阅读说明：本技术 利用螺线点的数字半色调 (Digital halftoning using spiral dots ) 是由 R.巴特尔斯 于 2018-10-23 设计创作，主要内容包括：半色调光栅图像,其适合于渲染包括多个螺线点的连续调图像。所述螺线点包括：(i)被布置为第一弧(200)或被布置为一起表示第一螺线(100)的多个弧的图像像素,以及(ii)被布置为第二弧(201)或被布置为一起表示第二螺线(101)的多个弧的非图像像素。螺线点使得油墨能够在点内受控制地散布,从而使图像质量更高、节省了油墨并使干燥速度更快。(A halftone raster image adapted to render a contone image comprising a plurality of spiral dots. The spiral points include: (i) image pixels arranged as a first arc (200) or as a plurality of arcs together representing a first spiral (100), and (ii) non-image pixels arranged as a second arc (201) or as a plurality of arcs together representing a second spiral (101). The spiral dots allow for controlled spreading of the ink within the dots, resulting in higher image quality, ink savings, and faster drying rates.)

利用螺线点的数字半色调

技术领域

本发明涉及被用于印刷图像的数字半色调方法的领域，特别是借助于平版印刷或柔性版印刷机，以及通过诸如喷墨印刷之类的数字印刷技术来印刷图像。

背景技术

印刷机和数字打印机不能改变应用于特定图像区域的油墨或墨粉量，除非通过数字半色调处理（也叫做抖动或加网）。数字半色调是利用多个点（也叫做半色调点）来渲染连续调图像的错觉的过程。通过数字半色调产生的数字图像叫做半色调光栅图像或网屏（screen）。多级和二值半色调方法都是已知的。通过二值方法产生的半色调点由表示图像数据的像素和表示非图像数据的像素组成。

二值数字半色调是一种众所周知的技术，Robert Ulichney在其书“DigitalHalftoning”（麻省理工学院出版社，1987年，ISBN 0-262-21009-6）中进行了详细解释，其中，关于“簇点有序抖动”的第5章是本发明的背景技术，其包括使用阈值图块来渲染连续调图像。

在文章“Recent trends in digital halftoning”（Proc. SPIE 2949，成像科学和显示技术，（1997年2月7日）；doi：10.1117/12.266335）中公开了数字半色调方法的另一概述，其中还解释了多级数字半色调。

AM（调幅）加网是一种广泛使用的簇点有序抖动技术，其中半色调点的大小被调制，以便表示图像的不同密度。在印刷AM图像时，每个半色调点对应于一定量的油墨（又叫做斑点），必须在（非常）短的时间内将其按压或喷射到要印刷、干燥和固化的基板上，当使用多种油墨在彼此之上进行印刷时，无论是湿润上湿润的（wet-on-wet）还是（半）干上湿润的（wet-on-(semi)dry），这都尤其会产生问题。油墨在基板或先前沉积的油墨层上的散布由斑点的厚度以及油墨在基板上的局部（去润湿）湿润和/或吸收来确定，这使得印刷后的斑点在局部不可控制，由此在印刷的图像和取决于基板的印刷质量中产生噪音。

可以通过其他加网技术（诸如FM（调频）加网或涉及误差扩散的技术）解决此类问题。在这两种技术中，半色调点的图像密度都是通过点的频率而不是点的大小来调制的。然而，这些技术还具有其他问题，比如印刷稳定性、平调的平滑度不佳、在长时间印刷过程中较高的点增益和印刷版的较高磨损。

组合了AM和FM方法的混合加网技术也是可用的，以便获得两者的优势。然而，所述加网技术涉及使用多个阈值图块来渲染连续调图像，这需要更多的存储器空间来存储这些多个阈值图块，例如高光中利用FM方法的阈值图块、中间调中利用AM方法的阈值图块，以及阴影中利用FM方法的另一个阈值图块。另外，从一个阈值图块到另一个阈值图块的过渡可以在印刷图像中产生密度跳跃，由此所述加网技术的校准还比AM和FM花费更多服务时间。

US2007/0002384公开了一种控制数字印刷机上的印刷版或中间图像载体的AM半色调区域中的油墨斑点的厚度的方法。该方法生成了具有规则铺瓦的半色调点的光栅图像，该半色调点包括一个或多个包围非接收部分的油墨接收环。换句话说，油墨接收环形成闭合的环，该环完全包围了不接受油墨的部分。结果，油墨可以在点内散布的程度仍然受到限制，因为一旦被包围的部分被填充，油墨就不可能在点内进一步散布开。

发明内容

因此，仍然需要一种替换的半色调图像，该图像允许更好地控制印刷的油墨斑点的散布，使得图像质量较少依赖于基板的性质，并且图像噪声尤其是在高光和中间调中为低。

通过权利要求1的半色调光栅图像解决了这些问题，其中，参照图36，半色调点包括：

（i）被布置为第一弧（200）或被布置为一起表示第一螺线（100）的多个弧的图像像素，以及

（ii）被布置为第二弧（201）或被布置为一起表示第二螺线（101）的多个弧的非图像像素。

这样的点在本文中将被称为“螺线点”。图像像素在图中由黑色区域表示。非图像像素限定非印刷区域，并且对应于点中剩余的空白区域，如由图中的白色区域表示的。图36左手边的两个点的点覆盖率（coverage）低（图像像素的百分比低），并且表示图像的高光，而图36右手边的两个点的点覆盖率高，并且表示所述图像的阴影。

图像像素定义了图像的待印刷区域，通常利用油墨例如通过印刷机或喷墨打印机印刷；或利用墨粉例如在激光打印机中印刷。在本文中，我们将主要指代利用油墨进行印刷，但是技术人员理解到，相同的论证同样适用于利用其他类型的着色剂（诸如墨粉或升华染料）进行印刷，或者适用于利用清漆或白色油墨进行印刷。

在图像的高光部分中，每个点的图像像素的数量很少，使得它们不能形成第一螺线的完整卷绕（winding），而只能形成其一部分，该部分被称为“第一弧”。由第一弧部分地包围的空的空间也可以被认为是另一个弧，其在本文中被称为“第二弧”。在图像的中间调和阴影中，每个点的图像像素的数量更多，使得它们可以形成一个或多个卷绕的“第一螺线”，由此也定义了由第一螺线的卷绕之间的空的空间定义的非图像像素的“第二螺线”（参见例如图10）。

在不受理论束缚的情况下，可以在放大印刷图像时观察到，印刷的油墨斑点的形状和大小受油墨不受控制的散布的影响较小，因为当例如由印刷机将油墨斑点压到基板上时，由第一弧或第一螺线印刷的过量油墨可以流到与第二弧或第二螺线相对应的空的空间中。该空的空间限定了油墨通道，该油墨通道可以接受从第一弧/螺线印刷的油墨，由此提供了用于控制油墨散布的手段。

与在US2007/0002384中公开的、其中空的环不相互连接的半色调点相反，在本发明的螺线点中使用的空的弧可以彼此连接（由此形成第二螺线），使得油墨斑点在点内具有更大的散布空间。结果，本发明的光栅图像在印刷的基板上产生形状良好的油墨点，从而导致再现图像的质量得到改善，并且点增益较小，这在诸如新闻纸之类的无涂层吸收性纸料上进行印刷时尤其有利。

由于所述更好的油墨散布，本发明允许以比常规技术更少的油墨消耗而获得良好的印刷质量，这是因为当以常规光栅图像印刷时，位于印刷斑点上方的过量油墨有助于通过填充由第二弧或第二螺线形成的空的空间来提高印刷图像的密度。

另外，局部油墨积聚的较低程度在印刷的基板上产生了较稀薄的油墨滴，并且因此使得能够更快地干燥印刷的副本。

在由权利要求2限定的本发明的优选实施例中，第二螺线是开放式的，即，没有被中间调点的外边缘处的图像像素终止，使得第二螺线形成了可以将过量油墨引导到点外的开放通道。如图25所示，由该实施例产生的印刷点的放大图像典型地示出了在通道的出口处（即，在点的外部）少量油墨的释放。开放的通道可以使得油墨能够进一步散布开，并且因此节省更多的油墨，并且还有干燥得更快。

本发明的光栅图像的另一个优点是，它可以由单个阈值图块针对每种颜色（诸如青色、洋红色、黄色或黑色）的密度值的整个范围产生，使得其可以在当前的图像处理器、印前工作流程系统和光栅图像处理器（RIP）、数字打印机和制版机中实现，而无需安装附加的存储器。

简单地通过向第一螺线添加更多弧，由此在点的中心周围产生更多卷绕的第一螺线（以及因此，也产生更多卷绕的第二螺线）来增加该第一螺线的长度，就可以实现在图像的高光和中间调中渲染更高的图像密度。通过增加第一螺线的厚度也可以获得更高的图像密度。两个实施例可以在同一图像中进行组合，即，可以通过增加第一螺线的长度和通过增加第一螺线的厚度来增加半色调点的图像密度。在图像的阴影中（其中半色调点会接触或甚至会重叠），可以通过缩小第二螺线的长度和/或厚度来获得更高的图像密度。

本发明的半色调光栅图像优选地被用于平版印刷和柔性版印刷系统。当与数字打印机、特别是喷墨系统结合使用时，本发明还提供了优点。在详细描述中将进一步描述本发明的这些和其他应用和优点。

附图说明

图1和图11：图1是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50％的点覆盖率并且以正方形网格规则铺瓦的阿基米德螺线点。图11表示由与图1相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图2和图12：图2是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50％的点覆盖率和椭圆形形状并且沿着阈值图块的网屏角度成角度的螺线点。图12表示由与图2相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图3和图13：图3是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50％的点覆盖率并且以六角形网格规则铺瓦的阿基米德螺线点。图13表示由与图3相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图4和图14：图4是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50％的点覆盖率的螺线点和具有圆边的方形。图14表示了由与图4相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图5和图15：图5是根据本发明的包括阿基米德螺线点的光栅图像的放大图，该阿基米德螺线点具有50％的点覆盖率，其中，螺线的旋转起始角在同一图像内是变化的。图15表示由与图5相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图6和图16：图6是根据本发明的包括阿基米德螺线点的光栅图像的放大图，该阿基米德螺线点具有50％的点覆盖率，并且其包括从点的中心到边缘的径向线。图16表示由与图6相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图7和图17：图4是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50％的点覆盖率和没有圆边的方形的螺线点。图17表示由与图7相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图8和图18：图8是根据本发明的包括阿基米德螺线点的光栅图像的放大图，该阿基米德螺线点具有50％的点覆盖率，并且其以与图1中的螺线相比不同的参数生成。图18表示由与图8相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图9和图19：图9是根据本发明的光栅图像的放大图，该光栅图像包括（i）具有50％的点覆盖率的阿基米德螺线点和（ii）在螺线点之间的簇点。图19表示由与图9相同的阈值图块产生的多点覆盖。

图10是根据本发明的包括具有90％的点覆盖率的阿基米德螺线点的光栅图像的放大图。

图20和图21：图20示出了根据本发明的阈值图块的示例，该阈值图块包括可以被用来生成图像的从1至256的阈值。图21示出了由图20的阈值图块生成的、对于具有22的阈值的半色调点的螺线点，该阈值对应于8.6％（=22/256）的点覆盖率。

图22-24：这些图示出了适合于生成本发明的图像的阈值图块（300-306）的示例。

图25示出了利用根据本发明的半色调光栅图像（网屏频率240LPI；网屏角度45°）产生的印刷副本的显微放大图，其用CMYK Man Roland 300a印刷机借助于来自爱克发（Agfa NV）的平版印刷版Elite Pro印刷在涂料纸（130gr）上。螺线点之间的小散斑是对原始图片进行扫描所导致的伪像。

图26-35：这些图表示由图22-24的阈值图块生成的螺线点。点的编号与以阈值进行扩展的阈值图块的编号相同。例如，点“3025”是由阈值图块302和阈值5生成的螺线点；同样地，点“3017”是由阈值图块301和阈值7生成的螺线点等。

图36示出了根据本发明的四个螺线点，其包括（i）被布置为第一弧（200）或被布置为一起表示第一顺时针旋转螺线（100）的多个弧的图像像素，以及

（ii）被布置为第二弧（201）或被布置为一起表示第二顺时针旋转螺线（101）的多个弧的非图像像素。

图37示出了通过使用标准偏移角（0、15、45和90°）和240 LPI的网屏频率的现有技术的加网方法（爱克发的ABS加网）所产生的光栅图像的4色（CMYK）印刷副本的扫描图像。点之间的小散斑是由于扫描和颜色转换所导致的伪像。

图38示出了与图37所示相同的印刷品的扫描图像，但是由根据本发明的光栅图像产生的，其使用了与图37相同的加网角度、颜色和网屏频率。点之间的小散斑是由于扫描和颜色转换所导致的伪像。

图39：该图表示根据本发明的来自光栅图像的螺线点（3077）。

具体实施方式

定义

半色调点是网屏的图片元素，并且可以是例如圆形、椭圆形、菱形或正方形的。在图像的高光和中间调中，半色调点彼此隔离，而在覆盖率为大约50％以上时，这些点相互连接。

网屏，也叫做半色调光栅图像，是拆分成印刷和非印刷图像元素（半色调点或线）的区域，其中，每个区域的点的大小和/或数量根据原件（诸如连续调图像）的色调值（也叫做密度）而变化。

加网（也叫做半色调）是一种借以将连续调图像变换成半色调光栅图像或一组半色调光栅图像的方法。该变换可以涉及使用一个或多个阈值图块。阈值图块的数量通常取决于连续调图像中包括的颜色通道的数量。

连续调（数字）图像由各种图像格式定义，也叫做光栅图形格式，其非限制性示例是便携式网络图形（PNG）、标记图像文件格式（TIFF）、Adobe Photoshop文档（PSD）、联合图像专家组（JPEG）和位图（BMP）。连续调图像通常具有较大的色深，诸如8位灰度或48位颜色。

网屏频率（有时也叫做网屏定义或网屏规则）是在产生最大值的方向上每单位长度的半色调点和网屏线的数量。以每厘米线数或每英寸线数（LPI）为单位进行测量。低频网屏给出粗糙的外观，而高频网屏给出细腻的外观。

RIP是光栅图像处理器的缩写。RIP将页面的信息（包含图像、文本、图形元素和方位命令）转换为半色调光栅图像，然后可以将其发送到输出设备，诸如图像设置器、制版机或数字打印机。RIP也可以包括在输出设备中。

分辨率（也叫做可寻址性）是每单位长度可以由输出设备（诸如监视器）、印刷版或在纸上再现的图像元素（点、像素）的数量。通常用每厘米或英寸的单位（点）（dpi）为单位来表达。高分辨率意味着良好的细节渲染。具有高分辨率的输出设备允许使用高网屏频率。

光栅图像

本发明的光栅图像适合于渲染连续调图像，即，它在印刷副本上产生了连续调图像的错觉。此要求意味着网屏频率高于每英寸40行（LPI；15.7行/厘米），更优选地高于60 LPI（23.6行/厘米），并且最优选地高于100 LPI（39.4行/厘米）。如果网屏频率低于40 LPI，则点在大约为20 cm的观察距离（也叫做阅读距离）处将变得可见。这样的低网屏频率通常被用于艺术性加网，其被用于装饰性目的，诸如图案化的插图，其中意图是单个点是肉眼可见的。因此，其中点在观察距离处是清晰可见的光栅图像不是本发明的实施例。

本发明的光栅图像包括螺线点，这些螺线点优选地规则铺瓦，例如沿着三角形、矩形或六边形网格（例如，图3和图13）铺瓦，并且优选地沿着正方形网格（例如，图1和11）铺瓦。螺线点还可以被用于（半）随机布置的半色调点，诸如蓝噪声或白噪声布置的半色调点。然而，规则铺瓦的螺线点是优选的，以避免印刷图像中的不规则结构。相邻点的中心之间的距离可以在从50μm至400μm的范围内。

光栅图像可以进一步包括常规的半色调点（诸如AM点和/或FM点），其与本发明的螺线点相组合（参见例如图9和19）。在更优选的实施例中，光栅图像完全由根据本发明的螺线点组成。

优选地，根据本发明的光栅图像的网屏角度选自0°+k×30°、7.5°+k×30°、15°+k×30°、22.5°+k×30°组成的组，其中k是负整数或正整数。最优选的实施例具有以下网屏角度，其选自0°、15°、75°、90°、45°、67.5°、22.5°、7.5°、82.5°和37.5°组成的组。网屏角度是按照印刷行业中常规定义的那样测量的（即，从水平轴逆时针方向的，以与笛卡尔坐标系一致）。当在多色印刷中组合多个光栅图像时，颜色选择之间的网屏角度差优选地为15°的乘数或30°的乘数。

螺线点

优选地，本发明的图像中的螺线点仅包括一个“第一弧”或一个“第一螺线”，即，所有图像像素一起形成可以具有多个卷绕的单个弧或单个螺线。然而，具有半色调点的光栅图像也是本发明的实施例，其中图像像素被布置成多于一个弧或多于一个螺线。在这样的实施例中，表示图像像素的多个弧或螺线可以在共同的中心处相互连接，例如，在图31-35（3046-3049和30410）中。因此，当我们在本文中指代“第一弧”或“第一螺线”（单数）时，应该清楚的是，具有多个第一弧或螺线的半色调点也由本发明所涵盖（304）。同样的说法适用于第二弧和第二螺线。

螺线可以被认为是多个弧的组合。弧是不形成闭环的曲线，并且通常对应于例如圆形或椭圆形的区段，但是在本发明的上下文中，该术语也涵盖较不常规的形状，例如，可选的圆角矩形或可选的圆角三角形的区段。

在优选的实施例中，第一弧或螺线的中心可以是一个点（单个图像或非图像像素），但是也可以是类似于现有技术的AM点的簇半色调点。中心点可以具有任何形状，诸如圆形或正方形（参见例如图29-35：3014-3019；30110；3026-3029；30210；3032-3039；30310）。中心点在表示高图像密度的半色调点中可以较大，并且在表示低图像密度的半色调点中可以较小。

一起构成第一螺线的所有弧优选地相互连接，使得第一螺线表示连续线。第一螺线也可以包含隔离的非图像像素或可以包括分离的弧，使得第一螺线在一个或多个位置处被空的空间打断，如图39所示。在该实施例中，分隔第一螺线的邻近的弧的空的空间可以被视为第二螺线到第一螺线中的突出。第二螺线的这样的突起可以将第一螺线完全切割成分离的弧，或者不完全地切割，由此第一螺线没有被打断而是局部地减小到较低的厚度。

第二螺线表示本发明的光栅图像的非图像像素，即，（一个或多个）第一螺线的弧之间的空的空间。在本发明的一个实施例中，第一螺线的邻近卷绕之间的空间是完全空的，即，不包含任何图像像素。在这样的实施例中，该空的空间形成连续的第二螺线。在本发明的另一个实施例中，第一螺线包括图像像素的突起，该突起延伸到卷绕之间的空的空间中，如图28-35（3063-3069和30610）所示；这样的突起可以连接第一螺线的两个邻近卷绕，由此将第二螺线分成两个或更多个区段，该两个或更多个区段通过第一螺线的所述突起彼此分开。第二弧或第二螺线的其他实施例可以在第一螺线的邻近卷绕之间的空的空间中包括隔离的图像像素，即，不接触第一螺线的图像像素。

第一弧或第一螺线的突起可以对准，以便在螺线点中形成一个或多个径向线（图6和图16）。这样的径向线的粗细可以是例如从一个像素到五个像素。对于高网屏频率，例如高于150LPI（59线/厘米），所述（一条或多条）径向线的粗细可以是一个或两个像素。该径向线可以将螺线点的中心连接到螺线点的外边缘，或者可以仅连接第一螺线的两个或更多个卷绕而不与中心或外边缘接触。径向线的角度可以取决于螺线的网屏角度和/或起始角度。

在本发明的高度优选的实施例中，第二弧或第二螺线是开放式的，即，并不被中间调点的外边缘处的图像像素终止，使得它形成了开放的通道，该通道将过量的油墨以受控制的方式引导出该点。在没有这样的开放通道的实施例中，较高的油墨积聚可能导致不受控制的油墨溅到点的外边缘之外，由此在印刷副本上产生不规则形状的油墨点，从而导致较低的图像质量。

在优选实施例中，第一和第二弧的厚度以及第一和第二螺线的厚度独立地为从1至10个像素，更优选地为从2至5个像素，这优选地对应于从1μm至75μm的厚度。

弧和螺线的最小厚度的选择可以基于光栅图像所针对的印刷技术的分辨率。使得上述受控制的油墨散布成为可能的最大厚度可以由将在其上印刷半色调光栅图像的基板的特定类型来确定和/或可以由所需的网屏频率来确定。这些和其他选择（诸如起始角度）优选地在半色调生成器的用户界面的输入字段中进行。

本领域技术人员应当清楚，相同的点覆盖率可以用具有相同整体大小的不同螺线点来产生：由某个厚度的第一螺线的仅一个卷绕组成的点产生的覆盖率与具有较低厚度的第一螺线的更多卷绕的点的覆盖率相同。

第一弧或第一螺线的厚度在同一点内也可以变化，例如，在点的中心处比在点的边缘处更小，参见例如图32（3027）和33（3028）。这样的螺线点可以产生较少的颗粒度，尤其是在图像的中间调中。

在本发明中使用的弧和螺线的卷绕可以是顺时针或逆时针的，并且这两个实施例可以在同一光栅图像中进行组合。图1-10表示具有顺时针卷绕的螺线点。逆时针卷绕的示例在例如图29-35（3004-3010；3014-19；30110；3024-29；30210；3034-3039；30310）中示出。

在点的中心处，第一弧或第一螺线的起始角度优选地对于图像中的所有螺线点都相同。在本发明的替换实施例中，每个螺线点的起始角度由随机数生成器随机挑选（图5和图15）。这是次优选的实施例，因为点可能以不规则的方式彼此接触，这可能会导致噪声。

第一弧或第一螺线的形状可以是任何类型的，并且不同类型的弧和螺线可以在同一光栅图像内组合（参见例如图4的螺线点，其具有带有圆边的方形，而图4的螺线点具有不带圆边的方形）。

在优选的实施例中，第一螺线是阿基米德的，如由以下公式定义的

其中，r是径向距离，θ是极角，并且a和b是定义了螺线在其中心的开度以及邻近卷绕之间的距离的参数。该定义甚至可以由以下公式进一步扩展

其中，n是常数，其确定螺线的缠绕程度。图1、图3和图8表示具有不同参数a和b的阿基米德螺线。

在其他实施例中，第一螺线也可以是渐开线、欧拉螺线的一部分、对数螺线的一部分或费马螺线。可以使用Gielis超公式生成其他类型的螺线，以下为其合适的示例：

示例1：

示例2：

。

第一螺线也可以是椭圆螺线（图2和12）。在这样的实施例中，椭圆的长轴优选地沿着光栅图像的网屏角度或垂直于光栅图像的网屏角度定向。

如发明内容中已经指示的那样，由第二弧或第二螺线限定的油墨通道允许受控制地散布被印刷在由第一弧或第一螺线限定的区域处的油墨，由此使得能够与最先进技术相比以较少油墨而获得更高的图像质量。另外，油墨的受控制的散布还允许减少印刷斑纹。在现有技术中，通过修改基板的表面（例如通过在印刷之前施加吸墨涂层或通过电晕处理或火焰处理来减少印刷斑纹。本发明允许避免对某些基板的这种修改。此外，它还提供了更好的纸张吸水率，使得减少了水的干扰斑纹。它甚至可以减少吸收性基板中的光透性（也叫做印刷透性），从而使图像在基板的背面处变得可见。

本发明还允许减少莫尔条纹（moiré），其在现有技术中是已知的，如IsaacAmidror（克鲁维尔学术出版社（2000；ISBN 0-7923-5950-X））的“The Theory of the Moiré Phenomenon”中所公开的那样，当将不同的颜色、网屏频率和网屏角度在彼此的顶部印刷时，会发生莫尔条纹，参见第3章“莫尔条纹最小化”。当使用具有多于一个颜色站的多色印刷机时，似乎由一个颜色站印刷的半色调点中的第二螺线也可以充当已经由另一颜色站印刷的油墨的油墨通道。结果，与利用诸如AM半色调之类的常规技术相比，可以以更好的方式控制由第一颜色站沉积在基板上的油墨的散布，从而导致更少的莫尔条纹。

为了减少诸如主题莫尔条纹之类的莫尔效应，甚至更优选地使用以下螺线点，其包括细第一螺线的多个卷绕，而不是利用更少但更粗的卷绕产生相同覆盖率的点。多个卷绕使莫尔效应不太明显，因为这样的点给出的印象是更高的网屏频率。由常规网屏产生的莫尔效应导致了如图37所示的典型的玫瑰花结结构，当使用根据本发明的光栅图像时（图38），这种玫瑰花结结构不太明显。

本发明也较少受到中间调处的色调跳跃的影响，该跳跃可能发生在常规的AM网屏中。当本发明的增长的半色调点的边缘接触时，由于由接触的点引起的油墨的积聚被点中的油墨通道排出，因此可以减小在现有技术中已知的突然的色调跳跃，也叫做密度跳跃。

油墨的散布进一步使印刷副本能够更快地干燥。这允许使印刷作业与样张对齐，因为它们都是干燥的，因此不必考虑干返。更快的干燥还降低了油墨偏移（setoff）的风险，例如，例如在印刷机输送托盘中，油墨从一个印刷副本到位于其顶部上的另一副本的背面的转移。因此，本发明也非常适合供双面印刷的（perfecting）印刷机使用，该印刷机允许一次通过印刷机时同时在基板的两侧上进行印刷。更快的干燥也有益于在无涂层的箔或塑料上印刷，以及在报纸印刷中也是有益的。可以实现更快的印刷速度，并且印刷作业可以被更快地带到装订厂。在利用热固性油墨进行胶版印刷时，可以降低干燥箱的温度，由此节省能源成本。同样地，通过固化单元（UV LED、UV灯泡或电子束），以较少的能量消耗就可以使利用可固化油墨进行胶版印刷成为可能。通过本发明实现的更快的干燥还可以提供更好的捕获，使得减少了油墨捕获斑纹。

喷墨印刷也受益于本发明的优点。尤其是当基板的表面张力引起去润湿时，与常规的AM网屏相比，本发明的光栅图像提供了更好的印刷质量，诸如均匀的固体斑块，因为油墨通道阻止了油墨在基板上的局部积聚。本发明使得能够以高网屏频率（例如，高于200LPI（78.7线/厘米））在诸如现有技术的AM半色调方法不可实现的各种基板（诸如涂层（塑料）膜、半透明（塑料）膜和新闻纸）上进行喷墨印刷。

由本发明的光栅图像产生的斑块的更好的均匀性，使得更容易测量用于颜色管理系统的颜色配置文件，并且更容易匹配彩色图像，例如，利用通过在印刷运行期间测量印刷副本进行在线颜色监测。结果，印刷作业在颜色方面来得更快，并且浪费更少基板。

阈值图块

本发明的光栅图像优选地由一个或多个阈值图块（有时叫做阈值阵列）生成，该阈值图块将连续调图像变换成半色调光栅。所述变换也叫做阈值渲染。阈值图块的使用在本领域中是已知的。关于阈值图块的更多信息公开在例如Henry R. Kang的“Digital ColorHalftoning”第13章中；其发表在SPIE/IEEE影像科学与工程系列（1999年11月11日；ISBN0-8194-3318-7）中；并且公开在Robert Ulichney的“Digital Halftoning”的第5章和第6章中（出版商MIT出版社，美国马萨诸塞州剑桥；1987年；ISBN 0-262-21009-6）。在以下专利申请中公开了生成用于AM网屏的阈值图块的常规方式：US5155599、US5903713和EP0910206。相邻螺线点可以以不同的方式增长，类似于如在“Recent trends in digitalhalftoning”（Proc. SPIE 2949，成像科学和显示技术（1997）；doi：10.1117/12.266335）中公开的常规网屏。螺线点的点中心也可以如US 6,128,099中所公开的那样移位。

当被用于二值数字半色调时，一个阈值图块足以生成本发明的光栅图像。结果，阈值图块的数量优选地与连续调图像中的颜色通道的数量相同。这提供的优点是，由于不需要在如在混合半色调技术中使用的不同阈值图块之间进行切换，因此根据本发明的光栅图像的生成可以容易地集成在当前的图像处理器、印前工作流程系统和光栅图像处理器（RIP）中，该混合半色调技术需要比本发明的方法所需的存储器更大的存储器。

对于多级数字半色调，阈值图块包括多个大小相等的阵列，每个级别一个。这种包括阈值的阵列的形状可以是正方形或矩形，但是犹他州形阵列或菱形阵列也是合适的。关于多级半色调的更多信息可以在例如US5903713中找到。

借助于一个或多个阈值图块将连续调图像变换为本发明的半色调图像与现有技术类似：半色调点覆盖率通常以百分比表示，并且由点中的图像像素的数量定义，如由阈值图块所定义的，该半色调点覆盖率与原始连续调图像的对应密度成比例地增加。可以以各种方式增加本发明的螺线点的点覆盖率：通过增加第一弧或第一螺线的长度，并且由此增加点的大小，如由阈值图块的连续值决定的（参见图20和21）；通过增加第一弧或第一螺线的厚度而不增加点的大小（由此缩小第二螺线的空的空间），局部地进行，例如，通过向第一螺线添加突起，或通过增加第一螺线的一个或多个区段的厚度，和/或通过增加整个第一螺线的厚度；通过在第二螺线内部插入图像像素；或者通过这些方法中的任何方法的组合。

图22-24示出了具有大小为15×15并且包括从1到10编号的10个连续阈值的阈值图块的七个示例。如图26至图35所示，这些阈值图块适合于生成根据本发明的螺线点。

-阈值图块300定义了逆时针旋转的螺线点，其中第一螺线的最大厚度是一个像素，并且第二螺线的最大厚度是两个像素。由该阈值图块300针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3001-30010分别在图26至图35的第一行中表示。

阈值图块301定义了逆时针旋转的螺线点，其中第一螺线的最大厚度是两个像素，并且第二螺线的最大厚度是两个像素。在高于7的阈值处，第二螺线变细。由该阈值图块301针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3011-30110分别在图26至图35的第二行中表示。

阈值图块302定义了逆时针旋转的螺线点，其中第一螺线在增加阈值处变细，而第二螺线在增加阈值处变厚。由该阈值图块302针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3021-30210分别在图26至图35的第三行中表示。

阈值图块303定义了逆时针旋转的螺线点，该螺线点在其中心处包括正方形点，第一和第二螺线的长度从该点开始以较高的阈值增长。由该阈值图块303针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3031-30310分别在图26至35的第四行中表示。

阈值图块304定义了逆时针旋转的螺线点，该螺线点包括双第一螺线，并且由此也包括两个第二螺线。由该阈值图块304针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3041-30410分别在图26至35的第五行中表示。

阈值图块305类似于阈值图块300，但是由此所生成的螺线点具有不同的起始角度。由该阈值图块305针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3051-30510分别在图26至图35的第六行中表示。

-阈值图块306定义了顺时针旋转的螺线点，其中第一螺线包括突起。由该阈值图块306针对连续的密度值1至10所生成的螺线点3061-30610分别在图26至图35的第七行中表示。

在光栅图像的高光部分中，点覆盖率可能过低，以至于图像像素无法表示第一螺线的完整卷绕。然后，图像像素表示第一螺线的区段，即，如图26-28所示的第一弧。优选地通过增加所述第一弧的厚度和/或通过增加所述第一弧的长度直到形成第一螺线的完整卷绕来做出从高光到中间调的过渡。可以通过增加所述第一螺线的厚度和/或长度来获得仍然更高的覆盖率，该第一螺线然后可以由多于一个卷绕（包括部分卷绕）组成。

从某个阈值覆盖率，优选地大于40％，更优选地大于50％，并且最优选地大于55％，第一螺线的长度在不与相邻点重叠的情况下可以不再增长。在所述阈值之上，可以通过缩小第二螺线的长度和/或厚度，或者通过在第二螺线内部插入图像像素来产生较暗的图像。在仍然更高的点覆盖率下，第二螺线进一步收缩并且变成弧（第二弧）。

由于相邻点之间的重叠，具有高点覆盖率的螺线点不再具有开放式第二螺线。然而，本发明的优点仍然由这样的螺线点提供，因为闭合的第二螺线仍然限定了可以接受油墨的通道，使得对比现有技术的AM阈值图块，利用更均匀的斑块产生了更好的印刷质量。本发明还提供了现有技术的AM阈值图块对比FM阈值图块的已知优点，即平调的平滑度和中间调的渲染以及更好的印刷稳定性。同时，本发明还提供了现有技术的FM阈值图块对比AM阈值图块的优点，即，精细细节的渲染和阴影中的闭合。而且，本发明也不会像第二阶FM阈值图块那样生成不规则的“蠕虫”或意大利面条状结构，这使得印刷的图像更粗糙，尤其是在有晕光的照片（vignette）和中间调中。

在优选实施例中，使用一组阈值图块来生成根据本发明的交叉调制（XM）光栅图像，该图像包括：小的螺线点，其频率在图像的高光和阴影区域中被调制；以及较大的螺线点，其幅值在中间调中被调制。结果，网屏频率可能会高于200 LPI（78.7行/厘米）。半色调光栅图像的分辨率与网屏频率之间的比率优选地低于12，更优选地低于10。例如，当分辨率为2400 DPI（945点/厘米）时，网屏频率优选地高于240 LPI（94.5线/厘米）。

根据用户经由用户界面的输入字段所选择的选项，一个或多个阈值图块可以由阈值图块生成器（也叫做半色调生成器）生成，该阈值图块生成器被包括在光栅图像处理器中或印前工作流程系统中。常规的选项包括：图像分辨率、网屏频率、网屏角度和网屏形状。根据本发明，选项的数量优选地通过用于选择第一和第二弧或螺线的最大厚度的输入字段来扩展。可以添加额外的输入字段以用于选择螺线点的形状（例如，如上所述的圆形、椭圆形等），并且优选地还有进一步限定所选形状的参数（诸如椭圆度）。可以添加另一个输入字段以用于选择通过螺线点的中心的一条或多条径向线，并且可选地还有附加的输入字段以用于指定径向线的粗细。

该生成器优选地借助于定义螺线形状（诸如上述阿基米德螺线）的网屏功能，根据这些上述输入字段生成阈值图块。螺线形状或径向线优选地通过极坐标中的计算来生成，这与其中使用笛卡尔坐标的现有技术的半色调生成器相反。

应用

本发明的半色调光栅图像可以被用于各种印刷技术，最优选地是平版印刷、柔性版印刷和数字印刷。

可以借助于激光，优选地紫激光或红外线激光，在光敏或热敏材料上曝光光栅图像，该材料诸如是平版印刷或柔性版印刷版前体。在处理了经曝光的前体之后，该经曝光的前体可以通过所谓的“机上显影”方法对用户隐藏，获得了载有本发明的光栅图像的印刷版。然后可以将该印版安装在印刷机上，在该印刷机中向该印版提供油墨，然后将油墨转移到要印刷的基板上。

当被用于柔性版印刷时，本发明的光栅图像在柔性版印版上由凸出的螺线点表示。与常规的柔性版印刷相比，这些半色调点可以更容易地压印到基板上，使得可以实现油墨从柔性版印刷版到基板的更好转移，尤其是借助开放式油墨通道实现。

已知的是，由于图像记录层的分辨率有限，例如在使用FM网屏时，小的半色调点很难利用平版印刷版准确地再现。同样地，平版印刷图像中的小印刷点很容易磨损，从而减少了印版的延伸长度。通过本发明可以减少这些问题，本发明将AM网屏的各方面与FM网屏的优点进行组合，诸如渲染精细细节和在阴影中闭合。因此，本发明的光栅图像有利地与平版印刷版，特别是包括作为图像记录层的光敏聚合物的平版印刷版结合使用，该平版印刷版通常被用于报纸印刷。热（即，红外敏感的）平版印刷版也有利地与本发明结合使用。

在数字印刷技术中，本发明的光栅图像被施加到没有印版的基板上，例如，通过用喷墨打印机喷射油墨。要在本发明的场景中使用的优选的喷墨油墨是可UV固化的油墨、（生态）溶剂油墨和水性油墨。所有这些技术在本领域中都是公知的。

优选的喷墨印刷技术包括：通过直接喷射在基板上，或者通过喷射在转印带或鼓上并从转印带或鼓转印到基板上而进行的湿-干印刷和湿-湿印刷。由第二螺线形成的预定油墨通道提供了上述优点，尤其是在非吸收性基板（诸如PET、聚乙烯或柔性版印刷中通常使用的标签基板）上喷射时提供了上述优点。本发明还允许在单程喷墨系统中使用高频加网。

可以受益于本发明的替换印刷技术是丝网印刷、绢印、凹版印刷、蚀刻、移印或转移印刷；以及数码印刷技术，诸如静电印刷术、电子摄影术、图像学、磁摄影术、激光印刷、染料升华印刷、点矩阵印刷、热敏印刷、纳米摄影术或热（蜡）转移。

可以在上面印刷光栅图像的基板可以是任何种类的，例如是塑料薄膜或箔、离型纸、纺织品、金属、玻璃、皮革、生皮、棉，当然还有各种纸质基板（轻质、重质、涂层、无涂层、纸板、硬纸板等）。基板可以是刚性工件或柔性片、卷或套筒。优选的柔性材料包括例如纸、透明箔、粘合PVC片等，其厚度可以小于100微米，优选地小于50微米。优选的刚性基板包括例如硬质板、PVC、纸箱、木材或油墨接收器，其厚度可以高达2厘米，并且更优选地高达5厘米。基板也可以是柔性网材料（例如，纸、乙烯基胶、织物、PVC、纺织品）。可以在基板上应用接收层（例如油墨接收层），以使再现的图像良好地粘附在基板上。

在另一个实施例中，本发明还可以被用于3D半色调中，诸如立体光刻、数字光处理、熔融沉积建模、选择性激光烧结、选择性激光熔化、电子束熔化和层压物体的制造。

示例

以下示例（EX1，EX2，EX3，EX4，EX5，EX6）都是由来自Lithoman的热固印刷机利用以下材料和装备以CMYK（青色、洋红色、黄色和黑色）印刷的：

油墨：用于青色、洋红色、黄色的来自SunChemical^TM的热固油墨系统SunOne，以及用于黑色的来自SunChemical^TM的SunMag。

基板：来自UPM的EcoPrime 68H 52 g/m²

制版机：来自KODAK^TM的magnus FLV制版机，其具有2400dpi的印刷分辨率。

印刷版：来自KODAK^TM的ELECTRA MAX数字印版，并且进一步使用如来自KODAK^TM的707印版处理机的标准热固性印刷耗材；作为橡皮布清洗剂的来自VEGRA GMBH的SchnellReiniger 220-300；来自KODAK^TM的Electra Max印版补充液；来自Huber Group的SalinoFix（其是一种用于有针对性地调节总硬度的添加剂，以使纯净水非常适合胶印印刷 工艺）和作为源溶液（fount solution）的来自Huber Group的Redufix AF（其被设计成用于 在卷筒纸胶印机上不使用酒精、利用连续进给润版单元进行印刷）。

所述示例使用以下具有阈值图块的半色调方法之一（每种油墨一个阈值），其中网屏频率为140 LPI（每英寸行数）；其是每厘米55.12线（1英寸=2.54厘米）；以及网屏角度为对于青色、洋红色、黄色和黑色分别为15、75、0和45度，以2400 dpi的分辨率；其是每厘米944.88点：

* HT1=Agfa平衡加网^TM；也缩写为ABS；来自AGFA^TM，以与以下内容进行比较

* HT=根据本发明而具有螺线形半色调点，如图11中针对黑色分离所示。最大螺线厚度为2.5×25400/2400=26.4583 µm，并且开放的油墨通道的最大厚度（在本发明中也叫做油墨通道）为1.5×25400/2400 µm = 15.875 µm。

ABS是基于PostScript^TM的常规半色调加网系统，其提升了印刷质量。两种半色调方法（HT1，HT2）都是每种颜色使用一个阈值图块，所以可以轻松地在包括Postscript（PS）解释器和便携式文件格式（PDF）解释器的工作流程系统中实现。在这些示例中所用的工作流程系统是来自AGFA^TM的Apogee^TM。

来自示例（EX1，EX2，EX3，EX4，EX5，EX6）的6个印刷作业是周刊；是为零售和食品市场印刷的；包括消费品的新价格和在48或80页A4页上的彩色实心背景上的临时促销，其利用在基板两侧上以CMYK进行的拼版和正反印刷。利用HT1将它们一次印刷几个副本，并且利用HT2一次印刷几个副本，以针对每种油墨的每个色调值的相同的最大密度和相同的密度，以使两种半色调方法之间的每种颜色（青色、洋红色、黄色和黑色）都具有相似的印刷结果。

根据Apogee中的半色调数字光栅图像计算的油墨覆盖率

在半色调步骤之后，可以利用色调曲线在Apogee^TM中计算油墨覆盖率。在下表中，根据Apogee^TM中的所述计算方法计算了以百分比为单位的油墨覆盖率（最大＝[油墨数量]× 100％）。每个示例的油墨覆盖率中的差异（例如，EX1对比EX2）是由其他临时（每周）促销和/或不同的布局引起的。在每个示例中，半色调方法HT1与HT2之间的油墨覆盖率中的差异是由于使用了不同的色调值曲线（也叫做线性化曲线）引起的，因此在两种半色调方法（HT1，HT2）之间，每种油墨的密度在印刷时是相等的。

尽管计算出的油墨覆盖率是一个预报，但其已经给出了所述示例中的油墨覆盖率有多高的想法。

示例1 (EX1)

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.15；青色0.96

洋红色0.97；黄色0.90

每个半色调方法的副本数量为250000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 610（黑色=36％；青色=17％；洋红色=18％；黄色=29％）

HT2 532（黑色=35％；青色=17％；洋红色=18％；黄色=30％）。

示例2（EX2）

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.15；青色0.96

洋红色0.97；黄色0.90

每个半色调方法的副本数量为275000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 641（黑色=36％；青色=21％；洋红色=19％；黄色=27％）

HT2 581（黑色=33％；青色=21％；洋红色=20％；黄色=26％）。

示例3（EX3）

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.3；青色1.15

洋红色1.15；黄色1.10

每个半色调方法的副本数量为325000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 792（黑色=39％；青色=21％；洋红色=18％；黄色=22％）

HT2 604（黑色=38％；青色=21％；洋红色=19％；黄色=22％）。

注意：出于未知原因，利用HT1和HT2印刷之间的最大密度不相等，并且必须在EX3+ HT2的印刷过程中进行调整。

示例4（EX4）

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.15；青色0.96

洋红色0.97；黄色0.90

每个半色调方法的副本数量为250000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 703（黑色=22％；青色=10％；洋红色=23％；黄色=45％）

HT2 607（黑色=23％；青色=10％；洋红色=23％；黄色=44％）。

示例5（EX5）

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.30；青色1.15

洋红色1.15；黄色1.10

每个半色调方法的副本数量为325000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 732（黑色=45％；青色=20％；洋红色=18％；黄色=17％）

HT2 625（黑色=44％；青色=20％；洋红色=20％；黄色=16％）。

示例6（EX6）

以下最大密度是在副本中测量的：

黑色1.15；青色0.96

洋红色0.97；黄色0.90

每个半色调方法的副本数量为375000；

每个半色调方法所使用的油墨量（以千克（kg）为单位）：

HT1 656（黑色=36％；青色=22％；洋红色=19％；黄色=23％）

HT2 539（黑色=35％；青色=23％；洋红色=20％；黄色=22％）。

结论

比较了所使用的油墨的总重量对比HT1印刷的副本和HT2印刷的副本之间的副本数量，从而计算出在使用HT2时的油墨节省。这些示例示出的是，使用HT2就使用了较少油墨。副本中的较少油墨提供了更好的水/油墨平衡，从而导致更高的速度，并且有降低热固式烘箱中的温度的可能性。