從源彩色空間轉換到目標彩色空間的方法和設備的製作方法
2023-06-14 04:35:16
專利名稱：從源彩色空間轉換到目標彩色空間的方法和設備的製作方法
專利說明從源彩色空間轉換到目標彩色空間的方法和設備
背景技術：
在下列權利共有的美國專利申請中公開了用於改善圖像顯示設備的成本/性能曲線的新穎的子像素排列並且引用在這裡供參考 (1)2001年7月25日申請的美國專利申請序列號09/916,232(『232號申請)、標題為「色調角計算的系統和方法」(HUE ANGLE CALCULATIONSYSTEM AND METHODS)；(2)2002年10月22申請的美國專利申請序列號10/278,353(『353號申請)、標題為「由源彩色空間轉換到RGBW目標色空間的方法和設備」(METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTINGFROM SOURCE COLOR SPACE TO RGBW TARGET COLOR SPACE)；(3)2002年10月22日申請的美國專利申請序列號10/278,352(『352號申請)、標題為「以分開藍色子像素進行子像素著色的彩色平板顯示器子像素排列和布局的改善」(IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANAL DISPLAYSUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXELRENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS)；(4)2002年9月13日申請的美國專利申請序列號10/243,094(『094號申請)、標題為「用於子像素著色的改進的四色排列和發射器」(IMPROVED FOUR COLORARRANGEMENTS AND EMITTER FOR SUB-PIXEL RENDERING)；(5)2002年10月22日申請的美國專利申請序列號10/278,328(『328號申請)、標題為「具有減少的藍色亮度良好能見度的彩色平板顯示器子像素排列和布局的改進」(IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAYSUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS WITH REDUCED BLUELUMINANCE WELL VISIBILITY)；(6)2002年10月22日申請時美國專利申請序列號10/278,393(『393號申請)、標題為「具有水平子像素排列和布局的彩色顯示器」(COLOR DISPLAY HAVING HORIZONTAL SUB-PIXELARRANGEMENTS AND LAYOUTS)；(7)2003年1月16日申請的美國專利申請序列號01/347,001(『001號申請)、標題為「改進型條紋顯示器子像素排列及其子像素著色用的系統和方法」(IMPROVED SUB-PIXELARRANGEMENTS FOR STRIP DISPLAYS AND METHODS AND SYSTEMSFOR SUB-PIXEL RENDERING SAME)。
對於在水平方向具有偶數個子像素的一些子像素重複組，下列專利申請揭示進行正常點轉換方案的下列系統和方法，並引用在這裡供參考(1)美國專利申請序列號10/456,839、題為「在新穎的液晶顯示器中圖像降級的校正」(IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CRYSTALDISPLAYS)；(2)美國專利申請序列號10/455,925、標題為「具有執行點轉換的交叉連接的顯示屏」(DISPLAY PANEL HAVING CROSSOVERCONNECTIONS EFFECTING DOT INVERSION)；(3)美國專利申請序列號10/455,931、標題為「利用標準驅動器和在顯示屏布局上的背板執行點轉換的系統和方法」(SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING DOTINVERSION WITH STANDARD DRIVERS AND BACKPLANE ON DISPLAYPANEL LAYOUTS)；(4)美國專利申請序列號10/455,927、標題為「通過減低量化誤差補償具有固定圖案噪聲的顯示屏上的視覺效應的系統和方法」(SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING FOR VISUAL EFFECTSUPON PANELS HAVING FIXED PATTERN NOISE WITH REDUCEDQUANTIZATION ERROR)；(5)美國專利申請序列號10/455,806、標題為「具有附加驅動器的新穎的顯示器布局上的點轉換」(DOT INVERSION ONNOVEL DISPLAY LAYOUTS WITH EXTRA DRIVERS)；以及(6)美國專利申請序列號10/455,838、標題為「非標準子像素排列的液晶顯示器的背板布局和尋址」(LIQUID CRYSTAL DISPLAY BACKPLANE LAYOUTS ANDADDRESSING FOR NON-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS)。
當與上述那些專利申請以及此處引用供參考的下列權利共有的美國專利申請中進一步揭示的子像素著色(SPR)系統和方法結合時，這些改善特別顯著(1)2002年1月16日申請的美國專利申請序列號10/05 1.612(『612號申請)、標題為《RGB像素格式數據轉換成波形瓦矩陣(PENTILE MATRIX)子像素數據格式》(CONVERSION OF RGB PIXEL FORMAT DATA TOPENTILE MATRIX SUB-PIXEL DATA FORMAT)；(2)2002年5月17日申請的美國專利申請序列號10/150.355(『355號申請)、標題為「具有伽瑪調節的子像素著色的系統和方法」(METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXELRENDERING WITH GAMMAADJUSTMENT)；(3)2002年8月8日申請的美國專利申請序列號10/215.843(『843號申請)、標題為「具有自適應濾波的子像素著色的系統和方法」(METHODS AND SYSTEMS FOR SUBPIXELRENDERING WITH ADAPTIVE FILTERING)；(4)2003年3月4日申請的美國專利申請序列號10/379.767、標題為「圖像數據的瞬時子像素著色的系統和方法」(SYSTEMS AND METHODS FOR TEMPORAL SUB-PIXELRENDERING OF IMAGE DATA)；(5)2003年3月4日申請的美國專利申請序列號10/379.765、標題為「運動自適應濾波的系統和方法」(SYSTEMSAND METHODS FOR MOTION ADAPTIVE FILTERING)；(6)2002年3月4日申請的美國專利申請序列號10/379.766、標題為「改進的顯示視角的子像素著色系統和方法」(SUB-PIXEL RENDERING SYSTEM AND METHODFOR IMPROVED DISPLAY VIEWING ANGLES)；(7)2002年4月7日申請的美國專利申請序列號10/409.413、標題為「具有嵌入式預子像素著色圖像的圖像數據集」(IMAGE DATA SET WITH EMBEDDED PRE-SUBPIXELRENDERED IMAGE)。
附圖的簡要說明 結合在本說明書內並構成本說明書的一部分的
本發明的示例的實施和實施例，並且這些圖與說明書一起用於說明本發明的原理。
圖1示出一般彩色轉換圖的一個實施例。
圖2示出一般彩色轉換圖的另一個實施例。
圖3示出一般彩色轉換圖的又一個實施例。
圖4描述根據本發明的原理製成的色域流水線(gamut pipeline)的一個實施例。
圖5和圖6描述在多基色轉換系統中實現有效的3×N乘運算單元的硬體優化的一個實施例。
圖7和圖8示出RGBW系統的有效的乘法器的硬體優化的又一個實施例。
圖9描述具有RGB和C(紅綠藍和青)四基色的示例的多基色系統的色度圖的一個實施例。
詳細描述 現在詳細地參考在圖中說明的那些例子的實施方案和實施例。在任何可能的地方，所有的圖中使用相同的標記來標明相同或類似的部件。
現在大多數監視器和電視設備都設計顯示三數值的彩色數據，例如RGB和sRGB(有時稱為非線性RGB或R』G』B』)，或三數值的色度/亮度信號，如YIQ或YCbCr。為了製造較亮的顯示器和具有較大色域的顯示器，廠家正開始考慮多基色顯示器。這些顯示器將具有三個以上的基色。然而，沒有方便的多基色圖像數據源，而且有著大量的三數值彩色數據源，要把它們轉換成新的多基色顯示。提供一種方法和設備用來把現有的三數值彩色數據轉換成多基色數據，用於新等級的顯示器。本發明的方法和設備將工作於具有任何數量的基色的多基色顯示器。
圖1中描述了一種常規的色彩轉換系統100。這種方法處理RGB圖像數據轉換，作為從一個彩色空間到另一個彩色空間的映射(mapping)。這通常在彩色輸出設備之間進行，例如把預定給監視器用的RGB數據轉換為在彩色印表機上能列印的形式。這樣做的傳統方式是把源彩色圖像數據102轉換為CIE XYZ(國際照明委員會，XYZ直角坐標系)106，然後再把它轉換為目標彩色，也許轉換到另一彩色設備110，如圖1所示。有一些標準公式或轉換矩陣(M1 104和M2 108)，把普通的彩色空間例如RGB轉換為CIE XYZ並再轉換回來。對每個輸出設備，不同的矩陣可為特定的設備轉換CIE XYZ。
本系統的一個實施例200如圖2所示，它計算矩陣208，該矩陣把CIE XYZ數據206映射為在多基色顯示器210(例如具有大於三種彩色的任何數量的彩色子像素的顯示器)上著色的多基色數據。圖3描述另一實施例300。在這個實施例中，把RGB數據302映射為CIE XYZ，然後再從CIE XYZ映射為顯示器306的多基色數據矩陣組合成為一個矩陣304，它在一個步驟中從RGB直接進行轉換。
雖然從三數據值轉換到多基色在圖3中作為一個數學步驟描述，在其它實施例中可能有其它希望的步驟和/或子系統。圖4示出另一「色域流水線」系統400的實施例。因此，例如在從三數值數據(例如在402的sRGB數據，RGB或類似數據)到多基色的轉換中，可能希望執行下列一個或幾個步驟和/或子系統，例如輸入伽瑪(input gamma)404和輸出伽瑪(output gamma)414，從RGB到具有分開的色度和亮度的彩色空間的轉換406、伽瑪轉換408、色調角轉換器410、多基色轉換器412。在一些實施例中，這些步驟中的一些步驟可能是不要求或不希望的。例如，如果三數值彩色輸入是YCbCr而非RGB的話，則無需轉換到分開的色度和亮度。如果輸入數據是sRGB或是具有非線性變換的RGB數據，把它像在儲存於計算機的大多數圖像中那樣地加以應用，則不需要輸入伽瑪步驟。如果使用的中間分開的色度/亮度空間是CIE Lab的話，這個空間具有隱含伽瑪，而且還包含輸入伽瑪表。因此，圖4的一般結構是可變的，對一些任選的子系統，取決於與本發明相結合的任何完整系統的要求，容許任選的子系統的旁路模式。另一替代方案，這些任選的子系統可以一起刪除，類似非常簡單的系統，如圖3所示。 色度亮度轉換器 很多常規的視頻設備在RGB和分開的色度/亮度彩色系統之間來迴轉換。事實上，這樣的轉換器是在一些硬體實施中已經可使用的現成產品(off-the-shelf item)。為了本發明的目的，這樣的常規的色度/亮度轉換器在本系統中已足夠了。然而，在一些場合，可能期望以這樣的方式設計算法和硬體，以減少設計的費用。還可能期望計算色度信息，作為計算色調角的中間步驟的一部分，如下面將更詳細討論的。因此，需要的信息可能有所不同或更容易地用這裡描述的本方法和系統來計算。
在色度/亮度轉換器的第一實施例中，方程1示出具有轉換常數的第一轉換用的公式，這些轉換常數都是2的乘方，從而方便於在硬體內實行移位。
Y＝R/4+G/2+B/4 By＝B-Y Ry＝R-Y 方程(1) 在方程1中，Y是亮度分量，而By，Ry則為色度分量。Y的公式類似於RGB到亮度的標準轉換；除了紅、藍色給予相等的亮度加權外。對於其它的應用，在另外的實施例中可能對色度分量給予不同的加權。還期望以這樣的方式加權色度分量，以致同時減少實現該系統的成本。方程2描述替代的加權關係，它也易於以數字邏輯實現。
Y＝(2*R+4*G+G+B)/8 By＝B-Y Ry＝R-Y 方程(2) 在方程2中，綠色值乘以5/8，首先乘以4再加上一個拷貝，最後除以8，使綠色值被乘以5/8。如果以浮點來進行，這個公式看上去像Y＝0.25*R+0.625*G+0.125*B。這便於和亮度轉換公式REC(建議矩陣)709Y＝0.2127*R+0.7152*G+0.0722*B進行比較。使用方程2把RGB轉換為色度/亮度是對中間計算的合理逼近，但它可能容易地硬體中以移位和加運算實現。因此方程2給出了從RGB空間變換到新的色彩空間YByRy。
色域轉換器 考慮多基色顯示器產生一種顯示，它可比從前常規的三彩色顯示器為人眼著色更多可見的彩色。然而，現有的大多數計算機圖像和電視節目是根據減小電視機和計算機監視器色域的設想來創建的。色域轉換器諸多設想之一是電視攝像機、數位照相機以及其它輸入設備不破壞現實世界的擴展色域，反而將其大部分壓縮到那些設備所能表達的有限色域內。因此，可能需要通過把該色域再展伸回去來重建圖像源中的全色域。圖4的這個任選色域轉換器方框408在等待審批的、標題為「色域轉換的系統和方法」的專利申請書中進一步的揭示，並引用在這裡供參考。 多基色轉換器 現在描述從一個空間(例如CIE XYZ)轉換到另一空間生成矩陣，以便在多基色顯示器上進行著色的系統和方法。一旦建造這樣的矩陣或映射(例如CIE XYZ到多基色)，它可以與其它轉換矩陣組合(例如，經過矩陣乘運算)生成單個矩陣，這樣對於中繼空間(例如CIE XYZ)分開的轉換實際上從未執行。在一個實施例中，如在一個較早的任選步驟中，如果把輸入數據轉換成YCbCr，存在一個標準矩陣，用來把YCbCr轉換它成RGB。還存在用來把RGB轉換成XYZ的標準矩陣。這兩個矩陣可與CIE XYZ組合(例如相乘)為多基色矩陣而生成單個矩陣，從YCbCr直接轉換到多基色。
眾所周知，CIE XYZ彩色空間是通用的，這個彩色空間可編碼「標準觀察者」可見的任何彩色，所以它本質上編碼為人類視覺可見的所有彩色。這樣，如果一個人有辦法把你的輸入或輸出設備上的任何彩色轉換成CIE XYZ並轉換回來，那麼你也能轉換到任何其它校準過的設備上或轉換回到你的輸入或輸出設備。存在用來從RGB轉換到CIE XYZ和再轉換回來的標準轉換矩陣。這些標準變換矩陣(也稱作「建議」或簡稱為「Rec」)是基於基色的典型值，而且顯示器的白色點對於因果彩色轉換和計算通常是足夠好的。這些標準變換矩陣中的幾個標準變換矩陣是「CIE Rec 601-1」，「CIE Rec 709」或「CIE XYZ itu」。這些建議的白色點的名稱為「D50」「D65」或「照明E」。每個建議對每個紅、綠、藍基色有稍微不同的色度值和不同的白色點值。
這些標準建議是逼近法，而且考慮更精確地測量特定顯示器模型的基色的色度值和計算為那個顯示器模型定做的變換矩陣。為了這樣做，例如典型地測量每個基色的色度和白色點的CIE XYZ三激勵值。色度值是「小寫x」和「小寫y」的數值對，對於紅基色為xr，yr；對於綠基色為xg，yg；對於藍基色為xb，yb。還有一個「小寫z」數值，不過這個數值可以由x和y值利用公式z＝1-x-y計算。僅利用這四個信息(三個基色色度值和一個XYZ白色點)，就可能計算如下變換矩陣 方程(3) 方程3示出從RGB值轉換到XYZ的公式。Cr、Cg和Cb值是線性加權值，這些線性加權數值必須計算特定的顯示器族。給定白色點XYZ值(XwYwZw)並且已知這些值所轉變為RGB值(111)，方程3可以改寫為如下的形式 方程(4) 方程4可通過色度值的矩陣求逆並乘以白色點矢量解出(CrCgCb)。然後得到的Cr、Cg和Cb值可以代入方程3生成從RGB轉換到XYZ的矩陣。該矩陣的逆矩陣可用來從XYZ轉換到RGB。
現在為了轉換到三個以上坐標的彩色空間(例如多基色空間)，那就要求附加的處理。因為方程3和4為正方矩陣可求其逆陣這個事實，故主要是計算中間值和計算逆變換矩陣。然而，當含有非正方矩陣時，求逆運算就存在問題。例如，下列矩陣被描述為把RGBC空間變換到XYZ空間(式中「C是青色；但任何其它彩色可滿足，或者可替代地，任何四色C1、C2、C3和C4可滿足) 方程(5) 方程(6) 如果我們知道(CrCgCbCc)的值，我們就可能夠從(RGBC)轉換到XYZ。然而，在方程6中，矩陣不再是方矩陣而不能求逆。有四個未知量，而僅有三個方程，沒有足夠的信息找出唯一解。事實上存在很多解，如果能找到，一個這樣的解就可滿足。在文獻中有許多不同的數值技術用來求像這樣的解。只是作為一個例子，MathCad(數學計算機輔助設計)使用這些技術中的幾個技術(如線性，共軛梯度、雷文伯格-麥誇爾特(Levenberg-Marquardt)或擬牛頓(quasi-Newton))來求數值解。從初始猜想未知值開始，對一個例子設置CrCgCbCc全等於1(當然其它初始值也可滿足)，這些技術搜索更好的值，直到滿足一些條件為止。方程6是可用來進行這種搜索的條件。
然而，當方程6用來作為搜索條件時，最常找到是這樣的解，造成Cr、Cg、Cb或Cc值之一趨於0。所以，期望在方程中找到一些條件，這些條件將得到一些解而不是無效解(trivial solution)。下面給出這樣的變換矩陣的一個實施例，該變換矩陣可避免這個問題 方程(7) 方程7從方程6得到，將方程的右邊符號展開並且兩邊的各成分求平方。用方程7可找出一些結果，不致引起基色值之一趨向於0。把方程7和6並在一起作為解的條件，可能找到其它非零解。可能有許多解(而且也許是有限個數的解)，但是為了本發明目的找到一個解可滿足。當然，本發明可包含其它條件，以便找到一個非無效解，而且本發明不應局限於這樣條件中的任何一個或幾個條件的敘述內容。
當我們有實際的顯示器，具有不同基色的顯示器或具有四個以上基色的顯示器時，那麼方程4或5在這些情況中的一些情況下可能找不到解。在這種情況下，可能期望尋找其它條件的方程，允許數值搜索算法找到有用的解。
方程5的解是Cr、Cg、Cb和Cc值的集合，可以代入方程3，這時該集合可把任何四基色(在這種情況下為RGBC)值轉換到CIE XYZ。上述過程是以四基色系統說明的，但是這個過程以任何個數的基色工作也很好。從多基色轉換到CIE XYZ是有用的工作，但是更有用的是把CIE XYZ值轉換到(RGBC)或是一些其它的多基色系統。
CIE XYZ轉換到多基色 方程5中的矩陣不是方矩陣，所以它不能求逆，而且該方程不能簡單地求解，從CIE XYZ進行轉換。當然，如果該矩陣能夠求逆，其結果可能是這樣的 方程(8) 雖然該解不能通過求逆矩陣得到，但可能找到逆方程，而且可能進行檢驗以了解該變換矩陣是否為正確的矩陣。一個實施例可以是利用方程5把所有的基色轉換到CIE XYZ。在四基色系統的情況中，我們則有五個已知的輸入和輸出值(四基色加上白色點)並且能用它們作為條件方程。然而，這可能是困難的，因為在求線性解時系統上有太多的限制。模擬情況可能是找到通過一群點的單條直線。在解方程8的情況中，我們正嘗試尋找線性方程，尋找一個四維空間內的、通過所有的基色點和白色點的平面。總是存在通過三個這樣的點的平面，但是如果試圖尋找通過所有的點的平面可能是困難的。
然而，給定三個點的情況總是有解，可能列出通常方式的公式6從CIEXYZ轉換到任何多基色系統。如果圖像的數據點是在色度三角形內，例如在紅色、綠色和白色點之間，可能找到進行轉換的方程8的矩陣。類似地，可能找到方程8的矩陣，工作在綠色、青色和白色點等等之間的色度三角形內部的點，例如，如圖9所示的。一般地，不管一個系統有多少個基色，都可能將該彩色空間分解為區域(例如三角形或一些其他形狀)，它們由白色點和兩基色點界定。另外，可能不要求這些區域是不相連的，亦即，可能對具有重疊色點的區域定義解矩陣。對每個三角形或區域，總是可找到方程8的矩陣，它可把CIE XYZ轉換成那個三角形或區域內部的多個基色。
為了本發明的目的，除了這些區域可以不是三角形這個事實外，還可能確定另外的點，即不是白色點，在該點內計算解矩陣。實際上，可能期望選擇其它灰白色點計算解，可能在背景光條件區域內。當然，為了本發明的目的，在目標彩色空間內部的任何其它點可滿足轉換到多基色彩色空間的合適的解矩陣。
對於另一個實施例，可能源彩色空間具有N個基色而目標彩色空間具有N+1個或更多的基色，這樣在源彩色空間和目標彩色空間之間有少於N個公共的基色(極端的情況是在源基色空間和目標彩色空間之間沒有一個公共的基色)。由於使用CIE XYZ中間彩色空間，本發明不要求有公共的基色。例如，監視器一般地是RGB，而印表機一般地是CMY，而且該兩者間的轉換例行地進行。在N個源基色和N+1或更多目標基色的情況下，生成轉換方程的過程的方法如上所述。因為對於源彩色空間可能沒有標準的建議的轉換方程，過程可能必須進行兩次，第一次生成轉換源空間到CIE XYZ的轉換方程，第二次生成轉換CIE XYZ到目標彩色空間的轉換方程。然後得到的矩陣可以組合在一起，不通過中間CIE空間直接進行轉換。
對每個三角形，每個角的CIE XYZ三激勵值可以利用上面的方程5計算。然後這三個已知點可用來檢驗尋找方程8矩陣的數字解算器(solver)的條件。在三角形之間直線上，在任一邊的三角形的矩陣都可使用，因為這個線段是一個軌跡，限制兩個變換產生相同的結果。這些矩陣的每個矩陣具有唯一的一些行和一些重複的行(重複的行可能出現在任何地方)。表1示出RGBC彩色空間中的紅-綠-白三角形的示範性矩陣。
表1 表2 在這個表1中，應當注意與相關的三角形基色角無關的行是相同的。這對於任何基色系統以這個方式生成的任何矩陣一般地都是真實的。表2示出在具有7個基色的極端情況(例如在R、Y、G、T、C、B、M中的RYW三角形中，此處T是青綠色，而M是深紅色)的這種情況。在表2中的相同的行是指「三角形外面」的基色(即非紅非黃)，它們被限制在從外部邊緣到白色點的從0到1的線性變化。已知在這些矩陣中的許多數值是相同的，可能導致硬體實施的優化。例如，表2中矩陣的存儲可減少。而且多基色值的計算可通過已知許多乘運算是藉助該相同的常數值進行的被簡化。這將在下面作為3×N乘法器的硬體優化加以討論。
為了轉換CIE XYZ到多基色，期望確定該彩色是在哪個色度三角形中和使用相應的矩陣進行方程8的轉換。XYZ值可轉換到xyY色度，然後對原來的色度坐標作檢驗。雖然這樣可以做得很好，但在監視器內以全速進行在計算上很昂貴。在另一個實施例中，有單個的3×3矩陣的乘法，它可確定一個點是否在三角形內。這在計算上也是集中的，但是在具有共同運算一些結構中可能是合理的。個人計算機的圖像適配卡經常有這個能力，作為它們的結構映射能力的一部分。輸入的彩色值可轉換成基於一些色調的彩色坐標系統，然後可用色調角來確定彩色是在哪個三角形內。色調角是由於其它理由可被計算的，例如它對許多色域擴展算法是重要的。所以這個信息可能是已經可得到的，並可在幾乎不增加計算的複雜性的情況下用來選擇該變換矩陣。色調角計算器 當進行如上所述的多基色轉換時，期望計算該色調角並用它作為索引來選擇轉換矩陣。一個色調角計算器的改進實施例來自圍繞從360改變到2的乘方的圓的度數，例如256。圍繞一個圓只有256「度」的角單位容易以硬體實現。這個實施例和其它實施例在上面提到過的等待審批的相關申請之一中揭示。RGBW特殊情況 RGBW是具有四基色的顯示，此處它們中的三個是通常的紅色、綠色和藍色，但是第四個基色為純白色。這類的顯示是令人感興趣的，因為加上白色能增加亮度。「基色」之一是白色並位於白色點下面。不管這種情況，仍可能建立一組多基色矩陣來轉換CIE XYZ到RGBW。這在上面提過的另一個等待審批的相關的申請中揭示。 3×N乘法器的硬體優化 如在結合以上表1和表2所提到的，圖5示出一種減少儲存3×N矩陣所需要的存儲器的方法，在這情況下，是六基色系統。上面也提到利用硬體內相同的行將是一種方式。圖6示出這是如何利用3×3乘法器和相同的6基色系統的6個多路復用器來實現的。這只是一個例子，利用任何數目的基色能做到同樣的節省。隨著基色數目增加，廉價的多路復用器的數目也增加，但是昂貴的乘法器的數目仍保持為常數3×3。
圖5是表示改變轉換六基色顯示的三值彩色的3×6矩陣表尺寸的一種方式。頂部的矩陣是為轉換位於RYW三角形(此處W是中心白色點)內的彩色計算的矩陣。R和Y的行具有獨特的行；而其餘的行是相同的。這些相同的行畫有陰影線來指明它們是相同的。3×6矩陣圖的其餘部分是用於對於其它的五色度三角形而且具有白色陰影的基色行，而相同的行是有灰色陰影的。任何系統可用來把這些矩陣壓縮為3×3的矩陣，只要兩個獨特的行與該相同行之一一起複製。在圖5中，使用幾條其它的規則，但是這些規則是任意的，如以下所述的，只要改變到圖6中的多路復用器的連接來匹配。圖5中使用的任意的規則是紅色行總是複製到3×3矩陣的頂部而這些行以它們的原始次序保持。
圖6示出怎樣使用圖5的3×3矩陣執行多基色轉換。3值的彩色代表3×3矩陣乘法器，而根據輸入彩色的三角形數目選擇6個矩陣之一，如涉及色調角計算的有關申請所述的那樣進行計算。該3×3矩陣乘法器執行9次乘運算(和進行幾次加運算來完成矩陣的乘運算)並輸出3個值。這3個值作為一些輸出信號由6個多路復用器進行分配。這些多路復用器還使用色度三角形的數目作為它們的輸入來選擇不同的值。根據把原始的多基色矩陣壓縮為3×3矩陣所用的規則，這3次乘運算的結果連接到6個多路復用器。例如，紅色行總是放置在3×3矩陣的頂行的規則意味著紅色多路復用器總是選擇第一個矩陣乘法器的結果。因此，紅色多路復用器有點不必要，但作為一個例子它被留下了。應當知道相同的硬體優化可應用到N基色系統，這裡N通常是大於3。
圖7示出當W(白色)為基色之一時的RGBW特殊情況，。因為W典型地包含與其它行中的一行相同的行，它可從3×3矩陣中去除。而且在RGBW情況中，在去除W後只剩下3行，這些行可以以它們的原始次序保持。因此，R、G和B的多路復用器可以去掉，如圖8所示。困難期望僅僅一個W的多路復用器來從其它基色值中選擇正確的值。
在上面的實施例中，所涉及的一些功能塊可利用硬體和/或軟體的任何組合實現，包括部件或諸如一個或多個儲存器件或電路的模塊。例如，可以配置可編程的門陣列或類似的電路實現這樣的功能塊。在其它的例子中，操作存儲器中的程序的微處理器也可以實現這樣的功能塊。
雖然本發明已參照示例的實施例加以描述，但本領域的技術人員懂得在不脫離本發明範圍的情況下，可以進行各種改變，而且等效物可以代替其元件。另外，在不脫離本發明的基本範圍的情況下，可以進行許多修改來適應特定的情況或材料。因此，意圖是本發明不局限於作為實現本發明的最佳模式揭示的特定的實施例，本發明包括落在所附權利要求書的範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種從源彩色空間轉換到目標彩色空間用的方法，所述源彩色空間從N個基色點的組合得到，而所述目標彩色空間從在所述目標彩色空間中的N+1個或更多個基色點的組合得到，此處N為整數，該方法包括
對該目標彩色空間，定義至少N+1個基色的集合，其中彩色點是作為所述基色的組合著色的；
定義在所述目標彩色空間的內部的彩色點；
把所述目標彩色空間分為一組區域，這些區域由至少三個基色界定，所述至少三個基色之一包含所述內部彩色點；
計算每個所述區域的解矩陣；
對所述源彩色空間中的任何給定的彩色點，計算該彩色點是在哪個所述區域中，以及利用該計算的區域選擇一個所述解矩陣，用所述目標基色給所述源彩色點著色。
2.根據權利要求1的方法，其中N為3。
3.根據權利要求1的方法，其中所述內部彩色點是該目標彩色空間的白色點。
4.根據權利要求1的方法，其中所述內部彩色點是該目標彩色空間的灰白色點。
5.根據權利要求1的方法，其中所述區域基本上是三角形。
6.根據權利要求4的方法，其中計算解矩陣的步驟還包括計算在由所述至少三個基色界定的每個所述區域的中間彩色空間與目標彩色空間之間轉換的矩陣。
7.根據權利要求6的方法，其中該中間彩色空間為CIE XYZ空間。
8.根據權利要求6的方法，其中該中間彩色空間是源彩色空間
9.根據權利要求1的方法，還包括確定所述彩色點駐留在哪個區域。
10.根據權利要求9的方法，其中確定所述彩色點駐留在哪個區域的步驟還包括
確定所述彩色點的色調角；和
從所述色調角確定所述彩色點駐留在哪個區域。
11.一種從源彩色空間轉換到目標彩色空間的圖像處理系統，所述源彩色空間從N個基色點的組合得到，而所述目標彩色空間從所述目標彩色空間中N+1個或更多個基色點的組合得到，此處N為整數，其特徵在於該系統包括
用來在源彩色空間和目標彩色空間的至少一個空間內顯示圖像數據的顯示器；以及
處理電路，用來確定至少N+1個基色的集合，其中彩色點進行著色作為該目標彩色空間的所述基色的組合，用於定義在所述目標彩色空間內部的彩色點；把所述目標彩色空間分成一組區域，這些區域由至少三個基色界定，所述至少三個基色之一包括所述內部彩色點；計算每個所述區域的解矩陣；計算每個源彩色點位於哪個所述區域中並利用所計算出的區域選擇所述解矩陣之一，用於以在所述源彩色空間中的任何給定的彩色點的所述目標基色著色。
12.根據權利要求11的圖像處理系統，其中N為3。
13.根據權利要求11的圖像處理系統，其中所述內部彩色點是該目標彩色空間的白色點。
14.根據權利要求11的圖像處理系統，其中所述內部彩色點是該目標彩色空間的灰白色點
15.根據權利要求11的圖像處理系統，其中所述區域基本上是三角形。
16.根據權利要求11的圖像處理系統，其中該處理電路是選擇在中間彩色空間和由所述至少三基色所界定的所述區域之間轉換的矩陣。
17.根據權利要求16的圖像處理系統，其中該中間彩色空間為CIE XYZ空間。
18.根據權利要求16的圖像處理系統，其中該中間彩色空間是源彩色空間。
19.根據權利要求11的圖像處理系統，其中該處理電路確定所述彩色點駐留在哪個區域。
20.根據權利要求19的圖像處理系統，其中該處理電路確定所述彩色點的色調角，並從所述色調角確定所述彩色點駐留在哪個區域。
21.一種從源彩色空間轉換到目標彩色空間的系統，其中所述源彩色空間包含N個基色點，而所述目標彩色空間包含至少N+1基色點，其特徵在於所述系統包括
輸入裝置，用來接收源圖像數據彩色點；
色調角計算器，用來計算該源圖像數據彩色點的色調角；
色域轉換器，利用該計算的色調角任選地使該源彩色空間的色域與所述目標彩色空間相配合；
多基色轉換器，用來把圖像數據值從N基色源彩色空間轉換為具有至少N+1基色的目標空間的圖像數據值。
22.一種有效地計算多基色轉換矩陣的方法，所述方法的步驟包括
計算許多個轉換矩陣，其中每個所述轉換矩陣把來自其色度三角形的源圖像數據轉換為目標彩色空間中的圖像點；
壓縮所述轉換矩陣為較小尺度的矩陣，其中所述較小尺度的矩陣可把來自其色度三角形的源圖像數據轉換為目標彩色空中的圖像點；
用所述的較小尺度的矩陣在所述源圖像數據上執行矩陣乘運算；以及
對所述乘運算的結果進行多路復用來創建多基色值。
23.根據權利要求22的方法，其中所述轉換矩陣是3×N尺度，此處N是目標多基色的個數。
24.根據權利要求22的方法，其中所述較小尺度的矩陣為3×3矩陣。
25.根據權利要求22的方法，其中壓縮所述的轉換矩陣的步驟還包括去掉所述轉換矩陣中的重複行。
26.一種有效地計算多基色轉換矩陣的處理系統，其特徵在於包含
用來計算多個轉換矩陣的裝置，其中每個所述轉換矩陣把來自其色度三角形的源圖像數據轉換為目標彩色空間內的圖像點；
用來壓縮所述轉換矩陣為較小尺度的矩陣的裝置，其中所述較小尺度的矩陣可把來自其色度三角形的源圖像數據轉換為目標彩色空間內的圖像點；
用來以所述較小尺度的矩陣在所述源圖像數據上執行矩陣乘運算的裝置；以及
用於多路復用所述乘運算的結果以創建多基色數值的裝置。
27.根據權利要求26的處理系統，其中所述轉換矩陣是3×N尺度，此處N是目標多基色的個數。
28.根據權利要求26的處理系統，其中所述較小尺度的矩陣為3×3矩陣。
29.根據權利要求26的處理系統，它還包括去掉所述的轉換矩陣中的重複行的裝置。
全文摘要
本發明揭示實現多模式顯示系統的系統和方法，該多模式顯示系統能接收多輸入圖像數據格式並輸出幾個可能的圖像數據格式。揭示了從源彩色空間轉換到目標彩色空間的方法。該源彩色空間從N個基色點的組合得到，而該目標彩色空間從該目標彩色空間內的N+1個或更多個的基色點的組合得到，此處N為整數。
文檔編號G09G5/02GK101076848SQ200480030229
公開日2007年11月21日 申請日期2004年10月12日 優先權日2003年10月21日
發明者麥可·佛蘭西絲·希京斯 申請人:克雷沃耶提公司