專利名稱：具有擴(kuò)展的圖像顏色的基于激光的顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及彩色顯示，更特別地涉及一種用于使用窄帶發(fā) 射光源來提供擴(kuò)展的色域的彩色顯示的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為彩色電視廣播所設(shè)計(jì)的并且適用于在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器中所用的常規(guī)CRT顯示器以及相關(guān)類型的顯示器的常規(guī)三色激勵(lì)的色域，是基于 從CRT熒光粉發(fā)出的紅色、綠色和藍(lán)色光。1931年首次起草并且于隨 后多年修訂的CIE (國際照明委員會(huì)(法文)或"國際照明委員會(huì)(英 文)")標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者定義了色空間，其中可以表示基于熒光粉的 CRT顯示設(shè)備的色域。該色空間內(nèi)的任何這種色域均由標(biāo)準(zhǔn)的一組CRT 熒光粉所發(fā)出的三原色來定義。圖1A示出基于CIE 1976 u，,v，度量所迷CIE 1976 u，,v，度量色度坐標(biāo)表示為彩色顯示領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟 悉，并且符合國際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)范ITURec. 709。在該色度表示中，外曲線或光譜軌跡IO表示純色的范圍，也就是 單個(gè)波長的顏色。光語軌跡的各末端由被稱作紫色邊界11的線來連接。 由光譜軌跡IO和紫色邊界11所界定的區(qū)域包含人類視覺系統(tǒng)所能夠感 知的顏色。內(nèi)部三角形12表示常規(guī)的ITURec. 709色域。三角形12的 頂點(diǎn)14r、 14g、 14b分別用CRT熒光粉發(fā)射的三原色即紅色、綠色、藍(lán) 色來定義。參考圖IB, ITURec. 709色域表示的各種區(qū)域和特性被指示以供參 考。中性色近似以三角形12內(nèi)的白色點(diǎn)20為中心。恒定色調(diào)線22從 白色點(diǎn)2 0向外輻射。在相同的恒定色調(diào)線2 2上的顏色具有相同的色調(diào)、 變化的飽和度，所述飽和度與距白色點(diǎn)20的顏色坐標(biāo)的距離成比例。 例如，在圖IB中坐標(biāo)24和26處的顏色具有相同的色調(diào)；顏色26比起 顏色24來具有增大的飽和度。在圖1B中使用虛線來表示恒定色調(diào)線22, 所述恒定色調(diào)線22基本上是直的，當(dāng)使用這種色度表示時(shí)顯示出輕微 的曲率。從圖1A和圖1B中顯而易見并且顏色再生領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的 是，相對(duì)于可以由理想情況下的顯示器所表示的顏色范圍、可以由用光 譜軌跡IO和紫色邊界11限定的區(qū)域內(nèi)包含的物理上可實(shí)現(xiàn)的顏色的全 部色域所表示的顏色范圍而言，用三角形12的區(qū)域所表示的ITU Rec. 709色域受到限制。這是因?yàn)镮TURec. 709色域所基于的CRT顯示器焚 光粉不會(huì)發(fā)出純色，也就是，它們不會(huì)發(fā)出具有單個(gè)波長的光。就圖1A 的曲線圖而言，用三角形12的頂點(diǎn)14r、 14g、 14b表示的有限色域完全 處在用光譜軌跡IO和紫色邊界11所界定的區(qū)域內(nèi)。由于使用ITURec. 709編碼可得到的相對(duì)有限的色域，所以許多顏色無法被充分表示，因 此必須被近似。這特別適用于高度飽和的顏色?，F(xiàn)在，處于可見光波長的低成本激光器的發(fā)展提供了在彩色顯示應(yīng) 用中顯著增大色域的希望。這是因?yàn)?，與ITU Rec. 709編碼所基于的CRT 熒光粉不同，激光器發(fā)出幾乎單一波長的光。因此，就圖1A和圖IB的 色度圖中的色域表示而言，來自激光源的原色處于光譜軌跡10的周圍， 而不是完全在該曲線內(nèi)部，對(duì)于ITU Rec. 709色域的CRT焚光粉原色 而言是這樣的。在圖1A中，對(duì)于特定的一組激光原色，點(diǎn)16r、 16g、 16b表示該光語軌跡內(nèi)激光原色的位置。直接處于光譜軌跡IO上的這些 以及其他這樣的顏色頂點(diǎn)可以提供顯示器可得到的顯著更大可能的色 域。已經(jīng)花費(fèi)了 一些努力來利用激光器的能力以用于彩色顯示。舉例來 說，在下文中描述了用于對(duì)使用激光原色的顯示系統(tǒng)的色域能力進(jìn)行適 配的方法和裝置Agostinelli等人的題為"Broad Gamut Color Display Apparatus Using an Electromechanical Grating Device " 的共同# 讓的美國專利 No. 6,802,613以及Horvath等人的題為 "Imaging Apparatus for Increased Color Gamut Using Dual Spatial Light Modulators"的No. 6,736,514,公 開了使用多于三個(gè)的激光器來擴(kuò)展色域的顯示裝置；Champion等人的題為"Method and Apparatus for Color Warping"的 美國專利No. 6，774，953公開了 一種使用查找表(LUT )以便使得為CRT 顯示而編碼的伽馬校正的R，G，B，顏色數(shù)據(jù)適合于由激光顯示所提供的 擴(kuò)展的色空間的方法。然而，Champion等人的，953公開內(nèi)容沒有描述 如何推導(dǎo)出LUT值。雖然這些和其他專利描述了如何可以獲得擴(kuò)展的色域，并且描述了 適用于替代色域的已變換的顏色數(shù)據(jù)值的快速計(jì)算的技術(shù)，然而，精確 的色調(diào)再生和準(zhǔn)中性色的保持的問題還未得到解決。就圖IB的曲線圖而言，準(zhǔn)中性色是距白色點(diǎn)20處于相對(duì)較短距離內(nèi)的那些顏色。準(zhǔn)中性色包括輕淡顏色以及其他低飽和度的顏色。隨著理想上適用于處理激光照明的空間光調(diào)制器的相應(yīng)發(fā)展，舉例來i兌，比如在Kowarz的題為"Spatial Light Modulator with Conformal Grating Device"的美國專利No. 6,307,663中所公開的機(jī)電適形光柵器 件，對(duì)于擴(kuò)展相對(duì)受約束的ITURec. 709色域并顯示更多視覺上滿意的 (pleasing)顏色的可能性的興趣得到提高。已經(jīng)得到用于將ITU Rec. 709標(biāo)準(zhǔn)的色域變換為由激光器所提供的 色域的兩種基本方法。如在Deter等人的題為"Laser-Driven Television Projection System with Attendant Color Correction" 的美國專利No. 5,440,352中提出的第一種方法，公開了一種顏色數(shù)據(jù)的映射，其簡單地 使得激光顯示的色域適合于常規(guī)的ITURec. 709色域，從而激光器筒單 地代替CRT熒光粉。盡管該方法允許使用激光照明作為CRT顯示的替 代方案，然而，該方法未能利用由激光所提供的更寬色域。實(shí)際上，在 Deter等人的，352公開內(nèi)容中所提出的該方法簡單地執(zhí)行來自ITU Rec. 709色域的顏色的重新映射，同時(shí)還補(bǔ)償使用激光可能不容易到達(dá)的特 定區(qū)域的色域，但是沒有嘗試?yán)糜?一組可見光激光器所提供的可能更 寬的色域。盡管該方法允許將激光器用于彩色顯示的實(shí)施方式，但是色 域擴(kuò)展并非Deter等人的，352公開內(nèi)容的目標(biāo)。通常，查找表(LUT ) 或3x3矩陣被用來提供顏色變換，從而將一種色域中的輸入ITU Rec. 709 值映射到擴(kuò)展的輸出色域。第二種方法遵循簡單地將較小的色域重新映射到較大的色域的解 決方案。在其最基本的形式中，該方法簡單地將ITURec. 709編碼數(shù)據(jù) 直接應(yīng)用于激光顯示的寬色域，而不對(duì)數(shù)據(jù)值應(yīng)用任何類型的變換。與 Deter等人的，352公開內(nèi)容中的重新映射不同，第二種方法提出擴(kuò)展色 域以便利用激光發(fā)射的純波長。在常規(guī)使用中，該基本方法已被認(rèn)為是 適當(dāng)?shù)模缭谝唤MCRT熒光粉比起另 一組CRT熒光粉來提供逐漸增 大的色域的情況下；這將對(duì)應(yīng)于圖1A中略微地?cái)U(kuò)展三角形12的區(qū)域。 對(duì)于這樣一種情況，增加的飽和度可以提供更加吸引人的顏色顯示，并且可能產(chǎn)生的任何細(xì)微的色調(diào)變化可能是覺察不到的。盡管所述第二種方法將適用于從一個(gè)焚光粉組變動(dòng)為改進(jìn)的一個(gè)熒光粉組，其中存在色域的漸增擴(kuò)展，但是該方法對(duì)于ITURec. 709熒 光粉原色與激光原色之間的變換而言并不理想，而在這種情況下相當(dāng)大 的色域變換是可能的。在涉及更大色彩漸增的情況下，顏色從一個(gè)色域 到另一色域的重新映射或變換由于感性和心理因素而變得復(fù)雜。因此， 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，通過筒單地?cái)U(kuò)展色域，使得例如曲線IO上的點(diǎn)16r、 16g 和16b現(xiàn)在充當(dāng)為變寬的色域提供頂點(diǎn)的新的原色，不 一定獲得ITU Rec. 709編碼顏色數(shù)據(jù)的更滿意的或更逼真的彩色顯示。即使現(xiàn)在可以顯示 明顯更寬的顏色范圍，但是簡單地將顏色映射到變寬的色域不一定提供 令人滿意的結(jié)果。在把用諸如ITU Rec. 709之類的受限色域編碼所表示的顏色變換為 使用激光原色的色域的過程中，當(dāng)處理不同CRT焚光粉組之間細(xì)微變 化時(shí)充分適用的常規(guī)技術(shù)已經(jīng)表明不能令人滿意。關(guān)于圖IB,舉例來 說，準(zhǔn)中性色和膚色在使用常規(guī)重新映射技術(shù)時(shí)看起來可能不再逼真。 其他不合期望的色調(diào)變化是明顯的，特別是因?yàn)榧す怙@示原色通常在色 調(diào)上不同于熒光粉原色。因此，盡管有希望用激光顯著地改善顏色表示，但是在應(yīng)用常規(guī)色 域擴(kuò)展技術(shù)時(shí)所獲得的結(jié)果卻意外地令人失望。因此，盡管擴(kuò)展的色域 似乎應(yīng)當(dāng)在彩色顯示的外觀上產(chǎn)生顯著的改善，但是實(shí)際的改善已經(jīng)證 明多少有點(diǎn)難以發(fā)現(xiàn)。因而，需要利用了由激光照明所提供的變寬色域的顯示裝置和方 法，以便提供在視覺上更加滿意并且當(dāng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的廣播編碼彩色圖像數(shù) 據(jù)使用時(shí)非常適合觀看者的顏色感覺的顯示。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述的一個(gè)或多個(gè)問題。簡而言之，本發(fā)明 提供一種通過提供具有定義了顯示色域的至少三個(gè)窄帶發(fā)射光源的彩 色圖像顯示裝置來顯示彩色圖像的方法。隨后，接受在區(qū)域上小于顯示 色域的原始色域內(nèi)定義的輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值。將輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值 變換為具有擴(kuò)展的色度范圍的顯示色域數(shù)據(jù)值，其中擴(kuò)展的色度范圍的 至少一部分位于原始色域之外，并且其中顯示色域的至少一部分位于擴(kuò)展的色度范圍之外。將顯示色域數(shù)據(jù)值提供給彩色圖像顯示裝置以用于 形成彩色圖像。本發(fā)明的所述方法的 一 個(gè)特征在于，它只要求 一 個(gè)簡單直接的變換 計(jì)算被應(yīng)用于輸入圖像數(shù)據(jù)，以便將廣播編碼的彩色圖像數(shù)據(jù)適配到擴(kuò) 大的彩色顯示色域。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它提供一種能夠提供具有比常規(guī)顯示設(shè)備可 用的色域更大的色域的滿意圖像的顯示裝置。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，它不需要比如使用LUT的常規(guī)顏色變換技 術(shù)可能需要的大量存儲(chǔ)裝置。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言， 一旦結(jié)合附圖閱讀了下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)就將變得顯而易見，在附圖中示出并描 述了本發(fā)明的說明性實(shí)施例。


盡管本說明書以特別指出并清楚要求本發(fā)明主題的權(quán)利的權(quán)利要 求書來結(jié)束，但是可以認(rèn)為，根據(jù)結(jié)合附圖所做的下列描述，本發(fā)明將 得到更好的理解，在附圖中圖1A是示出常規(guī)廣播色域的CIEu',v'色度圖；圖1B是突出對(duì)本發(fā)明重要的色域表示的各種特性的CIE u，，v'色度圖；圖2A是示出用于廣播的彩色圖像數(shù)據(jù)的常規(guī)處理序列的方框圖； 圖2 B是示出用于廣播的彩色圖像數(shù)據(jù)的替代處理序列的方框圖； 圖3是示出基于激光的顯示裝置的處理步驟的方框圖； 圖4A-4F是示出在根據(jù)本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)處理中所執(zhí)行的各個(gè)步驟的圖；圖5是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的顯示裝置的基本部件的示意圖；以及 圖6A和圖6B是示出使用替代的一組原色波長的實(shí)施例的彩色圖像數(shù)據(jù)處理的圖。
具體實(shí)施方式
本描述特別針對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的裝置的 一部分或者與其更直接 地協(xié)作的元件。在下面的描述中，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語"色域"被用來描述可以被更廣泛地稱為"色度范圍，，的東西，并且參考使用CIE色度坐標(biāo) 系所描繪的常規(guī)二維色度域來使用。還應(yīng)當(dāng)理解，未專門示出或描述的 元件可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種形式。正如在上面給出的背景技術(shù)部分中所述，迄今為止使用激光源的色 域擴(kuò)展的常規(guī)方法產(chǎn)生了意外的令人失望的結(jié)果，這是由于過度的色調(diào) 偏移量、逼真的準(zhǔn)中性色和膚色的喪失、以及整體上不逼真的圖像外觀。 本發(fā)明的方法和裝置以新穎的方式解決了色域擴(kuò)展的問題，其使用中間 色空間以便利用單個(gè)變換來執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的簡單的重新映射，從而提供 這樣的顯示，所述顯示展現(xiàn)出忠實(shí)于原始編碼數(shù)據(jù)的色調(diào)特性，但是具 有增大的色飽和度，而不會(huì)過分強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)中性色和膚色的飽和度。飽和度是顏色強(qiáng)度、豐度或純度的量度，其與色度或色彩(colorfulness)緊密相關(guān)。對(duì)于給定色調(diào)的顏色，其CIE 1976 u,v飽和 度 v與CIE u',v'色度圖中該顏色的色度坐標(biāo)與適當(dāng)選擇的基準(zhǔn)白色的 色度坐標(biāo)之間的歐氏距離成比例。舉例來說，相對(duì)于圖1B中的白色點(diǎn) 20，高飽和度的顏色是在靠近三角形12的色域周圍、距白色點(diǎn)20最遠(yuǎn) 的那些顏色。在該色度圖中，飽和度隨著距白色點(diǎn)20的距離的增大而 單調(diào)地增大。在最大飽和度處，顏色顯得純粹而強(qiáng)烈，特別是在激光被 用作原色的情況下。參考圖1B,廣義上說，準(zhǔn)中性色是坐標(biāo)處于鄰近白色點(diǎn)20的區(qū)域 中的那些顏色。對(duì)于下文中對(duì)本發(fā)明的描述，使用彩色成像領(lǐng)域的技術(shù) 人員所公知的常規(guī)Munsell⑧顏色數(shù)標(biāo)法來最佳地定義準(zhǔn)中性色。準(zhǔn)中性 色的范圍橫跨了來自可從GretagMacbeth AG得到的A/ww"〃 o/ Co/or We"/V;; M w/m/s Co〃ec"o"的顏色樣本的范圍。參考該標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)中 性色對(duì)應(yīng)于Munsell賦值在6/和9/之間并且Munsell色度級(jí)小于或等于4 的顏色樣本。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是對(duì)這種準(zhǔn)中性色的再生飽和度具有很少的可 覺察影響。由于該準(zhǔn)中性色區(qū)域之外的顏色隨著距白色點(diǎn)20的距離增 大而不斷地變得更加飽和，所以本發(fā)明提供愈加明顯的再生飽和度的變 化。對(duì)于原始廣播編碼的圖像數(shù)據(jù)中高度飽和的顏色，提供再生飽和度 的相應(yīng)的高度增大?？傮w上，為飽和度值的增大提供單調(diào)增大的關(guān)系。 也就是，對(duì)于原始廣播編碼數(shù)據(jù)中任何顏色范圍的 一組增大的飽和度 值，使用本發(fā)明的方法獲得的新導(dǎo)出的 一組飽和度值是單調(diào)增大的。同時(shí)，對(duì)于所有顏色，即使在飽和度值增大時(shí)，本發(fā)明也保持色調(diào) 保真度。也就是，參考圖IB,本發(fā)明的每個(gè)顏色變換均基本上沿著其原始色調(diào)線22保持所述顏色，從而每個(gè)顏色的色調(diào)值不會(huì)改變一個(gè)不能采用的量。使用例如在R.W.G. Hunt的"Measuring Colour"的第3章，Ellis Horwood Limited, 1987或者也是R.W.G. Hunt的"The Reproduction of Colour"第6版的第8章，John Eiley & Sons Ltd., 2004中獲得的標(biāo)準(zhǔn)彩 色成像定義，色調(diào)基本上相同的兩種顏色具有計(jì)算出的最小的CIE心理 測(cè)量色調(diào)差A(yù)H氣例如，原始顏色具有給定的CIE心理測(cè)量色調(diào)(H承)、 CIE度量色度(C*)和CIE度量亮度(L*)。通常，按照AEW合出可覺 察的差的量度，其中使用該常規(guī)計(jì)算方法，對(duì)心理測(cè)量色調(diào)(H*)、度量色度(C*)和 度量亮度(L*)進(jìn)行同等的加權(quán)。在受控觀看條件下觀看成對(duì)樣本的標(biāo) 準(zhǔn)觀測(cè)者只能檢測(cè)到AE申大于1.0的差。多少有點(diǎn)不太精確的值通常是 可接受的。對(duì)于大多數(shù)圖像，特別是具有各種顏色的大量的圖像內(nèi)容的 那些圖像，剛剛能注意到的差△ E *的實(shí)際閾值大約是2或3 。例如，在度量亮度1^*和心理測(cè)量色調(diào)HH呆持恒定的情況下，度量 亮度差A(yù)I^和心理測(cè)量色調(diào)差A(yù)tP都是零。因此，在這種情況下，已改 變的顏色將可完全歸因于CIE度量色度的變化ACS其可以被認(rèn)為是色 度距離的量度。當(dāng)考慮色調(diào)可覺察性時(shí)，1.0或更大的AH"尋是可覺察 到的。因此，對(duì)于彩色像素保持基本上恒定的色調(diào)值意味著，對(duì)于大多 數(shù)顏色將該AH"直保持在小于大約3.0。為了最好地理解本發(fā)明以及在此使用的定義，簡要地回顧如何對(duì)圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以用于廣播是有啟發(fā)性的。參考圖2A,示出用于形成 廣播編碼的圖像數(shù)據(jù)的總體處理序列。廣播編碼數(shù)據(jù)包括根據(jù)ITURec. 709以及用于電視(例如還包括HDTV)的相關(guān)才各式進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)。 舉例來說，廣播格式包括被稱作NTSC (國家電視系統(tǒng)委員會(huì))或PAL (逐行倒相)格式的常規(guī)格式。廣播格式還包括例如ITU-R BT.601中 定義的數(shù)字格式。在圖2A中，場(chǎng)景60為照相機(jī)62所捕獲，該照相機(jī)62把場(chǎng)景60 的圖像存儲(chǔ)在介質(zhì)64上，所述介質(zhì)64通常是電影膠片或其他存儲(chǔ)介質(zhì) 64。電視電影裝置66然后掃描介質(zhì)64并執(zhí)行處理，以便提供廣播編碼 數(shù)據(jù)70 (常規(guī)是以YPbPr格式)。然后可以對(duì)具有合適的伽馬特性以補(bǔ) 償?shù)湫头蔷€性CRT響應(yīng)的該數(shù)據(jù)進(jìn)行廣播，以用于標(biāo)準(zhǔn)的基于CRT的 電-見顯示。正如本領(lǐng)域所公知的，電視電影裝置66從膠片介質(zhì)64的轉(zhuǎn) 換相對(duì)于膠片介質(zhì)造成色域和整體動(dòng)態(tài)范圍的某種喪失。圖2B示出一種替代布置，其中場(chǎng)景內(nèi)容在照相機(jī)62內(nèi)被捕獲并進(jìn) 行處理。在這種布置中，照相機(jī)62具有圖像捕獲部分61和處理部分68， 所述處理部分68提供以YPbPr或其他合適一各式的廣播編碼數(shù)據(jù)70。這 允許視頻編碼器對(duì)承載廣播格式圖像的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。諸如硬 盤驅(qū)動(dòng)器、光驅(qū)動(dòng)器或閃存驅(qū)動(dòng)器之類的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備63可以存儲(chǔ)該 場(chǎng)景數(shù)據(jù)以供稍后使用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備63可以處于照相機(jī)62的內(nèi)部或 外部。圖3示出為HDTV (高清晰度電視)電視顯示而常規(guī)執(zhí)行的廣播編 碼數(shù)據(jù)70的附加輸出信號(hào)處理。處理器74通常使用標(biāo)準(zhǔn)的3x3矩陣變 換76對(duì)廣播編碼數(shù)據(jù)70進(jìn)行變換，以便提供根據(jù)HDTV原色72的伽 馬校正的R，G'B，數(shù)據(jù)，所述R，G，B，數(shù)據(jù)適合用于控制其RGB原色和伽 馬特性基本上類似于廣播編碼標(biāo)準(zhǔn)所預(yù)期的顯示設(shè)備的發(fā)光元件。當(dāng)顯 示設(shè)備的伽馬或原色與所述標(biāo)準(zhǔn)顯著不同時(shí)，附加輸出信號(hào)處理被用來 進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。在這種情況下，處理器78然后對(duì)每個(gè)原色信號(hào)執(zhí)行1 維變換82，以便補(bǔ)償編碼過程所施加的伽馬校正，從而提供具有值R709、 G709和B7Q9的線性HDTV數(shù)據(jù)106。處理器78然后使用通常是以3x3 矩陣的形式的變換84來執(zhí)行變換，以便將根據(jù)廣播規(guī)范原色進(jìn)行編碼 的線性HDTV數(shù)據(jù)106轉(zhuǎn)換成與所選顯示設(shè)備相對(duì)應(yīng)的替代RGB原色， 以作為線性RGB數(shù)據(jù)80,并且被表示為RxG入Bx數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于從YPbPr轉(zhuǎn)換到RGB編碼的變換76例如使 用具有下列值的3x3矩陣<formula>formula see original document page 14</formula>該標(biāo)準(zhǔn)解碼矩陣基于Rec. 709亮度系數(shù)，以及可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并且記載于例如Charles A. Poynton的"爿rec/m脂///7/,ot/w",o to Dig/to/ FWeo" , Wiley, 1996中的方法來導(dǎo)出。為了適合于所考慮的特定系統(tǒng)，還可以使用基于其他標(biāo)準(zhǔn)視頻亮度系數(shù)和色差分 量的其他解碼矩陣。在一個(gè)實(shí)施例中，用新的3x3矩陣來替換3x3矩陣變換84,以便對(duì) 圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換以適用于使用激光的顯示裝置，從而提供其原色并提 供再生圖像，該再生圖像的色域被大大增大而沒有所引用的現(xiàn)有技術(shù)的 知覺的不足。處理器78還可以執(zhí)行附加的設(shè)備特定的變換88以進(jìn)行伽 馬調(diào)整、色調(diào)再生和校準(zhǔn)。隨后描述示例3x3矩陣和1-D變換矩陣。必 定會(huì)觀察到，圖3是示出功能序列的邏輯圖，還可以使用替代序列以用 于根據(jù)本發(fā)明變換廣播編碼數(shù)據(jù)，以及用于向顯示裝置提供顯示設(shè)備輸 入代碼值。例如，可以將多個(gè)變換結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)復(fù)合變換中以用于 更高歲文的處理，例如在Madden等人的題為 "Method and apparatus employing composite transforms of intermediary image data metrics for achieving imaging device/media compatibility and color appearance matching"的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 5,786,823中所描述的。參考圖5,以示意圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的顯 示裝置50的基本部件。將廣播編碼圖像數(shù)據(jù)70輸入到成像控制邏輯處 理器52，所述成像控制邏輯處理器52執(zhí)行關(guān)于圖3所描述的處理，并 且還執(zhí)行隨后關(guān)于圖4A-4F所描述的用于各個(gè)圖像像素的附加處理。激 光器54r、 54g和54b提供被用來形成彩色圖像的原色。在顯示操作期間 激光器通常不關(guān)閉，而是保持以下兩種狀態(tài)之一要么在暗閾值輸出值 以下，要么4皮通電以提供光。為了討論的簡單，使用常規(guī)的RGB顏色處理模型，其中激光器54 提供處于紅色波長(標(biāo)稱620-650nm )的可見光，激光器54g提供處于 綠色波長(標(biāo)稱520-540nm )的可見光，以及激光器54b提供處于藍(lán)色 波長(標(biāo)稱430-470nm)的可見光。實(shí)際上，還可以提供附加的激光器， 正如在上面引用的Agostinelli等人的，613專利中所公開的?？蛇x擇地, 可以^_用不同的 一組原色。將激光引向在上述的RGB范例之后的空間光調(diào)制器56r、 56g和 56b。可以使用各種不同類型的空間光調(diào)制器，例如在上面引用的Kowarz等人的，663專利中所公開的機(jī)電適形光柵器件或適形GEMS器件，其中 GEMS代表光柵機(jī)電系統(tǒng)。然后，顏色合并光學(xué)器件30將顏色合并到單個(gè)光路上。舉例來說， 顏色合并光學(xué)器件30可以包括如圖5所示的合光棱鏡(X-cube) 58, 或者正如在電子彩色成像領(lǐng)域中所公知的，可以使用某 一 其他常規(guī)技術(shù) 和部件以用于引導(dǎo)已調(diào)制的光。然后，將復(fù)合顏色信號(hào)42通過一個(gè)或 多個(gè)透鏡44引導(dǎo)到掃描儀40 (通常是GEMS器件以及各種其他類型的 光調(diào)制器所需要的)，并且引導(dǎo)到投影透鏡46，以便將復(fù)合顏色信號(hào)引 導(dǎo)到顯示表面90。圖5所示的顯示裝置50中的部件布置是示例性的，而非打算是限 制性的。電子彩色成像領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，任何數(shù)目的類似實(shí) 施例都可以被用來提供顯示表面90上的彩色像素92，其中每個(gè)彩色像 素92均被形成為由激光器54r、 54g和54b所提供的原色的復(fù)合。舉例 來說，使用雙軸掃描儀進(jìn)行單點(diǎn)掃描的激光顯示裝置可以被用作圖5所 示的單軸行掃描裝置的替代方案。當(dāng)使用具有用于單點(diǎn)掃描的雙軸掃描 儀的激光顯示裝置時(shí)，將會(huì)需要通過可變控制信號(hào)或者使用聲光調(diào)制器可選擇地，數(shù)字微鏡器件(DMD)，例如在來自Texas Instruments, Dallas, TX的數(shù)字光處理投影裝置中所使用的那些數(shù)字微鏡器件，也可 以被用于激光調(diào)制。二維DMD器件將不需要掃描儀40裝置(如圖5所 示)來用于投影已調(diào)制的光。作為圖5的實(shí)施例的又一替代方案，單獨(dú) 的投影透鏡46以及取決于所使用的調(diào)制部件的類型的單獨(dú)的掃描儀40 裝置也可以被用于各個(gè)顏色通道。成像控制邏輯處理器52的處理本發(fā)明使用由成像控制邏輯處理器52所執(zhí)行的新穎的圖像數(shù)據(jù)處 理。在圖4A-4F中使用CIE色域表示的序列來示出為色域擴(kuò)展所使用的處理。為了描述的目的，原色分量值被表示為從O至IOO的范圍。對(duì)于該 討論，值O表示沒有原色分量，值IOO表示全強(qiáng)度的原色。使用該約定， 其相應(yīng)色域內(nèi)的任 一顏色將以下列形式進(jìn)行編碼<formula>formula see original document page 16</formula>其中va/we的范圍從O至100; g va/we的范圍從0至100; 6—v"/we的范圍從0至100。因此，舉例來說，在圖4A中，顏色坐標(biāo)點(diǎn)104的數(shù)據(jù)值(10, 100, 50)表示一種特定顏色，所述特定顏色具有非常少的紅色分量、最大值 的綠色分量、以及中間值的藍(lán)色分量。圖4A示出廣播編碼數(shù)據(jù)的常規(guī)原始色域100,其具有由基于熒光 粉的原色102r、102g和102b所定義的色度范圍，所述102r、102g和102b 是定義原始色域100的頂點(diǎn)，其中原始色域IOO是標(biāo)準(zhǔn)的廣播色域，例 如使用ITU Rec. 709標(biāo)準(zhǔn)所定義的色域。如早先參考圖1A所描述的， 光譜軌跡10的外曲線表示純色的范圍。點(diǎn)16r、 16g和16b分別表示來 自圖5的顯示裝置50中的激光器54r、54g和54b的激光原色的色度值。 對(duì)于圖4A的特定實(shí)例，對(duì)應(yīng)于點(diǎn)16r、 16g和16b的激光原色的波長分 另l)是629nm、 532nm禾口 465nm。對(duì)于圖4A所示的廣播編碼數(shù)據(jù)的初始狀態(tài)，原色102r、102g和102b 的頂點(diǎn)具有表1所示的數(shù)據(jù)值。例如，紅光原色102r在該初始廣播編碼 數(shù)據(jù)中具有(100,0,0)的數(shù)據(jù)值。圖4B表示在執(zhí)行本發(fā)明的方法時(shí)由成像控制邏輯處理器52所執(zhí)行 的中間色域定義步驟。回想一下，本發(fā)明擴(kuò)展了色域以便使用由激光器 54r、 54g和54b所提供的純波長所供給的更多色域。換句話說，本發(fā)明 提供具有擴(kuò)展的色度范圍的圖像。由連接點(diǎn)16r、 16g和16b的虛線所示 的顯示色域110,表示顯示裝置50所供給的全部可能的色域或色度范 圍。在顯示色域110中，數(shù)據(jù)值(O, 100, 0)對(duì)應(yīng)于激光器54g的全強(qiáng) 度，并且沒有來自激光器54r和54b的光發(fā)射(圖5)。因此，最初在 原始色域100內(nèi)編碼的廣播圖像數(shù)據(jù)可以被簡單地用作顯示色域110的 輸入數(shù)據(jù)。然而，這不能提供滿意的結(jié)果。正如在此的背景技術(shù)部分所 指示的，筒單地根據(jù)顯示色域110來顯示廣播編碼數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生視覺上不 可接受的顏色再生，并且可能損害準(zhǔn)中性色。代之以，如圖4B所示， 本發(fā)明通過選才奪在形成中間色域120的頂點(diǎn)的點(diǎn)122r、 122b和122g處 的中間原色來定義中間色域。正如其名稱所暗示的，中間色域120由顯 示色域110所界定。而且，中間色域120基本上與原始色域100的區(qū)域 重疊。包括中間色域120的原色色度坐標(biāo)的適當(dāng)選擇把中間色域120定義為與顯示色域IIO具有相同的整體形狀，定義為與顯示色域IIO基本上類似的三角形。從在此的背景技術(shù)部分和圖1B可以回想起，恒定色調(diào)線從白色點(diǎn) 120的中央中性色向外輻射。為了保持顯示色域110的色調(diào)保真度，需 要將點(diǎn)122r、 122b和122g的原色選擇為具有與它們對(duì)應(yīng)于點(diǎn)16r、 16g 和16b的相應(yīng)基于激光的原色基本上相同的色調(diào)。然后，該標(biāo)準(zhǔn)形成用 于在定義中間色域120的點(diǎn)122r、 122g和122b處選擇適當(dāng)中間原色的 基礎(chǔ)。在點(diǎn)122r、 122b和122g處的中間原色與它們?cè)邳c(diǎn)16r、 16g和16b 處的相應(yīng)顯示設(shè)備原色之間的距離，通常與再生圖像可以獲得的顯示色 域的增加成比例。必須小心地選擇原色之間的距離，以便既不會(huì)過分強(qiáng) 調(diào)特定的顏色區(qū)域，也不會(huì)對(duì)特定的顏色區(qū)域強(qiáng)調(diào)不夠。實(shí)際上，這些 中間原色可以通過經(jīng)驗(yàn)方法來獲得；然而，也可以使用計(jì)算技術(shù)來規(guī)定 用于特定顯示裝置50的最佳的一組顏色。如圖4C所示，處理的下一步驟是數(shù)據(jù)變換。該處理步驟將顏色坐 標(biāo)從根據(jù)廣播RGB原色進(jìn)行最初編碼的原始色域100變換到根據(jù)中間 RGB原色的中間色域120的坐標(biāo)系。然后，該處理步驟是相對(duì)簡單的顏 色坐標(biāo)的重新映射，從而現(xiàn)在將最初標(biāo)準(zhǔn)廣播原始色域100中的值表示 為較大的中間色域120內(nèi)的值。原始原色102r、 102g和102b現(xiàn)在具有 如圖4C的表2中所示的重新映射值。例如，回想一下，原色102r最初 是圖4A的原始色域100中具有值(100,0,0)的頂點(diǎn)?，F(xiàn)在，在到中間 色域120的重新映射中，點(diǎn)102r現(xiàn)在具有值(73.7, 2.3,0.1 )。相應(yīng)地， 原始色域100內(nèi)的所有點(diǎn)均具有根據(jù)中間色域所表示的重新映射值。例 如，在原始數(shù)據(jù)中被給予值(10, 100, 50 )的顏色坐標(biāo)點(diǎn)104現(xiàn)在具有 重新映射值(33.9, 98.6, 51.3 )。這樣，現(xiàn)在就將原始色域100內(nèi)的每個(gè) 顏色坐標(biāo)表示為中間色域120中的顏色坐標(biāo)。簡單的變換技術(shù)可以被用來將圖像數(shù)據(jù)值從定義原始色域100的標(biāo) 準(zhǔn)廣播編碼圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為使用定義色域120的中間原色的中間彩色圖 像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，利用在成像領(lǐng)域中所公知的技術(shù)，簡單的[3x3] 矩陣被用作實(shí)現(xiàn)該變換的變換84 (圖3)?？蛇x擇地，如果期望的話， 也可以使用查找表(LUT)或其他計(jì)算方法。例如，處理器78所執(zhí)行的 所有步驟都可以用單個(gè)三維(3-D)查找表變換來代替，從而提供HDTV 原色的輸入數(shù)據(jù)與顯示設(shè)備輸入代碼值之間的轉(zhuǎn)換。這種3-D LUT可以根據(jù)圖3所示的序列來計(jì)算，或者可以通過其他方法來獲得。如在一個(gè)例子中所示，其中激光投影儀具有465nm的藍(lán)光原色、 532nm的綠光原色和629nm的紅光原色，通過下列3x3矩陣變換來表示 一個(gè)合適的變換84,其提供從(原始色域100的)Rec. 709 RGB直接到 激光投影儀RGB顏色的色度原色轉(zhuǎn)換，而不會(huì)增加再生顏色的飽和度:<formula>formula see original document page 19</formula>該矩陣變換可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來計(jì)算。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由具有下列形式的變換84給出從Rec. 709 RGB到激光投影RGB的新穎轉(zhuǎn)換<formula>formula see original document page 19</formula>當(dāng)應(yīng)用于具有465nm藍(lán)光原色、532nm綠光原色和629nm紅光原 色的激光投影儀時(shí)，該變換增大再生顏色的飽和度，同時(shí)保持恒定的感 覺到的色調(diào)。圖4D和4E示出當(dāng)該重新映射顏色數(shù)據(jù)又被提供給顯示硬件時(shí)所發(fā) 生的事情。如圖4D所示，根據(jù)中間頂點(diǎn)顏色坐標(biāo)122r、 122g和122b 所表示的彩色圖像數(shù)據(jù)現(xiàn)在被分別直接輸入給位于點(diǎn)16r、 16g和16b 處的激光器54r、 54g和54b所提供的相應(yīng)原色。圖4E示出該變換所產(chǎn) 生的結(jié)果。實(shí)際上，原始色域IOO在區(qū)域上被擴(kuò)展。如隨后所述，可以 按照多種方式來執(zhí)行色域的區(qū)域的計(jì)算。然而，與常規(guī)方法不同，擴(kuò)展 的圖像色度范圍IOO，所提供的擴(kuò)展的色域稍微小于具有在點(diǎn)16r、 16g 和16b處的原色的激光顯示色域110。代之以， 一組有效的所計(jì)算的顏 色坐標(biāo)點(diǎn)102r，、 102g，和102b'提供定義擴(kuò)展的圖像色度范圍100'的色 域邊界的頂點(diǎn)。擴(kuò)展的圖像色度范圍IOO，具有原始廣播色域100的近似 形狀，以及進(jìn)行有效的"拉伸"并適于該組激光54r、 54g和54b原色。 圖4F示出這種色域擴(kuò)展對(duì)原始色域100的廣播原色色域內(nèi)各個(gè)顏色的影響，其中向量101的起點(diǎn)表示根據(jù)原始色域IOO進(jìn)行編碼的顏色，而 向量101的箭頭表示根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的那些顏色的再生。如圖4F中箭 頭101的按比例變化的長度所示，飽和度的相對(duì)增長量基于某一顏色距 白色點(diǎn)20的色度距離。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語"擴(kuò)展的圖像色度范圍100"'被用來描述 顯示裝置50實(shí)際上提供的、可能可選擇地被稱作"擴(kuò)展的色域"的東 西。進(jìn)行這種區(qū)別是有用的，因?yàn)轭伾鴺?biāo)點(diǎn)102r'、 102g'和102b'所提 供的定義擴(kuò)展的圖像色度范圍IOO'的頂點(diǎn)，并不是發(fā)射光源所提供的實(shí) 際原色(其是用于顯示裝置50的點(diǎn)16r、 16g和16b以及用于廣播編碼 原始色域的原色102r、 102g和102b)，而是在色空間中計(jì)算出的或"虛 擬的"點(diǎn)。擴(kuò)展的圖像色度范圍IOO，提供可以從顯示裝置50提供的連 續(xù)的一組顏色，其中該組顏色包著或封閉一個(gè)超過原始色域100區(qū)域、 并且稍微小于顯示色域110的區(qū)域的色空間的區(qū)域。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了在使用顯示色域110的全設(shè)備色域和保持色調(diào) 保真度之間的折衷。不是試圖顯示在全顯示色域110范圍之上的顏色， 關(guān)于圖4A-4F所述的方法只使用顯示色域110的一部分。因此，反直觀 的是，稍微犧牲了顯示色域110可能的全擴(kuò)展色度，好處是色調(diào)保真度 和色域的整體增加。高色度的顏色的飽和度得到顯著的增長，從而提供 滿意的視覺效果，利用了這些顏色的更大色域。然而，同時(shí)逼真地再生 了準(zhǔn)中性色和膚色，這與對(duì)原色的常規(guī)色域擴(kuò)展所發(fā)生的不同。就顯示裝置50的硬件而言，該新穎過程的結(jié)果是，來自紅色激光 器54r的光和來自綠色激光器54g的光都不被單獨(dú)地用來形成任何一種 顏色。例如，每當(dāng)對(duì)綠色激光器54g的光進(jìn)行調(diào)制以形成一種顏色時(shí)， 紅色或藍(lán)色激光器54r或54b中的至少一個(gè)也就有意地提供大于其暗闊 值的已調(diào)制光。因此，除了對(duì)于藍(lán)色區(qū)域中一些顏色的可能例外，顯示 來自顯示裝置50的任一像素需要來自激光器54r、 54g或54b中的至少 兩個(gè)的光。當(dāng)然，在非常低的光級(jí)，可能難以檢測(cè)到來自其他這些源的 光。實(shí)際上，每當(dāng)以大于其最大輸出值的大約20%來調(diào)制來自綠色激光 器54g的光時(shí)，也就在暗閾值級(jí)以上調(diào)制來自紅色和/或藍(lán)色激光器54r、 54b中至少一個(gè)的光。圖4A-4F的序列示出如何為顯示裝置50獲得色域，其具有分別為 629nm、 532nm和465nm的示例激光波長。在該實(shí)施例中，顯示色域110界定中間色域120,而中間色域120基本上界定原始色域100。然而， 在一些情況下可能發(fā)生的是，顯示色域110沒有完全地界定原始色域 100,這取決于激光器54r、 54g或54b的波長選擇。圖6A和圖6B示出 其中具有波長446nm的藍(lán)色激光器被用作54b的一個(gè)例子。這里，顯示 色域110沒有完全地界定原始色域100。在這種情況下，可能需要使用 在成像領(lǐng)域中所公知的技術(shù)進(jìn)行特定顏色的重新映射。如所示，這種行 為可能特別適用于藍(lán)色區(qū)域。對(duì)于"出界的"顏色，將需要顯示成像領(lǐng) 域的技術(shù)人員已知的用于顏色重新映射的插值技術(shù)?？梢杂^察到，如關(guān)于圖4C所描述的，使用該方法所提供的擴(kuò)展的 圖像顏色只需要對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)簡單的變換。不需要用于激光器的 設(shè)備驅(qū)動(dòng)器的更改。本發(fā)明的方法將不需要對(duì)顯示邏輯設(shè)備進(jìn)行硬件改 變，只要激光顯示數(shù)據(jù)路徑已經(jīng)包括關(guān)于圖3所述的處理步驟。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了許多結(jié)果，包括下述(i)如圖4A-4F的序列所示，使用該方法所產(chǎn)生的擴(kuò)展的圖像色度 范圍IOO，的區(qū)域超過了原始(ITURec. 709)色域100的區(qū)域。然而同 時(shí)，使用該方法所產(chǎn)生的圖像色度范圍100，的區(qū)域小于通過顯示裝置50 可以獲得的顯示色域110的區(qū)域。該結(jié)果與通過如上面在背景技術(shù)部分 中所述的常規(guī)顏色映射方法而獲得的結(jié)果不同。使用圖4A-4F中所用的 常規(guī)CIE u，,v,表示，可以使用由M.H. Brill在"Colors and Display Measurements"中所述的度量來計(jì)算色域的百分比區(qū)域，所述"Colors and Display Measurements"被公開在1999年10月13日對(duì)Society for Information Display (SID) Mid-Atlantic Chapter所作的陳述中，并且被記 載在當(dāng)前可從SID網(wǎng)站(www.sid.org)得到的文件bdlll013b.pdf中。 該計(jì)算如下<formula>formula see original document page 21</formula>
其中由光譜軌跡10和紫色邊界11所界定的區(qū)域(圖1A)是0.1952。 乘以100得到相對(duì)百分比,而"V、 w'g> w、> vV, v '《和v、是定義該色 域的相應(yīng)頂點(diǎn)的CIE u',v'坐標(biāo)。例如， -使用標(biāo)準(zhǔn)ITU Rec. 709原色的原始色域100的相對(duì)區(qū)域一皮如下計(jì)算<formula>formula see original document page 22</formula>使用 一組激光原色的根據(jù)本發(fā)明的裝置的顯示色域110的相對(duì)區(qū)域 被如下計(jì)算100((.5533 — .1690)(.5868 —.1119) —(.0557 — .1690)(.5170 — .1119)| r。 r 0.1952 2使用具有一組激光原色的根據(jù)本發(fā)明方法的擴(kuò)展的色度范圍100' 的相對(duì)區(qū)域可以被如下計(jì)算— 100 ， l('5188 — ,1704)(.5752 — .0920)-(.1084-.1704)(.5213-.0920)| 一 ""0.1952* ^ =49'9更一般而言，擴(kuò)展的圖像色度范圍100，的相對(duì)區(qū)域可以被認(rèn)為是使 用本發(fā)明方法在擴(kuò)展的圖像色度范圍100，內(nèi)可得到的完全一組顏色所 包著的色空間的區(qū)域。因此，在該例中，在比較擴(kuò)展的圖像色度范圍100， 與原始色域100時(shí)，所顯示顏色的色域增大等于49.9 33.2因而，在該例中存在大約50%的色域增大。使用該計(jì)算方法，當(dāng)擴(kuò) 展的圖像色度范圍IOO，的區(qū)域超過了原始色域100的區(qū)域至少10%時(shí)， 實(shí)現(xiàn)了令人滿意的色域增長。(ii)除了白色點(diǎn)20以外，對(duì)于原始色域100中的顏色坐標(biāo)，當(dāng)被 變換為圖像色度范圍100'中的顏色坐標(biāo)時(shí)，存在CIE度量色度C^的增 長。理想地，白色點(diǎn)20是未經(jīng)改變的。而且，C正度量色度差A(yù)C^隨 著距白色點(diǎn)20的距離增大而單調(diào)增大。與此同時(shí)，用于已變換顏色的 任何CIE心理測(cè)量色調(diào)差A(yù)f^是最小的，小到值5以內(nèi)，優(yōu)選是在值3 或更小值以內(nèi)。(111)擴(kuò)展的圖像色度范圍IOO，基本上被界定在顯示色域IOO與原始(ITU Rec. 709 )色域100之間。如圖6A和圖6B所示，可能存在擴(kuò) 展的圖像色度范圍100，的一小部分與顯示色域110重疊，或者處于顯 示色域110以外，特別是在藍(lán)色區(qū)域中，這取決于在顯示裝置50中所 使用的原色。盡管關(guān)于圖5所給出的描述集中于對(duì)每種原色使用單獨(dú)的空間光調(diào) 制器56r、 56g、 56b的三色裝置，但是本發(fā)明的方法還可以用于替代的 設(shè)計(jì)方法，包括使用色序裝置，其中以高的速率對(duì)原色進(jìn)行重復(fù)排序， 以便由一個(gè)或兩個(gè)空間光調(diào)制器進(jìn)行相繼的調(diào)制。對(duì)于色序顯示，利用 在電子成像技術(shù)領(lǐng)域中所公知的方法，時(shí)間積分被用來同步來自其復(fù)合 原色的任何顏色。本發(fā)明的方法特別適用于窄帶發(fā)射彩色光源，例如在帶寬非常窄的 波長上發(fā)射光的激光器。通常，窄帶發(fā)射光源以大約+/-10nm以內(nèi)的標(biāo) 稱波長來發(fā)射其多于一半的輸出光。根據(jù)ITU Rec. 709,與窄帶發(fā)射光 源相關(guān)聯(lián)的頂點(diǎn)基本上處于原始(ITURec. 709)色域100之外。該方 法可以用于許多不同類型的激光器，其中包括雙泵浦固態(tài)激光器、半導(dǎo) 體激光器、有機(jī)激光器和激光器陣列。對(duì)發(fā)光二極管(LED)性能的持 續(xù)改進(jìn)暗示著，還有可能在顯示裝置50中使用LED光源或其他類型的 窄帶光源作為激光器54r、 54g和54b的替代光源。 一個(gè)或多個(gè)窄帶發(fā)射 光源的色調(diào)可能與原始色域的相應(yīng)原色的色調(diào)存在可覺察的差別。本發(fā)明的裝置和方法允許彩色圖像數(shù)據(jù)的比特深度處于任何適當(dāng) 的級(jí)別以用于顯示。舉例來說，使用較高的比特深度，比如每種顏色I(xiàn)O 或12比特，將有助于允許平滑過渡并且最小化陰影細(xì)節(jié)中的量化偽影。 盡管本發(fā)明的方法特別適用于廣播編碼圖像數(shù)據(jù)的顯示，但是它還可以 更廣泛地用于任何類型的編碼輸入圖像數(shù)據(jù)。因此，所提供的是一種用 于使用窄帶發(fā)射光源來提供擴(kuò)展的色域的彩色顯示的方法和裝置。如圖5的實(shí)施例所述，按照常規(guī)的三色激勵(lì)RGB色彩模型，顯示 裝置可以使用三個(gè)激光器或其他窄帶發(fā)射光源。然而，附加顏色可以被 添加以便擴(kuò)展顯示色域110,并且因此擴(kuò)展的圖像色度范圍IOO，甚至變 得更寬。已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以實(shí)施各種變化和修改而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的方法可以用于許多空間光調(diào)制器中的任何一種，其中包括掃描的線性GEMS器件和GLV (光柵光閥)器件、以及二維LCD陣列調(diào)制器和其 他類型的器件。部件列表10光譜軌跡11紫色邊界12三角形14r, 14g, 14b頂點(diǎn)16r, 16g, 16b點(diǎn)20白色點(diǎn)22色調(diào)線24, 26坐標(biāo)30顏色合并光學(xué)器件40掃描儀42彩色信號(hào)44透鏡46投影透鏡50顯示裝置52成像控制邏輯處理器54r, 54g, 54b激光器56r, 56g， 56b空間光調(diào)制器58合光棱鏡60場(chǎng)景61圖像捕獲部分62照相機(jī)63數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備64介質(zhì)66電視電影裝置68處理部分70廣播編碼數(shù)據(jù)72HDTV原色74處理器76變換78處理器80線性RGB數(shù)據(jù)82變換84變換88變換90顯示表面92像素100原始色域100，擴(kuò)展的圖像色度范圍101箭頭102r, 102g, 102b原色102r', 102g', 102b，高效的顏色坐標(biāo)點(diǎn)104顏色坐標(biāo)點(diǎn)106線性HDTV數(shù)據(jù)110顯示色域120中間色域122r, 122g, 122b
權(quán)利要求
1.一種用于顯示彩色圖像的方法，包括a)提供彩色圖像顯示裝置，所述彩色圖像顯示裝置具有定義了顯示色域的至少三個(gè)窄帶發(fā)射光源；b)接受在區(qū)域上小于所述顯示色域的原始色域內(nèi)所定義的輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值；c)將所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值變換為具有擴(kuò)展的色度范圍的顯示色域數(shù)據(jù)值，其中所述擴(kuò)展的色度范圍的至少一部分位于所述原始色域之外，以及其中所述顯示色域的至少一部分位于所述擴(kuò)展的色度范圍之外；并且d)將所述顯示色域數(shù)據(jù)值提供給所述彩色圖像顯示裝置以用于形成所述彩色圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)于在所述顯示裝置上的 圖像像素，與所述輸入圖像數(shù)據(jù)值相關(guān)聯(lián)的色調(diào)基本上與由所述彩色圖色調(diào)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)于給定的輸入圖像數(shù)據(jù) 值，由所述彩色圖像顯示裝置所生成的具有所述相應(yīng)顯示色域數(shù)據(jù)值的 所顯示的顏色的所述色調(diào)，至少在由所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值所給定的 色調(diào)的+/ - 5的標(biāo)準(zhǔn)心理測(cè)量色調(diào)差以內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù) 值變換為顯示色域數(shù)據(jù)值的所述步驟產(chǎn)生顯示色飽和度的單調(diào)增大，從 而對(duì)于與白色點(diǎn)相距第 一 色度距離并且被轉(zhuǎn)換為第 一顯示色域數(shù)據(jù) 值的第一輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值，以及對(duì)于與所述白色點(diǎn)相距第二色度距離并且被轉(zhuǎn)換為第二顯示色域 數(shù)據(jù)值的第二輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值，其中所述第二色度距離超過所述第 一 色度距離，所述第二顯示色域數(shù)據(jù)值的顯示色飽和度相對(duì)于其第二輸入彩色 圖像數(shù)據(jù)值的增大超過了所述第 一顯示色域數(shù)據(jù)值的顯示色飽和度相對(duì)于其第 一輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值的增大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少三個(gè)窄帶發(fā)射光源是激光器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值 是廣播編碼的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述擴(kuò)展的圖像色度范圍 的區(qū)域超過了所述原始色域的區(qū)域至少10%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述顯示色域的區(qū)域超過了 所述原始色域的區(qū)域至少50% ,以及其中所述顯示色域的區(qū)域超過了所 述擴(kuò)展的圖像色度范圍的區(qū)域至少10%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù) 值變換為具有擴(kuò)展的圖像色度范圍的顯示色域數(shù)據(jù)值的所述步驟包括 通過將每個(gè)圖像像素的每個(gè)輸入彩色圖像數(shù)據(jù)值映射到中間色域內(nèi)的 中間色域圖像值來形成重新映射的圖像數(shù)據(jù)值，其中所述顯示色域內(nèi)；(b)所述中間色域包括在所述輸入彩色圖像數(shù)據(jù)的色度范圍之外 的顏色；以及(c )所述顯示色域包括在所述中間色域的范圍之外的顏色。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少三個(gè)窄帶發(fā)射光 源均在+ /- 10nm的波長頻帶以內(nèi)發(fā)射多于1/2的它們的輸出光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述窄帶發(fā)射光源中的至 少一個(gè)的色調(diào)與所述原始色域的相應(yīng)原色的色調(diào)存在可覺察的差別。
12. —種用于顯示圖像的方法，包括a) 提供具有至少三個(gè)激光器的顯示裝置，其中所述至少三個(gè)激光 器定義了顯示色域；b) 接受在原始色域內(nèi)所定義的輸入圖像數(shù)據(jù)值，其中所述原始色域在區(qū)域上小于由所述至少三個(gè)激光器所定 義的所述顯示色域；c) 將每個(gè)輸入圖像數(shù)據(jù)值變換為所述顯示色域中的顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值，其中由已變換的圖像數(shù)據(jù)值的全集所包著的區(qū)域定義了擴(kuò)展的圖像色度范圍，所述擴(kuò)展的圖像色度范圍的區(qū)域超過所述原始色域的區(qū)域，并且小于所述顯示色域的區(qū)域；并且d)將所述顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值提供給所述顯示裝置以形成圖像。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所迷顯示色域的區(qū)域超 過了所述原始色域的區(qū)域至少50%。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述顯示色域的區(qū)域超過 了所述擴(kuò)展的圖像色度范圍的區(qū)域至少10%。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，對(duì)于每個(gè)輸入圖像數(shù)據(jù) 值，相應(yīng)的已變換顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值均在+/-5的標(biāo)準(zhǔn)心理測(cè)量色調(diào)差以 內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將所述輸入圖像數(shù)據(jù)值 變換為顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值的所述步驟產(chǎn)生顯示色飽和度的單調(diào)增大，從 而對(duì)于與白色點(diǎn)相距第一色度距離并且被轉(zhuǎn)換為第一顯示設(shè)備數(shù)據(jù) 值的第一輸入圖像數(shù)據(jù)值，以及對(duì)于與所述白色點(diǎn)相距第二色度距離并且被轉(zhuǎn)換為第二顯示設(shè)備 數(shù)據(jù)值的第二輸入圖像數(shù)據(jù)值，其中所述第二色度距離超過所述第 一 色度距離，所述第二顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值的顯示色飽和度相對(duì)于其第二輸入圖像 數(shù)據(jù)值的增大超過了所述第一顯示設(shè)備數(shù)據(jù)值的顯示色飽和度相對(duì)于 其第 一輸入圖像數(shù)據(jù)值的增大。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述激光器中的至少一 個(gè)的色調(diào)與所述原始色域的相應(yīng)原色的色調(diào)存在可覺察的差別。
18. —種用于將圖像形成為像素陣列的顯示裝置，包括a) —個(gè)激光器，其以500與550nm之間的范圍的波長發(fā)射綠光， 并且在從暗閾值到最大輸出的范圍上進(jìn)行調(diào)制；b) 至少兩個(gè)其他激光器；其中每個(gè)激光器均用作用于形成像素的原色，并且根據(jù)控制 信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述顯示裝置顯示圖像，從而對(duì)于任何一個(gè)像素，其中所述 綠色激光在其最大輸出的20 %以上的級(jí)別進(jìn)行調(diào)制，來自所述兩個(gè)其他 激光器中的至少一個(gè)的光也在其暗闊值以上的級(jí)別進(jìn)行調(diào)制；以及c)成像控制邏輯處理器，其執(zhí)行以下操作i) 接受在原始色域內(nèi)所定義的輸入圖像數(shù)據(jù)值，其中所述原始色域在區(qū)域上小于由所述至少三個(gè)激光器所定 義的顯示色域；ii) 將所述輸入圖像數(shù)據(jù)值變換為具有擴(kuò)展的圖像色度范圍的 顯示色域數(shù)據(jù)值，其中所述顯示色域數(shù)據(jù)值的所述擴(kuò)展的圖像色度范圍被界定 在所述顯示色域以內(nèi)，從而所述顯示色域的 一部分位于所述顯示色域數(shù)據(jù)值的所述 擴(kuò)展的圖像色度范圍之外，以及其中所述顯示色域數(shù)據(jù)值的所述擴(kuò)展的色度范圍的 一部 分位于所述原始色域之外；以及in )根據(jù)所述顯示色域數(shù)據(jù)值來調(diào)制來自所述激光器中的一個(gè) 或多個(gè)的光。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示裝置，其中，每個(gè)激光器均以顏 色序列的方式向所顯示的像素提供光。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示裝置，其中所述至少兩個(gè)其他激 光器中的一個(gè)發(fā)射處于紅色區(qū)域的可見光，并且任何包含最大輸出的20 %以上級(jí)別的綠色激光的像素還包含紅色激光。
21. —種顯示裝置，包括a) —組至少三個(gè)的窄帶發(fā)射光源，每一個(gè)光源均發(fā)射處于可見光 波長的光，所發(fā)出的光用作原色，其中所述至少三個(gè)窄帶發(fā)射光源定義了顯示色域；b) 成像控制邏輯處理器，其被配置成(i) 接受輸入圖像數(shù)據(jù)以用于顯示像素，所述輸入圖像數(shù)據(jù) 被編碼為廣播格式的顏色坐標(biāo)，其中所述廣播格式被定義在原始色 域內(nèi)；(ii) 將每個(gè)像素的所述顏色坐標(biāo)從由所迷廣播格式所定義的 坐標(biāo)變換到所述顯示色域中的已變換的顏色坐標(biāo)，其中由圖像的所述已變換的顏色坐標(biāo)的全集所包著的整個(gè)區(qū)域小于所述顯示色域的區(qū)域的90% ,以及其中由圖像的所述已變換的顏色坐標(biāo)的全集所包著的整個(gè)區(qū)域超過所述原始色域的區(qū)域至少10%;(iii)向所述顯示裝置提供每個(gè)像素的所述已變換的顏色坐 標(biāo)，以作為顯示設(shè)備輸入代碼值；以及c)至少一個(gè)調(diào)制器，用于根據(jù)所述已變換的顏色坐標(biāo)來調(diào)制所述 發(fā)射窄帶光源，以便由此形成圖像。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，所述窄帶發(fā)射光源 中的至少 一個(gè)是激光器或LED。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，所述至少一個(gè)調(diào)制 器是從由以下各項(xiàng)所組成的組中選擇的適形光柵器件、光柵光閥器件、 數(shù)字微鏡器件、聲光光柵器件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，所述至少一個(gè)調(diào)制 器被配備有可變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，任一已變換的顏色 坐標(biāo)相對(duì)于其廣播格式的色調(diào)均在+ / _ 5的標(biāo)準(zhǔn)心理測(cè)量色調(diào)差以內(nèi)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，像素的任一廣播編 碼坐標(biāo)與其相應(yīng)已變換的顏色坐標(biāo)之間的標(biāo)準(zhǔn)度量色度差，隨著所述廣播編碼坐標(biāo)距所述顯示裝置的白色點(diǎn)的距離的增大而單調(diào)增大。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其中，所述顯示色域的區(qū) 域超過了所述原始色域的區(qū)域至少50%。
全文摘要
一種通過提供具有定義了顯示色域的至少三個(gè)窄帶發(fā)射光源的彩色圖像顯示裝置來顯示彩色圖像的方法。接受在區(qū)域上小于顯示色域的原始色域內(nèi)所定義的圖像數(shù)據(jù)值。將輸入圖像值變換為具有擴(kuò)展的圖像色度范圍的顯示色域數(shù)據(jù)值。擴(kuò)展的色度范圍的至少一部分位于原始色域之外。顯示色域的至少一部分位于擴(kuò)展的圖像色度范圍之外。將顯示色域數(shù)據(jù)值提供給彩色圖像顯示裝置以形成圖像。
文檔編號(hào)H04N9/31GK101248677SQ200680031012
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者M·W·科瓦茨, T·E·馬登 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司