных участку оригинала, соответствующему данному участку подложки. Элементы участка подложки формируют темными и светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения многоуровневого отсчета как с первыми, так и со вторыми весовыми значениями. При этом первые и вторые весовые значения элементов учитывают в соотношении, определяемом относительной силой контура на соответствующем участке оригинала.

Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого способа при наличии контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, определяют третьи весовые значения элементов участка подложки путем объединения первых и вторых весовых значений в соотношении, определяемом относительной силой контура на соответствующем участке оригинала. Элементы участка подложки формируют темными или светлыми по результату сравнения третьих весовых значений со значением многоуровневого отсчета участка оригинала, соответствующего данному участку подложки.

Третьи весовые значения элементов участка подложки получают, в частности, путем сложения первых и вторых весовых значений в соотношении, определяемом относительной величиной силы контура на соответствующем участке оригинала, и нормируют полученные значения по шкале многоуровневых отсчетов.

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа при наличии контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка копии, разделяют на первую часть, величина которой тем меньше, чем больше сила контура на соответствующем участке оригинала, и на вторую часть, величина которой тем больше, чем больше сила контура. Определяют значения первого и второго многоуровневых отсчетов, соответствующих этим первой и второй частям количества элементов. Первую часть элементов участка подложки формируют темными, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения первого многоуровневого отсчета с первыми весовыми значениями, а вторую часть указанного количества элементов формируют темными, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения второго многоуровневого отсчета со вторыми весовыми значениями.

Для последнего из упомянутых вариантов осуществления способа предусматривается также в тех случаях, когда по крайней мере один из элементов участка подложки подлежит формированию темным как по результату сравнения первого многоуровневого отсчета с его первым весовым значением, так и по результату сравнения второго многоуровневого отсчета со вторым весовым значением этого элемента, увеличивать количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка подложки. Количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка, предусматривается увеличивать либо путем изменения значения многоуровневого отсчета соответствующего участка оригинала, либо путем соответствующего изменения весовых значений элементов этого участка.

Наличие контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, предусматривается устанавливать, в частности, из условия неравенства значений многоуровневого отсчета этого участка значениям отсчетов как верхнего, так и нижнего или /и как левого, так и правого смежных с ним участков.

В одном из вариантов осуществления предлагаемого способа силу контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, оценивают максимальным из значений модулей разностей в возможных парах многоуровневых отсчетов, представляющих смежные данному участку оригинала.

В другом варианте силу контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, оценивают суммой значений модулей разностей в возможных парах многоуровневых отсчетов соседних участков в массиве отсчетов, представляющих данный и окрестные участки оригинала, при этом значения разностей в указанной их сумме уменьшают по мере увеличения расстояния от данного участка до участков, значения отсчетов которых представлены в разностях.

Задача изобретения решается также тем, что устройство адаптивного растрирования полутоновых изображений, содержащее источник света, средства перемещения луча источника света по элементам участков подложки, соответствующих участкам оригинала изображения, управляемый прерыватель луча источника света, источник видеосигналов, основной выход которого является выходом сигнала, соответствующего участку подложки, содержащему элемент, экспонируемый лучом источника света, а дополнительные выходы которого являются выходами сигналов, характеризующих оптический параметр участков оригинала, смежных с его первым участком, источники весовых значений элементов участка подложки, содержащего экспонируемый элемент, блок синхронизации, первый выход которого является выходом сигнала с частотой, равной частоте перемещения участков подложки относительно луча источника света, и соединен с синхровходом источника видеосигналов, а второй и третий выходы которого являются выходами сигналов с частотами, равными частоте перемещения элементов участков подложки относительно луча источника света в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Согласно изобретению устройство дополнительно содержит формирователь сигнала записи, подключенный своим выходом к управляемому прерывателю луча источника света, своим первым информационным входом к основному выходу источника видеосигналов, а синхровходами ко второму и третьему выходам блока синхронизации, первый источник весовых значений, имеющий m выходов, подключенных к m вторым информационным входам формирователя, второй источник весовых значений, подключенный своими входами к выходам источника видеосигналов и имеющий m выходов, подключенных к m третьим информационным входам формирователя, анализатор силы контура участка изображения, подключенный своими входами к выходам источника видеосигналов, а выходом к четвертому информационному входу формирователя.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения устройство содержит также детектор контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему экспонируемый элемент, подключенный своим входом к выходам источника видеосигналов, и ключевую схему, установленную между выходом анализатора и четвертым входом блока сравнения и подключенную своим управляющим входом к выходу детектора.

Формирователь сигнала записи может содержать блок из m управляемых двухвходовых сумматоров, информационными входами которого являются вторые и третьи, а управляющим - четвертый информационные входы формирователя, преобразователь весовых значений, подключенный своими входами к выходам блока сумматоров, коммутатор, подключенный своими информационными входами к выходам преобразователя, а управляющими входами к синхровходам формирователя, и компаратор, входами которого являются первый информационный вход формирователя и выход коммутатора, а выход является выходом формирователя, причем к информационным входам каждого из m управляемых двухвходовых сумматоров подключены один из m вторых и один из m третьих информационных входов формирователя сигнала записи, сигналы которых соответствуют весовым значениям одного и того же участка подложки.

В другом варианте осуществления изобретения формирователь сигнала записи содержит первый и второй коммутаторы, информационными входами которых являются соответственно m вторых и m третьих входов формирователя, а управляющими входами - его синхровходы, управляемый разделитель видеосигнала, подключенный своим информационным и управляющим входами соответственно к первому и четвертому входам формирователя, первый компаратор, подключенный своими входами к выходу первого коммутатора и к первому выходу разделителя, и второй компаратор, подключенный своими входами к выходу второго коммутатора и ко второму выходу разделителя, причем выходы компараторов подключены к выходу формирователя через схему ИЛИ.

В упомянутом выше варианте выполнения формирователя его первый информационный вход может быть подключен к управляющему входу разделителя через вычитающее устройство, ко второму входу которого через схему И подключены выходы компараторов.

В другом случае в упомянутом выше варианте выполнения формирователя первый вход второго компаратора может быть подключен к выходу второго коммутатора через сумматор, ко второму входу которого через схему И подключены выходы компараторов.

Согласно изобретению детектор контура может содержать две пары первых схем совпадения, к первым входам которых подключен основной выход источника видеосигнала, ко вторым входам первой пары этих схем подключены его дополнительные выходы для сигналов правого и левого смежных участков, а ко вторым входам второй пары первых схем совпадения - дополнительные выходы источника для сигналов верхнего и нижнего смежных участков, две вторые схемы совпадения, подключенные своими входами соответственно к инверсным выходам первой и второй пар первых схем совпадения, и схему ИЛИ, к входам которой подключены выходы вторых схем совпадения, а выход является выходом детектора контура.

В одном из вариантов реализации анализатор силы контура в предлагаемом устройстве содержит подключенный к дополнительным выходам источника видеосигнала генератор модулей разностей значений сигналов, характеризующих оптический параметр участков оригинала, смежных с данным участком, и подключенный к выходам этого генератора детектор максимальной разности, выход которого является выходом анализатора.

В другом варианте своего выполнения анализатор силы контура участка изображения согласно изобретению содержит подключенные к основному и к дополнительным выходам источника видеосигнала генераторы групп значений разностей пар сигналов, характеризующих соприкасающиеся участки из совокупности данного и смежных с ним участков оригинала, причем к входам каждого отдельного из указанных генераторов подключены те из выходов источника, сигналы которых характеризуют участки оригинала, равноудаленные от его участка, соответствующего участку подложки, содержащему формируемый элемент, сумматоры групп этих разностей по модулю, каждый из которых подключен к выходам соответствующего генератора, масштабные преобразователи сумм модулей этих разностей, подключенные к выходам сумматоров, и выходной сумматор, подключенный своими входами к выходам преобразователей.

Второй источник весовых значений в одном из вариантов реализации предлагаемого согласно изобретению устройства содержит подключенный к выходам источника видеосигналов интерполятор значений многоуровневых отсчетов и подключенную к выходам интерполятора схему нормирования весовых значений по шкале многоуровневых отсчетов, выходы которой являются выходами второго источника весовых значений.

В другом варианте второй источник весовых значений содержит блоки масштабных усилителей, подключенные каждый к дополнительным выходам источника видеосигналов, сумматоры, ко входам каждого из которых подключены выходы соответствующего блока масштабных усилителей, и подключенную к выходам сумматоров схему нормирования весовых значений по шкале многоуровневых отсчетов, причем количество блоков равно числу участков оригинала, смежных с его участком, соответствующим участку подложки, содержащему формируемый элемент, количество масштабных усилителей в блоке равно числу элементов участка подложки, а их коэффициенты усиления обратны относительному расстоянию от элемента до смежного участка подложки, соответствующего смежному участку оригинала, дополнительный выход источника с сигналом которого подключен ко входу соответствующего усилителя.

Еще в одном варианте реализации предлагаемого устройства выход анализатора силы контура предусматривается подключать к четвертому входу формирователя сигнала записи через нелинейный преобразователь.

Распределение весовых значений элементов участка подложки, получаемое в предлагаемых способе и устройстве из значений оптического параметра окрестных участков оригинала, учитывает геометрию контура на участке. Благодаря этому повышается резкость изображения. Контуры полного контраста воспроизводятся, например, с точностью, которая определяется частотой разбиения участков подложки на элементы. Первые и вторые весовые значения используют в соотношении, учитывающем результаты этой оценки наличия контура и его силы на соответствующем участке оригинала. Это позволяет повысить резкость изображения без ущерба тонопередаче, т.к. протяженные участки одного тона воспроизводятся при этом лишь с использованием первых весовых значений, распределение которых на участке подложки установлено из условий обеспечения наибольшего количества градаций.

Выбор того или иного варианта осуществления предлагаемого способа зависит от особенностей структуры воспроизводимых изображений и возможностей используемых программных или аппаратных средств.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых фиг. 1 условно изображает разделение оригинала и копии на участки, а одного из участков копии на элементы; фиг. 2а, 2б и 2в показывают пример распределения наперед заданных первых весовых значений элементов в пределах участка копии и растровую точку, образуемую темными элементами по результату сравнения этих весовых значений со значением многоуровневого отсчета участка оригинала; фиг. 3а, 3б и 3в показывают пример распределения вторых весовых значений элементов участка копии, полученных из значений окрестных отсчетов оригинала, и расположение темных и светлых элементов на участке в результате сравнения этих весовых значений со значением многоуровневого отсчета участка оригинала; фиг.4а, 4б и 4в дают примеры распределения оптического параметра на участках оригинала; фиг. 5а и 5б иллюстрируют распределение третьих весовых значений элементов и расположение темных и светлых элементов на участке в результате сравнения этих весовых значений со значением многоуровневого отсчета участка оригинала; фиг. 6а и 6б показывают фрагмент изображения с контуром неполного контраста, полученный известным и предлагаемым способом соответственно; фиг.7 дает примерную зависимость относительно использования вторых весовых значений от силы контура; фиг. 8 изображает структурную схему устройства адаптивного растрирования изображений; фиг.9 - выполнение детектора контура в устройстве, показанном на фиг.8;
фиг.10 и 11 - варианты выполнения анализатора силы контура в устройстве, показанном на фиг.8;
фиг. 12, 13 и 14 - различные варианты выполнения формирователя сигнала записи в устройстве, показанном на фиг.8;
фиг. 15 - вариант выполнения управляемого сумматора весовых значений элементов участка подложки в формирователе сигнала записи, показанном на фиг.12;
фиг. 16 - выполнение управляемого разделителя значения видеосигнала в формирователе сигнала записи, показанном на фиг.13 и 14;
фиг. 17 показывает относительное положение элементов и участков изображения, воспроизводимого устройством, показанным на фиг.8;
Предлагаемый способ адаптивного растрирования состоит в том, что оригинал разделяют на участки, имеющие, например, квадратную форму и расположенные в ортогональной решетке. Подложку, на которой должна быть получена копия, также разбивают на то же количество участков в той же форме и в том же порядке так, что каждому участку подложки соответствует определенный участок оригинала. Девять таких прилегающих друг к другу участков подложки A, B, C ... I показаны на фиг.1. Эти участки на подложке и на оригинале относительно велики, т.е. имеют относительно низкую пространственную частоту. Участки подложки, в свою очередь, разбивают на более мелкие участки, называемые в дальнейшем элементами и имеющие по сравнению с участками высокую пространственную частоту. В качестве примера на фиг.1 показана разбивка центрального E из девяти участков на 64 элемента, хотя в общем случае таких элементов может быть больше или меньше.

Для каждого участка оригинала определяют многоуровневое значение оптического параметра, которым могут служить коэффициенты отражения, поглощения или пропускания, оптическая плотность и т.п. Шкала уровней может быть непрерывной и представлена аналоговым электрическим сигналом или дискретной в случае цифрового представления видеосигнала. В последнем случае число дискрет шкалы может равняться 64, 128 или 256 и кодироваться шести-, семи- или восьмиразрядным двоичным числом. Для рассматриваемого ниже примера принята шкала из 64 уровней квантования. Если уровень квантования пропорционален усредненному по зоне отсчета (площади участка) коэффициенту отражения оригинала, то этому номеру равняется число элементов соответствующего участка копии, подлежащих формированию светлыми. Шестидесяти четырем за вычетом этого номера равно число элементов участка подложки, подлежащих формированию темными. Если значение отсчета равно, например, 16, то 16 элементов должны быть сформированы светлыми, а остальные 48 - темными. Относительная площадь темных элементов составит при этом 75%.

В общем случае размер шкалы квантования и число элементов, на которые разбит участок копии, могут не совпадать. На практике связь между значением отсчета и относительными количествами темных или светлых элементов оказывается к тому же нелинейной. Поэтому количества элементов, подлежащих формированию темными или светлыми на участке копии, определяют по значению многоуровневого отсчета соответствующего участка оригинала, т.к. в любом случае это значение связано с указанными количествами однозначно.

Для того чтобы определенным образом разместить заданные значением многоуровневого отсчета количества светлых и темных элементов в пределах участка, каждому элементу участка подложки присваивают одно из наперед заданных, именуемых далее первым весовых значений, нормированных по шкале многоуровневых отсчетов. Распределение весовых значений внутри участка устанавливается из условия обеспечения непрерывной передачи наибольшего числа градаций оригинала. Весовые значения элементов могут, например, монотонно уменьшаться от центра к периферии участка. Трехмерную модель такого распределения и таблицу числовых значений весов элементов на участке, содержащем 8·8 элементов, при шестиразрядном кодировании видеосигнала по 64-уровневой шкале иллюстрируют фиг.2а и 2б.

При отсутствии контура на участке указанные весовые значения его элементов сравнивают со значением отсчета оптического параметра участка оригинала, соответствующего данному участку подложки. По результату сравнения элемент подложки формируют темным или светлым. Если распределение весовых значений элементов на участке соответствует представленному на фиг.2а и 2б, то темные элементы образуют на подложке т.н. растровые точки, площадь которых зависит от тона оригинала. На фиг.2в для примера представлена растровая точка с относительной площадью 50%, сформированная по значению видеосигнала, соответствующего 32 уровню квантования. Темными здесь сформированы все элементы, весовые значения которых превышают 32. По завершении формирования элементов на данном участке копии переходят к обработке ее другого участка, где используют то же распределение весовых значений, однако, значения отсчетов других участков, смещая с шагом, кратным их размеру "окно" отсчетов, иллюстрируемое фиг.1.

Указанное выше значение видеосигнала получают в результате усреднения коэффициента отражения по площади участка в процессе электрооптического анализа оригинала. Такое усреднение вызывает фильтрацию низких пространственных частот изображения. В результате значение видеосигнала оказывается одним и тем же для равномерного участка половинного коэффициента отражения и для участка, посередине которого проходит контур 1 (фиг.1), разделяющий светлое и темное поля оригинала с предельными значениями коэффициентов отражения. Таким образом, если при формировании изображения использовать только первое, полученное из условий наилучшей тонопередачи, распределение весовых значений, то растровая точка, формируемая описанным способом, разрушает контур. Ее значительная часть, как видно из фиг.2в, располагается на той стороне участка копии, которой соответствует светлое поле оригинала.

Поэтому согласно предлагаемому изобретению устанавливают наличие контура на центральном участке E, оценивая соотношение значений оптического параметра центрального и смежных с ним участков. Одиночный контур, т.е. граница, разделяющая темную и светлую части изображения в пределах "окна" из девяти участков, представленных на фиг.1, и проходящая через центральный из них, может быть однозначно идентифицирована выполнением условия
M_D = M_Е ≠ M_F
и/или
M_B = M_E ≠ M_H, (1)
где M_E; M_D и M_F; M_B и M_H - значения многоуровневых отсчетов оптического параметра соответственно центрального; правого и левого; верхнего и нижнего участков "окна".

Пример положения контура, при котором выполняется такое условие, дан на фиг. 1. С целью обнаружения контуров более сложной формы и тонких линий, образующих как бы два контура в пределах "окна", могут быть использованы другие, более сложные сопоставления значений его участков, что не меняет, однако, сущности предлагаемого изобретения.

В том случае, когда контур проходит через центральный из участков "окна", по значениям отсчетов смежных участков определяют вторые весовые значения элементов соответствующего ему участка копии.

Два варианта способа получения этих вторых весовых значений из значений многоуровневых отсчетов оптического параметра участков оригинала, смежных с его участком, соответствующим данному участку копии, описаны в нашей более ранней патентной заявке [9] . Согласно обоим этим вариантам получаемые распределения весовых значений элементов участков копии различны, если соответствующие им участки оригинала отличаются друг от друга распределением значений отсчетов по смежным с ними участкам. Получаемое таким способом распределение вторых весовых значений для центрального участка, пересекаемого контуром, показанным на фиг.1, иллюстрируют в трехмерной модели и в числовых значениях матрицы элементов фиг.3а и 3б.

Если все контуры оригинала имеют максимальный контраст, т.е. соответствуют резкому переходу с белого на черное поле, изображение считается штриховым (двухуровневым) и необходимость в использовании указанных выше условно названных нами первых весовых значений практически отпадает. Значение многоуровневого отсчета участка оригинала сравнивают с полученными вторыми весовыми значениями соответствующего участка копии и по результату сравнения формируют их светлыми или темными. В рассматриваемом примере, когда половина участка оригинала находится на светлом, а другая половина - на темном поле, значение его отсчета соответствует 32-му уровню квантования и темными формируют только те элементы участка копии, весовые значения которых превышают эту величину. В этом случае, как показано на фиг.3в, контур воспроизводится на копии наиболее точно. При этом целиком используются разрешающие способности выводного устройства полиграфического скеннера, формного и печатного процессов, составляющие, например, 50 линий на мм.

Таким образом, описанные выше способы получения копии с использованием первых и с использованием вторых весовых значений каждый по отдельности наилучшим образом отвечают в первом случае требованиям достоверной тонопередачи, а во втором случае требованиям геометрической точности передачи контуров и мелких деталей. Однако на реальном полутоновом оригинале встречаются самые разнообразные контуры. Примеры распределения коэффициента отражения, выраженного номерами уровней квантования, по горизонтали посредине участков D, E и F для контуров различной силы, имеющих то же направление, что и контур 1 на фиг.1, 2 и 3, представлены на фиг.4 сплошными линиями. Прерывистые линии здесь соответствуют значениям отсчетов видеосигнала, усредненным по площади участков оригинала в процессе его электрооптического анализа. Распределение на фиг.4а соответствует резкому контуру полного контраста. На реальных полутоновых оригиналах в изобилии встречаются резкие, но более слабые контуры (фиг.4б), контуры полного контраста, но имеющие разную степень размытости зоны перехода от светлой к темной части (фиг.4в). Кроме того, во многих случаях контраст и степень размытости плавно изменяются по протяженности контура. Поэтому применение последнего способа, обеспечивающего во всех случаях предельные резкость и контраст контура на копии, делает репродукцию недостоверной. Резкая перемена режима формирования элементов с учетом вторых весовых значений на режим сравнения с первыми весовыми значениями при переходе на близлежащий участок, на котором контур отсутствует, может вызвать, в дополнение, заметную зашумленность изображения вследствие скачкообразного изменения геометрии запечатываемых участков.

Чтобы избежать этих недостатков, предлагаемое изобретение предусматривает оценивать характер или силу контура на пересекаемом им участке. Силу контура можно оценить абсолютной величиной, максимальной из разностей в возможных парах восьми окрестных для участка E отсчетов. Например, для случая, иллюстрируемого фиг.4а, на наличие на участке E контура предельного контраста с ориентацией, соответствующей контуру 1 на фиг.1, указывают разности отсчетов окрестных участков A и I или D и F, равные 63. При той же ориентации контура, но при неполном его контрасте или при некоторой его размытости разности между значениями отсчетов тех же участков, равные каждая 32, оказываются, как видно из фиг.4б и 4в, максимальными из возможных.

В общем случае правомерность использования вторых весовых значений, как указывалось выше, повышается в силу снижения контрастной чувствительности зрения по мере уменьшения размеров деталей, т.е. с ростом детальности или "изрезанности" в области данного и прилегающих к нему участков. Детальность (сила контура) может быть оценена суммой модулей разностей соседних отсчетов в "окне", представленном на фиг.1, как где коэффициенты k₁ - k₃ представляют вес разностей того или иного типа в указанной сумме с учетом расстояния до центрального участка E. Если значения разностей принимать пропорционально обратному относительному расстоянию от центра участка E до середины отрезка, соединяющего центры участков, отсчеты которых фигурируют в разностях, коэффициенты принимают следующие значения: k₁ = 1; k₂ = 1/2; k₃ = 1/5.

Еще более общим критерием детальности служит мощность спектральных составляющих в области высоких пространственных частот изображения. Поэтому в предлагаемом способе сила контура может быть оценена путем быстрого Фурье-преобразования матрицы значений в "окне" отсчетов. Применение такого преобразования для определения типа анализируемого изображения описано в [10].

Формирование элементов участка подложки темными или светлыми с учетом как первых, так и вторых весовых значений элементов в соотношении, определяемом силой контура, согласно данному изобретению может осуществляться двумя вариантами.

В первом варианте первые и вторые весовые значения объединяют в соотношении, определяемом силой контура, получая третьи весовые значения элементов участка копии. В качестве такого объединения весовых значений может быть использовано, в частности, их сложение в указанном соотношении и нормирование полученных значений по шкале квантования с тем, например, чтобы они изменялись в пределах от 1 до 64. Результат сложения до и после нормирования представлен на фиг.5а и 5б. Так как контур в рассматриваемом примере имеет половинную силу, первые и вторые весовые значения матриц фиг. 2б и фиг.3б учтены в значениях матрицы фиг.5а в одинаковом соотношении. Контуру указанного контраста на участке E соответствует 32 уровень квантования, поэтому темными на участке копии устанавливают элементы с большими, чем 32 третьими весовыми значениями, обведенные на фиг.5б сплошной линией.

Как видно из фиг.5б, точность воспроизведения геометрии контура здесь является промежуточной для случаев, иллюстрируемых фиг.2в и 3в. Зона, заполненная темными элементами, смещена в сторону темной части контура и вытянута вдоль него, если сравнивать с вариантом на фиг.2в. В то же время некоторые элементы слева от линии контура остаются светлыми, а справа - темными, что более достоверно отражает среднюю яркость оригинала в области контура неполного контраста, чем это имело бы место при воспроизведении с учетом только вторых весовых значений, иллюстрируемого фиг.3в.

Описанное выше объединение первых и вторых весовых значений в ряде случаев ведет к некоторому сглаживанию отображаемого вторыми весовыми значениями рельефа коэффициентов отражения в области контура. Так, в рассмотренном примере (фиг. 5а) одновременно четыре элемента получают одинаковые (равные 86) весовые значения. Распределение между этими элементами нормированных по шкале квантования значений 45, 46, 47 и 48 (фиг.5б) случайно. Число подобных элементов в тех случаях, когда нарастание или убывание первых и вторых весовых значений в пределах участка происходит в противоположных направлениях, может оказаться большим. Матрица третьих весовых значений трансформируется в т.н. дизерную матрицу с нерегулярным распределением, не отражающим истинного распределения оптического параметра на оригинале.

Поэтому во втором варианте выполнения способа количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка копии, разделяют на две части в соотношении, определяемом силой контура. Затем определяют значения первого и второго многоуровневых отсчетов, соответствующие этим первой и второй частям заданного количества темных элементов. Эти элементы формируют темными, определяя положение их первой и второй части в пределах участка по результату сравнения первых и вторых весовых значений соответственно со значениями первого и второго многоуровневых отсчетов. На фиг.6а представлено воспроизведение контура промежуточного контраста, соответствующего фиг.4б, известным способом, т.е. с использованием только первых весовых значений, а на фиг.6б - воспроизведение такого же контура по рассматриваемому варианту. Значения многоуровневых отсчетов участков оригинала, целиком находящихся на темной или светлой части слева и справа от линии контура 1, определяются 16 и 48 уровнями квантования. Этим значениям соответствуют на копии растровые точки с относительной площадью 75% и 25%, образуемые 48 и 16 темными элементами.

С учетом значений многоуровневых отсчетов 17, 40, 32, 24 и 47 участков B, C, E, G и H, пересекаемых на фиг.6 линией 1 контура, на одноименных участках копии темными должны быть сформированы соответственно 47, 24, 32, 40 и 17 элементов. Для каждого из этих участков, как видно из фиг.6, имеется пара прилежащих участков, целиком находящихся на темной или светлой части изображения, разделяемого контуром, дающая разность значений отсчетов, характеризующую силу контура, равную 32. Соответственно этой разности, составляющей половину шкалы квантования, первая половина из указанных выше количеств элементов формируется темной по результату сравнения с первыми весовыми значениями, представленными на фиг. 2а и 2б, а вторая половина - по результату сравнения со вторыми весовыми значениями, показанными на фиг.3а и 3б. Значение отсчета участка C, равное 40, заменяется двумя в рассматриваемом случае одинаковыми отсчетами со значениями 52, представляющими первые 12 и вторые 12 элементов из общего количества 24 элементов, подлежащих формированию темными в пределах одноименного участка копии по значению исходного отсчета, равному 40. В центральной части участка C на фиг.6б штриховкой с правым наклоном выделены 12 элементов, первые весовые значения которых (фиг.2б) превышают 52. Слева наверху этого участка штриховкой с левым наклоном обозначена вторая часть из 12 элементов, формируемых на копии темными по результату сравнения со вторыми весовыми значениями. В матрице на фиг.3б эти значения превышают 52.

В общем случае преобразование исходного значения M многоуровневого отсчета в два отсчета, значение M₁ первого из которых используется для сравнения с первыми, а второго М₂ - со вторыми весовыми значениями, определяется выражениями
M₁ = M + K (M_max - M)
M₂ = M_max - K (M_max - M), (3)
где M_max - максимальное значение многоуровневого отсчета, принятое в рассматриваемых примерах равным 64, а K - относительная величина использования вторых весовых значений.

Как видно из сравнения участков C на фиг.6, расположение элементов, сформированных темными на фиг.6б, в большей степени соответствует геометрии контура 1 оригинала, чем на фиг. 6а. В то же время структура точечного растра, присущая однородным участкам, сохранилась в области контура в той степени, которая определяется его силой.

Рассмотрим, как в соответствии с предлагаемым способом будет передан на копии "вырождающийся" контур, контраст которого постепенно уменьшается по его протяженности от полного, соответствующего перепаду значений видеосигнала 64, до нулевого, когда значения отсчетов слева и справа от линии 1 контура одинаковы и равны, например, 32. При максимальном контрасте, т.е. резкой границе между черным и белым полем оригинала, линия 1 контура передается с точностью до размера одного элемента, как показано на фиг.3в. Используются только вторые весовые значения элементов, первая часть общего количества элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка, равна нулю, а вторая часть максимальна и равна этому общему количеству. На равномерных полях слева и справа от линии контура растровые точки отсутствуют.

По мере снижения контраста уменьшается сила контура, отличной от нуля становится первая часть элементов, подлежащих формированию темными. На равномерных полях слева и справа, т.е. на участках копии, не пересекаемых линией 1 контура, с использованием только первых весовых значений формируются растровые точки, относительная площадь которых для контура половинной силы, соответствующего случаю, иллюстрируемому фиг.6а и 6б, составляет 75% и 25%. В непосредственной близости от контура, т.е. на участках, пересекаемых его линией 1, также формируются растровые точки, обозначенные штриховкой с правым наклоном на фиг. 6б. Однако их относительная площадь в соответствии с предлагаемым изобретением составляет в данном примере с учетом половинной силы контура лишь половину общей площади, занимаемой темными элементами на участке копии. Наконец, при контрасте контура, близком к нулю, равным нулю принимается количество второй части элементов, подлежащих формированию темными. Все участки оригинала передаются регулярной структурой одинаковых растровых точек с относительной площадью 50%. Таким способом обеспечивается постепенный вдоль "вырождающегося" контура, незаметный для наблюдателя переход от структуры штрихового изображения к структуре растрового изображения, обеспечивающей точную передачу градаций для фоновых участков полутонового оригинала.

В ряде случаев, например для участка G на фиг.6б, одни и те же элементы участка копии подлежат формированию темными по результатам сравнения значений отсчетов как с первыми, так и со вторыми весовыми значениями. Общее количество темных элементов на участке копии оказывается меньшим заданного значением многоуровневого отсчета соответствующего участка оригинала. В таких случаях в предлагаемом способе соответственно увеличивают вторую часть элементов, подлежащих формированию темными на участке копии, путем изменения значения отсчета сигнала до значения, соответствующего этому количеству. Так, на участке G фиг.6 формированию темными подлежат 40 из 64 элементов участка. В известном способе в результате сравнения значения отсчета, равного 24, с первыми весовыми значениями фиг.2б темными оказываются 40 элементов участка G копии, веса которых больше 24, как это иллюстрирует фиг.6а. В предлагаемом способе общее количество формируемых темными элементов делится на две, в данном случае равные, части по 20 элементов в каждой. Двадцати темным элементам соответствует 48-ой уровень видеосигнала. Первая часть, 20 из общего количества темных элементов, формируется темными по результату сравнения с первыми весовыми значениями фиг.2б. Эти элементы с весами, большими 48, выделены штриховкой с правым наклоном на участке G фиг.6б. Если далее вторые 20 элементов общего количества формировать темными по результату сравнения значения сигнала 48 со вторыми весовыми значениями, представленными на фиг.3б, то окажется, что три из них, имеющие веса 49, 50 и 51, уже установлены темными по результату сравнения с первыми высовыми значениями. В данном случае предлагается увеличить вторую часть из общего количества элементов, сделав, например, ее равной 26. Этому количеству элементов во второй части соответствует 38-ой уровень сигнала, а реальное число элементов, сформированных с учетом вторых весовых значений окажется равным 20, как показано на участке G фиг.6б штриховкой с левым наклоном.

Предлагается также формировать темными заданное исходной величиной видеосигнала количество элементов, не изменяя значения отсчета, а изменив в рассмотренном случае весовые значения элементов участка копии. Так, например, 20 элементов в пределах участка G фиг.6б устанавливаются темными по 48-му уровню квантования в результате его сравнения со вторыми весовыми значениями, если все эти значения увеличить на 10.

Таким способом на копии в области контура достоверно воспроизводится средняя яркость оригинала.

При чрезмерно высокой детальности, когда мелкие детали оригинала и расстояния между ними близки к размерам участков и образуют т.н. текстуру, частота разбиения оригинала на эти участки может оказаться недостаточной для достоверного воспроизведения такого мелкого рисунка. Такие случаи имеют, например, место при репродуцировании сложных выклейных макетов иллюстрационных полос для их участков, содержащих вторичные оригиналы - оттиски автотипной печати, состоящие из растровых точек, установленных с высокой пространственной частотой. Во избежание появления ложных узоров или муара на таких участках применяют низкочастотную фильтрацию изображения. Ее осуществляют, например, усреднением значений в "окне" отсчетов или путем увеличения размеров участков, по которым формируют отсчеты видеосигнала. Высокочастотные коррекции предлагаемого типа могут привести к образованию или усилению ложных узоров или муара на копии в указанных случаях. Поэтому при превышении силой контура некоторого значения изображение предлагается строить, как и в известном способе, с использованием только первых весовых значений. При этом невоспроизводимая текстура передается полем растровых точек, яркость которого соответствует средней яркости этого места оригинала.

Примерная зависимость коэффициента K относительного использования вторых весовых значений от величины q силы контура представлена на фиг.7. При малых пространственных градиентах оптического параметра на "слабых" контурах долю использования вторых весовых значений в формировании элементов копии предлагается сделать незначительной во избежание зашумления изображения из-за дробления растровых точек. По мере роста детальности, оценка которой, как указывалось выше, основана на измерении коэффициентов отражения участков оригинала, относительная доля использования вторых весовых значений может нарастать ускоренно. До значения силы контура q1, соответствующего одиночному контуру максимального контраста, эта доля может возрастать, например, по логарифмическому закону, связывающему, как известно, абсолютную величину яркости и меру ее ощущения - светлоту. При дальнейшем увеличении силы контура до некоторого предельного значения q2 (по мере роста "изрезанности" контурами "окна" участков оригинала) можно использовать только вторые весовые значения. С превышением силой контура значения q2 во избежание появления ложных узоров целесообразно, как указывалось выше, перейти к использованию первых весовых значений.

Рассмотренный способ позволяет, таким образом, существенно повысить геометрическую точность воспроизведения на копии мелких деталей и контуров полутонового оригинала при сохранении присущей известному способу непрерывности и точности передачи градаций фоновых областей такого изображения.

Предлагаемое устройство адаптивного растрирования полутоновых изображений содержит источник 2 видеосигнала (фиг.8), источник 3 света, средства 4 перемещения луча источника 3 света по элементам участков подложки 5, управляемый прерыватель 6 луча, первый 7 и второй 8 источники весовых значений элементов, детектор 9 контура, ключевую схему 10, анализатор 11 силы контура, нелинейный преобразователь 12, формирователь 13 сигнала записи и блок 14 синхронизации.

Источник 2 видеосигнала может представлять собою устройство хранения видеоинформации, скеннер, телевизионную камеру, выход электрического канала связи и т.п. Источник 2 видеосигнала имеет основной выход M_E для отсчета оптического параметра участка оригинала, соответствующего участку подложки 5, на котором находится элемент, экспонируемый лучом источника 3 света, и несколько, в данном случае четыре, дополнительных выхода M_A, M_B, M_C и M_D для отсчетов оптического параметра участков оригинала, смежных с его указанным участком, имеющим отсчет M_E. Для большей наглядности участки A, B, C, D и E оригинала помещены на фиг.8 внутри прямоугольника, обозначающего источник 2. Основной выход M_E источника 2 видеосигнала подключен к первому информационному входу формирователя 13 сигнала записи.

Средства 4 перемещения луча источника 3 света по элементам участков подложки 5 содержат цилиндр 15, на котором закреплена подложка 5, например фотоматериал, каретку 16, несущую источник 3 света с управляемым прерывателем 6 его луча и объективами 17 и 18 и установленную с возможностью перемещения вдоль образующей цилиндра 15 с помощью ходового винта 19, кинематически связанного с двигателем 20 привода цилиндра 15. Управляемый прерыватель 6 луча может быть выполнен, например, в виде электрооптического модулятора.

Первый источник 7 весовых значений элементов участков подложки может быть выполнен в виде запоминающего устройства, в которое записаны наперед заданные весовые значения элементов. Он может быть также выполнен в виде арифметического устройства, вычисляющего весовые значения элементов из значений их координат X и Y в пределах участка подложки, как описано в [12]. Источник 7 весовых значений подключен своими выходами P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1 к одноименным шинам вторых информационных входов формирователя 13 сигнала записи.

Второй источник 8 весовых значений элементов согласно предлагаемому изобретению может быть выполнен по двум вариантам, схемы которых подробно описаны в нашей патентной заявке [9]. В обоих указанных вариантах этот источник является формирователем весовых значений элементов из значений отсчетов M_E, M_A, M_B, M_C и M_D участков оригинала, сигналы которых поступают на источник 8 от основного и дополнительных выходов источника 2 видеосигнала. Источник 8 подключен своими выходами P_a2, P_b2, P_c2 и P_d2 к одноименным шинам третьих информационных входов формирователя 13 сигнала записи.

Блок 14 синхронизации содержит, например, прозрачный диск 21, закрепленный на валу цилиндра 15 и имеющий множество радиальных рисок, равномерно распределенных по окружности диска. С одной стороны диска 21 установлен осветитель 22, а с другой - фотоприемники 23 и 24. Шаг рисок выбран таким, что сигналы на выходе фотоприемника 23 имеют период следования, равный времени перемещения подложки 5 относительно луча источника 3 света по окружности цилиндра на один элемент. Диск 21 имеет также одиночную риску, установленную так, чтобы прерывать световой поток осветителя 22, поступающий на фотоприемник 24, один раз за один оборот цилиндра 15. Выходы фотоприемников 23 и 24 соединены со входами формирователя 25 синхросигналов, включающего известные элементы - усилители и делители частоты, обеспечивающие на выходах 26, 27 и 28 последовательности импульсов необходимой формы, длительности и частоты. Так, на выходах 26 и 27, соединенных с синхровходами формирователя 13 сигнала записи, формируются сигналы с частотой, равной частоте следования элементов подложки относительно луча источника 3 света в двух взаимно перпендикулярных направлениях X и Y, а на выходе 28, подключенном к синхровходу источника 2 видеосигнала, - синхросигналы с частотой, равной частоте следования участков подложки относительно луча источника 3 света.

Первый информационный вход формирователя 13 непосредственно связан с основным выходом источника 2, сигнал которого соответствует значению оптического параметра участка оригинала, соответствующего участку подложки с экспонируемым элементом. Выходы источника 2 подключены также к анализатору 11 силы контура и к детектору 9 контура. Выход последнего подключен к управляющему входу ключа 10, информационный вход которого соединен с выходом анализатора 11. Выход ключа 10 через нелинейный преобразователь 12 подключен к четвертому информационному входу 43 формирователя 13 сигнала записи.

Один из возможных вариантов выполнения детектора 9 контура с использованием логических элементов, соединение которых реализует приведенное выше условие (1), иллюстрирует фиг.9. К первым входам четырех двухвходовых схем И 29 здесь подключены дополнительные M_A, M_B, M_C и M_D выходы источника 2 видеосигнала, а ко вторым входам - его основной выход M_E. Инверсные выходы схем И 29 попарно через схемы И 30 подключены к схеме ИЛИ 31, выход которой образует выход детектора контура.

Анализатор 11 силы контура согласно одному из вариантов его выполнения (фиг. 10) содержит генератор модулей разностей из шести двухвходовых сумматоров 32, входы которых подключены к дополнительным выходам источника 2 видеосигнала, а выходы - к селектору 33 максимального значения, выход которого является выходом анализатора.

Согласно другому варианту выполнения (фиг.11) анализатор 11 реализует приведенный выше алгоритм (2), для чего он содержит первый генератор 34 группы разностей отсчета M_E данного участка оригинала и отсчетов M_A, M_B, M_C и M_D смежных участков, второй генератор 35 группы разностей в парах отсчетов M_A, M_B, M_C и M_D смежных участков, сумматоры 36 и 37 разностей этих групп, масштабные преобразователи 38 и 39 сумм групп разностей и выходной сумматор 40. При этом каждый из генераторов 34 и 35 состоит из четырех двухвходовых сумматоров 32. Первые и вторые входы сумматоров 32 генератора 34 подключены соответственно к дополнительным M_A, M_B, M_C, M_D выходам и основному M_E выходу источника 2 видеосигнала. В то же время первые и вторые входы сумматоров 32 генератора 35 подключены только к дополнительным M_A, M_B, M_C, M_D выходам источника 2, как это предусмотрено первыми двумя из трех слагаемых выражения (2) и показано на фиг.11.

Формирователь 13 сигнала записи (фиг.12) в первом варианте его выполнения содержит блок 41 управляемых двухвходовых сумматоров 42, число которых m в рассматриваемом примере принято равным четырем в соответствии с числом элементов, на которые разделены участки подложки, как показано на фиг.17. К информационным входам сумматоров 42 подключены выходы P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1 первого 7 и выходы P_a2, P_b2, P_c2 и P_d2 второго 8 источников весовых значений. Управляющим входом сумматоров 42 служит четвертый информационный вход 43 формирователя 13, связанный с выходом анализатора 11 силы контура. Выходы управляемых сумматоров 42 подключены к преобразователю 44 весовых значений, пример выполнения которого дан в нашей ранее поданной заявке [9]. Выходы преобразователя 44 подключены ко входам коммутатора 45, к синхровходам которого подключены выходы 26 и 27 блока 14 синхронизации. Выход коммутатора 45 связан со входом компаратора 46, другой вход которого образован первым информационным входом формирователя 13, подключенным к основному выходу M_E источника 2 видеосигнала. Коммутатор 45 может представлять собою запоминающее устройство с параллельной записью информации в его ячейки и последовательным считыванием сигналов из них по адресам X и Y, коды которых поступают по синхровходам 26 и 27.

Вариант выполнения управляемого сумматора 42 поясняет фиг.15, на которой показаны управляемые усилители 47 и 48, управляющий вход первого из которых связан в сумматоре 42 с входом 43 формирователя 13 непосредственно, а управляющий вход второго - через преобразователь 49. Информационный вход управляемого усилителя 47 подключен к одному, например P_a1, из выходов первого источника 7 весовых значений, а вход усилителя 48 - к соответствующему по индексу, в данном примере P_a2, выходу второго источника 8 весовых значений. Выходы усилителей 47 и 48 подключены к сумматору 40, выход которого, в данном случае P_a3, является выходом управляемого сумматора. Во втором варианте выполнения, иллюстрируемом фиг.13, формирователь 13 сигнала записи содержит первый 51 и второй 52 коммутаторы сигналов P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1 первого источника 7 и сигналов P_a2, P_b2, P_c2 и P_d2 второго источника 8 весовых значений. Синхровходы коммутаторов 51 и 52 подключены к выходам 26 и 27 блока 14 синхронизации, а их устройство не отличается от устройства коммутатора 45 в описанном выше варианте выполнения формирователя. Выходы первого 51 и второго 52 коммутаторов подключены соответственно к первым входам первого 53 и второго 54 компараторов. Выходы компараторов подключены к схеме И 55 и к схеме ИЛИ 56, выход которой является выходом формирователя. Вторые входы первого 53 и второго 54 компараторов подключены соответственно к первому и второму выходам управляемого разделителя 57 значения видеосигнала, управляющим входом которого является связанный с анализатором 11 вход 43 формирователя. К информационному входу разделителя 57 подключен первый информационный вход M_E формирователя, в данном варианте через сумматор 58, второй вход которого подключен к выходу схемы И 55.

Еще один вариант выполнения формирователя 13, поясняемый фиг.14, отличается от описанного выше тем, что информационный вход разделителя 57 подключен к первому информационному входу M_E формирователя непосредственно, а первый вход второго компаратора 54 подключен к выходу второго коммутатора 52 через сумматор 59, второй вход которого соединен с выходом схемы совпадения 55.

Выполнение управляемого разделителя 57 значения видеосигнала в варианте, реализующем выражение (3), поясняет фиг.16. Разделитель 57 содержит источник 50 опорного сигнала M_max, подключенный к первым входам первого и второго сумматоров 32, управляемый усилитель 47, информационный вход которого подключен к выходу первого из сумматоров 32, а управляющий вход - к четвертому информационному входу 43 формирователя 13, и сумматор 40, к первому входу которого подключен выход управляемого усилителя 47, а ко второму входу - первый информационный вход M_E формирователя 13. Ко вторым входам первого и второго алгебраических сумматоров 32 подключены соответственно первый информационный вход M_E формирователя 13 и выход управляемого усилителя 47. Причем первый M_E1 и второй M_E2 выходы разделителя образованы соответственно выходами сумматоров 40 и 32.

Очевидно, что количество связей между источником 2 видеосигнала и блоками 7, 8, 9 и 11 описанного устройства может отличаться в зависимости от формы и размеров "окна" участков оригинала, значения многоуровневых отсчетов которых используются при записи изображения. Также различным может быть количество связей между источниками 7 и 8 весовых значений и формирователем 13 сигнала записи в зависимости от числа m элементов, на которые разбивают участки подложки 5. По тем же причинам может отличаться количество однотипных схемных элементов, используемых в отдельных блоках устройства, без изменения существа их назначения и взаимосвязей, предлагаемых в данном изобретении.

Схемы устройства и его отдельных частей, представленные на фиг.8 - 16, и приводимое ниже описание их работы предполагают для уменьшения объема чертежей и упрощения описания использование "окна" из пяти участков A, B, C, D и E и разделение участков подложки на четыре элемента, как показано на фиг.8 и 17.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В процессе воспроизведения изображения цилиндр 15 (фиг.8) с подложкой 5 вращается с помощью двигателя 20, а каретка 16 перемещается вдоль цилиндра. Угловое расстояние между соседними элементами, экспонируемыми лучом источника 3 света на подложке 5, определяется угловым расстоянием между соседними рисками на диске 21. Поэтому сигналы на выходе фотоприемника 23 имеют период повторения, равный времени перемещения луча источника 3 света на один элемент подложки 5 по окружности цилиндра 15. Эти сигналы после преобразования (в описываемом примере после деления на четыре) в формирователе 25 синхросигналов поступают с его выхода 28 на источник 2 видеосигнала в виде синхросигналов с частотой, равной частоте перемещения участков подложки 5 относительно луча источника 3 света по окружности цилиндра 15. По этим синхросигналам из источника 2 видеосигнала одновременно извлекаются многоуровневые отсчеты M_A, M_B, M_C, M_D и M_E оптического параметра участков воспроизводимого изображения. Средства для одновременного получения на выходах источника 2 видеосигнала значений нескольких многоуровневых отсчетов в процессе вращения цилиндра 15 и перемещения каретки 16 описаны, например, в Л.11. Эти отсчеты подаются одновременно на второй источник 8 весовых значений, детектор 9 и анализатор 11 силы контура и присутствуют на их входах в течение времени перемещения подложки 5 относительно луча источника 3 света на один участок.

На первом информационном входе формирователя 13 в течение указанного времени присутствует значение сигнала M_E основного выхода источника 2 видеосигнала. На его втором информационном входе - сигналы P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1 первых наперед заданных весовых значений от их источника 7, выполненного, например, в виде запоминающего устройства.

Во втором источнике 8 из значений отсчетов M_A, M_B, M_C, M_D и M_E вырабатываются вторые P_a2, P_b2, P_c2, P_d2 весовые значения, распределение которых по элементам участка подложки определяется геометрией контура в "окне" участков A, B, C, D и E. Два варианта выполнения и работа такого источника подробно разъяснены в нашей заявке по [9]. Эти весовые значения поступают на третий информационный вход формирователя 13 сигнала записи.

Для фоновых участков оригинала, не содержащих контуров, значения сигналов на основном M_E и дополнительных M_A, M_B, M_C, M_D выходах источника 2 видеосигнала не отличаются. Сигнал на выходе анализатора 11 силы контура, работа которого будет пояснена ниже, равен нулю. Соответственно равным нулю оказывается и сигнал на четвертом информационном входе 43 формирователя 13, связанном с выходом анализатора 11.

В первом варианте выполнения формирователя (фиг.12) третьи весовые значения P_a3, P_b3, P_c3, P_d3 оказываются соответственно равными первым весовым значениям P_a1, P_b1, P_c1, P_d1, т.к. коэффициенты усиления на управляющих входах усилителей 48 и 47 управляемого сумматора 42 (фиг.15) оказываются равными соответственно единице и нулю. Те же значения, равные P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1, имеют и сигналы на выходе преобразователя 44 в формирователе 13 (фиг. 12). В соответствии с адресами X и Y элементов участка подложки, поступающими на синхровходы коммутатора 45 по шинам 26 и 27, на первый вход компаратора 46 поступают первые весовые значения элементов. На второй вход этого компаратора по первому информационному входу формирователя 13 подводится сигнал M_E значения отсчета центрального участка "окна" участков, представленных на фиг. 17. С выхода формирователя 13 сигнала записи поступает на электрооптический модулятор - управляемый прерыватель 6. Луч источника 3 света экспонирует те элементы участка фотопленки - подложки 5, весовые значения которых превышают M_E, образуя на пленке растровые точки, форма которых целиком и полностью определяется наперед заданным распределением первых весовых значений и обеспечивает наибольшее количество воспроизводимых градаций тона оригинала.

В другом варианте выполнения формирователя 13 (фиг.13) при нулевом значении силы контура для фоновых участков изображения нулевое значение сигнала на четвертом его информационном входе 43 обеспечивает на первом выходе управляемого разделителя 57 значение видеосигнала M_E1, равное M_E. Сигнал M_E2 на втором выходе разделителя 57, образованном выходом его сумматора 32 (фиг.16), оказывается равным M_max (в рассматриваемом примере 64), т. к. нулю равен коэффициент усиления К, управляющий усилителем 47 по шине 43. Соответственно равным 64 оказывается сигнал на втором входе второго компаратора 54, а сигнал на его выходе равен нулю, т.к. на его первый вход поступают вторые весовые значения P_a2, P_b2, P_c2, P_d2, всегда не большие 64. Сигналы выходов первого компаратора 53, схемы ИЛИ 56 и формирователя 13 в целом оказываются равными логической "1" в тех случаях, когда то или иное из весовых значений P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1, поступающее на первый вход первого компаратора 53, превышает значение M_E1, поступающее на его второй вход от управляемого разделителя 57 по его первому выходу, образованному выходом его сумматора 40. Сигнал на выходе схемы И 55 в таких случаях равен "0". Поэтому результат работы формирователя 13 в вариантах его выполнения, иллюстрируемых фиг. 13 и фиг.14, при воспроизведении фоновых участков оказывается одним и тем же. Так же как и в рассмотренном выше варианте выполнения формирователя по схеме на фиг.12 изображение состоит из растровых точек, форма которых полностью определяется наперед заданными первыми весовыми значениями и соответствует моделям, представленным на фиг.2в и фиг.6а.

В ряде случаев центральный участок E может целиком находиться на фоновой части оригинала, тогда как некоторые из смежных с ним участков, например участки A и D, пересекаются линией 1 контура, как показано на фиг.17. Сигнал на выходе анализатора 11 силы контура в таком случае, как будет показано ниже, отличается от нуля, а расположение элементов участка E, сформированных темными или светлыми на копии, будет отличаться от рассмотренного выше, несмотря на то, что этот участок на оригинале не пересекается контуром. Такое отличие не всегда желательно. Поэтому согласно одному из вариантов предлагаемого устройства в него введен детектор 9 контура (фиг.9). В рассматриваемом примере, когда значения отсчетов M_E, M_B и M_C одинаковы, а значения M_A и M_D отличаются от них, сигналы на инверсных выходах схем совпадения 29, на входы которых поступают пары одинаковых значений M_B, M_E и M_C, M_E, равны "0". Такое же значение, как видно из схемы на фиг.9, имеют сигналы на выходах обеих схем совпадения 30 и схемы ИЛИ 31, образующей выход детектора 9 контура. Сигнал логического нуля удерживает ключ 10, с управляющим входом которого соединен выход детектора 9, в закрытом состоянии. Сигнал анализатора 11 не проходит на четвертый информационный вход 43 формирователя 13 и действие последнего не отличается от рассмотренного выше случая нахождения всего "окна" участков на фоновой части изображения.

Еслои участок E непосредственно пересекается линией 1 контура, как, например, это показано на фиг.1, и контур имеет максимальный контраст, сигнал на выходе детектора 9 равен "1", т.к. не совпадают сигналы на входах всех его схем И 29. Этот сигнал разрешает сигналу анализатора 11 силы контура пройти через ключевую схему 10 на вход 43 формирователя 13. Этот сигнал в рассматриваемом случае равен модулю разности отсчетов M_D и M_B (фиг.10), поскольку, как видно из фиг.1, эта разность максимальная из шести возможных для смежных с участком E четырех участков (A, B, C и D), т.к. только участки D и B целиком находятся на темной или светлой частях изображения, разделяемых линией 1 контура.

В варианте выполнения анализатора по схеме, иллюстрируемой фиг.11, все разности на выходах алгебраических сумматоров 34 будут отличаться от нуля. Разности значения M_E сигнала центрального участка E и смежных с ним участков, складываемые по модулю в сумматоре 36, учитываются в выходном сигнале сумматора 40 с максимальным коэффициентом, например, равным единице, с помощью масштабирующего усилителя 38. Разности между значениями сигналов смежных участков, складываемые по модулю в сумматоре 37, учитываются в выходном сигнале сумматора 40 в меньшей степени как менее связанные с центральным участком E, для которого оценивается сила контура. С этой целью коэффициент масштабирующего усилителя 39 может быть установлен равным, например, 0,7.

Амплитудная характеристика нелинейного преобразователя 12, пример которой иллюстрирует фиг.7, может быть выбрана таким образом, что сигнал K относительной величины силы контура (использования вторых весовых значений) в рассматриваемом случае, т.е. для контура максимального контраста, оказывается равным единице. Тогда третьи весовые значения P_a3, P_b3, P_c3, P_d3 на выходах управляемых двухвходовых сумматоров 42 в первом варианте выполнения формирователя 13 сигнала записи (фиг.12) целиком равны вторым весовым значениям P_a2, P_b2, P_c2, P_d2. Это имеет место потому, что, как видно из схемы указанных сумматоров на фиг.15, первые весовые значения ослабляются в усилителях 48 до нуля коэффициентом усиления, равным 1 - K, а в усилителях 47 вторые весовые значения полностью сохраняют свою величину, т.к. коэффициент усиления K в них в рассматриваемом случае равен единице. В компараторе 46 (фиг. 12) значение отсчета M_E сравнивается, таким образом, со вторыми весовыми значениями, распределение которых по элементам внутри участка подложки наилучшим образом отвечает геометрии контура. Последний воспроизводится на копии с точностью до одного элемента подложки аналогично тому, как показано на фиг.3в.

Такой же результат имеет место при воспроизведении участков с контурами полного контраста при выполнении формирователя 13 по варианту, иллюстрируемому фиг. 13. В отличие от рассмотренного ранее случая воспроизведения фонового участка оригинала сигнал, соответствующий исходному значению M_E, имеет здесь место только на втором выходе M_E2 управляемого разделителя 57, образуемом выходом сумматора 32 (фиг.16) и подключенном в формирователе 13 (фиг. 13) ко второму входу второго компаратора 54, на первый вход которого поступают вторые весовые значения P_a2, P_b2, P_c2, P_d2 от второго коммутатора 52. На второй вход первого компаратора 53, подключенный к первому выходу управляемого разделителя 57, образованному выходом M_E1 его сумматора 40, поступает максимальное значение видеосигнала M_max. Поэтому сигнал на выходе первого компаратора 53 оказывается равным нулю для любых из первых весовых значений P_a1, P_b1, P_c1 и P_d1, т.к. все они не превышают M_max. Сигнал на выходе схемы ИЛИ 56, образующем выход формирователя 13, повторяет, таким образом, сигнал выхода второго компаратора 54. Запись изображения осуществляется, как и в рассмотренном выше варианте выполнения формирователя 13, по результату сравнения полного значения отсчета M_E только со вторыми весовыми значениями.

Если контур, пересекающий участок E, имеет неполный контраст или размыт в пределах "окна" участков, соответственно неполной, т.е. не равной разности уровней "белого" и "черного", оказывается максимальная из разностей значений отсчетов, поступающих на вход анализатора 11 силы контура (фиг.10). Соответственно меньшим, чем в рассмотренном ранее случае контура полного контраста, оказывается сигнал суммы модулей разностей сигналов в "окне" участков, получаемый на выходе анализатора по схеме его выполнения, иллюстрируемой фиг.11.

Рассмотрим работу устройства, когда относительная величина K сигнала q анализатора 11 в результате прохождения через нелинейный преобразователь 12 оказывается равной 0,5. В этом случае в варианте выполнения формирователя 13 по схеме на фиг.12 первые и вторые весовые значения складываются в управляемых двухвходовых сумматорах 42 в равной пропорции, т.к. коэффициенты усиления в их усилителях 47 и 48 (K и 1 - K) одинаковы и равны 0,5. Получающиеся в результате такого сложения третьи весовые значения P_a3, P_b3, P_c3, P_d3 ненормированы и в ряде случаев могут превышать размер шкалы квантования, как это иллюстрирует пример на фиг.5а. После нормирования в преобразователе 44, устройство и работа которого подробно описаны в нашей патентной заявке [9], объединенные первые и вторые весовые значения в виде нормированных третьих весовых значений P_a3, P_b3, P_c3, P_d3 поступают на коммутатор 45. По адресам X и Y элементов участка, поступающим на коммутатор 45 по синхровходам 26 и 27 формирователя 13, третьи весовые значения выводятся на первый вход компаратора 46, где сравниваются со значением M_E многоуровневого отсчета соответствующего участка оригинала. Сигнал записи, получаемый на выходе формирователя 13, обеспечивает получение изображения, аналогичного представленному на фиг. 5в, со степенью коррекции растровых искажений геометрии контура, адекватной его силе на оригинале. Преимущество такого выполнения формирователя 13 сигнала записи заключается в том, что число элементов, сформированных темными в пределах участка, однозначно соответствует значению отсчета (видеосигнала) и гарантирует точную передачу средней яркости изображения в области контура. Относительным недостатком является то, что распределение третьих весовых значений не всегда точно отражает геометрию контура на участке. В отдельных случаях, например когда законы распределения первых и вторых весовых значений абсолютно противоположны, третьи весовые значения в пределах участка могут оказаться одинаковыми, а их нормирование по шкале квантования в преобразователе 44, например, по случайному закону не приведет к ожидаемому результату.

Второй вариант использования первых и вторых весовых значений с учетом силы контура, имеющей промежуточное значение, реализует формирователь 13 сигнала записи, выполненный по схемам, представленным на фиг.13 и 14. При любых значениях сигнала относительной величины силы контура K сигнал на выходе усилителя 47 разделителя 57 (фиг.16) оказывается равным половине разности (M_max - M_E), т.е. суммарному числу элементов, подлежащих формированию темными, с использованием как первых, так и вторых весовых значений. При значениях видеосигналов, равных 40, 32 и 24 для участков C, E и G в примере, иллюстрируемом фиг. 6, число темных элементов, определяемое этой разностью, составляет соответственно 24, 32 и 40. В рассматриваемом примере на управляющий вход разделителя 57 по шине 43 поступает сигнал относительной величины силы контура K = 0,5. Поэтому половина из этих общих количеств элементов устанавливается темной по результату сравнения с первыми, а вторая половина - со вторыми весовыми значениями. Это обеспечивается в устройстве тем, что с выходов сумматоров 40 и 32 разделителя на вторые входы первого 53 и второго 54 компараторов формирователя 13 поступают одинаковые видеосигналы M_E1 и M_E2, равные соответственно 52, 48 и 44 для участков C, E и G на фиг.6. При превышении этими сигналами соответственно первых или вторых весовых значений, поступающих на первые входы этих компараторов от первого 51 и второго 52 коммутаторов, на выходах компараторов и выходе схемы ИЛИ, образующем выход формирователя 13, имеет место сигнал логической единицы, поддерживающий прерыватель 6 луча в открытом состоянии и обеспечивающий экспонирование элемента подложки 5. На последней формируется изображение, подобное представленному на фиг.6б, пересекаемые контуром участки которого содержат по две группы темных элементов. Элементы в первой группе образуют точку, обычную для полиграфической растровой структуры. Ее форма определяется распределением первых, наперед заданных весовых значений, иллюстрируемых растровыми функциями на фиг.2а и 2б. Элементы во второй группе смещены в сторону темной части контура в соответствии со вторыми весовыми значениями, полученными динамически, т. е. в процессе сканирования изображения, с учетом геометрии контура.

Для ряда элементов их первые весовые значения могут превышать значение M_E1, поступающее на второй вход первого компаратора 53, а вторые - значения M_E2, поступающие на второй вход второго компаратора 54. Подобный случай имеет место для элементов с первыми весовыми значениями 49, 50 и 51 (фиг.3б) для случая, рассмотренного выше в описании способа. Тогда сигналы логической единицы имеют место одновременно на выходах первого 53 и второго 54 компараторов схемы И 55 совпадения (фиг.13). Сигнал выхода последней соответственно уменьшает в сумматоре 58 исходное значение M_E. Соответственно увеличивается вероятность формирования темным одного из остальных элементов участка, несмотря на то, что его первое или второе весовое значение не больше, а лишь равно исходному значению M_E.

Поддержание количества темных элементов в пределах участка подложки соответствующим значению оптического параметра оригинала в подобных рассмотренному случаях может быть обеспечено в предлагаемом устройстве также путем соответственного увеличения первых или вторых весовых значений. Например, при выполнении формирователя 13 по схеме, представленной на фиг.14, значение логической единицы, образующееся на выходе схемы И 55, увеличивает все вторые весовые значения, поступающие на первый вход второго компаратора 54 от коммутатора 52, в сумматоре 59. Соответственно увеличивается вероятность формирования темными тех из оставшихся элементов участка, исходные вторые весовые значения которых не превышают, а лишь равны значению сигнала M_E2, поступающего на второй вход компаратора 54. Средняя яркость копии в области контура поддерживается соответствующей яркости аналогичного участка оригинала.

Таким образом, с помощью описанного устройства полутоновый оригинал может быть воспроизведен с высокой геометрической точностью передачи его мелких деталей и контуров без ущерба плавности передачи его полутонов.

ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А. Электронное растрирование в полиграфии. "Книга", М., 1976.

2. Кузнецов Ю.В. и др. Авт. свид. СССР, 832771, МКИ H 04 N 5/86, заявл. 25.12.78.

3. Кузнецов Ю.В., Нишнианидзе Г.А. Авт. свид. СССР, 1288934, МКИ H 04 N 5/14, заявл. 13.01.82.

4. Кузнецов Ю.В. и др. Авт. свид. СССР, 1246408, МКИ H 04 N 1/23, заявл. 10.12.82.

5. Ито М., Мураяма Н. Пат. Фирмы Рико, US 4675831, МКИ H 04 N 1/40, приор. Яп. от 09.09.83.

6. Судзуки К. и др. Пат. Фирмы Рико, US 4698691, МКИ H 04 N 1/40, приор. Яп. от 24.11.83.

7. Шац Б.Р., Вонг К.Ю. Пат. Фирмы ИБМ, GB 1595003, МКИ H 04 N 1/22, приор. США от 31.03.77.

8. Вонг К.Ю. Пат. Фирмы ИБМ, GB 1595004, МКИ H 04 N 1/22, приор. США от 31.03.77.

9. Кузнецов Ю.В., Щаденко А.А. Российская пат. заявка МКИ H 04 N 1/22, 92-016055/09 от 28.12.92.

10. Ямада М., Китамура Х. Пат. фирмы Дайниппон Скрин, GB 2139844, МКИ H 04 N 1/40, приор. Яп. от 20.04.83.

11. Кузнецов Ю.В. и др. Авт. свид. СССР, 1634119, МКИ H 04 N 1/23, заявл. 12.07.87; пат. публ. : DE 4037319. A1 от 27.05.92, GB 2249910 от 20.05.92, JP 4-207265 от 27.07.92; пат. США 5229867 от 20.07.93.

12. Ямацаки Т. Пат. фирмы Еаката Шокай, GB 2133948, МКИ H 04 N 1/02, приор. Яп. от 27.12.82.

Формула изобретения

1. Способ адаптивного растрирования полутоновых изображений, представленного многоуровневыми отсчетами оптического параметра участков оригинала изображения, имеющих относительно низкую пространственную частоту, на подложке, заключающийся в том, что разделяют участки подложки, соответствующие участкам оригинала, на элементы, имеющие относительно высокую пространственную частоту, определяют количество элементов, подлежащих формированию темными или светлыми в пределах участка подложки по значению многоуровневого отсчета участка оригинала, соответствующего этому участку подложки, элементам в зависимости от их положения на участке присваивают первые весовые значения, нормированные по шкале уровней многоуровневых отсчетов, при этом одинаково для всех участков распределяют весовые значения элементов в пределах участка из условий наилучшей тонопередачи, указанные количества элементов формируют соответственно темными или светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения их весовых значений со значением многоуровневого отсчета, отличающийся тем, что определяют наличие контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент путем сопоставления значений отсчетов смежных участков, в отсутствие контура элементы формируют темными или светлыми,
определяя их положение на участке подложки по результату сравнения значения многоуровневого отсчета с первыми весовыми значениями элементов, при наличии контура на данном участке оригинала оценивают относительную силу этого контура по значениям многоуровневых отсчетов данного и смежных с ним участков, определяют вторые весовые значения элементов участка подложки из значений многоуровневых отсчетов участков смежных участку оригинала, соответствующему данному участку подложки, элементы подложки формируют темными и светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения многоуровневого отсчета как с первыми, так и со вторыми весовыми значениями элементов, при этом первые и вторые весовые значения элементов учитывают в соотношении, определяемом относительной силой контура на соответствующем участке оригинала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, определяют третьи весовые значения элементов участка подложки путем объединения первых и вторых весовых значений в соотношении, определяемом относительной силой контура на соответствующем участке оригинала, элементы участка подложки формируют темными или светлыми, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения третьих весовых значений со значением многоуровневого отсчета участка оригинала, соответствующего данному участку подложки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что объединение первых и вторых весовых значений для определения третьих весовых значений элементов участка подложки производят путем их сложения в соотношении, определяемом относительной силой контура на соответствующем участке оригинала, и нормирования полученных значений по шкале многоуровневых отсчетов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка копии, разделяют на первую часть, величина которой тем меньше, чем больше сила контура на соответствующем участке оригинала, и на вторую часть, величина которой тем больше, чем больше сила контура, определяют значения первого и второго многоуровневых отсчетов, соответствующих этим первой и второй частями количества элементов, первую часть элементов участка подложки формируют темными, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения первого многоуровневого отсчета с первыми весовыми значениями, а вторую часть указанного количества элементов формируют темными, определяя их положение в пределах участка по результату сравнения значения второго многоуровневого отсчета со вторыми весовыми значениями.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в тех случаях, когда по крайней мере один из элементов участка подложки подлежит формированию темным как по результату сравнения первого многоуровневого отсчета с его первым весовым значением, так и по результату сравнения второго многоуровневого отсчета со вторым весовым значением этого элемента, увеличивают количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах этого участка, путем соответствующего изменения значения многоуровневого отсчета соответствующего участка оригинала.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в тех случаях когда по крайней мере один из элементов участка подложки подлежит формированию темным как по результату сравнения первого многоуровневого отсчета с его первым весовым значением, так и по результату сравнения второго многоуровневого отсчета со вторым весовым значением этого элемента, увеличивают количество элементов, подлежащих формированию темными в пределах участка подложки, путем соответствующего изменения первых или вторых весовых значений элементов этого участка.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что наличие контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, устанавливают из условия неравенства значения многоуровневого отсчета этого участка и значений отсчетов как верхнего, так и нижнего, или/и как левого, так и правого смежных с ним участков.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что силу контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, оценивают максимальным из модулей разностей значений отсчетов пар участков оригинала, смежных данному.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что силу контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему формируемый элемент, оценивают суммой модулей разностей значений отсчетов пар участков в их множестве, включающем данный и окрестные участки оригинала, при этом значения разностей в указанной их сумме уменьшают по мере увеличения расстояния от данного участка до участков, значения отсчетов которых представлены в разностях.

10. Устройство адаптивного растрирования полутоновых изображений, содержащее источник света, средства перемещения луча источника света по элементам участков подложки, соответствующих участкам оригинала изображения, управляемый прерыватель луча источника света, источник видеосигналов, основной выход которого является выходом сигнала, соответствующего участку подложки, содержащему элемент, экспонируемый лучом источника света, а дополнительные выходу которого являются выходами сигналов, характеризующих оптический параметр участков оригинала, смежных с его первым участком, источники весовых значений элементов участка подложки, содержащего экспонируемый элемент, блок синхронизации, первый выход которого является выходом сигнала с частотой, равной частоте перемещения участков подложки относительно луча источника света, и соединен с синхровходом источника видеосигналов,
а второй и третий выходы которого являются выходами сигналов с частотами, равными частоте перемещения элементов участков подложки относительно луча источника света в двух взаимно перпендикулярных направлениях, отличающееся тем, что устройство содержит формирователь сигнала записи, подключенный своим выходом к управляемому прерывателю луча источника света, своим первым информационным входом - к основному выходу источника видеосигналов, а синхровходами - ко второму и третьему выходам блока синхронизации, первый источник весовых значений, имеющий m выходов, подключенных к m вторым информационным входам формирователя, второй источник весовых значений, подключенный своими входами к выходам источника видеосигналов и имеющий m выходов, подключенных к m третьим информационным входам формирователя, анализатор силы контура участка изображения, подключенный своими входами к выходам источника видеосигналов, а выходом - к четвертому информационному входу формирователя сигнала записи.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит детектор контура на участке оригинала, соответствующем участку подложки, содержащему экспонируемый элемент, подключенный своими входами к выходам источника видеосигналов, и ключевую схему, установленную между выходом анализатора силы контура и четвертым информационным входом формирователя и подключенную своим управляющим входом к выходу детектора контура.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что формирователь сигнала записи содержит блок из m управляемых двухвходовых сумматоров, информационными входами которого являются вторые и третьи, а управляющим - четвертый информационные входы формирователя сигнала записи, преобразователь весовых значений, подключенных своими входами к выходам блока сумматоров, коммутатор, подключенный своими информационными входами к выходам преобразователя весовых значений элементов, а управляющими входами - к синхровходам формирователя сигнала записи, и компаратор, входами которого являются первый информационный вход формирователя сигнала записи и выход коммутатора, а выход является выходом формирователя сигнала записи, причем к информационным входам каждого из m управляемых двухвходовых сумматоров подключены один из m вторых и один из m третьих информационных входов формирователя сигнала записи, сигналы которых соответствуют весовым значениям одного и того же участка подложки.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что формирователь сигнала записи содержит первый и второй коммутаторы, информационными входами которых являются соответственно m вторых и m третьих входов формирователя сигнала записи, а управляющими входами его синхровходы, управляемый разделитель видеосигнала, подключенный своим информационным и управляющим входами соответственно к первому и четвертому входам формирователя сигнала записи, первый компаратор, подключенный своими входами к выходу первого коммутатора и первому выходу управляемого разделителя видеосигнала, и второй компаратор, подключенный своими входами к выходу второго коммутатора и к второму выходу управляемого разделителя, причем выходу компараторов подключены к выходу формирователя через схему ИЛИ.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что информационный вход управляемого разделителя видеосигнала подключен к первому входу формирователя сигнала записи через сумматор, ко второму входу которого через схему И подключены выходы компараторов.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что вход второго компаратора подключен к выходу второго коммутатора через сумматор, ко второму входу которого через схему И подключены выходы компараторов.

16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что детектор контура содержит две пары первых схем совпадения, к первым входам которых подключен основной выход источника видеосигнала, ко вторым входам первой пары схем совпадения подключены его дополнительные выходы для сигналов правого и левого смежных участков, а ко вторым входам второй пары первых схем совпадения дополнительные выходы источника для сигналов верхнего и нижнего смежных участков, две вторых схемы совпадения, подключенных своими входами к соответственно к инверсным выходам первой и второй пар первых схем совпадения, и схему ИЛИ, к входам которой подключены выходы вторых схем совпадения, а выход является выходом детектора контура.

17. Устройство по п.10, отличающееся тем, что анализатор силы контура участка изображения содержит подключенный к дополнительным выходам источника видеосигнала генератор модулей разностей значений сигналов, характеризующих оптический параметр участков оригинала, смежных с данным участком, и подключенный к выходам этого генератора детектор максимальной разности, выход которого является выходом анализатора.

18. Устройство по п.10, отличающееся тем, что анализатор силы контура участка изображения содержит подключенные к основному и дополнительным выходам источника видеосигнала генераторы групп значений разностей пар сигналов, характеризующих соприкасающиеся участки из совокупности данного и смежных с ним участков оригинала, причем к входам каждого отдельного из указанных генераторов подключены те из выходов источника, сигналы которых характеризуют участки оригинала, равноудаленные от его участка, соответствующего участку подложки, содержащему формируемый элемент, сумматоры групп этих разностей по модулю, каждый из которых подключен к выходам соответствующего генератора, масштабные преобразователи сумм модулей этих разностей, подключенные к выходам сумматоров, и выходной сумматор, подключенный своими входами к выходам преобразователей.

19. Устройство по п.10, отличающееся тем, что второй источник весовых значений содержит подключенный к выходам источника видеосигналов интерполятор значений многоуровневых отсчетов и подключенную к выходам интерполятора значений многоуровневых отсчетов схему нормирования весовых значений по шкале многоуровневых отсчетов, выходы которой являются выходами второго источника весовых значений элементов.

20. Устройство по п.10, отличающееся тем, что второй из источников весовых значений элементов содержит блоки масштабных усилителей, подключенные каждый к дополнительным выходам источника видеосигналов, сумматоры, ко входам каждого из которых подключены выходы соответствующего блока масштабных усилителей, и подключенную к выходам сумматоров схему нормирования весовых значений по шкале многоуровневых отсчетов, причем количество блоков равно числу участков оригинала смежных с его участком, соответствующим участку подложки, содержащему формируемый элемент, количество масштабных усилителей в блоке равно числу элементов участка подложки, а их коэффициенты усиления обратны относительному расстоянию от элемента до смежного участка подложки, соответствующего смежному участку оригинала, дополнительный выход источника с сигналом которого подключен ко входу соответствующего усилителя.

21. Устройство по п.10, отличающееся тем, что выход анализатора силы контура подключен к четвертому входу формирователя сигнала записи через нелинейный преобразователь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17