<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING
Inrichting voor de kleurcorrectie c. -calibratie van het kleurenbeeldop een monitor
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het corrigeren c. q. calibreren van kleuren van een op een monitor weer te geven kleurenbeeld, bijv. voor het produceren van een zogenaamde hardcopy, uitgaande van een opgeslagen of ontvangen videobeeld. Onder hardcopy verstaat men het uiteindelijke resultaat van verschillende processen, zoals een fotografisch proces, een drukproces, en dergelijke.
In de praktijk is een dergelijke inrichting bekend waarin van een beeldorigineel, zoals een tekening of ontwerp, door middel van optoelektronische aftasting en opvolgende kleurfiltering gegevens worden verkregen en opgeslagen en overeenkomstig de gewenste hardeopy in de kleurrekenaar verder worden verwerkt. In deze kleurrekenaar kunnen al naar gelang het op de uiteindelijke hardcopy vereiste kleurenbeeld cor- recties worden uitgevoerd. Een dergelijke inrichting kan bijvoorbeeld worden toegepast bij drukprocessen voor landkaarten, posters, textielweefsels, tapijten, en dergelijke. Men gaat bij al deze processen uit van het door aftasting verkregen kleurenbeeld of het in een geheugen beschikbare of door andere bron verschafte videokleurenbeeld.
Veelal zal men bij de uitvoering van een dergelijk drukproces het genoemde kleurenbeeld ter controle op een monitor weergeven.
Een groot probleem hierbij is dat de kleuren van het op de monitor weergegeven beeld niet representatief zijn en derhalve niet correct reproduceerbaar zijn. Er kunnen zieh grote verschillen voordoen zowel naar gelang het type monitor als ook naar gelang de kwaliteit van de toegevoerde analoge beeldsignalen. Dit is zeer nadelig bijvoorbeeld wanneer men van een videobeeld een hardcopy wil maken. De dan verkregen kleurindruk of tonaliteit verschilt vaak aanzienlijk van die welke op het scherm wordt waargenomen. De redenen hiervoor zijn : 1) dat het menselijk oog op een visuele prikkeling afkomstig van een ka- thodestraalbuis van een monitor anders reageert dan op die van een hardcopy.
Dit komt doordat het bij de beeldweergave op de monitor om een rechtstreekse prikkeling gaat (namelijk de lichtbron en de oor- sprong van de informatie bevinden zieh op eenzelfde plaats) en het bij de hardcopy om een niet-rechtstreekse prikkeling gaat, doordat de hierbij waargenomen kleuren het resultaat zijn van reflectie of
<Desc/Clms Page number 2>
transmissie van bepaalde frequenties aanwezig in het invallende of doorgaande licht ; 2) dat hoe meer transformaties, bijvoorbeeld scanning, verwerking, enz. de videogegevens ondergaan, hoe meer zij veranderen. Dat wil zeggen verandering van kleur zonder dat een verlies aan kwaliteit behoeft op te treden. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer een door een digi- taal stelsel behandeld beeld afgedrukt of op een display weergegeven moet worden.
Elke etappe die het op het scherm gevisualiseerde beeld en de uiteindelijke afdruk scheidt, veroorzaakt onnauwkeurigheden die uiteindelijk voor het oog waarneembaar zijn. Dit is zeer hinderlijk bijvoorbeeld bij het uitschrijven of reproduceren van hardcopies. Men kan een empirische afregeling van de in de verschillende etappes voorkomende parameters uitvoeren om de onnauwkeurigheden te ondervan- gen, hetgeen echter een langdurige en onbetrouwbare uitvoering is ; 3) dat verder bewezen is dat de fysiologische reacties van het oog van mens tot mens sterk kunnen verschillen. Dit kan zieh voordoen bijv. bij het waarnemen door een persoon met oogafwijkingen van een kleu- renbeeld op monitor of televisiescherm. Een nauwkeurige afregeling van de kleuren van het kleurenbeeld op de monitor of het televisie- scherm is in dit geval zeker gewenst.
Bij de huidige inrichtingen is een selectieve afregeling van de additieve en subtractieve kleuren - elk afzonderlijk-niet mogelijk ; in het algemeen zijn alleen helder- heid en contrastregeling mogelijk, maar steeds op in hoofdzaak line- aire wijze voor alle drie basiskleuren tegelijk ; 4) dat de bij de afdruk gebruikte versehillende materialen, zoals pa- pier, film, inkt, en dergelijke een grote invloed op de definitie van de kleuren zelf hebben. Het is duidelijk dat bijvoorbeeld de kleur van een zuivere magenta-inkt verschilt van de zuivere magenta zoals die op de monitor wordt weergegeven. De inkt zal kleine hoeveelheden cyaan en geel bevatten. Dit nu zal niet op een monitor worden weerge- geven, die - door constructie - enkel zuivere kleuren kan manipuleren (de kleuren zijn hier immers volgens hun spectrale inhoud gedefini- eerd).
Er bestaat derhalve een wezenlijk verschil in de definitie van het gebruikte kleurassenstelsel van de kleurenindruk op de monitor en dat van de kleurenindruk op de hardcopy (zie figuur 1).
Er bestaan wel enkele analoge beeldverwerkingsstelsels waarmee het mogelijk is de verschillende spectrale Componenten nauwkeurig te manipuleren. Deze stelsels hebben echter het nadeel dat ze kostbaar en ingewikkeld uitgevoerd zijn en tamelijk veel ruimte in beslag nemen. Hierdoor zijn zij niet aangewezen voor toepassingen, zoals afregeling van
<Desc/Clms Page number 3>
een televisiescherm of monitor. Bovendien kunnen zij niet rechtstreeks gekoppeld worden aan een digitaal beeldverwerkingsstelsel om op interactieve manier kleuren te corrigeren en te calibreren.
De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te ondervangen en een inrichting te verschaffen, waarmee door tussenkomst van een hostprocessor via een data-lijn of door tussenkomst van een zelfstandige eenheid, zoals een toetsenbord, of bij meer eenvoudige uitvoeringen zoals een televisiescherm door tussenkomst van een programmeerbaar uitleesgeheugen (PROM) deze correctie kan worden uitgevoerd.
Bij een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, dewelke inrichting aankoppelbaar is in serie op de ingangsleidingen van de monitor, waarbij de drie, voor de monitor bestemde kleursignalen (rood, groen, blauw) op digitale basis worden bewerkt, waartoe de inrichting is voorzien aan de ingang van drie A/D-omzetters en aan de uitgang van drie D/A-omzetters, waarbij elk kleursignaal over een aantal parallelle lijnen wordt gevoerd, wordt het hierboven aangehaalde doel volgens de uitvinding bereikt door dat de inrichting drie parallelprocessoren-een voor elke additieve kleur-bevat die elk zijn voorzien van ten minste drie instelbare kleurtransformatiematrices en een daaropvolgende uitgangssommatieprocessor,
waarbij de drie additieve kleursignalen-in elke parallelprocessor-telkens worden toegevoerd aan de overeenkomstige kleurtransformatiematrices en daarin ten behoeve van de correctie of calibratie in waarde worden gewijzigd, en waarbij de uitgangssignalen van de drie matrices aan de bijbehorende uitgangssommatieprocessor worden toegevoerd ter verkrijging van het bijbehorende gesommeerde uitgangskleursignaal.
Met deze uitvoering volgens de uitvinding kunnen de kleuren van het beeld op de monitor naar wens worden aangepast voor een reeks van toepassing door de kleurinformatie van de beeldelementen of pixels op het scherm te wijzigen zonder daarbij
<Desc/Clms Page number 4>
de oorspronkelijke van aftasting verkregen of opgeslagen beeldinformatie te wijzigen. Bij een mogelijke toepassing wordt deze beeldinformatie verder verwerkt en gebruikt voor de produktie van een hardcopy.
Andere toepassingen kunnen zijn de beinvloeding van de kleurinformatie bij huishoudelijk gebruik van televisieschermen, fotogrammetrische kaarttechnieken, lucht-, water-en omgevingsverontreinigingmonitoring, teledetectie, enz.
Een toepassing kan zijn de correctie van de kleurinformatie afkomstig van bijvoorbeeld een analoge invoerinrichting, zoals een kleurencamera. Hierbij is het mogelijk de oorspronkelijke beeldgegevens tussen hun oorsprong en de monitor in ware-tijd te behandelen op een niveau waarbij de signalen in analoge vorm aanwezig zijn.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van enkele
<Desc/Clms Page number 5>
uitvoeringsvoorbeelden met verwijzing naar de tekeningen, waarin : figuur 1 een voorbeeld geeft van twee kleurenassenstelsels respektievelijk een assenstelsel van het beeld op een monitor (door de theorie gedefinieerd) en een assenstelsel van de door de bedrijfsparameters beinvloede kleurenweergave van een hardcopy ; figuur 2 een algemeen schema toont van de aansluiting van de inrichting volgens de uitvinding in een beeldverwerkingsstelsel voor de produktie van een hardcopy ; figuur 3 een voorbeeld toont van een opzoektabel-geheugen (LUT) zoals toegepast in de inrichting volgens de uitvinding ; figuur 4 het schema toont van de omzetting van de videobemonsteringsfrequentie naar de interne werkfrequentie van de inrichting en weer terug ;
figuur 5 het blokschema toont van de bewerking van een van de drie basiskleuren ; figuur 6a en b een voorbeeld toont van de, bij een kleurcorrectie ten behoeve van een hardcopy, uitgevoerde wijziging van de in een opzoektabel-geheugen opgeslagen funktie ; en figuur 7a tot 7d voorbeelden tonen van de toepassing van de inrichting volgens de uitvinding in een beeldverwerkingsstelsel.
In figuur 1 geeft K, K , K het assenstelsel van zuivere kleuren weer, zoals door, de theorie gedefinieerd, van een op een weergeefscherm zoals een kathodestraalbuis zichtbaar kleurenbeeld. In dezelfde figuur geeft 't, K'2, K'3 een kleurenassenstelsel weer van de kleuren van een hardcopy zoals bepaald door de verschillende bedrijfsparaineters die de produktie van deze hardcopy beïnvloed hebben, zoals de inkt, het papier,. etc. Elk kleurelement in het kleurenassenstelsel van de hardcopy (Kilt K'o, K' ) heeft componenceu in de drie zuivere kleuren. In de praktijk dragen deze componenten in beide assenstelsels dezelfde namen.
Uit deze schematische weergave van beide assenstelsels blijkt ook het kleurverschil tussen het kleurenbeeld op de monitor en het kleurenbeeld van de hardcopy.
Bij de kleurcorrectie c. q.-calibratie volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van kleurentransformatiematrices, met voordeel van als opzoektabel (Look-Up Table) werkende en snel toegankelijke geheugens. In een dergelijk geheugen wordt een omzetfunktie geladen waarmede een ondubbelzinnige en discrete omzetting van de ingangswaarde naar de uitgangswaarde van een beeldelement wordt verkregen : uitgangj fdngangi) met i = nummer van het discrete niveau. Praktisch gezien gebruikt men de ingangswaarde als geheugenadres.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
Tevens moet hierbij eerst een ware-tijd omzetting plaatsvinden daar de gebruikte bemonsteringsfrequentie van bijv. 14 MHz van het videosignaal te hoog ligt voor een dergelijk geheugen. Daartoe vindt een omzetting plaats naar een inwendige lagere werkfrequentie en na bewerking een omzetting terug naar de genoemde hogere videobemonsteringsfrequentie. Er kunnen ook geheugens worden toegepast waarbij geen omzetting naar een lagere werkfrequentie vereist is.
Het genoemde opzoektabel-geheugen heeft een grote flexibiliteit daar men gebruik maakt van RAM-geheugens waarin men willekeurige waarden en ook funkties, zoals lineaire, logaritmische, exponentiële en andere funkties kan opslaan. In de praktijk zal de schakeling gecompliceerder zijn uitgevoerd daar men de uitgangskleuren wil bepalen als een combinatie van de ingangskleuren teneinde elk willekeurig kleurenassenstelsel te kunnen definieren. Daartoe schakelt een aantal opzoektabel-geheugens parallel en voert de uitgangen daarvan naar een sommatieprocessor.
In figuur 2 is aangegeven op welke wijze een inrichting 10 volgens de uitvinding is opgenomen in een stelsel voor het produceren van een hardcopy. Hierin geeft 0 de bediener van de inrichting aan. Met 1 is een beeldverwerkingsstelsel of bron van beeldgegevens aangegeven. Vanaf het stelsel 1 worden die gegevenssignalen vervolgens naar de productie-inrichting 8 gevoerd voor het produceren van een hardcopy, zoals een dia, een tekening, een landkaart, een decor, of tapijt, etc. middels bekende technieken, zoals offset-druk, diepdruk, flexodruk, zeefvlak-of zeefrotatiedruk, etc. Met C zijn de drie analoge beeldsignalen aangegeven die elk via een A/D-omzetter 2 worden toegevoerd naar een gegevensverwerkingseenheid 4, zoals met verwijzing naar figuren 4 en 5 zal worden toegelicht.
Vanaf de gegevensverwerkingseenheden worden de drie digitale uitgangssignalen elk via een D/A-omzetter 3 weer in een analoog videobeeldsignaal omgezet en toegevoerd aan de monitor 7. Met 5 is een synchronisatie-eenheid in de inrichting 10 aangegeven die in overeenstemming met het synchronisatiesignaal van het stelsel 1 de bewerkingen in de inrichting 10 synchroniseert. Met 6 is een interface-eenheid voor de bediener of gebruiker 0 aangegeven zoals bijvoorbeeld een toetsenbord, een PROM-geheugen, een verbindingslijn naar een hostcomputer, enz.
In figuur 3 geeft a de tabel aan van het geheugen dat de uitgangswaarde vormt die een voorafbepaalde vaste overeenkomst met de ingangswaarde heeft. Met b zijn de adressen van het geheugen aangegeven die gelijk zijn aan de ingangswaarden. Als voorbeeld is de ingangswaarde xi aangegeven van het ingangssignaal. Met c is de in het opzoektabel-geheugen ingeladen funktie aangegeven. In die voorbeeld is de funktie gelijk
<Desc/Clms Page number 7>
aan f (x) = 255-x. Na omzetting resulteert de ingangswaarde xi in een uitgangswaarde f (xi). Deze funktie is slechts een voorbeeld om het principe van dit soort geheugens aan te geven. Men kan in een dergelijk geheugen elke andere ondubbelzinnige en op zieh instelbare funktie laden, zie daartoe ook figuur 6. In figuur 5 is de toepassing van dit geheugen aangegeven. Elk dergelijk geheugen kan een via bijv.
N parallelle ingangslijnen toegevoerd digitaal woord verwerken en na omzetting via bijv. K parallelle uitgangslijnen afgeven.
In figuur 4 is de gegevensververkingseenheid 4 van figuur 2 in meer detail aangegeven. De drie na A/D-omzetting verkregen digitale beeld-of kleursignalen Kin (d. i. Gin, Bin) worden elk naar zulk een digitale beeldverwerkingseenheid 4 toegevoerd. Deze kleursignalen Kin worden elk digitaal door N bits aangegeven die aan N parallelle ingangslijnen worden toegevoerd. De in figuur 4 en figuur 5 (R., Gj, Bj) aangegeven enkelvoudige ingangslijnen Kin en (Rj, Gj, Bj) zijn dus in wezen N-voudige parallelle ingangslijnen. Eveneens is de in figuur 4 en figuur 5 aangegeven enkelvoudige uitgangslijn
Kuit en K'j in feite-een M-voudige parallelle uitgangslijn (waarbij M gelijk of ongelijk aan N kan zijn) waarover M bits worden gevoerd.
Eerst vindt voor elk kleursignaal Kin een omzetting van de vi- deobemonsteringsfrequentie. naar de lagere interne werkfrequentie plaats.
Daartoe wordt een frequentiedeelschuifregister 11 gebruikt, dat wil zeggen in N-voud, voor elke ingangslijn een afzonderlijk schuifregister. De als voorbeeld aangenomen acht uitgangslijnen van elk schuifregister 11 dragen het ingangssignaal op verschillende momenten van de doorschuiving in het register over. Dat wil zeggen, door de uitgang 1 van het register passeren de beeldelementen of pixels 1, 9, 17,... l+ix8 (i=0, 1, 2...), en door de uitgang j (j = l... 8) passeren pixels j+ix8.
Met 12 is een parallelprocessor aangegeven aan de ingang waarvan, behalve de Nx8 uitgangssignalen van de N schuifregisters van bijv. het kleursignaal Bin, ook de Nx8 uitgangssignalen van de N schuifregisters van het kleursignaal Gin en van de N schuifregisters van het kleursignaal Bin worden toegevoerd, hetgeen finaal zal leiden tot
Ruit. Dit is eveneens van toepassing voor de beide andere parallelprocessoren 12 die naar Guit en Buit leiden en die dus elk 3xNx8 ingangssignalen krijgen toegevoerd. In figuur 5 is het schema van een parallelproeessor 12 aangegeven, die in dit voorbeeld 3x8-voudig is uitgevoerd.
De drie in figuur 5 aangegeven additieve kleursignalen R i c. i J. Gj
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
worden toegevoerd aan de drie opzoektabel-geheugens (LUT) R, G, B van de kleuren rood, groen, blauw. Bij een verdere verbetering van deze parallelprocessor zijn drie extra opzoektabel-geheugens C, M, Y aangebracht voor de, van de additieve kleursignalen Rj, afgeleide en via de ingangssommatieprocessoren gevoerde, subtractieve kleursignalen Cj, van de subtractieve kleuren cyaan, magenta, geel. De opzoektabelgeheugens zijn van buitenaf instelbaar. Met 22 is de uitgangssommatieprocessor aangegeven voor het sommeren van de intensteitswaarden in de betreffende kleur K'j. uitgangslijn van elke LUT kan K-voudig zijn, waarbij K gelijk of ongelijk aan N kan zijn.
De sommatieprocessor is in dit voorbeeld voor elke uitgangskleur K'j, die R'j, C'j, B'j kan zijn, weer 8-voudig uitgevoerd. Elke processor 22 heeft M parallelle uitgangslijnen.
Hierbij geldt K'j = R + G + B + C M + Y Figuur 6a geeft een voorbeeld van een in een enkele oproeptabel-geheugen ingeladen funktie, die bijvoorbeeld een geheugen van de geheugens R, G, B, C, M of Y van figuur 5 kan zijn. Op de punten 0%, 25%, 50X, 75% en 100% kan de funktie, overeenkomstig de pijlen, van buitenaf gewijzigd worden. Figuur 6b geeft aan op welke wijze de funktie na correctie c. calibratie gewijzigd kan zijn.
Het is duidelijk dat met deze inrichting volgens de uitvinding zowel een subjectieve kleurencorrectie al naar de eisen van de gebruiker als een comparatieve in vergelijking met bijv. een bestaande hardcopy, van het beeld op het scherm van de monitor kan worden uitgevoerd. Een comparatieve calibratie kan verkregen worden met behulp van een gestandaardiseerde test. Hierbij wordt een test-hardcopy met een klein venster erin op zekere afstand voor het scherm van de monitor geplaatst teneinde de test-hardcopy te kunnen belichten zonder dat de invallende lichtstralen de kleur van het beeld op het scherm beinvloeden.
Vervolgens vergelijkt men de kleur van het door het venster van de test-. hardcopy waargenomen gebied van het scherm van de monitor met de rondom het venster waargenomen kleur van de test-hardcopy. Hierbij kan men dan inwerken op de instelorganen van de verschillende opzoektabel-geheugens conform de in figuur 6a, b aangegeven wijze.
De figuren 7a tot 7d tonen nog enkele toepassingen van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 7a toont de opname van de inrichting 10 tussen een beeldver-
<Desc/Clms Page number 9>
B.werkingsstelsel 1 en een monitor 7 zoals toegelicht reeds aan de hand van figuur 2.
Figuur 7b toont de opname van de inrichting 10 tussen een antenne en, eventueel decoder 30, en een televisiescherm 31. Hierbij kunnen de kleuren van het beeld op het scherm 31 al naar de eisen van de gebruiker, bijv. als gevolg van oogafwijkingen, worden aangepast met de inrichting 10.
Figuur 7c toont de opname van de inrichting 10 tussen een invoerinrichting 32, zoals bijv. een camera, en een beeldverwerkingsstelsel of een monitor 33. Hierbij worden de kleuren van het door de inrichting 32 afgegeven kleurenbeeld al naar de eisen van de gebruiker aangepast met de inrichting 10.
Figuur 7d toont de opname van de inrichting 10 tussen een beeldverwerkingsstelsel of monitor 34 en een analoge uitvoerinrichting 35, zoals bijvoorbeeld een fotografische afdrukcamera. Hierbij kunnen de kleuren van het af te drukken kleurenbeeld weer worden aangepast met de inrichting 10.
Voor het programmeren van de verschillende opzoektabel-geheugens is de inrichting voorzien van een microprocessor die de vanaf buiten toegevoerde instructiesignalen beheert. Deze instructiesignalen kunnen worden afgegeven door een host-computer via een data-lijn, door tussenkomst van een zelfstandige eenheid, zoals een toetsenbord, of bij eenvoudiger configuraties door tussenkomst van een programmeerbaar uitleesgeheugen of PROM.
Met voordeel kan bovengenoemde kleurcalibratie inrichting of kleurcalibrator worden toegepastin een grotere configuratie, zoals in een digitaal kleurorthofoto stelsel bijv. van het type"Eudicort". Dat is een stelsel voor de productie van digitale kleur of zwart-wit orthofoto's, d. w. z. luchtfoto's die metrisch zijn gecorrigeerd om de effecten van tilt en reliëf weg te nemen.