CN1666244A - 用于色序显示器的颜色再映射 - Google Patents

Abstract

用于顺序显示系统的颜色再映射方法校正缓慢的瞬时显示响应。

Description

用于色序显示器的颜色再映射

本发明涉及色序(color sequential)显示器，尤其涉及校正色序显示器中由于显示响应中的延迟产生的彩色误差。

色序显示器已经显露出作为既能实现低成本又能实现改善的图像质量的可行装置。但是为了降低会在这样的显示器中出现的瞬时色闪假象，则必须大幅度地提高帧频。这导致了较短的寻址时间，从而导致非常需要显示器的瞬时响应。当色序显示器中的显示响应缓慢时，就会发生彩色误差。

显示器领域中的一个远景方向是色序硅上液晶(LcoS)显示器的出现，例如美国专利号为US 5532763和US 6266105中所讲述的那样。但是在应用特定帧表示频率的彩色显示器中，例如在具有180Hz帧频表示的滚动彩色显示器中，液晶的响应时间缓慢，可以观察到彩色误差。一种解决方案是结合如转让给飞利普电子北美有限公司的、Albu的美国专利号为US 6320565中所讲述的黑色预写方案。然而，对于校正好的系统来说，即使具有这种系统，还是会存在大约15％的系统亮度的损失。系统效率是这样的显示系统的临界参数，因此降低亮度的解决方案是不利的。

结合本发明的优选实施例利用单板色序LCoS系统。某些色序LCoS系统利用向列型液晶(LC)的效应。由于向列效应，每个彩色子域向象素驱动模拟电压一次。接着，由于电压变化该LC重新定向。有限的响应时间意味着无法达到预定的亮度值。也由于根据液晶的重新定向发生的电容变化而发生亮度误差。该结果通常为彩色误差。

提出解决方案以改善色序显示器的操作，例如最小化彩色误差的影响和/或通过彩色数据的预校正来补偿误差，而保持低的光损失。解决方案经由查找表从颜色表示的简单顺序变化到彩色三元组的完全的再映射。

因此，在本发明的一个方面中，用于色序显示器的颜色再映射的方法包括输入三元组值的输入步骤，该三元组值分别表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的亮度；以及显示步骤，该步骤通过根据第一彩色亮度以第一颜色瞬时顺序显示图像，接着根据第二彩色亮度以第二颜色瞬时顺序显示该图像，然后根据第三彩色亮度以第三颜色瞬时顺序显示该图像来产生该图像，其中第一颜色为红色，第二颜色为蓝色，第三颜色为绿色，这样使得蓝色的图像在红色之后立即显示出来，绿色的图像在蓝色之后立即显示出来。

在本发明的另一个方面中，用于色序显示器的颜色再映射的方法包括输入三元组值的输入步骤，该三元组值分别表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的亮度；以及显示步骤，该步骤通过基于第一彩色亮度以第一颜色瞬时顺序显示图像，接着基于第二彩色亮度以第二颜色瞬时顺序显示该图像，然后基于第三彩色亮度以第三颜色瞬时顺序显示该图像来在显示器上产生该图像；以及颜色校正步骤，用于对于较慢的瞬时显示响应，通过校正来校正合成的显示亮度以更准确地符合各个图像亮度。

仍然在本发明的另一个方面中，色序显示系统包括用于输入三元组值的装置，该三元组值分别表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的亮度；用于在显示器上产生图像的装置，该产生图像是通过基于第一颜色亮度瞬时顺序地以第一颜色显示图像，接着基于第二颜色亮度瞬时顺序地以第二颜色显示该图像，然后基于第三颜色亮度瞬时顺序地以第三颜色显示该图像而实现的；以及计算机，对于较慢的瞬时显示响应，该计算机通过校正来校正合成的显示亮度以更准确地符合各个图像亮度。

参考下面的附图对本发明进行最好的描述，附图为：

图1说明应用于本发明的颜色再映射；及

图2说明LCD的亮度相对于驱动电压的工作情况。

LCoS显示器可以应用常规的白色LC的效应。就是说，具有0电压时，图像是白色的，而在全驱动电压时，图像为黑色。考虑显示饱和第二颜色、例如青色的情况。按照典型的红色、绿色、蓝色的颜色顺序，红色的LCD截止、绿色的LCD导通、蓝色的LCD导通，并且重复该顺序。这个较慢的转换对于白色是张弛(relaxation)的。因此，驱动黑色获得红色的有效遮板(shuttering)。接着，显示器张弛到绿色的状态。这是一个缓慢的转换，因此达到屏幕的绿色的总量小于预定量。

接下来，显示器再次被驱动为白色。由于在先的状态也是白色，所以实现了蓝色的全发射。最终结果是蓝色比绿色更多的达到屏幕，因此青色倾向蓝色。通常，当一种颜色远远少于另两种颜色时，显示的颜色倾向于两个较亮颜色的序列中的第二个颜色。

普遍显影下的投影显示系统可以应用高压弧光灯。这些灯倾向于缺乏光谱的红端。发现自然图像在黄-橙区域中对彩色误差是最敏感的。尤其是如果颜色显示出过量的绿色的话，则图像看起来是不好的。因此当出现误差时，最好是将这个黄-橙区域向红色推动，如在这此公开的本发明的实施例中所实现的。

典型地，顺序制彩色电视利用红、绿、蓝的颜色顺序。在这种情况下，来自于有限的响应速度的彩色误差就向绿色的方向推动黄-橙色。在这里公开的本发明的一个实施例中，计划采用红、蓝、绿的颜色顺序。用这样的顺序，误差在首选的红色方向中。这个颜色顺序已经在研究的显示器中实现了，并且结果也产生了主观上更好的图像。

校正颜色顺序是降低彩色误差影响的一种实施。为了减少或消除实际误差，我们提出，显示之前对彩色数据被再映射到LCD。再映射的最精确的方法是用全查找表(LUT)。对于每个颜色三元组(r，g，b)，分配修改后的颜色三元组(r′，g′，b′)。因此，例如，用红、绿、蓝的颜色表示顺序，青色(0，255，255)可被映射到(0，255，220)。用这个彩色数据组，绿色不能获得完全的传输，因此有意地减少蓝色以获得类似的传输值。

给出特定的显示系统，对于每个(r′，g′，b′)彩色输入组合，测量转换成(r，g，b)的全组彩色数据。测量的数据(r，g，b)表示定义了逆映射(r，g，b)到(r′，g′，b′)所获得的颜色。在具有每色8位的系统中，这种全查找表将256³输入值映射到256³预校正值。这是大映射，并且因此针对LUT需要大量的存储器。为了降低存储器负荷，可选择的是可以利用对彩色校正数据的内插法，应用针对LUT较粗糙的采样。

为了降低全查找表的存储和映射负担，我们选择性地基于各个三元组三种颜色的亮度的简单计算功能来计划映射。当不如LUT方法精确时，误差是小的并且无疑是不具有校正的整个系统的改善。

简单的线性运算映射承担最小的计算负荷。彩色空间的简单线性再映射可以通过彩色矩阵方法实现。在RGB的颜色顺序中，希望旋转彩色空间，使得黄色向着红色映射。这个彩色空间的旋转可以通过在RGB数据上或在从YUV到RGB的转换上进行的矩阵乘法实现。这种方法的缺点是基色也将被再映射。由于显示器在基色的表示中不产生彩色误差，所以这是不希望的。作为简单的线性运算映射的替换方案，也可以应用三元组亮度的非线性函数。

下面示出简单映射的一个例子，该简单映射将大量地产生期望的预校正。当从暗到亮驱动LCD时，显示器不足够快地响应，这样就不能获得全亮度。为了补偿这一点，可以增加亮度。然而，如果那个颜色已经处于全亮度，则这就是不可能的了。因此，采用减法方法，其中将降低后面颜色的亮度。降低的总量将取决于从暗到亮的变化的总量。

为了简单地实现这一点，引入下面的映射：

x′＝x^*(1-s^*max(0，x_-1-x_-2))

其中x表示输入颜色值，x_-1是在先的颜色值，x_-2是在x_-1之前的颜色值，s是标量缩减因数，以及x′是再映射的颜色。在这个等式中，所有颜色值都标准化为1。例如，假设全黑到白的转换，亮色获得85％的白色。对于s＝0.15，给出(0，1，1)的颜色三元组，再映射的三元组应该为(0，1.0，0.85)。

为了进一步说明本例，我们下面在色度图上检验颜色的映射。图1示出根据这个例子的映射，其中颜色顺序是RGB，缩减因数s＝0.15。开圆表示输入颜色，临近的闭合圆表示再映射的颜色。该再映射的颜色接着驱动给LCD。因此彩色校正将抵消由于缓慢的瞬时显示响应引起的彩色误差，而且将获得更精确的颜色显示。三角形表示显像基色轨迹。在这个例子中，颜色顺序是RGB。注意如何向红色方向预校正黄色输入。还要注意饱和的基色不受影响。同样，中性的灰色也不受影响。

下面我们检验不利用缩减的映射。代替的是允许信号超过100％。典型地在向列型LcoS系统中，白色驱动电压大于0伏。在示例系统中，阈值电压接近2伏。这是LC开始切换、并且全白色电压典型地接近这个阈值的电压。图2示出LCD的亮度相对于电压的采样曲线。如果输入亮度超过100％，那么电压就会接近0。通过降低白色电压，提高与黑色的电压差，这会帮助LC获得全亮度。

颜色再映射函数的例子是：

x′＝x^*(1+s^*max(0，x-x_-1))。

用这个映射，仅仅利用了在先状态信息。在这个方法中，必须将一些灰度级的值分配给大于100％的输入。因此，在灰度显示上存在一些损失。提高的驱动可以补偿亮度损失的程度是有限的。在那种情况下，可以应用既增加浅色又减少强色的一些组合函数。这里出现的函数是相对简单的。可以实施更复杂的函数以更精确地预校正输入信号。

根据对附图、公开内容和所附权利要求的学习，本发明的其它实施例、实施例的变化和等价物、以及其它方面、目的和优点对本领域技术人员将是显而易见的，并且是可以获得的。术语“计算机”代表任何可以计算且执行算法的装置，非穷举地包括大型设备、微芯片和两者之间的所有事物。

Claims (14)

1.用于色序显示器的颜色再映射的方法，包括：

输入三元组值的输入步骤，该三元组值表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的各自的亮度；和

显示步骤，该步骤通过以根据第一彩色亮度的第一颜色、接着以根据第二彩色亮度的第二颜色、然后根据以第三彩色亮度的第三颜色瞬时顺序显示该图像来产生该图像，

其中第一颜色是红色、第二颜色是蓝色，而第三颜色是绿色，这样使得蓝色图像在红色之后立即被显示出来，而绿色图像在蓝色之后立即被显示出来。

2.用于色序显示器的颜色再映射的方法，包括：

输入三元组值的输入步骤，该三元组值表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的各自的亮度；

显示步骤，通过以基于第一彩色亮度的第一颜色、接着以基于第二彩色亮度的第二颜色、然后以基于第三彩色亮度的第三颜色瞬时顺序显示该图像来在显示器上产生图像；以及

彩色校正步骤，用于通过校正缓慢瞬时显示响应来校正所得到的显示亮度以更准确地符合各个图像亮度。

3.权利要求2的颜色再映射方法，其中所述彩色校正步骤包括：

确定对应各个输入三元组值的多个期望的校正的三元组值；

将多个期望的校正的三元组值的每一个分配到先验的查找表中与其相应的各个输入三元组值；及

对于接收到的每个输入三元组值，查询查找表中相应的校正的三元组值，并代替输入三元组值，利用该相应的校正的三元组值驱动显示器。

4.权利要求3的颜色再映射方法，其中所述查找表是提供每个可能的彩色三元组值的校正值的完全查找表。

5.权利要求3的颜色再映射方法，其中所述查找表是过程采样表，这样使得查找表中的校正三元组值对应于多个不同的可能的输入三元组值。

6.权利要求3的颜色再映射方法，其中所述查找表是过程采样表，并且进一步内插校正后的三元组值以获得对于输入三元组值的所计算的校正的三元组值。

7.权利要求2的颜色再映射方法，其中所述彩色校正步骤包括计算校正后的三元组值作为输入三元组值的第一、第二和第三彩色分量各个亮度的函数。

8.权利要求7的颜色再映射方法，其中所述函数是第一、第二和第三分量亮度中至少两个的线性函数。

9.权利要求8的颜色再映射方法，其中所述函数包括通过矩阵操作实现的彩色空间的线性再映射旋转。

10.权利要求7的颜色再映射方法，其中所述函数至少部分地是第一、第二和第三分量亮度中至少两个的非线性函数。

11.权利要求2的颜色再映射方法，其中所述彩色校正步骤包括基于各个当前的输入三元组值和各个过去的输入三元组值来计算校正后的三元组值，该过去的输入三元组值是在当前的输入三元组值之前接收到的。

12.权利要求2的颜色再映射方法，其中所述彩色校正步骤包括基于在先状态三元组值信息来计算校正后的三元组值。

13.权利要求2的颜色再映射方法，其中所述彩色校正步骤包括用于根据在先状态三元组值信息计算三元组值的步骤。

14.色序显示系统，包括：

用于输入三元组值的装置，该三元组值表示要显示图像的第一、第二和第三彩色分量的各自的亮度；

用于在显示器上产生图像的装置，通过以基于第一彩色亮度的第一颜色、接着以基于第二彩色亮度的第二颜色、然后以基于第三彩色亮度的第三颜色瞬时顺序显示该图像在显示器上产生图像；及

计算机，该计算机通过校正缓慢的瞬时显示响应来校正所得到的显示亮度以更精确地符合各个图像亮度。

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