專利名稱：顏色映射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)顯示器的方法、制造顯示器的方法、顯示器以及 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品。
背景技術(shù)：
為了顯示彩色圖像，常規(guī)的顯示器具有三原色紅、綠和藍(lán)。在 歐洲，這些三原色的色度坐標(biāo)由用于標(biāo)準(zhǔn)清晰度內(nèi)容的EBU標(biāo)準(zhǔn)和用 于高清晰度內(nèi)容的Rec709標(biāo)準(zhǔn)定義。色度坐標(biāo)亦被稱為顏色點(diǎn)或顏色。 在其他國(guó)家，不同的標(biāo)準(zhǔn)可能定義所述三原色的顏色。在EBU標(biāo)準(zhǔn)中， 紅原色在CIE 1931 xy顏色空間里的色度坐標(biāo)為x=0.64和y=0.33， 綠原色為x=0.29和y=0.60,藍(lán)原色為x=0.15和y=0.06。在EBU標(biāo) 準(zhǔn)中還定義了顯示器的白點(diǎn)，該白點(diǎn)接近于色度坐標(biāo)為x=0.3127和 y=0.3290的D65 (6500 K)。實(shí)際上，顯示器制造商可能選用不同于 D65的白點(diǎn)。許多顯示裝置具有更為偏藍(lán)一點(diǎn)的白點(diǎn)，例如8600K或 甚至10000 K。該組原色和白點(diǎn)的顏色確定了顯示器的色彩表現(xiàn)。當(dāng)使 用EBU原色時(shí)，通過(guò)紅、綠和藍(lán)原色的亮度比22: 71: 7來(lái)獲得白色 D65。
這種具有上述三種EBU原色的常規(guī)顯示器無(wú)法再現(xiàn)所有可見(jiàn)的顏 色。只有位于以所述原色為頂點(diǎn)的顏色三角形之內(nèi)的顏色才能被顯示 出來(lái)，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，只有位于三維顯示域內(nèi)的顏色才能被顯示出 來(lái)。或者換言之，EBU顯示器的色域被定義為色度空間中在所述包括 其邊界在內(nèi)的三角形內(nèi)的區(qū)域。因此，尤其非常飽和的顏色，例如單 色，是無(wú)法再現(xiàn)出來(lái)的。單色(monochromatic color)是指在可見(jiàn)光
譜中在特定波長(zhǎng)上具有單峰的顏色。
近來(lái)，所謂的寬色域顯示器正受到越來(lái)越多的關(guān)注。這些顯示器
具有被選擇以獲得比EBU標(biāo)準(zhǔn)的原色的色域更大的色域的原色。因此， 寬色域顯示器能夠產(chǎn)生比EBU顯示器更飽和的顏色。在寬色域LCD 顯示器中，用于寬色域的三原色可以通過(guò)調(diào)節(jié)背光的光譜和/或改變?yōu)V 色器的傳輸頻帶獲得。可替代地，或附加地，可以在所述三角形之內(nèi)
6或之外，但優(yōu)選地，在顏色的可見(jiàn)范圍之內(nèi)添加另一原色。具有三種 原色的寬色域顯示有時(shí)被稱為增強(qiáng)色域顯示，而具有多于三種原色的 寬色域顯示則被稱為多原色顯示。
大多數(shù)內(nèi)容在由EBU原色定義的色域內(nèi)被編碼(即，電視攝像機(jī) 根據(jù)此色域記錄場(chǎng)景，并且大多數(shù)自然顏色并不是非常飽和的)。對(duì) 寬色域顯示器來(lái)說(shuō)，顯示器色域可能與輸入色域相差很大。如果通常 為RGB信號(hào)的輸入圖像信號(hào)被直接用于驅(qū)動(dòng)寬色域顯示器，那么色彩 再現(xiàn)就會(huì)失真，并且對(duì)大多數(shù)圖像來(lái)說(shuō)，不希望該色彩再現(xiàn)高于一般 EBU色域的色彩再現(xiàn)。如果在驅(qū)動(dòng)寬色域原色之前，將顏色映射應(yīng)用 于輸入圖像信號(hào)從而把EBU色域擴(kuò)展到寬色域，則可以實(shí)現(xiàn)更好的色 彩再現(xiàn)。然而，已知的通常使用飽和增長(zhǎng)的顏色映射在寬色域顯示器 上實(shí)現(xiàn)的是非最佳的色彩再現(xiàn)。
類似地，如果EBU內(nèi)容必須在具有提供小于EBU色域的色域的 原色的顯示器上顯示，或者如果寬色域內(nèi)容必須在具有EBU色域的顯 示器上顯示，那么顏色映射必須將輸入色域縮小到更小的顯示器色域， 并再次使色彩再現(xiàn)受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善顯示器的色彩再現(xiàn)，所述顯示器的原色覆 蓋的色域不同于輸入信號(hào)的色域。
本發(fā)明的第一方面提供了一種如權(quán)利要求l所述的顏色映射方法。 本發(fā)明的第二方面提供了一種如權(quán)利要求13所述的顏色映射電路。本 發(fā)明的第三方面提供了一種如權(quán)利要求14所述的顯示器。本發(fā)明的第 四方面提供了一種如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在從屬權(quán)利 要求中則定義了有利的實(shí)施方式。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的顏色映射方法將輸入圖像信號(hào)映射到用 于顯示器的輸出圖像信號(hào)中，所述顯示器包括具有子像素的顯示像素， 所述子像素具有定義了顯示器色域的原色，所述顯示器色域則覆蓋了 所有可由該顯示器顯示的顏色。假設(shè)對(duì)子像素的數(shù)量并從而對(duì)原色的 數(shù)量和原色的顏色進(jìn)行選擇，以獲得大于輸入信號(hào)的輸入色域的顯示 器色域。在這種寬色域顯示器上的一種典型的偽象為 一些飽和的顏 色看上去似乎是熒光的?；驌Q言之， 一些飽和的顏色看上去比觀察者基于圖像內(nèi)容所預(yù)料的要更亮。對(duì)于顯示器色域小于輸入色域的顯, 器來(lái)說(shuō)，典型的偽象在于， 一些飽和的顏色具有太低的亮度而看上去 顯得暗，即亮度再次不受控制地出錯(cuò)?？商娲兀梢圆煌剡x擇三 原色的顏色。
在現(xiàn)實(shí)世界中，人們能見(jiàn)到物體，這是因?yàn)槲矬w將光線從光源反
射到人眼視網(wǎng)膜上的紅、綠和藍(lán)錐體。CIE 1931 xy色度坐標(biāo)可以通過(guò) 使用顏色匹配功能計(jì)算出以匹配反射光的光譜的顏色。這些xy色度坐 標(biāo)給出了 (標(biāo)準(zhǔn))觀察者將會(huì)看到的顏色的表示。如果在場(chǎng)景中的物 體100%反射入射光，并且光源具有平坦的(或相對(duì)平坦的)光譜，則 見(jiàn)到白色的物體。此物體在所有被此光源照明的反射物體中具有最高 的亮度。另一個(gè)反射例如在630nm處的很窄譜帶的物體就會(huì)具有非常 飽和的紅色，并因此吸收所有在位于630mn左右的窄帶之外的光。因 此，當(dāng)被相同的寬譜光源照明時(shí)，此紅色物體的亮度一定遠(yuǎn)低于該白 色物體的亮度。
為了估計(jì)具有不同顏色的物體的反射光譜的最大(例如，自然發(fā) 生的典型的最高的，或數(shù)學(xué)上可能的最高的)亮度，在顯示器色域內(nèi)
的不同色度處確定(現(xiàn)實(shí)世界)物體的反射光譜的亮度，其中，所述 物體具有與特定色度相應(yīng)的顏色(比如可口可樂(lè)那樣的紅色，因?yàn)槠?br> 可以通過(guò)理論或?qū)嶋H的濾色器，諸如涂料，來(lái)生成)。反射光譜是在 不同色度處具有基本上最大反射率的反射物體的光譜。更確切地說(shuō)， 這樣的現(xiàn)實(shí)世界物體的反射光譜是由該現(xiàn)實(shí)世界物體所反射的光的光 譜。此光譜的亮度是顯示器在與現(xiàn)實(shí)世界物體的顏色相應(yīng)的色度處生 成的亮度的目標(biāo)亮度。例如， 一大組光譜帶通濾波器的反射光譜的最 大亮度可以以不同的寬度和中心頻率來(lái)使用。針對(duì)每個(gè)濾色器，為例 如具有平坦光譜的光源或日光光譜計(jì)算出xy色度坐標(biāo)和相對(duì)亮度。因 此，換言之，可以為每種顏色或位于顯示器色域內(nèi)的色度坐標(biāo)確定該 種顏色相對(duì)于白色亮度的相對(duì)亮度。不要求為每種顏色存儲(chǔ)相對(duì)亮度。 而可以為 一組顏色存儲(chǔ)相對(duì)亮度，并且實(shí)際顏色的亮度可以從所儲(chǔ)存 的組中內(nèi)插得到(當(dāng)使用特征自然顏色時(shí)，例如使用最亮的葉綠色時(shí)， 是令人感興趣的)。必須注意的是，此類在不同色度處的反射光譜的 亮度確定已,i^知于出版物"Maximum Visual Efficiency of Colored Materials", by David L.MacAdam， in J.O.S.A， volume 25， 1935年，第361至367頁(yè)。
為了避免出現(xiàn)非真實(shí)的熒光或暗淡偽象，與根據(jù)過(guò)去原理的顯示 器相比，所述顯示器必須被更精確地校正。
所述顏色映射方法使用了前文討論的在顯示器色域內(nèi)不同色度處 的反射光語(yǔ)的亮度。這些期望的亮度例如被存儲(chǔ)在查找表中，或用函 數(shù)，例如逼近最大反射/發(fā)光顏色的殼體(hull )(顏色山(color mountain )) 的二維多項(xiàng)式被建模。所述的二維多項(xiàng)式可以是拋物面?？商娲?， 可以使用二維高斯函數(shù)。必須注意的是，可以使用理論確定的期望亮 度，比如Shrodinger曲線來(lái)代替測(cè)定的期望亮度。甚至還可使用測(cè)定 的和理論的期望亮度的組合(例如平均值)。
所述顏色映射方法包括色域映射，該色域映射將具有由輸入亮度 和輸入色度定義的輸入像素顏色的輸入圖像信號(hào)映射到具有由映射亮 度和映射色度定義的相應(yīng)映射像素顏色的映射圖像信號(hào)。所述輸入像 素顏色位于與顯示器色域不同的輸入色域內(nèi)。期望的亮度可以通過(guò)在 查找表中查找在映射色度處的期望亮度值，或通過(guò)計(jì)算相對(duì)于白色亮 度的相對(duì)值或亮度下降等方式得到。在顏色變得惱人地亮之前，可以 有一定的容許偏差，特別是指向黑色的方向上，甚至可能有更大的偏 差。
根據(jù)期望亮度與映射亮度之間的差別來(lái)確定一個(gè)因數(shù)。通過(guò)使用 該因數(shù)調(diào)整所述映射亮度(所述映射亮度例如從基本色度變換或現(xiàn)有 技術(shù)中的色域映射獲得)以獲得比映射亮度更接近期望亮度的輸出亮 度。圖像的輸出信號(hào)由映射色度和輸出亮度定義。當(dāng)然，技術(shù)人員知 道，以上概念上描述的兩步過(guò)程在實(shí)踐中可以由單個(gè)的映射變換實(shí)現(xiàn)。
必須注意的是，本發(fā)明不對(duì)顯示器進(jìn)行仿真，而是使用由一組現(xiàn) 實(shí)世界物體反射的光的期望亮度，其中，所述物體的每個(gè)都有對(duì)應(yīng)于 顯示器色域中特定色度的顏色。如果需要，在映射后所獲得的亮度褲 校正到接近于期望亮度。因此，所生成的顯示圖像看上去會(huì)比較自然， 這是因?yàn)槊糠N顏色是以相應(yīng)于具有相應(yīng)顏色的現(xiàn)實(shí)世界物體的亮度的 亮度而顯示的。
在一個(gè)實(shí)施例中，期望亮度被存儲(chǔ)在查找表中，而在另一實(shí)施例 中，使用數(shù)學(xué)模型來(lái)生成期望亮度。這些生成的期望亮度可以被存儲(chǔ) 起來(lái)以供將來(lái)使用。
9在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)用預(yù)定的光源，例如至少涵蓋可見(jiàn)光范圍 的寬譜光源來(lái)照明現(xiàn)實(shí)世界物體以獲得由該現(xiàn)實(shí)世界物體反射的光的 光譜。
在一個(gè)實(shí)施例中，映射亮度被限制(clip)到基本上為存儲(chǔ)的亮度。 因此，通過(guò)改變用于顯示器原色的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得亮度基本上與具有相 同顏色的現(xiàn)實(shí)反射物體的亮度相匹配來(lái)防止出現(xiàn)過(guò)亮的顏色。
在更復(fù)雜的實(shí)施例中可以應(yīng)用進(jìn)一步的校正，例如通過(guò)查找為當(dāng) 前(例如相鄰顏色的)色度而存儲(chǔ)的其他亮度或因數(shù)，或觀察實(shí)際獲 得的在圖像中相鄰顏色的亮度，從而保留/強(qiáng)調(diào)局部圖像結(jié)構(gòu)(通過(guò)應(yīng) 用較小的進(jìn)一步的亮度下降)，但這已超出了本發(fā)明的核心原理。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述顏色映射方法通過(guò)在查找表中查找存儲(chǔ)的 在輸入信號(hào)的輸入色度處的亮度來(lái)獲得另外的查找亮度。映射亮度通 過(guò)因數(shù)被縮放，該因數(shù)基本上與在映射色度處的查找亮度與在輸入色 度處的查找亮度的比值相等。該縮放的優(yōu)點(diǎn)是，防止了因裁剪而引起 的偽象。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述色域映射僅將色域映射應(yīng)用到輸入色度。 因此，映射亮度就是輸入亮度。這種色域映射僅將來(lái)自輸入色域的色 度變換到不同的顯示器色域中去，而并不影響亮度。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述色域映射提供了色彩增強(qiáng)，該色彩增強(qiáng)， 例如，是在具有多于三種原色的寬色域顯示器中的一種飽和度的加強(qiáng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)用了所述顏色映射方法的顯示器進(jìn)行了優(yōu) 化以改善色彩再現(xiàn)。本發(fā)明的顏色映射可以在顯示器之內(nèi)并定義顯示 器的色彩表現(xiàn)，或應(yīng)用在單獨(dú)的裝置中，而顯示器僅獲得經(jīng)校正的輸 入信號(hào)。所述顏色映射方法可以與這樣的顯示器相結(jié)合，以進(jìn)一步降 低顯示顏色的亮度與具有相同顏色的現(xiàn)實(shí)世界反射物體的亮度之間的 任何失配。這樣優(yōu)化的顯示器可以根據(jù)以下設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。所述顯示 器所具有的像素的像素顏色是通過(guò)混合至少四種原色獲得的。這些原 色定義了該顯示器的顯示器色域。因此，該顯示器色域覆蓋了所有可 由該顯示器顯示的顏色。然而，這些原色必須滿足特定的條件來(lái)避免 在色彩再現(xiàn)中出現(xiàn)熒光或暗淡偽象。
為了避免出現(xiàn)熒光偽象或暗淡偽象，可以對(duì)所述至少四種顏色進(jìn) 行選擇，以使所生成的像素顏色的亮度已經(jīng)更接近自然/最大顏色(在應(yīng)用進(jìn)一步的算法校正之前)。
通過(guò)參考以下描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易
見(jiàn)并將得到闡明。


在圖中
圖1示出了在xy色度平面的"馬蹄形"可見(jiàn)顏色空間中的反射光譜
的等亮度軌跡示意圖，
圖2示出了照明物體的光源，
圖3示出了顏色映射電路的一個(gè)實(shí)施例的框圖，
圖4示出了顏色映射電路的另一實(shí)施例的框圖，
圖5示出了顏色映射電路的又一實(shí)施例的框圖，
圖6示出了具有LCD和背光的顯示裝置的示意圖，
圖7示出了具有DMD和色輪的顯示裝置的示意圖，
圖8示出了顯示器設(shè)計(jì)方法的高層流程圖，該顯示器具有針對(duì)色
彩再現(xiàn)而優(yōu)化選擇的原色，
圖9示出了顯示器設(shè)計(jì)方法的 一 個(gè)實(shí)施例的流程圖，
圖IO示出了顯示器設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，
圖11示出了根據(jù)顯示器設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，
圖12示出了顯示器設(shè)計(jì)方法的另一流程圖，以及
圖13示出了具有基本上匹配的亮度的色域的例子。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在不同附圖中具有相同附圖標(biāo)記的項(xiàng)目具有相同
的結(jié)構(gòu)特征和相同的功能，或者是相同的信號(hào)。當(dāng)已對(duì)這樣的項(xiàng)目的
功能和/或結(jié)構(gòu)做出了解釋，則不必在詳細(xì)描述中再對(duì)其做重復(fù)解釋。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了在xy-色度平面的"馬蹄形"可見(jiàn)顏色空間中的反射光譜 的等亮度軌跡的示意圖。橫軸表示CIE 1931的x色度坐標(biāo)，豎軸表示 CIE 1931的y色度坐標(biāo)。"馬蹄形"軌跡VA表示可見(jiàn)顏色的邊界。在 軌跡VA上具有xy色度坐標(biāo)的顏色是100%飽和的顏色，其亦被稱為 單色，因?yàn)檫@些顏色的光譜僅包括單個(gè)波長(zhǎng)。沿著軌跡VA的數(shù)字表示 以nm為單位的波長(zhǎng)。采用EBU的原色紅RE、綠GE和藍(lán)BE,所
ii有在以原色RE、 GE、 BE為頂點(diǎn)的三角形EG之內(nèi)具有xy色度坐標(biāo)的 顏色都可以被顯示。白色的xy色度坐標(biāo)位于曲線WH上。例如，在該 曲線上表示出了白色D65。如根據(jù)使用EBU原色RE、 GE、 BE的顯示器而公知的，如果輸 入信號(hào)的分量Ri、 Gi和Bi (見(jiàn)圖6)全部具有其最大值，則需要這些 原色之間的特定比值，以獲得應(yīng)當(dāng)顯示的期望白點(diǎn)。通常，這些輸入 信號(hào)的分量Ri、 Gi、 Bi的最大值是相等的，并且當(dāng)用于模擬信號(hào)時(shí)為 電平，例如0.7V，而當(dāng)用于數(shù)字信號(hào)時(shí)則為數(shù)字，例如用于8位數(shù)字 信號(hào)的255。以下，各個(gè)信號(hào)具有在起始于O并終止于1的范圍內(nèi)的歸 一化值。因此，如果輸入信號(hào)的分量Ri、 Gi和Bi都是l，則原色RE、 GE、 BE之間應(yīng)有一個(gè)比值使得期望的白點(diǎn)能被顯示出來(lái)(并且根據(jù) 傳統(tǒng)原理對(duì)顯示器進(jìn)行校正，以顯示期望的白點(diǎn)和偏色，但這也修正 了其他顏色的表現(xiàn))。例如，假設(shè)期望的白點(diǎn)是D65 (x=0.3127， y-0.32卯)，且原色的色度坐標(biāo)為紅RE: x=0.64， y=0.33，綠GE: x=0.29， y=0.60,藍(lán)BE: x=0.15， y=0.06?，F(xiàn)在，可以計(jì)算出顯示器的紅 色、綠色和藍(lán)色的亮度之間應(yīng)具有的比值22:71:7。然而，在許多顯示 器中使用了更為偏藍(lán)一些的白點(diǎn)，例如紅、綠、藍(lán)之間的亮度比為20: 70: 10。圖1還示出了由原色RW、 GW、 BW定義的寬色域顯示器的例子。 通過(guò)以原色RW、 GW、 BW為頂點(diǎn)的三角形WG定義了可由此寬色域 顯示器顯示的顏色。以下參照?qǐng)D2對(duì)如何可在xy色度空間中定義反射光譜的等亮度軌 跡的例子進(jìn)行說(shuō)明。在理想的設(shè)置中，大量物體RO被提供寬光譜LI2 的光源L2照明。在本例中，所述光譜為標(biāo)準(zhǔn)光源D65的光譜(具有 6500K的相應(yīng)色溫的日光光譜)。在一個(gè)示例性的最佳顏色自然亮度 的實(shí)現(xiàn)中，不同的物體RO對(duì)若干波長(zhǎng)具有基本上100%的反射率，或 對(duì)其他波長(zhǎng)的反射率為0。因此，對(duì)(接近的)單色來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的物體 RO在特定波長(zhǎng)處具有基本上100°/。(或較高)的反射率，而在其他波 長(zhǎng)處的反射率基本上為0 (或較低)。在刻度的另一端，最亮的白色物 體在波長(zhǎng)的全部可見(jiàn)范圍內(nèi)具有基本上100%的反射率。對(duì)于中間色， 物體可能在相對(duì)較小的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)具有高反射率?？梢岳缤ㄟ^(guò)中心 在特定波長(zhǎng)上的帶通反射濾波器，或分別通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上中心在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同中心頻率上的帶通反射濾波器，來(lái)表示這樣的間 接色。必須注意的是，物體可以具有不同的光譜，但具有相同的色度xy。那些物體中的一些會(huì)比其他一些反射更多的光，因而會(huì)具有更高 的亮度。圖1示出了具有特定色度xy的反射物體可能擁有的最大亮度。 以上最大反射率的例子僅是獲得最大反射的物體光譜的實(shí)踐中的簡(jiǎn)單 方法，還可例如基于來(lái)自自然的現(xiàn)實(shí)光譜得到這樣的光譜(例如尋找 最亮的紅色物體、最亮的通常是葉子的典型綠色等)。有了這些數(shù)據(jù) 之后，就可以為所有色度得到一組最大亮度，該組最大亮度可以存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器(查找表)中或可以進(jìn)一步被數(shù)學(xué)建模(例如可以用多項(xiàng)式 或指數(shù)等逼近這個(gè)外殼(hull)等)。為每個(gè)物體RO測(cè)量反射光的亮度LU。從這些測(cè)量中，可以構(gòu)造 圖1所示的等亮度軌跡。由示出相對(duì)亮度的數(shù)字來(lái)表示這些等亮度軌 跡。在所示的例子中，反射所有光的白色物體的亮度被設(shè)置為用100 表示的100%。用90表示的軌跡示出了所有其反射光譜的亮度為白色 物體亮度的90%的有色物體。這種在不同色度處的反射光譜的亮度確 定已^^知于出版物"Maximum Visual Efficiency of Colored Material", by David L.MacAdam， in J.O.S.A， volume 25， 1935，第361頁(yè)至367頁(yè)。 必須注意的是，如果用另一光譜LI2選擇另一種白色，那么用于相同 反射物體的最大亮度可以不同，因而圖1所示的等亮度軌跡可能不同。現(xiàn)在回到圖1,這些等亮度軌跡被用于將在顯示器上顯示的顏色的 相對(duì)亮度BR與具有相同顏色的物體RO的反射光譜的亮度LU進(jìn)行比 較。從圖l可以清楚的是，分別具有與原色RE、 GE、 BE相同顏色的 反射物體RO的亮度分別為22、 77和8。必須注意的是，對(duì)生成白色 D65的EBU原色RE、 GE、 BE來(lái)說(shuō)，他們之間的亮度比定義為紅 綠藍(lán)=22: 71: 7。因此，如果將白色D65的總亮度歸一化為100， 那么紅色、綠色和藍(lán)色分量的歸一化最大亮度分別為22、 71和7。以 下，所述歸一化最大亮度亦被稱為最大亮度、亮度因數(shù)，或如果從上 下文中可確知所指的是歸一化最大亮度，則甚至可僅將其稱為亮度。 在文獻(xiàn)資料中，所述亮度因數(shù)亦被稱為明度(lightness)。這就意味著當(dāng)輸入信號(hào)的Ri分量為1時(shí)，紅原色的亮度為22。與 紅原色RE具有相同顏色的物體RO的亮度也是22。當(dāng)輸入信號(hào)的Gi 分量為1時(shí)，綠原色的亮度為71。另一方面，與綠原色具有相同顏色的物體RO的亮度為77。當(dāng)輸入信號(hào)的Bi分量為1時(shí)，藍(lán)原色的亮度 為7。另一方面，與藍(lán)原色具有相同顏色的物體的亮度LU為8。因此， 對(duì)所述原色的選擇來(lái)說(shuō)，原色的亮度基本上與相應(yīng)的亮度LU相匹配。 為了得到顯示器色域與反射顏色色域之間較好的匹配，必須檢查顯示 亮度在其他顏色處也與相應(yīng)的亮度LU相匹配。例如，輸入信號(hào)Ri和 Gi都為1時(shí)產(chǎn)生的黃色的亮度為93 = 22 + 71，而在該顏色處的反射亮 度為97。以相同的方式可以證明，具有三原色RW、 GW、 BW的寬色域顯 示器具有不匹配的亮度，特別是對(duì)于綠色和紅色來(lái)說(shuō)。針對(duì)白色D65， 紅原色、綠原色和藍(lán)原色的亮度比為26: 68: 7。分別具有與原色RW、 GW、 BW相同顏色的反射物體RO的亮度分別為12、 31、 7。因此， 如果僅有紅原色RW產(chǎn)生光，則對(duì)于紅色來(lái)說(shuō)，原色RW和GW的亮 度與相應(yīng)有色物體RO的亮度LU之間存在約兩倍的失配，而如果僅有 綠原色GW產(chǎn)生光，則對(duì)于綠色來(lái)說(shuō)，也存在約兩倍的失配。相比于 具有相同飽和度的反射顏色的亮度，紅原色和綠原色的亮度太高。這 導(dǎo)致了對(duì)這些顏色會(huì)產(chǎn)生不期望的印象，即當(dāng)使用與用于具有三原色 的普通色域顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，被顯示的物體是熒 光的。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的是，可以通過(guò)增加至少另一原色來(lái)降低一個(gè)或多個(gè)原 色的影響。這將通過(guò)兩個(gè)例子加以說(shuō)明。第一個(gè)例子示出了如果添加 白原色W的效果，而第二個(gè)例子示出了添加黃原色YW的效果?？商?代地，可以僅選擇三種原色，所選擇的顏色使得與圖1所示的選用寬 色域原色RW、 GW、 BW相比僅會(huì)發(fā)生較小的失配情況。在使用EBU原色R、 G、 B作為RGB (紅、綠和藍(lán))和白色D65 作為白原色的RGBW顯示器中，白色D65是通過(guò)紅原色、綠原色、藍(lán) 原色和白原色之間聯(lián)合亮度比分別為11、 35、 4、 50獲得的。這些亮 度值ll、 35、 4應(yīng)分別與具有與EBU原色R、 G、 B相同顏色的物體 RO的亮度22、 77、 8進(jìn)行比較?？梢?jiàn)，當(dāng)如此選擇用于RGB的原色 時(shí)，在原色R、 G、 B的亮度值和相應(yīng)物體RO的反射光譜的亮度LU 之間產(chǎn)生了高的失配。在此實(shí)施例中，亮度太低，從而導(dǎo)致太暗并因 此對(duì)飽和色產(chǎn)生暗淡的印象。在使用EBU原色RW、 GW、 BW作為RGB (紅、綠和藍(lán))和白色D65作為添加的白原色W的RGBW顯示器中，白色D65是通過(guò)紅 原色、綠原色、藍(lán)原色和白原色之間聯(lián)合亮度比分別為11、 35、 4、 50 獲得的。這些亮度值ll、 35、 4應(yīng)分別與具有與EBU原色RW、 GW、 BW相同顏色的物體RO的亮度12、 31、 7進(jìn)行比較?？梢?jiàn)，當(dāng)如此選 擇用于RGB的原色時(shí)，在原色RW、 GW、 BW的亮度值和相應(yīng)物體 RO的反射光譜的亮度LU之間提供了極大改善的匹配效果。然而，對(duì) 于原色RW和GW對(duì)其有效的合成色黃色來(lái)說(shuō)，其亮度為11 +35 = 46， 而在圖1中可找到，具有相同黃色的反射物體RO的亮度LU為大約 91。對(duì)于合成色品紅色來(lái)說(shuō)，亮度因數(shù)為11 + 4 = 15且亮度為19。對(duì) 于合成色青色來(lái)說(shuō)，亮度因數(shù)為35 + 4-39且亮度為50。因此，對(duì)于 黃色來(lái)說(shuō)，仍存在較大的失配。必須注意的是，合成色是兩種原色之間的顏色，因此它們通過(guò)僅 使用兩種原色實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在說(shuō)明另一個(gè)例子，其中，提供了使用EBU原色R、 G、 B作 為RGB和添加了黃原色YW的RGBY顯示器。用于獲得白色D65的 原色R、 G、 B、 YW的比值現(xiàn)在為11: 35: 7: 47。這些亮度值ll、 35、 7應(yīng)分別與具有與原色R、 G、 B相同顏色的物體RO的亮度22、 7、 8進(jìn)行比較?？梢?jiàn)，當(dāng)如此選擇用于RGB的原色時(shí)，在原色R和G 的亮度值和相應(yīng)物體RO的反射光譜的亮度LU之間產(chǎn)生了較高的失 配。同樣在此實(shí)施例中，亮度太低，并導(dǎo)致對(duì)飽和色太暗的印象。如果所述RGBY顯示器是基于寬原色RW、 GW、 BW的并增加了 黃原色，則情況就得到了極大的改善。為了在原色處得到顯示器色域 與反射顏色色域之間較好的匹配效果，紅原色、綠原色、藍(lán)原色和黃 原色的亮度比分別為13、 34、 7、 47。這些亮度值13、 34、 7應(yīng)分別與 具有與原色RW、 GW、 BW相同顏色的物體RO的亮度12、 31、 7進(jìn) 行比較?？梢?jiàn)，當(dāng)如此選擇用于RGB的原色時(shí)，在原色RW、 GW、 BW的亮度值與相應(yīng)物體RO的反射光譜的亮度LU之間產(chǎn)生了基本上 匹配的效果。同樣，對(duì)于原色RW、 GW、 YW對(duì)其都有效的合成色黃 色來(lái)說(shuō)，其亮度為13 + 34 + 47 = 94,而在圖1中可發(fā)現(xiàn)，具有相同黃 色的反射物體RO的亮度LU為約91。因此，現(xiàn)在，在黃色的亮度與 黃色反射物體的相應(yīng)亮度之間獲得了基本上匹配的效果。對(duì)合成色品 紅色來(lái)說(shuō)，其亮度值為13 + 7 = 20且其亮度因數(shù)為19。對(duì)于合成色青15色來(lái)說(shuō)，其亮度值為34 + 7 = 41且其亮度因數(shù)為50。因此，存在對(duì)于 所有原色和合成色的基本匹配。因而，對(duì)寬色域內(nèi)的所有顏色來(lái)說(shuō)， 都獲得了基本匹配。從以上例子中可見(jiàn)，根據(jù)原色的選擇，可能發(fā)生較大的失配。該 失配可以通過(guò)對(duì)顯示器原色的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)光的方式予以降低。即使發(fā) 現(xiàn)了提供基本上匹配的原色，可能仍存在較小的偏差。通過(guò)把驅(qū)動(dòng)的 調(diào)光與這些較好地匹配的原色相結(jié)合，可以進(jìn)一步改善顯示器的色彩 再現(xiàn)。對(duì)顯示器原色的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)光的實(shí)施例將參照?qǐng)D3至圖5予以 闡明。圖2示出了對(duì)物體進(jìn)行照明的光源。寬光語(yǔ)光源L2產(chǎn)生具有寬光 譜的光LI2以照明反射物體RO。對(duì)于特定的波長(zhǎng)或一組波長(zhǎng)，物體 RO具有高的反射率。反射光具有光譜RS，該光譜RS相應(yīng)于色度XO 和亮度LU。此光譜亦被稱為反射光譜。由于在對(duì)圖1的描述中已對(duì)圖 2做了說(shuō)明，此處不再贅述。圖3示出了顏色映射電路的一個(gè)實(shí)施例的框圖。輸入圖像信號(hào)IS 定義了輸入圖像，所述輸入圖像由具有輸入像素顏色的輸入像素組成。 盡管此處將關(guān)于在CIE 1931 x， y顏色空間中定義的輸入圖像信號(hào)對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明不應(yīng)僅限于該x， y顏色空間，而是還可應(yīng) 用于其他在其中定義了或可確定亮度和色度的顏色空間。這樣的空間 的例子有CIE 1976u，v，顏色空間和視頻顏色空間YCrCb。甚至還可將 本發(fā)明應(yīng)用到RGB顏色空間中，但這將會(huì)復(fù)雜一些，因?yàn)樯群土炼?必須根據(jù)RGB分量來(lái)計(jì)算。如果輸入圖像信號(hào)是在RGB顏色空間中 被編碼的，并且不希望還有用于確定色度和亮度的額外計(jì)算，則輸入 圖像信號(hào)必須從伽馬(gamma) RGB域轉(zhuǎn)換到線性光域，比如xyY 空間。輸入像素顏色由輸入亮度Y和輸入色度x， y定義。輸入像素顏色 限定在輸入色域范圍內(nèi)。色域映射器2將映射或轉(zhuǎn)換應(yīng)用到輸入圖像 信號(hào)IS使得映射圖像信號(hào)MS具有不同于輸入色域的映射色域。映射 圖像信號(hào)MS具有色度xm和ym。如果輸入色域被擴(kuò)展，則映射色域 和輸入色域之間的差別可能導(dǎo)致太高的原色亮度，或者如果映射色域 小于輸入色域，則它們之間的差別可能導(dǎo)致太低的原色亮度。通常，色域映射器2處理輸入圖像信號(hào)IS以獲得相對(duì)于輸入圖像信號(hào)IS來(lái)說(shuō)增強(qiáng)了的映射圖像信號(hào)MS。例如，色域映射器2可以是 任何能對(duì)亮度Y和色度x， y有影響的顏色變換(例如，三維矩陣運(yùn)算)， 或者可以是僅在色度坐標(biāo)x， y上操作的顏色變換(例如，亮度保持飽 和度延伸色域映射(luminance retraining saturation stretching gamut mapping))。在上一種所提到的情況中，映射亮度Ym與輸入亮度Y 相等?；驌Q言之，輸入亮度Y未被色域映射器2處理。本發(fā)明可用于任何類型的具有不同于輸入色域的顯示器色域的顯 示器中。例如，對(duì)于EBU編碼信號(hào)，該顯示器可以是寬色域(大于EBU 色域)LCD。可替代地，該顯示器可以具有比EBU色域更小的色域， 例如移動(dòng)裝置上的LCD,或者未來(lái)當(dāng)在寬原色上編碼的輸入信號(hào)必須 在具有由EBU原色定義的較小色域的顯示裝置上顯示的時(shí)候。全色顯 示可能要有三種或更多的原色。查找電路3接收映射色度xm，ym并在查找表(此外亦被稱為L(zhǎng)UT ) 1中查找相應(yīng)的亮度LU。相應(yīng)于映射色度xm， ym的查找亮度被稱為 Yl。此亮度Yl為具有相應(yīng)于映射色度xm， ym的顏色的反射物體RO 的最大亮度LU。因數(shù)確定電路4接收映射亮度Ym和查找亮度Yl以確定表示映射 亮度Ym與查找亮度Yl之間差別的因數(shù)Fl。亮度調(diào)節(jié)電路5接收映 射亮度Ym和因數(shù)Fl以提供輸出亮度Ys。亮度調(diào)節(jié)電路5通過(guò)使用因 數(shù)F調(diào)節(jié)映射亮度Ym以獲得比映射亮度Ym更接近于查找亮度Y1的 輸出亮度Ys。例如，亮度調(diào)節(jié)電路5是將映射亮度Ym與因數(shù)Fl相乘 的增益乘法器或縮放器?？梢赃x擇因數(shù)F1使得輸出亮度Ys限制到查 找亮度Y1?？商娲兀驍?shù)F1可以是映射亮度Ym與查找亮度Yl比 值的一部分所占的比值。如果對(duì)映射色度xm、 ym來(lái)說(shuō)亮度Ys基本上 沒(méi)有偏離亮度Y1，則在輸出圖像信號(hào)OS中的色彩再現(xiàn)是最優(yōu)的。因 此，色域映射器2能夠增強(qiáng)輸入圖像信號(hào)IS,例如通過(guò)應(yīng)用顏色拉伸 (color stretching )，而不會(huì)導(dǎo)致在輸出圖像信號(hào)OS中的一些顏色變得 太亮或太暗。必須注意的是，如果映射器2不作用于輸入亮度Y或不 改變輸入亮度Y，則映射亮度Ym可以是輸入亮度Y。以上的硬件或軟 件塊描述僅描述了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，技術(shù)人員將理解亮度調(diào)節(jié)電路如 何能合并其用于計(jì)算數(shù)學(xué)模型的估算單元以獲得用于輸入映射色度的 期望亮度。17圖4示出了顏色映射電路的另一實(shí)施例的框圖。該顏色映射電路基于圖3所示的電路，僅有的不同之處在于色域映射器2不影響輸入亮度Y，因此映射亮度Ym與輸入亮度Y相同。只有色度x， y被映射。對(duì)該電路的操作與參照?qǐng)D3所描述的電路相同。
圖5示出了顏色映射電路的又一個(gè)實(shí)施例的框圖。此顏色映射電路基于圖4所示的電路。不同之處在于，增加了查找電路6，因數(shù)確定電路4現(xiàn)在確定比值，且亮度調(diào)節(jié)電路5是增益乘法器。查找電路6接收輸入色度x， y并在LUTl中查找相應(yīng)的亮度LU。相應(yīng)于輸入色度x， y的查找亮度被稱為Y2。此亮度Y2是具有與輸入色度x， y相應(yīng)的顏色的反射物體RO的最大亮度LU。因數(shù)確定電路4確定輸入色度x， y和相應(yīng)的映射色度xm， ym的亮度Y2和Yl的比值，以獲得因數(shù)G-Y2/Y1。增益乘法器將輸入亮度Y與因數(shù)G相乘，以獲得輸出亮度Ys。
顏色映射可能與針對(duì)自然色彩再現(xiàn)而優(yōu)化的顯示器相結(jié)合。這樣的顯示器將參照?qǐng)D8至11予以描述。顏色映射可以用于參照?qǐng)D6所說(shuō)明的LCD (液晶顯示器)裝置中，或用于參照?qǐng)D7所描述的DMD (數(shù)字鏡像顯示器)裝置中。
圖6示出了液晶顯示裝置。在所示的實(shí)施例中，像素Pi包括四個(gè)液晶子像素RP、 GP、 BP、 YP。濾色器RF、 GF、 BF、 YF與子像素RP、 GP、 BP、 YP相關(guān)聯(lián)。濾色器RF、 GF、 BF、 YF可以存在于子像素RP、 GP、 BP、 YP的另一側(cè)，因此位于光源LR、 LG、 LB、 LY和子像素RP、 GP、 BP、 YP之間。不是所有的子像素RP、 GP、 BP、YP都必須具有濾色器。在所示的實(shí)施例中，存在四個(gè)由驅(qū)動(dòng)器LDR驅(qū)動(dòng)的光源LR、 LG、 LB、 LY，所述四個(gè)光源與濾色器RF、 GF、 BF、YF—起限定了顯示裝置DD的原色RW、 GW、 BW、 YW。在圖7中，由光源LR、 LG、 LB、 LY生成的光的顏色與相關(guān)聯(lián)的濾波器RF、 GF、BF、 YF匹配，且這些顏色的比值沒(méi)有被濾波器RF、 GF、 BF、 YF改變?；驌Q言之，所述濾色器僅需要阻擋不相關(guān)聯(lián)的光源的光?，F(xiàn)在，離開(kāi)光源LR、 LG、 LB、 LY的光就是顯示器DD的原色。
可以僅存在三個(gè)光源，以替代四個(gè)不同的光源LR、 LG、 LB、 LY?，F(xiàn)在，濾色器RF、 GF、 BF、 YF中的一個(gè)被選擇以便讓光源LR、 LG、LB、 LY中的至少兩個(gè)生成的光的至少一部分通過(guò)?？商娲兀梢允褂?一組全部發(fā)射基本上相同光譜的光源中的單個(gè)光源。在本實(shí)施例中，原色由光源的光的光譜分布和濾色器的光譜濾波定義。
像素驅(qū)動(dòng)器PDR分別將驅(qū)動(dòng)信號(hào)r、 g、 b、 y提供給子像素RP、GP、 BP、 YP以控制子像素RP、 GP、 BP、 YP的傳輸。
必須注意的是，如果需要多于四種原色，則每個(gè)像素需要多于四個(gè)子像素。根據(jù)原色是如何獲得的，會(huì)需要更多不同色的光源和/或?yàn)V色器。盡管R、 G、 B、 Y是指紅、綠、藍(lán)和黃，但實(shí)際上其他顏色也可以祐J吏用。
圖7示出了具有DMD和色輪的顯示裝置。寬光譜光源L1生成落到旋轉(zhuǎn)色輪CW上的光束LIl。色輪CW具有濾色器段FG、 FR、 FB、FY。離開(kāi)色輪CW的光束LC1按時(shí)間順序落到DMD顯示器的像素Pi的子像素Ml、 M2、 M3、 M4上。所有子像素Ml至M4可以是相同的微鏡，并根據(jù)待顯示的圖像調(diào)節(jié)所述微鏡的角度。
圖8示出了進(jìn)一步設(shè)計(jì)顯示器的方法的高層流程圖。在步驟Sl，確定物體RO的亮度LU。通常，這些用于不同色的物體RO的亮度LU被確定一次，然后被存儲(chǔ)在表中。可替代地，這些亮度LU可以在文獻(xiàn)資料中找到并能立即在步驟S2使用。在步驟S2，選擇原色RW、 GW、BW、 YW使得利用由原色RW、 GW、 BW、 YW定義的色域可再現(xiàn)的不同顏色的最大亮度BR基本上與由具有相應(yīng)顏色的物體RO所反射的光譜的亮度LU相匹配。如果對(duì)于顯示器的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)優(yōu)選采用最大亮度的不同白點(diǎn)，那么必須使用光源LI2的不同光譜。例如，對(duì)于D65白點(diǎn)，將相應(yīng)的日光光i普D65用作LI2。對(duì)于8600K的白點(diǎn)，則使用具有溫度為8600K的相應(yīng)黑體輻射光譜。
如果亮度LU必須被確定，則在步驟SIO，反射物體RO由寬帶光源L2生成的光LI2照明。在步驟Sll，測(cè)量由在不同波長(zhǎng)處具有基本上100%反射率的反射物體RO所反射的反射光譜的亮度LU，并計(jì)算相應(yīng)的色度M和亮度LU。在步驟S12，已確定的亮度LU被存儲(chǔ)以供使用。可替代地，如果已經(jīng)知道，則亮度LU可以被直接存儲(chǔ)且不再需要步驟S10和S11。
圖9示出了設(shè)計(jì)顯示器的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在本實(shí)施例中，步驟S2操作如下。首先，在步驟S20選擇一組原色RW、 GW、BW、 YW以及期望的白點(diǎn)。所選定的原色RW、 GW、 BW、 YW和選
19定的白點(diǎn)亦被總稱為PR。在步驟S21，計(jì)算選定原色RW、 GW、 BW、YW的比值以獲得期望的白點(diǎn)。接著，同樣在步驟S21，為所有原色RW、 GW、 BW、 YW和所有合成色計(jì)算最大亮度BR。所述合成色是指通過(guò)混合具有最大亮度BR的原色RW、 GW、 BW、 YW所得到的顏色。確定或從存儲(chǔ)介質(zhì)中檢索與原色RW、 GW、 BW、 YW和合成色相應(yīng)的反射物體的亮度LU。
在步驟S22,將計(jì)算出的亮度值BR與相應(yīng)的亮度LU比較。最后，在步驟S23,根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，判斷亮度值BR是否基本上與亮度LU匹酉己。如果一組選定的原色RW、 GW、 BW、 YW不滿足匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，則該算法進(jìn)至步驟S20并選擇另一組原色RW、 GW、 BW、 YW。如果一組選定的原色RW、 GW、 BW、 YW滿足匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，則該組原色成為待實(shí)施到顯示器中的候選者，并在步驟S24被存儲(chǔ)。
一旦找到了一組匹配的原色RW、 GW、 BW、 YW，則所述算法就可以停止?？商娲?，該算法可以尋找多于一組或甚至所有組匹配的原色RW、 GW、 BW、 YW。如果更多組匹配的原色RW、 GW、 BW、YW可用，則可以選擇在顯示器中的實(shí)施方面具有最好前景的那組原色。例如，要重點(diǎn)考慮的是為獲得匹配原色RW、 GW、 BW、 YW所需要的硬件的效率。可替代地，最佳組可以是具有最大色域的那組。
必須注意的是，替代原色和合成色或除了原色和合成色之外，可以選擇其他顏色，并為它們將相關(guān)的亮度值BR與亮度LU進(jìn)行比較。選定的顏色應(yīng)當(dāng)可用選定的原色RW、 GW、 BW、 YW來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管提到了四種原色RW、 GW、 BW、 YW，但相同的算法也可以應(yīng)用于少于或多于四種原色RW、 GW、 BW、 YW的情況。此外，盡管四種原色使用了字母R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))和Y(黃)，但其他顏色也可被選為原色。
匹配標(biāo)準(zhǔn)的例子可以是像素顏色的亮度位于具有相同顏色的物體RO的亮度LU的80% ~120%的范圍內(nèi)。對(duì)不同的顏色來(lái)i兌，該范圍可以不同?？商娲兀鐓⒄?qǐng)Dll所作的說(shuō)明，可以使用經(jīng)驗(yàn)方法。典型地，誤差必須在±10%內(nèi)。
圖IO示出了設(shè)計(jì)顯示器的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在本實(shí)施例中，步驟S2操作如下。
首先，在步驟S25，選擇一組原色RW、 GW、 BW、 YW。選定的原色RW、 GW、 BW、 YW亦可總稱為PR。在步驟S26，定義一組檢查點(diǎn)CP。這些檢查點(diǎn)CP為顯示器色域內(nèi)的顏色，在這些顏色處，必須檢查匹配情況。例如，這些檢查點(diǎn)CP是紅原色、綠原色和藍(lán)原色(RW、 GW、 BW )、黃合成色、品紅合成色和青合成色(分別為RW+GW，RW+BW，GW+BW)的色度，以及優(yōu)選的白點(diǎn)的色度(例如D65)。在步驟S27，確定或從存儲(chǔ)介質(zhì)檢索檢查點(diǎn)CP的相應(yīng)亮度BR。在步驟S28,確定或從存儲(chǔ)介質(zhì)檢索與檢查點(diǎn)CP相應(yīng)的反射物體RO的亮度LU。在步驟S29,計(jì)算顯示器原色RW、 GW、 BW、 YW的亮度之間的比值。
在步驟S30，根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，判斷亮度值BR是否基本上與亮度LU匹配。如果一組選定的原色RW、 GW、 BW、 YW不滿足匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，則算法進(jìn)至步驟S25并選擇另一組原色RW、 GW、 BW、YW。如果一組選定的原色RW、 GW、 BW、 YW滿足了匹配標(biāo)準(zhǔn)MC，則該組原色成為要在顯示器中實(shí)施的候選者，并在步驟S31被存儲(chǔ)。可以為每個(gè)原色RW、 GW、 BW、 YW定義一個(gè)范圍，并在所述范圍內(nèi)選擇原色。
一旦找到了一組匹配的原色RW、 GW、 BW、 YW，則所述算法就可以停止?？商娲兀撍惴梢詫ふ叶嘤谝唤M或甚至所有組匹配的原色RW、 GW、 BW、 YW。如果更多組匹配的原色RW、 GW、 BW、YW可用，則可以選擇其在顯示器中的實(shí)施具有最好前景的那組原色。例如，要重點(diǎn)考慮的是為獲得匹配原色RW、 GW、 BW、 YW所需要的硬件的效率。或者根據(jù)色域的大小得到最佳的原色組，色域越大越好。在一個(gè)實(shí)施例中，在檢查點(diǎn)色度處，顯示亮度BR與反射顏色亮度LU的誤差被最小化。該誤差最小化可以通過(guò)在允許的范圍內(nèi)選擇原色RW、 GW、 BW、 YW的最佳色度，和/或通過(guò)改變它們的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)。原色的亮度可以通過(guò)改變背光的光譜，或通過(guò)改變?yōu)V色器的傳輸光譜來(lái)改變。誤差可例如被定義為亮度差的均方根誤差，其中，在計(jì)算亮度差之前，對(duì)每個(gè)亮度做loglO處理。通常，對(duì)良好的顯示器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，誤差應(yīng)小于±10%。
必須注意的是，替代原色和合成色或除了原色和合成色之外，可以選擇其他顏色，并為它們將相關(guān)的亮度值BR與亮度LU比較。選定的顏色應(yīng)當(dāng)可用選定的原色RW、 GW、 BW、 YW來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管只提到四種原色RW、 GW、 BW、 YW，但相同的算法也可以應(yīng)用于少于或多于四種原色RW、 GW、 BW、 YW的情況。此外，盡管四種原色使用了字母R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))和Y(黃)，但其他顏色也可被選為原色。
匹配標(biāo)準(zhǔn)的其他例子可以是像素顏色的亮度位于具有相同顏色的物體RO的亮度LU的8()n/。 ~120%的范圍內(nèi)。對(duì)于不同的顏色，該范圍可以是不同的?？商娲?，如參照?qǐng)Dll所作的說(shuō)明，可以使用經(jīng)驗(yàn)方法。通常誤差在±10%內(nèi)。
圖11示出了根據(jù)設(shè)計(jì)顯示器的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在步驟S25，例如由操作人員選擇原色RW、 GW、 BW、 YW。白點(diǎn)可以被預(yù)置，或者也可以由操作人員選擇。在步驟S26，使用在步驟S25選定的原色RW、 GW、 BW、 YW和白點(diǎn)來(lái)顯示測(cè)試圖像IM。在步驟S27,一組觀察者觀看顯示的圖像，并且如果該組中至少90%的觀察者未在圖像中觀察到惱人的、或顯著的或可辨認(rèn)的亮度偽象，則像素顏色的亮度BR被認(rèn)為基本上與亮度LU匹配。實(shí)際上，測(cè)試圖像可以是同樣出現(xiàn)在觀察者處的現(xiàn)實(shí)世界情景的表現(xiàn)，并且如果該組中至少90%的觀察者未在顏色的亮度和相應(yīng)的亮度之間觀察到惱人的、或明顯的或可辨認(rèn)的區(qū)別，則像素顏色的亮度BR被認(rèn)為基本上與亮度LU匹配。
圖12示出了設(shè)計(jì)顯示器的方法的另一流程圖。所述至少四種原色RW、 GW、 BW、 YW通過(guò)改變?cè)玆W、 GW、 BW、 YW中至少之一的色度，或通過(guò)增加額外的原色而被選定。
在步驟S30,色域映射被應(yīng)用到具有預(yù)定的一組不同顏色的輸入測(cè)試圖像信號(hào)IS中。在步驟S31，檢查響應(yīng)于輸入測(cè)試圖像IS所顯示的不同顏色的亮度BR。在步驟S32，改變?cè)玆W、 GW、 BW、 YW中至少之一 的色度以獲得基本上與相應(yīng)的反射光譜RS的亮度LU相匹配的亮度BR。可替代地，或附加地，另一種原色被加入到已經(jīng)存在的原色中以獲得亮度BR，該亮度BR基本上與導(dǎo)致同匹配亮度LU之間產(chǎn)生較大偏差的原色之一的相應(yīng)反射頻譜RS的亮度LU相匹配。例如，如果針對(duì)特定顏色的亮度LU檢測(cè)到一個(gè)過(guò)高的亮度BR，則把這個(gè)顏色或與這個(gè)顏色相近的顏色定為新原色。
圖13示出了具有基本匹配亮度的色域的例子。 '
第一色域GA1由四種原色R、 YG、 GC、 B定義，它們的x， y,Y坐標(biāo)分別為
Rl:0.6717，0.3181，19.6
YG1:0.3564，0.6319，68.1
GC1:0.0959，0.6958，33.1
Bl:0.1429，0.0458,7.1
第二色域GA2由五種原色R、 G、 B、 C、 Y定義，它們的x, y， Y坐標(biāo)分別為
R2:0.6776，0.3153，17.1
G2:0.2115，0.7569，34.4
B2:0.1449,0.0486，7.1
C2:0.0215,0.6069，10.5
Y2:0.3681，0.6208,70.5
第三色域GA3由六種原色R、G、
Y坐標(biāo)分別為
R3:0.6658,0.3264，20.0
G3:0.2781，0.6653，66.9
B3:0.1468，0.0514，6.6
C3:0.0567,0.3292，9.9
M3:0.3407，0.0986，10.3
Y3:0.4308，0.5597，84.8
它們的
x， y:
應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實(shí)施例用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明，并且在不 偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)出許 多可替代的實(shí)施例。
例如，如果不需要精確的亮度補(bǔ)償，查找表1可以不必包括反射 物體的精確亮度。僅存儲(chǔ)反射物體的近似亮度就已足夠。例如，±10% 的精度可能足夠了。
只要顯示器色域與輸入信號(hào)色域不同，本顏色映射可以有利地得 以實(shí)施，而不依賴于在顯示器中所使用的原色數(shù)量。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述映射技術(shù)可以在不同的裝置或軟件中實(shí)現(xiàn)， 例如，該映射技術(shù)可以構(gòu)成相片處理軟件的一部分，該軟件能夠?qū)⒁耘c裝置有關(guān)的格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在其后提供給特定的顯示器。該校正也 可以被專業(yè)服務(wù)使用，例如通過(guò)在因特網(wǎng)上的專用信道提供改善的信 號(hào)，或作為存儲(chǔ)器上的改善的信號(hào)(例如在記憶棒上的可從商店買到
的)。還可以下載校正簡(jiǎn)檔(例如LUT)以在家用計(jì)算機(jī)上應(yīng)用，或 者接收插件等。
在權(quán)利要求書(shū)中，任何置于括號(hào)內(nèi)的參考標(biāo)記都不應(yīng)解釋為用于 限定權(quán)利要求。動(dòng)詞"包括"及其連詞的使用并未排除那些除在權(quán)利要 求中被說(shuō)明的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。未作數(shù)目限定的 元件包括一個(gè)或多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以通過(guò)包括多個(gè)分立元件 的硬件以及通過(guò)經(jīng)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)施。在列舉多個(gè)裝置的裝置 權(quán)利要求中，這些裝置中的多個(gè)可以包含在同一個(gè)硬件項(xiàng)中。在相互 不同的從屬權(quán)利中陳述一定措施不表示這些措施的組合不能被有利地 使用。
權(quán)利要求
1. 一種顏色映射方法，該方法將輸入圖像信號(hào)(IS)映射到用于顯示器(DD)的輸出圖像信號(hào)(OS)，所述顯示器(DD)包括具有三個(gè)或三個(gè)以上子像素(RP、GP、BP、YP)的顯示像素(Pi)，所述三個(gè)或三個(gè)以上子像素(RP、GP、BP、YP)具有定義顯示器色域(WG)的原色(RW、GW、BW、YW)，該方法包括使用具有不同顏色的現(xiàn)實(shí)世界物體的反射光譜(RS)的期望亮度(LU，Y1)，所述不同顏色相應(yīng)于所述顯示器色域(WG)內(nèi)的不同色度(x0，y0)，其中，所述反射光譜(RS)是由現(xiàn)實(shí)世界物體中相應(yīng)物體所反射的光的光譜，并且其中，期望亮度(LU，Y1)是由相應(yīng)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界物體反射的光的總量，對(duì)所述具有由輸入亮度(Y)和輸入色度(x，y)定義的輸入像素顏色的輸入圖像信號(hào)(IS)進(jìn)行色域映射(2)，以獲得具有由映射亮度(Ym；Y)和映射色度(xm，ym)定義的相應(yīng)映射像素顏色的映射圖像信號(hào)(MS)，所述輸入像素顏色位于不同于所述顯示器色域(WG)的輸入色域內(nèi)；以及通過(guò)使用取決于所述期望亮度(LU，Y1)和所述映射亮度(Ym；Y)之間的差別的因數(shù)(F1；G)來(lái)調(diào)整(5)所述映射亮度(Ym；Y)，以獲得比所述映射亮度(Ym)更接近所述期望亮度(Y1)的輸出亮度(Ys)，其中，所述圖像輸出信號(hào)(OS)由所述映射色度(xm，ym)和所述輸出亮度(Ys)定義。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，所述期望亮度(LU， Yl)的使用包括從查找表(1)中檢索所述期望亮度(LU， Yl)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，所述期望亮度(LU， Y，)的使用包括應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型被設(shè)計(jì)成用于生成這樣的 期望亮度(LU)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，通過(guò)測(cè)量由預(yù)定 光源照明的現(xiàn)實(shí)世界物體來(lái)獲得由所述現(xiàn)實(shí)世界物體反射的光的光 譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顏色映射方法，其中，所述預(yù)定光源是 寬光譜光源，比如等能量光譜或日光光譜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，每個(gè)期望亮度(LU， Yl)基本上是被反射的光的最大總量，優(yōu)選地，該期望亮度(LU， Yl) 可以通過(guò)將選定的光源與用于每個(gè)色度的理論光譜相乘來(lái)確定，該理 論光譜比如是對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)具有100%或0%透射的光譜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，所述映射亮度(Ym ) 的調(diào)整包括將所述映射亮度(Ym )限制到基本上為所述存儲(chǔ)亮度(LU )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顏色映射方法，還包括通過(guò)在所述查找 表(1)中查找在所述輸入信號(hào)US)的輸入色度(x， y)處的存儲(chǔ)亮 度(LU)來(lái)檢索(6)另外的查找亮度(Y2)，并且其中，所述映射亮 度(Y)的調(diào)整(5)包括通過(guò)與在所述映射色度(xm， ym)處的查找 亮度(Yl)與在所述輸入色度(x， y)處的查找亮度(Y2)之間的比 值基本上相等的所述因數(shù)(G)來(lái)對(duì)所述映射亮度(Y)進(jìn)行縮放。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的顏色映射方法，其中，所述色域映 射(2)僅將色域映射應(yīng)用于所述輸入色度(x， y),并且其中，所述 映射亮度(Ym; Y)為所述輸入亮度(Y)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，所述色域映射 (2)提供色彩增強(qiáng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的顏色映射方法，其中，所述色彩增強(qiáng) 是飽和度加強(qiáng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色映射方法，其中，所述顯示器(DD) 是具有大于三個(gè)的原色(RW、 GW、 BW、 YW)數(shù)量的多原色顯示器。
13. —種顏色映射電路，用于將輸入圖像信號(hào)映射到用于顯示器 (DD)的輸出圖像信號(hào)，所述顯示器(DD)包括具有子像素(RP、 GP、BP、 YP)的顯示像素(Pi)，所述子像素(RP、 GP、 BP、 YP)具有定 義顯示器色域(WG)的原色(RW、 GW、 BW、 YW)，該顏色映射電路包 括期望亮度單元，用于生成具有不同顏色的現(xiàn)實(shí)世界物體的反射光 譜(RS)的期望亮度(LU， Yl),所述不同顏色相應(yīng)于所述顯示器色 域(WG)內(nèi)的不同色度(xO, y0)，其中，每個(gè)所述反射光譜(RS) 是由現(xiàn)實(shí)世界物體反射的光的光譜，并且其中，每個(gè)所述期望亮度(LU， n)是由相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)世界物體反射的光的總量，色域映射器(2)，用于對(duì)所述具有由輸入亮度(Y)和輸入色度(x， y)定義的輸入像素顏色的輸入圖像信號(hào)(IS)進(jìn)行色域映射， 以獲得具有由映射亮度(Ym; Y)和映射色度(xm， ym )定義的相應(yīng)映 射像素顏色的映射圖像信號(hào)(MS)，所述輸入像素顏色位于不同于所 述顯示器色域(WG)的輸入色域內(nèi)；以及調(diào)整電路(5)，用于使用取決于所述期望亮度(LU， Yl)和所述 映射亮度(Ym; Y)之間的差別的因數(shù)(Fl)，以獲得比所述映射亮度(Ym)更接近所述查找亮度(Yl)的輸出亮度(Ys)，其中，所述圖 像輸出信號(hào)(OS)由所述映射色度(xm， ym)和所述輸出亮度定義(Ys)。
14. 一種顯示器(DD)，包括具有子像素(RP、 GP、 BP、 YP)的 顯示像素(Pi)以及根據(jù)權(quán)利要求13所述的顏色映射電路，所述子像 素(RP、 GP、 BP、 YP)具有定義了顯示器色域(WG)的原色(RW、 GW、 BW、 YW)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器(DD)，包括 LCD顯示板，該LCD顯示板具有包括至少四個(gè)子像素(RP、 GP、 BP、YP)的像素(Pi)，所述至少四個(gè)子像素(RP、 GP、 BP、 YP)具有相 關(guān)的用于生成所述至少四種原色(RW、 GW、 BW、 YW)的濾色器(RF、 GF、 BF、 YF)，驅(qū)動(dòng)電路(PDR)，用于接收所述圖像輸出信號(hào)(0S)，以將驅(qū)動(dòng) 電壓提供給所述至少四個(gè)子像素(RP、 GP、 BP、 YP)，以及 背光單元(LR、 LG、 LB、 LY)，用于照明所述顯示面板。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器(DD)，該顯示器(DD)是用 于顯示所述圖像輸出信號(hào)(0S)的色序型顯示器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示器，其中，該顯示器通過(guò)以下方 法設(shè)計(jì)確定或使用(Sl)在所述顯示器色域(WG)內(nèi)不同色度(AO)處 的反射光譜(RS)的亮度(LU),其中，所述反射光譜(RS)是在所 述不同色度(入0)處分別具有基本上最大反射率的反射物體(R0)的 光譜，以及選擇(S2)所述至少四種原色(RW、 GW、 BW、 YW)，以便在所述 顯示器色域(WG)內(nèi)獲得選定的一組像素顏色的亮度(BR)，該亮度 (BR)基本上與在所述色度(入0)處的反射光譜(RS)的亮度(LU) 相匹配，所述色度(入0)相應(yīng)于所述選定組的像素顏色。
18. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括使處理器能夠執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1 所述方法步驟的代碼，所述步驟是對(duì)所述具有由輸入亮度(Y)和輸入色度(x， y)定義的輸入像素 顏色的輸入圖像信號(hào)US)進(jìn)行色域映射(2)，以獲得具有由映射亮 度(Ym; Y)和映射色度(xm, ym )定義的相應(yīng)映射像素顏色的映射圖 像信號(hào)(MS)，所述輸入圖像顏色位于不同于所述顯示器色域(WG) 的輸入色域內(nèi)，通過(guò)使用與所述期望亮度(LU、 Yl)和所述映射亮度(Ym; Y)之 間的差別有關(guān)的因數(shù)(Fl; G)來(lái)調(diào)整所述映射亮度(Ym; Y)，以獲 得比所述映射亮度(Ym )更接近所述查找亮度(Yl )的輸出亮度(Ys )， 其中，所述圖像輸出信號(hào)(0S)由所述映射色度(xm， ym)和所述輸 出亮度(Ys)定義。
全文摘要
一種顏色映射方法將輸入圖像信號(hào)(IS)映射到用于顯示器(DD)的輸出圖像信號(hào)(OS)，所述顯示器(DD)包括具有子像素(RP、GP、BP、YP)的顯示像素(Pi)，所述子像素(RP、GP、BP、YP)具有定義顯示器色域(WG)的原色(RW、GW、BW、YW)。查找表(1)包括被存儲(chǔ)的在顯示器色域(WG)內(nèi)的不同色度(λ0)處的反射光譜(RS)的亮度(LU)。所述反射光譜(RS)為在相應(yīng)色度(λ0)處具有基本上最大反射率的反射物體(RO的)光譜。所述顏色映射方法包括色域映射(2)、取回(3)查找亮度(Y1)、因數(shù)確定(4)和調(diào)整映射亮度(Ym；Y)。色域映射(2)將具有由輸入亮度(Y)和輸入色度(x、y)定義的輸入像素顏色的輸入圖像信號(hào)(IS)映射到具有由映射亮度(Ym；Y)和映射色度(xm，ym)定義的相應(yīng)映射像素顏色的映射圖像信號(hào)(MS)。所述輸入像素顏色位于不同于所述顯示器色域(WG)的輸入色域內(nèi)。查找亮度(Y1)通過(guò)在查找表(1)中查找所存儲(chǔ)的在映射色度(xm，ym)處的亮度(LU)被取回。因數(shù)(F)通過(guò)查找亮度(Y1)與映射亮度(Ym；Y)之間的差別來(lái)確定。映射亮度(Ym；Y)通過(guò)使用因數(shù)(F；G)來(lái)調(diào)整，以獲得比映射亮度(Ym)更接近查找亮度(Y1)的輸出亮度(Ys)。圖像輸出信號(hào)(OS)則由映射色度(xm，ym)和輸出亮度(Ys)定義。
文檔編號(hào)G09G5/06GK101523480SQ200780038213
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者E·H·A·蘭根迪克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司