专利名称：颜色转换装置与其方法
技术领域：
本发明提供一种颜色转换的装置及其方法，特别指一种装置及其方法，可将一第一颜色转换成一第二颜色。
背景技术：
不同的图像显示系统拥有不同的图像信号要求，也就是说供某一特定的图像显示系统使用的图像信号，不一定能与其他的图像显示系统相容。举例来说，在一数字投影机所使用的图像信号格式与在一打印机所使用的图像信号格式是不相同的。即使在两个皆使用RGB图像信号的图像显示系统中，如两个液晶显示屏幕，因为每一屏幕拥有不同的显示特性，该图像信号在一屏幕上产生一特定颜色，但未必一定能够在另一个屏幕上产生完全相同的颜色。一图像显示系统的该特定显示特性亦可被称为该装置的颜色空间。当欲在跨系统间(是指拥有使用不同颜色空间的不同装置的开放系统)尝试去准确地再现产生出所要的颜色是困难的。特别是伴随着网际网络时代的来临，所有的图像显示系统彼此正确地与简易地交换颜色信息是十分重要的。
标准预设RGB颜色空间(standard default RGB color space，简称为sRGB)，是由Hewlett-Packard及Microsoft所订定，提供了一单一的颜色的RGB表示法，该颜色的RGB表示法与所使用的图像显示系统无关，且其已被国际电子技术委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)规格化为IEC 61996-2-1。当使用该sRGB规格时，在该sRGB颜色空间的RGB值必须被对应于一在目标(destination)颜色空间的相对应的RGB值，且反之亦然。执行一映射操作(mapping)包含执行一矩阵乘法运算，以将在该第一颜色空间的一第一颜色值调整成该第二颜色空间的一第二颜色值。
图1显示sRGB转换公式10，依照该sRGB规格，以将一sRGB值(R，G，B)对应于一取决于目标的颜色空间值(destination dependent color spacevalue)(R′，G′，B′)。该sRGB值以8位整数来存储，而该调整系数以10位浮点数来存储。sRGB转换公式10如下
R＇＝(R*r1+G*g1+B*b1)G＇＝(R*r2+G*g2+B*b2)B＇＝(R*r3+G*g3+B*b)为了计算该第二红色值R＇，该RGB值先被转换成浮点数值Rfloat＝R/255.0Gfloat＝G/255.0Bfloat＝B/255.0然后一乘法器(multiplier)分别以该第一红色调整系数r1、该第一绿色调整系数g1与该第一蓝色调整系数b1为乘数，分别乘上该Rfloat、Gfloat与Rfloat，然后将该乘法运算的结果进行加总。该红色浮点数值(floating-pointred value)会被转换回一8位整数，而计算该G′与B′值的程序是相似的。接下来的公式显示该完整处理过程R′＝round(255.0*[r1*Rfloat+g1*Gfloat+b1*Bfloat])G′＝round(255.0*[r2*Rfloat+g2*Gfloat+b2*Bfloat])B′＝round(255.0*[r3*Rfloat+g3*Gfloat+b3*Bfloat])从整数转换到浮点数、从浮点数转换到整数，以及该乘法运算皆需要较长的处理时间与特殊的硬件。因此，一高效率的与降低成本的实际操作是必要的。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种颜色转换的方法与装置，该方法与装置用以在低成本下，进行高速的颜色转换，以解决上述公知的问题。
本发明所公开的一颜色转换装置，其用以将一第一颜色空间转换成一第二颜色空间，其中该第一颜色空间与该第二颜色空间至少各自包含有一第一颜色基元与一第二颜色基元。该颜色转换装置包含有一查询表，其用以存储该第一颜色空间与该第二颜色空间的一关系，以及一转换器，依据该查询表内存储的该关系，用以将该第一颜色空间转换成该第二颜色空间。
本发明所公开的一颜色转换方法，其用以将一第一颜色空间转换成一第二颜色空间，其中该第一颜色空间与该第二颜色空间至少各自包含有一第一颜色基元与一第二颜色基元。该颜色转换方法包含有存储该第一颜色空间与该第二颜色空间的一关系，以及一转换器，依据该关系，用以将该第一颜色空间转换成该第二颜色空间。
图1为先前技术的该sRGB转换公式。
图2为本发明的一查询表，提供给实际操作该G*g1乘法运算时使用。
图3为用一32位的存储器实际操作的图2的该查询表。
图4为本发明的一颜色转换装置的第一实施例。
图5为本发明的一颜色转换装置的第二实施例。
图6为本发明的一颜色转换装置的第三实施例。
图7为本发明的该颜色转换方法的一流程图。
附图符号说明30、51、76、80 颜色转换装置46、48、50、64、66、68 加法器82 模拟数字转换器 84转换器86 颜色查询表 32、70、88 灰度系数修正电路90 数字模拟转换器 92 放大器94 数字显示装置 22 存储器34、36、38、40、42、44、52、54、56、58、60、62 查询表具体实施方式
在本发明中，一查询表被用以取代前述的硬件电路，以计算在图1中的公式10中的每一乘法运算。举例来说，以该调整系数r1为乘数来对R进行乘法运算，其可被一具有256个基元(元素)的查询表所取代。该查询表用该R值来作索引，且对应于该调整系数r1为乘数来对R进行乘法运算的结果。该查询表必须用一256位的存储器来实际操作，该256位的存储器拥有连接到该R值的地址输入，而存储在每一地址的值对于所有的R值而言，为R*r1的结果。此实际操作的执行速度较一硬件的乘法器的执行速度快，且免除了特定的转换与乘法运算硬件的需要。本实施例中，须要用到九个256位的存储器，每一个以一调整系数为乘数的乘法运算皆需要用到一个256位的存储器。
图2为本发明的另一实施例的一简化后的查询表12，提供给实际操作该G*g1乘法运算时使用。虽然，该第二红色值R′被该第一红色值R、该第一绿色值G与该第一蓝色值B所影响，当实际施行时，该第一绿色值G与该第一蓝色值B对于该第二红色值R′的影响非常小，也就是表示该调整系数g1与b1的查询表可被简化。如图2所示，多个第一绿色值G可被分成同一组，且每一组的成员对于G*g1的乘法运算，皆传回相同的结果。举例而言，属于该集合{0，1，2，3，4，5，6，7}的G值皆传回相同的输出值g1
。虽然在数学上这是不正确的，然而因为在每一组的不同成员间的微小的差异，以及对于该第二红色值R′而言，该第一绿色值G的整体影响很小，所以此近似值是合理的。相似的化简后的查询表被用于其他的低影响调整系数b1、r2、b2、r3与g3。
此外应注意的是，虽然图2显示的是多组数值，其中每一组是8个第一绿色值G，随着不同的目标颜色空间，各组的大小可以改变为其他数字。若对于一特定的目标颜色空间，该第一绿色值G对于该第二红色值R′有一较大的影响，该g1查询表可以有较小的G值组。较小的G值组增加了该g1查询表的解析度，然而成本即是增加查询表的大小。同样地，若该第一绿色值G对于该第二红色值R′有一更小的影响，该g1查询表可以有更大的G值组。其他的查询表b1、r2、b2、r3与g3的组的大小，亦可被调整至反应出它们对于该第二颜色值的实际的影响。
图3显示图2的该查询表的一示意图20，该查询表是用一32位的存储器22实际操作。存储器22拥有一5位的地址输入与一8位的数据输出，该5位的地址输入有一最高位A4与一最低位A0，而该8位的数据输出有一最高位D7与一最低位D0。该第一绿色值G为一拥有一最高位G7与一最低位G0的8位的值，而该等数值的最高的五位数(G7to G3)分别被连接到存储器22的地址输入(A4to A0)。依据该地址，存储器22传回G*g1的乘法运算的结果，该结果被存储在一特定的该地址(address location)。通过不使用该第一绿色值G的该最低位，该G值被有效的分成8组，如图2所示。
如前所陈述的，该第二红色值R′主要是由该第一红色值R的灰度系数(伽玛)修正来决定。事实上，在该第一红色值R与该第二红色值R′之间的颜色转换可通过灰度系数修正实现。相同地，该第二绿色值G′及该第二蓝色值B′可分别由该第一绿色值G及该第一蓝色值B的灰度系数修正来决定。在本实施例中，调整系数r1、g2与b3可直接以一灰度系数修正电路来取代。通过灰度系数修正，可将人眼于不同的光线情况下对亮度(luminance)的非线性检测的反应修正为线性反应。该灰度系数修正技术已是众所周知，因此在这里就省略其叙述。
图4为本发明的一颜色转换装置30的一第一实施例。该颜色转换装置30将在第一颜色空间里红、绿与蓝色值(R，G，B)转换成在第二颜色空间里拥有第二红、绿与蓝色值(R′，G′，B′)。颜色转换装置30包含有一灰度系数修正电路32、多个查询表(34、36、38、40、42与44)、多个加法器(46、48与50)。本实施例中，每一查询表(34、36、38、40、42与44)皆是以一32位组的存储器，如同图3所示。该第一红色值R被连接到灰度系数修正电路32、r2查询表38与r3查询表42。该第一红色值G被连接到灰度系数修正电路32、g1查询表34与g3查询表44。该第一蓝色值B被连接到灰度系数修正电路32、b1查询表36与b2查询表40。第一加法器46将g1查询表34的输出是为G*g1的结果、b1查询表36的输出是B*b1的结果与该r1灰度系数修正后的R值，通过加总，以输出该第二红色值R′。第二加法器48将r2查询表38(R*r2)的结果、b2查询表40(B*b2)的结果与该g2灰度系数修正后的G值加总，以产生该第二绿色值G′。同样地，第三加法器50将r3查询表42(R*r3)的结果、g3查询表44(G*g3)的结果以及经由b3灰度系数修正后的B值加总，以产生该第二蓝色值B′。
图5为本发明的一颜色转换装置51的一第二实施例。第一加法器64将该第一红色值R、g1查询表52(G*g1)的结果与b1查询表54(B*b1)的结果加总，以产生该暂时红色值R″。第二加法器66将该第一绿色值G、r2查询表56(R*r2)的结果与b2查询表58(B*b2)的结果加总，以产生该暂时绿色值G″。第三加法器68将该第一蓝色值B、r3查询表60(R*r3)的结果与g3查询表62(G*g3)的结果加总，以产生该暂时蓝色值B″。第一加法器64的输出(R″)、第二加法器66(G″)与第三加法器68(B″)皆被连接到灰度系数修正电路70，而灰度系数修正电路70的输出是该第二颜色值，其包含有该第二红色值R＇、该第二绿色值G′与该第二蓝色值B′。
图6为一第三实施例，其为本发明的一数字显示装置的颜色转换装置80。该颜色转换装置80包含一模拟数字转换器(ADC)82、一转换器84、多个颜色查询表86、一灰度系数修正电路(gamma correction circuit)88、一数字模拟转换器(DAC)90、一放大器92，以及一数字显示装置94。转换器84、多个颜色查询表86与灰度系数修正电路88组合成一颜色转换装置76，其可被以在图4与图5显示的方式实际操作。拥有在该sRGB颜色空间的红、绿与蓝的一第一颜色，通过该模拟数字转换器82被转换成一8位数字形式的方式表示。转换器84使用多个颜色查询表86与灰度系数修正电路88以将在该sRGB颜色空间的该输入颜色转换成在数字显示装置94的该颜色空间的一对应颜色。转换器84的输出被连接到数字模拟转换器90，其将该对应的颜色转换成模拟的RGB信号。该模拟的RGB在信号被放大器92放大，然后驱动数字显示装置94。
图7为本发明的该颜色转换方法的一流程图100。该方法包含下列步骤步骤102提供多个颜色查询表以进行乘数为该调整系数r2、r3、g1、g3、b1与b2的乘法运算。一较佳实施例该些颜色查询表的大小是为32Byte。
步骤106使用一灰度系数修正电路以计算该调整系数r1、g2与b3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种颜色转换装置，用以将一第一颜色空间转换成一第二颜色空间，其中该第一与第二颜色空间皆至少包含有一第一颜色基元与一第二颜色基元，该装置包含有一查询表，用以存储该第一颜色空间与该第二颜色空间之间的一关系；以及一转换器，用以依据该查询表内存储的该关系，将该第一颜色空间转换成该第二颜色空间。
2.如权利要求1所述的装置，还包含一灰度系数修正电路，用以将该第一颜色空间的第一颜色基元转换成该第二颜色空间的第二颜色基元。
3.如权利要求1所述的装置，其中该第一与该第二颜色基元分别为红色、绿色或蓝色中之一。
4.如权利要求1所述的装置，其中存储在该查询表中的该关系是包含有该第一颜色空间的第一颜色基元的多个数值，其对应到该第二颜色象素的第二颜色基元的一单一数值。
5.如权利要求1所述的装置，其中该第一颜色空间与该第二颜色空间的数值皆为八位的二进位数值，且该查询表使用该第一颜色空间的该等数值的最高的五位数以作为索引。
6.如权利要求1所述的装置，其中该查询表至少包含有一第一次级表格、一第二次级表格、一第三次级表格、一第四次级表格、一第五次级表格以及一第六次级表格。
7.一种用以将一第一颜色空间转换成一第二颜色空间的方法，其中该第一颜色空间与该第二颜色空间分别至少包含确一第一颜色基元与一第二颜色基元，该方法包含有存储该第一颜色空间与该第二颜色空间之间的关系；以及依据该关系，将该第一颜色空间转换成该第二颜色空间。
8.如权利要求7所述的方法，还包含执行一灰度系数修正以将该第一颜色空间的第一颜色基元转换成该第二颜色空间的第二颜色基元。
9.如权利要求7所述的方法，其中该第一颜色空间的第一颜色基元的多个数值，其对应到该第二颜色空间的第二颜色基元的一单一数值。
10.如权利要求9所述的方法，其中该第一颜色空间与该第二颜色空间的数值皆为八位的二进位数值，且该查询表使用该第一颜色空间的该等数值的最高的五位数以作为索引。
全文摘要
本发明提供一种颜色转换装置与方法，用以将一第一颜色空间转换成一第二颜色空间，该颜色转换装置包含有多个查询表，其用以记录关于该第一颜色空间与该第二颜色空间的对应关系，与一个转换器，其利用该查询表以将该第一颜色转换成该第二颜色；一灰度系数修正电路被用以进行灰度系数修正。
文档编号G06T1/00GK1581280SQ200410045919
公开日2005年2月16日 申请日期2004年5月24日 优先权日2003年8月3日
发明者何鸿辉, 龚金盛, 陈思平 申请人:瑞昱半导体股份有限公司