專利名稱：利用基于對像素執(zhí)行的測試的顏色坐標的權重進行子像素著色的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示設備中的子像素著色和色域映射。
背景技術：
在如下的權利共有的美國專利和專利申請中公開了新穎的子像素排列以改 善圖像顯示設備的成本/性能曲線，包括(1)發(fā)明名稱為“ARRANGEMENTOF COLOR PIXELS FOR FULL COLOR IMAGING DEVICES WITHSIMPLIFIEDADDRESSING"的美國專利 No. 6，903，754 (，754專利)；(2) 2002年10月22日提交的申請?zhí)枮?0/278，353且發(fā)明名 稱為“IMPROVEMENTS T0C0L0R FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS ANDLAY0UTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH INCREASEDM0DULATI0N TRANSFER FUNCTION RESPONSE” 的美國專利公開No. 2003/0128225 (，225申請)；(3) 2002年10月22日提交的申請?zhí)?為 10/278，352 且發(fā)明名稱為 “IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAYSUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXELRENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS" 的美國專利公開No. 2003/0128179 (，179申請)；(4) 2002年9月13日提交的申請?zhí)?為 10/243,094 且發(fā)明名稱為 “IMPROVED FOUR COLOR ARRANGEMENTS ANDEMITTERS FOR SUB-PIXEL RENDERING” 的美國專利公開 No. 2004/0051724 (，724 申請)；(5)2002 年 10 月 22日提交的申請?zhí)枮?CV278, 328且發(fā)明名稱為“IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXELARRANGEMENTS AND LAYOUTS WITH REDUCED BLUE LUMINANCEffELL VISIBILITY” 的美國專利公開 No. 2003/0117423(，423 申請)；(6) 2002 年 10 月 22 日提 交的申請?zhí)枮?10/278，393 且發(fā)明名稱為 “COLOR DISPLAYHAVING HORIZONTAL SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS”的美國專利公開No. 2003/0090581 (，581 申請)；以及(7)2003 年1月16日提交的申請?zhí)枮?0/347，001且發(fā)明名稱為“頂PROVED SUB-PI XELARRANGEMENTS FOR STRIPED DISPLAYS AND METHODS ANDSYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING SAME” 的美 國專利公開 No. 2004/0080479 (，479 申請)。上述，225、，179、，724、，423、，581 和，479 公 開申請和美國專利No. 6，903，754中的每一個都通過參考在這里整體引入。在如下的權利共有的美國專利文獻中公開了對于在水平方向上具有偶數(shù)個子像 素的特定的子像素重復組，用于實現(xiàn)改善的系統(tǒng)和技術，例如極性反轉方案和其他改善方 案(1)申請?zhí)枮?10/456，839 且發(fā)明名稱為 “IMAGEDEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CRYSTAL DISPLAYS”的美國專利公開 No. 2004/0246280 (，280 申請)；(2)申請?zhí)枮?10/455，925 且發(fā)明名稱為“DISPLAY PANEL HAVING CROSSOVER CONNECT 10NSEFFECTING DOT INVERSION” 的美國專利公開 No. 2004/0246213 (，213 申請)；(3)申請?zhí)枮?10/455，931 且 發(fā)明名稱為 “SYSTEM AND METHOD 0FPERF0RMING DOT INVERSION WITH STANDARD DRIVERS ANDBACKPLANE ON NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS”的美國專利公開No. 2004/0246381 (，381 申請)；(4)申請?zhí)枮?10/455，927且發(fā)明名稱為“SYSTEMAND METHOD FOR COMPENSATING FOR VISUAL EFFECTS UP0NPANELS HAVING FIXED PATTERN NOISE WITH REDUCEDQUANTIzATIONERROR”的美國專利公開No. 2004/0246278 (，278申請)；(5)申請?zhí)枮?0/456，806且發(fā) 明名稱為"DOT INVERSION ON NOVEL DISPLAYPANEL LAYOUTS WITH EXTRA DRIVERS，，的 美國專利公開No. 2004/0246279 (，279申請)；(6)申請?zhí)枮?0/456，838且發(fā)明名稱 為“LIQUIDCRYSTAL DISPLAY BACKPLANE LAYOUTS AND ADDRESSING F0RN0N-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS” 的美國專利公開 No. 2004/0246404 (，404 申請)；(7) 2003 年 10月28日提交的申請?zhí)枮?0/696，236且發(fā)明名稱為“IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUIDCRYSTAL DISPLAYS WITH SPLIT BLUE SUBPIXELS” 的美國專利公開 No. 2005/0083277 (，277 申請)；以及，(8) 2004 年 3 月 23 日提交的申請?zhí)枮?10/807，604 且發(fā)明名稱為“IMPROVED TRANSISTOR BACKPLANES F0RLIQUID CRYSTAL DISPLAYS COMPRISING DIFFERENT SIZEDSUBPIXELS，，的美國專利公開 No. 2005/0212741 (，741 申請)。 上述，280、，213、，381、，278、，404、，277和，741公開申請中的每一個都通過參考在這里 整體引入。在以上參考的美國專利文獻和如下的權利共有的美國專利和專利申請中進 一步公開的子像素著色(SPR)系統(tǒng)和方法結合時，上述改善特別顯著(1)2002年1月 16日提交的申請?zhí)枮?0/051,612且發(fā)明名稱為“CONVERSION OFA SUB-PIXEL FORMAT DATA TO ANOTHER SUB-PIXEL DATA FORMAT” 的美國專利公開 No. 2003/0034992 (，992 申請)；⑵2002年5月17日提交的申請?zhí)枮?0/150，355且發(fā)明名稱為“METHODS AND SYSTEMS F0RSUB-PIXEL RENDERING WITH GAMMA ADJUSTMENT” 的美國專利公開 No. 2003/0103058 ( 58申請)；(3) 2002年8月8日提交的申請?zhí)枮?0/215，843且發(fā)明名 稱為“METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERINGffITH ADAPTIVE FILTERING，，的美國 專利公開No. 2003/0085906 (，906申請)；(4) 2003年3月4日提交的申請?zhí)枮?0/379, 767 且發(fā)明名稱為"SYSTEMSAND METHODS FOR TEMPORAL SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGEDATA” 的美國專利公開No. 2004/0196302 (，302申請)；(5) 2003年3月4日提交的申請?zhí)枮?10/379，765 且發(fā)明名稱為"SYSTEMS AND METHODS F0RM0TI ON ADAPTIVE FILTERING” 的美 國專利公開No. 2004/0174380 (，380 申請)；(6)發(fā)明名稱為‘‘SUB-PIXEL RENDERING SYSTEM AND METH0DF0R IMPROVED DISPLAY VIEWING ANGLES，，的美國專利 No. 6，917，368 (，368 專 利)；以及，(7) 2003年4月7日提交的申請?zhí)枮?0/409，413且發(fā)明名稱為‘‘IMAGE DATA SET WITH EMBEDDED PRE-SUBPIXEL RENDEREDIMAGE” 的美國專利公開 No. 2004/0196297 (，297 申請)。上述，992、，058、，906、，302、，380和，297申請和，368專利中的每一個都通過參 考在這里整體引入。在如下的權利共有的美國專利和共同待審的美國專利申請中公開了在色域轉換 和映射方面的改善(1)發(fā)明名稱為"HUE ANGLE CALCULATIONSYSTEM AND METHODS”的美 國專利No. 6，980，219 (，219專利)；(2) 2003年10月21日提交的申請?zhí)枮?0/691，377且 發(fā)明名稱為"METHOD ANDAPPARATUS FOR CONVERTING FROM SOURCE COLOR SPACE T0TARGET COLOR SPACE” 的美國專利公開 No. 2005/0083341 (，341 申請)；(3) 2003 年 10 月 21 日提 交的申請?zhí)枮?10/691,396 且發(fā)明名稱為"METHOD ANDAPPARATUS FOR CONVERTING FROM A SOURCE COLOR TO A TARGETC0L0R SPACE”的美國專利公開 No. 2005/0083352 (，352 申請)； 以及(4)2003年10月21日提交的申請?zhí)枮?0/690，716且發(fā)明名稱為‘‘GAMUTC0NVERSI0N SYSTEM AND METHODS” 的美國專利公開 No. 2005/0083344(，344 申請)。上述，341、，352和’ 344申請和美國專利’ 219中的每一個都通過參考在這里整體引入。在如下的美國專利申請中描述了額外的優(yōu)點(1)2003年10月28日提交的申 請?zhí)枮?10/696，235 且發(fā)明名稱為 “DISPLAY SYSTEM HAVINGIMPROVED MULTIPLE MODES FOR DISPLAYING IMAGE DATA FROMMULTIPLE INPUT SOURCE FORMATS” 的美國專利公開 No. 2005/0099540 (，540 申請)；和(2) 2003 年 10 月 28 日提交的申請?zhí)枮?10/696，026 且發(fā)明名稱為“SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING IMAGEREC0NSTRUCTI0N AND SUBPIXEL RENDERING TO EFFECT SCALINGFOR MULT I-MODE DISPLAY” 的美國專利公開 No. 2005/0088385 (‘ 385申請)。上述專利申請中的每一個都通過參考在這里整體引入。此外，如下這些權利共有和共同待審申請中的每一個都通過參考在這里整體 引入(1)申請?zhí)枮?10/821，387 且發(fā)明名稱為 “SYSTEM AND METH0DF0R IMPROVING SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA INN0N-STRIPED DISPLAY SYSTEMS” 的美國專利 公開 No. 2005/0225548 (，548 申請)；(2)申請?zhí)枮?10/821，386 且發(fā)明名稱為 “SYSTEMS AND METH0DSF0R SELECTING A WHITE POINT FOR IMAGE DISPLAYS” 的美國專利公開 No. 2005/0225561 (，561申請)；(3)申請?zhí)柗謩e為10/821，353和10/961，506且發(fā)明名稱同 為"NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTSFOR HIGH BRIGHTNESS DISPLAYS，，的美國 專利公開No. 2005/0225574 (，574申請)和美國專利公開No. 2005/0225575 (，575申請)；
(4)申請?zhí)枮?0/821，306且發(fā)明名稱為“SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED GAMUTMAPPING FROM ONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER” 的美國專利公開 No. 2005/0225562 (，562 申請)；
(5)申請?zhí)枮?0/821，388 且發(fā)明名稱為 “IMPROVED SUBPIXEL RENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESSSUBPIXEL LAYOUTS” 的美國專利公開 No. 2005/0225563 (，563 申請)；以 及(6)申請?zhí)枮?10/866，447 且發(fā)明名稱為 “INCREASING GAMMA ACCURACYIN QUANTIZED DISPLAY SYSTEMS” 的美國專利公開 No. 2005/0276502 (，502 申請)。在如下的申請中描述了對顯示系統(tǒng)及其操作方法的額外的改進和實施例
(1)2006年4月4 日提交的發(fā)明名稱為“EFFICIENT MEMORY STRUCTUREF0R DISPLAY SYSTEM WITH NOVEL SUBPIXEL STRUCTURES” 的專利合作條約(PCT)申請 No. PCT/US 06/12768 ；
(2)2006年4 月 4 日提交的發(fā)明名稱為 “SYSTEMS AND METHODS FOR IMPLEMENTING LOff-COSTGAMUT MAPPING ALGORITHMS” 的專利合作條約(PCT)申請 No. PCT/US06/12766 ；
(3)2006年4 月 4 日提交的發(fā)明名稱為“SYSTEMS AND METH0DSF0R IMPLEMENTING IMPROVED GAMUT MAPPING ALGORITHMS”的美國專利申請?zhí)朜o. 11/278，675，其還以美國專利申請公開 2006/0244686 公開；(4) 2006 年 4 月 4 日提交的發(fā)明名稱為“PRE-SUBPIXELRENDEREDIMAGEP ROCESSING IN DISPLAY SYSTEMS” 的專利合作條約(PCT)申請 No. PCT/US 06/12521 ；以及 (5) 2006 年 5 月 19 日提交的發(fā)明名稱為“MULTIPRIMARY COLOR SUBPIXEL RENDERING WITH METAMERICFILTERING”的專利合作條約(PCT)申請No. PCT/US 06/19657。上述這些權利共 有的申請中的每一個也通過參考在這里整體弓I入。如上面提及的一些專利申請中描述的一樣，通過大量被稱為像素的區(qū)域106 (圖 1)代表圖像104(圖1)。各像素106都與必須由顯示器110中的一組子像素來顯示的顏色 相關聯(lián)。各子像素顯示“基”色，即各子像素都與某種色調和飽和度相關聯(lián)。通過混合基色 獲得其他顏色。各像素106被映射到將要用來顯示像素的顏色的一組子像素，這組子像素 包含一個或多個的子像素。
在某些顯示器中，每一組子像素都包括每種基色的子像素。子像素很小，并且相互 間隔很近，以提供期望的分辨率。然而這樣的結構是不經濟的，因為它不匹配人眼視覺的分 辨率。相比色度差，人類對于亮度(luminance)差的感知更明顯。因此，某些顯示器將輸入 像素106映射到不包括每種基色的子像素的子像素組。盡管色度分辨率降低，但是可將亮 度分辨率保持很高。如圖1所示，并且在2006年11月30日公開為No. WO 2006/127555A2的PCT申請 和2006年11月2日公開為No. US 2006/0244686A1 (美國專利申請?zhí)?1/278，675)當中描 述了一種這樣的顯示器110。顯示器110是RGBW類型的，具有紅色子像素120R、藍色子像 素120B、綠色子像素120G和白色子像素120W。所有這些子像素120面積上都是相同的。每 一組子像素由在同一行上兩個相鄰的子像素組成。這些組124在下文中被稱為“對”。每個 對124由紅色子像素120R和綠色子像素120G組成(這樣的對在下文中被稱為“RG對”)， 或是每個對由藍色子像素120B和白色子像素120W組成(“BW對”)。在每個RG對中，紅色 子像素位于綠色子像素的左側。在每個BW對中，藍色子像素處在左側。在每行和每列中RG 對和BW對交替。圖像中的第χ列第y行上的各像素106(下文中稱為像素“106x,y”)被映射到第χ 列第y行上的子像素對124 (下文中的“ 124x, y” )。在顯示器110中，連續(xù)的指數(shù)X和y表 示連續(xù)的對，但不是連續(xù)的子像素。各個對124僅有兩個子像素，并提供在亮度上而非色度 上的高范圍和高分辨率。因此，如圖2所示，并且如在前述的某些專利申請中所述的“子像 素著色操作(SPR) ”中，一部分輸入像素的亮度可能必須偏移至鄰近的對124。圖2示出了對于紅色和綠色子像素的sra操作?？梢韵嗨频姆绞絹硖幚硭{色和白 色子像素。Sra操作以線性方式計算分別定義了紅色、綠色、藍色和白色子像素的亮度的值 Rw、Gw、Bw、Ww，即亮度是子像素值的線性函數(shù)(對于不同的基色可使用不同的函數(shù))。值Rw、 GW、BW、Ww隨后被用來確定對子像素提供的電信號以獲得期望的亮度。圖2示出了在每個子像素對124上疊加的像素106。藍色和白色子像素沒有示出。 顯示區(qū)域被細分成以每個RG對124為中心的“采樣”區(qū)域250?？梢圆煌姆绞絹矶x采 樣區(qū)域250，并且在圖2中選擇了菱形區(qū)域250。除了顯示器的邊緣位置外，區(qū)域250彼此 之間是全等的(congruent)。在線性RGBW色坐標系統(tǒng)下表示各像素106的顏色。對于每個RG對124x,y，紅色子 像素的Rw值被確定為與以RG對124x,y為中心的采樣區(qū)域250重疊的所有像素106的R坐 標的加權總和。權重被選擇為總和為1，并與采樣區(qū)域250和各像素106重疊的區(qū)域呈比 例。特別的，如果子像素對124x,y不位于顯示器的邊緣位置，則紅色值Rw為Rff = 1/2*RX, ,+l/S^R,^, y+l/8*Rx+1, y+l/8*Rx, ,-!+l/S^R,, y+1 (1)換句話說，通過利用如下的濾波器內核對像素106的各個R坐標應用3X3菱形濾 波器來著色紅色子像素120R
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1/81/21/801/80 還可對綠色、藍色和白色子像素(除了邊緣之外)使用相同的濾波器內核。還可 使用其他的濾波器內核。參見例如前面提到的美國專利公開No. 2005/0225563。
子像素著色中執(zhí)行的亮度偏移可能不利地導致諸如模糊或局部對比度損失等圖 像降級?？赏ㄟ^應用銳化濾波器(例如D0G，即高斯差分)來改善圖像。見例如前面提到的 PCT申請WO 2006/127555。關于圖像質量的其他額外的改善也是期望的。進一步，如上所述的一些操作會導致某些子像素值處在色域外，特別是在對色域 限制明亮度(brightness)以降低功率消耗時。強迫子像素值進入可利用的色域可能引起 圖像變形，例如降低局部對比度，因此這樣的變形必須被最小化。期望改善色域映射操作， 特別是在低明亮度環(huán)境中。

發(fā)明內容
這部分總結了本發(fā)明的一些特征。在隨后的部分中還描述了其他的特征。本發(fā)明 是由所附的權利要求限定的，其通過參考被引入在這部分當中。圖3示出了與本發(fā)明的某些實施例一起使用的顯示裝置的方框圖。例如，這可以 是液晶顯示器(IXD)。顯示單元110可以如圖1所示。由背光單元310發(fā)射的光經過顯示 器110的子像素到達觀察者314。以數(shù)字形式將圖像數(shù)據(jù)104提供給用于執(zhí)行如圖2所示 的子像素著色和其他一些可能的操作的圖像處理電路320，并向顯示器110提供子像素值 R、G、B、W。通過適當?shù)男薷?例如，在顯示單元110提供的亮度是顯示單元接收到的子像素 值的非線性函數(shù)的情形下的伽馬轉換)從sra處理中生成的Rw、Gw、Bw、Ww值獲得上述這些 子像素值。向顯示單元110提供的各子像素值定義了為獲得期望的圖像必須由相應的子像 素透射多少光。圖像處理電路320還向背光單元310提供用于指定背光單元的輸出功率的 控制信號BL。為了降低功率消耗，輸出功率BL應該僅與圖像中的最高的子像素值所需的功 率一樣高。因此，可基于子像素值動態(tài)地控制輸出功率BL。這稱作動態(tài)背光控制(DBLC)。 電路320調節(jié)子像素值RGBW以便在BL較低時子像素更能透射。在特別強調功率的環(huán)境下 (例如，在諸如移動電話等電池操作系統(tǒng)中)，BL值比最高的子像素值所需的值較低。這稱 為“侵略性DBLC” ( "aggressive DBLC”)。侵略性DBLC可能導致對比度方面的損失。圖4示出了電路320的某些實施例中的數(shù)據(jù)路徑。方框410將圖像104(各像素 106的顏色)轉換到線性色彩空間，例如線性RGB。方框420將圖像從線性RGB空間轉換到 線性RGBW表示。方框430使用線性RGBW數(shù)據(jù)以確定對于DBLC或侵略性DBLC操作而言背 光單元的輸出功率信號BL，并將信號BL提供給背光單元310。方框420還向方框444提供 關于信號BL的信息。方框444使用該信息來縮放RGBW坐標以調節(jié)背光單元的輸出功率 BL?？s放操作會驅使某些顏色到顯示器110的色域外，特別是對于侵略性DBLC而言。方框 450執(zhí)行色域鉗位(色域映射)操作以用色域內的顏色替代色域外的顏色。方框454對于方框450的輸出執(zhí)行子像素著色(例如，如圖2所示)。此外，還可 以應用銳化濾波器。在前面提及的PCT申請WO 2006/127555和2006年11月2日公開的美 國專利申請公開2006/0244686中描述了稱為“meta luma”銳化的示例，這兩份專利文件都 通過參考引入到這里。更具體的，方框420中從RGB到RGBW的轉換不是唯一的，這是因為相 同的顏色具有不同的RGBW表示。這樣的表示在一些文獻中被稱為“條件等色(metamer)”。 (其他文獻使用術語“條件等色”來表示有不同光譜功率分布但被感知為相同顏色的電磁 波，但是不同的RGBW表示不必然意味著不同的光譜功率分布hetaluma銳化基于像素106 相對于周邊的相對明亮度來選擇每個像素106的條件等色。假設像素106與緊上方、緊下方、緊左側、緊右側的周邊像素相比更明亮。如果將明亮的像素106映射到BW對124，則期 望選擇具有較大W坐標的條件等色以提高BW對的亮度。如果將明亮的像素106映射到RG 對，則期望選擇具有較大R和G坐標的條件等色，因此得到較小的W坐標。銳化的另一示例是高斯差分。還可應用其他類型的銳化。所得到的子像素值被提供給顯示器110(如果顯示器110中的子像素亮度不是子 像素值的線性函數(shù)，則可能在伽馬轉換之后)。圖4不是可執(zhí)行的全部操作的全部表示。例 如，還可追加抖動和其他操作。此外，操作不必獨立地執(zhí)行或是按照如上所述的順序執(zhí)行。圖1所示的顯示器110對于某些特征而言可比其他特征更佳地(更銳利地)顯示。 例如，由于各行子像素120都包括全部基色(紅色、綠色、藍色和白色)的子像素，因此水平 線可以作成相當銳利。出于相似的緣故，垂直線也是銳利的。然而，由于子像素對124的各 個對角線都僅包括RW對或僅包括RG對，因此較難使得對角線變得銳利。如果圖像104具 有映射到RW對124的對角線或BW對的對角線的對角線，則該對角線將會變得模糊，這是由 于sra操作中執(zhí)行的亮度偏移造成的。例如，假設將紅色對角線D(圖5)映射到BW像素對 124上。Sra操作將會等量地偏移紅色能量至鄰近的對角線A、B (映射到RG對)，由此對角 線D會變得模糊。在本發(fā)明的某些實施例中，將Sra操作修改為，使得鄰近的對角線A和B中的一條 與對角線A和B中的另一條相比較，從D偏移更多的能量。結果，對角線D將會變得更加銳 利。進而，在傳統(tǒng)的IXD顯示器中，以幀的方式來顯示數(shù)據(jù)。幀是顯示整個圖像104所 需的時間間隔。即使圖像不改變，仍對每個幀執(zhí)行圖4的數(shù)據(jù)處理(例如，每秒60或者更 多幀)。這在許多方面都是低效率的，包括功率消耗、數(shù)據(jù)處理資源的使用(例如，電路320 中的微處理器資源)、顯示圖像中的變化所需的時間等。因此，對于每個新的幀，期望最小 化對未變化的圖像部分的處理。特別地，期望避免對未變化的圖像部分再做sra處理(方 框454)。然而，這在圖4的實施例中是很困難，因為即使圖像中很小的變化都可能影響方 框420生成的RGBW坐標的最大值并且因此可能影響方框430生成的BL值。如果BL值發(fā) 生變化，則不得不對于整個圖像再做縮放和色域鉗位操作(444、450)。圖6示出了可選實施例，其中在SI3R之后執(zhí)行縮放(444)、色域鉗位(450)和確定 BL值(430)。這里，將Sra輸出保存在幀緩沖器610當中，并在每一幀中，僅對圖像中變化 的部分(可在操作410前確定變化的部分)執(zhí)行操作410、420、454。該實施例減少了對未 變化的圖像部分的重復處理。然而，色域鉗位(450)可能導致如上所述的局部對比度的損 失，該損失不會被與SPR結合執(zhí)行的銳化操作所校正。因此，在本發(fā)明的某些實施例中，由 方框450執(zhí)行其他類型的銳化，尤其是針對對角線。例如，假設對角線D(圖5)是由明亮的 飽和色所包圍的暗線。明亮的飽和色很可能出現(xiàn)在色域外，這是因為它們的亮度不能完全 地被白色子像素所共享。暗線D將可能出現(xiàn)在色域內。傳統(tǒng)的色域鉗位操作將會降低周邊 子像素的亮度以降低和線D的對比度，并使得線D幾乎不可見。在某些實施例中，色域鉗位 檢測明亮的飽和周邊上的暗的對角線并降低暗的對角線的亮度以提高局部對比度。本發(fā)明包括以相對低的成本提高圖像質量的實施例。更具體的，電路320可構造 成細致地分析圖像104并對任何種類的圖像都提供最佳的圖像質量，這樣的電路也處在本 發(fā)明的范圍之內，但是這樣的電路可能是大的和/或復雜的和/或慢的。在某些實施例中，
圖11至圖13示出了在圖像部分的更新中的像素區(qū)域；
圖14示出了本發(fā)明的某些實施例中的像素、子像素和幀緩沖器中的子像素數(shù)據(jù)
具體實施例方式在本部分中描述的實施例闡述但其不用來限定本發(fā)明。本發(fā)明是由所附的權利要 求來限定。下面將會針對圖1和圖3的顯示單元110的示例描述本發(fā)明的某些實施例。數(shù)據(jù) 處理將被假設為如圖4或圖6中一樣。轉換到RGBW (步驟420)。出于說明的目的，假設方框410對于每個像素106輸出 線性RGB色彩空間下的色坐標r、g、b。r、g、b坐標中的每一個是允許從0到某個最大數(shù) MAXCOL閉區(qū)間之間變化的整數(shù)。例如，如果r、g和b表示為8比特，則MAXCOL = 255。在 某些實施例中，以更多的比特來保存色坐標以避免精度的損失。例如，如果開始時以每個坐 標為8比特值將像素顏色表示在非線性色彩空間(例如，sRGB)中，則轉換到線性RGB色彩 空間(“伽馬轉換”)可能對r、g和b產生分數(shù)數(shù)值。為了減小量化誤差，將r、g、b中的每 一個表示為11比特，具有MAXCOL = 2047。顏色r = g = b = 0是全黑色，而顏色r = g = b = MAXCOL是可能的最明亮的白 色。假設RGBW是R、G、B、W中的每一個都是從0至MAXCOL閉區(qū)間之間變化的整數(shù)的線性表 達。最明亮的RGB白色被轉換為最明亮的RGBW白色，其坐標是R = G = B = W = MAXCOL0 這些假設是非限制性的。對于不同的坐標(!·，8，比1 ，6，8，1)，默乂0^可以是不同的，其他 的變化也是可能的。
可以簡化圖像分析來以合理的成本對多數(shù)圖像提供高的圖像質量。除了所附的權利要求所限定的特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明并不局限于如上所述的特 征和優(yōu)點。例如，本發(fā)明并不局限于圖1所示的顯示器110、RGBW顯示器、或是對角線相比 水平或垂直線承載了較少色度信息的顯示器。某些實施例銳化非對角線特征。其他實施例 都包括在如所附的權利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內。


圖1示出了將像素構成的圖像映射到具有子像素的顯示器的現(xiàn)有技術；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術的子像素著色操作的幾何示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的顯示設備的方框圖；圖4示出了圖3的顯示設備的某些實施例中的數(shù)據(jù)路徑；圖5示出了具有對角線的圖像；圖6示出了圖3的顯示設備的某些實施例中的數(shù)據(jù)路徑；圖7A、圖7B示出了在圖5的圖像處理的不同階段中的可能的子像素值；圖8是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的子像素著色的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的色域鉗位(gamut clamping)的流程圖；圖10是圖3的顯示設備的一部分的前視圖，以描繪圖9的色域鉗位操作的某些方
公知的，在這些假設下，可執(zhí)行如下的轉換以滿足如下等式r = MoR+Miff(3)g = MoG+Miffb = MoB+Miff其中，Mtl和M1是如下的對應于像素120的亮度特性的常數(shù)M0= (Yr+Yg+Yb)/(Yr+Yg+Yb+Yw) (4)M1 = Yw/(Yr+Yg+Yb+Yw)其中，Yr, Yg、Yb、Yw定義如下。乙是當背光單元310在某個參考輸出功率(例如， 最大功率)下運行，所有的紅色子像素120R具有最大的透射并且所有的剩余的子像素都具 有最小的透射時顯示器110的亮度。對于綠色、藍色和白色子像素都以相似的方式來定義 值 Yg、Yb、Yw。如果W坐標是已知的，則可從(3)計算R、G和B坐標。等式⑶清楚地要求，如果 r、g或b是零，則W必須是零。如果r = g = b = MAXC0L，則W = MAXC0L。然而，對于許多 顏色，可以多種方式來選擇W(以定義一個或多個條件等色)。為了使得R、G、B、W中的每一 個都處在0到MAXCOL的范圍內，W必須處在如下的范圍內minff ^ W ^ maxff(5)其中 minff = [max (r, g, b) _M0*MAXC0L] /M1maxff = min (r, g, b) /M1為了以最小的輸出功率BL提供高的圖像質量，每個像素106中的R、G、B和W坐標 優(yōu)選地應該彼此接近。在某些實施例中，將W設定為max(r，g，b)。對于W，其他選擇也是可 能的。參見上面提到的美國專利申請2006/0244686 (Higgins等人)。例如，可以將W設定 為亮度的表達，例如，如下面給出的附錄A(權利要求書之前)中的等式(Al)中一樣。在如 上所述的計算之后，可將W值硬鉗位(hard-clamp)至minW到maxW之間的范圍。(如這里 所使用的，將一數(shù)值“硬鉗位”至某個數(shù)A到數(shù)B之間的范圍內是指，如果該數(shù)值小于A，則 將該數(shù)設定為下限A ；而如果該數(shù)大于B，則將該數(shù)設定為上限B。)等式(3)可能要求值R、G、B超出MAXC0L，并與MAXC0L/M。一樣大。例如，如果b =0，則W = 0 ；如果r = g = MAXCOL,則R = G = MAXC0L/M。。出于說明的目的，假設Mtl = M1 = 1/2，即白色子像素與紅色、綠色和藍色子像素一樣明亮。在這種情況下，R、G和B值 可與2*MAXC0L —樣大。顯示器110僅接受線性RGBW坐標不超出MAXCOL的顏色。為了顯 示其他顏色，可使背光單元的功率BL乘以1/M0 ( S卩，當Mtl = 時，則兩倍)，并使RGBW坐 標乘以Mtl (除以2)。然而，為了節(jié)約電能，某些實施例不增大背光單元的功率或是通過乘以 小于的倍數(shù)來使增大背光單元的功率。所產生的對比度損失可能與圖7A所示的一樣 嚴重。圖7A示出了在圖6所示的處理的不同階段對于對角線D (圖5)、處于D之上的鄰近 對角線A和AA、以及處于D之下的鄰近對角線B和BB的示例性最大子像素值。假設對角 線D是暗的(例如，全黑色)，而對角線A、AA、B、BB都是明亮的飽和紅色(即，坐標r靠近 MAXC0L,而g和b接近0)。在這種情況(見圖7A的部分I)下，方框420會在所有的對角線 上將W設定為接近0。在對角線D上，值R、G、B同樣將接近0。在剩余的對角線上，R將會 接近2*MAXC0L，而G和B將會接近0。
假設將對角線D映射到RG對。圖7A的部分II示出了 SI3R步驟454之后的子像 素值。菱形濾波器(1)和(2)利用權重1/2將紅色亮度從對角線A和B偏移至對角線D 上的紅色子像素。因此，對角線D上的紅色子像素的值變得靠近MAXC0L。對角線A和B被 映射到BW對，因此相當暗。對角線AA和BB保持明亮的飽和紅色(紅色子像素的值接近 2*MAXC0L)。即使增大背光單元功率(例如，加倍)，仍存在對比度損失，因為與部分I(Sra 之前)相比，對角線D和鄰近對角線A、AA、B、BB之間的對比度被降低。進一步，假設不增大背光單元功率，即將其維持為僅對于不超出MAXCOL的像素值 而言充分的等級。這樣，對角線AA和BB將會處在色域外。圖7A的部分III示出了色域鉗 位450之后的子像素值。對角線AA和BB上的最大子像素值被降低到大約MAXC0L，并且對 角線D上的最大子像素值也略微降低但仍維持靠近MAXC0L。因此，幾乎完全地喪失了原始 圖像中對角線D和周圍像素之間的高對比度。Meta Iuma銳化操作加重了對比度損失，因為在對角線D上，條件等色將會被選擇 為具有較小的W值、以及因此較大的R和G值，因此可能會提高對角線上的亮度。在本發(fā)明的某些實施例中，在圖6的步驟444 (縮放)和450 (色域鉗位)，對于“黑 洞”(即，類似于圖7A的部分II中的特征)進行核對。如果檢測到黑洞，則與沒有檢測到 黑洞的情形相比較，使得黑洞內部(對角線D上)的子像素值降低更大的量。下面將會結 合圖9-10對其更加詳細地描述。如果對角線D是被映射到BW對的明亮的飽和紅色并且周圍的像素106是暗的，則 也可能發(fā)生對比度的損失。參見圖7B的部分I。SPR操作將紅色亮度從對角線D偏移到A 和B。參見圖7B的部分II。紅色線D將會變得更寬并且因此可能會模糊。在本發(fā)明的某 些實施例中，菱形濾波器和meta Iuma銳化在對角線或接近對角線的位置被抑制，并且所有 或幾乎所有的亮度從D偏移到A和B中的一個而非兩者(例如，在圖7B的示例部分ΙΓ中 的對角線B)。例如，出于上述目的，可使用非對稱的箱式濾波器。圖8示出了本發(fā)明的某些實施例的子像素著色操作454的流程圖。對于每個像素 106x,y，在步驟810中運行測試以確定該像素是否處在飽和的色彩區(qū)域內。特別地，在某些 實施例中，該測試可確定像素106x,y或緊左、緊右、緊上或緊下的任意像素是否包含飽和的 顏色。如果回答是“否”，則在步驟820執(zhí)行常規(guī)的處理，例如對像素106x,y應用菱形濾波器 (1)和(2)并執(zhí)行meta Iuma銳化。值得注意的是，可利用相同的濾波器，并將超出該邊緣 的不存在的像素的坐標設定為一些預定值，例如零處理顯示器的邊緣處的像素106?？蛇x 地，可通過鏡像邊緣處的像素來定義超出邊緣的不存在的像素106。例如，如果將左邊緣定 義為χ = 0并且將右邊緣定義為χ = Xfflax,則可將超出左邊緣和右邊緣的不存在的像素定義 為 106 =106。,y 和 106x_+lj; = 106χ_ j。如果 y 從 0 變化為 Ymax，則 106_l y = 106。,
y^pl06X;ymax+1 = 106x,ymax。此外，如果需要(例如，對于DOG濾波器)，可將不存在的角
落像素定義為106^ = IOetl,^并以相似的方式鏡像其他三個角落處的像素。通過這里提 及的其他濾波操作可執(zhí)行對邊緣和角落的相似處理(利用鏡像值或預定值)。如果回答為“是”，則進行像素106x,y是否處在對角線上或接近對角線的核對(步 驟830)。如果回答是“否”，則應用菱形濾波器(1)和(2)(步驟840)。然而，由于對于飽和 的顏色W靠近零，因此不執(zhí)行meta Iuma銳化，這造成條件等色的選擇很有限，以至于metaIuma銳化的益處很小。相反地，例如，利用相同的色彩銳化以其他方式來銳化圖像。某些實 施例利用DOG(高斯差分)濾波器執(zhí)行相同的色彩銳化。如下給出DOG濾光器的一種示例 性濾波器內核0 1/4 0(6) 1/16 0 -1/16對于相應的色彩平面，對像素124x,y的每個子像素120應用該濾波器。例如，如果 像素對124x,y是RG對，則通過菱形濾波器(1)和(2)與DOG濾波器(6)的輸出求和來著色 R子像素。兩種濾波器都在紅色平面上操作，即對于方框420輸出的R坐標操作。相似地著 色綠色子像素。對于RW對的處理是相似的。在其他的實施例中，在步驟840執(zhí)行meta Iuma銳化和/或在步驟820應用DOG 濾波器(6)。在上述兩個步驟中還可使用其他類型的銳化。如果在步驟830中回答為“是”，則執(zhí)行箱式濾波以將像素能量偏移至鄰近對角線 中的一個而非兩者。一種示例性濾波器內核如下(0，1/2，1/2)(7)下面的表1示出了針對圖6的SI3R操作454的一個實施例的仿真代碼。使用公知 的編程語言LUA來編寫上述仿真代碼。該語言類似于C語言。這是一種簡單的、低成本的 實現(xiàn)方式，其無需實現(xiàn)如上所述的所有特征。表2示出了該實施例的偽代碼。在表1 中，“spr. band” 是按位與函數(shù)(bitwise-AND function)，"spr. bor” 是按 位或函數(shù)，而“spr. bxor"是按位異或函數(shù)。在該實現(xiàn)方式中，藍色平面被向左或向右偏移一個像素106。這種相位偏移意味著 按照BW對124x, y中的藍色子像素處在鄰接RG對124^ y或RG對124x+1, y的中心來對其進 行處理。例如，在向左偏移的情形下，菱形濾波器⑴和⑵計算對124x,y的藍色子像素值 作為像素Ioej^y和四個鄰近的像素的B坐標的加權后的總和。這被認為是對一些圖像提 供了更真實的色調顯示。如果FLIP_LEFT = 0則偏移的方向向左(見表1中的行Spr5)，而 如果FLIP_LEFT= 1則偏移的方向向右。在這部分下面的具體實施方式
中，出于簡化假設 藍色偏移方向向左。權利要求書不局限于向左偏移，除非是特別指出。在上述實現(xiàn)方式中，步驟830核對通過如下所示的3X3矩陣定義的圖案 (pattern)
"000"'010""000"
Dl =010D2 =000D3 =001000000000_"000""000""100"
4 =000D5 =100D6 =010010_000001_"001""000"010"
Dl =010DS =100D9 =100100_0100001權利要求
一種處理圖像數(shù)據(jù)以在顯示單元的顯示窗口中顯示圖像的方法，所述顯示單元包括子像素，每個子像素發(fā)射數(shù)種基色中的一種基色并具有基于利用所述子像素的子像素值定義的子像素狀態(tài)的亮度，所述方法包括(1)通過電路獲取像素數(shù)據(jù)，所述像素數(shù)據(jù)對于每個像素表示與基色相關聯(lián)的坐標中的所述像素的顏色；(2)通過電路執(zhí)行子像素著色操作，以提供顯示窗口中的包括一個或多個子像素的子像素組中的每個子像素的子像素值，所述子像素值用于定義在顯示圖像中的各自子像素的狀態(tài)；其中對于至少一個像素PX1和發(fā)射基色PC1的至少兩個子像素，子像素著色操作包括(2A)測試像素數(shù)據(jù)以確定像素PX1和/或它的鄰近像素中的一個或多個是否滿足預定的第一測試；和(2B)確定基色PC1的所述兩個子像素的子像素值，其中(2B.1)如果第一測試失敗，則在子像素著色操作中，像素PX1的基色PC1的坐標對所述兩個子像素的子像素值貢獻相等的非零權重；(2B.2)如果第一測試通過，則在子像素著色操作中，像素PX1的基色PC1的坐標對所述兩個子像素的子像素值貢獻不同的權重。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在(2B.2)中，所述不同的權重中的一個是零。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在SI^R操作中，每個像素與顯示單元的顯示該像素 的區(qū)域相關聯(lián)；其中顯示單元的與像素PXl相關聯(lián)的區(qū)域不包含基色PCI的整個的子像素。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中顯示單元的與像素PXl相關聯(lián)的區(qū)域不包含基色 PCl的子像素的任何部分。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述兩個子像素處在顯示單元的與像素PXl相關 聯(lián)的區(qū)域的相對側。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中第一測試包括(i)關于一個或多個像素PXl和一個或多個鄰近像素中的至少一種顏色是飽和的顏色 的測試，其中飽和的顏色是由處在預定范圍內的飽和度參數(shù)定義的；和(ii)關于一個或多個像素PXl和一個或多個鄰近像素屬于或靠近由一個或多個預定 的圖案中的至少一個圖案所定義的特征的測試。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中在子像素著色操作中，每個像素與顯示單元的顯 示該像素的區(qū)域相關聯(lián)；并且每個所述圖案包括一個或多個第一像素和一個或多個第二像素，以使所述一個或多個 第一像素的關聯(lián)區(qū)域不包含在至少一個第二像素的關聯(lián)區(qū)域內存在的基色的子像素。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中對于像素PXl和所述至少一個或多個鄰近像素中 的至少一個，如果在一個或多個所選擇的基色中的每個基色的色彩平面中滿足以下條件， 所述一個或多個所選擇的基色中的至少一個基色不是任何其他基色的總和，則測試(ii) 通過每個第一像素的基色的坐標大于預定的閾值而每個第二像素的基色的坐標等于或小于所述預定的閾值，和/或每個第二像素的基色的坐標大于預定的閾值而每個第一像素的基色的坐標等于或小 于所述預定的閾值。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括利用所述子像素值來顯示圖像。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中像素PXl是圖像的數(shù)個像素PX中的一個，而基 色PCl是數(shù)種基色PC中的一種，并且對于每個所述像素PX和關聯(lián)基色PC的兩個關聯(lián)子像 素執(zhí)行操作(2)，其中對于至少一個所述像素PX，第一測試通過，并對于至少一個所述像素 PX，第一測試失敗。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述圖像是由顯示單元顯示的數(shù)個圖像中的一 個，像素PXi是圖像的數(shù)個像素PX中的一個，而基色PCI是數(shù)種基色PC中的一種，其中對 于每個所述圖像并對于每個所述像素PX和關聯(lián)基色PC的兩個關聯(lián)子像素執(zhí)行操作(2)，其 中對于至少一個圖像和至少一個所述像素PX，第一測試通過，并對于至少一個圖像和至少 一個所述像素PX，第一測試失敗。
12.一種處理圖像數(shù)據(jù)以在顯示單元的顯示窗口中顯示圖像的方法，所述顯示單元包 括子像素，每個子像素發(fā)射數(shù)種基色中的一種并具有基于子像素狀態(tài)的亮度，所述方法包 括(1)通過電路獲取像素數(shù)據(jù)，所述像素數(shù)據(jù)對于每個像素表示與基色相關聯(lián)的坐標中 的所述像素的顏色；(2)通過電路執(zhí)行子像素著色操作，以提供顯示窗口中的包括一個或多個子像素的子 像素組中的每個子像素的子像素值，所述子像素值用于定義在顯示圖像中的各自子像素的 狀態(tài)，子像素著色操作將每個像素與顯示單元的顯示該像素的區(qū)域相關聯(lián)，其中至少一個 區(qū)域不具有至少一種基色的整個的子像素；其中對于至少一個像素PXI和在與像素PXI相關聯(lián)的區(qū)域內用于發(fā)射基色PCI的至少 一個子像素SPl，子像素著色操作包括(2A)測試像素數(shù)據(jù)以確定像素PXl和/或它的鄰近像素中的一個或多個是否滿足對像 素PXl和它的鄰近像素的顏色進行的預定的第一測試；(2B)利用一個或多個像素的基色PCl的坐標來確定子像素SPl的子像素值，其中(2B. 1)如果第一測試失敗，則在子像素著色操作中，相對于像素PXl的預定位置處的 兩個像素的基色PCI的坐標對子像素SPl的子像素值貢獻相等的非零權重；(2B. 2)如果第一測試通過，則在子像素著色操作中，相對于像素PXl的預定位置處的 所述兩個像素的基色PCl的坐標對子像素SPl的子像素值貢獻不同的權重。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中預定位置處的所述兩個像素處在像素PXl的相 對側。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中預定位置處的所述兩個像素包括像素PX1。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中在SI^R操作中，每個子像素與包含子像素的采樣 區(qū)域相關聯(lián)，并且預定位置處的所述兩個像素處在與子像素PXl相關聯(lián)的采樣區(qū)域的相對 側。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中顯示單元的與所述兩個像素相關聯(lián)的區(qū)域不包 括基色PCl的子像素。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中第一測試包括(i)關于像素PXl和關聯(lián)區(qū)域不具有顏色PCl的子像素的鄰近像素中的至少一種顏色 是飽和的顏色的測試，其中飽和的顏色是由處在預定范圍內的飽和度參數(shù)定義的，其中鄰 近像素包括處在像素PXl的所述兩個相對側上的所述像素；和( )關于像素PXl屬于或靠近由一個或多個預定的圖案中的至少一個圖案所定義的 特征的測試。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中每個所述圖案包括一個或多個第一像素和一個 或多個第二像素，以使所述一個或多個第一像素的關聯(lián)區(qū)域不包含在至少一個第二像素的 關聯(lián)區(qū)域內存在的基色的子像素。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中如果在一個或多個所選擇的基色中的每個基色 的色彩平面中滿足以下條件，所述一個或多個所選擇的基色中的至少一個基色不是任何其 他基色的總和，則測試(ii)通過每個第一像素的基色的坐標大于預定的閾值而每個第二像素的基色的坐標等于或小 于所述預定的閾值，和/或每個第二像素的基色的坐標大于預定的閾值而每個第一像素的基色的坐標等于或小 于所述預定的閾值。
20.根據(jù)權利要求12所述的方法，進一步包括利用所述子像素值來顯示圖像。
21.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中像素PXl是圖像的數(shù)個像素PX中的一個，子像 素SPl是數(shù)個子像素SP中的一個，而基色PCl是數(shù)種基色PC中的一種，并且對于每個所述 像素PX和關聯(lián)基色PC的關聯(lián)子像素SP執(zhí)行操作(2)，其中對于至少一個所述像素PX，第 一測試通過，并對于至少一個所述像素PX，第一測試失敗。
22.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中圖像是由顯示單元顯示的數(shù)個圖像中的一個， 像素PXl是圖像的數(shù)個像素PX中的一個，子像素SPl是數(shù)個子像素SP中的一個，而基色PCl 是數(shù)種基色PC中的一種，其中對于每個所述圖像并對于每個所述像素PX和關聯(lián)基色PC的 關聯(lián)子像素SPl執(zhí)行操作(2)，其中對于至少一個圖像和至少一個所述像素PX，第一測試通 過，并對于至少一個圖像和至少一個所述像素PX，第一測試失敗。
23.—種電路，其用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1所述的方法。
24.一種電路，其用于執(zhí)行根據(jù)權利要求12所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用基于對像素執(zhí)行的測試的顏色坐標的權重進行子像素著色。如果在不包含為了顯示像素所需的基色的子像素區(qū)域(124)中顯示圖像的像素(106)并且在子像素區(qū)域當中或鄰近位置存在飽和的顏色，則將像素的亮度中的一些偏移(850)到像素的一側而非兩側上的鄰近子像素區(qū)域，以避免使像素模糊。還提供了其他實施例。
文檔編號G09G3/20GK101996616SQ201010261040
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2009年8月24日
發(fā)明者坎迪斯·海倫·勃朗·埃利奧特, 邁克爾·佛蘭西斯·希京斯 申請人:三星電子株式會社