为显示器提供颜色分级的方法、装置和系统的制作方法

专利名称：为显示器提供颜色分级的方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及显示器调整和校正，更具体地，涉及一种用于 提供适于多种不同显示器类型的颜色分级的方法、装置和系统。
背景技术：
现有技术已知的虚拟设备模型(例如ITU-RBt. 709)和现有技术 已知的建议观看实践(例如SMPTERP166)很好地适用于由阴极射线 管(CRT)设备提供的观看方式，CRT设备传统上已经是最常见的消 费显示器设备。然而，这些虚拟模型和观看实践不能满足现今市场上 有售的全部多种观看设备和观看情形。当前的产品具有多种特征，范 围可以从例如具有暗淡环绕的非常亮的显示器至具有黑暗环绕的前投 影显示器。
典型地，使用演播室监视器(已知其为高精度的、校准的CRT监 视器)来对针对家庭视频观看的图像进行颜色校正。尽管CRT是一种 优秀的显示器设备，但是在现实中，CRT与消费者的家中实际上使用 的显示器设备之间的共同之处已经越来越少。在家庭中使用的较新的 显示器设备在显示器明亮度、色域(color gamut)、对比率、空间和时 间性态(behavior)等方面都不相同。由于背光技术、电源管理等方 面的新进展，各种显示器技术互相分化，这种情况变得更加复杂。
此外，随着约100"大小或更大的屏幕的出现，出现了一种全新类 型的家庭观看环境。这种新的显示器对家庭视频框架中的颜色分级处 理具有全新的要求。在一些情况下，数字电影与基于传统的直接观看 CRT的家庭视频相比，更加接近于这种要求。
目前，没有能够对消费显示器观看的多个方面提供满意的解决方 案的技术。当前，基于演播室监视器来决定颜色，演播室监视器被假 定为根据虚拟设备模型(例如ITU-RBt.709、 SMPTE204M等)来运行。在质量控制(QC)步骤中，可以将几种消费类型的显示器进行连 接来检测潜在问题，然而，目前没有任何覆盖了更大范围的消费显示 器和观看情形的解决方案。
现在，消费市场为买家提供了多种显示器技术的选择。为了说明 技术之间的差异，这里回顾了这些技术的简要集合。应理解，还存在 其他技术，并且可以包括甚至更大的差异。
等离子技术提供了深黑色和高峰值明亮度。等离子存在峰值明亮
度依赖于白点尺寸的问题，即所谓的"APL(平均图像电平)"依赖性。 由此，在许多情况下，使用该平均图像电平来修改图像对比度。此外， 至少在目前，这种显示技术的具有仅有有限数目的离散图像电平的特 征。为了克服这一缺点，应用了大量抖动。这是在图像明亮度非常低 的情况下空间分辨率会降低的原因。从中等明亮度至高明亮度的空间 分辨率通常较为良好。每个品牌尤其自己的荧光体集合，该荧光体集 合反过来确定了集合的色域。等离子屏幕为非投影和非背投设备提供 了良好的屏幕尺寸与成本的比率。
当前，在尺寸与价格比率方面，LCD技术是一种较昂贵的解决方 案。当前具有CCFL (冷阴极荧光灯)背光的实现方式针对所有平均 图像电平提供了高明亮度。该技术的缺点在于，对于开启状态具有有 限的透明度，而且对于关闭状态的不透明度不足。因此， 一些公司在 其最新产品中实现了一种动态背光。这很可能不久将成为一种普遍做 法。其效果在于，动态背光使用背光作为显示器的光输出的辅助调制 器。由此，暗场景变得甚至更暗，亮场景变得更亮(仍依赖于"平均 图像电平")。一种值得注意的例外是提出通过LED来对背光进行空间 调制的方法。
此外，LCD显示器当前展现出在色域方面的显著变化。这是由从 低色域背光至各种新的高色域背光的瞬时转变而导致的。目前，市场 上大多数LCD显示器展现出非标准的色域。
传统上，CRT显示器在色温和动态范围方面有所不同。根据制造 商的偏好，白色的色温从6500K变化至大于IOOOOK。这也适用于所 有其他显示器。动态范围由CRT的校准来确定，以示出或不示出亚黑
6色(sub-black)(例如黑度水平)。平均明亮度依赖性也是一个问题，
点尺寸越大，图像越暗。
前投影技术已经作为对家庭影院的一种令人感兴趣的替代而出 现。潜在地，这种技术可以表现出数字电影投影的动态范围和色域， 并且，观看条件与用于数字电影的观看条件基本类似。然而，针对前 投影系统也使用了不同的显示器技术，因此不同设备可以产生不同结 果。
这些显示器技术可以具有非常不同的属性。在一些方面，这些技 术甚至彼此相反。 一个示例属性是平均图像电平依赖性，在等离子技
术与最新的LCD显示器之间，这种依赖性基本相反。另一示例属性可 以是CRT相对于等离子的空间分辨率相对于明亮度的关系。
颜色校正的目的是预测消费者将要看见什么，并且以在输出介质 上实现原始艺术意图的方式来改变颜色。已知用于产生颜色校正的输 出介质(即用于颜色校正的显示器)可以与现场的输出显示器几乎没 有共同点，因此，这变为一种困难的、可以不成功的、或至少效率低 的方法。
不可以要求显示器制造商制造与当前用于颜色校正的显示器更相 似的显示器。 一般而言，由于不可能实现参考设备的至少一种属性， 因此这可以导致图像质量下降。此外，许多显示器将必须"降级"至 标准显示器规范，而标准显示器规范可以是在较早的时候定义的，没 有考虑到在中间过渡期间出现的技术进步。

发明内容
本发明的各种实施例通过提供为多种显示器提供颜色分级或颜色 校正的方法、装置和系统，解决了现有技术中的这些和其他缺陷。
本发明的实施例包括在用于检验观看的若干专业显示器上对一 个或多个设备模型进行仿真，其中有可能向配色师(colorist)提醒在 一个或多个模型中存在需要校正的问题。按照这种方式，配色师可以 保持对需要变为互相一致的一个或多个虚拟设备模型的关注。可以针 对主要的主流显示器和针对次要显示器类或特定条件来执行颜色校正过程，以创建多个虚拟设备模型。
在本发明的一个实施例中，针对每种单独的显示器技术和观看情 形使用一个单独的颜色分级。使用已知的传送方法，可以使每种技术 和观看系统可用于传送至消费者而成为其显示器技术和观看情形。特 殊的显示器和观看情形(例如飞机上的观看等等)也并入考虑之中。
在一个实施例中，制作了一个电影特征的多个版本，针对各个虚 拟设备模型来对每个版本进行了颜色校正，并使这些版本可用于消费 者观看。通过将内容产生过程中的多样化与显示器中的校准过程相结 合，实现了感知到的一致性，允许不同设备模型之间存在差异，同时 在属于一种设备模型的设备之间保持一致性。
在显示器侧执行选择过程，在该过程中将虚拟设备模型规范与实 际设备规范相匹配，并且选择合适的虚拟设备模型，以便选择最佳图 像数据。可以采用査找表或矩阵来控制该选择过程。通过根据各个虚 拟设备模型规范参数的重要性来向各个虚拟设备模型规范参数分配权 重，可以进一步优化或调整选择过程。通过使用所分配的权重来对虚 拟设备模型规范进行标准化，可以增强可预测性。在一个实施例中， 一种特殊应用规定在内容创建阶段，使用在消费者端可用的一个或 多个具体实际显示器设备的实际设备参数来替代虚拟设备模型规范。 这可以取代针对虚拟设备模型的颜色校正，或在针对虚拟设备模型的 颜色校正之外实现。
公开了一种用于调整显示器图像的系统、装置和方法。包括多个 虚拟设备模型，其中每个虚拟设备模型具有控制显示器特征的虚拟模 型规范(VMS)。显示器包括显示器规范，显示器规范包括显示器要
求。图像选择器被配置为将至少一个VMS的显示器特征与显示器规
范的显示器要求进行比较来确定二者之间的最佳匹配，以选择虚拟设
备模型来控制显示器图像。在后期制作中使用VMS来提供颜色校正， 以在多种显示器类型之间提供一致性。
一种用于调整显示器图像的方法包括接收虚拟设备模型；将虚 拟设备模型与特定显示器的显示器要求进行比较，以基于评分来选择 最佳虚拟设备模型；以及根据最佳虚拟设备模型来呈现显示器图像。
8一种用于颜色校正的方法包括通过产生用于颜色校正的至少一个虚 拟设备模型来表示要在其上显示内容的显示器或显示器类；通过对用 于显示器效果和颜色判定之一的检验观看的代表显示器进行仿真，针 对所述显示器或显示器类来调整所述用于颜色校正的至少一个虚拟设
备模型；以及根据显示器效果或颜色判定来存储所述虚拟设备模型。
在其他实施例中，显示单元包括一种显示器，所述显示器包括显 示器规范，显示器规范包括至少一个显示器要求。图像选择器被配置
为将至少一个虚拟模型规范(VMS)与显示器规范的至少一个显示器 要求进行比较来确定二者之间的最佳匹配，以选择虚拟设备模型来控 制显示器图像。


结合附图，通过考虑以下详细描述，可以更容易理解本发明的教 导，附图中
图1示出了根据本发明的实施例的用￥虚拟模型的示意性虚拟设 备模型规范；
图2示出了根据本发明的一个实施例的、以顺序方式对多种显示 器类/显示器组进行颜色分级的方法的流程图3示出了根据本发明的一个实施例的实现方式的框图，该实现 方式使虚拟设备模型对内容创建侧、内容传送侧以及内容显示侧的显 示器类或组可用；
图4示出了根据本发明的替代实施例的实现方式的框图，该实现 方式使虚拟设备模型对不同类型和/或相同类或组中不同条件下的显 示器可用；
图5示出了根据本发明的替代实施例的实现方式的框图，该实现 方式使特殊虚拟设备模型对特殊显示器可用，或为显示器提供特殊效 果；
图6示出了根据本发明的实施例的用于产生虚拟设备模型的校准 方法的框图7示出了根据本发明的实施例的用于根据实际设备规范来进行虚拟设备模型选择的系统的高层框图8示出了根据本发明的实施例的为选择在显示器图像中使用的 虚拟设备模型而实现的判定矩阵/查找表；以及
图9示出了根据本发明的一个实施例的用于产生/修改虚拟设备 模型的颜色校正方法的流程图。
应当理解，附图是为了示意本发明的概念，而不必需是用于示意
本发明的唯一可以配置。为了便于理解，在可以的情况下，使用相同 的参考标号来标记附图中公共的相同元件。
具体实施例方式
本发明有利地提供了为多种显示器提供颜色分级或颜色校正的 方法、装置和系统。尽管主要在消费者显示器的颜色校正的环境中描 述本发明，但是，本发明的具体实施例不应被视为对本发明范围的限
制。本领域技术人员可以认识到，并且通过本发明的教导可以得知 本发明的概念可以有利地应用于任何显示系统，并用于校正图像特征。 例如，可以在颜色校正、颜色分级、Y调整、对比度、明亮度、色域、 动态范围、显示器校准、显示器特征化、颜色管理、颜色外观等等中 实现本发明的概念。
可以通过使用专用硬件以及能够与合适的软件相关联地执行软 件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能。在由处理器提供时，可 以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单处理器(其中一些可 以是共享的)来提供该功能。此外，显式使用的术语"处理器"或"控 制器"不应被解释为是排他性地指能够执行软件的硬件，可以隐含地 包括但不限于数字信号处理器("DSP")硬件、用于存储软件的只
读存储器("ROM")、随机存取存储器("RAM")和永久存储器。此 外，这里阐述本发明的原理、方面和实施例以及其具体示例的所有表 述应包括其结构和功能的等效物。此外，这样的等效物应包括当前已 知的等效物以及未来开发的等效物(即开发出的执行相同功能的任何 元件，而不论其结构如何)。
因此，例如，本领域技术人员应理解，这里呈现的框图表示了实现本发明原理的示意系统组件和/或电路的概念视图。类似地，可以认 识到，任何流程图、流程图表、状态转移图、伪代码等表示了各种过 程，所述过程可以被实质上表示在计算机可读介质中，并从而由计算 机或处理器执行，而不论是否显式地示出了这样的计算机或处理器。
根据本发明的各种实施例， 一种用于为多种显示器提供颜色分级 /颜色校正的方法、装置和系统采用多个虚拟设备模型来覆盖多种不同 的可用显示器类型的使用。使用虚拟设备模型进行颜色校正包括显示 器属性或特征的规范等等，如色域、观看条件、颜色重现精度、运 动性态、空间性态、显示器特性、非线性特性(例如平均图像电平依 赖性)等等。应当理解，这里描述的原理可应用于后期制作颜色校正 以及显示器的颜色处理。
根据本发明的各种实施例，提供了一种可预测输出图像，使用给 定显示器实现了最高可能图像质量。针对实际使用的显示器来对输出 图像进行颜色校正。如上所述，由于市场上和消费者正在使用的显示 器的多样性，几乎不可以对每个现有的单独显示器的每个特征产生一 个版本。由此并根据本发明的各种实施例，可以采用组合的方式，该 方式包括在内容创建侧和在显示器侧上均进行操作。在各种实施例中， 这可以包括在内容创建侧上添加的多样化和在显示器侧上的标准化和 校准。
此外，在本发明的各种实施例中，可以采用显示器组或显示器类 的定义。这就是说，如果根据显示器的显示器属性和性态将显示器分 组为显示器组，则可以针对这些显示器组中的每个来创建新的虚拟设 备模型。然后，显示器制造商可以将显示器校准至该新标准化模型， 从而允许利用任何显示器的显示质量，同时实现一致的颜色呈现。因 此并作为对现有虚拟设备模型的扩展，将观看条件参数包括在新的虚 拟设备模型中。这些虚拟设备模型可以包括绝对观看明亮度和环境、 如空间和运动性态之类的参数、或与设备的可以的非线性颜色再现性 态相关的信息(如平均图像电平依赖性)等等。
图1示出了根据本发明的实施例的用于虚拟模型的示意性虚拟设 备模型规范。图1的虚拟设备模型规范50示意性地包括针对多个特征
11或属性中的每一个的虚拟模型规范(VMS)。例如，这些VMS可以包 括.-针对显示器明亮度的VMSOl、针对显示器色域的VMS02、针对 周围明亮度的VMS03、针对对比率的VMS04、针对颜色精度(比特 深度)的VMS05、针对色域的VMS06、针对电-光转移函数(y)的 VMS07、针对依赖于平均图像电平的亮度转移函数的VMS08、针对 抖动水平(通过相对离散电平的抖动而提供的比特数)的VMS09、针 对图像尺寸和观看距离的VMSIO、针对运动性态的VMSll、针对空 间分辨率的VMS12等等。
设备模型规范50可以用于在使用当前安装的显示器之前预先使 用多个虚拟设备模型进行内容(如家庭视频)的颜色校正，并且可以 用于颜色校正，包括色域、观看条件、颜色重现精度、运动性态、空 间性态和显示器特性、非线性特性(如平均图像电平依赖性)等等。
根据本发明，可以合并对后期制作侧(内容创建)以及显示器侧 的改变。在后期制作侧，颜色校正的目的从用于使图像看上去更好(需 要对所显示的颜色进行修改以在目标呈现设备上提供正确的外观)的 传统过程演进至可以从中探求并呈现艺术概念的过程。因此，可以将 该过程视为包括两个单独的分段。
第一段包括将来自输入媒体的颜色适配至输出媒体或设备的规 范。第二段包括改变颜色以创建艺术外观。在第一段中，对图像进行 色彩"校正"以满足输出媒体(如以ITU-RBt.709或其他规范为目标 的虚拟设备模型所描述的显示器)的物理特性。例如，根据输出媒体 的可能对比度来改变对比度，根据图像呈现设备的规范来改变光电转 移函数，以及改变颜色以使其适合在图像呈现设备的色域之内。根据 本发明，可以在虚拟设备模型中指定所有这些参数。尽管图l中列出 的所有因素都可以实现，但是在当前规范中未对每一个都进行指定。 在传统颜色校正中(例如在视频至视频或影片至影片的转换中)，包括 功率(Y)、增益和偏移的操作在内的一维变换通常是足够的。然而， 在影片至视频或视频至影片的转换中， 一维变换是不够的，但是它是 例如在传统电视电影环境中现有的唯一工具。在以后的技术中，可以 采用三维变换。 '在第二段中，即使使用传统的颜色校正方法，艺术家也能够在特 定限制之内改变艺术意图。然而，由于技术中更新的变化，对于颜色 校正有更多可能性。除了上述l-D颜色校正(包括增益、偏移和功率)
之外，存在涉及"串扰(crosstalk)"(即颜色通道红、绿和蓝之间的 信息的混合)的校正。这些修改机制允许色调和饱和度的变化。甚至 更先进的修改机制允许改变如针对所选颜色范围的明亮度、色调和饱 和度，而其他颜色保持不变。在更先进的机制中，可以将这种操作仅 应用至图像中的所选对象或应用至整个图像。此外，可以逐图像帧地 跟踪对象，以便将相同的修改应用至一定范围内的图像帧。
当前，这些工具对电影制作者可用，他们可以并确实使用这些工 具来将艺术外观应用至图像。例如，可以对在加州阳光下的拍摄场景 进行改变，以模仿阿拉斯加的光照条件，或者，可以通过将整个场景 着色为微黄的色调来创建强烈的沙漠氛围。如果所使用的光照使得婚 纱显得不够白，则可以选择性地对其进行白化，等等。这被称为"艺 术意图"。
因此，电影制作者使用颜色来表达他或她的艺术意图是使用一个 参考显示器来提供的。因此，艺术意图和显示器意图固有地相互缠绕。 如果显示内容的显示器与用于颜色校正的显示器不同，则不能提供对 艺术意图的正确表示。
根据本发明的实施例，在一个或多个显示器设备上提供颜色校 正，所述一个或多个显示器设备是例如消费者实际使用或将要使用的 显示器的代表。在各种实施例中，这是使用新的虚拟设备模型来提供 的，对每组或每类显示器提供一个新的虚拟设备模型。该模型允许用 于观看图像产品(例如电影产品)的实际显示器容易将其自身适配至 这些设备模型参数。
在后期制作期间，针对这些虚拟设备模型中的一个、两个或多个 执行颜色校正。作为一个选择，假定用于颜色校正的专业显示器设备 能够在单一显示器上对多个虚拟设备进行仿真。在本发明的各种实施 例中，可以至少使用用于对不同直接观看显示器虚拟设备模型进行颜 色校正的一个专业直接观看类型的显示器、以及用于对不同前投影虚拟设备模型进行颜色校正的一个专业前投影显示器，来实现颜色校正。
可以以顺序方式或者以并行方式来执行本发明的颜色校正过程。 如果涉及不同观看条件，则并行颜色校正不那么容易。此外，并行颜 色校正意味着一次点亮多于一个显示器的设置，这本身意味着观看条 件的失真。因此，顺序类型的颜色校正是优选的，尽管它更耗时。
在本发明的一个实施例中， 一种使该过程更加有效的方式是使用 警告工具，用于通知一个或其他虚拟设备模型和观看条件上的外观的 潜在差异。按照这种方式，颜色校正过程可以更多集中关注于艺术意 图而不是显示器控制。
图2示出了根据本发明的一个实施例的、以顺序方式对多种显示
器类/显示器组进行颜色分级的方法的流程图。图2的方法从步骤202 开始，在该步骤中，针对参考第一显示器类或组来对图像进行颜色校 正，参考第一显示器类或组可以包括例如由CRT的虚拟设备模型或 LCD的虛拟设备模型分别表示的CRT或LCD。可选地，这可以包括 两个单独显示器(例如由LCD的虚拟设备模型和前投影的虚拟设备模 型表示的LCD和投影显示器)的颜色校正，结果是产生了两个视频母 片(master)。也可以想到其他组和/或技术，并可以采用其他组和/或 技术来提供第一显示器类的颜色校正。针对第一类导出的主要颜色校 正判定可以作为其他显示器组的基础。然后，该方法前进至步骤204。
在步骤204，在要针对其来对图像的显示进行校正的下一显示器 组/类上显示该图像。然后，该方法前进至步骤206。
在步骤206，确定在该后续显示器组/类上显示的图像是否显示得 可接受。这就是说，对该下一显示器组/类上显示的图像进行检查，以 确定该图像看上去是否与第一显示器上的图像足够相似(该图像是针 对该第一显示器来校正的)，并确定如量化、运动之类的伪像或其他伪 像是否变为可见。如果所显示的该图像可接受，则该方法跳至步骤 210。如果所显示的该图像不可接受，则该方法跳至步骤208。
在步骤208，执行一种创造性的交互来将该后续显示器组/类上显 示的图像的外观改变为看上去与第一参考显示器上显示的图像可接受 地相似。这就是说，对该后续显示器组/类上显示的图像进行校正，使
14其看上去与第一参考显示器上显示的图像可接受地相似。由此，创建 虚拟设备模型，该虚拟设备模型对该显示器(显示器属性)中导致第 一参考显示器与该后续显示器组/类之间图像显示出现差异的方面进 行校正。更具体地，创建虚拟设备模型来补偿参考显示器与后续显示 器组/类之间的显示器属性差异。在本发明的一个实施例中，可以针对 与参考显示器不同的后续显示器组/类的每个显示器属性创建虚拟设 备模型。由此，可以创建多个虚拟设备模型，其中每一个表示显示器 属性以及每个显示器属性要呈现出与第一参考显示器上显示的图像可 接受地相似的图像所需的校正。在本发明的一个实施例中，可以逐场 景地执行该创造性交互，其中场景是指在编辑过程期间由电影制作者 确定的帧序列。在创建了虚拟设备模型之后，随后在显示器侧，可以 选择相应的虚拟设备模型，以在具有与所创建的虚拟设备模型所描述 的显示器属性相似的显示器属性的显示器上显示图像。然后，该方法 前进至步骤210。
在步骤210，确定是否存在下一显示器组/类，要对其进行图像显 示的校正并创建虚拟设备模型以补偿第一参考显示器(假定用于颜色 校正的专业显示器设备能够在单个显示器上对多个虚拟设备进行仿 真)或可选地相似组/类的参考显示器(例如等离子、LCD等)与
该类型的后续显示器组/类之间显示器属性的任何差异。如果下一显示
器组/类存在，则该方法返回步骤204。如果不存在其他显示器组/类， 则退出该方法。在图2的颜色校正方法结束处，将有针对N个显示器 组的N个视频母片，由步骤208中确定的相应虚拟设备模型所表示。 图3示出了根据本发明的一个实施例的实现方式的框图，该实现 方式使虚拟设备模型对内容创建侧、内容传送侧以及内容显示侧的显 示器类或组可用。图3中，在内容创建侧302，创建多个版本和条件 作为虚拟设备模型310-318。在消费者显示器侧304，有多个可用图像 版本和条件，包括针对显示器组322-328的实际显示器规范，其中虚 拟设备模型310-318可以基于显示器组322-328或以显示器组322-328 为目标。可以使用任何已知方法(通过卫星、线缆、天线来广播、存 储在介质上等等)来进行内容传送306。根据实际使用的显示器，选择版本或模型310-318之一用于在显示器组322-328中的每一个上呈 现图像。合适版本的选择基于实际消费者显示器参数与不同版本的虚 拟设备模型规范的比较。选择在虚拟设备模型310-318与具有规范(组 322-328的规范之一)的实际显示器设备的参数之间实现最接近匹配 的版本来进行显示。应理解，组322-328中的显示器可以能够选择最 佳虚拟模型，然后基于显示器处条件的变化来重新选择或改变模型 310-318。参照图4更详细地示出了该过程。
优选地，虚拟设备模型310-318被设计为满足当前和未来的显示 器规范。在本发明的一个实施例中，将要使用的实际显示器校准至将 要选择的虚拟设备模型310-318。例如，在一个实施例中，在产品制 造期间测量显示器属性一次。在本发明的替代实施例中，现场测量显 示器属性，以适应制造校准容限和随生命期的变化。然而，即使在制 造校准之外没有执行任何特定校准，使用根据本发明导出的新视频母 片也将实现改进图像并使颜色更加可预测。
图4示出了根据本发明的替代实施例的实现方式的框图，该实现 方式使虚拟设备模型对不同类型和/或相同类或组中不同条件下的显 示器可用。参照图4，更详细示出了内容显示侧304,内容显示侧304 具有组合为显示器组322-328的多个显示器402。多个实际显示器402 包括一个或多个条件或显示器类型。为了简单，指定每个显示器402 具有条件1-12之一。虚拟模型规范(VSM) 310-318与显示器规范组 322-328相对应。显示器规范组322-328继而可以满足实际显示器的多 个不同条件或版本。为了说明这一点，图4示意了显示器规范组322 满足具有条件l、 2、 3和4的显示器402;显示器规范组320满足具 有条件5、 6和7的显示器402;显示器规范组324 (可以是标准参考 规范)满足具有条件8、 9和10的显示器402;显示器规范组326满 足具有条件11、 12和13的显示器402;以及显示器规范组328满足 具有条件14、 15和16的显示器402。尽管每个显示器可以没有与虚 拟模型精确匹配，但是每个显示器可以选择该显示器的最佳匹配。根 据本发明，有多种方式来确定最佳匹配。在本发明的一个实施例中， 最佳匹配可以包括VSM匹配的重要性的用户可选择顺序，或者可以
16对VSM匹配进行加权。对于给定显示器类型应当选择哪个虚拟模型，
内容创建器(302)或制造商也可以提供建议。
在颜色校正过程中，配色师可以观看一种或多种显示器类型的每 个显示器类或多个显示器类。由此，可以实现在用于检验观看的一个 或多个专业显示器上对一个或多个设备模型进行仿真的实践。这提供 了向配色师提醒在一个或多个模型中存在问题，并使配色师能够保持 关注一个或多个虚拟设备模型，但不是一次关注全部。在一个实施例 中，在给定位置，颜色校正过程是顺序进行的，即配色师一次观看一 个显示器，避免基于其他显示器导致的环境条件来影响颜色判定。
在本发明的替代实施例中，可以针对主要主流显示器来执行颜色 校正，并且可以针对各个次要显示器类来略微修改规范。在又一替代 实施例中，如果需要(例如，使用主要主流显示器规范的颜色判定不 能提供期望效果)，可以针对次要显示器类来创建单独规范。可选地， 例如可以制作电影特征的多个版本，针对各个虚拟设备模型来对这些 版本进行了颜色校正，并使这些版本可用于观看。在本发明的又一实 施例中，通过将内容产生过程中的多样化与显示器中的校准过程相结 合，在不同显示器环境之间实现了感知到的一致性。例如，颜色校正 判定可以允许不同设备模型之间存在差异，而在使用特定设备模型的 一类设备之间保持一致。
图5示出了根据本发明的替代实施例的实现方式的框图，该实现 方式使特殊虚拟设备模型对特殊显示器可用，或为显示器提供特殊效 果。如图5所示，可以针对特殊观看条件来更新或创建虚拟模型。例 如，内容的广播或特殊效果可能需要具有特定条件或设置来提供期望 的呈现输出或显示效果。产生特殊显示器或观看条件虚拟模型502并 将其传送至特定显示器类型504或需要特殊条件16的显示器类型。
在本发明的一个实施例中，该特殊应用使用一个或多个特定的、 非一般化的显示器802来进行颜色分级。在特别促销期间或出于其他 商业原因，可以将一个特定参考消费者显示器放在颜色校正货柜中。 然后，对该显示器进行颜色校正以创建独特而特殊的版本。使用该特 定显示器804和内容的独特版本的消费者可以检索信息，并从而确保屏幕上的图像与配色师在其屏幕上看到的图像相同(假定显示器804 是在参考屏幕804上校准的，并且观看环境大致相同)。采用该实施例 的一个示例可以包括在特殊显示器上进行颜色校正作为商业促销，其 中显示器厂商分担内容制作的成本。
图6示出了根据本发明的实施例的用于产生虚拟设备模型的校准 方法的框图。参照图6，示意性地示出了用于产生虚拟设备模型的显 示器校准过程。在图6的方框602中提供内容。内容可以包括增强的 内容传送，如高清(HD)广播等。使用方框604中的显示和观看环境 适配，使内容适配于实际观看条件。对于观看条件，参数可以包括例 如实际显示器明亮度、显示器白点、周围明亮度、显示器尺寸、观 看距离等等。适配可以包括已知颜色外观模型(例如CIECAM02)以 及其他候选。可以将颜色外观模型与多个候选虚拟模型设置进行比较， 以确定与该模型的最接近匹配。对于其他显示器适配(如运动性态和 空间分辨率)，可以采用用于描述精确运动和空间分辨率的方法，该方 法中阐述了精确运动的准则并将其与来自候选虚拟模型的呈现进行比 较。可以包括图像锐度电路来测试空间分辨率或其他特征。
在方框606执行色域转换，其中例如通过色调保留亮度映射算法， 将源色可预测地映射至显示颜色。在本发明的一个实施例中，参数是 虚拟设备的色域(见图1)以及显示器设备的色域。在方框608执行 实际校准，其中确保对所有颜色进行精确跟踪。在本发明的一个实施 例中，这是通过使用测量工具(utility)来执行的，该测量工具收集关 于实际显示器与所使用的虚拟设备模型的差异的数据。该数据用于计 算为虚拟设备提供的数据至实际设备的映射。这就是说，显示器的校 准用于产生在上述环境条件下针对该特定显示器类型的虚拟设备模 型。也可以将这些过程组合为一个或多个过程或过程步骤。
图7示出了根据本发明的实施例的用于根据实际设备规范来进行 虚拟设备模型选择的系统的高层框图。参照图7，虚拟设备模型选择 过程决定选择图像数据的哪个版本，该决定基于实际显示器规范 (ADS)参数与虚拟设备模型(VM)参数的比较。例如，图7的系 统700示意性地包括图像选择器701。图7的图像选择器701可以是独立设备，或者可以集成入显示单元717。在本发明的替代实施例中， 图像选择器701也可以集成入图像源设备703。图像源设备703为所 有虚拟设备模型提供图像数据711。这意味着，如果要支持数目为n 的VM，则要提供n个图像数据集合。然后，图像开关704从n个图 像数据集合的集合中选择一个图像数据集合714用于显示或进一步处 理。显示单元707包括用于图像表示的实际显示器708，以及包括实 际设备规范(ADS) 709在内的数据库或存储器709。 ADS710将实际 设备规范参数716发信号通知给判定矩阵702以及可选的图像校准模 块706。图像校准模块706可以包括用于将图像数据714适配为表示 虚拟设备模型(VM)的软件或电路。将VMS数据库707存储在虚拟 设备模型中，并且VMS开关705切换至合适的模型。使用信号719 来传送该模型，并在图像校准模块706中对该模型进行校准。将图像 数据715输出至显示器708，图像数据715根据ADS信号716，基于 正确的设备模型来表示正确的数据。
图像开关704基于信号713所通知的判定，从图像数据711的集 合中选择图像数据714。所述信号713使用VMS开关705来选择VMS 或模型的特定集合。经由信号719来传送这些VMS以在下游图像校 准706中使用。模块705是可选的，并依赖于模块706的存在。还将 VMS信号712的n个集合提供给判定矩阵702。以下参照图8来描述 判定矩阵702的功能。判定矩阵702可以包括查找表、状态机或其他 合适的设备或存储器。'
图8示出了根据本发明的实施例的为选择在显示器图像中使用的 虚拟设备模型而实现的判定矩阵/查找表。例如，图1描述了一种具有 12个参数的示例虚拟设备模型规范(VMS)。将虚拟设备模型规范 VMS01至VMS12中的每个参数与根据图8所示的判定矩阵的相应实 际设备参数进行比较。
参照图8并继续参照图7,采用判定矩阵702来选择用于提供最 佳或最精确图像的最佳虚拟模型。在本发明的一个实施例中，针对所 有给定虚拟设备模型(在本示例中为VM01-VM12)进行该操作。信 号712提供数据用于虚拟设备模型(VM)的输入。来自数据库707
19的VMS参数与来自ADS 710的实际设备参数之间的每次比较得到二 者之间的评分，例如0至1.0之间的浮点数(在本示例中，0表示完 美匹配，而l.O表示完全不匹配)。然后，将该评分输入表中的评分部 分802。然后，例如在矩阵702的第二行804中指定权重分布。这些 权重W01-W12确定了参数列表中每个单独参数的重要性。可以选择 这些权重使其总和为1.0。可以以多种不周方式来应用权重W01-W12。 例如，这些权重可以用于通过根据虚拟设备模型规范参数的重要性将 权重分配给各个虚拟设备模型规范参数来优化选择过程。这些权重也 可以是分配的值，作为一种通过使用这些分配的值来对虚拟设备模型 规范进行标准化从而增强可预测性的方式。
对于每个单独设备模型(ADS710)，累计的评分乘以相应权重， 在除以模型中评分数目(例如N个参数或W—之后得到0至1 之间的值。对虚拟设备模型(来自VMS数据库707)的选择是选择具 有最低评分的一个。 一般而言，预期在具有最高评分的VM与其他 VM之间将有明显区别。然而，如果两个VM评分互相接近，则可以 使用决胜(tiebreaker)方法。
呈现一个示例来说明本发明的各种实施例的示意方面。为了简化 示例，使用具有3个虚拟设备模型规范参数的3个虚拟设备模型。这 些虚拟设备模型和规范参数如下
显示器周围={黑暗，暗淡， 一般}，转换为0至1之间的数得到 {0,0.5, 1}用于{黑暗，暗淡， 一般}。
显示器对比度={100:1, 500:1， 1000:1， 2000:1}，转换为0至1之间 的数得到{0.1,0.5，0.7, 0.9}。
显示器Y值={2.0, 2.4， 2.8}，转换为0至1之间的数，得到{0.3, 0.5,
0.7}。
在本示例中
第一虚拟设备模型(VM)具有以下设备规范(包括环境规范) 显示器周围黑暗(VMS1_1=0)
显示器对比度2000:1 (VMS 1—2=0.9) 显示器Y值2.8 (VMS1—3=0.7)。第二虚拟设备模型(VM)具有以下设备规范(包括环境规范) 显示器周围 一般(VMS2—1 = 1)
显示器对比度1000:1 (VMS2_2=0.7) 显示器Y值2.4 (VMS2—3=0.5)。
第三虚拟设备模型(VM)具有以下设备规范(包括环境规范) 显示器周围暗淡(VMS3—1=0.5) 显示器对比度500:1 (VMS3—2=0.5) 显示器Y值2.4 (VMS3—3=0.5)。
可以将加权方式确定为对VMSO (显示器周围)使用百1=0.6; 对VMS1 (显示器对比度)使用W2=0.4;对VMS2 (显示器Y值)使 用W3-0.2。在本情况下，实际使用的显示器是DLP投影仪，该投影 仪位于典型的暗淡的观看环境中，具有以下实际设备规范(ADS)参
数
显示器周围暗淡(ADS1=0.5)
显示器对比度1000:1 (ADS2=0.7)
显示器Y值2.8 (ADS3=0.7)。
使用W一尸W^7^3，可以使用以下等式来计算评分
评分VMl=[abs(VMSl_l-ADSl)*Wl+abs(VMSl—2-ADS2)*W2+ abs(VMSl—3-ADS3)]/iV一尸amm(等式1)
评分VM2=[abs(VMS2—l-ADSl)*Wl+abs(VMS2—2-ADS2)*W2+ abs(VMS2一3-ADS3)]/ AT一尸aram (等式2)
评分VM3=[abs(VMS3_l-ADSl)*Wl+abs(VMS3—2-ADS2)*W2+ abs(VMS3—3-ADS3)]/ W—尸aram(等式3 )
在上述等式中，abs函数是绝对值函数。该示例中的评分为评 分VM1=0.17;评分VM2=0.12;以及评分VM3=0.04。如上所述， A/"—尸aram表示参数的数目，从而表示模型中评分的数目。尽管没有一 个VM与ADS (实际设备规范)完全匹配，但是可以明确地判定第三 虚拟设备模型，这是由于评分VM3-0.04是最低(最佳)评分。
图9示出了根据本发明的一个实施例的用于产生/修改虚拟设备 模型的颜色校正方法的流程图。这种对内容的校正或修改可以包括增
21益、偏移和功率，但是也可以包括"串扰"(即颜色通道红、绿和蓝之 间的信息的混合等等)。这些修改过程可以包括色调和饱和度的改变。 本发明的甚至更先进的修改过程还可以包括改变如针对所选颜色范围 的明亮度、色调和饱和度，而其他颜色保持不变。在本发明的替代实 施例中，可以将更先进的修改过程仅应用至图像中的所选对象或应用 至整个图像。此外，可以逐图像帧地跟踪对象，以便将相同的修改应 用至一定范围内的图像帧。
电影制作者使用颜色来表达艺术意图可以使用表示消费者实际 使用或将要使用的显示器的一个或多个显示器设备。为了实现这一点， 根据本发明的各种实施例，可以产生并采用针对显示器、显示器组或 显示器类的虚拟设备模型(或虚拟模型规范(VMS))。图9的方法从
步骤902开始，在该步骤中，通过产生/提供至少一个用于颜色校正的 虚拟设备模型来表示要在其上显示内容的显示器或显示器类。这些模 型可以由显示器制造商提供、由内容拥有者提供、或者在编辑内容(电 影或特征)时产生。根据本发明的各种实施例，虚拟模型规范(VMS)
可以包括至少一个显示器属性，包括显示器明亮度、显示器色域、
周围明亮度、对比率、颜色精度、色域、电-光转移函数(Y)、依赖于 平均图像电平的亮度转移函数、抖动水平、图像尺寸和观看距离、运 动性态、空间分辨率、色调、饱和度以及其他显示器属性。然后，该
方法前进至步骤卯4。
在步骤904，在后期制作过程中，针对这些虚拟设备模型中的一 个、两个或多个来执行颜色校正。这包括通过对用于显示器效果和颜 色判定之一的检验观看的代表显示器进行仿真，调整至少一个虚拟设 备模型，以针对显示器或显示器类来进行颜色校正。可以以顺序方式 或者以并行方式来执行使用颜色校正过程的模型调整。如果涉及不同 观看条件，则并行颜色校正不那么容易。此外，并行颜色校正需要一 次点亮多于一个显示器的设置，这本身意味着观看条件的失真。因此， 在本发明的一个实施例中，顺序类型的颜色校正是优选的，尽管它更 耗时。然后，该方法前进至步骤906。
在步骤906，调整步骤可以包括调整至少一个虚拟设备模型，以在多个显示步骤和条件上一致地提供显示器效果与颜色判定之一。 假定用于颜色校正的专业显示器设备能够在单个显示器上仿真多个虚 拟设备。在本发明的一个实施例中，可以至少使用用于对不同直接观 看显示器虚拟设备模型进行颜色校正的一个专业直接观看类型的显示 器，以及用于对不同前投影虚拟设备模型进行颜色校正的一个专业前
投影显示器来实现颜色校正。然后，该方法前进至步骤908。
在步骤908，可以采用警告或提醒工具来检测一种显示器类型与 另一显示器类型上呈现的图像之间的差异。在本发明的一个实施例中， 以软件来实现该警告工具，并使用该工具来检测并报告一个或其他虚 拟设备模型和观看条件上的外观的潜在差异。因此，颜色校正过程可 以更多集中关注艺术意图而不是显示器控制。配色师可以采用警告工 具来进行更精确的颜色判定。通过实现该警告工具来检查在第一代表 显示器类型与第二参考显示器类型上呈现的图像之间的差异，可以实 现一类显示器之间的一致性。此外，如果多个显示器类型或类以相同 的方式响应给定的变化，则可以基于虚拟设备模型的子集来实现颜色 判定。因此，配色师可以关注有限参数集合的颜色校正来做出颜色判 定。然后，该方法前进至步骤910。
在步骤910，可以制作电影或其他内容的多个版本，可以根据各 个虚拟设备模型来对每个版本进行颜色校正。由此并根据本发明，可 以产生多个虚拟模型规范来为每个显示器设备(虚拟设备模型)提供 支持。然后，该方法前进至步骤912。
在步骤912，可以执行对虚拟设备模型的调整，以覆盖多种显示 器类型和条件。更具体地，在步骤912中，指定或调整VMS，以提供 对整个显示器类或组的覆盖。然后，可以通过在每个显示器上显示指 定参考图像来检查VMS以确定输出是否对这些显示器类的成员有效。 然后，该方法可选地前进至步骤914或直接前进至步骤916。
可选地，在步骤914，可以产生特殊虚拟设备模型来覆盖特殊显 示器条件并在显示器上提供给定效果/颜色条件。然后，该方法前进至 步骤916。
在步骤916，根据为艺术意图或其他原因而产生的显示器效果或颜色判定来存储虚拟设备模型。针对给定特征，或作为显示器类型的 缺省设置，创建和存储新的虚拟模型规范。确保这些设备模型规范在 整个显示器类中提供一致的效果或颜色变化是有利的。
随后，在显示器侧，可以使用所创建的、具有与期望显示器或显 示器组/类相似属性的虚拟设备模型来校正期望显示器的显示器属性， 使得在该期望显示器上正确表示和显示要在该期望显示器上显示的图 像。
已经描述了用于为显示器提供颜色分级和颜色校正的方法、装置 和系统的优选实施例(这些实施例应是示意性而非限制性的)，应注意， 根据上述教导，本领域技术人员可以做出修改和变型。因此，应理解， 在由所附权利要求所述的本发明的范围和精神之内，可以对所公开的 本发明的具体实施例做出改变。尽管以上内容针对本发明的各种实施 例，但是，在不背离本发明的基本范围的前提下，可以想到本发明的 其他和另外的实施例。
权利要求
1.一种用于调整显示器图像的系统，包括多个虚拟设备模型，其中每个虚拟设备模型具有控制显示器特征的至少一个虚拟模型规范VMS；显示器，包括显示器规范，所述显示器规范包括至少一个显示器要求；以及图像选择器，被配置为将至少一个VMS的显示器特征与显示器规范的显示器要求进行比较，来确定二者之间的最佳匹配，以选择虚拟设备模型来控制显示器图像。
2. 如权利要求l所述的系统，其中，所述图像选择器被集成在所 述显示器中。
3. 如权利要求l所述的系统，其中，所述图像选择器是独立设备。
4. 如权利要求l所述的系统，其中，所述图像选择器被集成在图 像源设备中。
5. 如权利要求l所述的系统，其中，所述显示器特征包括以下至 少一项显示器明亮度、显示器色域、周围明亮度、对比率、颜色精 度、色域、电-光转移函数Y、依赖于平均图像电平的亮度转移函数、 抖动水平、图像尺寸和观看距离、运动性态以及空间分辨率。
6. 如权利要求l所述的系统，其中，所述图像选择器包括判定矩 阵，所述判定矩阵被配置为根据每个显示器要求来对每个显示器特征 进行评分，以选择虚拟设备模型来控制显示器图像。
7. 如权利要求6所述的系统，其中，所述判定矩阵包括权重，用 于提供每个显示器要求的重要性等级。
8. 如权利要求l所述的系统，其中，所述多个虚拟设备模型被配 置为覆盖多种显示器类型。
9. 如权利要求l所述的系统，其中，所述多个虚拟设备模型中的 每一个被配置为覆盖多种显示器类型和条件。
10. 如权利要求l所述的系统，还包括特殊虚拟设备模型，被配置用于覆盖所选的显示器，以在所述显示器上提供给定的一致性。
11. 一种用于调整显示器图像的方法，包括 接收虚拟设备模型；将虚拟设备模型与特定显示器的显示器要求进行比较，以基于评 分来选择最佳虚拟设备模型；以及根据最佳虚拟设备模型来呈现显示器图像。
12. 如权利要求ll所述的方法，其中，所述比较包括产生判定矩 阵来确定所述评分。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述产生包括对显示器要 求的特征进行加权，以提供加权评分。
14. 如权利要求ll所述的方法，还包括通过对多个条件下的多 种显示器类型进行校准来产生多个虚拟设备模型。
15. 如权利要求ll所述的方法，还包括产生所述虚拟设备模型 来覆盖多种显示器类型和条件。
16. 如权利要求ll所述的方法，还包括产生一个虚拟设备模型 来覆盖多种显示器类型和条件。
17. 如权利要求ll所述的方法，还包括产生特殊虚拟设备模型 来覆盖特殊显示器条件并在显示器上提供给定效果。
18. —种用于颜色校正的方法，包括.-通过产生用于颜色校正的至少一个虚拟设备模型，来表示要在其上显示内容的显示器或显示器类；通过对用于显示器效果和颜色判定之一的检验观看的代表显示器 进行仿真，针对所述显示器或显示器类来调整所述用于颜色校正的至少一个虚拟设备模型；以及根据显示器效果或颜色判定来存储所述虚拟设备模型。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括采用警告工具来检查第 一代表显示器类型与第二代表显示器类型上呈现的图像之间的差异。
20. 如权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个虚拟设备模 型包括以下至少一项显示器明亮度、显示器色域、周围明亮度、对比率、颜色精度、色域、电-光转移函数Y、依赖于平均图像电平的亮度转移函数、抖动水平、图像尺寸和观看距离、运动性态、空间分辨率、色调以及饱和度。
21. 如权利要求18所述的方法，其中，所述调整包括调整所述至少一个虚拟设备模型，以针对多种显示器类型和条件一致地提供显 示器效果与颜色判定之一。
22. 如权利要求18所述的方法，其中，所述调整包括产生特殊 虚拟设备模型来覆盖特殊显示器条件并在显示器上提供给定效果。
23. 如权利要求18所述的方法，其中，所述调整包括制作特征的多个版本，并根据要对在多个显示器和条件下进行观看的消费者可 用的各个虚拟设备模型，对每个版本进行颜色校正。
24. —种显示单元，包括显示器，包括显示器规范，所述显示器规范包括至少一个显示器要求；图像选择器，被配置为将至少一个虚拟模型规范VMS与显示器规 范的所述至少一个显示器要求进行比较，来确定二者之间的最佳匹配， 以选择虚拟设备模型来控制显示器图像。
25. 如权利要求24所述的显示单元，其中，所述显示器规范包括针对以下至少一项的要求显示器明亮度、显示器色域、周围明亮度、对比率、颜色精度、色域、电-光转移函数Y、依赖于平均图像电平的 亮度转移函数、抖动水平、图像尺寸和观看距离、运动性态、以及空 间分辨率。
26. 如权利要求25所述的显示单元，其中，所述图像选择器包括 判定矩阵，所述判定矩阵被配置为根据每个显示器要求来对VMS的每 个显示器特征进行评分，以选择虚拟设备模型来控制显示器图像。
27. 如权利要求26所述的显示单元，其中，所述判定矩阵包括权 重，用于提供每个显示器要求的重要性等级。
28. 如权利要求24所述的显示单元，其中，每个虚拟设备模型被 配置为覆盖多种显示器类型和条件。
全文摘要
为显示器提供颜色分级或颜色校正的方法、装置和系统包括多个虚拟设备模型，其中每个虚拟设备模型具有控制显示器特征的虚拟模型规范(VMS)。每个显示器包括显示器规范，显示器规范包括显示器要求。本发明的装置被配置为将至少一个VMS的显示器特征与显示器规范的显示器要求进行比较来确定其间的最佳匹配，以选择虚拟设备模型来控制显示器图像。在后期制作中还使用VMS来提供颜色校正，以在多种显示器类型之间提供一致性。
文档编号H04N1/60GK101569171SQ200680056738
公开日2009年10月28日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者于尔根·施陶德尔, 卡洛斯·科雷亚, 学明·亨利·古, 李峰尚, 皮埃尔·吉恩·奥利维耶, 英戈·托比亚斯·多塞, 赖纳·茨温, 迈克尔·艾伦·斯特林 申请人:汤姆森许可贸易公司