專利名稱：用于顯示設(shè)備的多分辨率色彩映射的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來講涉及數(shù)字顯示設(shè)備，特別涉及用于顯示設(shè)備的多分辨率色彩映射的裝置和方法。
背景技術(shù)：
視頻顯示器通常具有對于色調(diào)和飽和度的色彩調(diào)整控制。色調(diào)控制調(diào)整色度，而飽和度控制調(diào)整顯示的色彩豐滿度。這些控制在它們影響所有顯示像素的意義上講是全局性的。
對于諸如膚色調(diào)整的應(yīng)用，無法應(yīng)用全局色彩控制。這些應(yīng)用要求局部修改色彩空間的色彩小子集而不影響其它色彩。
顯示設(shè)備中的局部色彩修改可通過為每個(gè)輸入色彩指定輸出色彩的映射表來實(shí)現(xiàn)。如果所有可能的色彩的集合相當(dāng)小，這是可行的。但是，標(biāo)準(zhǔn)24位RGB顯示設(shè)備需要映射大約1600萬種不同色彩。這種映射表也稱為查找表(LUT)，需要48M字節(jié)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間。考慮到在硬件或軟件中實(shí)現(xiàn)的48M字節(jié)查找表的成本，這種解決方案是不合實(shí)際的。利用諸如YUV、YPrPb之類的亮度-色度色彩空間是較佳的解決方案，因?yàn)樯蕜t由分量的子集來表示。用于U和V的標(biāo)準(zhǔn)8位分辨率需要128K字節(jié)用于色彩映射。對于硬件實(shí)現(xiàn)，這仍是非常大的存儲(chǔ)空間。
一個(gè)更實(shí)用的解決方案通過利用規(guī)則網(wǎng)格對色彩空間采樣來逼近理論映射。


圖1是4×4采樣網(wǎng)格10的示例。在網(wǎng)格10交叉點(diǎn)的輸出值存儲(chǔ)在表中。具體色彩映射為網(wǎng)格內(nèi)的唯一坐標(biāo)。一般來講，坐標(biāo)不會(huì)與網(wǎng)格頂點(diǎn)重合。因而以最近輸出值的內(nèi)插來計(jì)算與坐標(biāo)相關(guān)的輸出值，即存儲(chǔ)于最近網(wǎng)格頂點(diǎn)的值。
利用較細(xì)密的網(wǎng)格對空間采樣由于較高分辨率而允許較好地控制映射，但以較多存儲(chǔ)空間使用量為代價(jià)。較粗大的網(wǎng)格以色彩分辨率為代價(jià)來節(jié)省存儲(chǔ)空間。
因此，需要一種盡可能接近地逼近理論映射表而不需要不合實(shí)際的存儲(chǔ)空間量的解決方案。實(shí)際應(yīng)用(例如，膚色調(diào)整)關(guān)注完全色彩空間中的小區(qū)域。因此，僅在色彩空間的小子集中需要高分辨率映射。本發(fā)明滿足了這種需要。
發(fā)明概述公開用于允許顯示設(shè)備中色彩調(diào)整的裝置和方法。所述裝置包括用于提供色彩調(diào)整的多分辨率結(jié)構(gòu)；以及用于內(nèi)插多分辨率結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)偏移的內(nèi)插器。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法使用具有不同分辨率等級(jí)的色彩查找表的組合，接著是內(nèi)插，從而提供具有高分辨率、但利用最少存儲(chǔ)空間的顯示過程。
這樣做時(shí)，只在需要的高分辨率區(qū)域使用存儲(chǔ)器。在需要它的區(qū)域中，多分辨率結(jié)構(gòu)是對理論映射表的非常好的逼近。同時(shí)，因?yàn)楦叻直媛蕝^(qū)域是局部的，所以有可能明顯減少存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。
附圖簡介圖1是4×4采樣網(wǎng)格10的示例。
圖2說明根據(jù)本發(fā)明的多分辨率UV色彩結(jié)構(gòu)。
圖3說明利用2級(jí)8位UV色彩空間的多分辨率映射系統(tǒng)。
圖4是流程圖，說明在利用兩個(gè)分辨率等級(jí)的8位UV空間中的多分辨率色度映射。
圖5是用于二維查找表的雙線性內(nèi)插器的示范硬件實(shí)現(xiàn)的示例。
詳細(xì)說明本發(fā)明一般涉及數(shù)字顯示設(shè)備，特別涉及用于顯示設(shè)備的多分辨率色彩映射的裝置和方法。以下說明是為了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明而提供的，并且是在專利申請及其要求的上下文中提供的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到對所述優(yōu)選實(shí)施例以及通用原則和特征的各種修改。因此，本發(fā)明并非要局限于所示實(shí)施例，而是要符合與所述原則和特征一致的最寬范圍。
定義數(shù)字顯示設(shè)備一種使用數(shù)字化(抽樣和量化)圖像數(shù)據(jù)的電子圖像顯示設(shè)備。輸入數(shù)據(jù)本身可能實(shí)際上是模擬的，而在諸如LCD、OLED或等離子體顯示板之類的數(shù)字顯示器上用于最終顯示的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行數(shù)字化?；蛘撸斎霐?shù)據(jù)本身可能實(shí)際上是數(shù)字的，而最終顯示在諸如CRT的模擬顯示器上。
像素?cái)?shù)字顯示設(shè)備上可尋址以供顯示的最小離散區(qū)域。
亮度輸入圖像數(shù)據(jù)值中與所顯示數(shù)據(jù)值的感受亮度相關(guān)的分量。
色度輸入圖像數(shù)據(jù)值中與所顯示數(shù)據(jù)值的感受色彩相關(guān)的分量。在YUV色彩空間中，由U和V數(shù)據(jù)值來定義色度分量。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法使用具有不同分辨率等級(jí)的色彩查找表的組合，接著是內(nèi)插，從而提供具有高分辨率、但利用最少存儲(chǔ)空間的顯示過程。
這樣做時(shí)，只在需要的高分辨率區(qū)域使用存儲(chǔ)器。在需要它的區(qū)域中，多分辨率結(jié)構(gòu)是對理論映射表的非常好的逼近。同時(shí)，因?yàn)楦叻直媛蕝^(qū)域是局部的，所以有可能明顯減少存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明利用的裝置可能是硬件實(shí)現(xiàn)、硬件與軟件的組合或者軟件實(shí)現(xiàn)。硬件解決方案的示例可以是FPGA或ASIC設(shè)計(jì)。硬件與軟件實(shí)現(xiàn)的示例包括DSP實(shí)現(xiàn)和嵌入式固件實(shí)現(xiàn)。
請參考后面關(guān)于本發(fā)明特征的更詳細(xì)說明。
裝置圖2說明根據(jù)本發(fā)明的多分辨率UV色彩表100。從這個(gè)實(shí)施例中看到，網(wǎng)格200上的多個(gè)正方形是一個(gè)分辨率的，如正方形A、B、C和D所示，而至少一個(gè)其它正方形是另一個(gè)分辨率的，如圖4所示。用于本發(fā)明的裝置是可在硬件中實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)器和寄存器或者在軟件中實(shí)現(xiàn)為陣列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。利用初級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)不同分辨率的色彩LUT。利用次級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來索引要應(yīng)用的最終LUT。
數(shù)據(jù)輸入是以兩個(gè)分量指定的色度值—對于本說明，這些可定義為YUV表示中的UV分量，但一般是色度的任何正交表示。這些分量是以固定精度(例如8位或10位)指定的數(shù)字值。
為了后面的說明，假定如下1.8位UV色彩空間2.兩級(jí)分辨率3.一個(gè)將二維UV色彩空間分割為16個(gè)正方形(各軸上為4個(gè)子劃區(qū))的低分辨率表。
4.多個(gè)高分辨率表還將各低分辨率正方形分割為16個(gè)子正方形。
5.各LUT條目為包含所有4個(gè)正方形頂點(diǎn)的U和V色彩偏移的數(shù)據(jù)字。
假定U、V偏移用No位表示，則一個(gè)頂點(diǎn)色度偏移需要2No位用于存儲(chǔ)。存儲(chǔ)正方形的所有4個(gè)頂點(diǎn)偏移將需要4×2No＝8No位。需要一個(gè)低分辨率表。如果指定Nh個(gè)高分辨率表，則多分辨率表結(jié)構(gòu)需要(Nh+1)×8No的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)用于硬件實(shí)現(xiàn)。
容易看出對于相同效率分辨率的存儲(chǔ)空間節(jié)省—將UV色彩空間分割為16×16網(wǎng)格需要16×16×8No＝2048No位。具有4×4低分辨率表和4個(gè)4×4高分辨率表的多分辨率混合表需要(4+1)×8No＝40No位。
圖3說明利用2級(jí)8位UV色彩空間的多分辨率映射系統(tǒng)200。如圖所示，圖中有低分辨率表202和兩個(gè)高分辨率表204。對于兩級(jí)分辨率實(shí)現(xiàn)，一個(gè)次級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)206是具有16個(gè)條目的一維標(biāo)簽表。該表的索引標(biāo)識(shí)低分辨率表中的唯一正方形。在該索引的非零標(biāo)簽條目指定要覆蓋在低分辨率表中的這個(gè)正方形上的唯一高分辨率表204。如果它為零，則利用低分辨率表202正方形來進(jìn)行色彩偏移查找和內(nèi)插。如果它非零，則利用相應(yīng)高分辨率表204來進(jìn)行色彩偏移查找和內(nèi)插。對于以上示例，需要額外的16×3＝48位的寄存器存儲(chǔ)。
低分辨率和高分辨率UV網(wǎng)格只是概念表示。需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅是色度偏移LUT208和標(biāo)簽查找表206。
在UV空間中的輸入像素色度值的位置表示為在低分辨率表中的正方形9中的黑點(diǎn)。有兩個(gè)分別帶有標(biāo)識(shí)號(hào)(id)1和2的高分辨率表。通過在標(biāo)簽查找表中指定它的標(biāo)識(shí)號(hào)，帶有標(biāo)識(shí)號(hào)2的高分辨率表已覆蓋在低分辨率表的正方形9上。
方法圖4是流程圖，說明在利用兩個(gè)分辨率等級(jí)的8位UV空間中的多分辨率色度映射。該方法的以下說明應(yīng)用于上述利用4網(wǎng)格分區(qū)的兩級(jí)分辨率的示例，但是，它可容易擴(kuò)展到較高等級(jí)的分辨率層次和網(wǎng)格分區(qū)因子。
考慮到輸入像素需要通過多分辨率色彩映射過程來處理。通過8位值的U和V分量定義色度值。
1.索引U和V的兩個(gè)最高有效位相連以產(chǎn)生唯一識(shí)別該像素色度值所在的高分辨率正方形的4位索引(步驟402)。
2.標(biāo)簽查找使用索引從標(biāo)簽查找表中讀取標(biāo)簽。標(biāo)簽值確定高分辨率表是否已經(jīng)覆蓋在該具體粗分辨率正方形上，如果是這樣，則確定是哪個(gè)表。如果標(biāo)簽為零，則應(yīng)當(dāng)使用低分辨率表。如果標(biāo)簽非零，則該值標(biāo)識(shí)已經(jīng)覆蓋哪個(gè)高分辨率表(步驟404)。
3.低分辨率表內(nèi)插如果標(biāo)簽為零，則U和V的其余最低有效位定義關(guān)于周圍低分辨率正方形的四個(gè)頂點(diǎn)的輸入色度值的位置。利用作為內(nèi)插權(quán)重的U和V最低有效位，通過存儲(chǔ)在四個(gè)頂點(diǎn)的編程色度偏移的內(nèi)插來確定要應(yīng)用的實(shí)際色度偏移。所內(nèi)插的色度偏移與輸入值相加以產(chǎn)生輸出色度值(步驟408和412)。
4.高分辨率表索引如果標(biāo)簽非零，則它唯一標(biāo)識(shí)必須覆蓋哪個(gè)高分辨率表。U和V的次高兩位現(xiàn)在相連，形成唯一標(biāo)識(shí)包圍輸入色度值的高分辨率表中正方形的4位索引(步驟414和416)。
5.高分辨率表內(nèi)插現(xiàn)在U和V的剩余低4位定義關(guān)于周圍高分辨率正方形頂點(diǎn)的輸入色度值的位置。利用作為內(nèi)插權(quán)重的U和V的最低有效位，通過存儲(chǔ)在四個(gè)頂點(diǎn)的編程色度偏移的內(nèi)插來確定要應(yīng)用的實(shí)際色度偏移。所內(nèi)插的色度偏移與輸入值相加以產(chǎn)生輸出色度值(步驟418和412)。圖5是用于二維查找表的雙線性內(nèi)插器的示范硬件實(shí)現(xiàn)的例子。
以上過程可容易擴(kuò)展到較高級(jí)的分辨率層次。對于三級(jí)結(jié)構(gòu)，除色彩LUT以外，還需要兩個(gè)標(biāo)簽表。使用最高有效位逐級(jí)地索引標(biāo)簽表，直至標(biāo)簽條目為零，或已經(jīng)到達(dá)最高分辨率等級(jí)。接著使用其余最低有效位從周圍4個(gè)頂點(diǎn)內(nèi)插色度偏移。然后把該偏移與原始值相加以產(chǎn)生輸出色度值。
最終表索引過程是非常高效的，因?yàn)樗灰笙噙B色度數(shù)據(jù)的最高有效位，接著是表查找。
對于硬件實(shí)現(xiàn)，在一個(gè)存儲(chǔ)字中存儲(chǔ)所有4個(gè)頂點(diǎn)偏移，與在分離的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)標(biāo)簽條目結(jié)合，允許單個(gè)循環(huán)訪問存儲(chǔ)器來進(jìn)行內(nèi)插，而不考慮分辨率等級(jí)。這也允許所有分辨率等級(jí)的色彩LUT存儲(chǔ)在單個(gè)物理存儲(chǔ)器中。
對于具體應(yīng)用、如膚色調(diào)整，高分辨率表只覆蓋在包含膚色色度值的低分辨率正方形中。在映射中該用戶可定義的高分辨率區(qū)域的局部化提供了在關(guān)鍵區(qū)域的理論完全分辨率色彩映射的非常好的逼近，而保持全部存儲(chǔ)器要求可管理。
存儲(chǔ)偏移而非絕對色度分量的目的是減少所需存儲(chǔ)器存儲(chǔ)量。這是可能的，因?yàn)樗鶓?yīng)用的偏移量與色度動(dòng)態(tài)范圍相比較小，因此可用較少位來表示。
盡管已經(jīng)根據(jù)所示實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到存在所述實(shí)施例的變化，并且這些變化在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。因此，只要不背離所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以作出許多修改。
權(quán)利要求
1.一種用于允許非全局色彩調(diào)整的方法，包括提供多個(gè)用于映射色度值的多分辨率查找表的步驟。
2.一種用于允許非全局色彩調(diào)整的系統(tǒng)，包括提供多個(gè)用于映射色度值的多分辨率查找表的步驟。
3.一種用于允許顯示設(shè)備中色彩調(diào)整的裝置，包括包括色彩值的多分辨率結(jié)構(gòu)；以及用于根據(jù)多分辨率要求來內(nèi)插所述色彩值的內(nèi)插器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，對具體色彩的色彩調(diào)整是從對色彩子集的預(yù)定色彩調(diào)整中得到的。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，多分辨率結(jié)構(gòu)在色度空間內(nèi)的較高分辨率和較低分辨率查找表之間指定。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，多分辨率色彩LUT是通過覆蓋分開的LUT來構(gòu)建的。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，為分開的LUT利用單個(gè)物理存儲(chǔ)器區(qū)域。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，使用輸入像素?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)最高有效位來索引要應(yīng)用的最終LUT。
9.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，利用分開的查找表來指定覆蓋在較低分辨率表上的較高分辨率表。
10.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，對于各個(gè)初級(jí)查找表?xiàng)l目利用至少一個(gè)標(biāo)簽位來指明是否需要訪問次級(jí)查找表。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)標(biāo)簽位存儲(chǔ)在至少一個(gè)分開的寄存器或存儲(chǔ)器中。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)標(biāo)簽位存儲(chǔ)在與所述查找表數(shù)據(jù)相同的存儲(chǔ)器中。
13.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述多分辨率結(jié)構(gòu)可用于RGB、YUV、YCrCB、YPrPb或任何其它色域。
14.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多分辨率結(jié)構(gòu)可用于模擬或數(shù)字顯示器。
15.一種用于顯示設(shè)備的色彩映射的方法，包括以下步驟(a)在多分辨率結(jié)構(gòu)內(nèi)提供色彩值；以及(b)根據(jù)所述多分辨率結(jié)構(gòu)內(nèi)插所述色彩值。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，用于所存儲(chǔ)的色彩的內(nèi)插器預(yù)定調(diào)整。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述多分辨率結(jié)構(gòu)在色度空間內(nèi)的較高分辨率和較低分辨率之間指定。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通過查找表(LUT)提供所述高分辨率和低分辨率。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通過覆蓋分開的LUT來構(gòu)建多分辨率色彩LUT。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，為所述分開的LUT利用單個(gè)物理存儲(chǔ)器區(qū)域。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使用輸入像素?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)最高有效位來索引要應(yīng)用的最終LUT。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，利用分開的查找表來指定覆蓋在所述較低分辨率表上的所述較高分辨率表。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，對各初級(jí)查找表?xiàng)l目利用至少一個(gè)標(biāo)簽位來指明是否需要訪問次級(jí)查找表。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)標(biāo)簽位存儲(chǔ)在至少一個(gè)分開的寄存器或存儲(chǔ)器中。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)標(biāo)簽位存儲(chǔ)在與所述查找表數(shù)據(jù)相同的存儲(chǔ)器中。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述多分辨率結(jié)構(gòu)可用于RGB、YUV、YCrCB、YPrPb或任何其它色域。
27.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述多分辨率結(jié)構(gòu)可用于模擬或數(shù)字顯示器。
全文摘要
公開用于允許顯示設(shè)備中色彩調(diào)整的裝置和方法。所述裝置包括用于提供色彩調(diào)整的多分辨率結(jié)構(gòu)(3)；以及用于內(nèi)插多分辨率結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)偏移的內(nèi)插器(5)。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法使用不同分辨率等級(jí)的色彩查找表(202，204)的組合，然后內(nèi)插，從而提供具有高分辨率、但利用最少存儲(chǔ)空間的顯示過程。這樣做時(shí)，只在需要的高分辨率區(qū)域使用存儲(chǔ)器。在需要它的區(qū)域中，多分辨率結(jié)構(gòu)是對理論映射表的非常好的逼近。同時(shí)，因?yàn)楦叻直媛蕝^(qū)域是局部的，所以有可能明顯減少存儲(chǔ)器存儲(chǔ)量。
文檔編號(hào)G09G5/06GK1653513SQ03810490
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者H·奈爾, N·阿拉瓦爾, S·喬哈里, S·庫馬, A·約哈里 申請人:創(chuàng)世紀(jì)微芯片公司