专利名称：一种用于环境或者普通照明系统的颜色转变的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制由照明系统发射的光从具有开始色点的光到
具有目标色点的光的时间变4匕(temporal variation)。本发明还涉及照明系统和显示装置。
背景技术：
显示技术的最新进展是，使用环境照明系统来添加环境照明效果(进一步也被称为流光溢彩(ambilight)效果)以增强视觉体验，例如当观看在显示装置上显示的内容时，或者例如用于在环境中产生某种氛围时。这种流光溢彩效果用与在显示装置上当前显示的图像的内容相关联的光来照明显示装置(诸如电视机)的周围。例如，使用作为显示装置的一部分的照明系统来产生流光溢彩效果。照明系统可以用与图像的内容相关联的光来照明在显示装置后的墙。可选地，可以将显示装置连接到位于远端的照明系统以用于远程地产生与图像的内容相关联的光。当显示装置显示图像序列(例如作为视频内容的部分的视频帧序列)时，该序列中所显示的图像内容通常随着时间而改变，这导致需要与图像序列相关联的光也随着时间而改变。
当观看在显示装置上显示的内容时，仅次于增强视觉体验，流光溢彩也被应用来减少眼疲劳(eyestrain)。在视频内容中从一个图像到另一个图像的颜色和/或强度的变化可以相对大。使用流光溢彩系统来照明显示装置的周围减少了从在显示装置上显示的一个图像到另一个图像的可感知的大的颜色和/或强度变化，从而减少了眼疲劳。
例如，在PCT专利申请WO 2006/003624Al中公开一种环境照明装置
，其中应用感知规则来从视频内容中提取信息，以实现智能的主色选择。随后使用选择的主色来驱动流光溢彩系统，从而使得从环境照明系统中发射的光与从视频内容发射的光相关联。已知的流光溢彩系统的缺点是在环境照明系统的发射中从与第一图像相关联的一个色点到与第二图像相关联的另一个色点的变化仍然导致眼疲劳。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制由流光溢彩系统发射的光的时间变 化以减少眼疲劳的方法。
本发明的第一方面提供一种如权利要求l所述的控制光的时间变
化的方法。本发明的第二方面提供一种如权利要求17所述的照明系统 ，并且本发明的第三方面提供一种如权利要求18所述的显示装置。在 从属权利要求中定义了有利的实施例。
根据本发明的笫一方面，本发明的目的用 一种控制由照明系统发 射的光从具有开始色点的光到具有目标色点的光的时间变化的方法来 实现，该开始和目标色点分别包括在感知上非均匀的第 一 颜色空间中 的开始和目标色坐标，该方法包括下列步骤
-将所述开始和目标色坐标分别转换为在第二颜色空间(Lab、 Lch )中的转换的开始和目标色坐标，第二颜色空间与第一颜色空间相比 对于人类视觉系统是在感知上更均匀的颜色空间；
-生成具有转换的中间色坐标的中间色点，该转换的中间色坐标 位于第二颜色空间之内从转换的开始色坐标到转换的目标色坐标的转 变(transition)路径上，在转换的开始色坐标和转换的中间色坐标 之间的中间距离不大于阈值距离；
-将转换的中间色坐标从第二颜色空间转换到在第 一颜色空间中 的中间色坐标；以及
-将由照明系统发射的光从开始色点改变为中间色点。
根据本发明的特征的效果是如人类所感知的由照明系统所发射 的光的时间变化被限制为在第二颜色空间中与阈值距离相关联的最大 感知时间变化。通过限制由照明系统所发射的光的感知的时间变化， 也限制了由于由照明系统所发射的光的时间变化而引起的最大眼疲劳 ，从而减少眼疲劳。
在根据本发明的方法中，将开始和目标色点两者从作为在感知上 非均匀的颜色空间的第一颜色空间转换为转换的开始和目标色坐标， 该转换的开始和目标色坐标是第二颜色空间中的开始和目标色点的坐 标，该第二颜色空间对于人类视觉系统比第 一颜色空间在感知上更均 匀。在第二颜色空间内在两个色点之间的距离导致人类的特定的视觉
7体验，其基本等同于在整个更均匀的颜色空间中的两个色点之间的相
同的距离。已知的第二颜色空间是例如CIE Lab和CIE Lch颜色空间， 它们是被定义为基本静态均匀的颜色空间。使用第二颜色空间用于生 成中间色点使得基本上在整个第二颜色空间中的阈值的使用能够防止 由照明系统所发射的光的时间变化超过最大感知光变化。这样选择中 间色点使得在转换的开始色坐标和转换的中间色坐标之间的中间距离 不超过阈值距离，从而保证当将由照明系统发射的光从开始色点改变 到中间色点时的光变化不超过由阈值距离所定义的最大感知变化。随 后，将转换的中间色坐标转换到第一颜色空间。
从第 一颜色空间到第二颜色空间的转换是本领域技术人员公知的 非线性颜色转换。例如，第一颜色空间可以是诸如CIE XYZ颜色空间之 类的的设备无关的颜色空间，或者可以是例如设备相关的颜色空间， 例如显示器相关的颜色空间，其中相对于设备无关的颜色空间校正显 示装置的伽马射线(gamma)。还可以存在照明系统相关的颜色空间， 保证例如由照明系统显示的颜色对应于例如在设备无关的颜色空间中 定义的要求的色点。将开始和目标色点转换到第二颜色空间的步骤可 以包括从例如显示设备相关的颜色空间经由设备无关的颜色空间到第 二颜色空间的转换。可以将中间色点从第二颜色空间经由设备无关的 颜色空间转换到照明系统相关的颜色空间。从显示装置相关的颜色空 间到设备无关的颜色空间的转换、以及从设备无关的颜色空间到照明 系统相关的颜色空间的转换在根据本发明的方法中作为单独的步骤可 以是不可见的，但是每一个步骤可以被结合到从第一颜色空间到第二 颜色空间(反之亦然)的转换中。
在转换的开始色坐标和转换的目标色坐标之间的转变路径可以例 如依赖于用户偏好，例如定义从一个色点到另一个色点的改变必须始 终包括预定义的色点，例如白色、或者例如具有基本零亮度(黑暗) 的色点。典型地可能的转变路径通过照明系统的显色(color rendering )特性限制，并且典型地必须位于照明系统的色域之内。可替代地， 在更均匀的颜色空间之内的转变路径可以是在转换的开始色坐标和转 变的目标色坐标之间的直线。
在该方法的实施例中，在连续(successive)时刻连续地 (successively)应用所述方法的步骤，其中对于每个时刻，先前时刻的中间色点被用作开始色点。这个实施例的益处是当使用根据本发明 的方法时，照明系统的颜色在开始色点经由中间色点到目标色点之间
的颜色梯级(color steps)上迁移(migrate)，其中每个颜色梯级 被限制以限制由人们感知的最大眼疲劳。这种实施例的另 一益处是当 目标色点在当前时刻被改变时，该方法将自动地适应于从开始色点到 新的目标色点的转变路径上的中间色点。这使得该方法能够适应于在 视频序列中经常发生的改变的目标色点。
在该方法的实施例中，中间距离等于阈值距离。这个实施例的益 处是在连续时刻期间由照明系统发射的光的逐级改变被逐级地执行 ，这被人类视觉系统感知为基本相同。光以基本上相同梯级的改变导 致从开始色点到目标色点的感知的均匀转变。
在该方法的实施例中，阈值距离小于可见距离，在第二颜色空间 中两个色点之间的可见距离对应于当由照明系统发射的光从两个色点 的第一色点被改变为所述两个色点的第二色点时光的刚好可被察觉的 改变。因为阈值距离小于可见距离，所以由照明系统所发射的光改变 与第二颜色空间中的阈值距离对应的一级是非可见的步骤。这个实施 例的益处是由于将由照明系统发射的光从开始色点改变到目标色点 的各个步骤的基本不可见性而使得从开始色点到转变色点的转变被感
知为光的平滑改变。
在该方法的实施例中，第二颜色空间是感知的线性的三维( spatial )颜色空间，其中可见距离基本反比于在两个连续时刻之间的 时间段。诸如CIE Lab和CIE Lch颜色空间之类的感知的线性的三维颜 色空间是已知的颜色空间，在其中线性过程通过静态比较两个反射颜 色的区域来执行。在从相互邻近安排的每个区域中反射的颜色之间的 刚好可被察觉的差异定义了感知的线性的三维颜色空间的度量( metric)，其以刚好可被察觉的差异为 一级。发明人已经意识到使用 已知的感知的线性的颜色空间作为根据本分明的第二颜色空间以用于 连续地改变由照明系统发射的光，可见距离依赖于在两个连续时刻之 间的时间段。因为可见Jf巨离对于在两个连续时刻之间的不同的时间段 是不同的，所以为获得例如从开始色点到目标色点的平滑转变所需的 时间可以根据时间段而不同。这可以被用来优化将照明系统的光从开 始色点改变到目标色点同时例如保持光的平滑改变所要求的时间。
9工
在该方法的实施例中，第二颜色空间是感知的线性的三维颜色 间，其中在第二颜色空间中定义距特定色点的可见距离的表面的形状 是围绕该特定色点的椭球面。在感知的线性的三维颜色空间中，定义
刚好可被察觉的差异的表面的形状是显然地(by definition)是球面 。发明人已经意识到当在从开始色点到目标色点的动态改变中使用感 知的线性的三维颜色空间时，感知的线性的三维颜色空间是不均匀的 。作为与当由照明系统发射的光从两个色点的第一色点转变为这两个 色点的第二色点时光的刚好可被察觉的动态改变对应的第二颜色空间 中这两个色点之间距离的可见距离，在感知的线性的三维颜色空间的 一个方向上与在感知的线性的三维颜色空间的另一方向上相比更大， 从而导致定义距特定色点的可见距离的表面为椭球面。
在该方法的实施例中，在两个连续时刻之间的时间段是不变的时 间间隔。该不变的时间间隔可以例如是帧率，其是视频内容中两帧之 间的时间间隔。
在该方法的实施例中，转换的开始和目标色坐标分别由在亮度轴 上的开始和目标亮度坐标构成，以及分别由色度平面中的开始和目标 色度坐标构成，该亮度轴和该色度平面一起定义第二颜色空间；并且 其中生成具有转换的中间色坐标的中间色点的步骤包括生成中间色点 的中间亮度坐标，在开始亮度坐标和中间亮度坐标之间的亮度距离不 大于亮度阈值距离；和生成中间色点的中间色度坐标，在开始色度坐 标和中间色度坐标之间的色度距离不大于色度阈值距离。照明系统的 光的改变实际上被划分为两个步骤沿着亮度轴的一个改变和在平行 于色度平面的平面中的一个改变。随后的亮度阈值距离和色度阈值距 离定义了在第二颜色空间内的圆柱体。这个实施例的好处是它允许为 亮度的变化和色度的变化设定不同的阈值。
在该方法的实施例中，亮度阈值距离不大于可见亮度距离，该可 见亮度距离是在第二颜色空间中被安排在平行于亮度轴的线上的两个 色点之间的可见距离，并且其中色度阈值距离不大于可见色度距离， 该可见色度距离是被安排在平行于第二颜色空间中色度平面的平面上 的两个色点之间的可见距离。这个实施例的好处是沿着亮度轴的改 变和平行于色度平面的改变两者都是不可见的，并且因此这两个改变 可以顺序地被执行，同时从开始色点到目标色点的转变仍然被感知为平滑的。
在该方法的实施例中，色度阈值距离大于可见亮度距离。发明人 已经发现可以选择感知的色度阚值距离大于可见亮度距离，而感知的 变化仍然在可见色度距离以下。这可以使得将由照明系统发射的光改 变成与平行于色度平面的第二颜色空间中的变化对应的梯级相比于改 变成与平行于亮度轴的第二颜色空间中的变化相对应的梯级能够实现 更大的梯级。这可以导致在开始色点和目标色点之间的更少的中间步 骤，并且典型地导致到达目标色点的更少的连续时刻。
在该方法的实施例中，开始和目标色度坐标分别由在色调轴上的 开始和目标色调坐标构成，以及分别由在饱和度轴上的开始和目标饱 和度坐标构成，该色调轴和饱和度轴一起定义色度平面，
其中生成具有转换的中间色坐标的中间色点的步骤还包括生成 中间色点的中间色调坐标，在开始色调坐标和中间色调坐标之间的色 调距离不大于色调阈值距离；和生成中间色点的中间饱和度坐标，在 开始饱和度坐标和中间饱和度坐标之间的饱和度距离不大于饱和度阈 值距离。随后的亮度阈值距离、色调阔值距离、和饱和度阔值距离定 义在笫二颜色空间之内的立方体(cuboid)。这个实施例的好处是它 允许对于色调的改变和饱和度的改变设定不同的阔值。
在该方法的实施例中，色调阈值距离不大于可见色调距离，该可 见色调距离是在第二颜色空间中被安排在平行于色调轴的线上的两个 色点之间的可见距离；并且
其中该饱和度阈值距离不大于可见饱和度距离，该可见饱和度距 离是被安排在平行于第二颜色空间中饱和度轴的线上的两个色点之间 的可见距离。这个实施例的好处是沿着色调轴和沿着饱和度轴的改变 两者都是不可见的，并且因此可以顺序地执行，同时从开始色点到目 标色点的转变仍然被感知为平滑的。
在该方法的实施例中，第二颜色空间包括照明系统的色域，其中 生成中间色点的步骤包括生成在该色域之内的中间色点。这个实施例 的好处是它保证该中间色点实际上可以通过照明系统生成。
在该方法的实施例中，该方法还包括将第 一 颜色空间的中间色坐 标转换为在照明设备相关的颜色空间中的中间照明坐标的步骤，该照 明设备相关的颜色空间是用照明系统的色域校正的颜色空间。在这个附加的步骤中，将中间色点映射到照明系统的色域，保证了中间色点 表示可以由照明系统生成的颜色。
在该方法的实施例中，该方法还包括将低通滤波应用到由连续时 刻的连续中间色点构成的信号的步骤。该信号可以由在其中任何一个 颜色空间中定义的连续的中间色点定义。这个实施例的好处是对信号 的低通滤波减少了低振幅高频率噪声，该噪声作为由照明系统发射的 光的不想要的闪烁对于人类可能是可见的。
在该方法的实施例中，该方法还包括以下步骤使用用户特定的 参数适配该阈值距离。这个实施例的好处是用户可以适配该阈值距离 ，并且因此可以影响由照明系统发射的光的最大改变并且由此影响最 大感知眼疲劳。
在该方法的实施例中，该方法还包括以下步骤从视频帧中提取 目标色点。这个实施例的好处是根据本发明的方法可以被应用到实时 显示的视频内容，目标色点从该视频内容中提取。
在该方法的实施例中，该方法还包括以下步骤从环境信号中提 取目标色点。所述环境信号包括关于环境照明的信息，例如在视频内 容的某个部分所要求的信息。这种环境信号可以例如包括目标色点， 该目标色点必须由照明系统在某个时间(例如，在10帧后)获得，使 得根据本发明的方法能够逐渐地改变由照明系统发射的光从而使得在 某个时刻获得该目标色点。可替代地，环境信号可以例如包括必须由 照明系统在视频内容的当前帧发射的光的要求的目标色点，使得根据 本发明的方法能够经过中间色点平滑地获得所述目标色点，同时基本 上将眼疲劳的级别保持在最大值以下。
通过参照下文中描述的实施例，本发明的这些和其他的方面是显 然的并将被阐明。。 在附图中
图1示出根据本发明的方法的流程图2A示出由照明系统发射的光从开始色点经由中间色点到目标色 点的时间变化；
图2B示出图2A在第二颜色空间中的时间变化；图3A示出当目标色点被改变时由照明系统发射的光从开始色点经 由中间色点的时间改变；
图3B示出图3A在Lch颜色空间中的时间变化；
图4A和4B示出位于第二颜色空间内的定义距特定色点的可见距离 的表面；和
图5A和5B分别示出显示装置和照明系统。
这些图仅仅是示意性的，并且没有按照比例绘制。特别地，为了 清楚起见，某些尺寸被大大地夸张。在图中，相似的部尽可能地用相 同的附图标记标示。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的控制由照明系统38发射的光的时间变化的 方法的流程图。在根据本发明的方法中，在转换步骤16和18中，将目 标色点12和开始色点14每一个从第一颜色空间XYZ转换到第二颜色空 间Lab、 Lch。
目标色点12可以例如从将在显示装置60 (参见图5A)上显示的视 频内容42中提取。可选地，可以经由用户输入43定义目标色点12，该 用户输入43要求特定颜色由照明系统38显示，或者指示特定心情(mood )到控制装置CD1、 CD2 (参见图SA和SB)，其中控制装置(CD1、 CD2 )将目标色点12与指示的心情相关联。在根据本发明的另一个实施例 中，可以从环境的信号41中提取目标色点12，该环境的信号"例如并 行于视频内容42的广播，或者作为视频内容42的一部分的广播。例如 环境的信号41指示与视频内容42相关联的要求的环境光，并且确定例 如在视频内容42的哪些帧期间什么颜色必须由照明系统38显示。 开始色点14是例如由照明系统38发射的光的当前色点。 第 一颜色空间XYZ例如是CIE (Commission Internationale de l，Eclairage国际照明协会)定义的设备无关颜色空间，也被指示为CIE XYZ，或者在这个文献中也被指示为XYZ。和第一颜色空间相比，第二 颜色空间Lab、 Lch是对于人类视觉系统在感知上更均匀的颜色空间。 第二颜色空间Lab、 Lch例如是感知的线性的三维颜色空间，诸如CIE定 义的Lab和Lch颜色空间。感知的线性的三维颜色空间是已知的颜色空 间，在其中通过静态地比较反射颜色的两个区域来执行线性化处理。在由相互邻近排列的两个区域所反射的颜色之间的刚好可被察觉的差 异定义已知的感知的线性的三维颜色空间的度量，该度量以在感知的 线性的三维颜色空间中在两个相邻色点之间的刚好可被察觉的差异为 一级。
在将开始色点14和目标色点12转换到第二颜色空间Lab、 Lch之后 ，根据本发明的方法在"定义路径"的步骤20中定义了在开始色点14 和目标色点12之间的路径p (参见图2B)。
路径p可以例如4吏用用户偏好(未尔出)来定义，在用户偏好中， 用户定义例如从开始色点14到目标色点12的转变应该始终经由例如白 色的预定义色点或者例如经由基本具有零亮度(黑暗的)的色点来进 行。可替代地，路径p可以例如在环境信号41 (在图l中标记为环境信 号所示)中定义，或者可以通过第二颜色空间Lab、 Lch中在开始色点 14和目标色点12之间的直线(未示出)定义。步骤"定义路径"20也可 以使用照明系统38的色域22以用于定义在开始色点14和目标色点12之 间的路径p。色域22指示可以通过照明系统38产生的颜色的范围。确定 在开始色点14和目标色点12之间的路径p中使用照明系统38的色域22 保证了可以通过照明系统38实际产生沿着定义的路径p的不同颜色。
根据本发明的方法随后在步骤"距离〉阈值，，24中检查例如沿着路 径p在开始色点14和目标色点12之间的距离是否大于阔值距离26。
阈值距离26可以例如通过"用户阈值，，50由用户定义，例如限制 由照明系统38发射的光的感知时间变化到在第二颜色空间Lab、 Lch中 与阈值距离26相关联的最大感知时间变化。通过限制由照明系统38发 射的光的感知时间变化，也限制了由于由照明系统发射的光的时间变 化而引起的最大眼疲劳。可替代地，阈值距离26例如小于可见距离48 ，可见距离48对应于当由照明系统38发射的光随后从第一色点(未示 出)改变到第二色点(未示出)时光的刚好可被察觉的变化。当阈值 距离26小于可见距离38时，在第二颜色空间Lab、 Lch中与阈值距离26 相关联的光的改变对于人们是不可见的。
步骤"距离〉阈值"24接收路径p和阈值距离26作为输入。如果开 始色点14和目标色点12之间的差不大于阈值距离26 (在流程图中由选 项"N"指示)，在步骤"目标-中间"30中将中间色点32设定为目标 色点14。如果开始色点14和目标色点12之间的差大于阈值距离26 (在流程图中由选项"Y"指示)，在步骤"定义中间"28中例如沿着路径 p定义中间色点32。
在根据本发明的方法中，步骤"定义中间"28例如通过定义在从 开始色点14到目标色点12的路径p上的点来定义了中间色点32，其中中 间距离d(参见图2B)小于阈值距离26。中间距离d例如沿着从开始色 点14到中间色点32的路径p定义，或者例如沿着在开始色点14和中间色 点32之间的直线定义。可替代地，在第二颜色空间中在开始色点14和 中间色点3 2之间的中间距离d可以等于阈值距离2 6 。
随后，中间色点32在转换步骤34中被从第二颜色空间Lab、 Lch转 换到第一颜色空间XYZ，并且被应用到照明系统38。在根据本发明的方 法的实施例中，该方法还包括另一个转换步骤36，其用于将中间色点 32从第 一颜色空间XYZ转换到照明系统特定的颜色空间RGB;,,，以保证由 照明系统3 8发射的光的颜色对应于中间色点3 2 。
在控制由照明系统3 8发射的光的时间变化的方法的实施例中，该 方法包括分离的转换步骤46、 16，用于将视频信息42从视频特定的颜 色空间RGBvid经由第一颜色空间XYZ转换到第二颜色空间Lab、 Lch。然 而，对于本领域技术人员，立即清楚的是，分离的转换步骤46、 16可 以被组合为单个转换步骤(在图1中由虛线框15标示)，该转换步骤包 括从视频特定的颜色空间RGBvid到第二颜色空间Lab、 Lch的转换。因为 相对于第一颜色空间XYZ (为设备无关的颜色空间XYZ)定义设备相关 的颜色空间(诸如视频特定的颜色空间RGBvw之类)和第二颜色空间Lab 、Lch两者，所以这个组合的转换步骤15始终是经由第一颜色空间XYZ 的转换。分离的转换步骤34和36也可以相似地被组合为单个转换步骤 (在图1中由另一个虚线框35标示)，该转换步骤包括从第二颜色空间 Lab、 Lch到照明系统特定颜色的空间RGBm的转换。这个组合的转换步 骤35也始终是经由第一颜色空间XYZ的转换。
图2A示出由照明系统38发射的光从开始色点S经由中间色点Il、 12 到目标色点T的时间变化。从视频内容42的区域43提取目标色点T，视 频内容42以后继帧(subsequent frames) fl、 f2、 f3、 f4淨皮示出。在图 2A中所示的例子中，从后继帧中提取的目标色点T在整个后继帧fl、 f"2 、f3、 f4中保持不变。紧接着视频帧fl、 f2、 f3、 f4的序列，示出由 照明系统38所发射的光的色点S、 II、 12、 13的相关联的序列。在连续的时刻tl、 t2、 t3、 t4示出了色点S、 II、 12、 13的序列，时刻tl、 t2 、t3、 t4对应于这样的时刻在该时刻，相关联的视频帧fl、 f2、 f3 、f4在显示装置60 (参见图5A)上是可见的。在色点S、 II、 12、 13的 序列中的第一色点S是开始色点S，并且是由照明系统38当前发射的光 的颜色。在连续的时刻tl、 t2、 t3、 t4期间，由照明系统38发射的光 从开始色点S经由中间色点Il、 12被改变为从视频内容42的区域43提取 的目标色点T。使用根据本发明的方法确定中间色点Il、 12，这在图2B 中示出。
图2B示出在第二颜色空间Lab中图2A的时间变化。将开始色点S从 视频特定的颜色空间RGBw经由第 一颜色空间XYZ转换到第二颜色空间 Lab。开始色点S在第二颜色空间中的位置沿着定义第二颜色空间Lab的 轴L、 a、 b通过转换的颜色坐标Ls、 as、 bs确定。第一中间色点I1例如位 于从第一色点S到目标色点T的路径p上，其中例如沿着路径p从开始色 点S到第一中间色点I1的中间距离等于阔值距离26。随后将第一中间色 点I1转换回到第一颜色空间XYZ和照明系统相关的颜色空间RGB出。将由 照明系统38发射的光从与第一时刻tl的开始色点S对应的光改变成与 第二时刻t2的第一中间色点Il对应的光。随后使用第一中间色点I1作 为开始色点以用于确定第二中间色点12。第二中间色点I2例如位于从 第一中间色点Il到目标色点T的路径p上，其中沿着路径p从第一中间色 点ll到第二中间色点I2的中间距离d等于阈值距离26。随后将第二中间 色点I2转换回第一颜色空间XYZ和照明系统相关的颜色空间RGBiH。将由 照明系统38发射的光从与第二时刻t2的第一中间色点I1对应的光改变 成与第三时刻t3的第二中间色点I2对应的光。第二中间色点I2被用作 开始色点以用于确定第三中间色点I3。在这个例子中，沿着路径p在第 二中间色点12和目标色点T之间的距离小于阚值距离26，并且因此将第 三中间色点13设置为目标色点T。由照明系统38发射的光被从与第三时 刻t3的第二中间色点I2对应的光改变成与第四时刻t4的目标色点T对 应的光。
在该方法的实施例中，连续时刻tl、 t2、 t3、 t4基本不变，并且 对应于与在显示装置60上显示的连续帧(sequential frame) fl、 f2 、f3、 f4相关联的时刻。如果在两个连续的时刻之间的时间段是不变 的并且中间距离d基本等于阈值距离26，那么在各个步骤中光的所有随后的改变被感知为基本相同。这导致由照明系统发射的光的感知的均 匀改变。
在该方法的实施例中，阈值距离26小于可见距离48，并且因此当 改变照明系统38的光的发射时各个步骤基本是不可见的，从而导致从 由照明系统38发射的与开始色点S对应的光到由照明系统38发射的与 目标色点T对应的光的平滑的转变。
图3A示出当目标色点T1、 T2被改变时由照明系统38发射的光从开 始色点S经由中间色点Il、 12到目标色点T1、 T2的时间变化。类似于图 2A，目标色点T1、 T2被从在后继帧fl、 f2、 f3、 f4中示出的视频内容 42的区域43中提取。从图3A中示出的后继帧中提取的目标色点T1、 T2 从对于第一和第二帧fl、 f2的笫一目标色点T1改变为用于第三和第四 帧f3、 f4的第二目标色点T2。紧接着视频帧fl、 f2、 f3、 f4序列示出 由照明系统38发射的光的相关联的色点S、 II、 12、 13序列。在连续的 时刻tl、 t2、 t3、 t4示出色点S、 II、 12、 13序列，时刻tl、 t2、 t3 、t4对应于关联的视频帧fl、 f2、 f3、 f4在显示装置60上可见的时刻 。在色点S、 II、 12、 13序列中的第一色点S是开始色点S，并且是例如 由照明系统38当前发射的光的颜色。在连续时刻tl、 t2期间，由照明 系统38发射的光被从开始色点S经由中间色点I1改变为第一目标色点 Tl。在第三时刻t3，例如由于视频帧的内容方面的改变，第一目标色 点T1改变为第二目标色点T2。第二中间色点I2位于连接第一中间色点 11和第二目标色点T2的另一路径p，上。在连续时刻t3、 t4期间，由照 明系统38发射的光被从第 一 中间色点I l经由第二中间色点12改变为第 二目标色点T2。使用根据本发明的方法确定中间色点Il、 12，这在图 2B中示出。
图3B示出图3A在第二颜色空间Lch中的时间变化。将开始色点S从 视频特定的颜色空间RGBw经由第 一颜色空间XYZ转换到第二颜色空间 Lch。开始色点S的位置由沿着定义第二颜色空间Lch的轴L、 c、 h的转 换的颜色坐标L、 cs、 tu确定(出于清楚的原因，省略了开始色点S的各 个坐标)。第一中间色点I1位于例如从开始色点S到笫一目标色点T1的 路径p上，其中沿着路径p从开始色点S到中间色点11的中间距离d等于 阈值距离2 6 。随后第 一 中间色点I l被转换回第 一颜色空间XYZ和照明系 统的的颜色空间RGBin。由照明系统38发射的光被从与第一时刻tl的开始色点S对应的光改变成与第二时刻t2的第一中间色点I1对应的光。随 后，使用第一中间色点I1作为开始色点以用于确定第二中间色点I2。 然而，第一目标色点Tl在第三帧f3中改变为第二目标色点T2，并且因 此第二中间色点12位于第一中间色点I1和第二目标色点T2之间的另一 路径p，上。沿着另一路径p，从第一中间色点I1到第二中间色点I2的 中间距离d等于阈值距离26。随后将第二中间色点I2转换回第一颜色空 间XYZ和照明系统相关的颜色空间RGBi'，。由照明系统38发射的光被从与 第二时刻t2的第一中间色点Il对应的光改变成与第三时刻t3的第二中 间色点I2对应的光。使用第二中间色点I2作为开始色点以用于确定第 三中间色点I3。还有，在这个例子中，沿着另一路径p，在第二中间色 点I2和第二目标色点T2之间的距离小于阈值距离26,并且因此将第三 中间色点13设置为第二目标色点T2。由照明系统38发射的光被从与第 三时刻t3的第二中间色点I2对应的光改变成与第四时刻t4的第二目标 色点T2对应的光。
在该方法的实施例中，第二颜色空间Lch还包括色域22，色域22定 义了可以由照明系统38呈现的颜色范围。在色域22内定义所述路径p或 者所述另一路径p，保证了中间色点Il、 12实际上可以由照明系统38产 生。
图4A和4B示出位于第二颜色空间Lab、 Lch定义从特定的色点(在 图4A和4B中为开始色点S)的可见距离VL、 Vab、 Vh、 V。的表面A1、 A2。 当在根据本发明的从开始色点S到目标色点T的光的动态改变中使用作 为感知的线性的三维颜色空间Lab、 Lch的第二颜色空间Lab、 Lch时， 那么感知的线性的三维颜色空间Lab、 Lch是不均匀的。定义可见距离 V匕、Vab、 Vh 、 l的表面Al、 A2是椭球面A1、 A2。可见距离V,, Vab、 Vh 、V。在感知的线性的三维颜色空间Lab、 Lch的一个方向上可以比在感知 的线性的三维颜色空间Lab、 Lch的另一方向上更大(当由照明系统38 发射的光从在第二颜色空间Lab、 Lch中的两个色点中的第一个改变到 所述两个色点中的第二个时，可见距离Vh Vab、 Vh、 V。是与光的刚好可
被察觉的动态改变对应的两个色点之间的距离)。
在图4A中，通过平行于亮度轴L的可见亮度距离l和平行于色度平 面ab的可见色度距离Vab来定义表面Al，第二颜色空间Lab通过被布置垂 直于色度平面ab的亮度轴L定义。发明人已经发现可见色度距离V"大于可见亮度距离l。由于这个差异，可以选择被布置平行于色度平面 ab的中间距离dab (未示出)大于被布置平行于亮度轴L的中间距离dL ( 未示出)，同时与中间距离dab、 (^的每一个相关联的光的改变仍然保持 对于人们不可见。
在图4B中，通过平行于亮度轴L的可见亮度距离^、平行于色调轴h 的可见色调距离Vh和平行于饱和度轴c的可见饱和度距离V。来定义表面 A2，第二颜色空间Lch由亮度轴L、色调轴h、和饱和度轴c定义。因为 平行于第二颜色空间Lch的轴的可见距离是不同的，所以与平行于所述 轴的中间距离相关联的光的不同改变可以被选择，同时光的每一个改 变都单独地保持基本对于人们不可见。
图5A和5B分别示出显示装置60和照明系统65。图5A的显示装置60 包括连接到控制装置CD1的多个光源L1、 L2、 L3、 L4。可替代地，用于 照明周围的光源L1、 L2、 L3、 L4可以位于距显示装置60—定距离处。 控制装置CD1被安排用于将根据本发明的方法应用于改变由光源L1、 L2 、L3、 L4发射的光。通常光源L1、 L2、 L3、 L4照明显示装置60的周围 。显示装置60可以例如是电视屏幕、投影电视、巻轴机(beamer)或 者计算机监视器。控制装置CD1可以例如通过从在显示装置60上当前显 示的视频帧(的部分)提取信息来接收来自显示装置60的目标色点I2 、T、 Tl、 T2。可替代地，控制装置CD1可以从环境信号41 (参见图l) 接收目标色点，环境信号41是与视频帧并行的广播，或者例如作为视 频帧的一部分的广播。目标色点I2、 T、 Tl、 T2也可以经由用户输入装 置(未示出)被应用到控制装置CD1。
图5B的照明系统被安排在房间中，并且还包括连接到控制装置CD2 的多个光源L5、 L6、 L7、 L8。还有，控制装置CD2被安排用于将根据本 发明的方法应用于改变由光源L1、 L2、 L3、 L4发射的光。如在图5A中 所示，控制装置CD2可以例如通过从在显示装置上当前显示的视频帧( 的部分)提取信息来接收来自显示装置60的目标色点I2、 T、 Tl、 T2。 可替代地，控制装置CD2可以从环境信号41 (参见图l)接收目标色点 ，环境信号41是与视频帧并行的广播，或者例如作为视频帧的一部分 的广播。控制装置CD2还可以根据例如音频内容、 一天中的时间、外部 照明，或者根据经由用户输入装置(未示出)的例如指示用户的当前 心情的用户输入来定义目标色点I2、 T、 Tl、 T2。应该注意，上述的实施例用于图示说明而不是限制本发明，并且 本领域的技术人员能够设计出许多可替代的实施例而不脱离所附权利 要求的范围。
在权利要求中，放在括号之间的任何附图标记不应该被解释为限 制该权利要求。动词"包括"和它的变体的使用不排除在权利要求中 声明的元件或者步骤之外的元件或步骤的存在。在元件前的冠词"一 "不排除多个这样的元素的存在。可以通过包括几个不同的元件的硬 件来实现本发明。在列举几个装置的设备权利要求中，可以通过同一 个硬件来实施这些装置中的几个。某些措施在相互不同的从属权利要 求中被记载，这个起码的事实并不表示这些措施的组合不能被使用以 取得优势。
权利要求
1. 一种控制由照明系统(65)发射的光从具有开始色点(14，S)的光到具有目标色点(12，T，T1，T2)的光的时间变化的方法，所述开始色点(14，S)和目标色点(I2，T，T1，T2)分别包括在第一颜色空间(XYZ，RGBvid，RGBill)中的开始和目标色坐标，所述第一颜色空间在感知上是非均匀的，所述方法包括步骤-将所述开始和目标色坐标分别转换为在第二颜色空间(Lab，Lch)中的转换的开始和目标色坐标，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间(XYZ、RGBvid)相比对于人类视觉系统是在感知上更均匀的颜色空间；-生成具有转换的中间色坐标的中间色点(34，I1，I2)，所述转换的中间色坐标位于所述第二颜色空间(Lab、Lcd)内从所述转换的开始色坐标到所述转换的目标色坐标的转变路径(p，p’)上，所述转换的开始色坐标和所述转换的中间色坐标之间的中间距离(d)不大于阈值距离(26)；-将所述转换的中间色坐标从所述第二颜色空间(Lab，Lch)转换到在所述第一颜色空间(XYZ，RGBvid，RGBill)中的中间色坐标；并且-将由所述照明系统(65，70)发射的光从所述开始色点(14、S)改变为所述中间色点(34，I1，I2)。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，在连续的时刻(tl， t2， t3 ，t4)连续地应用所述方法的步骤，其中，对于每个时刻(tl; t2; t3; t4)使用先前时刻的中间色点(34, II, U)作为开始色点(S)
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述中间距离(d)等于所述阈 值距离(26)。
4. 如权利要求2或3所述的方法，其中所述阈值距离(26)小于可 见距离(48, VL， Vab， Vh， V。)，在所述第二颜色空间(Lab， Lch)中 两个色点之间的所述可见距离(48, V, 、， Vah， Vh， V。)对应于当由 所述照明系统(65)发射的光从所述两个色点中的第一色点被改变到 所述两个色点中的第二色点时光的刚好能被察觉的改变。
5. 如权利要求4所述的方法，所述第二颜色空间(Lab， Lch)是 感知的线性的三维颜色空间(Lab， Lch)，其中所述可见距离(48， V ，I, Vab， Vh， V。)与在两个连续时刻(tl, t2， t3， t4)之间的时间 段(A/ )基本成反比。
6. 如权利要求4所述的方法，所述第二颜色空间(Lab, Lch)是 感知的线性的三维颜色空间(Lab， Lch)，其中在所述第二空间(Lab ，Lch)中定义距特定色点的所述可见距离(48， V, l， Vah， Vh， Vc) 的表面(Al， A2)的形状是围绕所述特定色点的椭球面(Al， A2)。
7. 如权利要求2所述的方法，其中在两个连续时刻(tl， t2， t3 ，t4)之间的时间段(A/)是不变的时间间隔。
8. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述转换的开始和目标色坐 标分别由在亮度轴(L)上的开始和目标亮度坐标构成，以及分别由在 色度平面(ab)中的开始和目标色度坐标构成，所述亮度轴(L)和所 述色度平面(ab) —起定义所述第二颜色空间(Lab)，并且其中生成具有转换的中间色坐标的中间色点(34， II， U)的步 骤包括生成所述中间色点(34, II， 12)的中间亮度坐标，在所述 开始亮度坐标和所述中间亮度坐标之间的亮度距离((U)不大于亮度阈 值距离(AL);和生成所述中间色点(34， II， 12)的中间色度坐标 ,在所述开始色度坐标和所述中间色度坐标之间的色度距离(dab)不 大于色度阈值距离(ACr)。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述亮度阈值距离(AL)不大 于可见亮度距离(VJ ，所述可见亮度距离(VJ是被安排在平行于所 述第二颜色空间(Lab， Lch)中的所述亮度轴(L)的线上的两个色点 之间的可见距离(48， V， VL， Vab, V" Vc);并且其中所述色度阈值距离(Acr)不大于可见色度距离(Vab)，所述 可见色度距离(Vab)是被安排在平行于所述第二颜色空间(Lab， Lch )中的所述色度平面(Cr)的平面上的两个色点之间的可见距离(48,V， VL， Vab， Vh, Vc)。
10. 如权利要求8所述的方法，其中所述色度阈值距离(Aab)大于 所述可见亮度距离(VJ 。
11. 如权利要求8所述的方法，其中所述开始和目标色度坐标分别 由色调轴(h)上的开始和目标色调坐标构成，以及分别由在饱和度轴(s)上的开始和目标饱和度坐标构成，所述色调轴(h)和所述饱和 度轴(s) —起定义所述色度平面(ab);其中生成具有转换的中间色坐标的中间色点(34， II, 12)的步 骤还包括生成所述中间色点(34， II, 12)的中间色调坐标，在所 述开始色调坐标和所述中间色调坐标之间的色调距离(dh)不大于色调 阈值距离(Ah);和生成所述中间色点(34， II， 12)的中间饱和度 坐标，在所述开始饱和度坐标和所述中间饱和度坐标之间的饱和度距 离(d。)不大于饱和度阈值距离(Ac)。
12.如权利要求ll所述的方法，其中所述色调阈值距离(AJ不 大于可见色调距离(Vh)，所述可见色调距离(Vh)是被安排在平行于 所述第二颜色空间(Lch)中的所述色调轴(h)的线上的两个色点之 间的可见距离(48， V， Vl， Vab， Vh， VJ ;和其中所述饱和度阈值距离(As)不大于可见饱和度距离(Vt)，所 述可见饱和度距离(V。)是被安排在平行于所述第二颜色空间(Lch) 中的所述饱和度轴(c)的线上的两个色点之间的可见距离(48， V，Vl, Vab， Vh， Vc)。
13，如权利要求1或2所述的方法，所述第二颜色空间包括所述照 明系统(65)的色域(22)，其中所述生成所述中间色点(34， II， I2 )的步骤包括生成在所述色域(22)内的所述中间色点(II, I2)。
14. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括将所述第 一颜色空间(XYZ、 RGBvid、 RGBiu)的中间色坐标转换为在照明设备相 关的颜色空间(RGBm)中的中间照明坐标的步骤，所述照明设备相关 的颜色坐标(RGBm)是用所述照明系统的色域(22)校正的颜色空间
15. 如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括将低通滤波应 用到由所述连续时刻(tl， t2， t3， t4)的连续中间色点(34， II， 12)构成的信号。
16. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括步骤 使用用户特定的参数(50)适配所述阈值距离(26)。
17. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括步骤 从视频帧(42)提取所述目标色点(12， T， Tl， T2)。
18. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括步骤从环境信号提取所述目标色点(12， T, Tl， T2)。
19. 一种照明系统(65)，具有多个用于从所述照明系统(65、 70)发射光的光源(Ll， L2， L3， L4;L5， L6， L7， L8)和用于控制所 述照明系统(65)的控制装置(CD1， CD2)，所述控制装置(CD1， CD2 )被安排用于应用如在权利要求1或2中所述的方法。
20. —种显示装置(60)，包括如在权利要求19中所述的照明系 统(65)。
全文摘要
本发明涉及一种控制由照明系统发射的光的时间变化的方法。由照明系统发射的光从具有开始色点(14)的光变化为具有目标色点(12)的光。在第一颜色空间(XYZ，RGB<sub>vid</sub>，RGB<sub>ill</sub>)中定义开始色点和目标色点，第一颜色空间在感知上是不均匀的。根据本发明的方法将开始和目标色点从第一颜色空间转换到第二颜色空间(Lab，Lch)，和第一颜色空间相比，第二颜色空间对于人类视觉系统更加均匀。该方法还包括产生位于在第二颜色空间内的转变路径(p，p’)上的中间色点(34，11，12)、在第二颜色空间内的开始色点和第二颜色空间内的中间色点之间的中间距离(d)不大于阈值距离(26)的步骤。该方法还包括将中间色点从第二颜色空间转换回到第一颜色空间，并且随后将由照明系统(65)发射的光从开始色点改变到中间色点的步骤。本发明还涉及照明系统和显示装置。
文档编号H05B37/02GK101523990SQ200780037496
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月2日 优先权日2006年10月5日
发明者D·塞库洛夫斯基, R·A·W·克劳特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司