Способ отображения цветов

Способ отображения цветов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к способу конструирования дисплея, способу изготовления дисплея, дисплею и компьютерному программному продукту.

Уровень техники

Для демонстрации цветного изображения традиционные дисплеи имеют три основных цвета: красный, зеленый и синий. В Европе координаты цветности этих трех основных цветов заданы стандартом EBU для контента стандартного разрешения и стандартом Rec709 для контента высокого разрешения. Координаты цветности также называются цветовыми точками или цветами. В других странах другие стандарты могут задавать цвета трех основных цветов. Координаты цветности основных цветов в стандарте EBU определены в цветовом пространстве xy CIE 1931 для красного: x=0,64 и y=0,33, для зеленого: x=0,29 и y=0,60 и для синего: x=0,15 и y=0,06. Белая точка дисплея также задана в стандарте EBU и близка к точке D65 (6500 K), которая имеет координаты цветности: x=0,3127 и y=0,3290. На практике производители дисплеев могут выбрать белую точку, отличную от D65. Многие устройства отображения имеют белую точку, несколько сдвинутую в синюю сторону, например 8600 K или даже 10000 K. Этот набор основных цветов и цвета белой точки определяет цветовое поведение дисплея. При использовании основных цветов EBU белый D65 определяется отношением яркостей красного, зеленого и синего основных цветов 22:71:7.

Такой традиционный дисплей с вышеупомянутыми тремя основными цветами EBU не может передавать все видимые цвета. Могут отображаться только цвета в цветовом треугольнике, вершинами которого являются основные цвета, или, точнее говоря, могут отображаться цвета в 3-мерной гамме дисплея. Иными словами, цветовая гамма дисплея EBU задается как область в пространстве цветности в этом треугольнике, включая его границы. Следовательно, невозможно передать, в частности, очень насыщенные цвета, например монохроматические цвета. Под монохроматическим цветом мы понимаем цвет с единственным пиком на конкретной длине волны в спектре видимого света.

В последнее время так называемые дисплеи с широкой гаммой привлекают все большее внимание. Эти дисплеи имеют основные цвета, которые выбраны для получения более широкой цветовой гаммы, чем обеспечивают основные цвета стандарта EBU. Поэтому дисплеи с широкой гаммой способны отображать более насыщенные цвета, чем дисплей EBU. В ЖК дисплее с широкой гаммой три основных цвета для широкой гаммы можно получить путем адаптации спектра тыловой подсветки и/или изменения полосы пропускания цветовых фильтров. Альтернативно или дополнительно дополнительный основной цвет можно добавлять внутри или вне треугольника, но, предпочтительно, в видимом диапазоне цветов. Дисплеи с широкой гаммой с 3 основными цветами иногда называют дисплеями с расширенной гаммой и с более чем 3 основными цветами - дисплеями со многими основными цветами.

Большая часть контента кодируется в гамме, заданной основными цветами EBU (т.е. телевизионная камера записывает сцены согласно этой гамме, и большинство естественных цветов не являются слишком насыщенными). Для дисплеев с широкой гаммой гамма дисплея может сильно отличаться от этой входной гаммы. Если входной сигнал изображения, который обычно является сигналом RGB, используется непосредственно для возбуждения дисплея с широкой гаммой, цветопередача искажается и для большинства изображений оказывается не лучше цветопередачи обычной гаммы EBU. Улучшенной цветопередачи можно добиться, если применять к входному сигналу изображения отображение цветов, расширяющее гамму EBU до широкой гаммы, до возбуждения основных цветов широкой гаммы. Однако известные отображения цветов, которые обычно реализуют увеличение насыщенности, все же приводят к неоптимальной цветопередаче на дисплеях с широкой гаммой.

Аналогично, если контент EBU нужно отображать на дисплее с основными цветами, который обеспечивает более узкую гамму, чем гамма EBU, или если контент широкой гаммы нужно отображать на дисплее с гаммой EBU, отображение цветов должно сжимать входную гамму до более узкой гаммы дисплея с целью улучшения цветопередачи.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является улучшение цветопередачи дисплея, который имеет основные цвета, охватывающие гамму, отличающуюся от гаммы входного сигнала.

Первый аспект изобретения предусматривает способ отображения цветов по п.1. Второй аспект изобретения предусматривает схему отображения цветов по п.13. Третий аспект изобретения предусматривает дисплей по п.14. Четвертый аспект изобретения предусматривает компьютерный программный продукт по п.18. Предпочтительные варианты осуществления заданы в зависимых пунктах.

Способ отображения цветов согласно первому аспекту изобретения отображает входной сигнал изображения в выходной сигнал изображения для дисплея, который содержит пиксели дисплея, имеющие подпиксели с основными цветами, задающими цветовую гамму дисплея, которая охватывает все цвета, которые может отображать дисплей. Допустим, что количество подпикселей и таким образом количество основных цветов и цвета основных цветов выбраны для получения гаммы дисплея более широкой, чем входная гамма входного сигнала. Одна типичная помеха изображения на таких дисплеях с широкой гаммой состоит в том, что некоторые насыщенные цвета кажутся флуоресцирующими. Иными словами, некоторые насыщенные цвета выглядят ярче, чем могут ожидать зрители, исходя из контента изображения. Для дисплея, у которого гамма дисплея меньше входной гаммы, типичная помеха изображения состоит в том, что некоторые насыщенные цвета имеют слишком низкую яркость и выглядят тусклыми, т.е. опять же происходит неконтролируемое искажение яркости. Альтернативно, цвета трех основных цветов можно выбирать иначе.

В реальном мире люди видят объекты, потому что они отражают свет от источника света в красные, зеленые и синие колбочки на сетчатке глаза. Координаты цветности xy CIE 1931 можно вычислить с использованием функций сопоставления цветом для сопоставления цвета спектра отраженного света. Эти координаты цветности xy указывают цвет, который будет видеть (стандартный) наблюдатель. Если объект на сцене отражает 100% света и источник света имеет плоский (или относительно плоский) спектр, наблюдатель увидит белый объект. Этот объект имеет наивысшую яркость из всех отражающих объектов, освещенных этим источником света. Другой объект, который отражает в очень узком спектральном диапазоне, например на длине волны 630 нм, имеет очень насыщенный красный цвет и таким образом поглощает весь свет вне узкого диапазона вокруг 630 нм. Следовательно, при освещении тем же источником света широкого спектра яркость этого красного объекта должна быть гораздо ниже яркости белого объекта.

Чтобы оценить максимальную (например, типичную наивысшую в естественных условиях или теоретически максимально возможную) яркость спектров отражения объектов, которые имеют разные цвета, яркости спектров отражения объектов (реального мира), имеющих цвет, соответствующий конкретной цветности (например, красный цвет кока-колы, который можно сгенерировать с помощью теоретического или фактического цветового фильтра, например краски) определяются при разных цветностях в цветовой гамме дисплея. Спектры отражения представляют собой спектры отражающих объектов, которые имеют, по существу, максимальную отражающую способность при разных цветностях. Точнее говоря, спектр отражения такого объекта реального мира представляет собой спектр света, отраженного объектом реального мира. Яркость этого спектра является целью для яркости, генерируемой дисплеем при цветности, соответствующей цвету объекта реального мира. Например, максимальные яркости спектров отражения большого набора спектральных полосовых фильтров можно использовать с разными значениями ширины и центральной частоты. Для каждого фильтра координата цветности xy и относительная яркость вычисляется, например, для источника света с плоским спектром, т.е. спектром дневного света. Таким образом, иными словами, можно определить для каждого цвета или координаты цветности в цветовой гамме дисплея, какова относительная яркость этого цвета по отношению к яркости белого. Не требуется сохранять относительную яркость для каждого цвета. Относительную яркость можно сохранять для набора цветов, и яркость фактического цвета можно интерполировать из сохраненного набора (интересно при использовании характерных естественных цветов, например максимально яркого зеленого цвета листвы). Заметим, что определение яркостей спектров отражения при разных цветностях, как таковое, известно из публикации “Maximum Visual Efficiency of Colored Materials”, David L. MacAdam, в J.O.S.A, том 25, 1935, стр.361-367.

Во избежание нереалистичных помех изображения флуоресценции или тусклости дисплей нужно калибровать точнее, чем предусматривает уровень техники.

Способ отображения цветов предусматривает использование яркостей вышеописанных спектров отражения при разных цветностях в цветовой гамме дисплея. Эти желаемые яркости хранятся, например, в поисковой таблице, или моделируются функцией, например двухмерным полиномом, аппроксимирующим оболочку (цветовой холм) максимально отражающих/ярких цветов. Двухмерный полином может представлять параболоид. Альтернативно, можно использовать двухмерную функцию Гаусса. Заметим, что вместо измеренных желаемых яркостей можно использовать теоретически определенные желаемые яркости, например кривые Шредингера. Можно также использовать комбинацию (например, среднее значение) измеренных и теоретических желаемых яркостей.

Способ отображения цветов содержит отображение гаммы, которое отображает входной сигнал изображения, который имеет входные цвета пикселя, заданные входной яркостью и входной цветностью, в отображенный сигнал изображения, который имеет соответствующие отображенные цвета пикселя, заданные отображенной яркостью и отображенной цветностью. Входные цвета пикселя находятся в пределах входной цветовой гаммы, отличающейся от цветовой гаммы дисплея. Желаемую яркость можно извлекать путем поиска сохраненных значений желаемой яркости в поисковой таблице при отображенной цветности или путем вычисления яркости относительно белого, или снижения яркости и т.д. Существует некоторый допуск, пока цвет не станет раздражающе ярким, и особенно в направлении темноты возможен еще больший допуск.

Коэффициент определяется в зависимости от различия между желаемой яркостью и отображенной яркостью. Отображенная яркость (полученная, например, из основного колориметрического преобразования или традиционного отображения гаммы) адаптируется с использованием коэффициента для получения выходной яркости, более близкой к желаемой яркости, чем отображенная яркость. Выходной сигнал изображения задается отображенной цветностью и выходной яркостью. Специалистам, конечно, понятно, описанный, в принципе, двухэтапный процесс можно реализовать на практике как единое преобразование отображения.

Заметим, что настоящее изобретение не эмулирует дисплей, но использует желаемые яркости света, отраженного набором объектов реального мира, в котором каждый из объектов имеет цвет, соответствующий конкретной цветности в гамме дисплея. В случае необходимости яркость, полученная после отображения, корректируется в направлении желаемой яркости. Следовательно, результирующее отображаемое изображение будет выглядеть естественно, поскольку каждый цвет отображается с яркостью, соответствующей яркости объекта реального мира, имеющего соответствующий цвет.

Согласно варианту осуществления, желаемые яркости хранятся в поисковой таблице, и в другом варианте осуществления для генерации желаемых яркостей используется математическая модель. Эти сгенерированные желаемые яркости можно сохранять для дальнейшего использования.

Согласно варианту осуществления, спектр света, отраженного объектом реального мира, получается путем освещения объекта реального мира заранее определенным источником света, который является, например, источником света широкого спектра, который охватывает, по меньшей мере, видимый диапазон света.

Согласно варианту осуществления, каждая из желаемых яркостей является, по существу, максимальным полным количеством отраженного света, которое, предпочтительно, можно определить умножением выбранного источника света на теоретический спектр для каждой цветности, например спектр, который для каждой длины волны имеет пропускание либо 100% либо 0%.

Согласно варианту осуществления, отображенная яркость ограничивается по существу, сохраненной яркостью. Таким образом, можно препятствовать отображению слишком ярких цветов путем изменения сигналов возбуждения для основных цветов дисплея таким образом, чтобы яркость, по существу, совпадала с яркостью реального отражающего объекта, который имеет тот же цвет.

В более сложных вариантах осуществления можно применять дополнительные коррекции, например, путем поиска других яркостей или коэффициентов, сохраненных для представления цветности (например, соседних цветов), или наблюдения фактически полученных яркостей цветов, соседствующих в изображении, тем самым сохраняя/подчеркивая локальную структуру изображения (за счет применения небольших дополнительных снижений яркости), однако это выходит за рамки основного принципа настоящего изобретения.

Согласно варианту осуществления, способ отображения цветов предусматривает извлечение дополнительной искомой яркости путем поиска сохраненной яркости в поисковой таблице при входной цветности входного сигнала. Отображенная яркость масштабируется с коэффициентом, который, по существу, равен отношению искомой яркости при отображенной цветности и искомой яркости при входной цветности. Это масштабирование имеет то преимущество, что позволяет предотвратить помехи изображения, обусловленные ограничением.

Согласно варианту осуществления, отображение гаммы применяет отображение гаммы только к входной цветности. Таким образом, отображенная яркость равна входной яркости. Такое отображение гаммы изменяет только цветность из входной гаммы в другую гамму дисплея и не влияет на яркость.

Согласно варианту осуществления, отображение гаммы обеспечивает улучшение цветов, которое, например, является повышением насыщенности в дисплее с широкой гаммой, который имеет более трех основных цветов.

Согласно варианту осуществления, дисплей, в котором применяется способ отображения цветов, оптимизирован для улучшения цветопередачи. Отображение цветов, отвечающее настоящему изобретению, может осуществляться в самом дисплее и задавать его цветовое поведение или может применяться в отдельном устройстве, в последнем случае дисплей просто получает скорректированные входные сигналы. Способ отображения цветов может объединяться с таким дисплеем для дополнительного уменьшения всякого несовпадения между яркостью отображаемых цветов и яркостью отражающих объектов реального мира, которые имеют тот же цвет. Такой оптимизированный дисплей можно сконструировать согласно нижеследующему способу конструирования. Дисплей имеет пиксели, цвет пикселя которых получается путем смешения, по меньшей мере, четырех основных цветов. Эти основные цвета задают цветовую гамму дисплея для дисплея. Таким образом, цветовая гамма дисплея охватывает все цвета, которые может отображать дисплей. Однако эти основные цвета должны удовлетворять особым требованиям во избежание помехи изображения флуоресценции или тусклости при передаче цветов.

Во избежание помехи изображения флуоресценции или помехи изображения тусклости, по меньшей мере, четыре основных цвета можно выбирать для получения яркости цветов пикселя, сгенерированных уже ближе к естественным/максимальным цветам (до применения дополнительной алгоритмической коррекции).

Эти и другие аспекты изобретения следуют из и будут пояснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - графическое представление геометрических мест точек равной яркости спектров отражения в подковообразном видимом цветовом пространстве в плоскости цветности ху.

Фиг.2 - источник света, освещающий объект.

Фиг.3 - блок-схема варианта осуществления схемы отображения цветов.

Фиг.4 - блок-схема другого варианта осуществления схемы отображения цветов.

Фиг.5 - блок-схема еще одного варианта осуществления схемы отображения цветов.

Фиг.6 - схема устройства отображения с ЖКД и задней подсветкой.

Фиг.7 - схема устройства отображения с ЦЗД и цветовым кругом.

Фиг.8 - обобщенная логическая блок-схема способа

конструирования дисплея с основными цветами, оптимально выбранными в отношении цветопередачи.

Фиг.9 - логическая блок-схема варианта осуществления способа конструирования дисплея.

Фиг.10 - логическая блок-схема варианта осуществления способа конструирования дисплея.

Фиг.11 - логическая блок-схема варианта осуществления согласно способу конструирования дисплея.

Фиг.12 - еще одна логическая блок-схема способа конструирования дисплея.

Фиг.13 - примеры гамм, имеющих, по существу, совпадающую яркость.

Заметим, что элементы, одинаково обозначенные на разных фигурах, имеют одинаковые структурные признаки и одинаковые функции, или являются одними и теми же сигналами. Когда функция и/или структура такого элемента объяснена, нет необходимости в ее повторном объяснении в подробном описании.

Подробное описание

На фиг.1 показано графическое представление геометрических мест точек равной яркости спектров отражения в подковообразном видимом цветовом пространстве в плоскости цветности xy. Координата цветности x CIE 1931 отложена по горизонтальной оси, и координата цветности y CIE 1931 отложена по вертикальной оси. Подковообразное геометрическое место точек VA указывает границу видимых цветов. Цвета с координатами цветности xy на геометрическом месте точек VA являются 100% насыщенными цветами, которые также называются монохроматическими цветами, поскольку спектры этих цветов содержат только одну длину волны. Числа вдоль геометрического места точек VA указывают длину волны в нм. Для основных цветов EBU красного RE, зеленого GE и синего BE могут отображаться все цвета с координатами цветности xy в треугольнике EG, вершинами которого являются основные цвета RE, GE, BE. Белые цвета имеют координаты цветности xy, лежащие на кривой WH. Например, указан белый цвет D65.

Общеизвестно, что для дисплеев, где используются основные цвета EBU RE, GE, BE, конкретное отношение этих основных цветов необходимо для получения желаемой белой точки, которая должна отображаться, если все компоненты входного сигнала Ri, Gi, Bi (см. фиг.6) имеют соответствующие максимальные значения. Обычно максимальные значение этих компонентов входного сигнала Ri, Gi, Bi равны и выражаются уровнем напряжения, например 0,7 В, для аналоговых сигналов, или числом, например 255, для 8-битовых цифровых сигналов. В нижеследующем описании сигналы имеют нормализованные значения в диапазоне от нуля до единицы. Таким образом, если все компоненты входного сигнала Ri, Gi, Bi равны 1, основные цвета RE, GE, BE должны иметь такое отношение, при котором желаемая белая точка отображается (и дисплей калибруется согласно классическим принципам, для показа желаемой белой точки и заливки цветом, но это также исправляет поведение других цветов). Например, предполагается, что желаемая белая точка представляет собой D65 (x=0,3127, y=0,3290), и координаты цветности основных цветов имеют значения: для красного RE: x=0,64, y=0,33, для зеленого GE: x=0,29, y=0,60 и для синего BE: x=0,15, y=0,06. Теперь можно вычислить, что яркости для красного, зеленого и синего цветов дисплея должны соотноситься друг с другом как 22, 71 и 7. Однако во многих дисплеях используется более голубоватая белая точка, например, с отношением яркостей для красного, зеленого, синего 20:70:10.

На фиг.1 также показан пример дисплея с широкой гаммой, заданного основными цветами RW, GW, BW. Цвета, которые может отображать этот дисплей с широкой гаммой, заданы треугольником WG, вершины которого образованы основными цветами RW, GW, BW.

Пример того, как геометрические места точек равной яркости спектров отражения можно задать в пространстве цветности xy, пояснен ниже со ссылкой на фиг.2. В идеальной установке очень большое количество объектов RO освещается источником света L2, который обеспечивает широкий спектр LI2. В этом примере спектр представляет спектр стандартного источника света D65 (который является спектром дневного света с соответствующей цветовой температурой 6500 K). В иллюстративной реализации естественного освещения с оптимальными цветами разные объекты RO имеют, по существу, 100% отражающую способность для нескольких длин волны или нулевую отражающую способность для других длин волны. Таким образом, для монохроматического цвета (или близкого к нему) соответствующий объект RO имеет, по существу, 100% (или относительно высокую) отражающую способность на конкретной длине волны и, по существу, нулевую (или относительно низкую) отражающую способность на других длинах волны. В другом конце шкалы наиболее яркий белый объект имеет, по существу, 100% отражающую способность во всем видимом диапазоне длины волны. Для промежуточных цветов объекты могут иметь высокую отражающую способность в пределах относительно малого диапазона длин волны. Такие промежуточные цвета можно, например, представить посредством полосового отражательного фильтра с центром на конкретной длине волны или посредством двух или более полосовых отражательных фильтров с центрами на двух или более разных центральных частотах соответственно. Заметим, что объекты могут иметь разные спектры, но одинаковую цветность xy. Некоторые из этих объектов будут отражать больше света, чем другие, и потому будут иметь более высокую яркость. На фиг.1 показана максимальная яркость, которую может иметь отражающий объект с конкретной цветностью xy. Поскольку вышеприведенный пример максимальной отражающей способности является лишь практически простым способом получения спектров максимально отражающих объектов, такие спектры также можно вывести, например, на основании реальных спектров, наблюдаемых в природе (например, наблюдая наиболее яркие красные объекты, наиболее яркие типичные зеленые объекты, например, листву и т.д.). На основании этих данных можно получить набор максимальных яркостей для всех значений цветности, которые могут храниться в памяти (LUT) или могут дополнительно моделироваться математически (например, можно аппроксимировать эту оболочку полиномами или экспоненциальными функциями и т.д.).

Для каждого из объектов RO измеряется яркость LU отраженного света. На основании этих измерений можно построить геометрические места точек равной яркости, показанные на фиг.1. Эти геометрические места точек равной яркости указаны числом, выражающим относительную яркость. В показанном примере яркость белого объекта, который отражает весь свет, задана равной 100%, что обозначено числом 100. Геометрическое место точек, обозначенное числом 90, выражает все окрашенные объекты, имеющие яркость их спектров отражения, которая составляет 90% яркости белого объекта. Определение яркостей спектров отражения при разных цветностях, как таковое, известно из публикации “Maximum Visual Efficiency of Colored Materials”, David L. MacAdam, в J.O.S.A, том 25, 1935, стр.361-367. Заметим, что если другой белый цвет выбран с другим спектром LI2, максимальная яркость для того же отражающего объекта может отличаться, и таким образом геометрические места точек равной яркости, показанные на фиг.1, могут отличаться.

Согласно фиг.1, эти геометрические места точек равной яркости используются для сравнения относительной яркости BR цвета, отображаемого на дисплее, с яркостью LU спектра отражения объекта RO, который имеет тот же цвет. Из фиг.1 очевидно, что яркость отражающих объектов RO, которые имеют тот же цвет в качестве основных цветов RE, GE, BE, соответственно, равна 22, 77 и 8 соответственно. Заметим, что для основных цветов EBU RE, GE, BE, для создания белого D65 отношение яркостей дается как r:g:b=22:71:7. Таким образом, если полная яркость белого D65 нормализован к 100, нормализованная максимальная яркость красного, зеленого и синего компонентов равна, соответственно, 22, 71 и 7. В нижеследующем описании нормализованная максимальная яркость также называется максимальной яркостью, коэффициентом яркости или даже просто яркостью, если из контекста ясно, что имеется в виду нормализованная максимальная яркость. В литературе коэффициент яркости также называется светлотой.

Это значит, что когда компонент входного сигнала Ri равен 1, красный основной цвет имеет яркость 22. Яркость объекта RO, который имеет тот же цвет, что и красный основной цвет RE, также равна 22. Когда компонент входного сигнала Gi равен 1, зеленый основной цвет имеет яркость 71. С другой стороны, яркость объекта RO, который имеет тот же цвет, что и зеленый основной цвет GE, равна 77. Когда компонент входного сигнала Bi равен 1, синий основной цвет имеет яркость 7. С другой стороны, яркость LU объекта, который имеет тот же цвет, что и синий основной цвет, BE равна 8. Таким образом, для этого выбора основных цветов яркость основных цветов, по существу, совпадает с соответствующими яркостями LU. Для получения хорошего совпадения между гаммой дисплея и цветовой гаммой отраженного света нужно удостовериться в том, что и в других цветах яркость дисплея совпадает с соответствующими яркостями LU. Например, яркость желтого цвета, которая имеет место, когда оба компонента Ri и Gi входного сигнала имеют значение 1, равна 93=22+71, тогда как отраженная яркость в этом цвете равна 97.

Таким же образом можно показать, что дисплей с широкой гаммой с тремя основными цветами RW, GW, BW имеет несовпадающую яркость, особенно для зеленого и красного цветов. Отношение яркостей красного, зеленого и синего основных цветов для белого D65 составляет 26:68:7. Яркость отражающих объектов RO, которые имеют тот же цвет в качестве основных цветов RW, GW, BW, равна 12, 31, 7 соответственно. Таким образом, несовпадение между яркостью основного цвета RW и GW и яркостью LU соответственно окрашенного объекта RO существует примерно с коэффициентом два для красного цвета, если только красный основной цвет RW генерирует свет, и также примерно с коэффициентом два для зеленого цвета, если только зеленый основной цвет GW генерирует свет. Яркость красного и зеленого основных цветов RW, GW слишком велика по сравнению с яркостью отраженных цветов той же насыщенности. В результате для этих цветов создается нежелательное впечатление, что отображаемый объект флуоресцирует, когда те же сигналы возбуждения используются для дисплея с нормальной гаммой с тремя основными цветами.

Очевидно, что можно снизить вклад одного или более из основных цветов за счет добавления, по меньшей мере, еще одного основного цвета. Это проиллюстрировано на двух примерах. Первый пример демонстрирует эффект добавления белого основного цвета W, и второй пример демонстрирует эффект добавления желтого основного цвета YW. Альтернативно, можно выбирать только три основных цвета, когда цвета выбираются так, чтобы несовпадение было меньше, чем с основными цветами широкой гаммы RW, GW, BW, показанными на фиг.1.

В дисплее RGBW, в котором основные цвета EBU R, G, B используются для RGB (красный, зеленый и синий), и белый D65 для белого основного цвета, белый D65 получается из соответствующего отношения яркостей красного, зеленого, синего и белого основных цветов 11, 35, 4, 50, соответственно. Эти значения яркостей 11, 35, 4 нужно сравнивать с яркостями 22, 77, 8 объектов RO, имеющих те же цвета, что основные цвета EBU R, G, B, соответственно. Очевидно, что при таком выборе основных цветов для RGB получается сильное несовпадение между значениями яркостей основных цветов R, G, B и яркостями LU спектров отражения соответствующих объектов RO. В этом примере яркость слишком мала, из-за чего насыщенные цвета получаются слишком темными и таким образом выглядят тусклыми.

В дисплее RGBW, в котором широкие основные цвета RW, GW, BW используются для RGB (красный, зеленый и синий), и белый D65 используется для добавленного белого основного цвета W, белый D65 получается из соответствующего отношения яркостей r, g, b, w 11, 35, 4, 50 соответственно. Эти значения яркостей 11, 35, 4 нужно сравнивать с яркостями 12, 31, 7 объектов RO, имеющих те же цвет в качестве основных цветов RW, GW, BW, соответственно. Очевидно, что при таком выборе основных цветов для RGB обеспечивается существенно лучшее совпадение между значениями яркостей основных цветов RW, GW, BW и яркостями LU спектров отражения соответствующих объектов RO. Однако для желтого смешанного цвета, для которого активны основные цвета RW и GW, значение яркости равно 11+35=46, тогда как из фиг.1 следует, что яркость LU отражающего объекта RO, имеющего тот же желтый цвет, примерно равна 91. Для малинового смешанного цвета коэффициент яркости равен 11+4=15, и яркость равна 19. Для голубого смешанного цвета коэффициент яркости равен 35+4=39, и яркость равна 50. Таким образом, для желтых цветов все еще имеет место существенное несовпадение.

Заметим, что смешанные цвета это цвета между двумя основными цветами, т.е. цвета, реализованные с использованием только двух основных цветов.

Теперь рассмотрим другой пример, в котором предусмотрен дисплей RGBY, в котором основные цвета EBU R, G, B используются для RGB и добавлен желтый основной цвет YW. Отношение основных цветов R, G, B, YW для получения белого D65 теперь составляет 11:35:7:47. Эти значения яркостей 11, 35, 7 нужно сравнивать с яркостями 22, 7, 8 объектов RO, имеющих те же цвет в качестве основных цветов R, G, B, соответственно. Очевидно, что при таком выборе основных цветов для RGB получается сильное несовпадение между значениями яркостей основных цветов R и G и яркостями LU спектров отражения соответствующих объектов RO. Также в этом примере яркость слишком низка, из-за чего насыщенные цвета выглядят слишком темными.

Если дисплей RGBY основан на широких основных цветах RW, GW, BW, к которым добавлен желтый основной цвет, ситуация значительно улучшается. Для хорошего совпадения между гаммой дисплея и цветовой гаммой отраженного света при основных цветах отношение яркостей основных цветов r, g, b, y составляет 13, 34, 7, 47 соответственно. Эти значения яркостей 13, 34, 7 нужно сравнивать с яркостями 12, 31, 7 объектов RO, имеющих те же цвет в качестве основных цветов RW, GW, BW, соответственно. Очевидно, что при таком выборе основных цветов для RGB получается хорошее совпадение между значениями яркостей основных цветов RW, GW, BW и яркостями LU спектров отражения соответствующих объектов RO. Кроме того, для желтого смешанного цвета, для которого активны основные цвета RW, GW и YW, яркость равна 13+34+47=94, тогда как из фиг.1 следует, что яркость LU отражающего объекта RO, имеющего тот же желтый цвет, примерно равна 91. Таким образом, теперь получается хорошее совпадение между яркостью желтого цвета и соответствующей яркостью отражающего желтого объекта. Для малинового смешанного цвета значение яркости равно 13+7=20, и коэффициент яркости равен 19. Для голубого смешанного цвета значение яркости равно 34+7=41, и коэффициент яркости равен 50. Таким образом, имеет место хорошее совпадение для всех основных цветов и смешанных цветов. Следовательно, получается хорошее совпадение для всех цветов в широкой гамме.

Как следует из представленных примеров, в зависимости от выбора основных цветов, может возникать относительно большое несовпадение. Это несовпадение можно уменьшать, снижая возбуждение основных цветов дисплея. Даже если найдены основные цвета, обеспечивающие хорошее совпадение, все же может существовать относительно небольшое отклонение. Комбинируя снижение возбуждения с этими относительно хорошо совпадающими основными цветами, можно дополнительно улучшить цветопередачу дисплея. Варианты осуществления снижения возбуждения основных цветов дисплея пояснены со ссылкой на фиг.3-5.

На фиг.2 показан источник света, освещающий объект. Источник света широкого спектра L2 генерирует свет LI2 с широким спектром для освещения отражающего объекта RO. Объект RO имеет высокую отражающую способность для конкретной длины волны или набора длин волны. Отраженный свет имеет спектр RS, который соответствует цветности λ0 и яркости LU. Этот спектр также называется спектром отражения. Поскольку фиг.2 уже была объяснена в описании фиг.1, она не нуждается в дополнительном пояснении.

На фиг.3 показана блок-схема варианта осуществления схемы отображения цветов. Входной сигнал изображения IS задает входное изображение, образованное входными пикселями, которые имеют входные цвета пикселя. Хотя изобретение будет объяснено в отношении входного сигнала изображения, заданного в цветовом пространстве x, y CIE 1931, настоящее изобретение не ограничивается лишь этим цветовым пространством x, y и применимо к любому другому цветовому пространству, в котором яркость и цветность заданы или могут быть определены. Примерами таких цветовых пространств являются цветовое пространство u'v' CIE 1976 и цветовое пространство видеосигнала YCrCb. Настоящее изобретение также можно применять в цветовом пространстве RGB, но это будет сложнее, поскольку цветность и яркость приходится вычислять из компонентов RGB. Если входной сигнал изображения закодирован в цветовом пространстве RGB, и дополнительные расчеты для определения цветности и яркости нежелательны, входной сигнал изображения следует преобразовать из пространства гаммы RGB в линейное световое пространство, например пространство xyY.

Входные цвета пикселя заданы входной яркостью Y и входной цветностью x, y. Входные цвета пикселя ограничены входной цветовой гаммой. Блок 2 отображения гаммы применяет отображение или преобразование к входному сигналу изображения IS, в результате чего получается отображенный сигнал изображения MS с отображенной гаммой, которая отличается от входной гаммы. Отображенный сигнал изображения MS имеет значения цветности xm, ym. Различие между отображенной гаммой и входной гаммой может приводить к слишком высокой яркости основных цветов, если входная гамма расширена, или к слишком низкой яркости основных цветов, если отображенная гамма меньше, чем входная гамма.

Обычно блок 2 отображения гаммы обрабатывает входной сигнал изображения IS для получения отображенного сигнала изображения MS, который расширен относительно входного сигнала изображения IS. Например, блок 2 отображения гаммы может осуществлять любое преобразование цветов, которое может оказывать влияние на яркость Y и цветность x,y (например, трехмерное матрицирование), или может осуществлять преобразование цветов только в отношении координат цветности x, y (например, отображение гаммы, сохраняющее яркость и растягивающее насыщенность). В вышеупомянутой ситуации отображенная яркость Ym равна входной яркости Y. Иными словами, входная яркость Y не обрабатывается блоком 2 отображения гаммы.

Изобретение можно использовать в дисплее любого типа, который имеет гамму дисплея, отличающуюся от входной гаммы. Например, для сигналов, кодированных в EBU, дисплей может представлять собой ЖКД с широкой гаммой (более широкой, чем гамма EBU). Альтернативно, дисплей может иметь более узкую гамму, чем гамма EBU, например, для ЖКД мобильного устройства, или в будущем, когда входные сигналы, кодированные в широких основных цветах, потребуется отображать на устройстве отображения с более узкой гаммой, заданной основными цветами EBU. Полноцветный дисплей может иметь 3 или более основных цвета.

Схема 3 поиска принимает отображенную цветность xm, ym и ищет соответствующую яркость LU в поисковой таблице (которую далее также будем называть LUT) 1. Искомая яркость, соответствующая отображенной цветности xm, ym, обозначается Y1. Эта яркость Y1 является максимальной яркостью LU отражающего объекта RO, который имеет цвет, соответствующий отображенной цветности xm, ym.

Схема 4 определения коэффициента принимает отображенную яркость Ym и искомую яркость Y1 для определения коэффициента F1, который указывает различие между отображенной яркостью Ym и искомой яркостью Y1. Схема 5 адаптации яркости принимает отображенную яркость Ym и коэффициент F1 для обеспечения выходной яркости Ys. Схема 5 адаптации яркости адаптирует отображенную яркость Ym с использованием коэффициента F для получ