噴墨打印機(jī)如何再現(xiàn)色彩
2020-07-24 18:54:27
供稿：網(wǎng)友
彩色噴墨打印機(jī)的作用是將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的彩色圖像或來(lái)自掃描儀的彩色圖像高質(zhì)量地打印出來(lái)…… 從計(jì)算機(jī)到紙面
彩色噴墨打印機(jī)的作用是將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的彩色圖像或來(lái)自掃描儀的彩色圖像高質(zhì)量地打印出來(lái)。在計(jì)算機(jī)里，圖像上每一個(gè)點(diǎn)的色彩都需要用一個(gè)24位的RGB(紅/綠/藍(lán))信息存儲(chǔ)起來(lái)，其中8位表示紅色，8位表示綠色，8位表示藍(lán)色。屏幕上的RGB顏色并不能直接打印出來(lái)，這是因?yàn)榘l(fā)光設(shè)備(例如計(jì)算機(jī)顯示器)是通過(guò)一個(gè)使用紅、綠、藍(lán)三原色的加色過(guò)程產(chǎn)生色彩的，而色彩顯示過(guò)程則是把各種波長(zhǎng)的色彩以不同的比例迭加起來(lái)，進(jìn)而產(chǎn)生各種不同的顏色，例如，沒(méi)有光就產(chǎn)生黑屏，所有波長(zhǎng)迭加在一起就產(chǎn)生白色。與此相反，反射設(shè)備(例如一張紙)通過(guò)減色過(guò)程產(chǎn)生色彩，一張沒(méi)有打印過(guò)的紙反射了所有波長(zhǎng)組成的光，從而呈現(xiàn)出白色，彩色打印過(guò)程使用了青色/品紅/黃色模式(CMY)，吸收波長(zhǎng)產(chǎn)生不同的色彩。青色墨水吸收紅色波長(zhǎng)，使打印出來(lái)的圖像呈藍(lán)綠色;類(lèi)似地，品紅墨水吸收綠色波長(zhǎng)，使打印出來(lái)的圖像呈藍(lán)紅色。
計(jì)算機(jī)用RGB模式顯示的頁(yè)面必須用CMY模式打印，這就需要把色彩從RGB模式轉(zhuǎn)換到CMY模式。此外，噴墨打印機(jī)上的每一個(gè)噴嘴都是二進(jìn)位的，這也就是說(shuō)，它只能夠被打開(kāi)或關(guān)閉。所以，除了從RGB模式到CMY模式的圖像轉(zhuǎn)換以外，圖像信息還必須進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成送到打印頭的一系列開(kāi)/關(guān)命令，其中包括青色開(kāi)/關(guān)命令、品紅色開(kāi)/關(guān)命令和黃色開(kāi)/關(guān)命令。對(duì)于雙噴墨頭(一個(gè)黑色打印墨盒 一個(gè)彩色打印墨盒)的打印機(jī)(例如LexmarkZ31)來(lái)說(shuō)，還必須把一系列的黑色開(kāi)/關(guān)的命令傳送給打印機(jī)。當(dāng)在CMY模式中增加了黑色時(shí)，這種模式就叫做CMYK模式，其中"K"就是指黑色。
軟件驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)"色彩轉(zhuǎn)換"和"半色調(diào)轉(zhuǎn)換"兩個(gè)步驟把計(jì)算機(jī)圖象從24位RGB表示轉(zhuǎn)換成單色和彩色打印頭所使用的4位CMYK命令。
色彩轉(zhuǎn)換過(guò)程
把RGB表示轉(zhuǎn)換成CMY表示的第一個(gè)過(guò)程是一個(gè)簡(jiǎn)單的、逐像素的表格查對(duì)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程控制著色彩的表現(xiàn)，它指定了每一種顏色平面打印所需墨水的相對(duì)數(shù)量。然而，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換查對(duì)表并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一映射過(guò)程，還需要大量的主觀判斷。例如，理論上一份青色加上一份品紅就應(yīng)該產(chǎn)生藍(lán)色，但事實(shí)并非如此，人們甚至往往不能得到RGB和CMY表示的精確顏色匹配。色彩轉(zhuǎn)換中的另一個(gè)重要問(wèn)題是僅使用三種CMY顏色產(chǎn)生黑色，從理論上講，混合青色、品紅和黃色應(yīng)該能夠得到純凈的黑色，這被稱(chēng)作"加工黑色"。
半色調(diào)過(guò)程
色彩轉(zhuǎn)換過(guò)程
確定了需要打印的點(diǎn)數(shù)，半色調(diào)過(guò)程確定了在紙張的什么位置打印。下面，讓我們現(xiàn)在來(lái)看看半色調(diào)過(guò)程，打印機(jī)通過(guò)這一過(guò)程，僅使用三種顏色的墨水就在紙張上產(chǎn)生了數(shù)百萬(wàn)種顏色。
傳統(tǒng)的單色半色調(diào)
單色二進(jìn)位打印機(jī)(例如單色噴墨打印機(jī)或激光打印機(jī))的點(diǎn)只能是開(kāi)或關(guān)兩種狀態(tài)，不能打印一個(gè)點(diǎn)的一部分，或降低點(diǎn)的強(qiáng)度。在紙上的每一個(gè)點(diǎn)的位置(像素)，要么打印點(diǎn)，要么"無(wú)點(diǎn)"。對(duì)于純黑色的文本打印來(lái)說(shuō)，這就足夠了。但是要打印有不同深淺的黑白圖像時(shí)，軟件驅(qū)動(dòng)程序必須使用一種叫做半色調(diào)的技術(shù)。這種技術(shù)與印照片所用的技術(shù)是相同，印出來(lái)的圖像雖然是一些深淺不同的黑點(diǎn)，但它們能夠按照人的視覺(jué)能力，自動(dòng)地用這些點(diǎn)構(gòu)成具有整體感、層次感的現(xiàn)實(shí)圖像。
為了打印半色調(diào)，軟件驅(qū)動(dòng)程序需要把頁(yè)分割成單元。一個(gè)像素就是一個(gè)點(diǎn)位置，一個(gè)單元就是一個(gè)矩形的像素矩陣。在一個(gè)單元中打印黑色時(shí)，該單元中所有的點(diǎn)位置都以黑色打印。要打印一個(gè)白色空間時(shí)，所有點(diǎn)位置都不打印。打印不同深淺顏色時(shí)，該單元中只有一些點(diǎn)位置被打印。顏色越淺，單元中被打印的點(diǎn)數(shù)就越少。例如，25%的灰度時(shí)，單元中只有四分之一的點(diǎn)被打印成黑色，而50%的灰度時(shí)，將有一半的點(diǎn)被打印成黑色。然后在紙上平鋪這些單元，這就能夠產(chǎn)生所要的圖像，單元中像素的數(shù)量決定了在這個(gè)單元中能夠打印的灰度級(jí)別的多少。一個(gè)4*4的單元可以有16 1級(jí)灰度，8*8的矩陣可以有64 1級(jí)不同的灰度。
正如單色半色調(diào)能夠僅用黑色墨水再現(xiàn)具有幾種不同深淺的圖象一樣，彩色半色調(diào)能夠僅用三種顏色的墨水再現(xiàn)豐富的色彩。彩色半色調(diào)與單色半色調(diào)類(lèi)似，但彩色半色調(diào)不是用單一黑點(diǎn)模式創(chuàng)建的，而是用三個(gè)不同的層或顏色平面創(chuàng)建的：一個(gè)是青色點(diǎn)平面，一個(gè)是品紅點(diǎn)平面，一個(gè)是黃色點(diǎn)平面。把這三種平面放在紙上，外加上黑色，就可以再現(xiàn)幾乎無(wú)限的色彩。彩色半色調(diào)與彩色膠印所使用的色彩分離過(guò)程有些類(lèi)似。
彩色半色調(diào)需要很復(fù)雜的軟件算法，對(duì)圖形質(zhì)量影響極大，因此，不同品牌的彩色噴墨打印機(jī)打印質(zhì)量有很大差別。
半色調(diào)技術(shù)
半色調(diào)把頁(yè)面分成了四個(gè)彩色平面，接下來(lái)的問(wèn)題是，如果在處理半色調(diào)過(guò)程中不仔細(xì)的話，人眼睛就能夠看出圖像中點(diǎn)的模式，而不是一個(gè)平滑、真實(shí)的圖像。為了避免這種情況，軟件驅(qū)動(dòng)程序必須盡可能地"隨機(jī)化"各顏色平面中的點(diǎn)的模式?，F(xiàn)在有兩種半色調(diào)處理技術(shù)：規(guī)則抖動(dòng)和圖像擴(kuò)散。大多數(shù)彩色噴墨打印機(jī)制造廠商選擇圖像擴(kuò)散技術(shù)作為首選半色調(diào)方法，因?yàn)檫@種技術(shù)能夠產(chǎn)生更均一的模式。為了幫助您更好地理解圖像擴(kuò)散技術(shù)，下面，我們先討論規(guī)則抖動(dòng)技術(shù)，為方便理解起見(jiàn)，讓我們考察一下單色打印機(jī)的規(guī)則抖動(dòng)，同樣的原理也適合于彩色打印機(jī)的四個(gè)彩色平面。
噴墨打印機(jī)中的規(guī)則抖動(dòng)技術(shù)
在規(guī)則抖動(dòng)技術(shù)中，每一個(gè)平面都被分割成單元，每一單元有不同的點(diǎn)模式，然后在紙上平鋪這些單元產(chǎn)生圖像。一個(gè)單元中的像素?cái)?shù)(點(diǎn))決定了單色打印機(jī)所能再現(xiàn)的灰度級(jí)數(shù)。例如，在一個(gè)4*4的黑白單元中，我們希望用灰度值64來(lái)打印(黑=255;白=0。)我們將用一個(gè)閾"篩"來(lái)確定哪一個(gè)像素打印,閾"篩"與在織物上印圖案所用的絲綢篩很像。它在某些位置允許打印，在某些位置禁止打印。閾"篩"的每一個(gè)單元位置都有一個(gè)值，其最大允許值為255。為了確定一個(gè)具體像素位置是否要打印，我們把要打印的灰度值(在這個(gè)例子中灰度值為64)與閾"篩"相應(yīng)單元位置的值進(jìn)行比較：如果一個(gè)閾"篩"位置的這個(gè)值大于或等于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就不打印;如果這個(gè)值小于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就要打印。在彩色打印機(jī)中，規(guī)則抖動(dòng)過(guò)程被分別應(yīng)用于每一個(gè)顏色平面，一個(gè)單元中的像素?cái)?shù)決定了能夠打印的深淺顏色數(shù)量。一種顏色的點(diǎn)模式單元中的點(diǎn)越多，這種顏色的深淺層次就越多。
用圖像擴(kuò)散技術(shù)提高打印效果
規(guī)則抖動(dòng)容易產(chǎn)生有結(jié)構(gòu)的單元模式，人眼能夠辨識(shí)出來(lái)，這就是為什么大多數(shù)彩色噴墨打印機(jī)制造廠商使用圖象擴(kuò)散方法的原因。圖像擴(kuò)散技術(shù)用于查對(duì)每一個(gè)點(diǎn)的灰度，就好像它能夠用不同灰度打印一樣，--當(dāng)然，實(shí)際上這是不可能的，我們實(shí)際只能夠打印黑色(255)或白色(0)。
在上面的黑白單元例子中，要打印的灰度為64。如果在特定像素位置上不打印點(diǎn)，則實(shí)際灰度值就是0，或白色，盡管我們希望得到64的灰度值。因此在這個(gè)位置上的誤差就是64-0，或64。如果有一個(gè)點(diǎn)打印在這里，則實(shí)際灰度為255，或黑色，雖然我們希望這個(gè)位置的灰度為64。在這個(gè)位置上的誤差因此是64-255，或-199。然后我們把這個(gè)計(jì)算出來(lái)的誤差"擴(kuò)散"到鄰近像素(這個(gè)過(guò)程在驅(qū)動(dòng)器屏幕上稱(chēng)作"AirBrush"過(guò)程)。如果誤差是負(fù)的(即打印了黑點(diǎn))，就減少鄰近像素打印黑點(diǎn)的幾率;如果誤差是正的(即沒(méi)有打印點(diǎn))，就提高鄰近像素打印黑點(diǎn)的幾率。因此圖像擴(kuò)散也稱(chēng)作鄰近過(guò)程。
這樣，通過(guò)幾種有限的色彩，彩色噴墨打印機(jī)成功的再現(xiàn)了接近于無(wú)限的絢麗圖案。
