在具有三维（3D）功能的显示器上呈现宽色域、二维（2D）图像的制作方法

本发明总体上涉及用于显示图像数据的设备和显示器，更特别地涉及在具有3d功能的显示器上显示2d图像。

背景技术：

存在能够显示三维(3d)图像的显示器。例如，这样的显示器显示左眼图像和右眼图像，左眼图像和右眼图像在被一起观看时看起来像3d图像。可以使用3个主色(primarycolor)光源(例如，红色1，绿色1和蓝色1)来产生左眼图像，并且可以使用3个不同的主色光源(例如，红色2，绿色2和蓝色2)来产生右眼图像，各主色光源的波长与它们的相似颜色的对应光源的波长略有不同。观看者通过包括左透镜和不同的右透镜的眼镜观看显示的图像。左透镜使得左眼图像通过并阻挡右眼图像，而右透镜使得右眼图像通过并阻挡左眼图像。

通过用相同数据驱动每对主色光源，可以通过3d显示器显示传统的二维图像。例如，2d红色数据值用于驱动红色l和红色2主色。类似地，2d绿色数据值用于驱动绿色1和绿色2主色，2d蓝色数据值用于驱动蓝色l和蓝色2主色。使用有效的组合主色对系统进行校准，可以生成准确的图像。然而，相对于期望的色域(例如，建立的rec2020色域)而言，所得到的色域可能明显受限。

技术实现要素：

本发明通过提供一种改进的用于在具有三维(3d)功能的显示器上显示二维(2d)视频数据的装置克服了与现有技术相关的问题。

一种用于显示图像数据的示例方法包括识别由预定义数量的主色定义的被建立的色域并识别与光源相关联的数个主显示颜色(primarydisplaycolor)，其中与光源相关联的主显示颜色的数量超过定义了被建立的色域的主色的数量。该示例方法还包括基于与光源相关联的主显示颜色的组合来定义第一虚拟色域，以近似被建立的色域。接收视频数据，该视频数据包括对应于其数量少于与光源相关联的主色数量(例如，6)的多种颜色(例如，3种)的强度值。该示例方法还包括基于视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值，以及基于生成的与第一虚拟色域相关联的强度值生成与光源的主显示颜色相关联的强度值。然后将与主显示颜色相关联的强度值提供给空间光调制器。

特定示例方法还包括定义第二虚拟色域，基于视频数据生成与第二虚拟色域相关联的强度值，以及在生成与主显示颜色相关联的强度值的步骤中使用与第二虚拟色域相关联的强度值。在定义了第一虚拟色域之后，基于光源的剩余功率来定义第二虚拟色域。在特定示例方法中，视频数据具有与所建立的色域相关联的格式。

在特定示例方法中，主显示颜色的数量是与视频数据的强度值对应的颜色的数量的两倍。在更特别的示例方法中，主显示颜色的数量是6，而视频数据包括对应于不多于3种颜色的强度值。

在示例方法中，基于视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值的步骤以及基于视频数据生成与第二虚拟色域相关联的强度值的步骤中的至少一个步骤包括确定由视频数据指示的强度水平(intensitylevel)(例如，关于与视频数据相关联的每种颜色的单独的强度水平)，并基于由视频数据指示的强度水平生成与第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个相关联的强度值。该方法还包括确定由视频数据指示的强度水平是否超过预定强度水平(例如，针对与视频数据相关联的每种颜色的单独的预定强度水平)。如果由视频数据指示的强度水平不超过预定强度水平，则基于视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并且将与第二虚拟色域相关联的强度值设置为零。另一方面，如果由视频数据指示的强度水平确实超过预定强度水平，则基于预定强度水平生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并且基于由视频数据指示的强度水平超过预定强度水平的量生成与第二虚拟色域相关联的强度值。

在一个示例方法中，缩放第二虚拟色域以使视频数据的强度值适配在光源的可实现色域体积(gamutvolume)内。例如，通过将第二虚拟色域朝向白色进行压缩来实现缩放。

另一种方法包括裁剪第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值以适配在光源的可实现色域体积内。可选地，第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值被朝向白色进行裁剪。作为另一选择，第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值被在负主色(negativeprimiary)方向上裁剪至可实现色域体积的边缘。

另一示例方法包括对第一虚拟色域和第二虚拟色域的可实现色域体积建模，并确定所生成的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值是否适配在建模的色域体积内。适配在建模的色域体积内的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值保持不变。将不适配在建模的色域体积内的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值修改为适配在建模的色域体积内。修改第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值的一个示例方法包括保持被修改的强度值的色彩平衡(色度)并且减小被修改的强度值的强度(例如，幅值)以适配在可实现色域体积内。修改第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值的另一示例方法包括保持被修改的强度值的强度(例如，幅值)并朝向白点调整被修改的强度值的色度以适配在可实现色域体积内。修改第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值的又一示例方法包括减小被修改的强度值的强度(例如，幅值)，并朝向白点调整被修改的强度值的色度，由此强度值被朝向可实现色域体积的表面进行调整。

一个示例显示器包括光源、空间光调制器和控制器。光源包括数个主显示颜色(例如，6)，其超过定义了建立的色域的主色的数量(例如，3)。空间光调制器由光源照射。控制器可操作以接收视频数据，该视频数据包括与其数量少于主显示颜色的数量的多种颜色相关联的强度值。控制器可以被配置为接收具有与建立的色域相关联的格式的视频数据。控制器基于视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值。第一虚拟色域由主显示颜色的组合定义，以匹配建立的色域。控制器还基于与第一虚拟色域相关联的强度值生成每个主显示颜色的强度值，并将每个主显示颜色的强度值提供给空间光调制器。

在示例显示器中，控制器还可操作以基于视频数据生成与第二虚拟色域相关联的强度值。基于在考虑了第一虚拟色域的情况下的光源的剩余功率来定义第二虚拟色域。控制器还可操作以基于视频数据生成与第二虚拟色域相关联的强度值，并使用与第二虚拟色域相关联的强度值来生成与主显示颜色相关联的强度值。

在特定实施例中，主显示颜色的数量是与视频数据的强度值对应的颜色的数量的两倍。在更特别的示例方法中，主显示颜色的数量是6，而视频强度值对应于不多于3种颜色。

在示例显示器中，控制器还可操作以确定由视频数据指示的强度水平，并基于由视频数据指示的强度水平来生成与第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个相关联的强度值。在一个实施例中，控制器确定由视频数据指示的强度水平是否超过预定强度水平。如果由视频数据指示的强度水平不超过预定强度水平，则控制器基于视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并将与第二虚拟色域相关联的强度值设置为零。如果由视频数据指示的强度水平确实超过预定强度水平，则控制器基于预定强度水平生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并基于由视频数据指示的强度水平超过预定强度水平的量生成与第二虚拟色域相关联的强度值。

可选地，控制器可操作以缩放第二虚拟色域以使视频数据的强度值适配在光源的可实现色域体积内。缩放可以包括将第二虚拟色域朝向白色进行压缩。作为另一选择，控制器可操作以裁剪第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值以适配在光源的可实现色域体积内。第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值可以被朝向白色进行裁剪，或者第一虚拟色域和第二虚拟色域中的至少一个的强度值可以被裁剪至可实现色域体积的边缘。

另一个示例显示包括建模器、比较器和修改器。建模器可操作以鉴于光源能力来对第一虚拟色域和第二虚拟色域的可实现色域体积进行建模。比较器确定所生成的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值是否适配在建模的色域体积内。修改器使得适配在建模的色域体积内的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值保持不变，而修改不适配在建模的色域体积内的第一虚拟色域和第二虚拟色域的强度值，使得修改的值将适配在建模的色域体积内。在特定示例显示器中，修改器操作以保持被修改的强度值的色彩平衡(色度)并且减小该强度值的强度(例如，幅值)以适配在可实现色域体积内。在另一特定示例显示器中，修改器操作以保持被修改的强度值的强度(例如，幅值)并朝向白点调整被修改的强度值的色度以适配在可实现色域体积内。在还另一特定的示例显示器中，修改器操作以减小被修改的强度值的强度(例如，幅值)，并朝向白点调整被修改的强度值的色度，由此强度值被朝向可实现色域体积的表面进行调整。

文中公开的任何方法可以用非暂态电子可读介质实现，该介质在其中包含有代码，该代码用于使显示设备执行这些方法。

附图说明

参考以下附图描述本发明，其中相同的附图标记指示基本相似的元件。

图1是示例3d显示系统的框图；

图2是图1的3d显示系统的控制器的框图。

图3是示出与多个显示主光源(displayprimarylightsource)相关的色域的色度图；

图4是示出与多个显示主光源相关联的虚拟色域的色度图；

图5是概述在3d显示器上显示2d图像的示例方法的流程图；

图6a是概述执行将视频数据转换为第一和第二虚拟色域值的步骤的示例方法的流程图；

图6b是概述执行将视频数据转换为第一和第二虚拟色域值的步骤的另一示例方法的流程图；以及

图6c是概述执行将视频数据转换为第一和第二虚拟色域值的步骤的又一示例方法的流程图。

具体实施方式

本发明通过提供一种显示系统和显示器克服了与现有技术相关的问题，该显示系统和显示器用于使用定义了第二、更大数量的主光源颜色的照明源来显示定义了第一数量的主色的视频数据。在以下描述中，阐述了许多具体细节(例如，投影仪环境)，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将认识到，除了这些具体细节之外仍可实现本发明。在其他实例中，省略了公知的视频处理实践和组件的细节，以免不必要地模糊本发明。

图1是具有改进的色域的能够显示2d视频数据的示例3d显示系统100的框图。在该示例性实施例中，显示系统100是如下这样的投影仪，其包括具有六种主色的光源102(例如，激光光源)、照明光学器件104、分离器106、一个或多个调制器108、组合器110、投影光学器件112、和控制器114。光源102产生包括该六种主色的照明光束，并且引导该照明光束通过照明光学器件104并进入颜色分离器106。颜色分离器106将多色光束分离成6个主光束，并将每个主光束引导到空间光调制器108中的相关联的一个空间光调制器。在主照明光束被调制之后，投影光学器件112聚焦该调制光束以形成成像光束，该成像光束被投射到观看表面(未示出)上。

在该示例性实施例中，对于每种主色存在单独的调制器。然而，可以使用场顺序调制方案来减少调制器的数量。在另一示例实施例中，投影仪的光源、调制器和其他组件可以分成两个分离的、但协同的投影仪。在又一个实施例中，调制器可以包括用于各主色的多个调制器，如例如在双调制投影仪中那样。

图2是图1的3d显示系统的示例控制器114的框图。控制器114包括用于接收和/或存储关于光源102的主色的信息(例如，校准数据)的主色识别模块。如果需要，颜色空间变换模块204将输入的2d视频数据变换到建立的三色刺激颜色空间(例如，rec2020)中。色域重定义模块206基于目标建立色域和光源102的主色定义一个或多个虚拟色域。建立的三色刺激到虚拟色域变换模块208将视频数据转换成与虚拟色域相关联的强度值。然后，虚拟色域到主色变换模块210将虚拟色域的强度值转换为对应于光源的主色的强度值，并将得到的强度值提供给调制器。

图3是示出了与多个显示主光源相关联的色域和目标建立色域(rec2020)的cie1931色度图。gamut302是rec2020色域。色域304是由第一3个光源主色(rl，gl和bl)定义的色域，其在投影仪以3d模式操作时为右眼图像提供照明。色域306是由第二3个光源主色(rs，gs和bs)定义的色域，其在投影仪以3d模式操作时为左眼图像提供照明。色域308是通过用相同的值驱动左眼主色和右眼主色而定义的色域。如图所示，色域308与rec2020色域302明显不同。

图4是示出从多个显示主光源产生的虚拟色域的色度图。还示出了图3的色域302,306和304以用于比较。虚拟色域402(色域a)被定义为6个主光源的组合以紧密近似rec2020色域302。虚拟色域404(色域b)由6个主光源的剩余功率定义。换句话说，色域b由在减去色域a所需的光之后的6个主色的残余光输出定义。如图所示，与简单求和色域308(图3)相比，虚拟色域402(色域a)更接近地匹配rec2020色域302。

所公开的系统通过不同地驱动左眼和右眼信号来优化2d图像的色域体积(即使内容仅是2d的并且没有佩戴眼镜)。色域体积分为两个虚拟色域：色域a和色域b。每个色域使用作为原始6p主色的特定混合的虚拟主色。'a'色域被优化以与rec2020尽可能接近。'b'色域使用来自6个主色的剩余能量。'a'和'b'色域在图4中示出。请注意，'a'色域非常接近rec2020。

可以使用如下的“混合”矩阵将'a'和'b'色域中的值转换为6p主色(rl，gl，bl，rs，gs，bs)：

以及

混合矩阵[bal]，[bas]，[bbl]和[bbs]的典型值为：

'a'色域用于较低的亮度水平，并且必要时添加'b'色域以实现更高的亮度水平。'a'色域服务于大约50％的亮度范围，高于此值时，添加不太有利的'b'色域。线性亮度范围的50％代表感知范围的最后一站(stop)之外的所有站，因此，大多数感知范围可以用'a'色域处理。超出该范围，添加'b'色域，色域体积向顶部逐渐成锥形。因此，绝大多数感知范围可以通过近似rec2020色域来实现，但仍然可以实现全亮度范围。

虽然'b'色域可以表示在'a'色域之外的色度，但是调色师使用仅在较高亮度值下可得到(available)的色度将是违反直觉的。因此，'b'色域将限于可得到的'b'色域和'a'色域的交叉点。

业界希望不要使用rec2020色域之外的颜色。通过用rec2020主色表示rgb源图像并禁用负值可以很容易地实现这一点。以这种方式进行颜色分级的内容将永远不会产生rec2020之外的值。当内容被打包以用于分发时，它被变换为由cie1931xyz三色刺激值表示的dci兼容包。虽然xyz可以表示rec2020之外的颜色，但只要源被约束于rec2020，xyz中的偏移将永远不会超出rec2020。

本公开中的方法涵盖用于实现此公开的各种手段。前两种方法在计算上是高效的，并且可以在简单的场可编程门阵列(fpga)电路中容易地实现。第三种方法计算量更大，并且通常在图形处理器单元(gpu)中实现。

方法1-色域缩放

在此方法中定义了两个函数：

fl(c)＝if(c＜0.5)c，else0.5

fu(c)＝if(c＜0.5)0，elsec-0.5

c∈r2020，g2020，b2020

对于所有输入的三色刺激像素值(被指示为r2020)，如下地导出′a′和′b′色域信号：

以及

表示′a′色域的信号(ra，ga，ba)和表示′b′色域的信号(rb，gb，bb)然后根据如上所述的混合矩阵[bal]，[bas]，[bbl]和[bbs]来驱动6p主色。

在该方法中，对于高于50％的亮度值，所有rgb值都朝向白色移动以适配于可得到色域体积内。

方法2-色域裁剪

在这个方法中定义了两个函数：

fu(c)=c-fl(c)

c∈r2020，g2020，b2020

对于所有输入的三色刺激像素值(被指示为r2020)，完整的未裁剪的′a′和′b′色域信号如下地导出：

以及

这里，[c]a和[c]b将如下所述地被导出。

然后将它们裁剪如下：

在该方法中，可实现色域体积内的值保持不受影响，而外部的值(具有负rgb值)在负主色方向上被裁剪到色域的边缘。

作为替代的方法是朝向白色裁剪：

mina＝min(raf，gaf，baf)；

if(mina＜0)then

minb=min(rbf，gbf，bbf)；

if(minb＜0)then

同样，表示′a′色域的信号(ra，ga，ba)和表示′b′色域的信号(rb，gb，bb)然后根据如上所述的混合矩阵来驱动6p主色。

上文用于将三色刺激值转换为完整的、未被裁剪的a和b色域值的[c]a和[c]b被如下导出。如上所述，虚拟a和b色域{ra，ga，ba}和{rb，gb，bb}的两组三主色根据以下混合矩阵与显示器的长主色和短主色{rl，gl，bl}和{rs，gs，bs}相关：

以及

已知{rl，gl，bl}和{rs，gs，bs}的归一化主矩阵，{rl，gl，bl}和{rs，gs，bs}中任意点的xyz值是：

代入[1]，[2]：

按主矩阵而言(注意，[pm]a和[pm]b不是归一化主矩阵。虽然[npm]lll和[npm]sss各自的中间行合计为1，但是[pm]a，b采用各列的任意混合，因此得到的中间行不再合计为1。)：

其中：

[pm]a＝[npm]lll[bal]+[npm]sss[bas]

同理：

[pm]b＝[npm]sss[bbs]+[npm]lll[bbl]

给出rec2020的归一化主矩阵

[npm]2020，

然后：

方法3-色域体积建模

在该方法中，通过对于低亮度值利用′a′色域和对于更高亮度值利用′b′色域可实现的色域体积被建模，使得可以测试三色刺激值以确定它们是否落入可实现色域内。

在一种方法中，可实现色域体积内的三色刺激值是未修改的。对于色域体积之外的值，rgb值的比率被保持，但是值被缩放以降低亮度以适配于可得到色域体积内。

在作为替代的方法中，同样，可实现色域体积内的值也是未修改的。对于色域体积之外的值，保持亮度，但是色度朝向主导(mastering)白点(例如，d6500)移动以适配于色域体积内。

在另一种方法中，色域体积表面的某个阈值内的三色刺激值将被降低亮度或朝向白点移动以实现到色域体积表面的“软裁剪”。在大量利用高亮度饱和颜色的情况下，这可以减少伪影。

总结示例方法的流程图

图5是概述在3d显示器上显示2d图像的示例方法500的流程图。在第一步骤502中，识别由数个(例如，3个)主色定义的被建立的色域。然后，在第二步骤504中，识别与光源相关联的不同数量(例如，6个)的主显示颜色。接下来，在第三步骤506中，基于所识别的主显示颜色的组合来定义第一虚拟色域，以紧密近似于所识别的被建立的色域。在第四步骤508中，基于主显示颜色的剩余光源功率来定义第二虚拟色域。然后，在第五步骤510中，将视频数据转换为第一和第二虚拟色域的强度值。接下来，在第六步骤512中，将第一和第二虚拟色域的强度值转换为与主显示颜色相关联的强度值。然后，在第七步骤514中，将与主显示颜色相关联的强度值提供给一个或多个空间光调制器。

图6a是概述执行将视频数据转换为与第一和第二虚拟色域相关联的强度值的步骤的示例方法600的流程图。在第一步骤602中，定义亮度水平(l)，在该亮度水平(l)或者低于该亮度水平(l)时颜色可以由第一虚拟色域单独表示。然后，在第二步骤604中，确定视频数据的亮度水平。接下来，在第三步骤606中，确定视频数据的亮度水平是否等于或低于定义的亮度水平(l)。如果确定视频数据的亮度水平等于或低于定义的亮度水平(l)，则在第四步骤608中，由视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并且与第二虚拟色域相关联的强度值被设为零。

如果在第三步骤606中确定视频数据的亮度水平高于所定义的亮度水平(l)，则在第五步骤610中，对应于亮度水平(l)生成与第一虚拟色域相关联的强度值。接下来，在第六步骤612中，将第二色域缩放到光源的可实现色域体积内。然后，在第七步骤614中，生成与第二虚拟色域相关联的强度水平，其对应于视频数据的亮度水平超过所定义的亮度水平(l)的量。

图6b是概述执行将视频数据转换为与第一和第二虚拟色域相关联的强度值的步骤的另一示例方法620的流程图。在第一步骤622中，定义亮度水平(l)，在该亮度水平(l)或者低于该亮度水平(l)时颜色可以由第一虚拟色域单独表示。然后，在第二步骤624中，确定视频数据的亮度水平。接下来，在第三步骤626中，确定视频数据的亮度水平是否等于或低于定义的亮度水平(l)。如果确定视频数据的亮度水平等于或低于定义的亮度水平(l)，则在第四步骤628中，由视频数据生成与第一虚拟色域相关联的强度值，并且与第二虚拟色域相关联的强度值被设为零。

如果在第三步骤626中确定视频数据的亮度水平高于所定义的亮度水平(l)，则在第五步骤630中，对应于亮度水平(l)生成与第一虚拟色域相关联的强度值。接下来，在第六步骤632中，生成与第二虚拟色域相关联的强度水平，其对应于视频数据的亮度水平超过定义的亮度水平(l)的量。然后，在第七步骤634中，将与第一和第二虚拟色域相关联的强度值裁剪到可实现色域体积内。

图6c是概述执行将视频数据转换为第一和第二虚拟色域值的步骤的又一示例方法640的流程图。在第一步骤642中，对于等于或低于预定亮度水平(l)的亮度值使用第一虚拟色域，对光源的可实现色域体积建模。然后，在第二步骤644中，将视频数据转换为与第一和第二虚拟色域相关联的强度值。接下来，在第三步骤646中，确定与第一和第二虚拟色域相关联的强度值是否适配于被建模的色域体积内。如果与第一和第二虚拟色域相关联的强度值确实适配于被建模的色域体积内，则方法640结束。否则，根据以下可选步骤之一修改与第一和第二虚拟色域相关联的强度值。在可选的第四步骤648中，减小与第一和第二虚拟色域相关联的强度值的亮度，同时保持数据的主色平衡，直到强度值适配于被建模的色域体积内。在可选的第五步骤650中，保持与第一和第二虚拟色域相关联的强度值的亮度，但是朝向白点调整色度，直到强度值适配在被建模的色域体积内。在可选的第六步骤652中，减小与第一和第二虚拟色域相关联的强度值的亮度，并且朝向白点调整色度，直到与第一和第二虚拟色域相关联的强度值适配于被建模的色域体积内，从而实现到色域体积表面的“软裁剪”。

现在完成了对本发明特定实施例的描述。在不背离本发明的范围的情况下，可以替换、改变或省略许多所描述的特征。例如，示例实施例被示为投影仪。然而，本发明的方法和组件可用于颜色分级台。作为另一选择，本公开的方法和组件可以体现在介于颜色分级台和投影仪或其他显示器之间的中间设备中。特别是鉴于前述公开内容，这一点以及所示的特定实施例的任何衍生物对于本领域技术人员来说是显而易见的。