印刷中的可变平滑的制作方法

印刷中的可变平滑
1.本技术是中国申请cn202080064512.8的分案申请，该申请日期为2020年7月9日，发明名称为“印刷中的可变平滑”。
技术领域
2.本技术的实施例涉及印刷机系统，尤其是涉及印刷机系统和组件(component)的多个平滑掩模(smoothing mask)的使用。


背景技术：

3.使用印刷元件或喷嘴的纵列阵列的印刷机通常需要当喷嘴选择性地印刷代表印刷像素的点时在印刷介质上水平扫掠(sweep)该列喷嘴。已经引入诸如交错(interleaving)和/或隔行(interlacing)之类的技术来最小化或隐藏由印刷机组件和/或印刷介质引起的印刷伪像(artifact)。然而，此类技术通常会降低印刷机的吞吐量，导致更长的印刷时间。存在在保持想要的印刷质量的同时最小化印刷时间的需要。
4.概述
5.本技术的实施例涉及利用多个印刷掩模来实现可变印刷质量的方法，设备和系统。
6.本技术实施例的一个示例方面涉及印刷机系统，其包括喷嘴阵列和耦接到喷嘴阵列的控制设备。控制设备被配置为基于一组掩模来确定用于印刷图像的当前段(section)的步长。该组掩模包括用于印刷图像先前段的一个或多个掩模。控制设备还被配置为基于要用于图像的当前段的印刷模式来调整该组掩模。喷嘴阵列被配置为使用调整后的该组掩模的组合来印刷图像的当前段。该组掩模中的每个掩模与第一属性和第二属性相关联。第一属性表示掩模相对于喷嘴阵列的移位量，第二属性表示用于应用掩模的喷嘴数量。
7.本技术实施例的另一个示例方面涉及使用喷嘴阵列印刷图像的方法。该方法包括由印刷机系统基于一组掩模确定用于印刷图像的当前段的步长。该组掩模包括用于印刷图像的先前段的一个或多个掩模。该组掩模中的每个掩模与第一属性和第二属性相关联。第一属性表示掩模相对于喷嘴阵列的移位量，第二属性表示用于应用掩模的喷嘴数量。该方法还包括基于用于图像的当前段的印刷模式来调整该组掩模，以及使用调整后的该组掩模的组合印刷图像的当前段。
附图说明
8.图1a示出了不使用隔行的示例印刷模式。
9.图1b示出了增强印刷模式的示例。
10.图1c示出了隔行印刷模式的示例。
11.图1d示出了使用交错和隔行技术的示例模式。
12.图2示出了利用平滑掩模增强隔行效果的示例印刷模式。
13.图3a示出了根据本技术使用1/3棋盘图案的示例平滑掩模。
14.图3b示出了根据本技术使用1/2棋盘图案的另一个示例平滑掩模。
15.图4示出了根据本技术使用用于印刷图像的多个平滑掩模的示意图。
16.图5a示出了根据本技术用于印刷图像的两个示例掩模。
17.图5b示出了根据本技术应用非平滑掩模的示例通过(pass)。
18.图5c示出了示例通过，其中印刷机系统转换为根据本技术的平滑掩模。
19.图5d示出了根据本技术在图5c所示的示例通过之后的后续通过。
20.图6a示出了根据本技术用于印刷图像的另两个示例掩模。
21.图6b示出了示例通过，其中印刷机系统转换为根据本技术的平滑掩模。
22.图7示出了根据本技术用于确定通过的掩模的伪码的示例。
23.图8示出了根据本技术使用喷嘴阵列印刷图像的方法的流程图。
24.图9示出了可用于实现本技术的多个部分的示例计算机系统架构或其他控制设备的框图。
具体实施例
25.使用一列印刷元件或喷嘴的印刷机通常需要在喷嘴选择性地印刷代表印刷像素的点时在印刷介质上水平扫掠该列喷嘴。在这种操作中可能会出现固有的印刷缺陷。例如，送纸不准确以及喷嘴到喷嘴的在液滴大小或位置上的变化可能会引入可见条带等伪像。隔行是一种减少此类印刷伪像的技术。使用隔行扫描，喷嘴在不同印刷通过中针对不同行和列，从而减少伪像的视觉影响。
26.图1a-1d示出了多个示例印刷模式。图1a示出了不使用隔行的示例印刷模式100。在这个模式100中，每次通过针对每个像素。因此，印刷所有想要的像素只需要一次通过。图1b示出了示例性增强印刷模式120。在该模式120中，像素垂直分为两组，一组标记为1(101)，另一组标记为2(102)。在第一次通过中，仅针对组101中的像素，并略过组102中的像素。在第二次通过中，仅针对组102中的像素，并略过组101中的像素。因此，印刷所有想要的像素需要两次通过。该模式120有时被称为交错。图1c示出了隔行印刷模式140的示例。在这种模式下，像素水平分为两组：组1(111)和组2(112)。在第一次通过中，略过未针对的(即，在组2中的)图像行。仅印刷组1中的行。在第二次通过中，针对被略过的行以完成印刷过程。这在当喷嘴阵列的间距(pitch)低于所完成的图像时是一种常见的实现方式。该模式140也被称为“真隔行(true interlacing)”模式。
27.图1d示出了使用交错和隔行技术的示例模式160。在该模式160中，像素水平和垂直分为四组。在这两次通过中，如在图1b所示的增强模式中，所选择的像素列被略过。采用如图1c所示的隔行模式，在第一次通过中印刷像素组121，在两次通过中印刷像素组122。然后在随后的通过中印刷被略过的列，在第三次通过中印刷像素组123，在第四次通过中印刷像素组124。
28.除隔行技术外，还可以将印刷掩模应用于喷嘴阵列，以增加隔行效果，进一步减少印刷机缺陷的视觉影响。在本文件中，印刷掩模也称为平滑掩模。图2示出了利用平滑掩模的示例印刷模式200。在这种模式下，将棋盘掩模应用于第一次通过中针对的像素。在第二次通过中，应用原始棋盘的颠倒，以便针对剩余的像素。注意，为了完成图像，第一和第二掩模必须相补。因此，它们也被称为补(supplement)和余(complement)掩模。
29.可以设计其他类型的平滑掩模，以创建不同等级的印刷质量。例如，虽然1/2棋盘格掩模可用于执行平滑(其可让每个像素在两次通过中被针对)，但可设计另一个掩模来执行更多平滑。图3a示出了根据本技术的使用1/3棋盘图案的示例平滑掩模300。该掩模允许每个像素被针对三次。图3b示出了根据本技术的使用1/2棋盘图案的另一示例掩模350。掩模350针对每个像素两次，从而与图3a中所示的掩模300相比提供的平滑更少，但吞吐量更快。
30.设计掩模需要花费大量精力——为了生成有效的掩模，必须考虑多种因素，例如印刷机配置和想要的质量等级。目前，一旦为给定的输入图像选择了掩模，平滑等级就不能即时更改。然而，并非输入图像中的所有区域都需要相同的印刷质量。一些区域不易受到印刷机缺陷的影响，因此“更容易印刷”，而其他区域则需要多次通过以确保想要的质量。当使用重平滑掩模(heavy smoothing masks)时，印刷机的吞吐量也会成为一个问题。例如，如图2所示的重平滑掩模可以将印刷错误的随机性加倍，从而更有效地隐藏可见缺陷。然而，由于每个像素被针对多次以完成印刷过程，印刷机的总吞吐量会降低。低吞吐量增加了印刷时间。在一些情况下，使用重平滑的高质量印刷模式可能需要一个多小时才能完成广告牌。
31.本文件公开了可在多种实施例中实现的技术，以同时管理多个平滑掩模，从而即时提供可变平滑等级。本技术可以在单幅图像中实现不同的印刷质量，并且可以在易于印刷的区域中最大化印刷速率，同时在其他区域中提供想要的质量。图4示出了根据本技术使用多个平滑掩模来印刷图像的示意图。在图4中，水平轴表示印刷机印刷一步(例如，一行或多行像素)所采取的通过。垂直轴表示印刷头移动的从顶部到底部的方向以印刷图像。在一些实施例中，负责印刷图像的技术人员基于图像内容和想要的质量确定需要哪些掩模。技术人员还可以手动确定图像的哪个段需要哪些掩模，并向印刷机提供命令，表示何时需要在掩模之间进行转换。在一些实施例中，印刷机系统可以部分地基于对图像的分析自动确定哪个平滑掩模适用于图像的哪个段。例如，印刷机系统可以通过有监督的训练来学习选择适合的掩模。
32.图4中的印刷过程从需要两次通过的印刷模式开始来执行印刷步骤，如图1b。在每个通过中表示针对的像素和印刷方向(用矩形代表)。例如，从左到右印刷第一次通过401(由箭头“》”表示)，并且针对的像素包括奇数列(由字母“o”表示)。下一次通过402从右向左印刷(由箭头“《”表示)，并且针对的像素包括偶数列(由字母“e”表示)。当印刷机向下进行时，可以使用命令403表示即将发生更改。这种更改可以是掩模的移位，以补偿印刷头的移动(例如，在印刷机执行的两次通过中的“《e o》”到“o》《e”之间的更改)，掩模的切换(例如，两通过掩模到三通过掩模之间的切换)，或其组合。例如，可以向印刷机系统提供命令403，以表示从第一掩模到需要三次通过来完成印刷步骤的第二掩模的切换。可以提前给出命令403(例如，在需要完成更改之前进行两到三次通过)，以便印刷机系统可以相应地调整掩模，或者，过程可以在当第一次读取信号时的通过上开始。
33.图5a-5c示出了根据本技术使用用于印刷图像的多个掩模的示例。掩模中的每一个都可以与以下属性相关联：
34.标识符(id)：标识掩模的文件名或其他标识符。
35.速率：使用掩模的每次通过可以完成的图像行数(以像素为单位)。
36.移位：掩模相对于印刷阵列的移位量。
37.重叠：每次通过应用掩模的喷嘴数量。
38.在这个具体示例中，使用了两个掩模：非平滑掩模501和平滑掩模502，如图5a所示。由于平滑掩模502需要比非平滑掩模501更多的通过才能完成，因此相应的印刷速率较低(即，印刷机系统以较低的速率印刷)。作为示例，非平滑掩模501的速率为1907像素(px)，而平滑掩模502的速率为960px。注意，在这个示例中没有隔行——一个喷嘴表示印刷图像中的一个像素。例如，当密度为600点每英寸(dpi)时，1907px的速率约为1907/600＝3.1793英寸。要应用该掩模的最大喷嘴数量为1920px。
39.印刷过程从一个活动掩模——非平滑掩模501开始。图5b示出了根据本技术应用非平滑掩模501的示例通过。在每次通过中，可以将步长设置为当前掩模的最小速率。根据唯一的活动掩模——非平滑掩模501的速率，印刷机使用的初始步长是1907px。
40.在多次通过之后，印刷机系统接收到表示印刷模式更改的命令。然后，印刷机系统通过将对应于新印刷模式的平滑掩模502添加到当前掩模中来准备更改。图5c示出了根据本技术，印刷机系统转换到新平滑掩模502的示例过程。由于印刷速率越来越慢(由于引入了更复杂的掩模)，因此需要相应地调整步长。这里，步长被调整为当前掩模的最小速率，其现在成为平滑掩模502的速率960px。
41.先前掩模的移位增加了(掩模的速率－步长)。在这种情况下，先前非平滑掩模的初始移位为0px。非平滑掩模的速率为1907px。因此，非平滑掩模的新移位量增加到1907－960＝947px。新平滑掩模的重叠增加了步长，变成960px。重叠喷嘴替换先前非平滑掩模，产生中间掩模503。
42.图5d示出了根据本技术在图5c所示的示例通过之后的后续通过。当前掩模仍然是非平滑掩模501和平滑掩模502。因此，步长保持在960px。非平滑掩模的移位再次增加了(掩模的速率－步长)，变成947px。平滑掩模的移位增加了(960－960)＝0px。平滑掩模的重叠随着步长的增加而增加，并达到最大值1920px。重叠喷嘴替换了先前非平滑掩模——现在使用的是完全平滑掩模502。因此，在这次通过之后，可以从当前掩模中移除非平滑掩模。然后到平滑掩模的切换完成。
43.图6a-6b示出了根据本技术使用用于印刷图像的多个掩模的另一示例。在这个具体示例中，使用了两个掩模：3x平滑掩模601和2x平滑掩模602，如图6a所示。由于2x平滑掩模602比3x平滑掩模601需要更少的通过来完成，因此相应的印刷速率更高。作为示例，3x平滑掩模601的速率为640px，2x平滑掩模602的速率为960px。注意，在这个示例中也没有隔行——一个喷嘴表示印刷图像中的一个像素。应用掩模的最大喷嘴数量为1920px。
44.印刷过程从一个活动掩模——3x平滑掩模601开始。初始步长为640px。印刷机系统接收到命令，表示活动掩模的更改。然后，印刷机系统通过将2x平滑掩模602添加到当前掩模中来准备转换。图6b示出了根据本技术，印刷机系统转换到2x平滑掩模602的示例通过。步长保持在640px。
45.先前3x平滑掩模601的移位增加了(掩模的速率－步长)。然而，在这种情况下，由于引入了不太复杂的掩模，而步长仍然保持不变，因此移位变为负值-320。对3x平滑掩模601执行的实际移位是0px——也就是说，不对先前掩模执行移位。相反，新的掩模向上移动了320px。重叠仍然以同样的方式计算——新2x平滑掩模的重叠增加了步长，变成640px。基
于3x平滑掩模601和2x平滑掩模602的组合来确定中间掩模603。
46.在一些实施例中，印刷机系统可能面临模式/掩模的多个连续更改。如上面示例所示，有时印刷机系统从一种模式(使用一个掩模)完全切换到另一种模式(使用不同的掩模)之前需要多次通过。为了使印刷机系统能够在连续更改的情况下正确调整掩模，系统可以保持对掩模过去移动的跟踪，并基于过去的信息预测移位位置。
47.图7示出了根据本技术用于确定通过的掩模的伪码的示例。对于印刷的每一步，印刷机系统保持对一组活动掩模的跟踪。一些掩模已在先前通过中使用，并保持活动状态。对于每次通过，基于该组活动掩模计算步长。例如，步长是与该组掩模相关联的最小印刷速率。然后基于步长更新每个掩模的移位和重叠。如果印刷机系统接收到使用新通过模式的表示，则将新掩模添加到该组激活掩模中。基于步长调整一些掩模属性(例如，移位量)。如果通过模式保持不变，印刷机系统检查是否可以从该组中移除旧的不用的掩模。然后，基于各自的属性组合调整后的活动掩模，以产生用于印刷当前通过的中间掩模(例如，如图5c和6b所示的中间掩模503和603)。
48.图8是根据本技术使用喷嘴阵列印刷图像的方法800的流程图。在操作802，方法800包括由印刷机系统基于一组掩模确定用于印刷图像的当前段的步长。该组掩模包括一个或多个用于印刷图像先前段的掩模。在操作804，方法800包括基于要用于图像的当前段的印刷模式调整该组掩模。在操作806，方法800还包括使用调整后的该组掩模的组合印刷图像的当前段。
49.图9是示出可用于实现本技术的多个部分(例如，控制喷嘴阵列)的计算机系统或印刷机系统的控制设备900的架构的示例的框图。在图9中，控制设备900包括经由互连925连接的一个或多个处理器905和存储器910。互连925可以代表通过适合的网桥，适配器，或控制器连接的任何一个或多个分别的物理总线，点对点连接，或两者。因此，互连925可以包括例如系统总线，外围组件互连(pci)总线，超级传输或工业标准体系结构(isa)总线，小型计算机系统接口(scsi)总线，通用串行总线(usb)，iic(i2c)总线，或电气与电子工程师协会(ieee)标准674总线，有时称为“火线(firewire)”。
50.处理器905可包括中央处理单元(cpu)，图形处理单元(gpu)，或其他类型的处理单元(例如张量处理单元)，以控制例如主机的整体操作。在某些实施例中，处理器905通过执行存储在存储器910中的软件或固件来实现这一点。处理器905可以是，或可以包括，一个或多个可编程通用或专用微处理器，数字信号处理器(dsp)，可编程控制器，专用集成电路(asic)，可编程逻辑器件(pld)等，或这类器件的组合。
51.存储器910可以是或包括计算机系统的主存储器。存储器910代表任意适合形式的随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，闪存，等，或此类设备的组合。在使用中，除其他外，存储器910可以包含一组机器指令，当由处理器905执行时，这些指令使处理器905执行操作以实现本技术的实施例。
52.还通过互连925连接到处理器905的是(可选的)网络适配器915。网络适配器915为计算机系统900提供与远程设备(例如存储客户端和/或其他存储服务器)，和可以是，例如，以太网适配器或光纤通道适配器通信的能力。
53.使用本技术，可以使用可变质量等级即时印刷图像，从而消除了多次印刷同一图像的需要。印刷机系统可以实现优选印刷速率，同时保持想要的质量等级。
54.在一个示例方面，一种印刷机系统，包括喷嘴阵列，以及耦接到所述喷嘴阵列的控制设备。所述控制设备被配置为基于一组掩模确定用于印刷图像的当前段的步长。该组掩模包括用于印刷所述图像的先前段的一个或多个掩模。所述控制设备还被配置为基于要用于所述图像的所述当前段的印刷模式来调整该组掩模。所述喷嘴阵列被配置为使用调整后的该组掩模的组合来印刷所述图像的所述当前段。
55.在一些实施例中，该组掩模中的每个掩模与印刷速率相关联，并且其中所述步长由该组掩模中所有掩模的最小印刷速率确定。
56.在一些实施例中，该组掩模中的每个掩模与第一属性和第二属性相关联。所述第一属性表示所述掩模相对于所述喷嘴阵列的移位量，并且其中所述第二属性表示用于应用所述掩模的喷嘴数量。在一些实施例中，所述控制设备进一步被配置为对于该组掩模中的每个掩模，基于所述步长和所述掩模的印刷速率确定所述第一属性。所述控制设备进一步被配置为对于该组掩模中的每个掩模，基于所述步长确定所述第二属性。
57.在一些实施例中，所述控制设备被配置为在确定所述印刷模式与先前印刷模式不同时，将新掩模添加到该组掩模。所述控制设备可以被配置为基于所述新掩模的印刷速率和所述步长设置所述新掩模的所述第一属性。所述控制设备也可以被配置为通过跟踪该组新掩模的第一和第二属性的过去更改来设置所述新掩模的所述第一属性。
58.在一些实施例中，所述控制设备被配置为基于所述步长确定所述新掩模的所述第二属性。在一些实施例中，所述控制设备进一步被配置为根据掩模的所述第一属性对该组掩模中的每一个进行移位以及基于该组掩模中所有移位后的掩模的第二属性，确定所述喷嘴阵列中要被用于印刷所述图像的所述当前段的重叠区域。所述控制设备可以被配置为在确定所述印刷模式与先前印刷模式相同时，通过从该组掩模中移除一个或多个不用的掩模来调整该组掩模。
59.在另一个示例方面，一种使用喷嘴阵列印刷图像的方法，包括由印刷机系统确定基于一组掩模印刷所述图像的当前段的步长。该组掩模包括用于印刷所述图像的先前段的一个或多个掩模。所述方法还包括基于要用于所述图像的所述当前段的印刷模式来调整该组掩模以及使用调整后的该组掩模的组合来印刷所述图像的所述当前段。
60.在一些实施例中，该组掩模中的每个掩模与印刷速率相关联，并且所述步长由该组掩模中所有掩模的最小印刷速率确定。在一些实施例中，该组掩模中的每个掩模与第一属性和第二属性相关联。所述第一属性表示所述掩模相对于所述喷嘴阵列的移位量，并且所述第二属性表示用于应用所述掩模的喷嘴数量。
61.在一些实施例中，所述方法包括对于该组掩模中的每个掩模，基于所述步长和该掩模的印刷速率确定所述第一属性。在一些实施例中，对于该组掩模中的每个掩模，基于所述步长确定所述第二属性。在一些实施例中，该组掩模的所述调整包括在确定所述印刷模式与先前印刷模式不同时，将新掩模添加到该组掩模。
62.在一些实施例中，所述方法包括基于所述新掩模的印刷速率和所述步长确定所述新掩模的所述第一属性。在一些实施例中，所述方法包括通过跟踪该组掩模的第一和第二属性的过去更改来确定所述新掩模的所述第一属性。在一些实施例中，所述方法包括基于所述步长确定所述新掩模的所述第二属性。在一些实施例中，调整后的该组掩模的所述组合由以下方式确定：基于所述掩模的所述第一属性对该组掩模中的每个掩模进行移位，和
基于该组掩模中所有移位后的掩模的第二属性，确定所述喷嘴阵列中要被用于印刷所述图像的所述当前段的重叠区域。在一些实施例中，该组掩模的所述调整包括在确定所述印刷模式与先前印刷模式相同时，从该组掩模中移除一个或多个不用的掩模。
63.结合本技术实施例描述的控制设备可以实现为硬件，软件，或其组合。例如，硬件实现可以包括例如集成为印刷电路板一部分的分离的模拟和/或数字组件。替代的，或者附加的，本技术的组件或模块可以被实现为专用集成电路(asic)和/或现场可编程门阵列(fpga)设备。一些实现可附加地或替代地包括数字信号处理器(dsp)，其是具有针对与本技术的公开功能相关联的数字信号处理的操作需求而优化的架构的专用微处理器。
64.本文所述的多种实施例在方法或过程的通常情境中描述，这些方法或过程至少部分可由计算机程序产品实现，该计算机程序产品体现在计算机可读介质中，包括计算机可执行指令，例如由网络环境中的计算机执行的程序代码。计算机可读介质可包括可移动的和不可移动的存储设备，包括但不限于，只读存储器(rom)，随机存取存储器(ram)，光盘(cd)，数字多功能光盘(dvd)，蓝光光盘等。本技术中描述的计算机可读介质包括非暂时性存储介质。通常，程序模块可包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程，程序，对象，组件，数据结构等。计算机可执行指令，相关联的数据结构，和程序模块代表用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码的示例。这类可执行指令或相关联的数据结构的特定序列代表用于实现此类步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。
65.为了说明和描述的目的，给出了实施例的前述描述。前述描述并非旨在穷举或将本技术的实施例限制为所公开的精确形式，并且根据上述教导可以进行修改和变化，或者可以从多种实施例的实践中获得修改和变化。选择和描述本文讨论的实施例是为了解释多种实施例的原理和性质及其实际应用，以使本领域技术人员能够在多种实施例中使用本技术，并进行适合于预期的特定用途的多种修改。本文描述的实施例的特征可以在方法，装置，模块，系统，和计算机程序产品的所有可能组合中进行组合。