专利名称：N原色输入信号到N原色输出信号的重新分布(redistribution)的制作方法
N原色输入信号到N原色输出信号的重新分布(redistribution)本发明涉及将N原色输入信号重新分布(redistribute)为N原色输出 信号的方法。本发明还涉及计算机程序产品、用于将N原色输入信号重 新分布为N原色输出信号的系统、包括该系统的显示器件、包括该系统 的摄像机和包括该显示器件的便携式设备。当前的显示器都具有通常为三原色R (红)、G (绿)和B (蓝) 的三种不同颜色的子像素。这些显示器由三种输入颜色信号驱动，对具 有RGB子像素的显示器来说，它们优选地为RGB信号。输入颜色信号 可以是其他任何相关的信号三元组，诸如YUV信号。然而，必须处理 这些YUV信号以获得用于RGB子像素的RGB驱动信号。通常，具有 三种不同颜色的子像素的这些显示器具有相对小的色域。如果第四子像素产生在由其他三个子像素的颜色所定义的色域外 的颜色，那么具有不同颜色的四种子像素的显示器能提供更宽的色域。 备选地，第四子像素可以产生其他三个子像素的色域内的颜色。笫四子 像素可以产生白色光。具有四个子像素的显示器也称为四原色显示器。 具有发出R (红)、G (绿)、B (蓝)和W (白)光的子像素的显示 器通常称为RGBW显示器。更通常地，具有N^4个不同颜色的子像素的显示器称为多原色显示 器。通过解方程组由三个输入颜色信号来计算用于子像素的N原色的N 个驱动信号，所述方程组定义了 N个驱动信号和三个输入信号间的关 系。由于只有三个方程可用，而要确定的驱动信号有N个，因此通常可 能具有多个解。现有的多原色转换算法通过从多个可能解中选择一个解 从而将三个输入颜色信号转换为N个驱动信号，这是非常不方便的。从 而，对于特定的应用而言，也许会选择多个可能解中的非最佳解。本发明的目的是提供了在希望的约束下将N原色输入信号重新分 布为N原色输出信号的方法。本发明的第一方面提供了在如权利要求1所述的约束下将N原色 输入信号重新分布为N原色输出信号的方法。本发明的第二方面提供了 如权利要求9所述的计算机程序产品。本发明的第三方面提供了用于在 如权利要求11所述的希望的约束下将N原色输入信号重新分布为N原
色输出信号的系统。本发明的第四方面提供了如权利要求12所述的显 示器件。本发明的第五方面提供了如权利要求13所述的摄像机。本发 明的第六方面提供了如权利要求14所述的便携式设备。在从属权利要 求中定义了有利的实施例。该方法在希望的约束下将N原色输入信号重新分布为N原色输出 信号。N原色输入信号包括输入信号的样本序列。每个样本包括N原色 输入分量，其限定了 N原色对该样本所的贡献。N原色输入分量也称为 输入分量。N原色输出信号包括输出信号的样本序列，每个样本包括N 原色输出分量。N原色输出分量也称为输出分量。可以将N个输出分量 用于驱动显示设备的N个子像素。定义了表示N个输出分量中的三个是其余的N-3个输出分量的函数 的三个函数。将N个输入分量的值代入这三个函数中，以确定这三个函 数的未知系数。通过给这三个函数施加至少一个约束来确定N个输出分 量的最优值。可以在单步中确定N个输出分量的最优值，或者首先确定 N-3个输出分量的N-3个最优值，然后根据方程确定三个输出分量的最 优值。该方法利用N个输入分量的值来确定所述三个函数。因此，将由从 三色输入信号产生N原色输入信号的多原色转换所得的选择的非最优 解转化为由所述函数确定的三原色输入信号的可能值的范围。 一旦可能 值的这些范围是可用的，那么就可以在这些范围内选择满足希望约束的 最优值。因此，如果先前技术从多个可能解中选择非最优解，那么根据本发 明的重新分布允许选择不同于该非最优解的希望解。该希望解取决于采 用了哪种约束。这种约束例如可以是等亮度约束或最小化最大驱动约 束。在如权利要求2所述的实施例中，重新分布发生在线性光域中，所 述三个函数是三个线性函数。优选地，在线性X、 Y、 Z空间中执行重 新分布。线性函数具有这样的益处，即可以利用相对快的软件或筒单的 硬件执行重新分布过程。在如权利要求4所述的实施例中，所述约束是被添加到三个方程中 的另一个方程。该另一个方程优选地定义了三个方程的变量(输出分 量)间的关系。通过第四方程可以唯一地确定最优解，或者找到在其中 可以选择最优解的范围。在如权利要求5所述的实施例中，该另一个方程规定了至少N个输 出分量的第一子集和N个输出分量的第二子集间的线性组合。优选地， 第一子集的这种线性组合表示输出分量的第一子集的亮度，第二子集的 线性组合表示输出分量的第二子集的亮度。可以将这些线性组合用于定 义相等亮度约束。附加的方程定义了第一子集减去第二子集的线性组合 (或者相反)结果为零。其他约束也是可行的，例如，第一线性组合的 亮度低于第二线性组合的亮度。在如权利要求6所述的实施例中，对于N-4，只有四个输出分量。 现在，所述三个函数将第一、第二和第三输出分量表示为第四输出分量 的函数。这些输出會量适用于驱动多原色加色显示器的四原色，但可被 用于其他目的。在以下交点的集合处确定第四输出分量的交点值三个 函数相互间的交点，以及三个函数与由与其自身相等的第四驱动信号定 义的直线的交点。只有具有一阶导数相反符号的函数的交点值是合适的 (relevant)。在第四输出分量的交点值和第四输出分量的有效范围的 边界值处，计算关联的第一、第二和第三输出分量以获得计算值，在所 述有效范围中，所有输出分量都具有有效值。所定义的感兴趣值包括交 点值、边界值和关联的计算值。在所述交点值和边界值处选择感兴趣值的最大值或最小值，并且这 样选择交点值或边界值，其中最大值或最小值分别是最小的或最大的。在如权利要求8所述的实施例中，如果第一约束和第二约束不能被 同时满足，那么将调整的第二约束定义为与第一约束和第二约束关联的 解的线性组合。可以通过利用特定的第一约束获得输入分量。如果现在 在最优第二约束下将输入分量重新分布为输出分量，那么相对第一约束 的偏差可能会变得太大。从而，可以更合适地定义另一个第二约束，它 给出与第一和最优第二约束相关的解之间的解。在这种实现中，所述另一个第二约束被认为是针对第二约束的最优选择。参考下述实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并得 以i兌明。附图
中图l示出了多原色重新分布的实施例的示意框图；图2示出了三个函数的实施例和施加于其上的约束的实例；
图3示出了最小/最大约束的应用；图4示出了用于采用最小/最大约束的算法的流程图； 图5示出了等亮度约束的应用；以及 图6示出了另一等亮度约束的应用。要注意到，不同图中具有相同附图标记的项具有相同的结构特征和 相同的功能，或者是相同的信号。如果某处解释了该项的功能和/或结 构，那么在具体实施方式
中就不再作重复的解释。图l示出了多原色重新分布的实施例的示意框图。多原色重新分布 MPR包括转换单元MPRC、约束单元CON2和参数单元PCP。这些单 元可以是硬件或软件模块。转换单元MPRC执行多原色重新分布。约 束单元CON2向转换单元MPRC提供约束CON2。参数单元PCP向转 换单元MPRC提供原色参数。转换单元MPRC接收N原色输入信号IS并提供N原色输出信号 OS。 N原色输入信号IS包括输入样本集合，每个样本都包括N个输入 分量II IN。特定输入样本的输入分量II ~IN规定了该输入样本的颜色 和强度。输入样本可以是图像样本，所述图像例如由摄像机或计算机产 生。N原色输出信号OS包括样本序列，每个样本都包括N个输出分量 Pl PN。特定输出样本的输出分量PI PN规定了输出样本的颜色和强 度。通常在显示设备的像素上显示输出样本。输出分量规定了用于这些 像素的子像素的驱动值。例如，在RGBW显示设备上，像素具有提供 (红)、G(绿)、B(蓝)和W(白)光的四个子像素。现在，特定 的输出样本具有四个输出分量，这些分量为特定像素的四个子像素提供 驱动信号。转换单元MPRC在约束CON2下将N原色输入信号IS转换为N原 色输出信号OS。转换单元MPRC定义了三个函数Fl、 F2、 F3，它们 将N原色输出分量P1，…，PN中的三个分量P1、 P2、 P3表示为其余 N-3个原色输出信号分量P4，…，PN的函数。(如果函数是线性函 数，)这些函数具有由参数单元PCP提供的原色参数所确定的未知系 数P1， 、 P2， 、 P3，。将原色输入分量Il，…，IN的值代入三个函数 Fl、 F2、 F3中，来确定三个函数F1、 F2、 F3的未知系数P1， 、 P2，、 P3，。 一旦确定了系数P1， 、 P2' 、 P3，，这些函数就提供输出样本 的三个输出分量Pl P3和其余的输出分量P4 ~PN间的关系。对这三个函数F1、 F2、 F3而言，通常存在一定范围的可能解。该可能的范围允 许选出最适合约束CON2的解，从而通过向三个函数F1、 F2、 F3施 加约束CON2获得了 N个输出分量P1 PN的最优值。对非线性函数而言，可能必须通过将几个输入样本的原色输入分量 II， ...， IN的值代入三个函数F1、 F2、 F3中来确定几个系数集合。在 图2~6中针对线性函数更详细地说明了转换单元MPRC的操作，所述 线性函数发生在由XYZ颜色空间定义的线性光域中。如果输入分量 II ~IN不在线性光域中，那么可以将它们转换到线性光域中。多原色重新分布MPR可以任选地包括多原色转换单元MPC,它将 具有三个分量R、G、B的三原色输入信号转换为彩色输入分量I1 IN， 其中N^4。优选地，将这三原色输入信号转换为线性光域中的三个输入 信号Cx、 Cy、 Cz。图2示出了所述三个函数的实施例和针对N-4的情况施加于其上的 约束的实例。将三个驱动信号PI ~P3定义为第四驱动信号P4的函数 F1=P1 (P4) , F2=P2 (P4)和F3=P3 ( P4 )。第四驱动信号P4是通 过原点且一阶导数为1的直线F4 =F4 (P4)。将四个驱动信号P1 P4 的有效范围归一化到区间0~1 。第四驱动信号P4的公共范围VS从 P4min延伸到P4max并包括它的边界值，在所述公共范围内，所有四 个驱动信号P1 P4在它们的有效范围内都有值。沿水平轴绘出第四输 出分量P4，沿垂直轴绘出三个输出分量P1 P3和第四输出分量P4。通 常，输出分量P1 P4被用于驱动显示器3的子像素，并在以后也称为驱 动信号。相同输出样本的输出分量P1 P4可以驱动相同像素的子像素。 备选地，相邻样本的输出分量P1 P4可以经下采样以驱动相同像素的 子像素。现在，实际并非将所有输出分量P1 P4分配给子像素。在该实例中，选择线性光域，其中将三个驱动信号P1 P3定义为第 四驱动信号P4的函数的函数由下列线性函数定义<formula>formula see original document page 10</formula>其中，P1 P3是三个驱动信号，(Pl， 、 P2， 、 P3，)由通常是RGB 信号的输入信号定义，系数ki定义了与3个驱动值P1 P3相关的3原
色的色点和与第四驱动信号P4相关的原色之间的依赖关系。为了进一步说明这些函数的元素间的关系，现在示出上述函数如何 涉及标准三原色到四原色转换。在标准三原色到四原色转换中，驱动信 号DS包括驱动信号P1 P4 ,其通过以下矩阵操作转换到线性颜色空 间XYZ。<formula>formula see original document page 11</formula>具有系数tij的矩阵定义了四个子像素的四原色的颜色坐标。驱动信号P1 P4是未知的，必须由多原色转换来确定。不能立即解出该方程i，因为由于引入了第四原色而存在多个可能解。通过施加约束来从这些可能值中具体选出用于驱动信号Pl P4的驱动值。 方程1可以重写为<formula>formula see original document page 11</formula>(2)其中，矩阵[A被定义为标准三原色系统中的变换矩阵。将方程2的项乘 以逆矩阵[A"得到方程3。<formula>formula see original document page 11</formula>如果显示系统只包含三原色，那么向 原色值。最后，将方程3改写为方程4。(3)Pl， P2， P3， l表示获得的<formula>formula see original document page 11</formula>;t3(4)因此，通过方程4将任何三个原色Pl P3的驱动信号表示为第四原 色P4的函数。这些线性函数定义了由第四原色P4和第四原色P4的值 限定的2维空间中的三条线，如图2中所示。图2中的所有值都被归一 化，这意味着四个驱动值P1 P4的值必须在范围0SPK1中。由图2可 以直接看出P4的公共范围VS是什么样，对于该公共范围而言，所有函 数P1 P3的值都在有效范围内。必须注意到，由与驱动值P1 P4关联 的子像素的颜色坐标预先确定了系数kl k3。在图2所示的实例中，有效范围VS的边界P4min由函数F2确定， 该函数F2对于小于P4min的P4值而言，值大于1 。有效范围VS的 边界P4max由函数F3确定，该函数F3对于大于P4max的P4值而言， 值大于l 。基本上，如果不存在这种公共范围VS，那么输入颜色就在 四原色色域外，因此无法;故正确地再现。对于这些颜色，应该采用裁切 算法，将这些颜色裁切(clips)到色域中。在非预公开的欧洲专利申请 05102641.7中说明了计算公共范围P4min P4max的方案。在约束CON2下要被转换为输出分量PI P4的输入分量II ~14是 已知的输入值Il、 12、 13、 14， 其在图2中函数F1、 F2、 F3和垂直线 P4-D的交点处示出。在方程4中通过将这些值代替驱动值P1 P4 ， 确定P1， 、 P2，和P3，的值。现在，定义函数F1 F3的直线是已知的， 并且可以在有效范围VS中选择另一个驱动值集合P1 P4。对于显示的 颜色和强度而言，在有效范围VS中选择驱动值P4的哪一个值都是无关 紧要的。然而，约束CON2定义了最优的选择。在所示的实例中，约束 CON2是应该在有效范围中选择驱动值集合PI ~P4,该驱动值集合给出 最大驱动值的最低值。在所示的实例中，这发生在函数F2和F3相交的 值P4-P处。将参考图3具体说明用于在最小/最大约束下寻找该特定最 优值的算法。许多其他的约束也是可能的，例如等亮度约束或对应特定 的驱动值PI P4的最小值。应当注意，由三个输入分量R、 G、 B获得的四个输入分量11 14， 定义了三个函数F1 F3的未知系数。 一旦确定了这些未知系数，三个 函数Fl F3定义了从三个输入分量Cx、 Cy、 Cz(方程l)到N个输出 分量P1 PN的转换。线性XYZ颜色空间中的分量Cx、 Cy、 Cz可以 通过重新计算输入分量R、 G、 B获得，或者替代输入分量R、 G、 B直 接利用。现在，整个有效范围VR可用于选择对应输出样本OS的四个 驱动值PI ~P4的解。通过对所述选择施加约束来找出四个驱动值PI ~P4 的最优解。参考图2说明三个函数的确定。此外，参考图2，针对最小/ 最大约束简单说明在这三个函数上施加约束来找到四个驱动值P1 P4 的希望最优选择，在图3中针对最小/最大约束并且在图5和图6针对等 亮度约束具体说明在这三个函数上进行约束的实例。图3示出最小/最大约束的应用。执行特定的约束CON2，使得在 从N输入信号II ~IN到N个驱动信号PI PN的可能映射中选择最佳的 映射。其中，在该实施例中，最小/最大约束确定驱动值Pl P4的选择， 对于这些驱动值而言，最大驱动值是最小的。参考图3就 =4的情况 进行说明。备选地，可以确定最小驱动值的最大值。图3示出与图2相 同的函数F1 F4。以下说明采用的算法。首先，确定将第一、第二和第三驱动信号 Pl、 P2和P3表示为第四驱动信号P4的函数的三个函数F1:P1 (P4)， F2=P2 (P4)和F3-P3 ( P4)。然后，在如下的交点集合处确定第四驱 动信号P4的交点值P4i:三个函数F1、 F2、 F3相互间的交点，以及三 个函数F1、 F2、 F3和由与其自身相等的第四驱动信号P4定义的直线 F4的交点。只有具有一阶导数的相反符号的函数的交点值P4i是合适 的。函数Fl和F4相交在笫四驱动值P4的值P4il处。函数Fl和F3 相交在第四驱动值P4的值P4i2处。函数F3和F4相交在第四驱动值P4 的值P4i3处。函数F2和F3相交在第四驱动值P4的值P4i4处。函数 F2和F4相交在第四驱动值P4的值P4i5处。函数Fl和F2的交点未被 示出。P4i3处的交点和函数Fl和F2的交点是不合适的，因为相交函数的 一阶导数具有相同的符号。同时，交点P4il和P4i5是不合适的，因为 这些交点在有效范围VS外。在其他交点P4i2、 P4i4中的每一个交点处 以及在边界值P4min、 P4max处，确定函数F1 F3的值。在所示的实 例中，只示出了交点P4il处函数Fl F3的值CV11、 CV21、 CV31和 交点P4i4处的值CV14、 CV24、 CV34。在交点P4il和P4i4处函数F4 的值等于交点值。现在，计算笫四驱动信号P4的交点值P4i处的第一、第二和第三 驱动信号P1、 P2、 P3以获得计算值CV1、 CV2、 CV3。此外，在第四 驱动信号P4的有效范围VR的边界值P4min、 P4max处计算关联的第 一、第二和第三驱动信号Pl、 P2、 P3。这些值的集合称为感兴趣值 (CV1、 CV2、 CV3、 P4i)，它们包括交点P4i、笫四驱动信号P4的
边界值P4min、 P4max和关联的计算值CV1、 CV2、 CV3 。对于每个集 合，确定第四驱动值P4的关联值处的感兴趣值CV1、 CV2、 CV3、 P4i 的最大值Vmax或最小值Vmin。关联值P4或者是这些交点值中的一 个，或者是最大值Vmax或最小值Vmin中的一个。在所示的实例中，函数F1 F4的最大值1、 CV22、 LMAX、 1分别 对应边界值和有效范围内的交点值P4min、 P4i2、 P4i4、 P4max。最后，选择第四驱动值P4的值，在该值处最大值Vmax或最小值 Vmin分别是最小的或最大的。在所示的实例中，交点或边界值处函数 的最小最大值分别是函数F2和F3在交点值P4i4处的值CV24和 CV34 。这些最小最大值(minimalhighest)由LMAX表示。参考图4的流程图进一步说明该算法。可以通过多原色转换MPC、 处理电路或摄像机提供四个输入信号II ~14。图4示出应用最小/最大约束的算法的流程图。在步骤S0，将变量i 和u设置为零。在步骤l，使变量j等于变量i+l。在步骤S2，将系数 k(i)的符号与系数k(j)的符号相比，其中系数k(i)和k(j)在方程4中是系 数kl k3。如果符号相等，算法前往步骤SIO，且变量j加l。在步骤 S9，检查增加的变量j是否小于4。如果是，算法前往步骤S2，如果不 是，在步骤S8，变量i加l，并且在步骤S7，检查增加的变量i是否小 于4。如果是，算法前往步骤S1，如果不是，算法前往步骤Sll。如果在步骤S2检测到符号是不等的，从而这些直线具有一阶导数 的相反符号，那么在步骤S3，两条直线的交点值P4i由下列方程确定P4i= ( Pj，-Pi， ) / ( ki-kj) 其中，Pi，和Pj，分别是方程4的P1， P4，之一，将下式添加到方程4， 它如下定义了与其自身相等的第四驱动信号(P4):P4=P4，+K4*P4,其中P4，補，k4=l。在步骤S4，检查交点P4i是否小于有效范围的上限P4max并大于 有效范围的下限P4mm。如果交点值P4i不在有效范围内，那么算法前 往步骤SIO。如果交点值P4i在有效范围内，那么在步骤S5，将它的值 存为P4(u)，并且在步骤S6， u的值加l。在步骤Sll，将下边界值P4min存储为P4(u)，在步骤S12， u的值 加l，在步骤S13,将边界值P4max存储为P4(u)，在步骤S14， u的值 设置为1。在步骤S15，对于u的实际值，通过方程4计算对应该为u
值存储的P4值的值P1 P3。由P4(u)表示存储的P4值，它或者是交点 值P4i中的一个，或者是边界值P4min、 P4max中的一个。也可将存储 的值P4(u)本身用作P4的值。在步骤S16，将值P1 P4的最大值存为P4m(u)。在步骤S17， u的 值加1，并且在步骤S20检查是否u<size(P4)。其中数值size(P4)是交点 值P4i的数量和两个边界值P4min、 P4max的总和。如果是，在步骤S15计算P1 P4的值。在步骤16，确定和存储值 Pl P4的最大值P4m(u)。在步骤S17,变量u加l,并且算法前往步骤 S20。在计算所有的最大值后，在步骤S20的检查结果为否，并且在步 骤S18，确定所有存储的最大值P4m(u)的最小值P4opt。现在在步骤S19 结束算法的核心。现在可以通过将该最优值P4opt代入三个函数Fl ~F3中来计算其 他驱动值P1 P3的值。该最小值P4opt (在图2中是Pui4)定义了所选 的映射，它可被认为是从三原色输入信号Cx、 Cy、 Cz (见方程2)到 四个驱动值PI P4的映射，其中利用特定的约束执行所述选择。该特 定的约束是，从所有感兴趣点处函数F1 F4的值的集合中选择这样的 值的集合，使得其最大值是最小的。感兴趣点包括函数F1 F4的所有 交点P4i和两个边界值P4min、 P4max。备选地，该特定的约束可以是， 从每个感兴趣点处的值的集合中，确定最小值，并且选择这样的感兴趣 点，使得在该感兴趣点处所述最小值是最大的。如果所有的交点都在有效范围VS外，那么P4opt将等于边界值 P4min或P4max中的一个。图5示出对应N=4时等亮度约束的应用。图5示出作为第四驱动分 量P4的函数的三个驱动分量P1 P3。沿水平轴绘出第四驱动项P4，沿 垂直轴绘出三个驱动分量P1 P3以及第四驱动分量P4。通常，将驱动 分量PI P4用于驱动显示器3的子像素集合，并且在以后也称为驱动信 号。相同驱动样本的驱动分量P1 P4可以驱动相同像素的子像素。备 选地，相邻样本的驱动分量P1 P4可以经下采样来驱动相同像素的子 像素。这样一来，实际上并非所有的驱动分量都被分配给子像素。将三个驱动信号P1 P3定义为第四驱动信号P4的函数F1=P1 (P4 ) ， F2=P2 ( P4 )和F3=P3 ( P4 )。第四驱动信号P4是通过原点 的直线且其一阶导数为1。将四个驱动信号P1 P4的有效范围归一化到
区间0~1 。第四驱动信号P4的公共范围VR从值P4min延伸到P4max， 且包括这些边界值，在所述公共范围VR中，所有四个驱动信号P1 P4 具有在它们的有效范围内的值。在该实例中，选择线性光域，其中将三个驱动信号P1 P3定义为第 四驱动信号P4的函数的函数由如方程4中定义的线性函数来定义。在图5所示的实例中，有效范围VR的边界P4min由函数F2确定， 对于小于P4min的P4值，该函数F2具有大于1的值。有效范围VR 的边界P4max由函数F3确定，对于大于P4max的P4值，该函数F3 具有大于1的值。基本上，如果不存在该公共范围VR，那么输入颜色 就在四原色色域外，因此无法被正确地再现。对于这些颜色，应该采用 裁切算法，将这些颜色裁切到色域中。在非公开的欧洲专利申请 05102641.7中说明了计算公共范围P4min P4max的方案，该专利申请 在此引入作为参考。公共范围VR的存在表明，对于从四个输入分量 II ~14的特定值到四个驱动分量PI P4的转换存在多个可能的解。有效 范围VR包括提供转换的驱动分量P4的所有可能值，对于该转换，四 个子像素的强度和颜色确切地对应于四个输入分量I1 I4所指示的强度 和颜色。通过将驱动分量P4的选择值代入方程4，可以找到其他三个驱 动分量P1 P3的值。图5进一步示出了直线LC1和LC2。直线LC1表示驱动分量P4 和它的相关子像素的亮度。直线LC2表示驱动分量P1 P3的亮度，它 是三个驱动分量P1 P3的加权线性组合，使得该线性组合表示与这三 个驱动分量PI P3关联的子像素的组合的亮度。在这些直线LC1和LC2 的交点处，驱动分量P4的亮度等于驱动分量P1 P3的组合的亮度， 所述交点对应于驱动值P4opt。对于在偶数帧中驱动一组原色而在奇数帧中驱动其余原色的光谱 序列显示器来说，该等亮度约束是特别有意义的。该算法在等亮度约束 下将给定的输入颜色处理为输出分量D1 DN，使得偶数帧中子像素的 第一子集产生的亮度等于奇数帧中子像素的第二子集产生的亮度。因 此，N个驱动分量的第一子集在偶数帧中驱动子像素的第一子集，N个 驱动分量的第二子集在奇数帧中驱动子像素的第二子集，或者其他类似 的方式。如果对于给定的输入颜色，不可能在两个帧中达到相等的亮 度，那么或者将输入颜色裁切为允许相等亮度的值，或者裁切输出分量
以获得尽可能相等的亮度。例如，在RGBY显示器(R-红、G-绿、B-蓝和Y-黄)中，在偶 数帧中只驱动蓝和绿子像素，而在奇数帧中只驱动红和黄子像素，或者 相反。当然，任何其他的颜色组合也是可能的。在该实例中，在图5中， 两条直线LC1和LC2应该分别表示蓝和绿驱动分量的亮度以及黄和红 驱动分量的亮度。这两条直线LC1和LC2相交处的驱动分量D4的值 D4opt是蓝和绿子像素的亮度等于红和黄子像素的亮度处的最优值。该 方法使瞬时闪烁最小化。因为， 一旦定义了所述三个函数，实际上将三个输入信号Cx、 Cy、 Cz转变为四个驱动信号P1 P4，所述约束可以祐^见为是通过增加第四 行到矩阵T而对方程1进行的扩展。该第四行定义了附加方程t21*Dl+ t22*D2- t23*D3- t24*D4=0系数是t21 t24，因为Cy定义了亮度。这个附加的方程将等亮度约 束增加到方程l中。因此，该扩展方程的解一方面为由驱动分量Pl和 P2驱动的子像素，另一方面为由驱动分量P1 P2驱动的子像素提供了 相等的亮度。该扩展的方程由下式定义<formula>formula see original document page 17</formula>方程5可易于通过计算下式解出<formula>formula see original document page 17</formula>其中，TC"是TC的逆矩阵。如果所有的驱动分量P1 P4都具有有效值，那么驱动分量P1 P4 的解就是合理的，该解如果归一化，那么如0^Pi^1，则为真，其中i=l 4。 驱动分量P4的最优驱动值P4opt对应于允许无闪烁操作的驱动值，并 且由下式给出P4opt=TC41*Cx+TC42*Cy+TC43*Cz ( 6 )系数TC41、 TC42、 TC43不依赖于输入颜色。通过方程4计算其
他驱动分量D1 D4的值。只要在有效范围VR内产生最优驱动值 D4opt，所述解就会在奇数和偶数子帧中提供相等的亮度。图6示出对应N=4的另一个等亮度约束的应用。图6示出的实例 中，显示器是RGBW显示器。在该实例中，在RGBW显示器中，驱动 分量Pl驱动红色子像素，驱动分量P2驱动绿色子像素，驱动分量P3 驱动蓝色子像素，驱动分量P4驱动白色子像素。现在，如果可能，在 输入信号IS的特定值处，保持RGB子像素的亮度等于白色像素的亮 度，以使空间的不均匀性最小化。取代RGBW，可以采用其他颜色，只 要可以通过其他三个子像素的组合产生单个子像素的颜色。图6示出作为第四驱动分量P4的函数的三个驱动分量P1 P3。沿 水平轴绘出第四驱动分量P4，沿垂直轴绘出三个驱动分量P1 P3以及 第四驱动分量P4。用于驱动显示器的子像素的驱动分量P1 P4，以下 也称为驱动信号。相同驱动样本的驱动分量P1 P4可以驱动相同像素 的子像素。备选地，相邻样本的驱动分量P1 P4可以经下采样以驱动 相同像素的子像素。这样一来，实际上并非所有的驱动分量都被分配给 子像素。将三个驱动信号P1 P3定义为第四驱动信号F4的函数F1-P1 (P4) ， F2=P2 (P4)和F3=P3 ( P4 )。第四驱动信号P4是通过原点 的直线，且其一阶导数为1 。在该实例中，选择线性光域，其中函数 F1 F3都是直线。将四个驱动信号P1 P4的有效范围归一化到区间 0 1 。第四驱动信号P4的公共范围VS从值P4min延伸到P4max，且 包括这些边界值，在所述公共范围内，所有四个驱动信号P1 P4在它 们的有效范围内都有值。在该实施例中，直线F4被假定也指示白色子像素的亮度。直线Y(P4) 指示对于特定的输入信号IS的RGB子像素的组合亮度。将由直线Y(P4) 指示的亮度归一化到白色W子像素的亮度，使得在直线P4(P4)与直线 Y(P4)的交点处，RGB子像素的组合亮度等于W子像素的亮度。该 交点出现在驱动分量P4的值P4opt处。通过将P4opt代入方程4中，可 以再次获得其他驱动分量PI P3的值。在特殊情形中，其中W子像素的色度与由RGB子像素产生的色度 图中的白点重合，函数F1 F3变得更加简单方程4的所有系数kl k3 都具有相等的负值。因此，表示函数F1 F3的直线与直线P4=P4以相
同的角度相交。如果此外W子像素的最大可能亮度等于RGB子像素的 最大可能亮度，那么方程4的所有系数kl k3的值都为-l，并且表示函 数Fl F3的直线与直线P4=P4相交成90度。可以考虑将定义了等亮度约束的第四线性方程添加到定义了四个 驱动分量P1 P4和三个输入分量Cx、 Cy、 Cz间关系的三个方程的方 法。实际上，已经通过增加第四行到矩阵T来扩展方程1。该第四行定 义了附加方程t21*Pl+ t22*P2+t23*P3-t24*P4=0系数是t21 t24，因为Cy定义了线性XYZ颜色空间中的亮度。第 一子集包含驱动值P1、 P2和P3的线性组合，这些值驱动RGB子像素 SP1、 SP2、 SP3。第二子集包含只包括驱动值P4的线性组合。该附加 方程向方程l增加了等亮度约束。因此，扩展方程的解一方面为由驱动 分量P1、 P2和P3驱动的RGB子像素的组合亮度，另一方面为由驱动 分量P4驱动的W子像素提供了相等的亮度。这些相等的亮度改进了 RGB和W子^(象素间的空间均匀性。该扩展方禾呈由下式定义<formula>formula see original document page 19</formula>(7)方程7可易于通过计算下式解出<formula>formula see original document page 19</formula>其中，[TC，"是[TC，]的逆矩阵。驱动分量D4的最优驱动值D4opt对应于允许最优空间均匀性的驱动值，因此由下式定义P4opt=TC41，*Cx+TC42，*Cy+TC43,*Cz ( 8 )应当注意，方程8与方程6具有相同的结构，只是矩阵系数不同。因此，可以采用具有不同输入参数的相同算法，所述不同输入参数覆盖不同的矩阵系数。 如同针对有关图5的实例所讨论的，如果在有效范围VR外获得确 定的最优驱动值P4opt,那么将该最优驱动值裁切为最接近的边界值 P4min或P4max。应当注意，上述实施例是针对N-4时的最小/最大约束或针对光语 序列显示器和RGBW显示器的等亮度约束来说明的。然而，本发明的 范围如权利要求所限定的要宽得多。相同的方法可用于N〉4的情况。所 述三个函数的确定允许跳返三个输入分量Cx、 Cy、 Cz (或RGB)到N 个驱动信号P1 PN转换。所述约束缩减小了对于该转换的可能解。附 加的线性方程对驱动分量Pl，...，PN的不同子集施加了加权亮度约束。 对于N〉4，可以将该亮度约束与另 一个约束(诸如驱动分量Pl PN的最 大值最小)结合。对于采用光谱序列(spectrum-sequential)多原色显示件或RGBW显 示器的便携式或移动应用来说，所述算法是非常有吸引力的。然而，可 以在诸如TV、计算机、医学显示器等其他应用中采用该算法。可以只 将该算法用于特定的颜色分量或用于输入信号的特定范围。例如，该算 法可以不包括用于这样的子像素的驱动分量，所述子像素不会或仅轻微 引起假像。或者，不将该算法用于饱和或明亮的颜色。应当注意，上述实施例只是用于说明而非限制本发明，本领域技术 人员可以在没有背离所附权利要求的范围的情况下设计多个备选实施 例。在权利要求中，任何括号内的附图标记都不应视为限制该权利要 求。动词"包括，，及其变体的使用不排除存在权利要求中未提到的其他 的元件或步骤。元件之前的冠词"一"或"一个"并不排除存在多个这 样的元件。可以通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算 机来执行本发明。在列举了几个装置的设备权利要求中，可以由同一个 硬件来实施这些装置中的几个。在相互不同的附属权利要求中列举一定 的措施并不意味着这些措施的组合不可加以利用。
权利要求
1、在约束(CON2)下将具有特定数量≥4(N)输入分量(I1，...，IN)的N原色输入信号(IS)重新分布为具有特定数量(N)输出分量(P1，...，PN)的N原色输出信号(OS)的方法，所述方法包括定义(MPRC)将所述输出分量(P1，...，PN)中的三个分量(P1、P2、P3)表示为其余N-3个输出分量(P4，...，PN)的函数的三个函数(F1、F2、F3)；将所述输入分量(I1，...，IN)的值代入(MPRC)所述三个函数(F1、F2、F3)中，用以确定所述三个函数(F1、F2、F3)的未知系数(P1’、P2’、P3’)；以及通过将所述约束(CON2)施加到所述三个函数(F1、F2、F3)中来确定(MPRC)所述输出分量(P1，...，PN)的最优值。
2. 如权利要求1所述的重新分布的方法，其中所述重新分布发生 在线性光域中，并且所述三个函数(F1、 F2、 F3)的定义定义了三个线 性函数。
3. 如权利要求2所述的重新分布的方法，其中所述三个函数的定 义(MPRC)将所述三个线性函数(Fl、 F2、 F3)定义为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，P1 PN是所述N原色输出信号，未知系数是对应于所述输出分 量P4 PN为零时的三个输入分量(11、 12、 13)的输入信号相关系数 Pl，、 P2，、 P3，，通过与所述三个输出分量P1 P3关联的三原色和与所 述N-3个输出分量P4 PN关联的N-3个其他原色之间的相关性预设矩 阵系数ki，j，以及将所述N个输入分量(Il,...，IN)的值代入(MPRC)所述三个函 数(Fl、 F2、 F3)中以确定所述三个函数(Fl、 F2、 F3 )的系数(P1'、 P2，、 P3，)，给出了所述输入信号相关系数(P1，、 P2'、 P3，)。
4.如权利要求2或3所述的重新分布的方法，其中所述最优值的 确定(MPRC)包括至少向所述三个方程中增加另一个方程用以获得扩 展方程组，以及确定对应所述扩展方程组的所述输出分量(P1，…，PN) 的解。
5. 如权利要求2或3所述的重新分布的方法，其中所述另一个方 程定义了至少在所述N个输出分量(P1，…，PN )的第一子集和所述N个 输出分量(Pl，...，PN)的第二子集之间的线性组合。
6. 如权利要求2或3所述的重新分布的方法，其中N=4,并且其 中所述N原色输出信号(OS)包括第一、第二、第三和第四输出分量(Pl、 P2、 P3、 P4)，用于驱动多原色加色显示器(3)的四原色，其 中所述三个函数(Fl、 F2、 F3)的定义，定义了将所述第一、第二 和第三输出分量(Pl、 P2、 P3)定义为所述第四输出分量(P4)的函 数的三个函数，并且其中所述优化值的确定(MPRC)进一步包括在以下交点的集合处确定所述第四分量(P4)的交点值(P4i):所述 三个函数(F1、 F2、 F3)相互间的交点，以及所述三个函数(F1、 F2、 F3)和与其自身相等的所述第四驱动信号(P4)所定义的直线的交点，其 中只有具有一阶导数反号的函数的交点值(P4i)是合适的；在所述第四分量(P4)的所述交点值(P4i)处和在所述第四输出分 量(P4)的有效范围(VR)的边界值(P4min、 P4max)处计算相关的第 一、第二和第三输出分量(Pl、 P2、 P3)以获得计算值(CV1、 CV2、 CV3),在所述有效范围(VR)内，所有输出分量(Pl、 P2、 P3、 P4) 都具有有效值；确定包括所述交点值(P4i)和所述边界值(P4min、 P4max)以及所 述相关的计算值(CV1、 CV2、 CV3)的感兴趣值(CV1、 CV2、 CV3、 P4i);在所述交点值(P4i)和所述边界值(P4min、 P4max )处选择所述感 兴趣值(CV1、 CV2、 CV3、 P4i)的最大值(Vmax)或最小值(Vmin);选择所述最大值(Vmax)或最小值(Vmin)分别最小或最大时所 在的交点值(P4i)或边界值(P4min、 P4max )。
7. 驱动具有N个子像素的集合的显示设备(3)的方法，所述方法包括在第一约束(CONl)下将三原色输入信号(R、 G、 B)转换(MPC) 为所述N原色输入信号(IS);根据权利要求1在约束(CON2)下将所述N原色输入信号(IS) 重新分布为所述N原色输出信号(OS)，其中在权利要求l中所述的 约束是第二约束(CON2)。
8. 如权利要求7所述的驱动显示设备(3)的方法，其中如果不能同 时满足所述第一约束(CON1)和所述第二约束(CON2)，所述方法 进一步包括定义(MPRC)调整的第二约束，该调整的第二约束通过与 所述第一约束(CON1)和第二约束(CON2)关联的解的线性组合来 定义。
9. 包括处理器可读代码用以使处理器可以执行权利要求1的方法 的计算机程序产品，所述处理器可读代码包括用于定义将所述N原色输出分量中的三个分量表示为其余N-3原 色输出信号分量的函数的三个函数(Fl、 F2、 F3)的代码；用于将所述原色输入分量的值代入所述三个函数中用以确定所述 三个函数的未知系数的代码；以及用于通过向所述三个函数施加所述约束来确定所述N原色输出信 号的最优值的代码。
10. 如权利要求9所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产 品是图像处理应用中的软件插件。
11. 用于在约束下将具有N个输入分量的N原色输入信号(IS )重 新分布为具有N个输出分量(P1，…，PN)的N原色输出信号(OS)的 系统，所述系统包括用于定义将所述N原色输出分量中的三个分量表示为其余N-3原 色输出信号分量的函数的三个函数(Fl、 F2、 F3)的装置；用于将所述原色输入分量的值代入所述三个函数中用以确定所述 三个函数的未知系数的装置；以及用于通过向所述三个函数施加所述约束来确定所述N原色输出信 号的最优值的装置。
12. 包括权利要求11的系统、信号处理器(4)和显示设备(3) 的显示器件，所述信号处理器(4)用于接收表示待显示图像的输入信 号(IV)以向所述系统提供所述N个输入分量(11，…，IN),所述显示 设备(3)用于向所述显示设备(3)的子像素(30、 31、 32、 33)提供 所述N个输出分量(Pl，.."PN)。
13. 包括权利要求11的系统和图像传感器的摄像机，所述图像传 感器提供所述N原色输入信号(IS)。
14.包括权利要求12的显示器件的便携式设备。
全文摘要
一种在约束(CON2)下将具有特定数量≥4(N)的输入分量(I1，…，IN)的N原色输入信号(IS)重新分布为具有特定数量(N)的输出分量(P1，…，PN)的N原色输出信号(OS)的方法。所述方法包括定义(MPRC)将所述输出分量(P1，…，PN)中的三个分量(P1、P2、P3)表示为其余N-3个输出分量(P4，…，PN)的函数的三个函数(F1、F2、F3)；将所述输入分量(I1，…，IN)的值代入(MPRC)所述三个函数(F1、F2、F3)中，用以确定所述三个函数(F1、F2、F3)的未知系数(P1’、P2’、P3’)；以及通过将所述约束(CON2)施加到所述三个函数(F1、F2、F3)中来确定(MPRC)所述输出分量(P1，…，PN)的最优值。
文档编号G09G5/02GK101164099SQ200680013211
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月21日
发明者E·H·A·兰根迪克, G·J·赫克斯特拉, M·A·克洛姆彭豪沃, O·贝利克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司