用计算机辅助设计系统在吸收性被染物上构建彩色图像的制作方法

专利名称：用计算机辅助设计系统在吸收性被染物上构建彩色图像的制作方法
本公开涉及一种使用有限数目的透明加工着色剂(processcolorant)在吸收性被染物上设计和布置多色图案的计算机辅助加工。更具体地说，本公开涉及一种加工，设计者通过其，利用计算机辅助设计系统，能在计算机监视器上或类似显示器上产生并精确地表现一个多色图案，例如图案可出现在特定吸收性被染物上，使用由加工着色剂在受控方式下已在其中混合的多像素组群构成的染色元素(coloring element)来扩展现有颜色范围，并且补偿妨碍小的、精确计量着色剂量的应用的着色剂释放限制。在包括在此公开的处理方法的一个实施方案中，可产生用于能在移动的织物被染物上加上花样的染料喷射机的特定的启动指令。
背景技术：
在用来将图案着色剂(例如，染料)施加到织物的各种方法中，可论证地，最通用的方法涉及液体着色剂测量量的智能像素(pixel-wise)应用，在包含构图程序的计算机的控制下，使用一组预定的原色或加工色(process color)来形成多色图案。该图案生成技术的实施例请见共同转让的美国专利第4,033,154；4,116,626；4,545,086；4,984,169和5,195,043号，由此全部结合在此作为参考。
虽然，在此的公开并没有限制在该机器，但使用在上面所列的专利文件中说明的构图技术的机器非常适用于在纺织被染物的织物形成图案。该机器的特点在于一系列固定的、由多个单独可控的液体着色剂施加器(applicator)或喷嘴(jet)构成的线性阵列或“色档”。每个阵列由载有一种特定颜色(称为一种“加工”色)的液体着色剂(一种“加工着色剂”)的相应液体着色剂供应系统来供应。各阵列平行排列，横跨要被构图的被染物所采用的路径宽度，并且阵列通常垂直于织物的行进方向。
当被染物沿其路径移动时，它在每个阵列下顺序通过，并在被染物表面上的预定位置(即，在图案数据指定的像素位置)，从一个或多个沿阵列或色档隔开的染料喷嘴接收精细测量的染料量。根据电子化定义的图案信息，与该机器相关联的控制系统提供一种当被染物在各相应的阵列下移动时在被染物上各特定位置放出精确量的染料或其它液体着色剂(其量可随期望的图案而变化)的能力。
因为，各阵列上的喷嘴只能发放供应给该阵列的液体染料，所以，在给定通过中能由该机器直接施加给被染物的不同颜色的最大数目(即，加工色的最大数目)不能大于阵列数。此外，由于与单个液体染料施加器相关的实际限制，有一些可在被染物上被精确地并且被反复地测量的非零最小量的着色剂，典型地表现在有关使控制着色剂放出的阀快速地打开和关闭方面的限制。这在要复制的图案颜色需要加工色的组合，有某一着色剂(例如，“着色剂A”)的比例较低，并且除非用远超出所需量的量，否则构图系统不能对特定图案位置放出着色剂A的情况下成为一个严重问题。这两个条件——有限数目的加工着色剂和最小的着色剂放出系统——体现出能被表现在被染物上的颜色的范围的限制。除非另有特别说明，“染料”和“着色剂”在此可以互换使用，来表示一种液体着色剂，包括，但不限于织物染料。
与该带有有限数目的加工着色剂的装置相关的另一个挑战是能够从一组给定的条件，即，给定的加工着色剂和最小着色剂放出的限制，复制出可能的最宽的颜色范围(即，复制出最多数目的不同目标色)的设计方法。在用于图形工业的从有限数目的加工色(其中，在上述构图装置中，对应于阵列或色档的数目)来扩展复制的颜色范围的技术中有两项技术，在此被称为(1)抖动和半色调技术，和(2)原位混合技术(in situ bending techniques)。
简言之，抖动和半色调技术涉及像素的使用(图案元素)，通常是不同颜色的，以棋盘式图案排列，在一定距离观察时，来模仿没有由加工着色剂表现的颜色的外观。例如，不同的灰度可以通过不同的相对尺寸的小的黑和白印花点的棋盘来构成。需要阐明的是，该讨论将区分抖动技术，它有时仅与其中色彩是不一致的图案区域相关联，和半色调技术，在其中想要连续或一致的颜色的图案区域是有用的。后面，共同显示特有颜色的一组像素(即，超级像素superpixels)，作为一个重复单位(unit)，铺在适当的图案区域。在此使用的原位混合技术涉及在单个像素或像素组(即，超级像素)中着色剂的物理混合，来产生没有由加工着色剂表现的颜色。
传统的抖动和半色调技术基于这样的现象，在加工色中没有颜色与之完全匹配的目标颜色可在视觉上近似，通过一些单个像素的并置，经常达到一个高精度，其中，这些单个像素中各有一个显示想要的或目标色的视觉成份的颜色。当以适当距离观察时，眼睛趋于从视觉上将这组相邻像素中每个像素的单个贡献合成或混合成一体，并且提供出目标色的感觉，实际上，已是用单个组分颜色的马赛克来“构成”的(加色混合)。然而，请注意即使在传统的印花系统中，新颜色也是在印花点重叠时产生。另外，如以下进一步所述，邻近像素中的着色剂在一些印花系统中混合。在后面的情况中，单个像素产生一种新的可在空间上一致的颜色(减法混色)。
原位混合指两种或两种以上占据被染物上相同像素尺寸单元的至少部分的着色剂的物理组合的颜色，以单个像素水平来观察。添加的着色剂可通过构图装置施加到该像素，或者添加的着色剂可从相邻像素迁移过来。因此，如果要将绿色复制在给定区域，但加工色仅有黄色和蓝色着色剂，设计者可(假设构图装置是有能力的)按一个特定的顺序，选择放出预定量的黄色和预定量(并且不必相等)的蓝色到该区域的每个像素，从而在组成该区域的每个像素中形成想要的绿色，而不是使用半色调(“棋盘”)方法来建造绿色。
按如上所述，如在此所用的术语“像素”应指可用给定颜色单个地访问或选定的一个图案中或一个被染物上的最小区域或单元。可选地，如果上下文明确，术语“像素”应指将图案线元素定义到预定清晰度水平，类似于成像装置清晰度规格中的像素计数(例如，“1280×1024”)，所需的最小图案元素。
抖动/半色调和原位混合技术都适用于其中复制图案是由少量的不同着色剂组成的系统，该着色剂以接近、智能像素方式横穿于被染物表面沉积，无论着色剂是否是从固定色档释放。虽然这两种技术可被分开使用，但这两种技术可以结合起来形成一个通过单独使用任一技术可能有的可复制颜色的非常宽的范围。
术语“觉察色”指其中目标色已使用抖动技术被复制的被染物上小区域的颜色，其中相邻的单个像素的颜色通过观察者的眼睛在视觉上合成一个整体，来形成被觉察为目标色的视觉混合。
术语“目标色”指在被染物上的图案中所要复制的想要看到的颜色。术语“加工色”指单个的、未混合的染料或者由构成给定阵列的单个染料喷嘴以智能像素方式直接施加给将被染物的其它着色剂的固有颜色。请注意由于固有的被染物颜色、被染物织物质地等因素，相同的加工着色剂在不同的被染物上可有不同外观质量。
为下述讨论之目标，在棋盘式阵列中不同颜色(两种、三种，或更多)的“N”单个像素的排列，来模拟颜色作为抖动和半色调加工的结果，被称为“结构混合”。“纯”的结构混合应是一种其中对每个像素已施加不超过一种加工色的结构混合。例如，在一种纯结构混合中仅使用蓝色和黄色着色剂来产生绿色，可交替使用100％蓝色和100％黄色的“格(check)”(即，像素)来产生一个由蓝色和黄色50％/50％混合组成的局部图案。请注意放出到各像素的着色剂的总量不超过被染物吸收力的100％。
如上所述，如果必须从有限数目的现有色或原色产生一个极宽范围的目标色时，现已发现有利的是形成由其中可以发生原位混合的单个像素组成的抖动结构。该原位混合可以是从包含一种着色剂的一个像素到包含不同着色剂的相邻像素的着色剂泳移(“像素间混合”)，两种或更多不同着色剂在相同像素中的直接应用(“像素内混合”)，或者是这两种技术的结合的结果，其中像素间着色剂泳移涉及至少两个像素，这两种或更多单个着色剂已由构图装置放出到像素中。这就提供了这种可能性，即，在抖动结构中，一些像素可载有一种加工色的颜色，同时其它的可载有作为两种或更多加工色的物理混合结果的颜色。其中至少一些组成棋盘“格”的单个像素用现有的两种或更多不同加工着色剂在相同像素中着色的抖动结构应该称为“杂化(hybrid)”结构混合。
术语“超级像素”用来描述一组“N”像素，最常见地，方阵列像素(如，2×2，3×3，4×4，等等)，由适当的半色调算法产生作为一个单位，即，多像素组作为一个大像素处理，为抖动目的，有一个由组成其的单个像素的颜色和排列所定的选定抖动调色板。如果，例如，中间蓝和黑色着色剂已经以交替方式施加到超级像素的构成像素，超级像素会呈现出深蓝色。该深蓝超级像素通过适当的抖动算法以要使用载有深蓝“加工”色的单个像素的相同方式被使用。
超级像素在抖动过程中可被使用一次或多次，作为一个重复单位它被“铺”在或用几何学重现在需要载有不能用加工色和一种像素颜色混合技术(如，原位混合)复制的一致颜色的图案的一个区域上。在此为讨论之目的，假设超级像素不是由如此之多的单个像素N组成，以致阻碍染料在整个超级像素的均匀泳移。当假设不成立时，得到的超级像素可趋于显示出显著程度的着色剂的不齐或不一致，经常被称为“杂色(heather)”或“粒度”，这可是不符合审美的。在目前方法的实践中，N值为9和16已生产出可以接受的结果，尽管，知道，通常来说，较大的N值趋于产生杂色、点刻(stippling)或其它图案的人工现象。该条件适用于的N的阈值取决于被染物的性质、施加的墨水或染料的粘度或数量、使用的构图技术，等等。
传统上，为阻止过剩的着色剂在像素外的泳移，以及为避免潜在的染色问题，等等，分配给组成超级像素的任何单个像素的总着色剂浓度限制在约100％。术语“浓度”表达的是吸收着色剂的总被染物体积吸收能力的百分比，而不是表达液体着色剂的相对稀度或生色团含量——即，着色剂以50％的浓度施加给一个像素指像素已浸透到被染物吸收能力的一半，在该单元吸收着色剂，并且添加的着色剂可被施加，直到100％浓度限度，而不超过被染物在该单元的额定吸收能力。
在超过被染物吸收能力的情况下，扩大复制颜色范围的进一步的机会变得可行。其中一些像素100％最大着色剂吸收能力被超过的超级像素被称为变位像素(metapixel)。变位像素的颜色很大地取决于超过变位像素中某些单个像素界线的控制的着色剂的物理混合或混和。为了形成变位像素，液体着色剂以不等量施加给相邻像素，目的是选择性地使某些像素过饱和(即，在那些像素中实现着色剂浓度大于100％)，并且，同时使其它的相邻像素欠饱和(即，在那些像素中限制着色剂浓度小于100％)，从而使变位像素的整体着色剂浓度保持在想要的水平。在任何超级像素，包括变位像素中的着色剂平均浓度优选保持在不大于100％，来避免任何不想要的被染物过饱和的结果(例如，固定或染色上困难、不受控制的着色剂泳移，等等)。
可以理解的是，在此所述的颜色形成(color-forming)技术并没有被限制在上述特定的构图系统。例如，液体着色剂(例如，染料)施加器的排列，也许按照要施加的颜色分组，可实际地移动或横穿连续索引的被染物，同时将着色剂测量的量选择地放出在被染物上在预定的单元。虽然，该排列不同于上述的固定阵列系统，不过相信此处所公开的可完全适用于以及适应于供任何这样的自动系统使用，即在该自动系统中染料或着色剂的发放可被控制在将预定量的一种或多种液体着色剂可靠地放在吸收被染物上预定单元所需的程度。可选地，在此所述的技术可被应用于使用有吸收性被染物的印花筛网的构图系统。在所有情况下，被染物必须是有充分吸收性的，从而使得能有一个超级像素的尺寸，在其中基本完成像素间染料泳移。例如，在这方面，证券纸一般没有足够的吸收性，没有资格作为一种令人满意被染物。
应理解的是在此所述的技术适用于各种各样的吸收性被染物的构图，但将根据一种吸收被染物，如纺织被染物来进行说明。此外，虽然在此特别说明的是地毯被染物，但应理解的是其它织物被染物，例如装饰或家具装饰织物、或其它吸收性被染物，也可被使用，对本领域普通技术人员来说，对下述加工的适当变化是容易想到的。

发明内容
上述指出了扩展能用有限数目的加工色制成的可复制色范围的各种方法，以及对以少量着色剂供给被染物上特定单元方面的物理限制进行调节的各种方法。以下的讨论将揭示出设计者如何基本上使开发加工色混合和排列加工自动化，特别是通过超级像素的使用，从而在特定的吸收性被染物上成功地复制宽范围的目标色，并且有效地克服有关有限范围的可用加工色以及着色剂释放响应时间不适当的阻碍。
在此公开的加工提供了一种综合能力，由此超级像素结构可被自动地构建，以再现宽范围的设计者开发的颜色，并且这些颜色可在图案区域精确地预示和描绘，供设计者在计算机监视器上审阅。此外，该颜色可制作适当抖动程序的抖动调色板的一部分。因此，在此所述的公开给设计者或艺术家提供了基本上自动化的技术，通过该技术现有的加工色组可被用来产生一个有效的更大范围的颜色，否则这些颜色仅能通过人工构建单个像素结构的高度劳动密集型加工来得到。
为了最大地益于设计者或艺术家，相信在此公开的任何基于计算机的设计系统应满足以下主要需求(1)颜色由设计者仅以加工色的相对浓度的形式加以指定；(2)颜色必须像其会显示在感兴趣的被染物上一样的精确地再现在设计站的显示器上；(3)颜色必须可变成不用设计者人工干预地复制颜色的超级像素结构，即，超级像素类型——素色、像素内混合、“纯”结构、“杂色”结构，或者变位像素——以及对于特定像素的着色剂以外的部分必须完全自动化；以及，可选地，(4)产生的超级像素结构应能以无缝方式译成构图装置的指令，由此将设计加工的效率扩展到制造加工。本发明通过整个图案产生和复制加工的上下文，满足了这些要求中的每一个。
将着色剂应用到被染物所产生的颜色受被染物的性质的影响。因此，为了在计算机监视器上精确地预示在吸收性被染物上施加一种或多种着色剂——混合的或未混合的——的视觉结果，有必要说明被染物的某些物理特性。根据本发明在此所述，使用Kubelka-Munk颜色混合理论。该理论利用被染物的光吸收和光散射特性，计算对各着色剂的反射参数，然后它可被用来预示加工着色剂混合的各组份的相对贡献(contribution)，并由此预示(并表现在计算机监视器上)被染物上着色剂和着色剂混合物的外观。作为根据本发明在此所述的延伸，业已发现Kubelka-Munk颜色混合理论在确定给定像素中一种或多种染料的应用(以任何顺序)结果，以及评估在组成超级像素的邻近像素之间染料泳移的效果方面是有用的。
与颜色混合相关联的传统的挑战称为“逆向混合”(“inverseblend”)问题但在使用在此公开的技术就能计算以给定比例和顺序施加的着色剂的特定组合所产生的颜色时，实质上更困难的是确定最好地复制所选目标色所需的着色剂组份及应用顺序。当一组混合浓度只产生一种混合色(用色空间，如，RGB值所定义)时，相同的混合色(再次，用色空间，如，RGB值所定义)通常可由无限组不同的混合浓度来产生。为了克服这个问题，在此提供创新技术，当为视觉反馈之目的根据RGB值指定加工色时，加工色混合物由设计者根据浓度(即，总被染物吸收能力的百分比)来指定，而不是根据RGB值。通过这样做，就消除了确定产生想要颜色(用RGB值表达)的染料可能的最佳浓度和染料比例的问题——逆向混合问题。
作为本技术的另一个优点，为设计者/艺术家提供通过增加着色剂浓度来调节颜色的能力，提供类似于调节施加到给定区域的各个不同“颜料”的量，以及使设计者/艺术家能更好地利用他或她在传统绘画方面经验的直观(intuitive)加工。另外，在此所述的本发明包括一个使带有想要目标色的超级像素结构自动化的方法。加工色的混合自动地被构建，然后在超级像素结构中排列，从而在将构图人工现象减至最小时产生想要的整体颜色，并且该结果可精确地描绘在设计工作站的监视器上。当像Adobe Photoshop的商业系统通过相对着色剂浓度(例如，CMYK值)容许颜色规范时，该系统一般不适用于在吸收性被染物上印花，这是由于多种技术考虑，这包括以下的一种或多种系统不能在为计算机显示预示颜色时考虑到被染物上的着色剂层，系统不是为超级像素构造而提供的，系统不允许使用任意的加工色，系统不能接纳变位像素的使用，以及系统要求被印花及测量的所有可能颜色的实例在精确的颜色显示之前是可能的。
在设计者批准后，由绘图技术软件再现的计算机监视器图像，则可被译成构图装置的规范或操作指令。当使用适当的兼容自动硬件时，该方法能够为构图的被染物提供自动制造，像该构图的被染物出现在设计者监视器上的一样。
附图简要说明以下将结合附图进行详细说明，其中

图1示意地示出现有技术的计算机控制的染料喷射构图装置的一个例子，适用于根据此处所教的为纺织被染物构图。
图2A是一个流程图，说明了用于产生被用作半色调元素的超级像素的整个自动化方法，其中半色调元素铺在图案区域来形成基本一致的颜色。
图2B是一个流程图，说明了根据在此所公开的用于产生被用作抖动元素的超级像素的整个自动化方法，其中抖动元素放在图案区域中展示不一致的颜色。
图3A到3C是图2A和2B中涉及的颜色混合算法(“CBA”)的流程图，预示了对被染物上一个特定像素应用一种或多种透明着色剂所产生的观察到的颜色。像素可以是或者可以不是超级像素的一部分。当流程图涉及“染料”时，在此所公开的，包括该算法的使用，可适用于使用其它的透明着色剂，并且在整个本说明中使用的术语“染料”和“着色剂”可以被认为是任何液体透明着色剂的同义词。
图4以流程图的形式说明了用于确定展示特定颜色的构造的超级像素的着色剂含量的平均算法(分别参见图2A和2B中的框50和45)。
图5A和5B以流程图的形式示出了半色调结构算法的概述(分别参见图2A和2B中的框60和55)，半色调结构算法对给超级像素中的特定像素分配着色剂，以便使构图的人工现象最小化方面是有用的。
图6描绘了一系列着色剂层的顺时针旋转，由半色调结构算法(Halftone Construction Algorithm)使用，从而以达到在2×2超级像素中着色剂的最佳(即，最一致的分布)布置。
图7示意地示出了平均算法和半色调结构算法工作的一个实施例，示出所需的着色剂比例(以浓度表达)、超级像素中每种着色剂的初始和最终着色剂布置，以及结果的超级像素成份，用于结构型超级像素。
图8示意地示出了平均算法和半色调结构算法工作的一个实施例，示出了所需的着色剂比例(以浓度表达)、超级像素中每种着色剂的初始和最终着色剂布置，以及结果的超级像素成份，用于变位像素型超级像素。
图9是图1装置的侧视示意图，示出了一个染料喷射色档及其与液体染料供应系统的有效连接，以及与该装置相关的电子子系统。
图10是一个框图，概述地公开了一种现有技术的电子控制系统；图11示意地描绘了在图10所示的先前已知的数据处理阶段的图案数据的格式。
图12是一个框图，示出了本发明可在其中工作的现有技术的多处理器以及图案控制系统环境。
图13是流程图，涉及一种现有技术方法，通过其可产生查表，用于使用在此所开发的图案，来指向一个构图装置。
图14是图l3流程图的继续。
图15到15D分别说明了触发(firing)时间表、机器颜色表、图案颜色表和查表，用于现有技术方法，在此开发图案通过其可由构图装置完成。
图16A到16F说明了使用在与据此公开所开发的图案相关的现有技术查表的进一步的实施例。
图17是一个框图，概述地公开了一个与在此公开的构图装置有关的可用的现有技术的电子控制系统。
图18A和18B是图17中现有技术“交错(stagger)”存储器的图示。图18A描绘了在时间T1的存储器状态；图18B描绘了在时间T2的存储状态，正好在100个样板划之后；图19是一个框图，说明了图17所示的现有技术“gatling”存储器。
图20示意地描绘了在图17到19中所示的各种现有技术的数据处理阶段的图案数据格式；和图21的图示出了一种可选的可与各阵列相关联的现有“喷射调谐(jet tuning)”功能，如在此所述。
具体实施例方式
图2A的流程图示出在要被用作贴砖(tiling)元素给图案的一致染色区域染色的超级像素的产生中的主要加工步骤。而图2B的加工方法类似于图2A的加工方法时，以下说明，应理解图2B的加工方法建造一个超级像素，欲用作抖动元素——即，在给定的图案区域中仅可使用一次或几次的来表达一个不是一致颜色的元素。相反地，图2A的加工方法指向建造超级像素，它将被重现并以平铺方式连续放置，来表现一个一致颜色——该超级像素的。因此，图2B中的相关内容涉及产生数个超级像素，而图2A是关于一个超级像素的产生，它被铺在一个特定的图案区域中时，会令人满意地表现出一个特定的目标色。
由于设计者可对他或她指定目标色，表现为不同加工色的浓度，的能力有充分的信心，不需要通过计算机监视器的视觉反馈来确认目标颜色，所以图2A加工方法的这方面(见框15、框25到40，和框70)可被认为是可选择的。然而，应理解的是，许多设计者更愿意有由目标色的直观表示所提供的保证，如由图3A到3C的颜色混合算法(“CBA”)所产生的，在此情况下，框15和框25到40不是可选的。
请注意如果超级像素被用作抖动元素，上述可选步骤不视为是可选的，因为绝大多数抖动算法要求说明颜色成份值(例如，RGB值)以便履行其抖动功能。此外，由于抖动算法产生不能容易地预先预示的像素排列，所以相信许多设计者更愿意能够预先观察抖动的图像，以确定其是否满足他或她的美学要求。为抖动目的指定的相同RGB值能起到在实际绘制所选被染物之前在计算机监视器上给设计者提供抖动图案的该视觉反馈的附加功能的作用。
图2A中，产生在半色调或贴砖应用中有用的超级像素的加工方法开始于一个或两个数据的规格(1)Cmin，通过构图装置能够施加到被染物的最小着色剂浓度值，为在此之目的，其应假设为对所有着色剂是相同值(框10)，以及，可选择的，(2)各种可用的加工色的RGB值(框15)。如上所述，如果超级像素被用作复制的半色调元素(与抖动元素相反)，RGB值的说明仅在设计者想要她或他选择的目标色的视觉反馈时才是必须的(框15)。在框20中，设计者根据所选加工着色剂的特定比例，表现作为一组着色剂浓度，来指定一个目标色，而不参考RGB值。
使用加工色浓度值来指定目标色使得加工色或目标色到RGB或类似的特定色空间的任何转换是不必要的，除非设计者希望在计算机监视器上有视觉确认。假定设计者想要视觉反馈，图3A到3C的颜色混合算法(“CBA”)可被用来计算并且显示着色剂特定组合的视觉效果，以特定的浓度和在感兴趣的被染物上，为设计者核准(框25到40)。为讨论之目的，由颜色混合算法(框40)产生的建议颜色的再现的核准之后，设计者指定超级像素的尺寸，即，它将包含的多少像素(“N”)(框45)，尽管在其它实施方式中N的选择可以在框45之前进行。
指定了建议的超级像素的尺寸和颜色，在图4中详细说明的平均算法计算产生用于构成超级像素的像素的目标色所需的单个着色剂的量(框50)。计算了需要的着色剂量后，进行检查，确定N大到足以使需要测量产生某些所需的着色剂混合的非常小量的着色剂，如在着色剂施加器反应时间上的限制可能显现的一样，对印制的目标色来说不是一个限制因素(框55)。当N被确定大到足以不是限制因素时，半色调结构算法(“HCA”)，如在图5A和5B中详细说明的，用来安排施加到构成超级像素的单个像素的着色剂量，在某种程度上使超级像素中着色剂分布达到最大一致(框60)，使其能够用作能表现目标色的贴砖或半色调元素。
继续在图2A的框65，建造的超级像素随后可用作贴砖或半色调元素，并且放置在图案区域中。框70说明一个可选的加工步骤，其中图案使用超级像素可被显示，超级像素中单个构成像素在超级像素中着色剂的任何混合之前被显示。该加工步骤是有用的，例如，如果设计者想要详细地观察超级像素着色剂与相邻像素的相互作用，为降低或提高图案细节对比度之目的，等等。在框75，如果其它的图案区域需要着色，选择新的目标色(框20)，并且该加工方法，开始于框25，将被重复。当所有图案区域都已被着色时，图案能被转换为适当的指令，用于选择的构图装置(框80)，也许可根据共同转让的美国专利第4,mi984,169和5,195,043号的方法。
图2B是有关用作抖动元素的超级像素的建造。框10表示与图2A对应框有关描述相同的加工——Cmin的规格，Cmin是能精确可靠地释放到被染物上一个给定的像素大小区域的最小的着色剂量。然而，在该加工方法中，由于RGB值需要由抖动算法使用，加工色的RGB值也被指定(框15)。框20表示了设计者指定的构成所选抖动算法使用的抖动调色板的加工着色剂的不同组合及浓度的规格。可选择地，但优选地是，该加工方法可在某种程度上被自动化。请注意，由于Cmin的约束，抖动调色板通常包含一些不能产生的颜色，除去通过使用多色超级像素之外。
在框25中，所有该组合的(由设计者指定的加工着色剂以及加工着色剂的所有混合)RGB值，在其显现在选择的被染物上时，可用图3A到3C的颜色混合算法来计算，这将在下面更详细地说明。在框30和35中，设计者有机会在图案通过抖动算法使用抖动调色板再现时看到图案，并且将它与设计者预想的图案进行比较。一旦核准了所选抖动算法再现的图案时(框35)，设计者然后指定超级像素的大小，即，它包含多少像素(“N”)(框40)。
应该注意的是抖动图案仅使用不需要产生超级像素的颜色(例如，实际上，抖动算法实际使用的所有颜色能使用加工色或加工色的一个像素混合来产生)，则不需要形成多色超级像素，并且理论上，不需要从框40进行到55。然而，在许多情况下，抖动算法从需要产生超级像素的抖动调色板中选择至少一种颜色，并且加工将进行到框40。反之，如果所需超级像素，其中所有构成像素接收相同加工色组合，则无缝地建造成一个由同样的单个像素构成的超级像素。在图2B所示的优选实施方案中，对所有抖动调色板颜色产生的超级像素假设，即使对于表现加工色的抖动调色板颜色，是两种加工色的简单50/50混合，等。这将导致产生专由超级像素构成的抖动图案。由于该超级像素比单个像素大，因此可能需要适当比例绘制的图案，这对本领域技术人员来说是显然的。
指定了超级像素的大小及想要的颜色后，图4中详细说明的平均算法则计算产生构成超级像素的像素的调色板颜色所需的着色剂的量(框45)。然后进行检查，确定N大到足以使需要测量产生某些所需的着色剂混合的非常小量的着色剂，如在着色剂施加器反应时间上的限制可能显现的一样，对印制的目标色来说不是一个限制因素(框50)。如果认为N太小，可以选择更大的N值(框40)，并且一个满足框50需要的新的、更大的超级像素可使用图4的平均算法来建造。
然后，如图5A和5B中所详细说明的，使用半色调结构算法(“HCA”)来安排施加给构成超级像素的单个像素的着色剂量，在某种程度上使超级像素中着色剂分布最大地达到一致，使它们能够用作能表现图案颜色的抖动元素(框55-60)，并在计算机监视器上有可选的视觉确认(框65)。当所有的图案区域被染色到令设计者满意时(框70)，适当的构图指令，例如，以着色剂施加器启动指令的形式，可被生成并且送到构图装置供执行。
一旦产生想要颜色的超级像素产生时，则可被用作传统抖动算法中的抖动元素。相信几种不同抖动算法，包括自适应(adaptive)算法中的任何算法都可被用来产生令人满意的结果。例如，相信基于Thiadmer Riemersma工作的算法通常适于这种应用，如刊登在1998年12月出版的C/C++用户期刊上的“一种平衡抖动技术”一文所述。Riemersma抖动算法，由于它能使用任何可用的颜色调色板压缩彩色图像，以及由于它将抖动像素的影响限制在其周围小的区域，因此可被认为是一种结合有序抖动方案(局部的影响)和误差扩散抖动方案优点的算法。然而，Riemersma算法可能会在外观上产生稍微粗粒的结果。可选地，并且在最优选的情况下，一种通用的误差扩散抖动算法，在现有技术中被称为Floyd-Steinberg抖动，并且如在1995年3月28日出版的“PC杂志”第253页的文章所描述的算法，被认为可产生更平滑的结果。使用Floyd-Steinberg抖动产生过多像素化(pixelation)的情况下，可优选Riemersma抖动。相信现有技术中已知的其它抖动算法，如在Adobe Photoshop或类似图形软件适用的那些算法，也可以产生令人满意的结果。
本领域技术人员应该理解使用像素组代替单个像素可能需要适当缩放比例的要复制的图案或图像，来保证在其中使用超级像素的区域保持着与其中使用单个像素的那些区域的合适关系。例如，在图案中使用2×2超级像素时，整个图案可优选地在各尺寸上放大两倍，放大到一种可导致复制时最终图案有令人讨厌的粒度的情况。此外，如将易于为本领域技术人员所认可的一样，应注意图2A和2B中规定的许多加工步骤的顺序是，在某种程度上是任意的。因此，可以预见图2A和2B单个加工框中所述加工方法中的顺序，在不偏离本发明的基础上可被改变。仅是作为一个实施例，N的选择，即要建造的超级像素的大小能在整个加工中较早地确定。
作为图2A和2B中规定的一个初始步骤，选择一组液体着色剂，每种着色剂具有不同的颜色。这些颜色就成为“加工”色，其以不同的组合形成设计者可用的所有的半色调结构、着色剂混合以及抖动调色板。在特定的吸收性被染物上精确地预示着色剂特定组合颜色的工作具有挑战性。它是一项用标准图像技术软件不易完成的工作，虽然这些软件典型地包含对某些情况(例如，在平的、较没有吸收性表面上的网印)一般能产生可接受结果的算法。充其量，这些软件需要测定样品颜色，随后存贮在数据库中。存储的颜色测定然后在需要时显示在图案区域中。因此，该方案需要制造混合样品。
可选择并且优选地，可使用上述及以下将更详细地讨论的颜色混合算法。在使用该技术中，着色剂组合通过用由设计者在对加工色(和，被染物的固有颜色，如果有的话)样品视觉配比的基础上提供的RGB值开始预示，或者通过将测定，例如用分光光度计所得到的，转换为RGB值来预示。目标色由设计者使用加工色的相对浓度来指定。然后，在以下所述的颜色混合算法中使用加工色的RGB值和相对浓度，这些加工色所有可靠的混合的RGB值，当其显现在感兴趣的被染物上时(即，补偿被染物颜色，以及通过使用“芯(WICK)”和“密度(DENSITY)”值共同参数化的各种物理特性)，可被数学地计算，并且显示在计算机监视器上，为设计者提供机会，通过商业软件用远远超过现有技术的精度和可靠性来检查所选的颜色。
如图3A到3C示出的优选的颜色混合算法的流程图，它部分地基于Kubelka-Munk理论(参见，例如，James H.Nobbs，“Kubelka-Munk理论和反射系数预测”，Ref.Prog.Coloration 15(1985)，66-75页；还请参见，例如，Rolf G.Kuehni，颜色一实践和理论的介绍，John Wiley& Sons，1997)。以下说明该算法的典型输入值。
一般来说，Kubelka-Munk关系，比较简单地说，涉及材料的光吸收和光散射性能与其在光每个波长的反射率的关系。对于不透明材料(例如绝大多数织物被染物)，该关系可表示如下k/s＝(1-r)2/2r这个公式有效地建立了“k比s”或“k/s”参数，它表示在一些特定波长的材料的光吸收系数“k”及其光散射系数“s”与材料(有色的或无色的)的光反射率“r”的比。
正如所知的织物被染物的非涂料印花(即，涉及使用透明着色剂的印花)一样，在此公开的颜色混合算法假定给定染色的被染物的光散射仅是由于该被染物并且因此相对恒定。重要地是，由于k和s与光的吸收体和散射体的数量成比例，因此已发现这些参数为计算机辅助设计之目的而线性地按比例缩放，并且可被加给每一种施加的染料。还可采用其它物理特性，例如未使用的被染物染色能力(参见对算法的输入)。在分层的、透明颜色(即，如通过使用吸收但不散射光的着色剂所实现的)施加到光线散射介质(如织物被染物，如织物或毯)的情况下，以在此公开的方式使用Kubelka-Munk理论结果形成非常好地预示产生的颜色(混合或未混合的)，像该颜色显现在特定被染物上一样。Kubelka-Munk理论，如在此所扩展的，并非几乎很好地适于其中光散射着色剂放在有较小吸收性被染物表面的情况，就像在纸上，在像计算机控制的喷墨印刷应用的过程中。
在此公开的颜色混合算法包括多种被染物性质的效果，通过使用两个特别适合于织物被染物的用户特定参数(1)WICK，一个用户特定参数，欲容纳(accommodate)影响在被染物中发生的着色剂混合程度的各种物理特性，如着色剂溶液的粘度、被染物的毛细管结构、纱线或绒层、捻度，和压实度，以及被染物上着色剂溶液的表面张力，以及(2)DENSITY，另一个用户特定参数，欲容纳各种物理特性，如纱线或绒层、捻度，以及压实度，纱线纤维横截面的形状，以及组成被染物材料的折射和消光成分指数，由此被染物影响饱和度或彩度。
WICH参数的值从0到3，毛圈式地毯典型地使用0到1的值，和割绒地毯典型地使用2到3的值。DENSITY参数的值为0或更大，5左右作为应用中的上限。按标准选择的被染物DENSITY等于1。小于1的值对应比标准被染物密度小的被染物，并产生更轻色彩和更淡颜色的结果。大于1的值对应比标准被染物更密实的被染物，并产生更重色彩和更浓颜色的结果。例如，如果选择割绒作为标准，DENSITY等于1，则应用于毛圈式地毯的相同颜色需要DENSITY约等于0.3。相反地，如果选择毛圈式地毯作为标准，DENSITY等于1，则应用到割绒的相同颜色需要DENSITY约等于3。当WICK等于0，并且DENSITY等于1时，本发明的颜色混合模型简化为标准Kubelka-Munk理论。
简单起见，假设计算机显示装置是一个阴极射线管(CRT)。伽马(GAMMA)的特征在于CRT RGB数字计数与显示颜色的结果密度(RGB荧光物质)之间的关系。GAMMA的范围典型地从1到3，有为2的典型值。当使用一个LCD型显示器时，有关对颜色密度的RGB值的程序必须被适当地修改，但颜色混合算法不变。颜色混合算法涉及着色被染物对用来预示混合颜色的着色剂的k/s值的规范化的密度(RGBVAL。在流程图中)。算法自身并不依赖于计算机显示装置的类型；包括流程图中GAMMA仅是用作举例，并且仅涉及CRT显示装置的算法的RGB输入和输出，从而使由算法计算的颜色可以精确显示。
如果用光谱值代替RGB值来定义颜色，则光谱值取代图3B中的规范化的伽马校正的RGB值。此外，图3C中的RGB循环变为一个各光谱值的循环，并且显示计算RGBTOTAL的方框改为计算光谱值总量，使用以下关系式rTOTAL＝(1+(K/S)TOTAL)-[(1+(K/S)TOTAL)2-1]1/2(光谱公式)其中rTOTAL是作为应用于被染物的结果颜色的光谱值。将光谱值转换成RGB值，以及反过来的方法，是本领域技术人员所熟悉的。
为检查单个像素开发的，并且认为限制在其的图3A到3C的颜色混合算法，已发现在确定多像素结构的颜色值方面有以前没有认识到的适用范围。这是由于意外地发现着色剂，即使应用于如织物地毯的吸收性被染物上特定的、单个像素大小的区域时，不是被立即吸收，而是趋于形成一个可移动的层，以令人惊奇的程度，移动并与施加给被染物相邻区域的着色剂混合。因此，已发现颜色混合算法适合于超级像素中存在的情况，在此像素间的混合是有意的并且被鼓励的。这是因为该类型的超级像素的各像素中的着色剂浓度是相同的，并且等于设计者指定的浓度。满足该标准的超级像素的最大尺寸业已被说明。
超级像素的自动产生需要使用几种新的算法。现在略更详细地说明上述主要算法中的两个。鉴于颜色混合法计算超级像素RGB值，因而其它两个主要算法确定在超级像素的像素中如何分配着色剂的量。
如上所述，平均算法和半色调结构算法被用来开发能用作图案区域中的重复元素或抖动元素的超级像素。特别适用于需要产生在一个较大的区域上重现的超级像素，来产生一致的视觉效果。
平均算法分别在图2A和2B的框50和45中示出，并且结合图4的流程图更详细地被讨论。它指定了超级像素中接收着色剂的像素数目，以及该着色剂的相对量(即，浓度)。但它没有指定超级像素中的哪些应接收特定量的着色剂。该计算由半色调结构算法进行，这将被依次讨论。应该注意到平均算法假设最终的超级像素颜色对超级像素中着色剂的实际分布是不敏感的，并且超级像素中该着色剂的混合基本一致。后一个假设在被染物为着色剂扩散大大超过应用点(例如，放下(drop)“脚印”)准备时证明是成立的，但不是对所有被染物必然有效，并且，一般来说，对相对非吸收性被染物，例如证券纸或传统喷墨打印机纸是没有效的。
现在参考图4。为了使用平均算法，设计者必须确定构图装置能释放的最小着色剂浓度Cmin(由于最小的染料喷射响应时间，等)(框10)以及建造的超级像素的可接受的最大尺寸(即，N，组成超级像素的像素最大数目)(框15)。剩下的必要输入是超级像素颜色的设计者的规定。这是通过表达出在想要颜色中的各种加工色组分的相对浓度来指定(框20)。平均算法根据以下规则处理这些输入，如图4流程图所示。
对浓度为Ci的各种着色剂i1.让CiTotal＝N％Ci，必须分配在超级像素中的所有N像素中的着色剂i的总量(参见框30)。
2.如果CiTotal＜Cmin，假设在最大像素尺寸N和最小着色剂浓度Cmin限制下，在此所述的混合方法不能产生期望的颜色(见框35A)。否则，Cpixel按框45的指示来计算。
3.如果Cpixel＝(CiTotal)/N≥Cmin，各像素得到量Ci，并且完成对着色剂i的计算。
4.如果Cpixel＝(CiTotal)/(N-1)≥Cmin，则有一个像素没有得到着色剂i，但其余所有像素(N-1)得到量(CiTotal)/(N-1)，并且完成对着色剂i的计算。请注意到该算法没有指定哪个像素没有得到着色剂。
5.如果Cpixel＝(CiTotal)/(N-2)≥Cmin，则有两个像素没有得到着色剂i，但其余所有像素(N-2)得到量(CiTotal)/(NX-2)，并且完成对着色剂i的计算。请注意该算法没有指定哪两个像素没有得到着色剂。
6.对所有剩下的着色剂的处理与步骤4和5相似，使用量(CiTotal)/(N-3)，量(CiTotal)/(N-4)，等等，直到满足测试条件(框50)为止。在后面的情况，所有着色剂i将被分配给超级像素中的一个像素(但算法没指定是哪个像素)。
一旦平均算法建立了要分配到超级像素的着色剂浓度，则图5A和5B的半色调结构算法提供一种自动处理方法，来用于其中超级像素为2×2超级像素的情况。在这种情况中，建立的着色剂浓度可分配给超级像素中的各个像素，在某种程度上使超级像素中颜色最大地达到一致，并且使视觉上感觉不好的人工现象，如波纹的发展达到最小，即使是在理想的混合条件没有满足，或一些其它条件需要它的情况下。例如，着色剂的一致应用会防止纺织纤维的未染色点，因为液滴是被施加在超级像素的整个表面区域的。
一种合适的半色调结构算法的细节在图5A和5B中阐明。所示HCA版本被最优化用于2×2方形超级像素(虽然它的使用原理可容易地被本领域技术人员扩展到其它像素尺寸及构造)。它采用三段加工方法(1)使用传统的2×2拜耳阈值顺序阵列(Bayer threshold orderarray)，(2)一个旋转操作，以及(3)简单的示范性最小方形度规(leastsquares metric)。应该理解的是本实施例仅适用于说明，并且现有技术可适应于处理更大的超级像素和/或不同阈值的顺序阵列，或使用不同规则(度规的或其它的)来从平均算法提供的输出选择一个专门的半色调结构。
通过使用在其中像素按顺序沿对角线(即，上左，然后下右，然后上右，然后左下)填充的2×2拜耳阈值顺序阵列来指定着色像素的预定顺序，阈值顺序阵列在超级像素通过在整个超级像素分配各种着色剂铺成一个图案区域时保证视觉上一致。算法分配各着色剂给一个单独的、“可叠放的(stackable)”着色剂层阵列，以便使超级像素中不同着色剂的分配可分别地进行，然后组合的结果显示出集合的效果，与吸收性被染物中着色剂普通的分层性质相一致。当使最小方形度规最优化时，用于各着色剂层(参见图6)的旋转操作保持了视觉上的一致性。最小方形度规量化了施加给超级像素的液体的一致性。算法逻辑力求给超级像素中的每个像素分配相等总量的液体。该逻辑证明是满足实际使用的，即使不是数学上最优化的。
体现在HCA中的潜在假设是超级像素尺寸(即，“N”)是小到使着色剂在超级像素中分配对各像素是相同的——到一个适当的程度，施加的着色剂趋于在整个超级像素中迁移，而不论它们的施加点在哪。但是，业已发现如果潜在的假设不能被完全满足时，会出现人工现象(例如，由浅或深的像素在重复超级像素中的不希望有的放置形成的，波纹，杂色，或“样板划线”，导致在整个图案中形成了一个视觉上不能接受的人工现象)。使用顺序阵列是一种防范措施，它进一步将人工现象的可能性减至最小。它还将着色剂分散在整个超级像素，由此防止其它可能的问题或将其减至最小，如前述的“未染色点”。
如图5A的框10所示，HCA需要从指定着色剂浓度以及在包含着色剂浓度的建议的超级像素中的像素数目的平均算法的框60(图4)可得到的数据。然后，HCA为各着色剂产生(框15)一个空的2×2着色剂层阵列数据结构，和使用由2×2拜耳阈值顺序阵列指定的顺序，将一定量的着色剂(Cpixel)放在着色剂层阵列的特定数目的像素(N-M)中(框20)。在处理完所有的着色剂之后，各生产单独的、保存的着色剂层阵列(框25和30)，所得到的着色剂层阵列是“叠放”(框35)的提供一个候选超级像素，以及相应的SSD(离差平方和(Sumof Squared Deviations))，超级像素中着色剂平均量与构成超级像素各像素中的着色剂总量之间的差的尺度(框40)。用于2×2超级像素(N＝4)的SSD可以用下面的公式计算SSD=ΣN=14[Cave-CTotalN]2]]>在此Cave等于构成超级像素的所有N个像素上平均着色剂浓度(对所有着色剂)(即，由设计者为目标色确定的所有浓度之和)，并且CTotalN等于像素N中所有着色剂浓度(对所有着色剂)。
如果SSD等于0，意味着应用的液体着色剂被一致地分配在整个超级像素，并且以此标准，液体在超级像素上的分配是一致的。不过，一般来说，SSD不为0，所以有必要确定一个最小的SSD。为保证SSD是最小的，每个着色剂层阵列，依次旋转90°(图5B，框45)，如图6所示，着色剂层阵列被再次叠放来建造一个不同的候选超级像素(框50)，并且SSD计算被再次进行(框55)。当所有着色剂层阵列的所有旋转被执行时(框45到80)，产生最小SSD的组合被认为是最好的(框85)，并且被用来建造超级像素。该加工的有效执行消除了过多的计算，如计算领域的技术人员理解的一样。
该加工结果的实施例示于表示结构混合情况的图7和表示变位像素情况的图8中。先看涉及结构混合的实施例(参见图7)，设计者通过使用颜色混合算法已确定上述图案需要一种由70％的着色剂1、15％的着色剂2和15％的着色剂3组成的颜色(框10)。由于假设印制系统有一个30％的最小着色剂浓度(Cmin)，所以着色剂2和3不能被接纳，并且颜色不能通过所有三种着色剂在一个像素中简单的原位混合来建造。
设计者选择2×2作为“默认”的最小超级像素尺寸，从其开始加工，知道如果，在使用2×2超级像素尺寸中，最小着色剂浓度限制保持被违反的状态则软件结果将清楚地指示，并且计算需要用更大的像素阵列重新初始化。将这些数据输进平均算法(“AA”)，AA确定生产希望的颜色混合的着色剂比例和量，而不违反最小着色剂浓度限制，如框20所示着色剂1将以70％的浓度占4个像素，着色剂2将以30％的浓度占2个像素，和着色剂3将以30％的浓度占2个像素。这些结果总结在框30。
指定4个像素中的哪个接受这些不同部分的着色剂的工作是由半色调结构算法(“HCA”)负责的。如框40所述，HCA采用框30的数据，并且建造一组初始着色剂层阵列，用基于2×2拜耳阈值阵列的配置产生的着色剂的试验排列(“标准取向”)。但确定的是这将导致着色剂2和着色剂3被应用于相同的像素(上左和下右)，着色剂没有被用于上右和下左的像素——一种不理想的分配，因为在超级像素中显然没有产生着色剂的一致分配，如总量3600的SSD所示的。然后，HCA旋转着色剂层阵列试图建造一个有更低SSD的构造。示为“最终取向”的构造产生的SSD为0，这是由于，使用该构造，超级像素中的所有像素包含相同总量着色剂的事实。得到的超级像素构造由框50所示。请注意到不仅每个像素示出与其它像素相同的总的着色剂浓度，而且该浓度对被染物的完全饱和是在最佳水平(即，100％)。
图8描绘了一组涉及产生一个变位像素的类似操作。在此情况下，设计者通过由颜色混合算法提供的视觉反馈，已决定所述的图案需要一种由40％的着色剂1，30％的着色剂2，20％的着色剂3，和10％的着色剂4构成的颜色(框10)。如前所述，绘图系统有一个30％的最小着色剂浓度(Cmin)，以及如前所述，颜色将通过超级像素的使用来建造。设计者再次选择2×2作为“默认”最小超级像素尺寸，从其开始加工。这些数据输入平均算法(“AA”)，AA确定产生希望的颜色混合，并保持在最小着色剂浓度限制内所必需的着色剂比例和量如下(框20)着色剂1以40％的浓度占4个像素，着色剂2以30％的浓度占4个像素，着色剂3以40％的浓度占2个像素，和着色剂4以40％的浓度占1个像素。这些结果总结在框30。
指定4个像素中的哪个接受这些不同部分着色剂的工作再次由半色调结构算法(“HCA”)负责。如框40所述，HCA采用框3的数据，并且建造一组初始着色剂层阵列，用基于2×2拜耳阈值阵列的配置产生的着色剂的试验排列(“标准取向”)。但确定的是这将导致着色剂3和着色剂4被应用于相同的像素(上左)，着色剂没有被应用于上右和下左的像素，产生总量4400的SSD。然后，HCA旋转着色剂层阵列试图建造一个有更低SSD的构造。示为“最终取向”的构造产生1200的SSD——是不理想的，不过这不可避免地是由于在4个之中只有一个像素需要放40％的浓度。
得到的超级像素—变位像素—的结构如框50所示。请注意在此情况下，各个像素没有显示出与其它所有像素相同的总着色剂浓度，并且三个像素处于过饱和状态(以110％的浓度)。然而，第四个像素包含仅70％的着色剂浓度，导致在超级像素中的平均着色剂浓度对于整个被染物的饱和有最佳水平(即，100％)。在这个实施例中，大量的着色剂泳移进第四像素是预期的，由此产生在超级像素中的着色剂浓度水平不仅平均为100％，而且对每个像素实际上也是约100％。
当选择的加工色以及那些加工色所有可得到的像素内的混合由颜色混合算法计算时，所有这些颜色能根据图像技术软件中的RGB值来指定，选择允许在计算机监视器上检查产生的颜色。适于该目的的软件实施例包括由加州圣何塞的Adobe系统公司出版的AdobePhotoshop，不过其它有类似能力的已有图像技术软件也能使用。
从智能像素的颜色规格到用于印制设备的印制指令的变换加工，通过在适当软件中产生一个用一组染料施加器特定的触发指令与给定颜色或颜色组合相联系的查表，能非常直接地实现。优选地，该查表随后由能被电子控制系统访问，用适当的染料释放量和顺序“翻译”图案中给定像素单元想要的颜色，来在该特定像素单元在被染物上产生该颜色。可能必需存储该查表的结果，以确保用于每个色档上的各着色剂施加器的适当指令在适当时间——当要由该施加器染色的被染物上的单元从该施加器下通过时到达适当施加器。上述一种该加工的具体细节公开在共同转让的美国专利第4,984,169和5,195,043号，由此结合作为参考，其中的相关内容请见附图及以下说明。
为讨论之目的，在此使用下述假设、惯例和定义。术语“染料喷嘴”或“喷嘴”指施加器装置，单独地与在不同阵列中产生的每个染料流相关联。假设被染物印有在沿阵列下面路径测量时有十分之一英寸的分辨度或印花隔距的图案，即，阵列使染料射向被染物(或断开染料流)，根据假设每次被染物沿其路径移动十分之一英寸的指令。这意味着样板划线，如前所定义(即，延伸穿过被染物一个图案元素的连续线)，有十分之一英寸的宽或厚。
被染物沿着传送装置的速度假设为每秒一线性英寸，或每分钟五线性英尺。这意味着在每个其中被染物移动十分之一英寸的期间(即，每个十分之一秒)中，以下可称为一个图案周期，控制不同阵列中的单个染料喷嘴的每一个阀都接收一个电子编码指令，指定(a)阀是否应断开与其相应的染料喷嘴相交叉的转向空气(diverting air)流，以及，如果是，(b)指定该断开的持续时间。这个时间，其中染料流不偏转并且接触被染物，可被称为“触发时间”或染料喷嘴在其中“触发”或启动的时间。触发时间和染料接触时间是同义的。
阵列顺序编号，即，第一、第二，等等，指被染物从相应的阵列下或对面通过的顺序。类似地，“下游”和“上游”分别指传送装置的方向和与其相反的方向。假设共有8个阵列，每个都有四百零八个单个染料喷嘴，不过，本发明绝没有被限制在该数目，并且易于适用于支持每列成千上万个单个染料喷嘴，和/或更多数量的单个阵列。沿着被染物行进方向阵列与阵列的间距假设一致地为10英寸，即，壹百个样板划线宽度。请注意壹百个样板划线宽度意味着为壹百个图案循环处理图案数据。
为讨论之目的，电子控制系统将与下面讨论的、并在图中所示的计量喷射印制装置一起说明，该控制系统非常适合于此装置。不过，应理解的是该电子控制系统，或许有明显的改动，可用于在类似数量的数字化数据被快速分配给大量单个元素的其它装置中。
图1示出一个喷射染色装置18，它由一组放置在机架32中的八个单个色档36组成。每个色档36由多个，也许几百个，沿色档的长度以间隔序列排列的染料喷嘴组成，其中色档横穿被染物15的宽度延伸。被染物15，例如织物纤维，从滚筒34供应，并且由一般用38指示的电机来驱动的传送装置40输送通过机架32以及由此通过每个色档36之下。被输送过色档36之下后，被染物15可通过其它涉及染色着色步骤，例如烘干、固着，等等。
参照图9，以示意图方式示出组成图1喷射染色装置18的色档36的侧视图。对每个这样的色档36，单独的染料贮存箱33通过泵35和染料供应导管装置37在压力下给一个主染料歧管组件39或色档36供应液体染料。主歧管组件39与染料子歧管组件41沿其各自长度在合适的位置相连通，并给子歧管组件41供应染料。主歧管组件39和子歧管41都延伸横穿要染色的被染物在其上输送的传送装置40的宽。子歧管组件41配有数个间隔的、通常朝下的染料通道出口，被放置横穿传送装置40的宽度，产生数个射向要印制的被染物表面的平行的染料流。
大约垂直于子歧管组件41中各染料通道出口(未显示)成直线设置的是导风(air deflection)管62。每个管子62通过一个导风导管64与单个电-气阀相通，统一表示为“V”，其中阀根据图案控制系统16提供的图案信息，可选择地断开到空气管62的气流。每个阀门通过供气导管依次与压缩空气供气歧管74相连接，压缩空气供气歧管74配有由空气压缩机76提供的压缩空气。每个阀V，例如，可是电磁线圈型，是通过总线26从电子图案控制系统16接收的电信号来单个控制的。偏转管62的出口引导对准并且撞击子歧管41中的朝下染料通道的气流，并且使该气流转向到主集气室或槽80，液体染料从其，通过合适的染料收集导管82，被除去到染料贮存箱33用于再循环。
图案控制系统16经总线22从图12所示的多处理器系统接收图案数据。来自控制系统16的想要的图案信息在适当时间被传送到每个色档36的电磁阀，以响应色档之下通过传统装置40的被染物的运动，其中该运动是由有效地与传送装置40相关联，并且连接到控制系统16的适当的旋转运动传感器或变换器装置19来检测的。图案控制系统16将在以下参考图17到21来详细说明。
为了对比之目的，图10示出了另一种现有技术的控制系统，并将在以下详细描述。为说明之目的，对于如图10所示的该现有技术控制系统的印制数据或印制指令的格式在图11中示意性地描述。如图所示，通过“未加工”的图案数据与来自计算机生成的查表(“LUT”)的预生成触发指令数据电关联，图案元素数据(数据格式A1)首先转换为“开/关”触发指令(分别涉及与单个染料流相关联的转向空气的关闭或启动)。该触发指令数据仅指定，对每个喷嘴使用一个逻辑比特，其中给定阵列中的喷嘴在给定的图案周期中触发，并且由图11的数据格式A2表示。
在该查表生成时，未加工图案数据必须首先转换成“开/关”触发指令。控制系统以一串像素代码的形式接受未加工源图案数据。像素代码定义可被分配区分(distinguishing)颜色的图案的那些特殊区域。每一种代码，为每个样板划线，对每一个阵列上给定的染料喷嘴位置指定染料喷嘴的反应。例如，在一个有八个色档的系统中，每个像素代码因此控制八个单独的染料喷嘴(每个色档一个)相对于一个样板划线的反应。在此所用的术语“样板划线”用来描述横穿被染物平行于印制色档延伸的一个图案元素的连续的线。该样板划线的厚度，在被染物行进方向上测量的、相当于色档图案数据更新期之间，被染物在印制色档下行进的最大允许量。在该术语在此用在有关产生图案方面时，在此所用的术语“印制元素”可与术语“像素”互换。
操作者接口，例如工作站终端，可与多处理器系统中的主机相连。工作站起操作者接口的作用，来给主机提供输入参数，用于在织物染色装置的被染物上产生图案的每项作业。
操作者输入输入参数，例如“运行清单(RUN LIST)”，来为每项作业指定要染色的被染物类型以及要印花的图案类型。对于要染色的基底类型，运行清单输入访问一个包括染色装置中每个色档的触发时间的基文件。对图案类型，运行清单条目(entry)访问一个库存商品登记装置(SKU)文件。SKU文件为图案中使用的每个像素代码指定与之相关联的相应的色档。有了这个信息，多处理器和控制系统为每个色档中的各喷嘴产生单个的触发指令。
下述系统用四阶段的操作从操作者的运行清单产生查表。
首先，确定运行清单条目的类型，和产生来存储其信息的适当的表。如果条目是基底条目，则产生触发时间表用于与该基底条目相关联的特定被染物。如果条目确定为颜色条目，操作的第二阶段产生一个机器颜色表用于颜色装填(loading)配置。如果条目是SKU条目，则第三阶段产生一个图案颜色表，包括由SKU条目标识的相应的SKU文件。图案颜色表使每个像素代码与特定颜色名称相关联，而不是与先前所述的喷射染色装置中的固定色档相关联。因此，例如，像素代码A是与如“红”色相关联，而不是与特定色档相关联。
操作的第四阶段从触发时间表、机器颜色表和图案颜色表中所提供的数据产生查表。在本系统中，操作者仅需要输入用于机器颜色装料配置的颜色档目，来正确地产生适当的查表，用于所要求的图案和被染物。
有一个优点在于减少了去消需要存储转换的触发指令所需的存储空间。进一步，一系列作业可连续地印花，而不需要以前清洁以及重新装上特殊色档所需的机器的“停机”时间。操作者可不管要运行的图案随意地将颜色装进机器的色档。系统软件对特定的机器配置自动地产生正确的查表。
参照图12，多处理器印制系统5示出有一个主机12，用总线11连接到实时计算机10。可选的图案计算机14进一步通过总线11连接到主机12和实时计算机。显然，图案计算机14、主机12和实时计算机10的连接可使用连接局域网(LAN)的任何方式，例如以太网总线。图案控制系统16用总线26与一个喷射染色装置18相连。图案控制系统16通过总线22从实时计算机10接收输入数据。可提供可选的图案计算机14以使系统用户能够快速地生成他们自己的花纹设计。可选地，花纹设计可预装到磁或光介质上，用于读入系统。
每种设计有一个相关的库存商品登记装置(SKU)文件，用来为用于每个图案的系统提供设定参数。一个SKU文件包括用于要印花图案的图案名称、用于图案中每个像素代码的相关的颜色名称，和识别其中上要印制图案的被染物的基底参考ID。
基底参考ID访问一个基底文件，它包含用于该特定被染物的用于喷射染色装置18中每种颜色的触发时间。用于几个图案的SKU文件和基底文件的简化实施例在下面用表A和B给出。
表A

表B

现返回参照图12，计算机终端13可用合适的连接17，例如，一个标准RS232电缆，连接到主机12。则终端13用作操作者的接口，以运行清单的形式给主机12提供输入参数，用于由喷射染色装置18在被染物上要产生的每项作业或一系列作业。运行清单简单地是一系列的指令，提供给主机12，用于检索SKU文件和基底文件，来印制所需图案。运行清单进一步包括用于喷射染色装置18中每个色档的机器设定或“颜色填装”。典型的运行清单的实施例在下表C中给出，其中SKU文件由三字符代码表示，和基底文件由四特征代码表示。
表C


主机12从图案计算机14或其它存储源(未示出)取图案数据，并且设定其用于实时计算机10的处理。实时计算机10起确保未加工源图案数据恰当地输出给图案控制系统16，并由此提供给喷射染色装置18中各喷嘴的作用。
图13示出说明用于自动产生与每个所需图案的每个颜色档相关联的查表的软件操作的流程图。系统利用由终端13(图12)的操作者产生的运行清单来制作一个查表，用于所需颜色组合中的所需图案。如上所述，系统操作以四个阶段进行，前三个阶段检索制作用于所需图案的查表所必需的文件信息和机器颜色填装配置，和第四个阶段实际上是产生要使用的查表。
机器操作者仅需要在其运行清单中输入(1)哪个色档包含哪个颜色，即，色档机器配置填装，(2)运行什么样的地毯底层，如，WXYZ基底，HIJK基底，等等，以及(3)所需的图案，如，SKU＝ABC，ADE，CDF，等等。如图13所示，软件系统通过从操作者的运行清单得到运行清单条目44而开始(在42)。下一步，系统确定运行清单条目的类型，即，基底条目、颜色档目，或者SKU条目，如步骤46、52和58所示。如果运行清单条目是基底条目，则系统为该条目检索基底文件，并且获得用于各被染物基底的每个色档的触发时间，如步骤48所示。从触发时间，在步骤50，系统为喷射染色装置中每个色档生成一个触发时间表。一旦触发时间表生成，系统循环回到检索下一个运行清单条目。
如果运行清单条目是一个颜色档目，则系统获得由运行清单指示颜色填装(步骤45)。机器配置颜色填装由操作者根据那种颜色装进喷染色装置18(图1)中各色档36的相应的染料箱33(图9)中来确定。如步骤56所示，经过颜色填装，用于色档的机器颜色表产生，并且系统然后循环到获取下一个运行清单条目。
如果运行清单条目是一个SKU条目，则系统从SKU文件获得数据，存储在系统其它地方，例如在图案计算机14(图12)或光盘存储器(未示出)中。从SKU文件，图案颜色表被产生，步骤61，包含与图案中每个像素代码相关的颜色。当触发时间表、机器颜色表，和图案颜色表为一个相应的作业已产生时，则实际产生查表(“LUT”)的最后阶段如图14流程图所示进行。
系统为相应图案为每个色档自动地产生查表，步骤66，通过首先从图案颜色表获得第一像素代码，如步骤68所示。接下来，在步骤70，使用先前获得的像素代码，从图案颜色表得到首颜色和颜色百分比。使用颜色，系统其次从机器颜色表得到与该颜色相关的色档号码，步骤72。从色档号码，系统从触发时间表得到用于相应色档的触发时间，如步骤78所述。在步骤84，改动的触发时间通过增加颜色的百分来得到，如在步骤70得到的，和在步骤87得到触发时间。然后，如步骤86所述，改动的触发时间存在查表中，用于给定的像素代码和色档号码。
然后，步骤88，系统确定是否用于特定像素代码的所有颜色都被找到。如果不是，系统循环回到步骤70，下一个颜色和颜色百分比在此从图案颜色表中得到，用于特定的像素代码。该循环，即，步骤70到88，一直重复直到用于特定像素代码的所有颜色都被找到为止。
在这一点上，系统确定是否所有的像素代码都被装进查表。如果不是，系统转到步骤68，下一个像素代码在此从图案颜色表得到。然后，一起循环步骤68到90直到所有像素代码都被装进查表为止。在这一点上，所需图案的整个查表已产生，并且在完成前(步骤94)被送到喷射染色装置(步骤92)。
图13和14所示流程图所描绘的系统软件，在每次需要新的查表时它自身重复。这可能是由于要印制图案中的变化，被染物或其上要印制图案的基底中的变化，或当机器有不同配置时发生。在这方面，由于一种或多个色档的故障，可能必须重新配置机器。例如，如果装置包括八个色档，并且图案仅需要两种颜色，如果一个色档有故障，则该颜色能被装进到其余六个色档中的一个，并且能产生新的查表来印制希望的图案。
以下说明简化的实施例如下，来说明本发明的操作。为了说明这些实施例，喷射染色装置18假设仅包含四个色档。此外，SKU文件和基底文件如上样表A和B所给出的。示范性的操作者的运行清单，如上表C中给出的，被用来处理用于SKU文件ABC，ADE和CDF的作业。
在操作中，得到第一运行清单条目“基底＝WXYZ”(步骤44)。系统确定该条目是一个基底条目，并且从基底文件得到用于基底WXYZ的触发时间(步骤48)。然后，如图15A所示，系统产生用于各色档的触发时间表，其中触发时间以毫秒给出(ms)。
下一个运行清单条目，“色档1＝红色”被得到，并且确定其是用于一个色档条目(步骤52)。如图15B所示，系统从运行清单得到颜色填装，并为色档产生机器颜色表。得到运行清单中的每个色档目来完成机器颜色表。
然后，系统得到下一个运行清单条目，“SKU＝ABC”，并且从相应的SKU文件获得对应的数据(步骤60)。从SKU数据，得到图15C所示的图案颜色表。
在这一点上，系统开始为用SKU ABC标识的所需图案产生实际的查表。第一像素代码A及其相关颜色，红色，从图案颜色表得到。下面，系统从机器颜色表把红色看作是色档1。最后，从触发时间表得到色档1的触发时间。这样，在我们的实施例中，与色档1相关的10毫秒的触发时间被存储在图15D所示的查表中，用于相应的像素代码A。
然后，系统它自身为像素代码B重复，结果在查表中存储10毫秒触发时间用于色档2。系统没有填充的任何查表条目假设含0触发时间或“空值(null)”触发时间。因此，系统为所需图案ABC产生如图15D所示的查表。
继续该实施例，下一个运行清单条目SKU＝ADE从操作者的运行清单获得。这说明要有一个新的图案；很可能需要产生一个新的查表。表16A到16C分别示出与SKU ADE相关的触发时间表、机器颜色表和图案颜色表。
对于本实施例，图16A所示的触发时间表，在相同的基底WXYZ通过装置被运行时，与前一个实施例相同。类似地，机器颜色表与色档颜色填装没有改变时保持一样。但是，图案颜色表不同于前述实施例，因为运行了一个新的图案，SKU ADE。如图16C和与图案ADE相关的SKU文件所示，对于像素代码A，相关的颜色包括50％红和50％蓝——意味着这两种颜色的原位混合。因此，当产生查表条目时，图14的步骤70到88循环两次，即，一次用于50％的红色，和第二次用于下一个颜色，50％的蓝色。
在本实施例中，图16D中所示的查表由系统产生。像素代码a首先从图案颜色表获得，并且得到其第一颜色以及颜色的百分比，50％的红色(步骤70)。接下来，系统把红色看作色档号码1，并且然后从触发时间表中得到10毫秒触发时间用于该色档。该触发时间，10毫秒，乘颜色百分比，得到改动的触发时间。这样，10毫秒乘50％等于5毫秒，然后将其存在查表中，用于给定的像素代码和色档。
因为还没有找到用于该像素代码的所有颜色，所以系统循环回到步骤70(图14)并且得到下一个颜色，即，50％的蓝色。重复步骤70到88的顺序，并且改动的触发时间存在查表中(图16D)。然后，为图案颜色表中其余的像素代码重复该操作，直到查表完成为止。显然通过使用颜色的百分比，颜色可以在给定像素中逐渐变化或混合，从而形成喷射染色装置中没有填装的其它颜色。
回到操作者的运行清单，得到下一个条目“SKU＝CDF”，并且根据上述实施例产生图16的查表。
如上所述，系统响应操作者的运行清单自动产生查表。操作者仅需要输入要运行的基底类型、需要的SKU图案和机器配置。然后，系统没有任何昂贵时延地产生查表，以在色档中重装颜色。此外，如果一个色档有故障，操作者仍能没有任何延迟地完成运行清单。例如，假设一个五色档机器，其中只有四个色档像上述实施例一样被预先填装。如果，在准备运行由SKU ABC给定的图案时，机器出现故障，并且色档1不再工作，则操作者可用红色染料快速填装色档5，并且系统会响应其自动地产生新的查表。(假设基底ID为色档5指定10毫秒的触发时间。)在该实施例中，图16F所示的查表产生与图15D所示的用于无故障系统的查表相反。在任意一个情况下，都能印制有正确颜色的正确图案。
随着适当查表的产生，单个的“开/关”触发指令必须以接纳机器上阵列的物理排列的方式，指向适当的染料喷嘴。与要印制被染物的给定区域相对应的恰当的触发指令数据，必须在确切的时间，在给定被染物区域通过恰当阵列之下时到达初始阵列，和每个下游阵列。这是通过交替阵列数据并且在图案开始时对下游阵列和在图案结束时对上游阵列插入假想的“断开”来完成的，从而有效地排列程序并且延迟图案数据到达下游阵列，直到被染物已有机会移进下游阵列之下为止。退出该交替操作的数据是以串行比特流的形式，包括，对于给定的图案循环，每个喷嘴一比特(指示喷嘴在循环期间是否应触发)，对于各列中每个相应的喷嘴，如图11的数据格式A3所示。
然后，该串行比特流被供给到一个数据分配器，对于从注册控制系统(指示一个新的样板划线要开始)接收的每个“起始图案循环”脉冲，简单地计算与给定阵列中喷嘴数目相对应的恰当的比特数目，按该比特从交替操作接收的顺序。当包括用于整个阵列的触发指令所需的恰当的比特数目已计算出时，该组比特以串行方式送到适当的阵列，用于进一步的处理，如下所述，并且计算程序为印制操作中涉及的下一阵列重新开始。每个阵列，按旋转顺序，以类似的方式被发送数据用于给定的样板划线，并且加工在每个“起始图案循环”脉冲重复，直到被染物的印制完成为止。
与每个阵列相关联的是电子编码值，用于由该阵列为与给定图案相关的所有印制循环要使用的实际触发时间。重要的是请注意这个“持续时间”值可在列与列之间不同，并且能在喷嘴与喷嘴之间或印制循环与印制循环之间不同。该“持续时间”值被加在从图案数据分配操作得到的“触发/非触发”单比特数据上，并被暂时存储在一个或多个与各阵列单个相关的移位寄存器中。在预定的延迟使移位寄存器的时间能够填充后，数据被同时送到与在沿阵列的每个染料喷嘴位置的转向气流相关联的相应的阀。
图17到20描述的控制系统可以很容易地通过将系统看做是基本上包含三个独立的以串行顺序运行的数据存储和分配系统(触发时间变换器，它与存储器、“交错(stagger)”存储器和“加特林(gatling)”存储器结合)的系统来进行说明。这些系统示意性描述于图17中，图17表示适用于上述印制装置的本发明的控制系统的概述。图20示意性地描绘了在图17中所示处理阶段的典型数据格式。每个阵列与相应的串联排列的触发时间变换器和“交错”存储器，后面是“加特林”存储器相关联。每个这些主要元素将依次讨论。
未加工图案数据在从被染物运动传感器(图17)接收到的“起始图案循环”脉冲激励下被发送。在每次被染物传送装置使被染物在印制阵列下沿路径移动预定的直线距离(例如，十分之一英寸)时，该传感器产生一个脉冲。(请注意，在现有技术的系统中，“起始图案循环”脉冲是从注册控制系统中接收的；而在此所述创新系统中，单独的注册控制系统是不需要的。)相同的“起始图案循环”脉冲为了以下所说明的原因同时被发送到各阵列。
未加工的印制数据是以像素代码序列的形式，有一个这样代码，为每个样板划线，指定对每一个阵列上给定染料喷嘴位置的染料喷嘴响应，即，每个像素代码控制相对于一个样板划线的八个独立的染料喷嘴(每个阵列一个)的响应。如上所述，像素代码只定义可被分配不同颜色的图案的那些特殊区域。该数据优选以严格顺序排列，有用于在序列之首的第一样板划线的施加器1-480(假设每色档有480个施加器)的数据，后面是用于第二样板划线的施加器1-480的数据，等等，如图20的数据格式B1所示。
该像素代码完整的串行流，以同样的形式并且没有任何阵列-特定分配，被发送到与各相应阵列相关联的触发时间变换器/存储器，用以将像素代码转换成触发时间。像素代码流优选包括足够多的代码，来为用于整个图案中每条样板划线的横穿被染物的每个染料喷嘴位置提供一个单个代码。假设八个阵列，每个480个施加器，宽0.1英寸的样板划线(沿被染物路径测量)，和长60英寸的整个图案(即，沿被染物路径测量)，将需要由288000独立代码组成的未加工图案数据流。
包含每个触发时间转换器的是一个有足够地址数量的查表，以便形成串行图案数据流的每个可能的地址代码都可被分配一个查表中的唯一的地址。查表中的每个地址是一个字节，它表示相对触发时间或染料接触时间，假设使用八比特地址代码来形成未加工的图案数据，则能为0或者响应所述染料喷嘴是保持“开”的相对时间量是255不同离散时间值中的一个。(更精确地，在所述的印制装置中，这些时间值表示与相应的转向空气喷嘴相关联的阀应该保持关闭的相对时间量，由此断开转向空气流并使染料流能撞击被染物。)因此，对于像素数据的每个八比特字节，256不同触发时间中的一个(包括0触发时间)被定义，用于每一个阵列上各特定喷嘴单元。
喷嘴本性(identity)由串行图案数据流中的地址代码的相对位置和预置在查表中的信息来确定，哪个信息指定哪个阵列中给定喷嘴位置的触发，以及触发时间多长。(如果理想，数据由两个或多个字节单个组成，指定，例如，65536不同触发时间中的一个或其它印制参数水平，可根据在此所教的，对硬件的适当改动来使用。)该结果，以数据格式B2(参见图20)，被发送到与给定阵列相关的“交错”存储器。在这一点上，没有试图补偿阵列之间的实际间隔，或分组并保持数据来送到与每个染料喷嘴相关的实际气阀。
对阵列间实际间隔的补偿可以参考图18A和18B来很好地说明，它们在功能上更详细地描述了用于不同阵列的单个交错存储器。
“交错”存储器处理由查表产生的触发时间并且履行两个主要功能(1)来自查表的串行数据流，表示触发时间，被分组并被分配给印制机器上的适当阵列，以及(2)“无效”数据被加到用于各阵列的图案数据，在启动时并对指定给该特定阵列的预定间隔，来禁止读图案数据，为了补偿在其中带有该图案数据的要印制被染物的特定部分正从阵列到阵列移动的经过时间，。
“交错”存储器操作如下。触发时间数据被送到与八阵列中的每一个相关联的单独的随机存取存储器(RAM)。虽然可使用静态或动态RAMs，不过业已发现优选静态RAMs，因为增加的速度。在每个阵列，数据以从查表发送的顺序写入RAM，由此保持单个触发时间喷嘴和阵列的一致。每个RAM优选有足够的容量，来保存用于从第一延伸到第八阵列的所有样板划线(为讨论方便假设为七百)的触发时间信息，用于其相应阵列中的每个喷嘴。在下面的讨论中，把七百条样板划线看作安排成七组每组一百条样板划线(对应假设的阵列内间隔)会比较有益。
RAM以单向重复循环中写入或读出，所有“读”指针集体被初始化并且被“锁步(lock-stepped)”，以便使所有RAM中用于所有阵列的对应地址单元被同时读出。与各RAM相关联的是预定的偏移量值，其表示顺序存储器地址值的数量，分离用于将数据插进存储器地址的“写”指针和用于从RAM地址读出数据的“读”指针，由此对相应的给定存储器地址的读和写操作在时间上“交错”。
如图18A左侧所示，第一列的RAM偏移量值为零，即，“读图案数据”操作初始于与“写图案数据”操作相同的存储地址，没有偏移量。但是，第二阵列的偏移量显示为100，该数相当于弥补，在沿被染物的路径以样板划线为单位测量时，使第一阵列与第二阵列实际分开的距离所需的样板划线或图案循环的数量(以及对应的读或写周期的数最)。
如所描绘的，“读图案”指针，初始于第一存储地址单元，它“超过”“写”指针或比其“早”100个地址单元。因此，在落后“写”操作100个连续单元的存储地址单元开始“读”操作，有效地将写入数据的读出延迟了100图案循环，来响应---并且补偿---第一和第二阵列之间的实际间隔。为了避免对“读”操作使用“空”数据直到在“读”指针赶上由“写”指针写入的第一地址为止，可以使用“读禁止”程序。该程序仅在图案开始和结束时是必需的。可选地，表示0触发时间的数据可以被装进RAM在适当的地址单元，以便使“读”操作，尽管被使能，读使喷嘴在该时间期间中止的数据。
图18A和18B的右侧描绘了第八列的交错存储器。如同所有其它列一样，“读”指针被初始化到RAM中的第一存储地址。在其初始化的存储地址单元所示的“写”指针，通过相当于七百样板划线的地址差引导“读”指针(假设7个中间阵列和100样板划线一致的阵列间间隔)。
图18B描绘了图18A的交错存储器，正好在一百图案循环后，即，在一百样板划线的数据已读出之后。与阵列1相关的“读”和“写”指针仍在一起，但已“向下”移了一百个存储地址单元，并且现在在RAM中读和写与第二组一百个样板划线的第一行相关的触发时间数据。
与阵列2相关的“读”和“写”指针仍由对应于阵列1和阵列2之间实际间隔的偏移量所分开，在以样板划线为单位来测量时。在考虑与阵列8相关的指针时，“读”指针被设置从第二组一百个样板划线中读第一行触发时间数据，而“写”指针被设置将新的触发时间数据写入只有在RAM中现有的七百个样板划线读出之后被读的RAM地址中。因此，显然“读”指针指定在七百个图案循环之前写入的触发时间数据。
与各阵列的交错存储器相关的存储寄存器存储用于要由该图案循环中该相应阵列染色的样板划线的触发时间数据，直到被来自指示被染物已行进了相当于一个样板划线宽度距离的被染物变换器的脉冲所激励为止。那时，触发时间数据，以数据格式B3(参见图20)，被送到“加特林”存储器，用于进行以下所述的处理，并且用于下一个样板划线的触发时间数据被送到交错存储器，用来进行上述处理。
图19描绘了用于一个阵列的“加特林”存储模块。对于图1所示的印制装置，图19所示的八配置的类型是必要的，每个阵列一个。在优选实施方案中，所有的都由一个公用时钟和计数器来驱动。加特林存储器履行两项主要功能(1)串行编码触发时间流被转换成单独的逻辑(即，“开”或“关”)触发命令字符串，每个相应的“开”字符串的长度反映对应编码触发时间的值，以及(2)这些命令迅速有效地分配给适当的施加器。
如图19所绘，与各阵列相关联的是一组先进先出的专用存储模块(其中的每个在以下称为“FIFO”)。FIFO的一个基本特征是数据从FIFO读出的次序或顺序与数据写入FIFO的次序或顺序正好相同。在此所述的示范性实施方案中，该组FIFO必须有充足的总容量，以存储用于阵列中四百八十个转向空气阀每一个的数据的一个字节(即，八比特，相当于包括原图案数据的地址代码的大小)。为说明之目的，将假设所示的两个FIFO中的每一个都能容纳二百四十个字节的数据。
每个FIFO有其输入连接到时序加载器，其输出连接到一个单独的比较器。配置一个计数器响应来自“加特林”时钟的脉冲将八比特增量计数送到每个比较器。“加特林”时钟也连接到每个FIFO，并且因此同步开始涉及FIFO和与各FIFO相关的比较器的操作。如果“触发时间”基于的最小时间增量在阵列与阵列之间不同，独立时钟和计数器可与每个这样的阵列相关联。优选地，各比较器的输出可以可操作地连接到各移位寄存器/锁存组合，其用于在数据被送到相应阵列之前临时存储比较器的输出数据，以下将更详细地叙述。每个比较器输出也指向一个公用探测器，其功能将在以下说明。如图19所示，来自探测器的复位脉冲在每个图案循环完成时被送到“加特林”时钟和计数器，如以下所述。
响应变换器的脉冲，用于每个阵列的相应的交错存储器按顺序读出，并且数据供给到一个特定阵列的时序加载器，如图19所示。时序加载器发送接收的第一组二百四十字节数据到第一FIFO，发送第二组二百四十字节数据到第二FIFO。类似的操作在其中与阵列相关的时序加载器中同时进行。每个字节表示用于阵列中单个喷嘴的相对触发时间或染料接触时间(或者，更精确地，经过的转向空气的中断时间)。
在装上用于各阵列的每个FIFO之后，它们同时从“加特林”时钟发送一系列脉冲，每个脉冲激励每个FIFO发送一个字节数据(由八比特组成)，按照字节被时序加载器送到FIFO的相同顺序，给其相应的单独比较器。该FIFO“触发时间”数据字节是由比较器接收的两个独立输入之一，第二输入是从与各阵列相关联的所有FIFO公用的单计数器发出的一个字节。该公用计数器字节响应激励FIFO数据的相同加特林时钟脉冲被发送，并用作一个时钟，来测量从染料流撞击被染物开始的经过时间，用于该图案循环。在来自加特林时钟的每个脉冲，新的一个字节数据从每个FIFO释放出来并且送到其相应的比较器。
在各比较器，八比特“经过时间”计数器值与FIFO发送的八比特“触发时间”字节的值进行比较。该比较的结果是一个“触发/非触发命令”比特，被送到移位寄存器和指示器。如果FIFO值大于计数器值，指示用图案数据说明的理想触发时间大于用计数器说明的经过触发时间，比较器输出位是一个逻辑“1”(由阵列施加器解释为“触发”指令)。否则，比较器输出位是一个逻辑“0”(由阵列施加器解释为“非触发”或“停止触发”指令)。在下一个加特林时钟脉冲，每个FIFO中的下一字节触发时间数据(对应沿阵列的下一个单个喷嘴)被送到相应的比较器，在那与相同计数器的值进行比较。每个比较器比较由其相应的FIFO送来的触发时间值和计数器值，并且适当的以逻辑1或逻辑0的形式产生一个“触发/非触发”命令，来传输到移位寄存器和探测器。
该加工重复进行直到二百四十个“触发时间”字节都从FIFO读出，并与计数器指示的“经过触发时间”值已进行比较为止。这时，移位寄存器包含一串与各个触发命令相对应的二百四十个逻辑1和逻辑0，将这些触发命令以并行格式转送到一个锁存。在移位寄存器为给锁存后面的转送接受新一组二百四十个触发命令的同时，锁存将触发命令从移位寄存器，平行地，转移到与阵列染料施加器相关的单个空气阀。每次移位寄存器将其内容转送到锁存(响应时钟脉冲)时，计数器值增加。
在该转移后，计数器值增加一个时间单元，并且重复该处理，其中通过使用由计数器提供的新增加的“经过时间”值的比较器，按顺序，再检查每个FIFO中的二百四十字节的“触发时间”数据，并将其变成二百四十单比特“触发/非触发”命令。同时，在一个优选实施方案中，串行触发命令通过在此公开的移位寄存器/锁存组合可转换成为并行格式并以该格式存储，可以预见可使用不同可替换的技术，来将串行触发指令流引导给适当的施加器，而可以不必将所述命令转换为实并行格式。
上述加工，涉及每个FIFO的触发时间数据的整个容量与计数器产生的每个增加的“经过时间”值的顺序比较，被重复进行直到探测器确定该阵列所有比较器的输出都为逻辑“0”时为止。这表示，对于阵列中的所有喷嘴，阵列中任何喷嘴的希望的触发时间(由FIFO值表示)没有超过计数器指示的经过时间。当该情况被比较器检测到时，它指示，对于该样板划线和该阵列，所有的所需印制都已发生。因此，探测器发送“复位”脉冲给计数器和加特林时钟。然后，加特林模块等待下一个被染物变换器脉冲，来激励用于下一个样板划线的触发时间数据的传输以及由时序加载器将其装进FIFO中，并且如上所述，重复进行反复的读出/比较处理。
在优选实施方案中，用于各阵列的加特林存储器实际上可由两个独立并相同的FIFO组成，该FIFO可以可选择地与阵列的阀相连接。这样，当数据被读出并在加特林存储器中进行比较时，用于下一个样板划线的数据可装进与可替换的加特林存贮器相关的FIFO中，由此消除在不同情况下可能出现的任何数据加载延迟，如果每个阵列仅使用一个加特林存储器。显然，单独的FIFO的数量可以适当地更改，来容纳每个阵列更多或更少的染料喷嘴。
图21描绘了一种可选的存储器，要与每个阵列相关联，它可在想要最大的图案清晰度时使用。该存储器，可以采用静态存储器形式，具有“调谐”和“微调”功能，以精确方式来补偿在单个施加器的响应时间或染料流动特性方面的小的变化。这是通过RAM中包含的查表来实现的，对于给定阵列中的每个施加器，以及如果希望的话，对于与该施加器相关的每个可能的触发时间，查表与一个单独的因素相关联，该因素通过计数器，来增加或减少响应相同的图案数据触发指令使给定阵列中的所有施加器在被染物上释放基本相同量的染料所需的、由图案数据所控制的触发时间。
通过提供一种自动方法，预定颜色的超级像素通过其可以被构建并铺在图案区域或用作抖动元素，平均算法和半色调结构算法的使用大大扩展了可用来为给定图案着色的调色板颜色的范围，并且还大大提高了抖动算法的能力，来产生非常匹配连续色调图像的感观色。这些追加的多功能性能使最初选择的加工色较少，这对于复制想要目标色的系统的整体能力是很重要的，并且用相对少的不同加工色在被染物上提供产生一个宽范围的感观色。
上述的优选实施方案仅用作举例。显然，本领域技术人员对上述本发明的改动仍将落入本发明范围内。本发明并没有被限制在上述的说明书，而是由权利要求的范围来限制的。
权利要求
1.一种用来给超级像素着色的自动加工方法，定义在一个计算机辅助设计系统中，包含特定数目的构成像素N，并且使用一组预定的加工色，用来给含特定目标色的图案区域着色，所述加工方法包括步骤a.定义一种所述加工色的组合，每种所述加工色有单独的特定浓度，分配给所述超级像素，当混合在一起时，将产生所述目标色，其中，对所述特定构成像素的所述加工色的所述分配受最小特定浓度的制约；以及b.在步骤(a)的所述加工色的所述组合中，确定所述加工色对于特定构成像素的特定浓度的分配，其中在所述超级像素中产生一个希望的着色剂分布。
2.如权利要求1所述的加工方法，包含步骤确定所述加工色组的颜色组分值和所述目标色的颜色组分值。
3.如权利要求2所述的加工方法，包含步骤在计算机监视器上显示所述目标色。
4.如权利要求2所述的加工方法，其中所述图案区域在一个吸收性被染物上，并且其中所述加工色的所述颜色组分值，如所定义的，包括用于所述被染物反射性的容纳调节。
5.如权利要求4所述的加工方法，其中，所述容纳调节涉及k比s关系的Kubelka-Munk的使用。
6.如权利要求5所述的加工方法，其中，所述容纳调节包括芯吸特性。
7.如权利要求5所述的加工方法，其中，所述容纳调节包括密度特性。
8.如权利要求1所述的加工方法，其中，在步骤(b)，所述加工色特定浓度的所述分配，在超过百分数之百的构成像素中，产生一个加工色分配总浓度。
9.如权利要求1所述的加工方法，其中，所述想要的分布是一种在所述超级像素中所述着色剂分布最大地达到一致的分布。
10.如权利要求1所述加工方法，其中，在步骤(b)，所述想要的分布是使用离差平方和来确定的。
11.如权利要求1所述的加工方法，其中，在步骤(b)，所述加工色特定浓度的所述分配是通过对每种着色剂的拜耳阈值顺序阵列的连续旋转来进行的，从而使离差平方和计算达到最小。
12.如权利要求1所述的加工方法，其中，所述超级像素被用来铺一个一致的着色的图案区域。
13.如权利要求2所述的加工方法，其中，所述超级像素用作抖动元素，来给图案区域着色。
14.如权利要求1所述的加工方法，其中，在步骤(b)，加工色的所述组合包括特定加工色的特定浓度，它小于所述最小特定浓度，并且大于所述最小特定浓度除以N，并且其中所述特定加工色不一致地分配在所述N个构成像素中。
15.如权利要求2所述的加工方法，进一步包含步骤d在计算机监视器上显示包含所述超级像素的图案。
16.如权利要求15所述的加工方法，其中包括，在计算机监视器上，在像素间混合前，显示构成所述超级像素的单个像素。
17.如权利要求15所述的加工方法，进一步包括步骤自动产生指令，启动着色剂施加器，将所述监视器上显示的所述图案复制在所述吸收性被染物上。
18.一种给超级像素着色的加工方法，包含特定数目的构成像素N，并使用一组预定的加工色，用于给有特定目标色的图案区域着色，所述加工方法进一步提供由所述超级像素表现的所述目标色的显示，包括步骤a.定义所述加工色的颜色组分值；b.定义要分配给所述超级像素的特定浓度的所述加工色的组合，当混合在一起时，产生所述目标色，其中对于特定构成像素的加工色的所述分配受一个最小特定浓度的制约；c.确定所述目标色的颜色组分值；以及d.在步骤(b)所述加工色的所述组合中，确定对于特定构成像素的所述加工色的特定浓度的分配，在所述超级像素中产生一个想要的着色剂分布。
19.如权利要求18所述的加工方法，其中，所述图案区域在一个吸收性被染物上，并且其中所述加工色的所述颜色组分值，如所定义的，包括用于所述被染物反射性的容纳调节。
20.如权利要求19所述的加工方法，其中，所述容纳调节涉及k比s关系的Kubelka-Munk的使用。
21.如权利要求20所述的加工方法，其中，所述容纳调节包括芯吸特性。
22.如权利要求20所述的加工方法，其中，所述容纳调节包括密度特性。
23.如权利要求18所述的加工方法，其中，在步骤(b)，所述加工色特定浓度的所述分配，在超过百分数之百的构成像素中，产生一个加工色分配总浓度。
24.如权利要求18所述的加工方法，其中，所述分布是一种在所述超级像素中所述着色剂分布的最大地达到一致的分布。
25.如权利要求18所述的加工方法，其中，所述想要的分布是使用离差平方和来确定的。
26.如权利要求18所述的加工方法，其中，在步骤(b)，所述加工色特定浓度的所述分配是通过对每种着色剂的拜耳阈值顺序阵列的连续旋转来进行的，从而使离差平方和计算达到最小。
27.如权利要求18所述的加工方法，其中，所述超级像素被用来铺一个一致的着色的图案区域。
28.如权利要求18所述的加工方法，其中，所述超级像素用作抖动元素，来给图案区域着色。
29.如权利要求18所述的加工方法，其中，在步骤(b)，加工色的所述组合包括特定加工色的特定浓度，它小于所述最小特定浓度，并且大于所述最小特定浓度除以N，并且其中所述特定加工色不一致地分配在所述N个构成像素中。
30.如权利要求18的过程进一步包含以下步骤e在计算机监视器上显示包含所述着色的超级像素的图案。
31.如权利要求30所述的加工方法，进一步包括，在计算机监视器上，在像素间着色剂混合前，显示构成所述超级像素的单个像素。
32.如权利要求30所述的加工方法，进一步包含步骤f.自动产生指令，启动着色剂施加器，将所述监视器上显示的所述图案复制在所述吸收性被染物上。
33.如权利要求32所述的加工方法，其中所述指令送到液体着色剂施加器的阵列，每个施加器，根据产生的所述指令，适用于将与一种加工色相对应的着色剂应用到吸收性被染物上。
34.一种加工方法，对于包含目标色的想要的图案，使用一组预定的加工色，在吸收被染物上以智能像素方式复制所述目标色，每个所述加工着色剂表达一个特定加工色，所述目标色通过产生至少一个超级像素来表达，所述超级像素由一组相邻的各分配有单独色的单个像素构成，所述可分配的单独色，以智能像素方式对于所述被染物，按所述图案所要的，按由加工着色剂可选的直接应用所变动的，与所述被染物的固有颜色相对应，所述直接应用受超过最小着色剂应用量阈值的加工着色剂的量的制约，所述加工方法包含步骤a指定由所述加工着色剂组表现的各加工色的颜色组分值，与所述吸收性被染物相关联的颜色组分值结合；b.根据加工着色剂的混合指定目标色，所述混合由加工着色剂组分的浓度值来指定；c.指定构成所述超级像素的单个像素的数N；d.确定要应用给构成所述超级像素的所述单个像素的所述加工着色剂组分的适当比例，来形成体现所述目标色的加工着色剂的混合，其中，所有该比例涉及加工着色剂的浓度大于所述最小着色剂应用量阈值；以及e.通过将所述加工着色剂组分的特定浓度分配给组成所述超级像素的特定单个像素来构建所述超级像素；
35.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述超级像素被用来铺一个一致的着色的图案区域。
36.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述像素组表达一个目标色为抖动图像中的抖动元素。
37.如权利要求34所述的加工方法，其中，产生的所述颜色组分值容纳所述吸收性被染物的所选物理特性，并且其中所述特性包括确定被染物反射性的那些特性。
38.如权利要求37所述的加工方法，其中，所述容纳涉及k比s关系的Kubelka-Munk的使用。
39.如权利要求37所述的加工方法，其中，所述吸收性被染物的所述可选的物理特性包括芯吸特性。
40.如权利要求37所述的加工方法，其中，所述吸收性被染物的所述可选物理特性包括密度特性。
41.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述超级像素中的所述像素的总的着色剂浓度值约100％。
42.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述超级像素中的所述像素的总的着色剂浓度值大于100％。
43.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述超级像素使用一个2×2的拜耳阈值顺序阵列构建。
44.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述着色剂分布在所述超级像素中，使所述超级像素中着色剂的分布最大地达到一致。
45.如权利要求44所述的加工方法，其中，所述着色剂分布的一致性是使用离差平方和的计算来确定的。
46.如权利要求34所述的加工方法，其中，在步骤(e)中，所述加工色特定浓度的所述分配通过对每种着色剂的拜耳阈值顺序阵列的连续旋转来进行的，从而使离差平方和计算达到最小。
47.如权利要求34所述的加工方法，其中，所述图案使用通过产生至少一个超级像素来表达的至少一种目标色来构建，并且在计算机监视器上显示为数字化定义的图像。
48.如权利要求47所述的加工方法，其中包括，在计算机监视器上，在像素间着色剂混合之前，显示构成所述超级像素的单个像素。
49.如权利要求47所述的加工方法，其中，对特定单像素的加工着色剂组分特定浓度的所述分配被转换成指令，根据所述图案，启动一个染料施加器阵列，将所述加工着色剂集体射向所述被染物表面。
全文摘要
本发明涉及一种计算机辅助加工方法，它使用有限数目的透明加工着色剂，来设计多色图案并且将其放在吸收性被染物上。设计者通过使用该系统，利用计算机辅助设计系统，能在计算机监视器上或类似显示器上产生并精确地表现一个多色图案(25)，如在特定的吸收性被染物上显现的图案一样，使用由加工着色剂在受控方式下已在其中混合的多像素组群构成的染色元素来扩展现有颜色范围，并且补偿阻碍少的、精确计量的着色剂量的应用的着色剂释放限制(55)。用于能够印制移动的纺织被染物的特定染料喷射机的启动指令可被产生。
文档编号D06B11/00GK1545649SQ02816432
公开日2004年11月10日 申请日期2002年7月26日 优先权日2001年8月22日
发明者L·W·小亚当斯, R·马吉, L W 小亚当斯 申请人:美利肯公司