专利名称：色彩再现设备及其色彩信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个色彩再现范围的色彩再现设备及其色彩信号处理方法，更具体地讲，涉及这样一种具有多个色彩再现范围的色彩再现设备及其色彩信号处理方法，该色彩再现设备及其色彩信号处理方法能够在所选色域中显示输入色彩信号。
背景技术：
通常，用于再现色彩的色彩再现设备，如监视器、扫描仪、打印机等，采用适于其应用领域的色彩空间或色彩模型。例如，彩色图像打印设备采用青、品红、黄(CMY)色彩空间，彩色阴极射线管(CRT)监视器或者计算机图形设备采用红绿蓝(RGB)色彩空间。用于处理色度、饱和度和强度的设备采用色度饱和度强度(HSI)色彩空间。另外，还有一种国际照明委员会(CIE)色彩空间，它被用于定义所谓的能够在任意设备中被精确再现的装置独立色，并且这种CIE色彩空间通常可以是CIE-XYZ、CIE-LUV或者CIE-LAB色彩空间等。CIE-LUV是基于CIE的色彩空间，用于表示加色(additive color)系统，它包括彩色光和发射荧光显示器(emissive phosphor display)。CIE-LAB是用于表示减色系统(subtractive system)的独立色彩空间，在该色彩空间中，光被诸如墨和染料的着色剂所吸收。
虽然色彩再现设备的类型可由其采用的色彩空间决定，但是通常采用三原色。例如，在用于彩色监视器或者计算机图形设备的RGB色彩空间中，采用能够被叠加在一起的红、绿和蓝作为三种原色，并且，在用于彩色图像打印设备的CMY色彩空间中，采用青、品红和黄作为三种原色。
色彩再现设备能够再现的色彩再现范围是由该设备所采用的原色来确定的。当色彩再现设备再现通用广播规范或者标准色彩信号规范的图像时，该色彩再现设备通过不能改变地采用广播规范或者标准规范中指定的原色来表示输入图像。
因此，当输入色彩信号的色彩再现范围比用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域小时，色彩再现设备可实现的全部色彩再现范围不被使用。另外，在绘制输入色彩信号与用于再现色彩信号的色彩再现设备之间的色彩再现范围的过程中存在量化误差。另外，硬件实施困难，其需要一种用于绘制色彩再现范围的过程的非常复杂的算法。
另外，在色彩再现设备中，输入色彩信号可根据输入色彩信号的规范被再现，但不可能根据用户的选择再现新的色彩。例如，SMPTE色彩条(SMPTE-C)是一种电视测试模式，并且是一种根据运动图像和电视工程师协会(SMPTE)的主要视频标准。在诸如发光二极管(LED)显示设备的色彩再现设备中，当诸如SMPTE-C的输入被提供时，LED显示设备只能够在LED色彩再现范围内再现SMPTE-C广播规范的色彩信号。
因此，需要一种用于显示装置的能够再现由用户选择的不同标准规范的输入色彩信号或者由用户定义的规范的输入色彩信号的方法。
发明内容
本发明提供了一种具有多个色彩再现范围的色彩再现设备及其色彩信号处理方法，该色彩再现设备及其色彩信号处理方法能够在由用户所选的色域中显示输入色彩信号。
根据本发明的一方面，提供了一种具有多个色彩再现范围的色彩再现设备，所述设备包括选择单元，用于选择在其中再现输入色彩信号的目标色域；计算单元，用于计算混合比例，所述混合比例使得能够通过混合用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色；原色确定单元，用于通过根据计算的混合比例混和色彩再现设备的色域的原色来生成重构的原色；驱动单元，用于调整光源的光量，以使输入色彩信号与重构的原色确定的色域相匹配以用于输出；和显示单元，用于显示从输入信号转换的与由重构的原色确定的色域相匹配的输出信号。
所述设备还包括色彩坐标转换单元，用于将输入色彩信号的色彩坐标转换为与装置独立的CIE-XYZ色彩空间的色彩坐标值，并且提供转换的色彩坐标值作为输入色彩信号。
所述目标色域可以是用于再现国家电视系统委员会(NTSC)广播规范、逐行倒相(PAL)广播规范和SMPTE-C广播规范的色域、用于再现标准色彩空间(sRBG)规范和RGB规范的标准色彩信号的色域、用于LED显示装置的色域、和由色彩再现设备的用户设置的色域中的任何一个。
所述设备还包括用于存储目标色域的色彩坐标、和色彩再现设备的色域的原色的色彩坐标的存储单元。该存储单元以查找表的形式存储混合比例，所述混合比例使得能够通过根据可由选择单元选择的目标色域来混合色彩再现设备的色域的原色来生成目标色域的原色。
所述驱动单元通过根据色彩再现设备的驱动模式而采用脉宽调制(PWM)方法或者调幅频(AM)方法来调节光源的光量。
根据本发明的一方面，提供了一种色彩处理方法，所述方法包括以下步骤选择在其中再现输入色彩信号的目标色域；计算混合比例，所述混合比例使得能够通过混合用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色；通过根据计算出的混合比例混合色彩再现设备的色域的原色来生成重构的原色；调整光源的光量，以使输入色彩信号与由重构过的原色确定的色域相匹配以用于输出；和转换输入色彩信号以使之与由重构的原色确定的色域相匹配以用于输出。
所述方法还包括将输入色彩信号的色彩坐标转换为装置独立的CIE-XYZ色彩空间的色彩坐标值，并且提供转换的色彩坐标值作为输入色彩信号。CIE具有三个假想原色X、Y和Z的组合，以能够通过混合这些原色与任意颜色L相匹配。
所述目标色域可以是用于再现NTSC广播规范、PAL广播规范、SMPTE-C广播规范的色域、用于再现sRGB规范和RGB规范的标准色彩信号的色域、用于LED显示装置的色域、和由色彩再现设备的用户设置的色域中的任何一个。
所述方法还包括存储目标色域的色彩坐标和色彩再现设备的色域的原色的色彩坐标的步骤。另外，所述存储步骤以查找表的形式存储混合比例，所述混合比例使得能够通过根据可选的目标色域混合色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色。
所述调节光源的光量的步骤根据色彩再现设备的驱动模式按照脉宽调制(PWM)方法或者调幅(AM)方法来调节光源的光量。
通过参照附图对本发明的特定示例性实施例进行描述，本发明的以上和/或其他方面将更清晰，其中
图1是示意性地示出根据本发明示例性实施例的具有多个色彩再现范围的色彩再现设备的操作的示图；图2是示出根据本发明的示例性实施例的具有多个色彩再现范围的色彩再现设备的方框图；图3示出用于解释根据本发明的示例性实施例的色彩信号处理方法的流程图；图4是用于解释在图3中所示的根据示例性实施例的色彩信号处理方法中选择在其中再现输入色彩信号的色域的过程的示图；图5A和5B是用于解释在图3中所示的示例性实施例的色彩信号处理方法中调整色域的过程的示图；和图6是用于解释在图3中所示的根据示例性实施例的色彩信号处理方法中调节光源的光量以用于色域调整的过程的示图。
具体实施例方式
以下，将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。
本发明处理输入色彩信号，以使输入到显示装置中的输入色彩信号能够被再现为由用户选择的不同广播规范、标准信号规范、或者由用户定义的规范的色彩信号。以下，将对在PAL广播规范信号被输入到用作色彩再现设备的LED显示装置中并且用户选择SMPTE-C色域作为用于再现输入色彩信号的色域时的色彩信号处理进行说明。
图1是示意性地示出根据本发明示例性实施例的具有多个色彩再现范围的色彩再现设备的操作的示图。图1示出了CIE色度图，CIE色度图是用于显示根据作为水平轴的红色x和作为垂直轴的绿色y的函数的色彩合成的示图。这里，比如LED显示装置的色域的源色域的原色是P1、P2和P3，比如所选SMPTE-C色域的目标色域的原色是T1、T2和T3。
在图1中，输入到LED显示装置中的输入色彩信号可被再现在以下色域中，所述色域中再现诸如国家电视系统委员会制式(NTSC)、逐行倒相制式(PAL)或者SMPTE-C的广播规范的色彩信号、或者诸如国际电工委员会(IEC)的Rec.709(sRGB)的标准规范的色彩信号，或者所述色域是由用户定义的色域。
当SMPTE-C被选为在其中再现输入色彩信号的色域时，作为色彩再现设备的LED显示装置的色域的原色P1、P2和P3被分别调整为作为所选目标色域的SMPTE-C的原色T1、T2和T3。
图2是用于显示根据本发明的示例性实施例的具有多个色彩再现范围的色彩再现设备的方框图。
在图2中，根据本发明的色彩再现设备具有选择单元100、色彩坐标转换单元200、色域调整单元300、存储单元400和驱动单元500。
当输入到显示装置中的输入色彩信号是非线性色彩信号时，色彩坐标转换单元200将输入色彩信号线性化地校正为线性色彩信号，并且将校正的信号转换为装置独立色彩空间的色彩坐标。这里，输入色彩信号可以是诸如NTSC、PAL和SMPTE-C的广播规范的色彩信号，或者可以是诸如IEC的Rec.709(sRGB)的标准规范的色彩信号。
选择单元100选择在其中再现色彩坐标转换单元200的经色彩坐标转换的输入色彩信号的目标色域。这里，选择单元100可以是用于显示装置的同屏显示(OSD)菜单、遥控器、TV菜单按钮等，并且用户能够通过使用选择单元100选择在其中再现输入色彩信号的色域。
色域调整单元300包括计算单元310和原色确定单元320，并且将作为源色域的LED显示装置的色域调整为作为通过选择单元100选择的目标色域的SMPTE-C广播规范的色域。
即，色域调整单元300通过组合显示装置的RGB原色来将源色域调整为所选的SMPTE-C色域，并且通过将值RR、RG、RB、GG、GR、GB、BB、BR和BG与源色域的原色相加的计算来调整源色域的原色，以将源色域调整为目标色域。
色域调整单元300的计算单元310计算能够通过混合显示装置的原色来创建目标原色的混合比例，并且原色确定单元320通过根据计算出的混合比例混合显示装置的原色来生成重构的原色。
驱动单元500调节显示装置的光源的光量，以使显示装置的原色可基于原色确定单元320的重构的原色进行调节。通过使用取决于显示装置的驱动模式的脉宽调制(PWM)模式或者调幅(AM)模式，驱动单元500调节光源的光量，以使输入色彩信号可被转换到由重构的原色确定的色域中以用于输出。显示单元(未示出)将输入色彩信号再现为转换到由重构的原色确定的色彩再现范围中且与该色彩再现范围匹配的输出。
图3是用于解释根据本发明的示例性实施例的色彩信号处理方法的流程图。以下，将以LED显示装置作为色彩再现设备的示例进行描述。另外，将对这样一种色彩信号处理方法进行描述如果PAL广播规范的输入信号被输入到LED显示装置中，而用户选择SMPTE-C来再现输入色彩信号，则该方法能够通过将LED显示装置的色域调整为所选的SMPTE-C色域来将PAL广播规范的输入色彩信号再现为SMPTE-C规范的色彩信号。
在图3中，首先，在其中输入到显示装置中的输入色彩信号被再现的目标色域被选择(S901)。这里，所述目标色域可以通过显示装置的OSD菜单、遥控器或者TV菜单按钮被选择。
图4是用于解释在图3的色彩信号处理方法中选择在其中再现输入色彩信号的色域的过程的示图。图4是示出通过OSD菜单选择目标色域的示图。如图4所示，显示装置在它的屏幕上显示在其上可再现的色域的类型，例如“LED”、“SMPTE-C”、“Rec.709(sRGB)”、“PAL(EBL)”、“用户1”、“用户2”。用户不仅能够选择诸如“SMPTE-C”的广播规范信号的色域，还能选择诸如“用户1”或“用户2”的任意色域。
其次，混合比例被计算，根据该混合比例，可通过混合显示装置的原色来创建目标色域的原色，并且通过根据计算出的混合比例来混合显示装置的原色以计算重构的原色(S903)。基于存储在存储单元400中的目标色域的原色的色彩坐标和显示装置的原色的色彩坐标来确定所述混合比例，所述混合比例使得能够通过显示装置的原色的混合来创建目标色域的原色。
另外，当输入色彩信号是非线性色彩信号时，显示装置的输入色彩信号被线性化地校正为线性色彩信号，并且被转换为作为装置独立色彩空间的CIE-XYZ色彩空间的色彩坐标，从而重构的原色被计算。这里，所述输入色彩信号可以是诸如NTSC、PAL或者SMPTE-C的广播规范的色彩信号、诸如IEC的Rec.709(sRGB)的标准规范的色彩信号等。
以下将对用于计算混合比例与重构的原色的过程进行详细说明。如果显示装置的色域是在图1中所示的LED(源色域)，Ps表示显示装置的原色的色彩坐标P1(xrr，yrr，zrr)、P2(xgg，ygg，zgg)、P3(xbb，ybb，zbb)的矩阵，并且白色的三刺激值为Fws＝(Xws，Yws，Zws)，则相应的色度显示模型可被表示为如下等式1。
FsT＝Ms·(R，G，B)T＝Ps·Ns·(R，G，B)T
这里，Ps=xrrxggxbbyrryggybbzrrzggzbb,Ns=Nr000Ng000Nb,]]>Ms=XrrXggXbbYrrYggYbbZrrZggZbb]]>在等式1中，当在R＝G＝B＝1，即白色时归一化的矩阵Ns取得最大时，建立设置Fs＝Fws。红(R)原色向量Frs＝(xrr，yrr，zrr)表示当(R，G，B)＝(1，0，0)时再现的红色的三刺激值。同样，绿(G)原色向量Fgs＝(xgg，ygg，zgg)表示当(R，G，B)＝(0，1，0)时再现的绿色的三刺激值，蓝(B)原色向量Fbs＝(xbb，ybb，zbb)表示当(R，G，B)＝(0，0，1)时再现的蓝色的三刺激值。因此，如等式1定义输入图像的色域。
以同样的方式，如果假设输入色彩信号的色彩再现范围与SMPTE-C(目标色域)相对应，Pt表示SMPTE-C原色的色彩坐标T1(xrt，yrt，zrt)、T2(xgt，ygt，zgt)、T3(xbt，ybt，zbt)的矩阵，并且白色三刺激值Fws＝(xwt，ywt，zwt)表示白色三刺激值，则根据标准原色的显示模型可被表示为如下等式2。
FtT＝Mt·(R，G，B)T＝Pt·Nt·(R，G，B)T这里，Pt=xrtxgtxbtyrtygtybtzrtzgtzbt,Nt=Nrt000Ngt000Nbt,Mt=XrtXgtXbtYrtYgtYbtZrtZgtZbt]]>归一化的矩阵Nt可基于等式1中提供的标准白色被计算。同样，Frt＝(xrt，yrt，zrt)表示SMPTE-C的红原色向量，Fgt＝(xgt，ygt，zgt)表示SMPTE-C的绿原色向量，Fbt＝(xbt，ybt，zbt)表示SMPTE-C的蓝原色向量。
如下的等式3可被用于基于比如显示装置的色域的源色域的原色向量(Frs，Fgs，Fbs)来计算满足等式2的比如作为SMPTE-C色域的目标色域的原色向量(Frt，Fgt，Fbt)。
Frt＝krr·Frs+kgr·Fgs+kbr·FbsFgt＝krg·Frs+kgg·Fgs+kbg·FbsFbt＝krb·Frs+kgb·Fgs+kbb·Fbs
等式3可被表示为如下。
(FrtFgtFbt)=(FrsFgsFbs)·krrkrgkrbkgrkggkgbkbrkbgkbb]]>=(FrsFgsFbs)·G]]>这里，G=krrkrgkrbkgrkggkgbkbrkbgkbb]]>因此，在等式4中，创建目标色域的原色的矩阵G变成显示装置的原色的混合比例。但是，由于矩阵G有时可能具有作为小于最大值“1”的主信号的对角线分量(krr，kgg，kbb)，所以在以下的等式5中所示的，矩阵G被除以N＝Max(krr，kgg，kbb)以用于标准化，从而由目标色域确定的色域被最大化。
Gn＝G/N因此，如果在基于等式5计算之后，通过常数Gn矩阵调整每一个通道的光源的光量，则显示装置可基于显示装置的原色来创建在其中再现SMPTE-C信号的色域的原色。
其次，为了使输入色彩信号与由显示装置的重构的原色确定的色域相匹配以用于输出，光源的光量被控制，并且转换的输入色彩信号被输出(S905)。为了使转换的输入色彩信号与由重构的源原色确定的色域相匹配，等式6被用于转换输入色彩信号以用于输出。
R′G′B′=Mt-1·MsRGB]]>这里，Mt=XrtXgtXbtYrtYgtYbtZrtZgtZbt,Ms=XrrXggXbbYrrYggYbbZrrZggZbb]]>同时，根据所选的目标色域，源色域的混合比例可被预先计算并以查找表的形式被存储，该混合比例被用于从作为显示单元的源色域的色域的原色创建目标色域的原色。另外，用于微型计算机的程序能够被用于所述混合比例的计算，并且被编写在专用集成电路(ASIC)芯片中。
图5A和5B是用于解释在图3的色彩信号处理方法中用于调整色域的过程的示图。
图5A是示出根据脉宽调制(PWM)模式确定用于与显示装置的原色混合的混合色的强度的示图。这里，水平轴表示时间，垂直轴可表示电流A或者电压V。
在图5A中，为了通过“蓝色光”将LED显示装置的原色创建成SMPTE-C的原色，用于在时间段T1内与“红色信号”混合的混合色是“RB”。另外，用于与“红色信号”混合的混合色“RB”的量是时间段W3内的量。另外，通过“绿色光”，用于在时间段T1内与“红色信号”混合的混合色是“RG”，并且“RG”的量需要在时间段W1和W2内与“红色信号”混合。
图5B是示出调幅(AM)模式被用于确定用于与显示装置的原色混合的混合色的强度的示图。这里，水平轴表示时间，垂直轴可以是电流A或者电压V。
在图5B中，为了通过“绿色光”将LED显示装置的原色创建成SMPTE-C的原色，用于在时间段T2内与“红色信号”混合的混合色是“RG”。另外，用于与“红色信号”混合的混合色“RG”的量是在时间段T2内的a1。另外，通过“蓝色光”，用于在时间段T2内与“红色信号”混合的混合色是“RB”，并且“RB”的量a2需要在时间段T2内与“红色信号”混合。
用于通过PWM模式或者AM模式与显示装置的原色混合的混合色的量根据显示装置的驱动模式而改变。
图6是用于解释在图3中示出的根据示例性实施例的色彩信号处理方法中调节光源的光量以用于调整色域的过程的示图。
在图6中，通过切换显示装置的原色和信号来控制显示装置的光源的光量，来创建目标色域的原色。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，用户可不考虑输入到色彩再现设备中的色彩信号，任意地设置色彩再现设备可再现的范围中的色域，从而色彩再现设备可选的多个色彩域可被无量化误差地创建。
上述实施例和方面只用于示例，而不应该被解释为限制本发明。本发明可容易地被应用于其它种类的设备。而且，本发明的示例性实施例的说明是以解释为目的的，而不是限制权利要求的范围，并且对于本领域技术人员，很多替换、修改和变化将是显而易见的。
权利要求
1.一种具有多个色彩再现范围的色彩再现设备，所述设备包括选择单元，用于选择在其中再现输入色彩信号的目标色域；计算单元，用于计算混合比例，所述混合比例使得能够通过混合用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域的原色来创建所述目标色域的原色；原色确定单元，用于通过根据计算出的混合比例混合色彩再现设备的色域的原色来生成重构的原色；驱动单元，用于调整光源的光量，以使输入色彩信号与具有由重构的原色确定的色域的输出信号相匹配；和显示单元，用于显示从输入信号转换的与由重构的原色确定的色域相匹配的输出信号。
2.如权利要求1中所述设备，还包括色彩坐标转换单元，用于将输入色彩信号的色彩坐标转换为装置独立的CIE-XYZ色彩空间的色彩坐标值，并且提供转换的色彩坐标值作为输入色彩信号。
3.如权利要求1中所述设备，其中，所述目标色域是用于再现NTSC广播规范、PAL广播规范、SMPTE-C广播规范的色域、用于再现sRGB规范和RGB规范的标准色彩信号的色域、用于发光二级管显示装置的色域、和由色彩再现设备的用户设置的色域之一。
4.如权利要求1中所述设备，还包括存储单元，用于存储目标色域的色彩坐标和色彩再现设备的色域的原色的色彩坐标。
5.如权利要求4中所述设备，其中，所述存储单元以查找表的形式存储混合比例，所述混合比例使得能够通过根据由选择单元选择的目标色域来混合色彩再现设备的色域的原色而生成目标色域的原色。
6.如权利要求1中所述设备，其中，所述驱动单元通过根据色彩再现设备的驱动模式而采用脉宽调制方法或者调幅方法来调节光源的光量。
7.一种色彩处理方法，包括选择用以在其中再现输入色彩信号的目标色域；计算混合比例，所述混合比例使得能够通过混合用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色；通过根据计算出的混合比例混合色彩再现设备的色域的原色来生成重构的原色；调整光源的光量，以使输入色彩信号与具有由重构的原色确定的色域的输出信号相匹配；和将输入色彩信号转换成与由重构的原色确定的原色相匹配的输出信号。
8.如权利要求7所述方法，还包括将输入色彩信号的色彩坐标转换为装置独立的CIE-XYZ色彩空间的色彩坐标值，并且提供转换的色彩坐标值作为输入色彩信号。
9.如权利要求7所述方法，其中，所述目标色域是用于再现NTSC广播规范、PAL广播规范、SMPTE-C广播规范的色域、用于再现sRGB规范和RGB规范的标准色彩信号的色域、用于发光二级管显示装置的色域、和由色彩再现设备的用户设置的色域之一。
10.如权利要求7所述方法，还包括存储目标色域的色彩坐标和色彩再现设备的色域的原色的色彩坐标。
11.如权利要求10中所述方法，其中，所述目标色域可由用户选择，其中，所述存储步骤包括以查找表的形式存储混合比例，所述混合比例使得能够通过根据目标色域混合色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色。
12.如权利要求7中所述方法，其中，所述光源的光量的调节步骤包括根据色彩再现设备的驱动模式通过脉宽调制方法或者调幅方法来调节光源的光量。
全文摘要
提供了一种色彩处理方法，该方法包括选择用于再现输入色彩信号的目标色域；计算混合比例，所述混合比例使得能够通过混合用于再现输入色彩信号的色彩再现设备的色域的原色来创建目标色域的原色；通过根据计算出的混合比例混合色彩再现设备的色域的原色来生成重构的原色；调整光源，以使输出信号与重构的原色确定的色域相匹配；和转换输入色彩信号，以使其与由重构的原色确定的色域相匹配。另外，用户可无量化误差地任意设置在色彩再现设备能够再现的范围中的色域，而不必考虑输入色彩信号。
文档编号H04N9/64GK1885950SQ20061007261
公开日2006年12月27日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年6月21日
发明者申允澈, 崔东范 申请人:三星电子株式会社