在電腦顯示器上產生並顯示忠實彩色圖像的方法及裝置的製作方法

2023-06-01 12:17:06

專利名稱：在電腦顯示器上產生並顯示忠實彩色圖像的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在一電腦驅動顯示器上產生並顯示忠實彩色圖像的方法及裝置。本發明尤其涉及產生一與顯示器無關的調色圖像，以便在一由顯示適配器所控制的顯示器上顯示的方法，而此顯示器適配器則包含了一與顯示器有關的調色板。
與電腦驅動顯示器有關的電子設備利用了各種顯示器適配器，以便產生各彩色的數字表示。顯示器適配器一般為每一三原色-紅、綠、藍，設有數模(D/A)轉換器。這些轉換器由標準化的數字驅動信號所驅動。D/A轉換器所能處理的二進位的數目，提供了此轉換器解析度的基準，並決定了彩色調色板項目所能選擇彩色的數目。顯示器適配器還設有可代表顯示器各像素的圖像存儲器，且此存儲器內每一像素的二進位位的數目決定了彩色調色板項目的數目，而此彩色調色板項目可用於顯示一像素。調色板項目的數目通常遠小於彩色調色板可能選擇的數目。決定將何種彩色用於一圖像的彩色調色板，是由此調色板上每一彩色項目的特定標準化數字驅動信號所限定的。例如，一彩色顯示器的一個實施例利用了八位二進位位，以限定每一紅、綠、藍三原色的數字驅動信號，如此則對每一原色可容許有256種不同的亮度等級;因為單一像素可容納三種彩色，因此一像素中所有可能不同的彩色選擇數目即為2563，或是16，777，216。但是可選擇作為彩色調色板項目的彩色數目通常為256種彩色，即所需開發的彩色調色板僅設有所有可能一千六百萬種彩色中的256種，再加上不同的選擇。所選擇的彩色調色板項目通常或多或少均勻地延伸於整個彩色選擇範圍中，因而在每一選為調色板項目的實際彩色間留下了許多的可能彩色選擇。
對於彩色測量，有許多國際標準。最著名的彩色測量國際標準總稱為國際照明委員會(CommissionInternationalDl′Eclairage，或InternationalCommissiononIllumination;下文簡稱CIE系統)。CIE系統所根據的前提，是所感覺到的各特定彩色是來自於一照明體或稱參考光源、一物體、及一觀測者的適當組合。CIE系統之一有用的解釋可參閱Billmeyer與Saltzman所著的《彩色技術原理》，1981年版，第2B與2C節。公布於1991年1月15日的美國專利4，985，853，提出了此CIE系統的說明，以及與三維彩色規格系統有關的其他信息。假定這些技術為本領域的一般技術人員所熟知。
在電腦驅動的顯示器上顯示忠實彩色圖像的現有的各種方法，需要為每一種特定的顯示器準備這些圖像，因而消耗了相當數量的計算時間，且需要極大的存儲空間。顯示於一彩色顯示器的圖像，通常由每一像素的三個二進位數值所代表，每一個二進位數值代表一個標準CIE三激勵值-X、Y或Z，且此圖像由決定顯示屏上像素水平與垂直座標位置的其他二進位信息所代表。限定每一像素所需彩色的三個二進位數據值，並不必對應於為此彩色調色板所選擇的各種色彩，而這些彩色是於顯示器上顯示圖像系統所可得到的。因此需要一種適用於系統的彩色匹配的方法，其中所需的各圖像彩色(每一像素)可以是匹配此系統所可取得且為最接近的調色板彩色。該方法稱為「調色」，其中顯示器所出現圖像的構成，是使其最接近所需圖像的彩色匹配，但僅利用現有的調色板彩色;顯示器所出現圖像的每一像素都包含了此像素所需調色板項目的索引。兩種用於將一圖像調色的常見技術為「高頻振動」及「誤差擴散」。
在本領域中目前為人所熟知的調色技術，為一特定的彩色調色板準備一圖像，此處的調色板定義為多個選定的彩色，而每一彩色均由紅、綠、藍等原色的彩色數字驅動信號數值所定義。對於一特定的像素，如果所需要的彩色是按照與所能得到的彩色調色板項目最接近者而修改，則此種調色技術將把任何得到的彩色誤差分配到相鄰的各像素，因而可使色差達到平衡，且可更忠實的整體重現一彩色圖像。但是，各顯示器可能有不同的彩色顯示特性，這將使得該問題複雜化;例如，磷光質的各種彩色、以及對於一特定數字驅動信號亮度(彩色亮度)反應，可能每一種顯示器皆有所不同。這意味著只有在一調色的圖像是在同一顯示器上顯示時，該圖像才能匹配一所需的圖像，但是可能無法在其他的顯示器上匹配。
如果已知每一顯示器的亮度及色度反應特性，即可能準備一儘量近似一所需圖像的調色圖像，但是此調色圖像對於每一顯示器將是獨一無二的。這意味著若要得到忠實的彩色時，單一調色圖像不能準備用於一特定形式的所有顯示器。用於多重顯示器的多重調色圖像，則需要過多數量的計算時間進行準備，還需要過多數量的存儲空間進行存儲。
在現有技術中，在一特定的系統或顯示器中忠實地顯示一彩色圖像的整體方法，至少涉及了三個操作序列的步驟。第一序列的步驟論及校準一特定電腦驅動顯示器;第二序列的步驟論及準備一特定顯示器的調色圖像，以便在該系統上顯示;第三序列的步驟論及實際上該系統上顯示準備的圖像。
現有技術中整體方法的各目的為首先決定一變換矩陣，該變換矩陣可將以CIE標準三激勵值(XYZ)為代表的各所需像素彩色變換成特定顯示器的紅、綠、藍(RGB)三激勵值，以便決定一適用的彩色調色板，以便測量一特定顯示器上每一調色板項目的XYZ值，以便計算出對應於為這些調色板項目所測量各XYZ值的RGB三激勵值，且建立一特定顯示器的標準化調色板檢索表，而此檢索表中包含了各調色板項目的這些RGB三激勵值;然後所需圖像的每一像素被此標準化調色板檢索表中最接近匹配彩色的調色板項目索引所替代，而且利用了標準半色調技術，將任何得到的彩色不匹配分配到各相鄰的像素，因而所得到的圖像可忠實代表所需圖像的一特定顯示器調色圖像;最後則將該調色板與特定顯示器的調色圖像複製到該顯示器適配器之中。
這種現有技術方法的缺點在於每一圖像的每一像素須使用每一特定顯示器所獨有的標準化調色板檢索表，為此顯示器重新調色。為每一圖像調色所需的計算極為可觀，而且在每一次將一圖像顯示於有不同色度與亮度特性的顯示器時，都須重複這一步驟。
本發明採用的方法，參照一「標準」顯示器，而定義一與顯示器無關的「標準」標準化調色板的檢索表。本發明整體方法的各項目的為首先決定一變換矩陣，此變換矩陣可將以CIE標準三激勵值(XYZ)為代表的各所需像素彩色，變換成參照標準顯示器的RGB三激勵值，以便決定一適用的彩色調色板，以便測量此標準顯示器上每一調色板項目的XYZ＊值，以便計算出對應於為這些調色板項目所測量各XYZ＊值的RGB＊三激勵值，且建立一與顯示器無關的標準化調色板檢索表，而此檢索表中包含了各調色板項目的這些RGB＊三激勵值;然後所需圖像的每一像素為此與顯示器無關的標準化調色板檢索表中最接近匹配彩色的調色板項目的索引所替代，而且利用了標準半色調技術，將任何得到的彩色不匹配分配到各相鄰的像素，因而所得到的圖像可忠實代表所需圖像的一與顯示器無關的調色圖像;然後校準將要顯示一與顯示器無關的調色圖像的每一顯示器，使得其RGB值，以及產生這些RGB值的各數字驅動信號，可最接近地匹配於對應的標準XYZ＊值，因而可自如此決定的各數字驅動信號，為每一顯示器構成一特定顯示器的調色板;最後則將該特定顯示器調色板與標準調色圖像複製於該顯示器適配器之中。
本發明方法的優點在於僅須利用與顯示器無關的標準化調色板檢索素，為此「標準」顯示器，對每一圖像的每一像素做一次調色。因此當與對於每一顯示器的每一圖像需要一不同調色圖像的現有技術相比較時，本發明所需的計算量大幅度減少。須為將要顯示一標準圖像的每一顯示器計算此特定顯示器的調色板，但是僅須為每一顯示器計算一次每一特定顯示器的調色板。本發明僅須存儲一份與顯示器無關的每一調色圖像複本，但是現有的技術需要為每一不同的顯示器的每一圖像存儲一份不同的複本。本發明需要為每一不同的顯示器存儲一份每一特定顯示器的調色板複本，但是一調色板所需的存儲空間，遠小於一調色圖像所需的存儲空間。
本發明的主要目的在於提供一種系統，此系統可在有不同彩色重現特性的各種顯示器上，顯示忠實的彩色圖像。
本發明的另一目的，是利用為顯示於多個顯示器上而僅產生單一的調色圖像，而提供忠實的彩色的重現，其中這些特定的顯示器可以有不同的彩色顯示特性。
本發明之又一目的是利用各種彩色選擇的一標準調色板，以發展出限定這些數字驅動信號的各特定顯示器調色板，而須產生這些驅動信號，以便在一特定的顯示監視器上忠實地重現出標準彩色調色板。
本發明之優點包括在多個顯示器上，對顯示圖像作忠實的重現，其中將此顯示圖像以未經修改的與顯示器無關的形式，傳送到此顯示器適配器，且僅須修改此特定顯示器的彩色調色板，以便作忠實的重現。
本發明的其他各項目的與優點，可參閱下列說明書及權利要求書並參照各附圖，而更為明顯。


圖1是本發明電腦系統的硬體框圖;
圖2A-1與2A-2是用於本發明的較佳實施例中，產生並顯示地忠實彩色圖像的概要圖;
圖2A-3是由施行本發明替代實施例的標準電腦的流程圖;
圖2B-2E所示為本發明的各檢索表;
圖3A是現有技術校準一顯示器的流程圖;
圖3B是現有技術準備一特定顯示器圖像的流程圖;
圖3C是現有技術顯示一特定顯示器圖像的流程圖;
圖4是本發明中由一標準電腦系統所執行校準一調色板的流程圖;
圖5是根據本發明由此標準電腦系統所執行的準備一與顯示器無關的圖像的流程圖;
圖6是根據本發明由此特定電腦系統所執行的產生一與顯示器無關的調色板流程圖;
圖7是根據本發明由此特定電腦系統所執行的顯示一圖像的流程圖;
作為實施例本發明方法的先決條件，需要選擇一種「標準」顯示器。可利用一獨立認定的標準而完成此一先決條件，此種標準例如是由電影與電視工程師協會(SMPTE)所發展出來的標準，也可在一組顯示器中選出一個平均水準的顯示器而完成此一先決條件。而這一組顯示器可以是同一製造商的同一機種，也可以是具有類似彩色與非線性特性的更多樣化的一組。
如果此標準顯示器和選自一組具有各種不同磷光質彩色的顯示器，且需要利用此方法以便為各種磷光質彩色作調整時，此標準顯示器的選擇，可使其各磷光質彩色為每一種磷光質彩色中最不飽和者，因而能在所有的顯示器皆得到此一彩色。由於使磷光質不飽和將有彩色純度損失，而允許磷光質彩色的誤差將有彩色準確度損失，可利用已知的最優化技術在這兩種損失之間取得平衡。為了有最佳結果，須在CIEL＊u＊v＊或CIE L＊a＊b＊等視覺均勻的空間中，軌行這些最優化技術。
一旦選出此標準顯示器時，即需決定一變換矩陣，此變換矩陣可將以CIE的XYZ值表示的各種彩色變換成顯示器磷光質的各RGB值。藉助測量個別紅、綠、藍顯示器磷光質的XYZ值，以這一種已知方法而作出計算，而每一磷光質由一全通的數字驅動信號、以及一「顯示器白色」(由各自全通驅動信號所驅動的三種磷光質組合而成)所驅動。該矩陣稱為M＊。
與此標準顯示器有關的另一先決條件，是根據現有技術中任何一種已知的技術，為此標準顯示器選擇一調色板。此彩色調色板根據顯示每一彩色的三種驅動信號而定義。為了易於使用，調色板中各項目的大多數可以是正交的;即可以有特定數目的紅、綠、藍等驅動信號(各種彩色不一定要相同)，它們在此調色板上以所有的組合而出現。此種調色板項目的三維陣列，用來在此標準顯示器上顯示彩色圖像，而且可以選擇這些項目，以便在儘量使視覺上均勻的情況下延展彩色的整個範圍。每一標準調色板項目通常按照其數字驅動信號而予以規定，而需要這些驅動信號以便產生此調色板項目的彩色。
一旦選出此標準調色板時，即須測量由一調色板選擇所產生的顯示器各磷光質的CIE XYZ三激勵值。這些表示為XYZ＊的各測量值，成為可能使用的此一或其他顯示器的「標準」調色板，且予以存儲而作為調色板校準表(請注意，若此標準顯示器定義於一正式的規格中，則可計算出這些XYZ＊，而不必用測量的)。一旦得到這些XYZ＊時，即能利用此變換矩陣M＊而計算出對應的RGB＊三激勵值。將這些RGB＊標準化，使得最亮彩色的最亮成分等於一，且將這些標準化的RGB＊存儲起來而作為與顯示器無關的標準化調色板檢索表。
這些用於準備一與顯示器無關的圖像的各過程步驟，類似先前於現有技術中所討論過的準備一與顯示器相關的圖像的過程步驟，但是仍有幾個重要差別。假設可以得到一所須的數字圖像，而此數字圖像的各像素彩色由CIE XYZ三激勵值所限定，也就是說，由每一像素規定X、Y、Z標準原色的標準化亮度的三個數字數值所限定。在此所需圖像中每一像素的各XYZ，利用此與顯示器無關的變換矩陣M＊，如同現有技術一般代替了特定顯示器的矩陣M，而變換成與顯示器無關的RGB三激勵值。然後，所需圖像的每一像素由此與顯示器無關的標準化調色板檢索表中最接近匹配彩色的調色板項目索引所取代，而不像現有技術中所用是自特定顯示器的標準化調色板檢索表中所取出，而且任何所得到的彩色不匹配，是利用標準半色調技術而分配到相鄰的各像素，如果使用了「標準」調色板，則所得到的圖像是一可忠實顯示所需圖像的與顯示器無關的調色圖像。
但是在可顯示一與顯示器無關的圖像之前，必須為此顯示器產生一與顯示器無關的調色板。須產生每一特定顯示器的調色板，以便儘可能匹配規定於調色板校準表-亦即各XYZ＊的各種彩色。這可以用下列的程序完成首先決定一變換矩陣，此變換矩陣將以CIE XYZ標準三激勵值為代表的所需各像素彩色變換成此特定顯示器的RGB三激勵值;然後測量三個顯示器磷光質的每一個的三激勵值Y-也就是亮度，而作為其數字驅動信號的一個函數，並且存儲這些測量值，作為此特定顯示器的標準化亮度表，此標準化亮度表的各數值自這些測量值加添，因而對於亮度的每一離散值，即知道了產生的數字驅動值;然後利用上述為此特定顯示器而計算出並決定的變換矩陣，將此調色板校準表的諸XYZ＊逐一變換成RGB三激勵值，如此決定的RGB三激勵值是與三磷光質的顯示器亮度相同;當使用這些RGB值以替代各顯示器亮度值以及標準化的亮度表時，即可決定將產生這些亮度的對應數字驅動信號，以相同於其調色板校準表的各對應XYZ＊值的相同次序，將這些特定顯示器的數字驅動信號置於特定顯示器的調色板中，而對於每一種顯示器，即以此種方法產生一特定顯示器的調色板，且正常僅需要產生一次。
最後將此與顯示器無關的調色圖像以及特定顯示器的調色板複製到顯示器適配器中，以便完成圖像的顯示。
圖1所示為本發明標準電腦系統(10)與特定電腦系統(20)的硬體框圖。標準電腦系統(10)設有處理器(11)、存儲裝置(12)、存儲器(13)、通信適配器(14)、以及顯示器適配器(15)。將處理器(11)適當編程，以便執行本發明如圖4-5所示的各流程圖。將標準顯示器(18)經由顯示器適配器(15)連接到電腦系統(10)。顯示器適配器(15)包含了調色板存儲區(15a)與圖像存儲區(15b)。
特定電腦系統(20)包含了處理器(21)、存儲裝置(22)、存儲器(23)、通信適配器(24)、以及顯示器適配器(25)。將處理器(21)適當編程，以便執行本發明如圖6-7所示的各流程圖。將特定顯示器(28)經由顯示器適配器(25)連接到電腦系統(20)。顯示器適配器(25)包含了調色板存儲區(25a)與圖像存儲區(25b)。
在較佳實施例中，標準電腦系統(10)是一數字IBMAS/400電腦系統，但是也可使用其他電腦。標準電腦系統(10)經由通信路徑(19)而連接到一個或多個特定電腦系統(20)。特定電腦系統(20)也可以是IBMAS/400電腦系統。IBMPS/2電腦系統、或是其他同等產品。由於該較佳實施例示出通信路徑(19)將標準電腦系統(10)與特定電腦系統(20)實現電連接，因而可把將要傳送到特定電腦系統(20)的數據存儲在光碟、光碟只讀存儲器、磁帶等可轉移媒介，且將這些數據寄送或送達特定電腦系統(20)以便裝入。
圖2A-1與2A-2是於本發明較佳實施例中，產生並顯示忠實彩色圖像的概要圖。圖2A-1為由標準電腦系統(10)實施本發明的各步驟。
CIEXYZ三激勵值(31)來自標準顯示器(30)，而將配合圖4的流程圖做更詳細的解釋。這些數值並連同來自標準調色板(32)的各數值用來決定調色板校準表(35)。在替代實施例中，則可能自標準電腦系統(10)(圖1)所使用的另一種標準電腦系統而得到調色板校準表(35)。在此種替代實施例中，圖2A-1的方框(30)與(31)則不需要了。調色板校準表(35)與XYZ-RGB矩陣M＊是用來產生與顯示器無關的標準化調色板檢索表(36)。
自原始圖像(40)(本文也稱為所需圖像)與矩陣(34)將產生RGB圖像(41)，而將配合圖5的流程圖做更詳細的解釋。RGB圖像(41)然後將配合標準調色板(32)使用以便產生與顯示器無關的圖像(45)。然後經由通信路徑(19)或可轉移媒介(光碟、光碟只讀存儲器、磁帶等)，將調色板校準表(35)與顯示器無關的圖像(45)傳送到特定電腦系統(20)(圖1)。
圖2A-2為由特定電腦系統(20)實施本發明的各步驟。特定顯示器的各RGB值(51)是自XYZ-RGB變換矩陣M(52)以及調色板校準表(35)而得到(圖2A-1)，將配合圖6的流程圖做更詳細的說明。特定顯示器(50)決定了標準化的三激勵亮度值Y(54)。Y值(54)用來計算標準化的各亮度表(56)。特定顯示器的各RGB值(51)以及標準化的各亮度表(56)用來產生特定顯示器的調色板(55)。特定顯示器的調色板(55)連同與顯示器無關的圖像(45)(圖2A-1)予以裝入顯示器適配器(25)(圖1)，以便在特定顯示器(28)上產生忠實的彩色圖像(58)，這將配合圖7的流程圖做詳細說明。
圖2A-3為本發明替代實施例中，由標準電腦系統(10)所執行的各步驟。請注意該替代實施例如同圖2A-1所示的較佳實施例(將配合圖4-5詳述)，而執行相同的一般步驟，但其方法則略有不同。在該實施例中，直接自標準顯示器30的各CIEY數值33計算出與顯示器無關的標準化調色板檢索表36。如果所用的調色板是一正交調色板，此種做法將是有利的，因為僅需很少的測量。然後可自此與顯示器無關的標準化調色板檢索表36以及XYZ-RGB矩陣M＊34的轉置計算出調色板校準表35。此調色板校準表亦可如前文所討論的，自其他標準電腦系統得到。這裡並未示出對應於圖2A-3的流程圖，但是熟悉本技術領域的人員可從圖4-5與圖2A-3而輕易推導出此流程圖。
圖2B-2E為圖2A-1到2A-3中的各表，其中包含了舉例的數據。熟悉本技術領域的人員應懂得，這些表的準確內容是設計上的選擇，也可選擇其他數值而仍然在本發明的範圍內。
圖3A為根據現有技術的原則，校準一特定顯示器的過程。方塊(101)為有關由決定此一特定顯示器的XYZ到RGB各參數，而發展出一變換矩陣M的過程。該矩陣因而提供了一特定顯示器的變換表，以便可讓各XYZ數值變換成此顯示器的RGB三激勵值。方塊(102)為有關決定將用於本系統的各調色板項目步驟;該步驟涉及了選擇各種彩色選擇的調色板，而這些彩色選擇用在此系統上，以便作所有圖像的顯示。通常利用表列產生此調色板項目所必須的各數字驅動信號電平或數值，而規定此調色板。方塊(103)是有關在一特定顯示器上，為所選擇調色板的每一調色板項目，測量此CIEXYZ三激勵值的步驟。該步驟為此特定的顯示器提供了這些XYZ數值的表列，它對應於個別的調色板項目。方塊(104)是有關為每一調色板項目且為此特定顯示器，將所測量的各XYZ乘以矩陣M以得到此特定的RGB三激勵值的步驟;在進行該計算之後，即標準化了這些數值。方塊(105)是有關建立一特定顯示器的標準化調色板檢索表的步驟，而此表中包含了標準化的RGB三激勵值。
圖3B是根據現有技術的原則，準備一特定顯示器圖像的流程圖。方塊(106)是有關根據技術領域中眾所周知的各種技術，得到一特定數字圖像的步驟，而此數字圖像具有為每一像素而規定的CIEXYZ三激勵值。方塊(107)是有關自各像素的數字圖像組，獲取用作修改的第一像素。在方塊(108)中，將來自方塊(107)的特定像素的XYZ座標乘以矩陣M，以便得到一特定顯示器的RGB三激勵值。方塊(109)是有關利用標準半色調技術，並利用圖3A所示特定顯示器的標準化調色板檢索表，而發現此像素的最佳調色板項目的匹配過程。方塊(110)是有關為此特定顯示器調色圖像的對應像素，將此選出的調色板項目存儲於該像素位置的步驟。方塊(111)是有關為組成此圖像的每一像素，重複方塊(107)-(110)的重複序列。當整個過程完成時，即已經構成了一特定顯示器的調色圖像，而可實際顯示在顯示器上。
圖3C為在一特定的顯示器上，顯示一特定顯示器圖像所需的各步驟。這些步驟中，方塊(120)是有關裝入的步驟，其中將此調色板裝入與此特定顯示器相關的顯示器適配器。方塊(130)是有關將此特定顯示器的調色圖像裝入此顯示器適配器的裝入過程，因而在參照每一圖像的像素，並參照用於選擇這些RGB數字驅動信號之後，可以顯示出此圖像。
根據上述各項現有技術，須為顯示一圖像的每一特定顯示器，修改此圖像。很明顯，對於每一次在系統中變換了顯示器，該過程即須耗費時間與存儲器的各操作步驟。
這些現有技術是一般性的說明於標題為「管理可說明藝術品收藏的文本與圖像的系統組織」的論文，此文由FredMintzer與JohnD.McFall所著，發表於1991年2月26日，在加利福尼亞州SanJose舉辦的1991年IST國際電子圖像研討會中圖像處理與重放系統會議的會議記錄。主題進一步的討論，可參閱標題為「高性能、高傳真彩色掃描器的彩色特性與彩色校準」一文，此文由H.R.Delp，G.Goertzel，J.D.Lee，F.C.Mintzer，G.R.Thompson與H.S.Wong所著，發表於1991年5月12-17日IST第44屆年會中電子攝影術研討會的會議記錄。
圖4是根據本發明作為在標準電腦系統(10)(圖1)中由處理器(11)所執行，校準一調色板所需的各步驟。方塊(200)是有關選擇一「標準」顯示器的步驟，而步驟(210)則論及了有關此「標準」顯示器的替代過程步驟，依其是否代表一單一顯示器或是代表一組顯示器而定。如果是單一顯示器，則方塊(220)是有關需要此顯示器可以是一特定顯示器，或是利用各工業標準所選出的顯示器;而方塊(230)是有關決定此標準顯示器的XYZ到RGB矩陣M＊。可根據本文所述及本技術領域中眾所周知的各項技術，而作此決定。方塊(240)是有關決定將用於本系統的調色板的步驟而方塊(250)是有關測量的步驟，計算此標準顯示器上每一調色板項目的CIE XYZ＊三激勵值。
此外，如果所選出的顯示器是代表一組顯示器，則方塊(260)是有關決定該組的XYZ到RGB矩陣的步驟，且取一加權平均以展開此矩陣M＊。方塊(270)是有關決定一調色板的步驟，該步驟與方塊(240)所述的步驟相同。方塊(280)是有關為整組顯示器測量每一調色板項目的CIE XYZ＊三激勵值步驟，然後取加權平均，而以類似於方塊(250)所述的方法，展開每一調色板項目的三激勵值。
在方塊(260)與(280)中，最好在CIE L＊a＊b＊或CIE L＊u＊v＊等視覺均勻的空間執行此加權平均。我們可能希望加權這些平均數使其趨向最不飽和的磷光質，使得所有的監視器都能獲得這些彩色。
經過上述兩個互替代表過程後，方塊(290)是有關將測出的各XYZ＊乘以此矩陣M＊，以便得到此標準顯示器的RGB＊三激勵值的步驟，而且隨即標準化這些數值。方塊(300)是關於在一調色板校準表記錄每一項目的XYZ＊三激勵值的步驟;而方塊(310)是有關建立一與顯示器無關的標準化調色板檢索表，而此表包含了標準顯示器的標準化RGB＊三激勵值。
圖5是在標準電腦系統(10)(圖1)中，作為由處理器(110)所執行，而為準備一與顯示器無關的圖像所需的各步驟。方塊(500)是有關得到一數字圖像的步驟，而此圖像是具有為此圖像中每一像素所規定的CIE XYZ三激勵值。方塊(510)是有關自方塊(500)中所涉及的圖像，獲取第一像素的步驟。方塊(520)是有關將每一像素XYZ值乘以矩陣M＊，以便得到此像素的與顯示器無關的RGB三激勵值的步驟。方塊(530)是有關為此像素辨識出最佳調色板項目的步驟，為達到此一步驟可利用標準的半色調技術、以及與顯示器無關的標準化調色板檢索素。方塊(540)是論及將此調色板項目存儲在與顯示器無關的調色圖像的對應像素位置的步驟。方塊(550)是有關決定是否仍要檢查此圖像中更多像素的步驟，如要繼續檢查，則須重複順序(510)到(540)，直到已無圖像中的其他像素為止。
現有技術中所熟知的半色調技術的說明，可參閱題為「具有一限定彩色調色板的顯示圖像的半色調技術」的一文，由G.Goertzel與G.R.Thompson所著，發表於在加州Pasadena舉行的1990年電子圖像西部年會中。
圖6是本發明由特定電腦系統(20)(圖1)的處理器(21)所執行，而用於準備一特定顯示器的調色板的各步驟。方塊(320)是有關決定此特定顯示器的XYZ到RGB變換矩陣M的步驟;此步驟與圖3A中方塊(101)所述步驟相同。方塊(330)是有關測量此特定顯示器三磷光質中每一個的三激勵值Y(亮度)，而作為此顯示器的數字驅動信號的函數，且隨即將這些數值標準化的步驟。方塊(340)是有關計算此特定顯示器的標準化各亮度表的步驟。方塊(350)是有關後續各過程步驟取得第一調色板項目的步驟;而方塊(360)是有關將此調色板校準表的各XYZ＊值乘以矩陣M＊，以得到此特定顯示器的RGB三激勵值的步驟，該步驟類似於圖3A中方塊(104)所述的步驟。方塊(370)是有關利用此標準化亮度表，變換算出的各RGB，以得到此特定顯示器上最接近各XYZ＊的數字驅動信號的步驟。方塊(380)是有關將方塊(370)中的步驟所決定的各數字驅動信號數值，存儲在一特定顯示器的調色板的步驟。方塊(390)是有關為此顯示器所選出的所有調色板項目，決定整個過程是否已經完成的步驟。如果還要處理更多的調色板項目，則重複步驟(350)到(380)，直到已經處理了所有的調色板項目為止。
圖7是由特定電腦系統(20)(圖1)所執行，按照本發明而顯示一圖像所需的各步驟。首先，方塊(400)將此特定顯示器的調色板裝入與此特定顯示器相關的顯示器適配器，因而此顯示器現在已經備妥，而得以顯示可忠實代表所需圖像彩色的彩色圖像。
本發明的各過程步驟將可配合任何類型的調色板，不論其有無正交的各調色板項目;本發明也可配合客戶訂製的調色板，此調色板是為一特定的圖像而創造的。在本文所述的較佳實施例中，說明了測量每一種顯示器或每一種調色板項目的方法。但是，熟悉本技術領域的人員應當懂得還有許多技術可用於以較少測量而獲取信息。例如為了決定標準化亮度表，可能作出一模型以說明一顯示器的作用，然後作幾次測量以校準此模型，然後以內插法計算出這些數字驅動信號的各數值。在圖4中，也可僅測量幾個調色板項目的CIE XYZ＊，而利用R、G、B的線性組合以決定其他調色板項目的數值。也還有產生一標準化調色板檢索表的其他技術。例如，若不測量這些調色板的CIE XYZ＊三激勵值，並將其乘以矩陣M＊，也可測量每一磷光質的亮度(僅有Y值)，而作為各數字驅動信號的函數，且使用其變換此調色板的各數字驅動信號，以產生一標準化的RGB＊三激勵值。
在某些例子中，若此標準顯示器代表一組磷光質特性非常接近的顯示器時，則不須修正色差及可得到本發明的許多好處。即在校準一顯示器的各步驟中(圖6的方塊(360))，須使用標準矩陣M＊而不使用特定顯示器的矩陣M，以便配合特定顯示器的調色板而使用。
對於存儲在光碟的圖像並以此方法與人共用或轉移者，上述的過程技術可說是非常有用的。例如，可按照標準調色板將圖像以調色存儲起來，但在光碟上附上每一調色板的調色板校準表。因而此光碟的生產者不必知道接受者顯示器的顏色特性，但此圖像的接受者即可以忠實的彩色顯示此圖像。本技術除了測量之外，也可將其擴充而配合各種校準技術。例如，還有許多用來決定標準化調色板檢索表的技術，如可顯示一系統特殊設計的圖像，要求使用者選出最能顯示出一圖案的圖像。也有用於執行彩色平衡且估計此矩陣的類似技術。
在不脫離本發明的精神與基本屬性下，也可以其他各種特定的形式實施本發明，因此希望在各方面以例舉性地而非以限制地看待本發明的實施例，並請參照最後的權利要求書，而不要參照上述說明，以便指出本發明的範圍。
權利要求
1.一種在連接到一特定電腦系統的一特定電腦顯示器上顯示一忠實彩色圖像的方法，此種方法特徵在於下列各步驟自一標準電腦系統接收一調色板校準表；自一標準電腦系統接收一與顯示器無關的圖像；自該調色板校準表且自該特定電腦顯示器有關之信息計算一特定顯示器的調色板；自該特定顯示器的調色板且自該與顯示器無關的圖像產生該忠實彩色圖像；以及將該忠實彩色圖像顯示在該特定電腦顯示器上。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於該計算步驟進而包含了下列各步驟決定該特定顯示器的一XYZ-RGB變換矩陣M;自該XYZ-RGB變換矩陣M與該調色板校準表計算該特定顯示器的RGB三激勵值;以及利用一標準化的亮度表變換該RGB值，以得到該特定顯示器的調色板。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於由該變換步驟所使用的該標準化的亮度表進而包含了下列各步驟測量該特定顯示器的亮度三激勵值Y;標準化該亮度三激勵值Y;以及自該標準化步驟中所標準化的該亮度三激勵值Y計算該標準化的亮度表。
4.根據權利要求1的方法，其特徵在於該產生步驟進而包含下列步驟將該特定顯示器的調色板傳送到該特定電腦系統中的一顯示器適配器;將該與顯示器無關的圖像傳送該顯示器適配器;以及在該顯示器適配器中，將該特定顯示器的調色板以及該與顯示器無關的圖像合併。
5.一種設有一特定電腦顯示器的一特定電腦系統，該特定電腦顯示器能夠顯示一忠實彩色圖像，其特徵在於自一標準電腦系統接收一調色板校準表的裝置;自一標準電腦系統接收一與顯示器無關的圖像的裝置;自該調色板校準表且自該特定電腦顯示器有關的信息計算一特定顯示器的調色板的裝置;自該特定顯示器的調色板且自該與顯示器無關的圖像，產生該忠實彩色圖像的裝置;以及將該忠實彩色圖像顯示在該特定電腦顯示器的裝置。
全文摘要
用一種有效的方法產生忠實彩色圖象，以便在一特定電腦顯示器上顯示。標準電腦系統產生調色板校準表，然後由校準表和原始圖象產生與裝置無關的圖象。特定電腦根據調色板校準表及有關信息，計算出調色板，並將調色板以及與裝置無關的圖象傳送至顯示器適配器，產生忠實色彩的圖象。
文檔編號G06T11/00GK1086912SQ93118790
公開日1994年5月18日 申請日期1993年10月20日 優先權日1992年11月10日
發明者高爾頓·威斯利·布勞達衛, 海倫·羅克斯洛·戴爾普 申請人:國際商業機器公司