блок цветового преобразования для уменьшения окантовки

Формула изобретения

1. Блок (501) преобразования для обработки входного видеосигнала (Vin) для получения выходного видеосигнала (Vout), проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, чем если бы входной видеосигнал отображался с исходными основными цветами (1R, 1G), при этом блок преобразования содержит:

- вход (508) для временного цветного видеосигнала;

- блок (511) выбора основного цвета, выполненный с возможностью получать, по меньшей мере, один адаптированный к изображению новый основной цвет (1P), определяемый оптимизацией части мощности излучения изображения, назначенной новому основному цвету в, по меньшей мере, области изображения входного видеосигнала (Vin); и

- блок (521) цветового преобразования, выполненный с возможностью преобразовывать входной видеосигнал в выходной видеосигнал, представленный в цветовом пространстве, содержащем, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P), по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

2. Блок (501) преобразования по п.1, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе статистических данных цветов элементов изображения, присутствующих, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

3. Блок (501) преобразования по п.2, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе статистических данных, являющихся взвешенным средним значением.

4. Блок (501) преобразования по п.2, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе статистических данных, являющихся статистическими данными, акцентирующими внимание на цветах элемента изображения, присутствующих вблизи границ объектов изображения.

5. Блок (501) преобразования по п.2 или 4, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе статистических данных, являющихся статистическими данными, учитывающими визуальное раздражение от цветовых переходов, присутствующих, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

6. Блок (501) преобразования по п.1, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью рекурсивно повторно вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе мощностей излучения долей основных цветов, по меньшей мере, пикселей внутри, по меньшей мере, одной области изображения в выходном видеосигнале, получающемся на выходе блока (521) цветового преобразования.

7. Блок (501) преобразования по п.1, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью принимать, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) из второй сети (515).

8. Блок (501) преобразования по п.1, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью выбирать, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) на основе максимизации наибольшего значения цветовой координаты для этого, по меньшей мере, одного нового основного цвета (1P) по набору пикселей, взятых, по меньшей мере, из одной области изображения.

9. Блок (501) преобразования по п.8, в котором блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью отбрасывать некоторые из пикселов, взятых, по меньшей мере, из одной области изображения, которые являются невоспроизводимыми с помощью, по меньшей мере, одного нового основного цвета (1P) на основе максимизации, в частности, если соотношение яркости пикселей имеет низкое значение.

10. Блок (501) преобразования по п.1, в котором блок (521) цветового преобразования выполнен с возможностью максимизировать часть мощности излучения изображения, назначенной, по меньшей мере, одному новому основному цвету (1P), по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

11. Цветной дисплей, содержащий:

- блок (550) временного цветного дисплея и

- блок (501) преобразования по любому из пп.1-10, в котором выход (535) для выдачи выходного сигнала (Vout) соединен со входом (561) блока (550) временного цветного дисплея.

12. Способ обработки входного видеосигнала (Vin) для получения выходного видеосигнала (Vout), проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, чем если бы входной видеосигнал отображался с исходными основными цветами (1R, 1G), при этом способ содержит этапы, на которых:

- подают на вход временной цветной видеосигнал;

- вычисляют, по меньшей мере, один адаптированный к изображению новый основной цвет (1P), определяемой оптимизацией части мощности излучения изображения, назначенной новому основному цвету, по меньшей мере, в области изображения входного видеосигнала (Vin); и

- осуществляют цветовое преобразование входного видеосигнала в выходной видеосигнал, представленный в цветовом пространстве, содержащем, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P), по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

13. Способ обработки входного видеосигнала (Vin) по п.12, в котором вычисление, по меньшей мере, одного нового основного цвета (1P) выполняется на основе статистических данных цветов элементов изображения, присутствующих, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

14. Способ обработки входного видеосигнала (Vin) по п.12 или 13, содержащий дополнительный этап, на котором передают в качестве информационного блока (581), по меньшей мере, один новый основной цвет (1P) по второй сети (515).

Описание изобретения к патенту

Изобретение имеет отношение к блоку преобразования для обработки входного видеосигнала и выдачи выходного видеосигнала, проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, чем входной видеосигнал.

Изобретение также имеет отношение к временному цветному дисплею, содержащему такой блок преобразования.

Изобретение также имеет отношение к способу обработки входного видеосигнала для получения выходного видеосигнала, проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, чем входной видеосигнал.

Изобретение также имеет отношение к компьютерному программному продукту, содержащему код для способа.

Изобретение также имеет отношение к специальным образом адаптированному представлению электронных изображений для использования в способе или блоке преобразования. Представление изображений обозначает что-либо эквивалентное сигналам изображения, математически определяющее физический объект, например упорядоченное множество значений пикселов в виде целочисленных кортежей, например стандартизированный телевизионный сигнал, такой как PAL или MPEG видеосигнал.

Временные цветные дисплеи являются дисплеями, которые производят цветной пиксел посредством последовательного по времени освещения позиции пиксела по-разному окрашенным светом. Например, в отдельном фронтальном проекторе управляемый зеркальный элемент цифрового микрозеркального устройства (DMD) сначала освещается красным освещением (например, полученным посредством фильтрации света белой металлогалогенной лампы HMP с помощью красного фильтра в дисковом цветофильтре), затем зеленым и затем синим освещением. Посредством управления количеством этого падающего на зеркало красного (R), зеленого (G) и синего (B) освещения, которое отражается по направлению к системе отображения (то есть к линзе и т.д., которая наконец воспроизводит пиксел изображения в конкретной позиции на экране), может быть воспроизведен любой цвет в пределах цветового треугольника. Элементарные цвета, комбинацией которых воспроизводятся требуемые цвета изображения, называют основными цветами, и в большинстве современных систем есть три таких основных цвета, хотя сейчас разрабатываются новые дисплеи, имеющие больше основных цветов (так называемые дисплеи «с несколькими основными цветами»).

Недостаток таких временных цветных дисплеев проявляется (даже для стационарных изображений), когда имеется относительное движение между глазом и отображаемым изображением. Цветопередача работает правильно, только если все компоненты основных цветов (красного R, зеленого G, синего B, другого X ) отображаются на одну и ту же позицию сетчатки.

Если это не так, то, поскольку глаз относительно сместился к тому времени, когда отображается следующий цветной компонент, возникает так называемое расслоение цветов, иначе известное как окантовка (видимое как радуга из насыщенных основных цветов, как подробно объясняется ниже с помощью фиг.1).

По меньшей мере, часть зрителей это раздражает или очень раздражает.

Настоящая идея изобретения состоит в том, что для решения этих проблем частота представления компонентных изображений основных цветов должна быть увеличена, например, с 3*60 в секунду до, например, 3*2*60 в секунду. Действительно, если частота достаточно высока, «медленный» глаз не может достаточно переместиться за интервал времени, отображающий все компоненты, по меньшей мере, один раз.

Однако на практике необходимая частота должна быть высокой, что не является желательным ввиду увеличенной стоимости (например, чтобы в совершенстве отобразить все кадры, желательна компенсация "естественного движения" составных изображений). Кроме того, все драйверы и т.д. становятся более дорогими.

Еще более проблематичным является то, что многие дисплеи, такие как жидкокристаллические дисплеи (LCD), не могут работать с такими высокими частотами, что ограничивает рынок временных цветных дисплеев хорошего качества.

Поскольку расслоение цветов особенно важно в черно-белых областях, европейский патент EP 1227687 выбрал другой подход. Вводится четвертый белый/прозрачный сектор в дисковом цветофильтре с красным R, зеленым G и синим B цветами. Затем воспроизводятся ахроматические цвета (только серые цвета) и цвета с низкой насыщенностью с наибольшей возможной мощностью излучения пиксела в белом канале. То есть, например, все серые пикселы серой части изображения формируются исключительно в интервале времени освещения белым цветом (более темные пикселы формируются посредством большего закрывания светового клапана), и в интервалах времени для красного R, зеленого G и синего B цветов световой клапан закрыт полностью. Это означает, что такое черно-белое изображение отображается на сетчатку мгновенно (в одном интервале времени), приводя к нулевому расслоению цветов (самое большее - к некоторому размытию), поскольку темные кадры не могут передать на сетчатку ошибочную цветовую информацию.

Хотя эта система хорошо работает для черно-белых изображений (которые могут быть интересны для таких компьютерных прикладных программ, как обработка текста), она не очень хорошо работает для видеоинформации, так как на практике большинство видео не является (приблизительно) ахроматическим.

Например, изображение желтого цветка в программе о природе (пример на фиг.3) будет по-прежнему приводить к серьезному расслоению цветов, поскольку нет ахроматических цветов, но все желтые пикселы должны быть сформированы посредством значительного количества красного и зеленого цветов.

Желательно обеспечить блок преобразования и соответствующий способ для получения цветных видеосигналов, проявляющих относительно низкое расслоение цветов.

Эта цель может быть реализована в блоке преобразования, который содержит:

- вход для временного цветного видеосигнала;

- блок выбора основного цвета, выполненный с возможностью получать, по меньшей мере, один адаптированный к изображению новый основной цвет, определяемый стремлением к оптимизации части мощности излучения изображения, которая может быть назначена для нового основного цвета, по меньшей мере, в области изображения входного видеосигнала; и

- блок цветового преобразования, выполненный с возможностью преобразовывать входной видеосигнал в выходной видеосигнал, представленный в пространстве цветов, содержащем, по меньшей мере, один новый основной цвет, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

Назначение блока выбора основного цвета состоит в получении оптимального нового основного цвета, дающего как можно меньшее расслоение цветов, поскольку большая часть содержания/мощности излучения изображения (по меньшей мере, в области) формируется с помощью этого одного нового основного цвета, то есть только в течение его периода. Это реализовано посредством вычисления нового основного цвета, который зависит от фактического видеоизображения (или множества изображений в кадре, или части изображения), например, в случае желтого цветка, поскольку распределение цветов (тесно) расположено вокруг желтого центрального цвета, такой центральный желтый цвет будет являться разумным выбором для нового основного цвета, приводящего к меньшему образованию окантовки.

Поскольку новый основной цвет выбран зависимым от содержания изображения, всегда возможно получать более улучшенный новый основной цвет, чем при фиксированном дополнительном основном цвете, как в EP1227687.

Имеются различные возможные стратегии для получения хорошего нового основного цвета, как проиллюстрировано в вариантах воплощения, но блок преобразования также может получать свой новый основной цвет извне (где он был заранее вычислен) вместо того, чтобы вычислять его непосредственно на лету.

Единственный, хорошо подобранный новый основной цвет уже приводит к уменьшенной окантовке. Этот основной цвет может быть добавлен к основным красному R, зеленому G и синему B цветам (например, в дисплее, который может изменять на лету количество своих основных цветов, например, изменяя частоту модуляции как лампы подсветки, так и светового клапана), или он может заменить один из трех основных цветов R, G, B. В последнем случае следует позаботиться о том, что не слишком много цветов изображения, которое должно быть воспроизведено, выходят за пределы новой цветовой гаммы, образованной новым основным цветом, поскольку они должны быть преобразованы в цветовую гамму или урезаны.

Переход к полностью новому цветовому пространству может быть сделан посредством получения двух или более дальнейших новых основных цветов. Например, оптимальные разностные цвета могут быть выбраны около первого нового основного цвета (например, средние значения всех желтых цветов в изображении), охватывая, например, четырехугольник вокруг первого нового основного цвета.

Может быть предопределена априорная эвристика, которая по опыту гарантирует накопление мощности излучения изображения в новом основном цвете, определенном с эвристикой. Например, может быть математически показано, что среднее значение цветов пикселов является эвристикой с таким свойством.

Определение нового основного цвета делается, по меньшей мере, для области изображения. Например, для случая с желтым цветком может быть желательно уменьшить, главным образом, окантовку наиболее ярких участков изображения. Выбор цвета посредством взвешивания цветов, более требуемых для этих наиболее ярких участков изображения, может привести к усилению окантовки в других областях, но обычно нет, особенно если новые основные цвета добавлены к существующим.

Первая возможность состоит в том, чтобы получить новый основной цвет посредством вычисления среднего по всем цветам в изображении (то есть области, являющейся всем изображением), и применить воспроизведение с новым добавленным основным цветом ко всему изображению. Тогда окаймление контуров в некоторых областях заметно снижается, оставаясь существенно таким же (то есть не уменьшенным) в других областях.

Преимущественным является, если области, которые должны быть улучшены с приоритетом, могут быть выбраны более точно (среднее число по всему изображению является менее определимым усовершенствованием), что может быть сделано во второй возможности. Пикселы, по меньшей мере, в одной области изображения могут быть выбраны с помощью дополнительных правил, например, принимая во внимание значение меры раздражения. Это означает, что пикселы/цвета, используемые при определении нового основного цвета, могут быть выбраны/отклонены на основе оценки меры раздражения (то есть область пикселов, используемых для вычисления нового основного цвета, и возможно другая образующая область с уменьшенной окантовкой может быть разъединена).

В-третьих, для некоторых архитектур дисплеев (например, светодиодный дисплей, в котором каждый светодиодный пиксел может создавать различные цвета) для разных областей изображения получают разные новые основные цвета и применяют разные цветовые преобразования. Это полезно, например, для изображения, в котором нижняя часть содержит растительность (для которой может быть определен новый зеленый цвет), а верхняя часть содержит здания (которые обычно являются относительно ахроматическими, следовательно, может быть добавлен белый основной цвет для воспроизведения цвета в этой области).

Слово "оптимизация" должно восприниматься более общим, чем "максимизация". Хотя максимизация является легко вычисляемой операцией, дающей хорошие результаты, для дальнейшего усовершенствования не всегда оптимально давать как можно больше мощности излучения одному основному цвету. Под оптимизацией имеется в виду любая стратегия (набор правил/формул), приводящая к уменьшению расслоения цветов.

Под мощностью излучения изображения имеется в виду любой показатель, соотносящийся с величиной возбуждения, задающего долю яркости при воспроизведении. Обычно это может быть, например, амплитуда координаты в разложении по основным цветам.

Следует подчеркнуть, что кроме амплитуд пиксела (и их модуляции) в компоненте основного цвета (приводящих к тому, что основные цвета с высокой амплитудой отображаются в неправильной позиции сетчатки зрителя) важно также количество деталей, то есть локальные частоты в наборе соседних пикселов в компоненте.

В варианте воплощения блока преобразования блок выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе статистических данных цветов элементов изображения, присутствующих, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

В идеале, каждый пиксел имел бы единственный воспроизводящий основной цвет, а именно его собственный цвет, но это неосуществимо. Следовательно, поскольку множество основных цветов выбрано для воспроизведения множества цветов пикселов посредством комбинации, выгодным является статистический анализ для получения оптимального базиса воспроизведения.

В дополнительном варианте воплощения блок (511) выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе статистических данных, представляющих собой взвешенное среднее значение. Все веса могут быть равны единице. Или они могут зависеть от яркости пиксела, поскольку большие яркости обычно дают большую окантовку.

В другом варианте воплощения блок выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе статистических данных, представляющих собой статистические данные, акцентирующие внимание на цветах элементов изображения, присутствующих вблизи от границ объектов изображения.

Еще лучше сравнить яркость пиксела с яркостью его окружения. Например, может быть использован детектор контуров с размером его ядра (возможно, с сокращенной выборкой), зависящим от движения объекта. Таким образом можно различить структуры меньшей ширины (которые не могут ошибочно засветить многие колбочки сетчатки) от переходов между цветами/объектами с большими размерами.

В высокоуровневом варианте воплощения блока преобразования блок выбора основного цвета выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе статистических данных, представляющих собой статистические данные, принимающие во внимание визуальное раздражение от цветовых переходов, присутствующих, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

Поскольку различные колбочки и другие клетки сетчатки (например, цветоразделительное поведение нейронов) и клетки, расположенные далее по зрительному пути, имеют разное поведение (по отношению к размеру рецепторного поля, поведения во времени, и т.д.; в физиологических и психофизических экспериментах было изучено поведение разных зрительных путей при включении и выключении цветов), переход между синим и желтым цветами не является таким же раздражающим, как переход между красным и зеленым цветами или, например, переход между зеленым и желтым цветами. Следовательно, например, испытания на группах пользователей могут использоваться для регистрации раздражения для множества нормализованных (по интенсивности, пространственным размерам, продолжительности и т.д.) цветовых переходов. Цветовые переходы могут быть представлены посредством разложения их на любое множество комбинаций соседних переходов (например, переход цвета объекта от насыщенного желтого к ненасыщенному оранжевому может быть разложен на переход от зеленого к зеленому + от красного к красному или альтернативно на переход от нового желтого к новому желтому + переход от красного к красному), и оптимальный переход может быть выбран на основе полной формулы раздражения, учитывающей взвешенные по яркости (и размеру) элементарные раздражения экспериментально определенных переходов. Может использоваться дополнительная интерполяция для точной подстройки между измеренными точками.

Тогда как прежние варианты воплощения учитывают только физику изображения, предыдущий вариант воплощения принимает во внимание жесткость окантовки с точки зрения зрительной системы (среднего) человека.

В другом варианте воплощения блок преобразования имеет блок выбора основного цвета, выполненный с возможностью рекурсивно повторно вычислять, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе мощностей долей основных цветов, по меньшей мере, пикселов, по меньшей мере, в одной области изображения в выходном видеосигнале, полученном от блока цветового преобразования.

В предыдущих вариантах воплощения для экономии вычислений (например, грубое среднее значение на изображении с сокращенной выборкой может быть выполнено быстро) относительно хороший кандидат на новый основной цвет выводился из априорной формулы (или набора правил).

Однако этот вариант воплощения использует разложение, фактически полученное с помощью первой итеративной оценки (например, среднего значения), и на ее основе блок выбора основного цвета определяет более хорошее разложение. Например, при оптимизации может быть использована формула, включающая в себя сумму всех переходов в изображении, такая как:

в которой C является стоимостью, и сумма значений интенсивности отдельного пиксела и его соседнего пиксела, смещенного на расстояние k, берется по всем пикселам p изображения и во всех компонентах основного цвета.

Преимущественным является то, когда блок выбора основного цвета выполнен с возможностью принимать, по меньшей мере, один новый основной цвет от второй сети. Тогда другое устройство, например, обычно на стороне производства информационного содержания, может определить оптимальные основные цвета. Человек-оператор может точно подстроить их. Это экономично и практично, если новые основные цвета закодированы непосредственно вместе с изображением. Например, в формате MPEG может быть добавлено дополнительное поле для определения одного или более новых основных цветов для следующей группы изображений (GOP).

Другой вариант воплощения блока преобразования имеет блок выбора основного цвета, выполненный с возможностью выбирать, по меньшей мере, один новый основной цвет на основе максимизации наибольшего значения цветовой координаты для этого, по меньшей мере, одного нового основного цвета (1P) по ряду пикселов, взятых, по меньшей мере, из одной области изображения.

Предыдущий вариант воплощения сосредоточен на том, чтобы поместить большую часть мощности излучения изображения в среднем в новом основном цвете, то есть этим основным цветом преимущественно представлено много желтых пикселов, а другие (например, красноватые) пикселы имеют намного меньшую координату по новому основному цвету.

Введенный основной цвет предназначен для хорошего воспроизведения существенно всех цветов пикселов, по меньшей мере, в области изображения.

Например, множество основных цветов может быть выбрано ограничивающим цвета, присутствующие в видео, например параллелепипед, содержащий только все цвета (то есть самые критические цвета лежат в пределах плоскостей параллелепипеда).

Для многих видеопоследовательностей, встречающихся на практике, этот вариант воплощения дополнительно улучшен, если блок выбора основного цвета выполнен с возможностью отказываться от некоторых из пикселов, взятых, по меньшей мере, из одной области изображения, которые являются невоспроизводимыми с помощью, по меньшей мере, одного нового основного цвета из максимизации, в особенности, если соотношение яркости пикселов имеет низкое значение.

Практически, это может быть реализовано не посредством вычисления плоскости, содержащей векторы основных цветов, ограничивающей все цвета во внутренней цветовой гамме, а оставлением некоторых цветов с другой стороны плоскости. Количество цветов, которые можно оставить снаружи, может быть определено посредством формулы, включающей в себя по выбору проектировщика такие факторы, как:

- расстояние до плоскости (то есть количество обесцвечивания, вносимого посредством отсечения или отображения цветовой гаммы);

- яркость цветов, находящихся за пределами цветовой гаммы;

- и т.д.

В частности, не нужно вставлять темные цвета. Они приведут к излишне насыщенным основным цветам (то есть окантовке) с большим цветом для улучшения правильных цветов в области, где это не настолько важно (часто темные цвета трудно различить вследствие таких факторов внешнего освещения, отражающихся на изображении).

Такие ненасыщенные оптимально ограниченные основные цвета приводят к меньшему цветовому окаймлению контуров, поскольку внимание зрительной системы человека в большей степени привлечено к насыщенным окантованным контурам, чем к ненасыщенным окантованным контурам (которые не содержат много света отдельного основного цвета).

Под соотношением яркости понимается любая функция, эквивалентная яркости, например функция степени освещения.

Блок цветового преобразования блока преобразования может быть выполнен с возможностью максимизировать часть мощности излучения изображения, назначенной, по меньшей мере, одному новому основному цвету, по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения.

Это представляет интерес для блока преобразования, который добавляет один или более дополнительных основных цветов к основным красному R, зеленому G и синему B цветам и затем передает столько мощности излучения изображения, первоначально представленной основными цветами R, G, B, на новые основные цвета, сколько полезно с точки зрения окантовки. Иллюстративная реализация описана ниже.

Любой из вышеупомянутых вариантов воплощения блока преобразования и вариантов воплощения с комбинациями дополнительных свойств вариантов воплощения, которые могут привести к дополнительному уменьшению окантовки, могут быть включены во временной цветной дисплей, содержащий:

- блок временного цветного дисплея и

- отдельный вариант воплощения блока преобразования, выход которого для выдачи выходного сигнала соединен со входом блока временного цветного дисплея.

Работа блока преобразования может быть описана как способ обработки входного видеосигнала для выдачи выходного видеосигнала, проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, чем входной видеосигнал, способ содержит этапы, на которых:

- осуществляют ввод временного цветного видеосигнала;

- вычисляют, по меньшей мере, один адаптированный к изображению новый основной цвет, стремясь к оптимизации части мощности излучения изображения, которая может быть назначена новому основному цвету, по меньшей мере, в области изображения входного видеосигнала; и

- осуществляют цветовое преобразование входного видеосигнала в выходной видеосигнал, представленный в цветовом пространстве, содержащем, по меньшей мере, один новый основной цвет (1P), по меньшей мере, внутри, по меньшей мере, одной области изображения, при этом способ может быть выполнен, например, в телевизионной студии.

Дополнительные варианты воплощения способа имеют этапы, соответствующие дополнительным блокам вариантов воплощения блока преобразования, описанным выше, например этап вычисления статистики, такой как среднее значение по области изображения (например, наиболее ярких участков изображения).

Кроме того, новый основной цвет (цвета), полученный посредством выполнения способа, может быть передан как информационный блок через вторую сеть, такую как эфирное телевидение, телефонная сеть или любые сети, которые могут передавать видео или (упорядоченные) данные, отдельные от видео.

Функционирование блока преобразования может быть (частично) реализовано как компьютерный программный продукт, содержащий программное обеспечение, продаваемое отдельно, позволяющее пустому устройству (такому как многофункциональный компьютер с возможностями воспроизведения видео) вести себя в соответствии с настоящим изобретением.

Также является преимуществом иметь в соответствии с настоящим изобретением специально приспособленное электронное представление изображения, содержащее информационный блок, содержащий информацию, по меньшей мере, об одном новом основном цвете и указание, что, по меньшей мере, один новый основной цвет пригоден для использования в способе или блоке преобразования настоящего изобретения.

Указание может являться присутствующим по желанию флажком или только позицией данных в потоке, поскольку использование этой позиции определено в стандарте как зарезервированное для новых основных цветов, вычисленных в соответствии с настоящим изобретением и используемых для его цели.

Это представление изображения (например, сигнал) является новым технологически изготовленным объектом, предусматривающим улучшенные устройства, такие как дисплеи с уменьшенным расслоением цветов. Оно может быть передано по сети или сохранено в памяти.

Эти и другие аспекты способа и устройства в соответствии с изобретением будут понятны и освещены с помощью описанных далее реализаций и вариантов воплощения и с помощью сопроводительных чертежей, которые служат лишь как неограничивающие отдельные иллюстрации, иллюстрирующие более общую концепцию, и в которых пунктир используется для указания того, что компонент является необязательным, не выделенные пунктиром компоненты необязательно являются существенными.

На чертежах:

Фиг.1 схематично иллюстрирует проблему расслоения цветов.

Фиг.2 схематично иллюстрирует выбор нового основного цвета в зависимости от видеоизображения;

Фиг.3, содержащая фиг.3a и фиг.3b, иллюстрирует практический результат применения настоящего изобретения в изображении с выбранным основным цветом, которое было некоторым образом обработано для улучшенной печати в публикации патента;

Фиг.4 схематично иллюстрирует поведение остаточной окантовки в настоящем изобретении;

Фиг.5 схематично иллюстрирует композицию некоторых из вариантов воплощения блока преобразования в дисплее;

Фиг.6 схематично иллюстрирует выбор новых основных цветов, оптимально ограничивающих цвета, присутствующие в видеоизображении;

Фиг.7, содержащая фиг.7a и фиг.7b, схематично геометрически иллюстрирует принцип передачи мощности излучения изображения четвертому основному цвету;

Фиг.8 схематично иллюстрирует вариант воплощения блока выбора основного цвета в соответствии с изобретением; и

Фиг.9, содержащая фиг.9a и фиг.9b, геометрически изображает иллюстративный способ вычисления плотно ограничивающего прямоугольника с новыми ненасыщенными основными цветами.

В настоящем тексте следующие обозначения будут использоваться взаимозаменяемо, и квалифицированный читатель, знакомый с колориметрической теорией, сможет заменять их: 1R обозначает базисный вектор для основного красного цвета в трехмерном цветовом пространстве, прописная буква R обозначает долю (например, цифровое значение от 0 до 255) основного красного цвета, чтобы получить конкретный цвет, который может также являться частью видеосигнала, и строчная буква r обозначает в этом тексте двухмерную цветовую точку, которая может являться хроматической проекцией основного цвета. Фиг.1 схематично иллюстрирует проблему расслоения цветов или окантовки для временного формирования цвета. Дисплей с временным формированием цвета отображает изображения из составляющих основных цветов (обычно красного R, зеленого G и синего B) во временной последовательности. Так, например, если объект монохроматического желтого цвета (Y) должен быть сформирован (см. справа на фиг.1) на черном фоне, определенная доля (например, сигнал напряжения или цифровое представление и т.д.) S_G зеленого основного цвета и доля S_R красного основного цвета требуются для (пикселов) желтого объекта изображения, доли обычно составляют почти равную величину V [для простоты долей синего цвета пренебрегаем].

Если бы глаз человека-зрителя был совершенным образом зафиксирован относительно отображаемого изображения, то изменяющееся во времени окрашивание могло бы, по большей мере, сформировать нежелательное мерцание или психовизуальный эффект мигания. Однако обычно глаз будет совершать мгновенные движения относительно дисплея. Это происходит вследствие, по меньшей мере, двух следующих эффектов:

Для стационарных объектов (например, титры на темном фоне) движение происходит вследствие так называемых саккад.

Для движущихся объектов относительное движение происходит вследствие того, что глаз не может идеально отслеживать движущиеся объекты. Это может происходить вследствие того, что для 4-кратного повторения изображения материала кинофильма на телевизоре с частотой 100 Гц объект 4 раза повторно воспроизводится в одной и той же пространственной позиции экрана, а не на истинном пути своего линейного движения, который просматривает глаз в ожидании естественного движения.

Оба эффекта приводят к факту, что граница объекта, например, между желтым объектом и черным фоном отображается в разных позициях на сетчатке 102 глаза в разные моменты времени t.

При временном формировании цветов каждое изображение с имеющим долю основным цветом имеет такую границу в одной и той же позиции экрана, но в последовательные моменты времени, например, сначала отображается переход 103 к зеленому цвету (от малой доли зеленого цвета к большой доле зеленого цвета) и затем переход 104 к красному цвету. Это означает, что на сетчатке 102 имеется область R1, которая принимает фотоны только для первичного зеленого цвета и еще не принимает фотоны для красного цвета, в которой, следовательно, воспринимается зеленый цвет, а не подразумеваемый желтый как смесь красного и зеленого цветов.

Этот эффект зависит от таких факторов, как величина относительного движения, временное поведение колбочек и затем сетчатки и зрительных клеток и т.д. Однако он воспринимается как особенно раздражающий, поскольку особенно сигналы красного и зеленого первичных цветов могут быть очень насыщенными, то есть глаз едва ли может упустить эту заметную информацию, которая представлена в неправильном месте изображения, отображенного на сетчатке (вокруг реальных границ объекта). Зрительная система выполнит коррекцию для неправильно отображенной желтой границы, но существенное количество основного цвета ясно воспринимается большинством зрителей именно как артефакт расслоения цветов или цветовой окантовки. Это особенно раздражает при больших долях основных цветов, в белых титрах на черном фоне. Эффект может быть ослаблен, если зритель отвлечен от изображения, например с помощью объекта, движущегося перед изображением. Наконец, раздражающий эффект также происходит на объектах, отражающих изображение (например, в случае фронтальной проекции на отражающие окна или металл), то есть зритель может быть раздражен этим на периферии своего зрения, чувствительной к изменениям во времени.

Суть, лежащая в основе настоящего изобретения, состоит в том, что в изображении обычно имеется один или несколько доминирующих цветов. То, насколько доминирует цвет, зависит от содержания изображения, но всегда может быть достигнуто, по меньшей мере, некоторое улучшение. Изображения с насыщенными составляющими основными цветами встречаются потому, что используются "неправильные" основные цвета.

На фиг.2, например, желтый цвет p нуждается для отображения приблизительно в одинаково больших долях красного (r) и зеленого (g) цветов, поскольку он очень непохож на эти цвета. Однако если выбрать желтый цвет непосредственно в качестве нового основного цвета p, было бы достаточно изображение с одной составляющей основного цвета. Это верно для монохроматического желтого объекта на черном фоне. В этом случае желтое изображение содержит черные пикселы (например, световой клапан закрыт) для фона и желтые пикселы (световой клапан, освещенный правильным желтым цветом, открыт для воспроизведения правильной величины яркости) для объекта. Поскольку показывается только одно изображение, глазу представлен только один переход 103. Следовательно, каким бы ни было относительное движение глаза, нет колбочек, которые могут принять фотоны от перехода к другому основному цвету. Это остается верным, если обеспечить интервалы времени для отображения других первичных цветов, значения которых установлены равными нулю, поэтому не испускаются соответствующие этим основным цветам фотоны, которые могут создать помехи глазу.

То же самое также применяется к реальным изображениям. Фиг.3 иллюстрирует изображения/компоненты изображения желтого цветка подсолнуха с составляющей красного основного цвета. Фиг.3a показывает компонент красного цвета для воспроизведения с тремя основными цветами красного R, зеленого G, синего B (следует отметить, что компонент зеленого цвета является более или менее таким же в качестве мощности излучения, содержания изображения и т.д.). Фиг.3b показывает компонент красного цвета для воспроизведения с четырьмя основными цветами красного R, зеленого G, синего B, желтого Y. Поскольку желтый основной цвет Y был настроен на желтые цвета в этом изображении, главная часть мощности излучения/ содержания находится в этом компоненте, оставляя в компоненте красного цвета только "корректировку" с меньшим количеством мощности излучения. Понятно, что верхнее изображение содержит полную подробную копию цветка, так как оно соответствует неадекватному основному цвету для воспроизведения цветка, которая должна быть сравнена с нижним изображением, которое содержит корректировочные данные только для определенных областей изображения цветка. Например, в области 301 середины цветка подсолнуха изменения яркости желтого компонента точно воспроизводят изображение, и не требуется почти никакого красного цвета. То же самое относится к области 302 лепестков. Более интересно, что яркий участок 303 также главным образом представлен только одним правильно настроенным основным цветом. Этот яркий участок дал бы большую окантовку при обычном воспроизведении с помощью красного R, зеленого G и синего B цветов, но при воспроизведении с помощью настроенных красного R, зеленого G, синего B и желтого Y цветов едва ли какая-либо окантовка будет воспринята в этой области, так как вся мощность излучения яркого объекта воспроизводится с помощью единственного желтого компонента (см. темные области на фиг.3b).

Этот эффект схематично показан на фиг.4. Вариации цвета некоторых областей, имеющих, например, цвет c, родственный хорошо подобранному основному цвету p, при представлении в компоненте (O) второго основного цвета будет обычно иметь меньшую величину, чем в компоненте основного цвета. Поскольку тогда существует только один большой переход 403, а маленький корректирующий переход второго основного цвета 404 дает только малое различие в воспринятом цвете, временно некорректно отображенный цвет Y в интервале 401 действительно не воспринимается как по-другому окрашенная окантовка.

Фиг.5 схематично иллюстрирует вариант воплощения блока 501 преобразования для обработки входного видеосигнала Vin для получения выходного видеосигнала Vout, проявляющего меньшее расслоение цветов при отображении на временном цветном дисплее, при этом блок 501 преобразования входит в состав временного цветного дисплея 503, содержащего блок 550 жидкокристаллического дисплея прямого видения пропускающего типа с задней подсветкой с помощью светодиодов. Следует подчеркнуть, что специалист может включить блок 501 преобразования настоящего изобретения в другие временные цветные дисплеи, либо с отдельной задней подсветкой и световым клапаном, либо с едиными модулями формирования цвета (то есть в которых определяется и цвет, и его амплитуда).

Неограничивающими примерами являются: проекционные дисплеи (например, с освещением с помощью DMD и LED, сверхмалых проекторов с размерами меньше человеческой руки или сравнимые с ней по размеру), лазерные дисплеи, жидкокристаллические дисплеи с разными, отдельно окрашенными блоками задней подсветки (особенно быстрые жидкокристаллические дисплеи, например жидкокристаллические дисплеи с "оптической компенсацией искривления" (OCB) или "ферроэлектрические" жидкокристаллические (FLC) дисплеи, которые являются достаточно быстрыми для использования более трех последовательных цветов, становятся более популярными) и т.д. Малые жидкокристаллические дисплеи прямого видения, включающие в себя настоящее изобретение, представляют интерес для мобильных устройств, таких как мобильные телефоны или переносные компьютеры.

Временные цветные дисплеи для воспроизведения цвета с помощью настоящего изобретения могут быть концептуально сгруппированы в два типа.

Во-первых, дисплей может являться стандартным дисплеем с красным R, зеленым G и синим B основными цветами, соответствующими, например, стандарту люминофоров Европейского союза радио и телевещания (EBU). В таком дисплее адаптивные основные цвета могут быть получены посредством освещения комбинацией красной R, зеленой G и синей B подсветок вместо только единственной из них в конкретный интервал времени, но эти основные цвета ограничены гаммой дисплея с красным R, зеленым G и синим B основными цветами.

Второй тип дисплея имеет возможность добавления или замены основных цветов (не равных цветам люминофора стандарта Европейского союза радио и телевещания (EBU)), необязательно в пределах гаммы красного R, зеленого G и синего B цветов. Это может быть фиксированное количество неизменных источников света, как, например, добавление желтого (Y), голубого (CY) и пурпурного (MG) основных цветов к красному R, зеленому G и синему B основным цветам уже создает такую расширенную гамму, что может быть воспроизведено большинство цветов, встречающихся в природе, то есть эти цвета также могут быть выбраны в качестве адаптивного нового основного цвета. Дополнительный вариант воплощения этого второго типа дисплея имеет быстро настраиваемые основные цвета. Например, из источника освещения с широким спектром может быть сформирован произвольный цвет посредством переменного фильтра, что может быть сделано, например, с помощью жидкокристаллических дисплеев.

Например, желтый пиксел, созданный световым клапаном 559, может быть сформирован посредством включения блока 551 формирования красного (первого) цвета в первом интервале времени и управления световым клапаном 551 таким образом, чтобы он передавал зрителю 505 (или отражал в других дисплеях и т.д.) правильную долю красного цвета в желтом цвете, который должен быть воспроизведен, и с соответствующими поправками блок 553 формирования зеленого цвета в следующем интервале времени. В соответствии с изобретением можно включить комбинацию красного и зеленого освещения в первом интервале времени. Это может сформировать в точности желтый цвет пиксела, но, возможно, его соседний пиксел является несколько более оранжевым. Это можно скорректировать, обеспечивая красное освещение в следующем интервале времени: тогда световой клапан 559 будет закрыт в позиции первого пиксела и открыт в желаемой степени в позиции второго пиксела, чтобы сделать желтый цвет второго пиксела в желаемой степени оранжевым. Аналогично для некоторого пиксела может потребоваться доля от блока 555 формирования синего цвета, и если блок 550 дисплея является блоком дисплея с множеством основных цветов, то также вообще будет присутствовать доля от блока 556 формирования четвертого цвета с основным цветом P.

Существуют другие способы сделать подсветку с множеством цветов, например, с помощью светодиодных модулей и гомогенизатора 557 освещения.

Блок 501 преобразования принимает через вход 508 видеосигнал от первой сети 507, которая может передавать видеосигнал (например, кабельная сеть, Интернет, сеть мобильной телефонии для портативных видеоприложений и т.д.). Блок 509 предварительной обработки цветов выполняет множество преобразований, чтобы осуществить преобразование, например, из цветовой системы YCrCb в линейную цветовую систему красного R, зеленого G и синего B цветов (с основными цветами стандарта Европейского союза радио и телевещания (EBU)) или XYZ. На этом линеаризованном изображении (поскольку это изображение с истинной яркостью, как его увидит зритель 505) вариант воплощения блока 511 выбора основного цвета в соответствии с изобретением будет делать свои вычисления. Блок выбора основного цвета также может исключительно или в дополнение быть выполнен с возможностью принимать один или более новых основных цветов, закодированных в информационном блоке 581, от второй сети 515 (которая может являться или не являться той же самой, как первая сеть 507). Например, это может быть осуществлено по отдельному каналу передачи данных, который может быть выбран посредством опознавания идентификатора программы, соответствующего желаемой видеопрограмме. Различные наборы новых основных цветов могут быть выбираемыми, каждый из наборов является более оптимальным для разных типов дисплеев. Для этого блок 511 выбора основного цвета (или специализированная отдельная часть блока преобразования 501) содержит блок 575 приема, выполненный с возможностью выполнять такие функции, как соединение, деформатирование и т.д.

Блок 511 выбора основного цвета может содержать память 513 для временного хранения, по меньшей мере, части изображения (поскольку будут выполняться глобальные статистические операции).

Способ получения первого нового основного цвета с низкой сложностью вычислений состоит в том, чтобы вычислить среднее значение всех цветов в изображении. Он может быть улучшен посредством вставки функции схемы взвешивания яркости пикселов (или амплитуд в компонентах красного R, зеленого G и синего B цветов), например, в среднем значении содержатся только те цвета, которые имеют яркость выше порогового значения. Или для взвешивания используется функция, применимая ко всем возможным значениям яркости, например:

где P - новый основной цвет, сумма взята по пикселам p, выбранным из области (например, все изображение или пикселы, удовлетворяющие предопределенным критериям), и три функции могут быть идентичными, например, яркости пиксела, разделенной на максимальную яркость, например, максимальную теоретическую или фактическую яркость в изображении.

Альтернативными статистическими операциями, обеспечивающими хорошие результаты, являются статистические данные, описывающие вероятности появления конкретных цветов, например, мода.

Блок 572 сегментации может быть включен в состав для предварительного сегментирования изображения на различно окрашенные области в соответствии с предопределенными допустимыми отклонениями однородности. Например, если в некоторых частях изображения присутствует много желтого цвета, а в другой части присутствует много (пурпурного) синего цвета, средний цвет был бы беловатым, следовательно, не очень соответствующим для любой части.

С предварительной сегментацией могут быть вычислены два новых основных цвета: одно среднее значение для желтых цветов и одно для синих цветов. Этот выбор оптимальных новых основных цветов следует отличать от использования новых основных цветов. Две РАЗЛИЧНЫЕ цветовые системы могут быть применены в разных (желтой/синей) областях изображения в той мере, как это позволяет геометрия освещения. Например, если используется матрица многоцветной светодиодной подсветки, можно выбрать разные цвета освещения для этих блоков, которые являются оптимальными (по меньшей мере) около границ желтых объектов (внутренние области являются менее критичными для неправильного выбора цветовой системы, поскольку глаз перемещается между различно расположенными аналогичными цветами и поэтому не будет испытывать окантовку и около границ синих объектов). Но как альтернатива единственная цветовая система может использоваться для всего изображения, но с этими двумя новыми основными цветами, добавленными к красному R, зеленому G и синему B основным цветам. Это в значительной степени будет иметь тот же эффект, так как желтые объекты будут иметь низкие составляющие значения синего основного цвета (хотя распределение составляющих коэффициентов различно для этих двух случаев), и делает возможным применение цветового представления с уменьшенной окантовкой на дисплеях различного типа, которые не имеют такой высокой степени точности освещения (например, только несколько наборов светодиодов или флуоресцентных ламп с указанными люминесцентными покрытиями по сторонам панели жидкокристаллической панели).

Преимущество наличия блока сегментации состоит в том, что могут быть введены дополнительные правила для выбора отдельных областей изображения, которые, вероятно, внесут раздражающую окантовку.

Посредством блока 571 датчика контура пиксел вблизи границ может быть выбран или по-другому взвешен, например, в зависимости от расстояния от границы цвета или объекта.

Датчики контура в сущности известны, но могут быть настроены на проблему цветовых границ, приводящих к цветовой окантовке.

Например, может использоваться следующий датчик контура:

где E - показатель контрастности края изображения, взята сумма абсолютных разностей взвешенных (как функция позиции пиксела p) значений компонента цвета в позиции пиксела во множестве выбранных (например, с ограниченной выборкой) позиций пикселов в левой опоре S(l) и правой опоре S(r), умноженных на функцию взвешивания для разных компонентов A_C( ), которая может являться разной константой для каждого компонента или функционально зависеть от оценки (например, являться средним значением компонента цвета в области поддержки), для каждого изображения компонента цвета (например, красного R, зеленого G, синего B). N - нормализатор. Функция A_C( ) взвешивания позволяет оценивать раздражение цветового края.

В некоторых вариантах воплощения блок 573 включен в состав для итерационного (по меньшей мере, с одним вторым шагом) уточнения выбора нового основного цвета и результирующего разложения цветов в изображении.

Может использоваться множество функций стоимости, обычно учитывающих, сколько мощности излучения распределено в разных основных цветах, например функция средней мощности излучения в наибольшем основном цвете и средней мощности излучения во втором по величине. Для этого информация о разложении передается блоку 511 выбора основного цвета через соединение 537. Могут использоваться более сложные функции, например взвешивание мощности пикселов в соответствии с их расстоянием от границы цвета, как определено выше, учитывая насыщенность или разность цветов между компонентами, и т.д.

Математические методы оптимизации, например наискорейший спуск или генетические алгоритмы, по существу известны.

По меньшей мере, один адаптированный к видеосигналу новый основной цвет 1P является выходными данными блока 511 выбора основного цвета, и он подается на вход блока 521 цветового преобразования. В зависимости от типа алгоритма (учитывая такие факторы, как размеры цветовой гаммы, которую можно охватить с помощью новых основных цветов, по сравнению с присутствующими в видеосигнале цветами) либо только новые основные цвета могут сформировать новую цветовую систему, либо они могут быть дополнены одним или более первоначальными основными цветами, обычно предварительно сохраненными в памяти 523 (в настоящее время имеется не очень много основных цветов, используемых в видеостандартах). Например, вполне может быть, что четыре новых основных цвета охватывают большинство красных, желтых, зеленых цветов, но насыщенный белый не может быть получен, область цветовой гаммы видеосодержания, которая может быть воспроизведена добавлением синего основного цвета (по определению все цвета в видеосигнале воспроизводимы цветовой системой, содержащей три основных цвета - красный R, зеленый G и синий B, если он был зарегистрирован камерой с цветовой системой, содержащей красный R, зеленый G и синий B цвета, и добавление дополнительных основных цветов не изменит это).

Первоначальный видеосигнал также вводится через соединение 527 в блок 521 цветового преобразования.

Существуют различные стратегии преобразования в цветовые системы с несколькими основными цветами (см., например, WO02/099557 или WO97/42770), но далее с помощью фиг.7 описана новая схема преобразования при добавлении дополнительного основного цвета.

Как только известны координаты для каждого основного цвета в линейном световом пространстве пикселов, их направляют блоку 525 последующей обработки цветов, который среди прочего выполняет отображение гамма-коррекции на каналах с помощью инверсии гамма-коррекции дисплея (например, некоторые жидкокристаллические дисплеи имеют сигмоидальную гамма-коррекцию). Следует отметить, что гамма-коррекция, которая должна быть применена, может зависеть от основных цветов в цветовой системе, таким образом, вариант воплощения блока 525 последующей обработки цветов хранит множество функций гамма-коррекции. Контроллер 531 может позволить блоку 533 передачи передать конечный видеосигнал на выход 535, только если были получены желаемые значения (для нерекурсивных вычислений блок 533 передачи присутствовать не должен).

В некоторых вариантах воплощения присутствует блок 597 быстрого анализа. Поскольку повторное вычисление новых основных цветов требует вычислительных ресурсов, более дешевые системы должны их ограничивать, следовательно, желательно, чтобы новые основные цвета повторно вычислялись только для последовательности изображений, таких как сцена. Блок 597 быстрого анализа выполнен с возможностью выполнять быстрое определение характеристик цветов изображения. Например, он может проанализировать несколько цветов в отдельных позициях в изображении, и посредством оценки функции разности интерпретировать, например, что сцена в лесу все еще продолжается. Блок 597 быстрого анализа дополнительно выполнен с возможностью инициировать (или альтернативно перестать блокировать) фазу выбора нового первичного цвета, если оцененное различие указывает, что началась новая сцена (например, существенное увеличение красных цветов), например, через управляющий код. Следует отметить, что простой датчик сцен, основанный на статистических данных цвета (с ограниченной выборкой), является достаточным, поскольку настоящее изобретение имеет отношение к окантовке отдельных цветных изображений.

Однако дополнительные варианты воплощения блока 597 быстрого анализа содержат соединение со второй сетью 515 для приема метаданных (таких как описатели значений последующих изображений) и также основывают инициализацию выбора основного цвета на этих метаданных.

Следует отметить, что между блоком 521 цветового преобразования и блоком 525 последующей обработки цветов по желанию может присутствовать блок динамической контрастности, который выполнен с возможностью дополнительно модифицировать цветовые координаты R, G, B, X, пиксела, которые должны быть отправлены световому клапану в последовательных интервалах времени. Модификация выполняется так, чтобы световая рамка была максимально открыта для пиксела в изображении, имеющем наибольшую долю отдельного компонента (например, красного R), и, следовательно, красное освещение аналогичным образом уменьшается.

Фиг.6 схематично иллюстрирует другой подход к вычислению зависящих от видеосигнала основных цветов, приводящих к меньшему расслоению цветов. Логическое обоснование этого подхода состоит в том, что вычисляются как можно менее насыщенные основные цвета, которые все еще охватывают цвета (большинство цветов), встречающиеся в видеоизображении (видеоизображениях). Цветовая гамма 601 является цветовой гаммой фактически встречающихся цветов видеосигнала (например, во время вечерней сцены; впоследствии во время сцены в лесу основные цвета будут повторно вычислены). Цветовая гамма с ограниченным представлением с помощью новых основных цветов 1P и 1Q, также показанная в трехмерном пространстве на фиг.9b как ограниченная цветовая гамма 900, охватывающая цвета 950', является меньше той, которая получена только посредством изменения масштаба первоначальных основных цветов 1R и 1G (см. линии 610 и 611).

Все цвета в трехмерной цветовой гамме 601 также будут находиться в двухмерной цветовой гамме IV, например, в максвелловской цветовой плоскости 620, 951, охватываемой концами единичных векторов 1R, 1G и 1B, или цветовой плоскости rg, которая является проекцией максвелловской цветовой плоскости 620, 951 на плоскость (1R, 1G).

Следовательно, одна возможность достичь конечного многомерного набора (трехмерных) основных цветов состоит в том, чтобы сначала вычислить оптимально ограниченные новые основные цвета в такой цветовой плоскости, как проиллюстрировано на фиг.8 и 9.

Блок 801 проектирования этого варианта 811 воплощения блока 511 выбора основного цвета проецирует трехмерные (R, G, B) кортежи на двухмерные значения с помощью известных колориметрических функций, как:

Далее, селектор 803 двухмерного основного цвета определяет ограничивающие основные цвета в цветовой плоскости. Можно попробовать треугольник, который заключает в себе все цвета в видеоизображении (видеоизображениях), хотя это будет немного менее неэффективно, приводя к слишком насыщенным основным цветам.

Например, на фиг.9a P1, P2 и P3 являются такими основными цветами. Они определены просто на основе максимального и минимального компонентов r, g и b для всех встречающихся цветов 950 пикселов в выбранном видео (например, группа изображений или сцена), следовательно, гамма цветов, охватываемая новыми основными цветами, определяется треугольником со сторонами, параллельными сторонам в треугольнике r, g, b. В этом примере:

Чтобы получить более точное соответствие, вычисляется многоугольник с большим количеством основных цветов (например, P2, P3, P4, P5). Тогда максимумы компонентов r, g, b (которые легко вычисляются) можно использовать, например:

При вычислении максимумов также могут использоваться процентили (например, 3% цветов могут выходить за пределы цветовой гаммы новых основных цветов), и статистика взвешенной яркости может использоваться подобным образом.

Конечно, следует учитывать возможности блока дисплея. Например, если из-за медлительности дисплея могут быть выбраны только четыре интервала времени, ограничение состоит в том, что может быть выбран, по большей мере, четырехугольник. Кроме того, выбранные основные цвета, возможно, должны быть в пределах треугольника r, g, b блока дисплея, как объяснено выше.

Другой вариант воплощения может сначала получить кривую вокруг точек цветовой гаммы 950. Это может быть сделано посредством вычисления центра массы и выбора для каждого направления самой далекой точки. Множество основных цветов тогда может быть рассчитано посредством полигонализации кривой с помощью любой методики, известной из обработки изображений для полигонализации кривых (например, разбиением линии точкой в интервале, наиболее удаленном от линии).

Из этого первого этапа, уже зная цветности ограничивающих основных цветов, окончательные основные цвета вычисляются посредством блока 805 вычисления трехмерных основных цветов.

Для этого основные цвета 820 с единичной яркостью масштабируются к окончательным новым основным цветам 822 для вывода (1P, 1Q), которые охватывают (существенно) все цвета, содержащиеся в трехмерном параллелепипеде, охватываемом этими основными цветами. Возможно, должно быть разрешено отсечение некоторых небольших выступов 603 цветов (например, не принимать во внимание более темные цвета).

Для охваченных цветов следующие уравнения должны быть истинны (для (по существу) всех цветов в выбранном наборе пикселов):

где С - цвет, встречающийся в видеоизображении, n - нормаль к (гипер)плоскости, содержащий N-1 основных цветов (N является количеством основных цветов), S - опорный вектор (или вектор смещения), то есть один из векторов, производящих точку на гиперплоскости, обычно угловая точка (например, p1 - возможная опора плоскости 901, но ими будут и ее другие 4 угла). Точка обозначает скалярное произведение, и суффиксы L и H указывают нижний и верхний опорные векторы (то есть опорные векторы ограничивающей плоскости с нижней/ более темной и верхней/ более светлой сторон, например, 902 и 901). Выражение для простоты может быть выбрано равным нулю, как на фиг.9b.

Следует отметить, что нормаль может быть вычислена из векторного произведения двух основных цветов.

Уравнение 6 также может быть упрощено в два уравнения:

В трех измерениях плоскости могут быть получены из простых вычислений, поскольку в качестве опорного вектора для каждой из ограничивающей областей с верхней/ более светлой стороны может быть использован максвелловский единичный основной цвет Pi, умноженный на масштабный коэффициент, приводя, наконец, к решению для этих трех масштабных коэффициентов:

и т.д., где P - основной цвет с единичной яркостью, определяемый с помощью любого из упомянутых выше первых шагов вывода на цветовой плоскости.

Однако для более трех основных цветов позиции/ опорные векторы ограничивающих плоскостей становятся взаимозависимыми (их нормали конечно фиксированы посредством первого этапа получения цветов в плоскости и преобразованием их в трехмерные цвета с единичной яркостью).

А именно, получается система с большим количеством уравнений (всех плоскостей), чем переменных (масштабных коэффициентов k для каждого основного цвета), которая может быть решена, например, с помощью математического линейного программирования (методика, известная специалистам или знакомым с этой областью математики).

Поскольку опорные векторы являются линейными комбинациями основных цветов с единичной яркостью из первого этапа (например, опорный вектор верхней плоскости может являться k1*P1+k2*P2+...), окончательное уравнение, которое должно быть оптимизировано (решено для k) при ограничении , становится

где l - логические переменные, показывающие, образует ли отдельный основной цвет часть опорного вектора, выбранного для гиперплоскости.

Такие же уравнения существуют для минимумов (см. выше уравнения 7).

Конечно, оптимизация также может быть выполнена непосредственно в трехмерном цветовом пространстве без первого этапа в цветовой плоскости, но тогда вычисления более сложны.

Выше вопрос был сосредоточен на вычислении оптимального/ хорошего нового основного цвета, приводящего к меньшей окантовке. Второй вопрос - как выполнить хорошее преобразование, имея новые основные цвета, поскольку должно быть ясно, что помещение приблизительно равной мощности излучения во всех компонентах вполне может привести к правильному воспроизведению цветов, но не к хорошему поведению с точки зрения окантовки.

Фиг.7 схематично иллюстрирует метод включения мощности излучения в четвертый добавленный основной цвет, который может быть обобщен на несколько основных цветов.

Вместо того, чтобы иметь неопределенную матрицу размерности 4x3 для перехода от координат (R, G, B) к 4 основным цветам, разложение может быть ограничено воспроизведением цвета 700 как смеси трихроматически воспроизведенного цвета 702 и добавленной величины четвертого основного цвета:

где первый вектор после знака равенства - фиксированное количество r, g и b, требуемое для воспроизведения цвета 700 в чистой трихроматической системе (то есть цвет входного видеосигнала), и второй вектор - фиксированная позиция четвертого основного цвета в универсальной цветовой системе (например, X, Y, Z). p4 - амплитуда, заданная четвертому основному цвету. Следовательно, амплитуды, требуемые для трех (r, g, b) других основных цветов (вектор перед знаком равенства), требуемых для воспроизведения цвета 700 в тетрахроматической системе, придерживающейся предложенного смешивания, являются линейно зависимыми от того, сколько примешивается к четвертому основному цвету. Следует отметить, что это может быть представлено как цвет 702, смещенный наружу от 700 вдоль направления p-700.

Это проиллюстрировано на фиг.7b. Ни одна координата не может быть меньше нуля или больше единицы (нормализована), что означало бы, что желаемый цвет не может быть получен с помощью такой комбинации.

По такой схеме легко получить максимально и минимально возможные значения для p4 при воспроизведении цвета 700, и, следовательно, также другие координаты посредством отсчетов линейных графиков. А именно, это минимальное значение P4min (711) является тем, в котором один из других основных цветов имеет значение нуль или единица.

Следовательно, немедленно получается также максимальная мощность излучения изображения, помещенная, например, в желтый новый основной цвет.

На практике не всегда оптимально использовать максимальную мощность и ограничивающий основной цвет, но может использоваться промежуточная стратегия между стратегиями выбора ограничивающего и среднего основного цветов, например, выбор основного цвета где-нибудь во внешних частях группы цветов видеоизображения.

Алгоритмические компоненты, раскрытые в этом тексте, на практике могут быть (полностью или частично) реализованы как аппаратные средства (например, части специализированной интегральной схемы) или как программное обеспечение, работающее на специальном процессоре цифровых сигналов или процессоре общего назначения и т.д.

Под компьютерным программным продуктом следует понимать любую физическую реализацию набора команд, позволяющих процессору - общего или специального назначения - после ряда загрузочных этапов (которые могут включать в себя такие этапы промежуточных преобразований, как трансляция на промежуточный язык и конечный язык процессора) получать команды в процессор, выполнять любую из характерных функций изобретения. В частности, компьютерный программный продукт может быть реализован как данные на носителе, таком как диск или лента, данные, присутствующие в памяти, данные, перемещающиеся по проводному или беспроводному сетевому соединению, или программный код на бумаге. Кроме программного кода характерные данные, требуемые для программы, также могут быть воплощены как компьютерный программный продукт.

Некоторые из этапов, требуемых для работы способа, могут уже присутствовать в функциональных возможностях процессора, а не быть описанными в компьютерном программном продукте, например этапы ввода и вывода данных.

Следует отметить, что описанные выше варианты воплощения иллюстрируют, а не ограничивают изобретение. Кроме комбинаций элементов изобретения, как они объединены в формуле изобретения, возможны другие комбинации элементов. Любая комбинация элементов может быть реализована в одном специализированном элементе.

Любой номер для ссылок между круглыми скобками в пункте формулы изобретения не предназначен для ограничения пункта формулы изобретения. Слово "содержит" не исключает наличие элементов или аспектов, не перечисленных в пункте формулы изобретения. Употребление элемента в единственном числе не исключает наличие множества таких элементов.