CN101460988A - 具有动态色域映射的多基色显示 - Google Patents

Abstract

一种包括多个模块和装置来提供有效的动态色域映射和背光控制的显示系统(601)。在一个实施例中，显示系统包括：透射显示器(690)，所述显示器(690)包括多个彩色子像素，其中一个这样的彩色子像素实质上是宽的频谱带通；透射显示控制器，所述显示控制器提供信号给所述透射显示器(690)，用于设置彩色子像素的透射量；背光(695)，所述背光(695)给所述透射显示器(690)提供照度；背光控制器(693)，所述背光控制器(693)提供信号给所述背光(695)以调制由所述背光(695)提供给所述透射显示器(690)的照度量；峰值测量模块(670)，用于测量图像数据并提取图像色域外壳，用于提供中间背光数据信号给所述背光控制器(693)以便匹配所述图像色域外壳；和，一装置，用于根据所述中间背光数据信号归一化显示图像数据信号并提供所述归一化的图像数据作为中间显示数据。

Description

具有动态色域映射的多基色显示

本申请要求下列专利申请的利益：2006年6月2日提交的美国临时申请60/803,855，标题为＂Color Imaging Backlight for Color Display Systems andMethods of Operation＂；2006年9月30日提交的美国临时申请60/827,710，标题为＂Systems and Methods for Reducing Desaturation of Images Rendered onHigh Brightness Displays＂；2006年10月6日提交的美国临时申请60/828,594，标题为＂Display Systems and Methods Having Dynamic Virtual Primaries＂；2007年2月26日提交的美国临时申请60/891,668，标题为＂High Dynamic ContrastDisplay System Having Multiple Segmented Backlight＂，和2007年5月18日提交的美国非临时申请11/750,895，标题为“Multiprimary Color Display withDynamic Gamut Mapping”，这些申请引用在此供参考。

背景技术

在下面权利共有的美国专利和专利申请中公开了用于改进图像显示装置的成本/性能曲线的新颖的子像素排列，包括：(1)美国专利6,903,754(′754专利)，标题为＂ARRANGEMENT OF COLOR PIXELS FOR FULL COLORIMAGING DEVICES WITH SIMPLIFIED ADDRES SING＂；(2)2002年10月22日提交的、申请序列号为10/278,353的美国专利公开第2003/0128225号(′225申请)，标题为＂IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAYSUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXELRENDERING WITH INCREASED MODULATION TRANSFER FUNCTIONRESPONSE＂；(3)2002年10月22日提交的、申请序列号为10/278,352的美国专利公开第2003/0128179号(′179申请)，标题为＂IMPROVEMENTS TOCOLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS ANDLAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS＂；(4)2002年9月13日提交的、申请序列号为10/243,094的美国专利公开第2004/0051724号(′724申请)，标题为＂IMPROVEMENTS FOURCOLORAR RANGEMENTS AND EMITTERS FOR SUB-PIXELRENDERING＂；(5)2002年10月22日提交的、申请序列号为10/278,328的美国专利公开第2003/0117423号(′423申请)，标题为＂IMPROVEMENTSTO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS ANDLAYOUTS WITH REDUCED BLUE LUMINANCE WELL VISIBILITY＂；(6)2002年10月22日提交的、申请序列号为10/278,393的美国专利公开第2003/0090581号(′581申请)，标题为＂COLOR DISPLAY HAVING HORIZONTALSUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS＂；和，(7)2003年1月16日提交的、申请序列号为10/347,001的美国专利公开第2004/0080479号(′479申请)，标题为＂IMPROVED SUB-PIXEL ARRANGEMENTS FORSTRIPED DISPLAYS AND METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXELRENDERING SAME＂。上述的公开的申请′225，′179，′724，′423，′581和′479和美国专利6,903,754全面地引用在此供参考。

对于在水平方向具有偶数子像素的一些子像素重复组，在下面权利共有的美国专利文件中公开了例如为用于改进极性反转方案和其它改进的系统和方法：(1)申请序号为10/456,839的美国专利公开第2004/0246280号(′280申请)，标题为＂IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUIDCRYSTAL DISPLAYS＂；(2)美国专利公开第2004/0246213号(′213申请)(美国专利申请序列号10/455,925)，标题为＂DISPLAY PANEL HAVINGCROSSOVER CONNECTIONS EFFECTING DOT INVERSION＂；(3)申请序列号为10/455,931的美国专利公开第2004/0246381号(′381申请)，标题为＂SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING DOT INVERSION WITHSTANDARD DRIVERS AND BACKPLANE ON NOVEL DISPLAY PANELLAYOUTS＂；(4)申请序列号为10/455,927的美国专利公开第2004/0246278号(′278申请)，标题为＂SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING FORVISUAL EFFECTS UPON PANELS HAVING FIXED PATTERN NOISE WITHREDUCED QUANTIZATION ERROR＂；(5)申请序列号为10/456,806的美国专利第7,187,353号(′353专利)，标题为＂DOT INVERSION ON NOVELDISPLAY PANEL LAYOUTS WITH EXTRA DRIVERS＂；(6)申请序列号为10/456,838的美国专利公开第2004/0246404号(′404申请)，标题为＂LIQUIDCRYSTAL DISPLAY BACKPLANE LAYOUTS AND ADDRESSING FOR NON-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS＂；(7)2003年10月28日提交的、申请序列号为10/696,236的美国专利公开第2005/0083277号(′277申请)，标题为＂IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUIDCRYSTAL DISPLAYS WITH SPLIT BLUE SUBPIXELS＂；和(8)2004年3月23日提交的、申请序列号为10/807,604的美国专利公开号2005/0212741(′741申请)，标题为＂IMPROVED TRANSISTOR BACKPLANES FOR LIQUIDCRYSTAL DISPLAYS COMPRISING DIFFERENT SIZED SUBPIXELS＂。上述的每一个公开的′280，′213，′381，′278，′404，′277，和′741申请以及′353专利全面地引用在此供参考。

当与在上述引用的美国专利文件和权利共有的美国专利及专利申请中进一步公开的子像素着色(SPR)系统和方法结合时，这些改进特别显著：(1)2002年1月16日提交的、申请序列号为10/051,612的美国专利第7,123,277号(′277专利)，标题为＂CONVERSION OF A SUB-PIXEL FORMAT DATA TOANOTHER SUB-PIXEL DATA FORMAT＂；(2)2002年5月17日提交的、申请序列号为10/150,355的美国专利公开第2003/0103058号(058申请)，标题为＂METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITHGAMMA ADJUSTMENT＂；(3)2002年8月8日提交的、申请序列号为10/215,843的美国专利第7,184,066号(′066专利)，标题为＂METHODS ANDSYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH ADAPTIVE FILTERING＂；(4)2003年3月4日提交的、申请序列号为10/379,767的美国专利公开第2004/0196302号(′302申请)，标题为＂SYSTEMS AND METHODS FORTEMPORAL SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA＂；(5)2003年3月4日提交的、申请序列号为10/379,765的美国专利第7,167,186号(′186专利)，标题为＂SYSTEMS AND METHODS FOR MOTION ADAPTIVEFILTERING＂；(6)美国专利第6,917,368号(′368专利)，标题为＂SUB-PIXELRENDERING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED DISPLAY VIEWINGANGLES＂；和(7)2003年4月7日提交的、申请序列号为10/409,413的美国专利公开第2004/0196297号(′297申请)，标题为＂IMAGE DATA SET WITHEMBEDDED PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE＂。上述的′058，′302和′297申请以及′277，′066，′186和′368专利全面地引用在此供参考。

在权利共有的美国专利以及待审查的美国专利申请中公开了色域换算和映射的改进：(1)美国专利第6,980,219号(′219专利)，标题为＂HUE ANGLECALCULATION SYSTEM AND METHODS＂；(2)2003年10月21日提交的、申请序列号为10/691,377的美国专利公开第2005/0083341号(′341申请)，标题为＂METHODS AND APPARATUS FOR CONVERTING FROM SOURCECOLOR SPACE TO TARGET COLOR SPACE＂；(3)2003年10月21日提交的、申请序列号为10/691,396的美国专利公开第2005/0083352号(′352申请)，标题为＂METHODS AND APPARATUS FOR CONVERTING A SOURCECOLOR SPACE TO A TARGET COLOR SPACE＂；(4)2003年10月21日提交的、申请序列号为10/690,716的美国专利第7,176,935号(′935专利)，标题为＂GAMUT CONVERSION SYSTEM AND METHODS＂；上述的每个′341和′352申请以及′219和′935专利全面地引用在此供参考。

在(1)2003年10月28日提交的、申请序列号为10/696,235的美国专利第7,084,923号(′923专利)，标题为＂DISPLAY SYSTEM HAVINGIMPROVED MULTIPLE MODES FOR DISPLAYING IMAGE DATA FROMMULTIPLE INPUT SOURCE FORMATS＂中；以及，在(2)2003年10月28日提交的、申请序列号为10/696,026的美国专利公开第2005/0088385号(′385申请)，标题为＂METHOD FOR PERFORMING IMAGERECONSTRUCTION AND SUBPIXEL RENDERING TO RENDERING TOEFFECT SCALING FOR MULTI-MODE DISPLAY＂中，已描述了附加的优点，每个文件全面引用在此供参考。

另外，这些权利共有和待审批的申请全面引用在此供参考：(1)申请序列号为10/821,387的美国专利专利公开第2005/0225548号(′548申请)，标题为＂SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING SUB-PIXELRENDERING OF IMAGE DATA IN NON-STRIPED DISPLAY SYSTEMS＂；(2)申请序列号为10/821,386的美国专利公开第2005/0225561号(′561申请)，标题为＂SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTING A WHITE POINTFOR IMAGE DISPLAYS＂；(3)申请序列号分别为10/821,353和10/961,506的美国专利公开第2005/0225574号(′574申请)和美国专利公开第2005/0225575号(′575申请)，两者的标题均为＂NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS ANDARRANGEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESS DISPLAYS＂；(4)申请序列号为10/821,306的美国专利专利公开第2005/0225562号(′562申请)，标题为＂SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED GAMUT MAPPING FROMONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER＂；(5)申请序列号为10/821,388的美国专利公开第2005/0245563号(′563申请)，标题为＂IMPROVED SUBPIXELRENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS＂；和(6)申请序列号为10/866,447的美国专利公开第2005/0276502号(′502申请)，标题为＂INCREASING GAMMA ACCURACY IN QUANTIZEDDISPLAY SYSTEMS＂。

在以下专利申请中描述了对显示系统及其操作方法的实施例的附加的改进：(1)2006年4月4日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/12768号，标题为＂EFFICIENT MEMORY STRUCTURE FOR DISPLAYSYSTEM WITH NOVEL SUBPIXEL STRUCTURES＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/AAAAAAA；(2)2006年4月4日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/12766号，标题为＂SYSTEMS AND METHODSFOR IMPLEMENTING LOW-COST GAMUT MAPPING ALGORITHMS＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/BBBBBBB；(3)2006年4月4日提交的、申请号为11/278,675的美国专利申请，标题为＂SYSTEMS ANDMETHODS FOR IMPLEMENTING IMPROVED GAMUT MAPPINGALGORITHMS＂，并且公开为美国专利申请公开2006/0244686(′686申请)；(4)2006年4月4日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/12521号，标题为＂PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE PROCESSING IN DISPLAYSYSTEMS＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/DDDDDDD；和(5)2006年5月19日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/19657号，标题为＂MULTIPRIMARY COLOR SUBPIXEL RENDERING WITHMETAMERIC FILTERING＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/EEEEEEE(在下面称为＂条件等色(Metamer)滤光器申请＂)，这些权利共有的申请也全部引用在此供参考。

在以下专利申请中描述了对显示系统及其操作方法的实施例的附加的改进：(1)2006年10月13日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/40272号，标题为＂IMPROVED GAMUT MAPPING AND SUBPIXELRENDERING SYSTEMS AND METHODS＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/FFFFFFF；(2)2006年10月13日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/40269号，标题为＂IMPROVED MEMORY STRUCTURESFOR IMAGE PROCESSING＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/GGGGGGG；(3)2006年6月6日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/NNNNN号，标题为＂COLOR IMAGING BACKLIGHT FOR COLORDISPLAY SYSTEM AND METHODS OF OPERATION＂，在美国公开为美国专利申请公开200y/HHHHHHH；(4)2006年9月30日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/NNNNN号，标题为＂SYSTEMS AND METHODSFOR REDUCING DESATURATION OF IMAGES REDUCED ON HIGHBRIGHTNESS DISPLAYS＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/IIIIIII；(5)2007年2月13日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/NNNNN号，标题为＂SUBPIXEL PAYOUTS AND SUBPIXEL RENDERINGMETHODS FOR DIRECTIONAL DISPLAYS AND SYSTEMS＂，并且在美国公开为美国专利申请公开200y/JJJJJJJ；和(6)2007年2月26日提交的专利合作条约(PCT)申请第PCT/US 06/NNNNN号，标题为＂HIGH DYNAMICCONTRAST SYSTEM HAVING MULTIPLE SEGMENTED BACKLIGHT＂，在美国公开为美国专利申请公开200y/KKKKKKK；这些权利共有的申请也全部引用在此供参考。

附图说明

图1A是色彩向量空间的图。

图1B显示图1A以及再生给定色彩的两个色彩矢量的矢量相加的图。

图1C显示图1A以及再生图1B中的相同的所述彩色的三个色彩矢量的矢量相加的图。

图2显示图1A以及由具有相等最大值的两个色彩矢量的矢量相加形成的色域外壳的图。

图3A显示图1A以及由具有相等最大值的三个色彩矢量的矢量相加形成的色域外壳的图。

图3B显示图1A以及由具有图3A所示的那些的一半值的三个色彩矢量的矢量相加形成的色域外壳的图。

图3C显示图1A以及叠加在图2的色域外壳上的图3B的一半尺寸的色域外壳的图。

图4A显示代表性的图像的色彩亮度色域，它具有全亮度白色但是没有明亮的饱和色彩，位于图3B的一半尺寸的色域外壳的内部。

图4B显示代表性的图像的色彩亮度色域，它具有全亮度白色和明亮的饱和色彩，在通过增加显示背光的亮度扩大外壳以前该外壳不位于图3B的一半尺寸的色域外壳的内部。

图4C显示代表性的图像的色彩亮度色域，它具有低亮度的白色并且没有明亮的饱和色彩，允许较小的色域外壳和显示背光的减少的亮度来容纳该图像。

图5显示示例的子像素着色RGBW显示系统的方框图。

图6A是本发明动态调节色域外壳的实施例的方框图。

图6B是可以使用较少门电路实现图6A的系统的替代实施例的方框图。

图6C是加上可以减少背光能量使用的预减少模块的、图6A的系统替代实施例的方框图。

图6D是可以使用较少门电路实现图6C的系统的替代的实施例的方框图。

图6E是图6A，6B，6C和6D的色彩峰值测量和最后帧峰值模块的方框图。

图7A描绘了如何预减少可以倾向于减少输入图像的色域。

图7B显示预减少输入图像的色域的替代方法。

图8A是根据本发明处理优先色彩的原理作出的系统的替代实施例。

图8B是可以使用较少的门电路的图8A的系统的替代实施例。

图8C是使用色彩过滤模块的图8A的系统的实施例。

图8D是图8C的色彩过滤模块的实施例。

图8E是图8A，8B，8C和8D的色彩峰值测量和最后帧峰值模块的方框图。

图9A是本发明具有分开的色域缩放路径的实施例的方框图。

图9B是图9A色彩峰值测量和最后帧峰值模块的方框图。

图10A和10B描绘了作为各种可能的预减少函数的结果的色域外壳的变型。

图11是使用背光中的光发射器二维阵列的系统的一个实施例的方框图。

图12A和12B分别描绘了RGB和RGBW的三维色域外壳。

图13和14分别显示描绘了RGB显示和RGBW显示中的亮度对饱和度的斜率的曲线图。

图15和16分别显示了大集合的自然图像中出现的彩色值、以及曲线与RGB对RGBW显示的性能在多大程度上匹配的直方图。

图17描绘了可倾向于通过选择如图17中的一组曲线所描绘的操作方式来控制同时对比效果的色域映射系统的第一实施例。

图18描绘了图17的系统的示例使用模型，其中使用了用于色域映射和同时对比控制的不同的操作模式。

图19描绘了可倾向于控制同时对比效果的动态色域映射系统的另一个实施例。

图20描绘图19的系统的示例使用模型，其中使用了用于色域映射和同时对比控制的不同的操作模式。

图21描绘了可能出现在系统中的一些示例的视觉效应，该系统使用快速响应的背光和较低响应的透明调制显示器。

图22描绘了延迟或衰减法的一个实施例，该延迟或衰减法可被使用来最小化图21中描绘的视觉效应。

图23A和23B描绘延迟或衰减法的其他不同的实施例，该延迟或衰减法可被使用来最小化图21中描绘的视觉效应。

图24至25分别描绘了在比较RGB和RGBW显示情况下，亮度对图像数据设置的性能曲线和在两个显示之间的色彩误差。

图26至27分别描绘了在比较RGB和RGBW显示情况下，亮度对图像数据设置的性能曲线和在两个显示之间的色彩误差。

图28描绘了衰减模块的一个实施例，该衰减模块可倾向于最小化图21，22，23A和23B所描绘的系统的视觉效应。

图29描绘了使用两个衰减模块的系统的另一个实施例。

图30描绘了使用这里揭示的许多可能的模块的系统的另一个实施例。

具体实施方式

【改进的色域映射系统和方法】

在下面的讨论中，将论述改进的色域映射系统和方法。这样的讨论通常可以首先考虑色域的性质，特别地，因为他们属于子像素多基色显示。

对于一般的色域的考虑，图1A显示由起点在黑色105的三个矢量刻度：红色110，绿色130和白色140组成的色彩空间图。这可以看成包括至少红色和绿色基本像素或子像素的二基色显示的结果。还可能看成由红色，绿色和蓝色基本像素或子像素组成的三基色显示的投影，其中，色彩空间投影到红色/绿色色彩平面上，该蓝色色彩矢量投影一致地取决于该白色色彩矢量投影。它同样还可能看成由红色，绿色和白色基本像素或子像素组成的三基色显示的效果。另外，它还可能看成由红色/绿色，蓝色和白色基本像素或子像素组成的三基色显示的效果，其中该色彩空间投影到该红色/绿色色彩平面上，该蓝色矢量投影一致地取决于该白色彩色矢量投影。

应该知道，虽然在这里描述的技术与包括彩色子像素的显示器工作得很好，其中至少一个彩色子像素实质上是宽频谱带通的白色或灰色；但是这里的技术可能在显示器上工作，在显示器中，至少一个彩色子像素实质上是宽频谱带通，例如灰色，青色，黄色，红紫色等等。

图1B显示了两种基色矢量，红色115和绿色117如何可能通过矢量相加产生独特的色彩点119。本领域的技术人员应该懂得，红色，绿色和蓝色的三色矢量相加也将在三维的色彩空间产生独特的色彩点，该三位色彩空间可投影到图1B的红色/绿色色彩平面上。相反地，为了得到给定点119，由于红色115和绿色117矢量是彼此垂直，因此将有唯一的一组矢量红色115和绿色117可能通过矢量相加得到点119。在图1B给出的示例中，红色矢量115是沿着红色的轴110的三个单位的红色能量，而绿色矢量117是沿着绿色轴130的四个单位的绿色能量。因此，可以认为得到的色彩点119具有红色/绿色的色彩空间坐标(3，4)。

图1C显示三种基色矢量，红色115，绿色118和白色114如何可能通过矢量相加产生独特的色彩点119。在图1C给出的示例中，红色矢量116是沿着红色轴110的两个单位的红色能量，绿色矢量118是沿着绿色轴130的三个单位的绿色能量，而白色矢量是沿着白色轴的一个单位的白色。然而，白色矢量可分解成各一个单位能量的红色和绿色矢量分量。可以认为得到的色彩点119具有红色/绿色色彩空间坐标(3，4)。值得注意的是，为得到给定的色彩点119，可以是使用红色116，绿色118和白色114矢量的许多可能的组合。这些色彩矢量组合的组合中每个组合被称为用于给定色彩点的条件等色(Metamer)。本领域的技术人员应该懂得，红色，绿色，蓝色和白色的四种色彩矢量相加也将在三维的色彩空间产生独特的色彩点，该色彩空间可投影到图1C的红色/绿色色彩平面上，在这里说明的概念可以扩展包括这样的＂RGBW＂系统。在US2004/0051724、US2005/0276502、US2006/0244686和WO2006/127555中说明了发现这样的RGBW条件等色的方法和它们在色彩和子像素着色中的使用，这些方法引用在这里供参考。

图2可以显示以最大可以达到五个单位的基色矢量得到的、红色/绿色色彩显示的色彩/亮度色域210。它同样可能看成投影到红色/绿色色彩平面的红色/绿色/蓝色色彩显示以投影到白色轴的蓝色色彩矢量得到的色彩/亮度色域210。最大的饱和红色220形式一个角，而最大的绿色饱和色230形成该色域的另一个角。当所有的基色，红色、绿色、蓝色(为了清楚而未显示)基色，被打开到它们的最大的五单位值时，结果是得到五个单位的值240的最大的欠饱和色，白色。单位的选择是任意的。这里使用五个单位仅仅是为了说明方便。这个红色，绿色和蓝色的色彩空间是本技术领域众所周知的RGB色彩空间的基础。

图3A可显示以最大可能达到五个单位的基色矢量得到的、红色/绿色/白色显示效果的彩色/亮度色域3A10。它同样可以看成投影在红色/绿色色彩平面上的红色/绿色/蓝色色彩显示以投影在白色轴的蓝色彩色矢量得到的彩色/亮度色域310。最大的饱和的红色320形成一个角，而最大的绿色饱和色330形成该色域的另一个角。当所有的基色，红色、绿色、蓝色(为了清楚而未显示)和白色基色，被打开为它们的最大的五单位值时，结果是得到十个单位的值360的最大的欠饱和色，白色。该色域310具有附加的角，它由红色和白色基色325的矢量相加以及绿色和白色335的矢量相加得到。在色域310内的空间可以由红色、绿色和白色(或RGBW系统的红色、绿色、蓝色和白色)值的许多条件等色的矢量组合形成的。

值得注意的是，红色/绿色/蓝色/白色显示的色域310的最大值十个单位的白色，是图2的红色/绿色/蓝色显示只有五个单位的两倍。因此，对于给定显示要求的给定最大白色亮度，背光能量与RGB显示相比可能减少为RGBW的一半。图3B显示了通过将背光减少一半导致每个基色具有它们的先前值的一半而得到的这样的RGBW显示的色彩/亮度的色域311。最大饱和的红色321和绿色331是两个半(2.5)单位。由红色和白色基色326的矢量相加以及绿色和白色336的矢量相加得到的附加角每个减少一半。最大白色点361的值减少一半，为五个单位。

图3C显示了叠加在图2的RGB色彩/亮度色域210上的图3B的减少亮度的色域311。值得注意的是，最大RGBW值361与最大RGB值240是相同的。因此对于单色的(黑色和白色)图像，减少的RGBW色域311允许可靠的色彩和亮度再生。但是，值得注意的是，在RGB显示的色彩/亮度210中存在一些色彩340和350，它不能在RGBW色彩/亮度色域311中再生。这些丢失的色彩340和350是明亮的饱和色。在权利共有的申请US2005/0083341、US2005/0225561、US2005/0225562和US2006/0244686中揭示了将这些丢失的＂色域外＂(Out of Gamut，OOG)色彩340和350色域映射到可用的RGBW色域311的方法，这些方法引用在这里供参考。本发明是调节背光的方法，在一些实施例中，结合色域映射来恢复一些或所有丢失的OOG色彩340和350。

图4A显示了RGBW显示色彩/亮度的色域的外壳或形状311，其完全地包围代表性的图像色彩/亮度色域的外壳或形状411。该图像的最明亮的白色460与RGBW色域的最明亮的白色361相同。由于在该图像中使用的所有色彩均落入具有一半背光的RGBW显示的色彩/亮度色域311内，因此不需要OOG映射或背光调节。相反，分析图4B，当最明亮的白色461在色域内时，另一个代表性图像色彩/亮度色域的外壳或形状411的部分440和450超出RGBW色彩/亮度色域311。但是，如果调节增加背光的亮度，RGBW显示色彩/亮度色域410可能增加到足以包含所有代表的图像色彩/色域411。

图4C显示了另一种情况，输入图像是暗色的并且具有完全处于RGBW色域311内部的色域412。在这种情况下，该背光亮度可被减少到比一半低。这可能得到较小的色域412，该色域412包围图像色域中的全部色彩。当显示暗色图像时，这可用于进一步减少背光电源要求。

图5是图像处理流水线的一个实施例的方框图。线性化给定的二进制比特深度(Binary Bit Depth)的感性地量化的R^*G^*B数据由γ功能块510(通常的查找表(LUT))线性化为更大的二进制比特深度线性地译码的RGB信号。由于需要将色彩从RGB色彩空间映射到不同形状RGBW色彩/亮度色域，因此，在预减少功能块(Pre-reducing Fuction)520中调节RGB色彩数据值，进一步讨论如下。在RGBW GMA 530功能块中将调节的RGB色彩数据转换为RGBW色彩数据。取决于在预减少功能块520中进行的调节，产生的RGBW色彩数据可能包括OOG色彩。这些可能的OOG色彩可以在箝位功能块(Clamping Function)535中箝位到RGBW色彩/亮度色域外壳。该箝位操作可能是＂箝位到亮度＂，＂箝位到黑色＂，或＂箝位对角＂，如在WO2007047537中描述的，并且引用在这里供参考。箝位的RGBW数据由SPR功能块540子像素着色。由于目标LCD590可具有非线性地量化的电光转换功能，因此，由反转γ功能块515对线性的子像素着色数据进行非线性地量化以匹配LCD。这个功能块可以是或可以不是输入γ功能块510的反转。

【第一实施例】

在这里本申请将仅仅对作为系统的方框图的图6A至6E，8A至8E，9A至9B，11、28至30的几个例子公开系统和方法的各种实施例。其他的图详述方法和它们的操作。这些实施例包括多个模块和装置，提供有效的动态色域映射和背光控制。应该知道，这些模块和装置是可选的，而且这些实施例可能共享一些特征包括显示系统，该系统本身包括：透射显示器，所述显示器包括多个彩色子像素，其中一个这样的彩色子像素实质上是宽的频谱带通；透射显示控制器，所述显示控制器提供信号给所述透射显示器，用于设置每个所述彩色子像素的透射量；背光，所述背光为所述透射显示器提供照度；背光控制器，所述背光控制器提供信号给所述背光以调制由所述背光提供给所述透射显示器的照度量；峰值测量模块，用于测量图像数据并提取图像色域外壳，用于提供中间背光数据信号给所述背光控制器以便匹配所述图像色域外壳；和，用于根据所述中间背光数据信号归一化显示图像数据信号并提供所述归一化的图像数据作为中间显示数据的装置。正如应该知道的，在这里公开的许多实施例中，存在着提供信号给背光和显示器的信号路径。在下面的讨论中，通过在输入图像信号和最后的信号之间的任何插入块和/或处理方法生成中间信号，其中，该最后的信号自身直接发送给背光和显示器。

【预减少算法】

RGB到RGBW GMA的一个可能的副作用可能减少可以生成显示系统的色彩状态的总数。将与输入色彩总数的一半一样多的色彩映射在其他色彩上是可能的。这可能趋于发生在同时为高亮度和高饱和度的色彩上，组合典型地不出现在自然的和未修正的图像中。但是，具有由我们的GMA输出的色彩的总数与到达的色彩的数目匹配的模式可能是所期望的。如上所述，预减少是实现这个期望的一种方法。

在这样的情况下：RGB色域实质上被缩放直到输入的RGB白点被映射在RGBW白点上。在阴影区域中的高亮度+高饱和色彩变成色域外，并且可以使用箝位到黑色，箝位到luma，箝位对角或其他的算法映射为允许的RGBW值。通过输入值的预减少，最后整个RGB色域可以处于RGBW色域内部。在这种情况下，可以排除OOG映射的阶梯(Step)。虽然得到的图像可能没有以前那样亮，但是事实上有更多使用的总输出状态。不是所有可能的W值都可使用，但是可以使用所有可能的RGB输出值，而在一些色彩是OOG时可能不是这种情况。

在一些布局的情况下，通过将输入值预先减少一半，使得RGB色域处于RGBW色域内部。减少其它的期望数对于W子像素的亮度可以正好等于其它三个子像素的亮度时的布局可能是期望的。而且，预先减少小于一半的期望数可能在一定程度上增加输出状态的总数，即使一些色彩仍然处于OOG。即使在W子像素的亮度等于其它三基色显示器中，这个过程可以增加该图像的亮度并且是期望的。

在一个实施例中，可以预先减少输入RGB值直到没有OOG值结果。然后，可使用正常的RGBW GMA来变换为RGBW。最后，可以将W值按比例增加一个量，使得最大的W值(通常来自接近白色的亮的饱和色)达到最大值。在一种情况下，输入RGB值已预先减少一半，然后得到的W值已按比例提高系数2。这可以得到最大可能的大约75％的最大亮度。其它的组合可产生更亮的最大值，例如，输入减少的百分比小于一半。但是，这些组合可产生更多的OOG色彩并且减少输出状态的总数。

预减少模块可在输入γ模块和GMA模块之间实现。在这样的实施例中，百分比可在预减少寄存器中存储为固定点二进制数。预减少寄存器可以是8比特大，并且可存储0和255之间的数，代表0和接近于0.996之间的固定点数。在输入γ之后的每个输入RGB值可以乘以预减少值，然后在右移模块(例如>>8)中除以256。

在另一个实施例中，代替使用乘法器，输入值可向右移位不同的量，并以不同的组合将结果相加以产生100％(没有减少)输入，75％(减少25％)，62.5％，50％，37.5％，25％和12.5％的输入。代替在预减少寄存器中存储固定点二进制数，而可存储索引，该索引使用MUX选择一个预计算的百分比。这组百分比只是一个示例。通过增加更多的移位器，加法器和较宽的倍增器，可以产生任何数量的可选择的减少百分比。

【基于饱和的预减少(Pre-reduction)】

作为预减少的另一个替代的实施例，输入RGB值可以不减少固定量，而是减少饱和度函数的一个量。在饱和度接近于0时具有接近1.0的值的函数可具有将RGB白色值影射为接近于输出RGBW白色值的优点。这可能优于上述预减少算法，其中，可能不能取得最大可能的白色值。在另一个实施例中，最大值可能小于1.0，以减少同时亮度对比度(Simultaneous Luminance Contrast)误差。在饱和度为最大时，饱和度函数可减少至某个百分比(Pmax)。如果这个Pmax值大于W的亮度与显示器中的R+G+B子像素的亮度之和的比率，则可能有一些OOG色彩。因此，如上所述的色域映射模块可能仍然是期望的。

这个饱和度函数的一个可能的曲线是高斯曲线，但是这在计算上可能难以用硬件实现。直线可以是可胜任的，并且分段线性函数也可能产生满意的图像。来自这个函数的值乘以输入RGB值。因此，乘以1.0使得具有低饱和度的输入值不减少，而乘以Pmax或小于1的其他分数将导致具有高饱和度的输入值减少。所有这些分数值的乘法可能在硬件中通过乘以定点二进制数，接着适当的右移来实现。作为本发明的范围的一部分，也包括通过移位和加数实现乘法的其他手段。

饱和度(Saturation)可以认为是离开灰色的线的垂直距离，典型地在色域的表面上从0到1.0的范围内缩放。虽然可使用许多饱和度的算法，但是存在着计算本产业众所周知的这个数的近似法，例如；

Saturation＝(max(r，g，b)-min(r，g，b))/max(r，g，b)

得到的饱和值则可用于生成一条曲线。例如，具有Pmax值为0.75的分段线性线可以通过以下等式生成：

Pre_reduce＝min(1，1-((Saturation-0.25)/(1-0.25)))

然后输入的红色、绿色和蓝色值可以每个乘以这样的、如通过任何上述实施例生成的预减少值(Pre_reduce Value)：

R＝R*Pre_reduce

G＝G*Pre_reduce

B＝B*Pre_reduce

最后，可以通过GMA算法运行这些R、G和B值从而将RGB转换为RGBW。预减少功能块的其他的实施例在WO 2007/047537中已讨论，并且引用在这里供参考。

在又一个实施例中，预减少功能块也可以被做成色调的函数。例如，面部及其他肤色具有很窄的色调范围，并且在具有这个特征的图像上使用不同的预减少功能块可能有利的。在又一个实施例中，预减少饱和度函数也可以做成亮度的函数。因此，对于给定的饱和值，而不是使用恒定的缩放值，人们可以根据到黑色(BLACK)的近似进行缩放。这起着γ功能块的作用，并且它允许将输出像素分布移位来更接近(或更远离)RGBW色域外壳。也应该知道，预减少功能块可以是基于色调、饱和度和亮度的一些组合的函数。

在以上的讨论中，一个实施例可只具有一个用于所有基色的预减少功能块。但是，可能期望具有用于(或一个子集)的每个输入R、G和B基色的分立的预减少功能块。这可以增加进行彩色校正或调节显示器的白色点的能力。

可能在图像处理系统中的许多位置放置预减少，诸如在输入γ模块之前。因为在输入γ之前的值典型地具有较小的比特大小，可具有根据这个设计减少硬件的门电路计算的优点。另外，可以组合预减少功能块与输入γ功能块，在一个步骤中执行γ校正和预减少。因为输入γ功能块经常作为预计算的查找表实现，则可能使用其它的算法，诸如高斯曲线，而不需要为更复杂的硬件付出代价。

参考图6A，图6A显示了本发明的另一个实施例的方框图601。方框图601适当地被修改以允许响应于图像色彩/亮度色域调节背光695亮度，并且调节RGBW色彩数据以保持恒定的亮度，而不管变化的背光695亮度。给定的二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据由γ功能块610线性化为较大的二进制比特深度线性编码的RGB信号。在RGBW GMA 630功能块中将RGB色彩数据转换为RGBW色彩数据。没有预减少或箝位，如果RGBW色域系统提供两倍于具有相同背光的RGB显示的亮度，则GBW色彩数据可能包含OOG彩色，其红色、绿色或蓝色值可能超过最大允许值的两倍。因此，RGBW可以缩小，例如通过单个二进制右移功能块637除以2。如果给定的RGBW显示的增益因数不是2，则这个值可能不是2的因数。在此情况下，该除数可设置为RGBW显示增益。这个除以2运算637可能导致丢失一些精度，这可以通过在流水线中的其他地方(例如在X/XL功能块660中)进行它来避免。这可以通过在帧缓冲器650和峰值测量(Peak Survey)模块670中存储或处理额外的比特而实现。

为了保证将背光695设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域外壳或形状所需要的最低亮度，可通过峰值测量功能块670块测量给定帧中的缩小的RGBW色彩数据来发现峰值。这个功能块检测并提取整个帧中的最大基色值，RGB或W。这个峰值可能由最后帧峰值功能块675用于计算在下一帧周期使用的背光和归一化值，如将根据图6E讨论的。来自先前的帧周期的这个背光计算可能可以由背光控制功能块693用于有效地控制背光695的亮度。同时，缩小RGBW也可以存储在帧缓冲器650中用于下一帧周期。因此，图像显示可以是在当前帧之后的一个帧。在当前帧周期期间，来自先前的帧周期的缩小的RGBW可从帧缓冲器650取出，由来自X/X_L归一化功能块660中的先前的帧周期中的最后帧峰值的值补偿、归一化。

X/XL归一化RGBW数据是由SPR功能块640着色的子像素，可以使用在上面引用的许多申请中揭示的方法。由于目标LCD 690可具有非线性量化的电光转换功能，因此，线性的子像素着色数据由反转γ功能块515进行非线性量化以匹配该LCD。这个功能块可以是或可以不是输入γ功能块610的反转。

图6E中显示了色彩峰值测量功能块670和最后帧峰值功能块675的额外的细节。在色彩峰值测量功能块670内部，有一个峰值(Peakval)寄存器672，包含在当前帧中看到的最大的基色值。在每一帧的开始，这个寄存器可被清零。对于帧中的每个像素，最大5比较器671比较RGBW输入信号和当前峰值，并且可以选择最大的5个值。最大的值可回存到峰值寄存器672中。在每个帧的末端，最后帧峰值功能块675计算色彩增益和背光值。在图6A，6B，6C和6D中的X/XL归一化功能块660可以用峰值除每个RGBW值。除法运算在时间和门电路方面计算上是昂贵的，并且可能期望以乘法替换这个除法。这可通过反转CALC 1/XL功能块676中的峰值信号并在归一化值(NORMVAL)寄存器677中存储在随后的操作中用作乘数的结果来进行。该反转可通过执行除法来进行，因为在显示的垂直回扫间隔中有很多时间。可替代地，该反转可通过在LUT中存储所有可能的值来执行。

当峰值是零时，NORMVAL可设置为零。当NORMVAL是在0和1之间时，可存储为固定点二进制数。这是图4B的情况，其中，增加背光、减少RGBW值来进行补偿。可以期望将这个值存储为固定点二进制数，从而在硬件上容易实现。使用的比特数可以确定在反转计算中引入了多少量化误差。在下面将描述防止这个量化误差影响图像的方法。NORMVAL还可以在1和最大色域内色彩之间的范围内变化。这是图4B的情况，其中，增加背光、减少RGBW值来进行补偿。在这种情况下，在硬件实现中存储的NORMVAL可以是整数，包含至少与最大色域内色彩相同数量的比特。量化误差可以通过包括低于二进制点的额外比特来减少。由于在此点上，图4B和4C的两个情况不同，因此，诸如图9A将显示的，将该处理拆分成两个路径可能是有利的。背光值与先前的帧的峰值成正比。一种计算这个量化误差的方法是简单地将峰值缩放到背光控制器的范围。但是，在计算NORMVAL中的量化误差将导致RGBW值的归一化与背光亮度之间的偏差。实质上可在发生量化之后通过计算背光而将这些误差从NORMVAL中消除。这可以在计算(Calc)背光功能块678中利用除法或LUT再次反转NORMVAL实现。相同的除法电路或相同的LUT可用于进行这两个反转。这个量化和二次反转的结果可能是：背光可以不使用在其范围中的所有可能的值，但是使用的值可以总是没有量化误差的值。在NORMAL中增加比特数目可以增加背光中使用的亮度等级的数目。

由于帧缓冲存储器要求许多门电路，增加用于硅集成电路的区域，从而可能增加的成本超过可能认为给定产品经济可行的范围，因此，可能期望具有不要求帧缓存器的系统。对于另一个实施例，图6B中的方框图602类似于图6A中的方框图601，除已经修改而去除了帧缓冲器函数650之外。给定二进制比特深度的感性量化的R^*G^*B^*数据由γ功能块610线性化为较大的二进制比特深度线性编码的RGB信号。在RGBW GMA 630功能块中将RGB色彩数据转换为RGBW色彩数据，可以使用在上面引用的许多申请中揭示的方法。

没有预减少或箝位，如果RGBW色域系统提供两倍于具有相同背光的RGB显示的亮度，则GBW色彩数据可能包含OOG色彩，其红色、绿色或蓝色值可能超过最大允许值的两倍。因此，可以缩小RGBW，例如通过单个二进制右移功能块637除以2。如果给定的RGBW显示的增益因素不是2，则这个值可能不是2的因数。在此情况下，该除数可设置为RGBW显示增益。这个除以2运算637可导致丢失一些精度，它可以通过随后在流水线中，例如在X/X_L模块660中进行除法来避免。这要求在峰值测量模块670和最后帧峰值存储器675中存储或处理额外比特。为了保证背光695被设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，通过峰值测量功能块670测量在给定帧中的缩小的RGBW色彩数据来发现峰值。在最后帧峰值功能块675中使用这个峰值来计算和存储在下一个帧周期中使用的背光和归一化值。由背光控制功能块693使用来自先前的帧周期的背光值有效地控制背光695的亮度。

同时，在X/XL归一化功能块660中，可以通过来自先前的帧周期的最后帧峰值的归一化值补偿缩小的RGBW。如果来自先前的帧周期的峰值小于当前帧周期的峰值，X/XL归一化数据仍然可以具有OOG色彩值包括在W，白色通道。通过箝位功能块635将归一化的色彩数据箝位到RGBW色彩/亮度外壳。可能期望使用“箝位到亮度”。通过箝位到最接近的可用的亮度值，在当前帧周期期间的亮度误差可能最小化，可能以色彩饱和度作为代价。如果下一帧周期的图像作与当前帧周期的图像相同，如同经常发生的那样，那么在当前帧周期期间的色彩可能实质上在下一帧周期期间实现。既然人的视觉系统识别亮度比识别色彩饱和度更快，该误差可能不被马虎的观察者注意到。归一化的和箝位的RGBW数据可由SPR功能块640进行子像素着色。由于目标LCD 690可具有非线性量化的电光转换功能，该线性的子像素着色数据可通过该反转γ功能块515非线性量化以匹配LCD。这些功能块可以是或可以不是输入γ功能块610的反转。

在图6A和6B的方框图601和602中描述的系统的性能趋向于允许RGB色域中所有的色彩实质上在RGBW显示器中再生。这也趋向于在显示全暗或者没有亮度饱和的色彩的图像时节省能量。例如，考虑图4A所示的代表性的图像色彩/亮度色域410。这个图像具有明亮的白色460，但是背光只需要设置为一半的亮度，因此也是一半的能量。另一个例子(图未示)是纯黑色和白色的图像，诸如文本。这类图像也只使用一半的能量。这对于来自电池(在该电池中，电源消耗可保持在最低限度以延长再充电之间的时间)的能量这样的应用是有利的。此外，如果图像具有如图4C中所示的较小的色彩/亮度色域，则电源可小一半。在输入图像存在明亮的饱和色时，最坏情况为，能量是背光上的全部亮度。例如，考虑在图4B中的代表性的图像色彩/亮度色域411。这个图像具有要求背光接近全部能量的明亮的饱和色。

在一些应用中可能期望另外通过限制所有的或一些饱和色彩中的亮度来减少能量。预减少功能块的增加可能实现这个的一种方法。图6C显示了这个实施例的方框图。这类似于图6A，但是外加了预减少模块620。类似地，图6D是具有预减少模块620的图6B的框图。例如，参见图3C，如果OOG色彩340和350的亮度减少了，这将减少要求显示具有它们的彩色/亮度色域中的那些色彩的图像的能量总量。另外，考虑图7A中的色彩/亮度图。该图显示了覆盖在原始RGB色彩/亮度色域外壳210上的RGBW色彩/亮度色域外壳311。在这种情况下，饱和色可能全部变暗。例如，在由黑色105限定的三角形中的色彩(最亮的饱和红色220和中等饱和红色326)可能全部向着黑色105变暗，在由黑色105限定的三角形产生给定亮度的饱和红色721和中等饱和红色326。还可以这种方式减少绿色和蓝色(以及黄色，青色和红紫色)。在这个操作之后，发现更少的色彩对于缩放的RGBW色域311而言是色域外740和750。如前所讨论的，在一个实施例中，预减少块可以计算要着色的色彩的饱和度，然后减少色彩的亮度作为饱和度的函数。

预减少可能有一些缺点。例如，色彩-亮度色域外壳的形状可被变化，具有期望的和有时是不期望的影响。这些影响之一可以是最亮的白色与最亮的饱和色(特别是黄色)之间的同时亮度对比度增加了，导致在显示具有明亮的白色和明亮的彩色的图像时色彩外观的差别。常规的RGB，红色、绿色、蓝色三基色显示的色彩/亮度色域外壳分别具有相对的亮度比率30∶59∶11。因此，白色对任何单个饱和基色的亮度比在基色的亮度上是红色、绿色和蓝色之和。

但是，一个重要的度量不是亮度比，而是同时亮度对比度，更具体地讲，是由公式【(Max-Min)/(Max+Min)＝％contrast】给出的迈克尔逊对比度(Michaelson Contrast)。因此，确定白色与黄色(黄色是红色和绿色之和)之间的同时亮度对比度：(100-(30+59))/(100+(30+59))＝11/189＝5.8％。对于黄色而言，最坏的情况是降低亮度直至不再是色域外。但是，这将增加迈克尔逊对比度到38.4％。RGB和RGBW对比度之间的对比度的相对变化是38.4％/5.8％＝6.6倍，或者假设W＝RGB，则同时亮度对比度560％多。对它进行观察，比较大多数的饱和色的RGB和RGBW系统之间的同时亮度对比度的最坏情况的变化，白色对黄色的变化是最大的，如可从表1中看到的：

 

色彩	RGB	RGBW	相对变化
				黄色	5.8％	38.4％	560％
青色	17.6％	48.2％	170％

接下页

表1，接上页

 

绿色	25.8％	61.4％	140％
				红紫色	39.6％	66.0％	60％
红色	53.8％	73.9％	37％
				蓝色	80.2％	89.6％	10％

表1

如可从表1中看到的，黄色的亮度对比度的最坏情况的相对变化可能远大于其它的饱和色。RGBW显示与RGB显示相比，明亮的饱和黄色的色彩外观可能显著地不同，而其它明亮饱和色的色彩外观没有不适宜的变化，特别是蓝色。因此，期望减少明亮饱和黄色中同时亮度对比度相对大的变化，同时保持减少能量的好处。因此，黄色三角形，红色和绿色之间的色彩可能减少得比其它的色彩少，以至于在这些明亮饱和黄色出现时，使用更多的能量来减少这些色彩，但是更多地减少了红色-蓝色-绿色，使得在只出现范围内的明亮饱和色彩(无明亮饱和黄色)时减少了能量。

在图6A的方框图601所示的系统中增加预减少功能块得到图6C的方框图603所示的系统。通过γ功能块610将给定二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据线性化为较大的二进制比特深度线性编码的RGB信号。线性RGB部分地缩小了，可能作为色调角和饱和度二者的函数，使得在预减少功能块620中饱和黄色比其它色彩更亮。部分地预减少的RGB色彩数据在RGBWGMA 630功能块中被转换为RGBW色彩数据。

没有完全的预减少或箝位，如果RGBW色域系统提供两倍于具有相同背光的RGB显示的亮度，则RGBW色彩数据可包含OOG色彩，其红色，绿色或蓝色值可能超过最大的允许值直到两倍。因此，可以通过单个二进制右移功能块637除以2缩小RGBW。如果给定的RGBW显示的增益因数不是2，则这个值可能不是2的因数。在此情况下，该除数可设置为RGBW显示增益。背光695实质上可设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，通过峰值测量功能块670测量给定帧中的缩小的RGBW色彩数据来发现峰值。这个峰值可由最后帧峰值功能块675使用来计算和存储在下一帧周期中使用的背光和归一化值。来自先前的帧周期的背光值由背光控制功能块693使用来有效地控制背光695的亮度。

同时，缩小的RGBW也可能存储在帧缓冲器650中，在下一帧周期使用。因此，显示的图像可能是在当前帧之后的一帧。在当前帧周期期间，来自先前的帧周期的缩小的RGBW可从帧缓冲器650取出，由来自XL归一化功能块660中的先前的帧周期中的最后帧峰值的值补偿、归一化。接着，可对X/X_L归一化的RGBW数据进行子像素着色。由于目标LCD 690可具有非线性量化的电光转换功能，因此，线性子像素着色的数据可由反转γ功能块515进行非线性量化，以匹配LCD。这个功能块可以是或者可以不是输入γ功能块610的反转。

对图6B中的方框图602中显示的系统增加预减少功能块得到图6D中的方框图604中显示的系统。给定二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块610线性化为较大的二进制比特深度线性编码的RGB信号。线性的RGB可能部分地缩小，可以作为色调角和饱和度二者的函数，允许在预减少功能块620中饱和黄色比其他的色彩更亮。在RGBW GMA 630功能块中可将部分地预减少的RGB色彩数据转换为RGBW色彩数据。没有完全的预减少或箝位，如果RGBW色域系统提供两倍于具有相同背光的RGB显示的亮度，则RGBW色彩数据可包含OOG色彩，其红色，绿色或蓝色值可能超过最大的允许值的两倍。因此，可以通过单个二进制右移功能块637除以2来缩小RGBW。

如果给定的RGBW显示的增益因数不是2，则这个值可能不是2的因数。在此情况下，该除数可设置为RGBW显示增益。为了保证背光695被设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，通过峰值测量功能块670测量在给定帧中的缩小的RGBW色彩数据来发现峰值。这个峰值可由最后帧峰值功能块675使用来计算和存储在下一帧周期中使用的背光和归一化值。来自先前的帧周期的背光值由背光控制功能块693使用来有效地控制背光695的亮度。同时，缩小的RGBW也在X/XL归一化功能块660中由来自先前的帧周期的最后帧峰值的值补偿、归一化。如果来自先前的帧周期的峰值小于当前帧周期的峰值，则归一化X/X_L仍然可以具有OOG色彩值，包括在W，白色通道。通过箝位功能块635将归一化的色彩数据箝位到RGBW色彩/亮度外壳。可能期望使用＂箝位到亮度＂。通过箝位到最接近的可用的亮度值，在当前帧周期期间的亮度误差被最小化，以色彩饱和度作为代价。如果下一帧周期的图像与当前帧周期的图像相同，那么如通常发生的，在当前帧周期期间箝位的色彩将在下一帧周期期间完全实现。由于人的视觉系统识别亮度比识别色彩饱和度更快，因此，该误差可能不被马虎的观察者注意到。归一化的和箝位的RGBW数据由SPR功能块640进行子像素着色。由于目标LCD 690可具有非线性地量化的电光转换功能，因此，线性的子像素着色的数据由反转γ功能块515进行非线性地量化，以便匹配LCD。这个功能块可能是或者可能不是输入γ功能块的反转。

【优先色域映射】

当图像包含＂优先＂明亮的饱和色、或以更大的或可能全部亮度再生的色彩(例如明亮的饱和青色，红紫色或黄色或任何其他的期望的色彩)时，如果该系统配置为图8A和8B中的方框图801和802，则不必以全值再生的色彩也可以以实质上全部亮度再生。在这些系统中，可对这样的优先色彩的存在和预减少功能块820的行为测量色彩，并且调节背光以允许非优先色彩与可再生的一样亮，基于优先彩色存在的亮度给出所选择的背光能量。在预减少820块中的一个可能的功能可以是，调节由黑色105在图7A中限定的三角形中的色彩增益(例如缩小)，最亮的中饱和色326和最亮的完全饱和色220作为饱和度和期望的色彩增益的函数。因此，在该操作之后的最大的色彩值或角度、最亮的中等饱和度色彩326和最亮的完全饱和的后操作色彩721之间定义的线条可以是色彩增益的函数。这可以变化潜在的OOG色彩740的区域，该区域要求增加背光895的亮度。在预减少820块中的另一个可能的功能可以是，调节由黑色105在图7B中限定的三角形中的色彩的增益(例如缩小)，最亮的大部分饱和色726和最亮的完全饱和色220作为饱和度和期望的色彩增益的函数。因此，在该操作之后的最大的色彩值或角度、最亮的大部分饱和色726和最亮的完全饱和的后操作色彩721之间定义的线条将是色彩增益的函数。这将变化潜在的OOG彩色722的区域，该区域要求增加背光895的亮度。

图8A中的方框图801显示了本发明的一个实施例，使用优先色彩的亮度来调节非优先色彩上的亮度增益。给定的二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块810线性化为更大的二进制比特深度线性地编码的RGB信号。背光895实质上可设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，可通过色彩峰值测量功能块870测量给定帧中的线性化的RGB色彩数据来发现峰值。在垂直回扫期间，最大的基色可发送给最后帧峰值功能块875，用于计算和存储在下一帧周期中使用的背光，归一化和色彩增益值。来自先前的帧周期的背光峰值可由背光控制功能块893使用来有效地控制背光895的亮度。

因此，显示的图像可以是在当前帧之后的一个帧。在当前帧周期期间，从帧缓冲器650提取来自先前的帧周期的R^*G^*B^*，并由γ功能块810线性化。线性的RGB部分地缩小，可作为从预减少功能块820中的最后帧峰值875提取的饱和度和色彩增益的函数。部分地预减少的RGB色彩数据可在RGBWGMA 830功能块中转换为RGBW色彩数据。然后，RGBW色彩数据也可以在X/XL归一化功能块860中由先前的帧周期的最后帧峰值的值归一化。X/X_L归一化的RGBW数据可由SPR函数进行子像素着色。因为目标LCD 890可具有非线性地量化的电光转换功能，线性子像素着色的数据可以由反转γ函数815非线性地量化，以便匹配LCD。这个功能块可以是或可以不是输入γ功能块810的反转。

在图8E中显示了块870和块875的详细结构。块870可以计算RGBW值的峰值，如在这些RGBW值预先减少之前那样，因此，它可具有从图8ABC中的主RGBW GMA分开的MAX RGBW GMA模块871。可计算最大的RGBW基色，这样这个模块可实现为完全的RGBW模块(后接用于选择RGB和W的最大值的比较器)。可替代地，仅仅计算最大基色的简单化RGBW GMA，比完全的RGBW GMA模块简单得多，并且在以硬件实现时可包含大约三分之一的门电路。对于帧中的每个输入RGB的值，最值比较器872比较来自块871的输出与峰值(PEAKVAL)寄存器873的值。输出较大的2个值并将这2个值回存作为新的峰值。

如果在帧的开始然后在帧的结尾将峰值寄存器873初始化为零，则可包含整个帧中最大的RGB或W基色。优先色彩检测器874检测输入RGB信号中的优先色彩。优先色彩可传递到最值比较器872b。例如，如果测试B′<max(R′，G′)是真(TRUE)的，则输入色彩是黄色。其他色彩可以类似的方式检测。最值比较器872b比较来自块871与优先值(PRIORVAL)寄存器873b的最大基色并且将两个中较大的一个回存到块873b。如果在每个帧开始时然后在帧的结尾将块873b初始化为零，则将具有优先色彩的最大基色(RGB或W)。优先色彩计数寄存器891在每帧开始时初始化为零并且在每次块874检测到优先色彩时递增。在每帧末尾，这个块891包含该帧中看到的优先色彩的数目。这可用来修改计算。在每帧结束后，块875中的计算1/X_L(CALC 1/Xl)模块876反转来自块870的峰值来计算归一化值。该结果可存储在归一化值(NORMVAL)寄存器877中，在下一帧期间使用。在计算背光(Calc Backlight)模块878中，Calc 1/XL模块876的量化输出可用来防止在计算背光值时的量化误差。计算色彩增益(Calc Color Gain)模块876b类似于Calc 1/Xl模块876，但是它计算来自CPSM870的PRIORVAL的归一化值。这可存储在色彩增益(COLORGAIN)寄存器877b中，在下一帧中使用。

由于帧缓冲存储器要求许多门电路，增加硅集成电路中使用的区域，可能增加的成本超过可能认为给定产品经济可行的范围，因此可能期望具有不要求帧缓存器的系统。图8B中的方框图802类似于图8A中的方框图801，除了已经修改而去除了帧缓冲器函数850之外。给定的二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块810线性化为更大的二进制比特深度线性地编码的RGB信号。背光895实质上可设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，在当前帧期间可通过色彩峰值测量功能块870测量色彩值，发送结果给最后帧峰值存储缓冲器875，用于计算和存储。来自先前的帧周期的背光峰值可由背光控制功能块893使用来有效地控制背光895的亮度。因此，当前图像的亮度可从先前的图像的亮度进行计算。

同时，该线性的RGB可在预减少功能块820中部分地缩小，作为从最后帧峰值875提取的饱和度和色彩增益的函数。部分地预减少的RGB色彩数据可在RGBW GMA 830功能块中转换为RGBW色彩数据。在当前帧周期期间，来自当前帧周期的缩小的RGBW可在X/XL归一化功能块860中由先前的帧周期的最后帧峰值的值归一化。因此，可在先前的帧中计算当前帧的归一化。如果来自先前的帧周期的峰值小于当前帧周期的峰值，则X/X_L归一化数据仍然可以具有OOG色彩值，包括在W，白色通道。通过箝位功能块635将归一化的色彩数据箝位到RGBW色彩/亮度外壳。可能期望使用＂箝位到亮度＂。通过箝位到最接近的可用的亮度值，在当前帧周期期间的亮度误差可最小化，以色彩饱和度作为代价。如果下一个帧周期的图像与当前帧周期的图像相同，那么在当前帧周期期间箝位的色彩可在下一个帧周期期间完全实现。由于人的视觉系统识别亮度比识别色彩饱和度更快，因此，该误差可能不被马虎的观察者注意到。X/X_L归一化的和箝位的RGBW数据由SPR功能块840进行子像素着色。因为目标LCD890可具有非线性地量化的电光转换功能，线性的子像素着色数据可以由反转γ功能块815非线性地量化的，以便匹配LCD。这个功能块可以是或可以不是输入γ功能块810的反转。

可能期望测量色彩以便确定是否存在足够数量的优先色彩(例如明亮的饱和黄色)的像素。图8E中的优先色彩计数寄存器881包含这个数量。可以忽视具有少量这样的优先色彩的像素，因为他们可能不是不许可的。这将具有减少背光能量的优点。色彩峰值测量功能块870可发送这个色彩计数到块875，基于具有优先色彩的像素数目影响背光和色彩增益值。

【替换的子像素着色技术】

虽然在这里描述了的所有实施例可使用任何已知的子像素着色(SPR)技术，并且仍然从在这里描述了的动态色域映射和背光控制手段以及机构得到好处，但仍可能期望在这样的系统中有一些替换的SPR系统和方法。

当应用子像素着色技术到整个像素图像数据时，一些图像图案存在误差的可能性，即饱和色对非饱和色，例如绿色和白色棋盘。当用于显示的子像素重复图案是RGBW格式时，如在上面引用供参考的许多申请中揭示的或其他的多基色子像素布局(其中在选择的基色子像素色彩中出现条件等色)，这是特别地真实的。例如，白色(W)子像素代表红色、绿色和蓝色(RGB)子像素的条件等色。在权利共有的申请WO 2006/12755(′755公开，引用在这里供参考)中，揭示了利用基于条件等色亮度信号的锐化(＂meta-luma＂)技术的各种实施例。在′755公开中，也揭示了组合meta-luma锐化技术与其他的SPR技术的各种实施例，所述的其他SPR技术例如为区域重取样和高斯差(Difference of Gaussian，DOG)锐化技术，如在相同的色彩平面上的图像数据(例如绿色平面)上采用的(相同色彩锐化，“same color sharpening”)或使用不同的色彩平面图像数据执行锐化(＂交叉色彩锐化＂，“cross colorsharpening”)。

如果这样的混合锐化算法在例如绿色子像素上时使用相同色彩锐化，以及在白色子像素上时使用meta-luma锐化；棋盘的两个阶段的亮度和色彩可以有区别。

因此，可能期望确定何时使用meta-luma锐化和相同色彩锐化以及减少或避免任何这样的区别。一个实施例可能是看接近目标像素的像素的饱和度，如果任何像素饱和超过某个阈值，则可使用相同色彩锐化。如果像素全部非饱和，低于某个阈值，那么可使用meta-luma锐化。可使用以下伪码实现这个实施例：

     xp＝x

     meta   ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，L，metasharp)

     if spr.fetch(＂gma＂，xp，y，S)<sat_thresh or spr.fetch(＂gma＂，xp+1，y，S)<sat_thresh or

spr.fetch(＂gma＂，xp-1，y，S)<sat_thresh or spr.fetch(＂gma＂，xp，y-1，S)<sat_thresh or

spr.fetch(＂gma＂，xp，y+1，S)<sat_thresh then

     red   ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，R，diamond)+spr.sample(＂gma＂，xp，y，R，fullsharp)

     green ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，G，diamond)+spr.sample(＂gma＂，xp，y，G，fullsharp)

     blue  ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，B，diamond)+spr.sample(＂gma＂，xp，y，B，fullsharp)

          else

     red   ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，R，diamond)+meta

     green ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，G，diamond)+meta

     blue  ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，B，diamond)+meta

       end

     xp＝x+1

     meta     ＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，L，metasharp)

         if spr.fetch(＂gma＂，xp，y，S)<sat_thresh or spr.fetch(＂gma＂，xp+1，y，S)<sat_thresh or

spr.fetch(＂gma＂，xp-1，y，S)<sat_thresh or spr.fetch(＂gma＂，xp，y-1，S)<sat_thresh or

spr.fetch(＂gma＂，xp，y+1，S)<sat_thresh then

     white＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，W，diamond)+spr.sample(＂gma＂，xp，y，W，fullsharp)

       else

     white＝spr.sample(＂gma＂，xp，y，W，diamond)+meta

end

end

在这个代码里，sat_threshold可设置为低值，而饱和值＂S＂可能计算为W/maxRGB或minRGB/maxRGB。这意思是，S＝0指非饱和，例如白色或灰色，而S＝1指纯色。R＝G＝B＝0的特殊情况可识别为非饱和的。＂Metasharp＂代表meta luma锐化技术。＂Fullsharp＂(全锐化)代表相同色彩锐化。可根据这个测试的结果使用其他的过滤器。

对于一个可能的硬件实施例，可使用在预缩放块中计算的S值。如果S小于一阈值sat_threshold，则标记可设置为0；否则标记设置为1。这个信息可在GMA中计算以及可通过线缓冲器存储用于在SPR块中的计算。这可通过在PenTile引擎中传递用于蓝色的一个较小比特并且使用这个比特用于标记来完成。做为选择，线缓冲器可扩大1比特。

在SPR块中，对于目标像素、向右、向左、向上和向下的像素，检查S标记。如果任何设置为1，则使用相同色彩锐化。如果使用相同色彩锐化，则两个棋盘阶段看起来相同。

替代的实施例是检查全部八个周围的像素加上目标像素，然后作出决定。

【色彩过滤】

由于少量优先色彩以及非优先但是仍然明亮饱和色的存在可能不增加背光能量，因此，可能期望提供一种手段：可以以减少由在背光能量没有足够地增加到直接地再生一些色彩的情况下的同时对比度所导致的色彩外观偏移这样的方式来再生这些彩色。例如，色彩过滤可改进、减少高空间频率图像分量的同时对比度色彩外观偏移。考虑黄色文本或在白色背景上的线。利用色彩过滤，在彩色线或文本笔划被冲淡、混合到白色的周围而白色的周围呈现一些彩色时，可保持色彩信号的总能量。来自围绕白色的蓝色将渗入黄色，而黄色(或更精确的，负数的蓝色)将渗入白色。这两种色彩被冲淡，将无麻烦地通过预减少功能块820。由于人眼看不见高空间频率色彩信号，特别是黄色/蓝色的对立通道(opponent channel)中的那些，因此，色彩信号的模糊是看不见的。

图8C中的方框图803类似于图8B中的方框图802，除了增加了色彩过滤功能块825以外。给定二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块810线性化为更大的二进制比特深度的线性编码RGB信号。可在色彩过滤功能块825中对线性化的RGB图像进行色彩过滤。参阅图8D，色彩过滤功能块825被扩展。线性化的RGB色彩数据可由第一色彩空间转换功能块826转换到LAB色彩空间或其它的感性地均匀色彩空间。过滤器827将A色彩通道变模糊一些量从而生成过滤的A′信号。过滤器829将B色彩通道变模糊一些量从而生成过滤的B′信号。由于A色彩通道可粗略地接近在人的视觉系统中的红色/绿色色彩通道，并且在B色彩通道粗略地接近人的视觉系统中的黄色/蓝色色彩通道，因此B过滤器827可能比A过滤器827更迅速，因为在人的视觉系统中黄色/蓝色色彩通道具有比红色/绿色色彩通道更低的对比度敏感机能。

过滤的LAB′信号可由第二色彩空间转换功能块824转换为过滤的RGB′信号。这个信号可具有大于允许的值，因为具有与白色相同亮度的彩色信号不可再生，所以可以由箝位到黑色功能块823将过滤的RGB′信号朝黑色箝位在最高允许的色彩，以便保持相同的色调和饱和度。回到图8C，背光895实质上可设置为仅仅包围图像色彩/亮度色域需要的最低亮度，在当前帧期间通过图8C中的色彩峰值测量功能块870测量过滤的RGB′色彩值。该结果可发送给最后帧峰值存储缓冲器875，用于计算和存储。来自先前的帧周期的背光峰值可由背光控制功能块893使用来有效地控制背光895的亮度。因此，当前图像的亮度可从先前的图像的亮度进行计算。

同时，过滤的RGB′数据RGB可在预减少功能块820中部分地缩小，作为从最后帧峰值875提取的饱和度和色彩增益的函数。部分地预减少RGB′色彩数据可在RGBW GMA 830功能块中被转换为RGBW′色彩数据。在当前帧周期期间，在X/X_L归一化功能块860中来自当前帧周期的缩小的RGBW′可由先前的帧的最后帧峰值归一化。因此，当前帧中的数据可由先前的帧中的数据归一化。如果来自先前的帧周期的峰值小于当前帧周期的峰值，则X/X_L归一化数据仍然可能具有OOG彩色值，包括在W，白色通道。归一化的色彩数据可通过箝位功能块635箝位到RGBW色彩/亮度外壳。可能期望使用＂箝位到亮度＂。通过箝位到最接近的可用的亮度值，在当前帧周期期间的亮度误差可最小化，以色彩饱和度作为代价。如果下一帧周期的图像与当前帧周期的图像相同，那么在当前帧周期期间箝位的彩色将在下一帧周期期间完全买现。由于人的视觉系统识别亮度比识别色彩饱和度更快，因此，该误差可能不被马虎的观察者注意到。X/X_L归一化的和箝位的RGBW数据可由SPR功能块840进行子像素着色。由于目标LCD 890可具有非线性量化的电光转换功能，因此线性子像素着色数据可由反转γ功能块815非线性量化。这个功能块可以是或可以不是输入γ功能块810的反转。

色彩过滤的另一个实施例可实现如下：首先，计算线性化的RBG像素值的亮度＂L＂，并存储他们。其次，利用适当的模糊过滤器过滤RGB平面，可能使用菱形过滤以产生过滤的R′G′B′像素值。由于这个过滤操作也可过滤＂L＂通道，因此，存储的L值可用来再调整过滤的R′G′B′像素值的亮度回到它们的原始值。这可通过计算每个R′G′B′像素值的L′进行。然后使用原始的L和L′的比值通过R′G′B′像素值乘以L/L′进行调节。除菱形过滤器外，还可能使用许多其他的简单的过滤器，诸如：

1    1    1

1    4    1

1    1    1

上面的所有的值除以12。

可使用其他的调节饱和色对欠饱和色的比值的方法。例如，可减少欠饱和色和饱和色以便执行预减少功能块内的归一化功能，从而排除后面的X/X_L归一化。在图10A中，RGB色域外壳210可预减少到较小的色域外壳1011的内部(在色域外壳1011中，最大亮度白色的亮度被映射为较小数1060，这可通过较亮的背光值进行抵偿)，以位于有效RGBW色域外壳311的内部。由黑色105，最亮的中等饱和度色彩1026和最亮的完全地饱和度色彩1021定义的三角形可作为饱和度和期望的色彩增益的函数减少。因此，在该操作之后的最大色彩的值或角度，最亮的中等饱和度色彩1026与最亮的完全饱和度的后操作色彩1021之间定义的线条可以是色彩增益的函数。不在三角形1080中的欠饱和色可均匀地减少。值得注意的是，减少的色域外壳形状1011可按比例地与在图7A中的减少的色域外壳形状711相同。

预减少功能块中的另一个可能的功能是，通过线性地减少三角形1085、以及不在三角形1085中的色彩值(包括最大的白色1060)，调节原始的RGB色域外壳210中的色彩增益(按比例缩小)为内部显示的较小值，其中，三角形1085由在图10B中的黑色105、已作为饱和度和期望的色彩增益的函数减少的最亮的大部分饱和色彩1028和最亮的完全饱和色彩1021定义。因此在该操作之后的最大彩色的值或角度，最亮的大部分饱和色彩1028和最亮的完全饱和的后操作色彩1021之间定义的线可以是色彩增益的函数。值得注意的是，减少色域外壳形状可按比例地与在图7A中的减少的色域外壳形状712相同。

图9A显示了执行这个操作的系统的方框图900。X/X_L归一化模块可用预减少模块920替代。X/X_L模块典型地可缩小(乘以小于1的值)或扩大(乘以大于1的值)。如上所述，可能期望将分开这两个操作并在分立的路径上执行他们。在图9A中使用预减少模块920进行缩小并使用分立放大模块965进行扩大。两个操作可并行进行并且可由背光MUX 980和色彩MUX 925选择一个结果。

给定的二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块910线性化为更大的二进制比特深度线性地编码的RGB信号。线性的RGB被分到三个不同的路径。在第一路径中，可在色彩峰值测量模块970中测量线性的RGB。测量结果可使用在最后帧峰值功能块975中的每个帧的结尾，用于计算和存储下一帧的背光和增益值。来自最后帧峰值功能块975的两个背光值可馈送给比较器985以便确定哪个是较大的，并且该结果可被用于背光mux 980以便选择两个值的最大值。从先前的帧周期产生的最大的背光值可由背光控制功能块993用来有效地控制背光995的亮度。

在第二路径中，线性的RGB信号可由放大(Up Scale)模块965使用来自最后帧峰值存储器975的放大增益值进行处理。在第三路径中，线性的RGB信号可在预减少模块920中处理。色彩MUX 925可基于来自比较器985结果选择这两个信号中的一个。可在RGBW GMA 930功能块中将选择的信号，预减少或放大RGB色彩数据转换为RGBW色彩数据。没有完全的预减少或箝位，如果RGBW色域系统提供两倍于具有相同背光的RGB显示的亮度，则RGBW色彩数据可包含OOG色彩，其红色，绿色或蓝色值可能超过最大的允许值的两倍。因此，选择的色彩数据可通过箝位功能块935箝位到RGBW色彩/亮度外壳。可能期望使用＂箝位到亮度＂。通过箝位到最接近的可用的亮度值，在当前帧周期期间的亮度误差可最小化，以色彩饱和度作为代价。如果下一帧周期的图像与当前帧周期的图像相同，那么在当前帧周期期间箝位的色彩可在下一帧周期期间完全实现。由于人的视觉系统识别亮度比识别色彩饱和度更快，因此，该误差可能不被马虎的观看者注意到。归一化的和箝位的RGBW数据由SPR功能块940进行子像素着色。由于目标LCD 990可具有非线性地量化的电光转换功能，因此线性的子像素着色的数据可被反转γ功能块915非线性地量化以匹配LCD。这个功能块可能是或可能不是输入γ功能块910的反转。

在图9B中显示了色彩峰值测量模块970和最后帧峰值模块975的细节。线性的RBG值可发送给MAX RGBW GMA模块951。这可以是普通的RGBWGMA模块，利用在末端的测试来选择输出的4基色中最大的基色。但是，可使用三分之一少的门电路构成这个模块来直接地计算最大的基色。来自MAXRGBW GMA模块951的输出可向下分发到两个路径。在第一路径中，在输入数据的帧的开始位置，可将峰值(Peakval)寄存器953初始化为零。对于输入帧中的每个线性的RGB值，在MAX模块952中，可将Peakval寄存器953的值与MAX RGBW GMA模块951的输出进行比较。两个值的最大值可回存到Peakval寄存器953，使得这个寄存器能够最后包含来自整个帧的最大的值。可能期望箝位这个值为最大的色域内的值，因为色域外的值可由第二路径处理。

在第二路径中，可将来自一帧中的每个输入彩色的MAX RGBW GMA输出值发送到CALC OOG模块954。这个模块计算来自MAX RGBW GMA模块951的输出在色域外远到何种程度。计算这种情况的方法可以是，从MAXRGBW值中减去最大的色域内的值并箝位全部负值直到零。如果信号不是色域外，则没有值发给下一个模块。可选的，如果色彩不是优先色彩，则这个模块也可以不发送值给下一个模块。例如，当色彩是在色度图的＂黄色三角形＂中时，仅仅测试B<max(R，G)是真的。这个测试可使CALC OOG模块954仅仅测试色域外的黄色。如果MAX RGBW GMA模块951的输出是黄色并且处于色域外，则可将非零的值输出到MAX模块955。MAX模块955比较OOG值与相同帧中的先前的OOG值，并且输出两个值中的较大值。OOG MAX寄存器956因此获取在帧中看到的最大的OOG值，并且因此可以在每个帧的开始之前初始化为零。在已经看到来自整个帧的所有输入值之后，最后帧峰值模块975接着计算并且存储该结果。计算放大(Calc up-scale)模块957使用峰值寄存器953的输出来计算背光2(backlight2)以及放大值。

计算背光2的值的一种方法可以是，简单地将一半的峰值除以最大色域内色彩。这产生在0和1/2之间的值，该值可被缩放并且量化为背光控制值范围内的整数。放大输出值是被峰值除的最大色域内色彩。当峰值为零时，背光也可以是黑色，并且零可用于放大值。这个计算产生零和最大色域内色彩之间的值，该值可存储在放大寄存器(UPSCALE)962中。除法可由倒数查找表(LUT)实现。除法通常产生许多非整数值，因此可选择一些固定点比特尺寸、以及舍位成整数的值。这个操作通常产生量化误差，但是可从放大值向后计算背光2的值来避免这些误差。在这个实施例中，背光2的值可以是放大值的倒数的一半。值得注意的是，相同的倒数LUT可能用于这个计算。该结果是0和1/2之间的浮点数，该浮点数可被缩放并且在将它存储在背光2寄存器961中之前量化为背光控制值的范围。从放大值向后计算背光2的结果可能是：可以不使用可能的背光控制值的许多值，但是可以被使用的那些值在与相应的放大值一起使用时可以没有量化误差。在数学的表示中，这两个值的公式为：

upscale＝MAXCOL/peakval

backlight2＝MAXBACK/upscale/2

MAXCOL实质上是最大色域内色彩，而MAXBACK实质上是最大背光控制值。在一个实施例中，计算色彩增益(Calc Color Gain)模块958可以下列方式计算背光1(backlight1)和色彩增益值：背光1的值(backlight1 Value)＝(1/2+色域外最大值(oogmax Value)/最大色域内色彩(MAXCOL)/2)。这个值是1/2(当oogmax是0)和1(当oogmax是最大值)之间的一个值，并且可在存储在BACKLIGHT1寄存器963之前被缩放和量化为背光控制器的整数范围。色彩增益值可以是(1-oogmax/MAXCOL/2)。在这个计算中求倒可以是不必要的。但是，如果这和预减少模块中的倒数表结合，也可能减少量化误差。这可以得到1和1/2之间的色彩增益值，该值可缩放并且量化为预减少模块期望的数值范围并且存储在色彩增益(COLORGAIN)寄存器964中。在数学的表示中，这两个值的公式为：

backlight2＝(1+oogmax/MAXCOL)*MAXBAK/2

colorgain＝1-oogmax/MAXCOL/2

【具有不同背光的系统】

应当注意，本申请的技术适用于系统的背光是否是单一的背光(即一个背光单元，照亮LCD的整个显示区)或背光是否趋向于分割LCD显示区(例如，照现在这样，发现低分辨率LED背光，每个LED分别是可控制的和可寻址的，如在图11中描绘的)。当然，在这里公开的技术是在使用照亮显示器的整个显示区的CCFL，白色LED或彩色LED，以及可照亮显示器的的一部分显示区的CCFL的集合或阵列，白色或彩色LED的系统中工作。这些技术也将与其他的背光比如白炽灯，等离子体，有机发光二极管(OLED)，场致发光(EL)或其他的发射背光技术一起工作。

发光二极管(LED)用作背光显示系统中的发光源。US6,923,548 B2揭示了液晶显示器中的包括多个灯或芯片的背光单元，所述多个灯或者芯片的配置使得实现R，G和B彩色的LED片嵌入在各自的灯或片中。US6,923,548 B2描述了作为实现高亮度并提提供薄的背光单元的背光单元。引用在这里供参考的US7,002,547揭示了用于装备LED作为背光的透射型或半透射半反射(transreflective)型液晶显示器的背光控制装置。该背光控制装置包括连接到电源电路的LED驱动电路，用于驱动LED；和，电流控制装置，检测液晶显示器周围的亮度，根据检测到的亮度控制LED的驱动电流。Hideyo Ohtsuki等人，在2002年出版的the Proc.of the Society for Information DisplayInternational Symposium上的标题为＂18.1 inch XGA TFT-LCD with wide colorreproduction using high power led backlighting＂的论文中揭示了使用LED背光单元的18.1英寸XGA TFT LCD模块。Ohtsuki等人揭示了，使用侧面边缘型背光并且两个LED条位于光导管(light-pipe)的顶部边缘和底部边缘。每个LED条配置多个红色、绿色和蓝色LED。来自红色、绿色和蓝色LED的光相互混合并且注入到光导管。红色、绿色和蓝色LED的亮度可以独立地由控制电路变暗。Ohtsuki等人揭示了，这个LCD面板的彩色滤光器被很好的调谐以便得到较高的色彩饱和度。

US6,608,614 B1，标题为＂Led based LCD backlight with extended colorspace＂揭示了用于液晶显示器的背光，包括提供具有第一色度的光的第一LED阵列，和提供具有第二色度的光的第二LED阵列。组合的元件组合来自第一LED阵列和第二LED阵列的光并且将该组合光导向液晶显示器。控制系统可操作地连接到第二LED阵列。该控制器调节第二LED阵列中的至少一个LED的亮度，从而调节组合灯的色度。

US2005/0162737 A1(此后称为′737公开)，标题为＂High Dynamic RangeDisplay Devices＂，公开了具有屏幕的显示器，它包括光调制器，该调制器由来自包括可控制的光发射器的阵列的光源的光照亮。可以控制该可控制的发射器和该光调制器的单元，以便调节从屏幕上的对应区域发射的光强度。′737公开的图8(在这里不复制)显示了通过显示器60的剖面，其中，由LED 52的阵列50照亮包括扩散层22的背投屏幕53。每个LED 52的亮度由控制器39控制。屏幕53包括光调制器20。光调制器20的背面由LED阵列50照亮。′737公开的图8A(在这里不复制)是对于光调制器20的可控制的单元(像素)42相应于每个LED 52这种情况下的显示器60的一部分的示意性前视图。每一个可控制的单元42可包括多个彩色子像素。′737公开公开了LED 52可以任何适当的方式配置，并且给出了LED 52的两种可能的排列，如是长方形和六角形阵列。扩散器(diffuser)22A与LED 52的发光特征结合，使得来自LED52的光强度在光调制器20的背面变化是平稳的。′737公开进一步揭示了，光调制器20可以是单色的光调制器或高分辨率色彩光调制器。光调制器20例如可包括LCD阵列。′737公开揭示了显示器60可以相当薄。例如，显示器60厚度可以是10厘米或更少。US2005/0162737 A1引用在这里供参考。

仅仅用于在背光中光发射器的二维阵列的一个例子，考虑在图11中的方框图1100。图11给出了本发明的一个实施例，使用优先色彩的亮度调节非优先色彩上的亮度增益。给定的二进制比特深度的感性地量化的R^*G^*B^*数据可由γ功能块1110线性化为更大的二进制比特深度线性地编码的RGB信号。为保证在背光阵列1195中的各个发射器1197实质上可设置为仅仅包围置于图像区域中的LCD下面的光发射器的点扩散函数(point spread function)中的图像色/亮度色域需要的最低亮度，可以由色彩峰值测量功能块1170测量线性化RGB色彩来发现在背光阵列1195中的光发射器1197的每个点扩散函数内的峰值。背光阵列控制器可将亮度值转换为适当的电压和定时信号以调节背光阵列1195中的每一个光发射器1197。在预减少功能块1120中，线性的RGB可部分地缩小，作为图像区域中背光强度的插值值计算的饱和度和色彩增益的函数。部分地预减少的RGB色彩数据可在RGBW GMA 1160功能块中转换为RGBW色彩数据。

然后，在X/XL归一化功能块1130中，RGBW色彩数据由来自的背光插值功能块1135的值归一化。X/X_L归一化的RGBW数据由SPR功能块1140进行子像素着色。由于目标LCD 1190可具有非线性地量化的电光转换功能，线性的子像素着色数据可由反转γ功能块1115非线性地量化以匹配LCD。这个功能块可能是或可能不是输入γ功能块1110的反转。

在一个实施例中，背光插值功能块可使用背光阵列的每个光发射器的值(如可以在峰值功能块中建立)，来计算覆盖光发射器的显示板中的每个输出像素的每种色彩的光分布。考虑阵列中的每个光发射器的点扩散函数(PSF)和扩散器及其他光学部件的存在，这个分布可从在峰值功能块中建立的光发射器的值插值。这个操作是“向上抽样”(up sampling)功能，如向上箭头指示的，并且许多可能的＂向上抽样＂功能可能是适合的。一个这样的功能是本地光发射器的PSF的抽样点分布的总和乘以由向下抽样峰值功能块计算的它们的值。

表2提供用于提供峰值函数的示例的伪码，在伪码中称作＂dopeak＂，其使用输入图像区域的最大值确定一个光发射器的值。为简化说明，这个峰值函数假定：输出显示面板具有背光阵列的8倍的分辩率，背光阵列包括配置在长方形(或正方形)阵列中的红色，绿色和蓝色光发射器，并且红色，绿色和蓝色光发射器是一致的。

表2也提供称作＂dointerp＂的背光插值函数。这个函数从称作＂ledbuf＂(LED缓存器)的存储区中取数并且写入到用于存储输出色彩值的称作＂fuzbuf＂的存储区。对每个输入像素调用一次函数＂dointerp＂，并且计算所有围绕背光点扩散函数的效果从而产生在输入(逻辑)像素下看见的色彩值。＂dointerp＂功能使用每个光发射器的点扩散函数，该点扩展函数假定每一个像素只能被围绕的四个光发射器的影响。

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表2：用于峰值测量的伪码dopeak以及背光插值函数＂dointerp＂

function dopeak(x，y)       --构建背光图像

    local r，g，b

    local Rp，Gp，Bp＝0，0，0

    local i，j

  for i＝0，15 do         --发现峰值

      for j＝0，15do

           r，g，b＝spr.fetch(＂ingam＂，x*8+1-4，y*8+j-4)

           Rp＝math.max(Rp，r)

           Gp＝math.max(Gp，g)

          Bp＝math.max(Bp，b)

      end

   end

   spr.store(＂led＂，x，y，Rp，Gp，Bp)

end

function dointerp(x，y)   --构建有效的背光图像

  local xb，yb＝math.floor(x/8)，math.floor(y/8)    --背光附近的位置

  local xd，yd＝spr.band(x，7)，spr.band(y，7)    --到附近的LED中心的距离

  local r，g，b     --背光中心的色彩

  local rs，gs，bs＝0，0，0  --重叠背光点扩展函数的和

  local psf        --用于当前像素和LED的点局部扩展函数

  r，g，b＝spr.fetch(ledbuf，xb-1，yb-1)  --获得LED中心色彩

  psf＝math.floor(spread[xd]*spread[yd]/4096)   --计算点扩展函数

  rs＝rs+r*psf                --总计上左LED

  gs＝gs+g*psf

  bs＝bs+b*psf

  r，g，b＝spr.fetch(ledbuf，xb，yb-1)    --上右LED的色彩

  psf＝math.floor(spread[7-xd]*spread[yd]/4096)    -用于这个LED和像素的PSF

  rs＝rs+r*psf                  --总计上左LED

  gs＝gs+g*psf

  bs＝bs+b*psf

  r，g，b＝spr.fetch(ledbuf，xb-1，yb)    --下左LED的色彩

  psf＝math.floor(spread[xd]*spread[7-yd]/4096)    --用于这个LED和像素的PSF

  rs＝rs+r*psf                 --总计上左LED

  gs＝gs+g*psf

  bs＝bs+b*psf

  r，g，b＝spr.fetch(ledbuf，xb，yb)    --下右LED的色彩

  psf＝math.floor(spread[7-xd]*spread[7-yd]/4096)    --用于这个LED和像素的PSF

  rs＝rs+r*psf                 --总计上左LED

  gs＝gs+g*psf

  bs＝bs+b*psf

  rs＝math.floor(rs/4096)                --和为12比特精度(+2用于4个LED)

  gs＝math.floor(gs/4096)                --使它们回到8个比特

  bs＝math.floor(bs/4096)

  spr.store(fuzbuf，x，y，rs，gs，bs)；  --并存储在输出缓冲器中

end

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两个函数的组合(峰值功能块的＂向下抽样＂后接背光插值功能块的＂向上抽样＂)，可在抽样计算(图像尺寸)方面保持输入图像的原始的分辩率，但是产生具有较低空间频率的一组输出图像，即，接近于来自光发射器阵列的光线的分布的RGB输入图像数据的过滤版本。然后这个数据输入到X/XL功能块。值得注意的是，一些图像可具有单一(即，相同的)色彩值的区域。图像中单色区域的位置的了解可用来通过保持/重新使用该区域共有的值减少GMA功能块中计算的负荷。

首先由在输入γ功能块后每个输入RGB值的亮度和来自背光阵列的给定像素可用的RGB光的实际量(如由背光插值功能块提供的)之间的关系修改输入图像RGB数据。这个修改是在X/XL功能块中通过比值X/XL实现的，其中X是R，G或B的输入值，而XL是RL，GL或BL的像素的背光亮度值。因此，给定RGB至RGBW色域映射算法可具有输入值R/RL，G/GL，B/BL。本领域的技术人员将知道，利用X/XL功能块136允许使用＂现成的＂GMA功能块(例如，在上述引用的申请中揭示的任何色域映射函数)，而不需要修改来适应背光阵列中的光发射器的光分布。

对本领域的技术人员显而易见的是，在这里的教导可适用于除了这里用作示例的那些之外的显示系统。例如，RGBW面板不必进行子像素着色，代替的是整体像素着色。面板可具有三种以上的饱和色基色，例如它可包括红色，绿色，蓝色和黄色(RGBY)，或红色，绿色，蓝色和青色(RGBC)，或红色，绿色，蓝色，青色和白色(RGBCW)，或红色，绿色，蓝色、黄色和白色(RGBYW)的布局，或其他的子像素着色或整体像素着色的多基色面板。背光可以是白色或根据需要它可能是一些其它的色彩。

另外，也应注意，该背光照度基于可独立地或协调工作的几个因数。例如，背光照度可以随着--要着色的图像数据中的亮度值的结果；显示正在操作(例如主要地与文字着色相对的视频着色)的模式；或在图像数据中检测的色域外色彩的量--变化而变化。还应该理解，在这里描述的技术与背光的类型(例如单一的或分开)以及变化背光照度的每个可能的因数一起工作。

【动态的同时对比度控制的额外的实施例】

图12A和12B分别描绘了在CIE xyY空间中RGB和RGBW显示器的三维色域外壳。如图12A中可看到的，外壳1202提供一定的空间，其中，色域内色彩可由表示由公认的RGB显示表示。在图12B中，通常在RGBW显示器中具有额外的白色(W)子像素，因此，外壳1204被扩展，从而，原始的外壳1202几乎具有依靠W(或空白的)子像素的操作的增加的另一个色域外壳部分1206。最显著地，该色域外壳在亮度轴(z)被延伸，但是色彩饱和度趋于向着峰值亮度递减，这可以接近于可能是RGB显示具有的亮度的两倍。

图13和14分别是描绘了RGB显示和RGBW显示中的亮度对饱和度的斜率的曲线图。斜率1302描绘了亮度对饱和度的逐渐倾斜的曲线，注意，随着色彩变得更饱和，RGB显示中明亮的饱和色仍保持它们的相对亮度。但是，在RGBW显示器中，随着图像从最大亮度移动到明亮的饱和色，斜率1304呈现较陡的曲线。值得注意的是，在RGBW显示中，对于相同的能量，欠饱和色彩的亮度可能比RGB显示亮二倍；但是，对于相同的能量，纯色的亮度接近于与RGB显示相同。

但是，重要的是注意，对于大集合的自然图像，色彩值的随机的直方图可假定如图15所示的形状。该图像数据点的峰值可倾向于围绕白点聚集(表面上看来有镜像自然图像的感受)，可能有比明亮、饱和色彩更多的欠饱和色彩(从单向反射等等)。图16显示图像数据点的这样的公认的直方图饱和度图1602与RGB显示对RGBW显示的性能匹配程度。如可看到的，在具有比RGB显示更逼真的着色很亮的欠饱和色图像中，该RGBW面板可以更好的工作。

但是，在着色明亮的饱和色时，RGBW显示的一个实施例可寻求改进其典型的性能。一些实施例可根据单个地或组合的许多标准动态地变化它们的性能。例如，一些标准可能是用户选择，应用选择或分析图像数据(仅仅提到几个)。

图17描绘了动态色域映射/同时对比控制系统和方法的第一实施例。如上所述，在RGBW显示系统中，在白色的亮度对纯饱和色的亮度的差异趋向于更大，并且，在他们同时在给定的图像中具有明亮的白色时，这趋向于使该纯色显得更暗。这个现象已知为＂同时对比度＂效应。在一个实施例中，可以产生基于饱和度的＂预缩放＂方法来减少非饱和的亮度，从而白色亮度和纯色亮度值可能更接近在一起，因此减少同时对比度。

在图17中，曲线1702可能将＂正常模式＂称为设置生成了在非饱和色彩的亮度对饱和色彩的亮度之间的最高差值或比值的模式。曲线1704，1706和1708可能将＂减少的同时对比度模式＂称为显示操作模式，可以设置比在非饱和色彩的亮度对饱和色彩的亮度之间的正常差值或比值更低。在减少同时对比度模式期间，纯色将显得比他们在正常模式更亮；但是，达到这需要以白色亮度作为代价，经常要求在明亮环境条件进行更可见的显示。如图17所示的，该组曲线可倾向于汇合至亮度饱和度点(如点1710表明的)的单个点或区域。正如指出的，这个操作模式可能通过根据一组标准降低白色子像素的亮度进行。

应当理解，在许多实施例中，离散数，无限或接近无穷集的曲线可以定义减少的同时对比度模式(Reduced Simultaneous-Contrast Mode)。另外，曲线可假定不同的形状，在一些实施例中的分段线性曲线和一些曲线可寻求收敛至不同的点，而不是单个点(比如1710)。

图18中描述了具有图17显示的操作曲线的系统的操作的一个可能的实施例。图18是这样的操作系统在时间上的操作的一个例子。该系统的操作可受某些条件的影响，比如用户选择，模式的系统选择，其中，模式的系统选择取决于显示正在使用时运行显示(例如文本显示或视频显示)或使用显示的环境光条件的应用。在一些实施例中，这些模式还可以在不测量输入图像数据的系统中运行；但是可以根据选择的预定模式操作和归一化图像数据。

例如，周期1802可以是低环境光条件，周期1804可以是高环境光条件的周期(例如，蜂窝电话的用户从黑暗建筑物内部步行到外面)，而周期1806可以是中等环境光条件的周期(例如，该用户可能已经在外面的遮篷下步行)。性能曲线1822，1824和1826可以分别相应于显示系统的性能。

亮度对饱和曲线性能的变化可能以各种方式出现。例如，与显示设备通信的光传感器可以自动地设置适当的性能曲线。做为选择，该用户可以人工地设置该性能曲线以适合他的口味。

继续公认的例子，使用传感器用信号通知环境光的强度，使得同时对比设置可以跟踪环境光条件。如图18所示，在高环境光情况下，由于用户可能更少考虑彩色而更关心辨别显示的文字及其他图像，因此可设置最高级别的同时对比度。在渐进地较低的环境光条件中，白色亮度相比色彩性能可能是次要的，因此，将同时对比度按比例地减少成喜爱的纯色性能。应当理解，模式转换可实现为突然出现或可以在多级的序列中平稳地出现。

图19描述了动态地同时对比度调节方法和系统的另一实施例。在图17和18中，可以假定或估计背光将保持实质上恒定的亮度(例如全部能量或稍微小于全部能量)并且白色子像素的亮度动态地减少(例如通过预先减少白色亮度)。但是，在图19中，白色子像素的性能的降低可以和背光亮度的动态控制结合。使显示器的背光变暗可以降低其能量消耗还可以有效地降低它的亮度。在图19中，曲线1902可称为＂具有变暗的背光能量的正常模式＂(与先前提到曲线1702和1708对比)。在曲线1902的一个实施例中，曲线1902可以设计来使得它的白色亮度部分与“减少同时对比度模式”1708的白色亮度一致。应当注意，最不饱和的色彩看来似乎具有在这些模式的任何一个模式中的相同的亮度；但是，具有变暗的背光的正常模式倾向于耗费更少的能量，并且看来似乎具有变暗的饱和色彩。

图20正是图19的系统的操作的一个例子。再次描述了时间周期2002，2004，2006和2008(分别与它们关联的性能曲线2012，2014，2016和2018一起)。在这个例子中，可以假定显示周期2002是显示系统开始开启，可能期望显示明亮的饱和色彩。因此，可以选择减少同时对比度模式曲线。在一时间周期后进入周期2004，可能期望节省背光能量(例如在预选的或可能响应用户输入的超时周期之后)，因此可选择具有变暗的背光的正常模式。随着时间过去(以及当期望显示明亮的饱和色彩时)，该系统可以相应地选择一曲线。周期2008可以再次是能量节省的周期。如前所述，同时对比度模式转换可突然出现或可以在多级的序列中平稳地出现。同时对比度模式转换和模式持续时间可能不但取决于用户的输入事件，而且取决于由预置工厂设置或用户定义的设置，或其他的事件，包括但不限于操作系统事件(诸如电池状况，环境光状况，视频或静止图像状况)，应用软件事件(照相机或游戏状况)，外部事件(诸如呼入和消息)。

【另外的预缩放实施例】

如上所述，当检测色域外色彩时采取的一个可能动作可能是调节色彩预缩放(或者饱和的或者非饱和的)使得色彩更多是色域内的色彩，以及调节背光以保持亮度。调节色彩的亮度的另一个方法可以是，与亮度箝位控制结合调节饱和色彩的预缩放。例如，如果期望增加保饱和色彩的亮度，但是保持背光级别较低(为节省电源)，人们可允许饱和色彩跑出色域给定的百分比，然后朝着luma轴箝位该值。这可倾向于通过稍微冲淡色彩来增加亮度。由于每个基色的预缩放可以独立地设置，因此可以局部化色彩冲淡(Color Desaturation)。

参考图24，显示了黑色至绿色的倾斜的亮度；顶部曲线是目标亮度；而底部曲线是RGBW输出，其中，对于非饱和色彩，预缩放设置为1并且对于饱和色彩，预缩放设置为0.5。由于这条曲线仅仅是对于饱和色彩的，因此，应当注意，亮度是目标的一半并且色彩呈现暗色。为了表示在这种情况下的正确亮度，可能使背光能量加倍。

图25描述了具有如上所述的预缩放设置的情况，可能在色彩点中没有理论误差(u′v′)。但是，如果饱和色彩预缩放设置为0.75并且箝位设置为0.5(在箝位至黑色和箝位至luma之间的中间)，那么亮度将增加，伴随背光无变化但可能引入色彩偏移。

图26显示了当饱和的预缩放设置为0.75时的情况。应当注意，亮度增加33％。图27描述了显示0.025最大输入电平的欠饱和的增量u′v′的情况(在这种情况下是63)。这可能是值得注意的变化，但是可能对一些应用是可接受的。

在另一个实施例中，当检测到色域外的混合色彩时，特别是青色、红紫色或黄色(或如上所述的其它的优先色彩)，(如下所述的)青色，红紫色或黄色提升(CMY提升)功能可能被激发以增加这些色彩的亮度。用这样的方式，可能需要不变化背光并且可节省能量。应该理解，非饱和色彩的预缩放，饱和色彩的预缩放的任何组合，或CMY提升可用于优化系统得到最佳性能和最低能量。还应该理解，非饱和色彩的预缩放和饱和色彩的预缩放两者的独立控制允许在背光和缩放值变化时独立地调节色彩点。例如，如果该彩色座标变化是灰度的(对于LCD，通常就是这样)，那么可以设置预缩放值以补偿这个变化，产生更精确的色彩再现。

【CMY提升功能块(Boost Function)】

对于任何RGBW或多基色系统(不仅包括在′575申请中描述的新型的系统，而且包含在常规系统中，像RGBW四重系统)，“同时对比度”问题的结果是，具有相对于白色或很亮的背景着色的、纯的(或高饱和的)色彩的着色图像。事实上，这样的饱和色彩将倾向于相对于这样的白色或光背景看起来较暗。这对黄色、青色和可能的红紫色是特别明显的，它们是明亮的混合色彩。这个讨论提供了在具有RGBW(或＂X＂)基色的显示器上显示这些明亮的混合色彩的问题的一个可能的解决方案。一般说来，在这里揭示的技术检查用于＂主要的色彩＂和＂次要的色彩＂的输入色彩图像数据来确定输入色彩图像数据值位于色彩空间的哪个部分。例如，如果输入彩色图像数据指定为RGB数据，而R和G数据值高并且B值低，则色彩是靠近黄色；如果R和B高而G低，那么色彩靠近红紫色；如果B和G高而R低，那么色彩靠近青色。当满足这样的条件时，该技术计算用于低值化的色彩数据值的替代色彩值。实际上，该技术寻求在次要色彩增加或主要的色彩减少时以允许平稳色彩过渡的方式(即，平稳地降低提升)调节该低值的级别，称为“提升”。

应当理解，即使“CMY提升”涉及青色、红紫色和黄色，这些色彩仅仅是示范的，并且任何其他类型适合的色彩可有利地使用这里讨论的技术。

CMY提升块可以放置在图像流水线内的许多可能的位置。在这些实施例中，提升块的技术可以放置在输入γ块之前，紧接在GMA块之后。当然，CMY提升块可以放置在图像处理流水线的其他部分，包括输出γ块的前后。

提升功能块的一个实施例进程如下：系统分别读入输入数据和各种操作参数。对于仅仅一个实施例，提升块可以处理输入数据，如红色、绿色和蓝色图像数据来主要地影响青色(C)、红紫色(M)和黄色(Y)。当然，应当理解，也可使其他色彩点与具有遭受同时对比度结果的其他的混合色彩点一起工作。

然后，可读入一组参数，例如Ymax、Cmax、Mmax、宽度(Width)和Maxcol。参数Ymax、Cmax、Mmax和Width确定增益曲线的斜率和截距(intercept)。Maxcol是给定色彩的色彩总数，例如对于8比特数据是255。

系统可以应用一组条件。测试每个条件看是否有可能影响同时对比度的混合色。例如，IF R，G>B测试色彩是否为基色黄色，IF R，B>G测试色彩是否为基色红紫色，而IF B，G>R测试色彩是否为基色青色。如果这些测试都不满意，处理可继续“否”路径，然后不对输入色彩进行提升。但是，如果有一个测试是满意的，则可相应地对输入图像色彩数据进行适当的变化。例如，首先对输入的RGB数据值进行归类以便直接地发现哪一个测试是适合应用的测试。

对于每个阶梯，可以有处理数据的增益曲线和示例的公式。一般地讲，该处理可利用规定的功能以不引入梯状阴影(step artifacts)这样的方式选择性地降低混合色彩(例如C，M和/或Y)的饱和度。在上述例子(即三种混合色彩C，M或Y)的情况下，可开发三个功能(即分别C，M或Y)，这取决于“提升”功能的位置。如果提升更多的混合色彩，则可适当地增加其它功能。

如上面指出的，该处理查找“主要的色彩”和“次要的色彩”以确定色彩空间的哪一部分放置输入色彩图像数据值(例如RGB值)。例如，如果R和G高而B低，则色彩接近黄色。如果R和B高而G低，则色彩接近红紫色，而如果B和G高而R低，则色彩接近青色。如果满足这样的条件，则该系统寻求调节低饱和色彩的“提升”级别，使得提升在次要的色彩增加或主要的色彩降低时平稳地减小。如果G高而B低，则用于提升蓝色(B)的可能的功能可计算如下：

B＝B+min(min(Gain_R，Gain_G)*Gain_B，maxcol)

并且R和G保持相同。如果R和B高而G低，则用于绿色(G)的可能的提升计算如下：

G＝G+min(min(Gain_R，Gain_B)*Gain_G，maxcol)

并且R和B保持相同。如果B和G高而R低，则用于红色(R)的可能的提升计算如下：

R＝R+min(min(Gain_B，Gain_G)*Gain_R，maxcol

并且B和G保持相同。在次要的色彩增加或者主要色彩减少时，各种功能对于这样的提升处理(即减小提升，包括线性下降)可能是足够的。该功能的斜率可以确定提升是如何局部化的。

表3提供计算提升函数的可能的实施例，分别适合于示例的黄色，青色和红紫色的混合色。

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表3  示例的提升函数

Function boost_y(red，green，blue，redmax，greenmax，bluemax，width，colors)

    maxcol＝colors

    gainblue＝Max((bluemax/width)*(width-blue/maxcol)，0)

    gainred＝Max((1/(1-width))*(red/maxcol-width)，0)

    gaingreen＝Max((1/(1-width))*(green/maxcol-width)，0)

    boost_y＝Min((Int((Min(gainred，gaingreen))*gainblue))，maxcol)

End Function

Function boost_c(red，green，blue，redmax，greenmax，bluemax，width，colors)

    maxcol＝colors

    gainred＝Max((redmax/width)*(width-red/maxcol)，0)

    gainblue＝Max((1/(1-width))*(blue/maxcol-width)，0)

    gaingreen＝Max((1/(1-width))*(green/maxcol-width)，0)

    boost_c＝Min((Int((Min(gainblue，gaingreen))*gainred))，maxcol)

End Function

Function boost_m(red，green，blue，redmax，greenmax，bluemax，width，colors)

    maxcol＝colors

    gaingreen＝Max((greenmax/width)*(width-green/maxcol)，0)

    gainblue＝Max((1/(1-width))*(blue/maxcol-width)，0)

    gainred＝Max((1/(1-width))*(red/maxcol-width)，0)

    boost_m＝Min((Int((Min(gainblue，gainred))*gaingreen))，maxcol)

End Function

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在上述的例子中，使用的函数可以是具有最大值redmax(对于青色提升)、greenmax(对于红紫色提升)和bluemax(对于黄色提升)的线性斜面(Linear Ramp)。“Width”是确定提升函数在Y轴的截距的值。这些公式生成每个色彩的“增益”函数，用于修正主要的色彩(或白色)。

【动态色域映射的衰减(Decay)系统和方法】

在出现背光亮度变化大以及补偿LCD值时，可看见暂时的阴影。当图像的给定部分逐帧地变化亮度或饱和度时，期望变化背光的亮度(更亮或者降低)，而图像的另一部分可能没有变化。因此，背光亮度的变化可通过LCD值的相反变化实现。但是，虽然命令LCD瞬时变化，而液晶材料实际响应得慢。这可产生光滞后的情况，从而可生成可视的明亮和暗色的“闪烁”。例如，考虑图21中的曲线图。当背光亮度2110从低变为高时，LCD透射命令2120从高值变为低值以便对观看者保持相同的色彩/亮度。类似地，当背光亮度2110从高变为低时，LCD透射命令2120从低值变为高值以便对观看者保持相同的色彩/亮度。但是，LCD透射实际响应2125可能慢，典型地呈现与新的LCD透射命令值近似的接近对数渐进(Near Logarithmic Asymptotic)。LCD透射实际响应2125和背光亮度2110的差2150和2155可产生可看见的暂时的色彩/亮度误差。

应当注意，无论系统的背光是单一背光(即，照亮LCD的整个显示区的一个背光单元)或该背光趋向于划分LCD显示区(例如，被发现具有低分辨率LED背光，其中，每个LED可分开控制和寻址的，如图11所示)，这个潜在的视觉效果是真实的。还应当注意，背光照度可取决于可独立地或协同地工作的几个因素。例如，背光照度可由于以下因素而变化：要着色的图像数据的亮度值变化的结果；正在操作的显示器的模式(例如，与文本着色相对的基本视频着色)；或者，在图像数据中检测的色域外色彩的数量。还应当理解，这里描述的技术与背光的类型(例如单个的或划分的)以及用于变化背光照度的每个可能的因素一起工作。

继续参见图21，当背光亮度2110从低变为高时，LCD透射实际响应2125从高值变为低值太慢而不能给观看者保持相同的色彩/亮度，其允许太多的光2150因而生成明亮的闪烁。类似地，当当背光亮度2110从高变为低时，LCD透射实际响应2125从低值变为高值太慢而不能给观看者保持相同的色彩/亮度，其不允许足够的光而生成暗色的闪烁。

减少暂时的阴影的一个可能方法是变慢LCD透射命令2121和背光亮度2111二者，如图22所示。这可使用背光和LCD允许的衰减或降低照度的任何可能的曲线。仅仅作为一个例子，这样的曲线可以是具有降低幅度的一系列阶梯，如图22所示。在这样的系统中，这减慢了LCD透射实际2126响应，然而这个响应已经是慢的了。但是，应当注意，当背光仅仅变化一个阶梯时，与图21中所示的差值2150和2155相比，背光亮度和LCD透射实际信号2151和2156之间的差值减少了。如前所述，当背光亮度2111从低变为高时，LCD透射实际2126值从高值变为低值太慢以致不能给观看者保持相同的色彩/亮度，其允许太多光2151从而产生明亮的闪烁。类似地，当背光亮度2111从低变为高时，LCD透射实际2126值从高值变为高值太慢以致不能给观看者保持相同的色彩/亮度，其不允许足够的光2151从而产生暗色的闪烁。

减少该暂时的阴影的另一个可能方法是仅仅变慢背光亮度2112，如图23A所示。这可使用背光允许的任何适合的衰减曲线来进行，例如使用具有降低幅度的一系列阶梯，如所示的。这允许LCD透射命令2110和LCD透射实际2125的响应不变化。当背光变化一个阶梯时，与图21中所示的差值2150和2155相比，背光亮度2112和LCD透射实际2125、2152、2157之间的差值减少了。如果调节得适当，当背光亮度2111和LCD透射命令2121二者变慢相同的量时，差值2152和2157也可能小于差值2151和2156。在这种情况下，背光亮度2112从低变为高，或从高变为低，并且LCD透射实际2125值从高变为低，或从低变为高，值慢慢地给观看者大约保持相同的色/亮度，这在阶梯的一部分允许太多光2152而在阶梯的其他部分没有足够的光2157，因此，以高的速率产生明亮的和黑暗的闪烁，其中，由于高的暂时速率，该闪烁对于人的视觉系统而言是更低的振幅并且较差的可见性。

减少该暂时的阴影的另一可能方法是变慢LCD透射命令2121和背光亮度2113二者，背光亮度2113比LCD透射命令2121慢，如图23B所示。这可使用LCD和背光二者允许的任何衰减曲线来进行，例如使用具有降低幅度的一系列阶梯。当背光变化一个阶梯时，与图21中所示的差值2150和2155相比，背光亮度2113和LCD透射实际信号2125、2153、2158之间的差值减少了。如果调节得适当，当背光亮度2111和LCD透射命令2121二者变慢相同的量时，差值2153和2158也可能小于差值2151和2156。在这种情况下，背光亮度2113从低变为高，或从高变为低，并且LCD透射实际2126值从高变为低，或从低变为高，值慢慢地给该观看者大约保持相同的色彩/亮度，这在阶梯的一部分允许太多光2153而在阶梯的其他部分没有足够的光2158，因此，以高的速率产生明亮的和黑暗的闪烁，其中，由于高的暂时速率，该闪烁对于人的视觉系统而言是更低的振幅并且较差的可见性。

对上述动态色域映射的许多实施例，一旦(例如，从用户模式而不顾特殊图像数据值、或从有关图像数据本身)计算对背光亮度的变化，这个变化实质上可能即时进行。但是，在一些情况下，可能期望延迟或衰减对背光亮度的变化，例如，整体变化或在多阶梯中进行变化从而接近期望的变化。对于衰减背光值的任何变化可能有两个理由。一个可能是减少在输入图像快速地变化时的闪烁。另一个可能是补偿当他们以大的量变化时LCD光闸(shutter)的慢响应。

虽然许多可能延迟或衰减方案(以及本申请拥有这些其他方法)是可能实现的，一个实施例可以是对数衰减算法(logarithmic decay algorithm)，它可能是实现简单。这个实施例可采取先前的(previous)和下一个(next)值的加权平均并且以结果替换先前的值。最简单的形式是：previous＝(previous+next)/2，当先前的和下一个之间的差值是8比特数时，将收敛于最大8个阶梯的一个新值。这是＂二进制衰减＂公式，因为在每一阶梯它移动剩余距离的一半。

另一个更一般形式的实施例可以是加权对数衰减(weighted logarithmicdecay)：previous＝(previous*(1-weight)+next*weight)。如果weight(加权)值是一半，这与先前的公式相同。在整数(硬件)环境中，可以将weight表示为固定点二进制数。例如，如果这是一个8比特值，一个可能公式可以是：

previous＝(previous*(256-weight)+next*weight+round)/256

weight(加权)可能是从0到256的一个值。如果weight＝128，那么这是二进制衰减情况。如果weight＝0，则这将具有忽视next值并且保持previous值的作用，以及，如果weight＝256，则在每一阶梯忽视previous值并切换到新数值(快速衰减)。当然，在一些实施例中可能不需要实现256的情况，在这样情况下，在寄存器和乘法器中实现额外比特来处理这个9比特数可能不是必须的。

如果上述公式是在整数运算中实现，如果round(舍入)变量具有零值，则该公式不能收敛于比previous值更高的恒定的next值。如果round变量是128(除数的一半)，则该公式不可收敛于比previous值低的恒定的next值。一个实施例可能是根据previous值和next值之间的差值设置round值：

if next>previous，then

   round＝255

else

  round＝0

end

如果这个测试是预先进行的，那么该公式可在任何一个方向收敛。8比特固定点加权值可使用8*8＝16比特乘法器，8比特是在加法之后移位的。还应注意，在二进制计算中，值(256-weight)可通过反转weight值中的每个比特进行计算。

如果期望较低的门计算，则可以减少在weight值中的比特数。但是，这可减少供选择的不同的衰减率的数目。例如，如果weight值仅仅具有4比特，那么可能仅仅有16个weight值可选择，round值将设置为15用于向上收敛，并且乘法器是的8*4＝12比特，在加法之后4比特位移。

由于LCD光闸在上升时比在下降时以不同的速率收敛至新值，因此在一个实施例中可以具有两个分立的寄存器，包含用于将增加从降低中分开的衰减率。由于可能已经基于变化的方向对round值进行了计算，因此，round值可以基于相同的测试结果从两个不同的寄存器中选择。图28显示了这样的衰减模块2800的一个可能的实现。

为了实现LCD和背光(例如LED背光)的分立衰减，图29显示了具有两个分立的衰减模块的一个实施例，每个衰减模块可以以图28的方式中实现。两个模块可以接收相同的下一个LED值。每个衰减模块可具有它自己的可设置的寄存器，用于向上和向下衰减。从衰减模块中的一个模块的输出可进入背光控制器，而另一个输出可进入X/Xl计算以及系统的剩下的LCD路径。

应该理解，该动态的设置可以设置用于达到比50％背光级别更低。它可以设置为与在正常控制下的25％一样低。但是，如果屏幕完全变为黑色以更加节省电源，则可能期望有用于设置背光为零(0％)百分比的特殊情况。

由于各个显示系统的响应可能取决于特定的LCD的响应和特定的背光响应，因此可能期望实验地或甚至试探地调谐这样的系统。对系统很好工作的这样的值可以是硬件中的寄存器设置。例如，一些可见的阴影可能起因于慢的LC响应。如果背光值XL的突然变化是响应于峰值色彩值的变化而出现的，则LCD透射变化可能滞后。例如，当背光值XL上升时，固定输入值色彩的LCD驱动值可能下降。如果LCD慢，透射率瞬间过高，则可能引起＂闪烁＂。当背光值XL下降时，LCD驱动值上升但是具有慢的LC响应，则透射率可能瞬间太暗，导致＂暗色闪烁＂。如果背光振动(没有来自衰减的阻尼)，则滞后的LCD可允许背光的变化成为可见的。

因此，减慢XL值的变化可能倾向于通过减少每一帧的变化来减少阴影，从而减少迟滞误差的大小。但是，如果该系统可以使用两个不同的XL值，一个用于背光和一个用于X/XL计算，那么它可能使用稍有不同的对数衰减时间常数，使得背光跟随实际的LC响应，来进一步减少阴影。还可能期望在每个方向具有不同的衰减常数，因为LC响应在每个方向是不同的。

【示例的系统和模拟伪码】

下面的表4是根据本发明通过描述与计算机模拟结合的硬件实现而作出一个可能的示例系统。其以语言lua(参见www.lua.org)编写，语言lua用作模拟语言并且还作为本发明的一个实施例的伪码描述和实现。这个实施例是基于图30所示的设计，并且，在表4中的代码部分是那个图的模块的实现。

在这个模拟里，背光(在这种情况下是LED背光，但是其他背光也是可能的)被设计成正常地要求显示图像所需的最小功率级(例如在25％)。只有当色彩是色域外(OOG)时，LCD值以产生高于50％的能量级别的方式缩放。有一些开关，使得仅仅黄色OOG像素被计数，并且使得当有较少的像素OOG时OOG值以较小的量缩放。但是，如果图像具有足够数量的明亮的饱和色彩跑到色域外(OOG)，则LED能量增加而LCD值减少。

该模拟具有几个参数，这些参数可能是任何给定的设计中的固定数。它具有变量GAMBITS，指示在γ流水线中有多少比特。如果这个值变化，则输入和输出γ表可被变化来进行匹配。由于在LED背光控制器中的比特数不可能总是相同的，因此，存在保持这个数的一个变量LEDBITS。存在基于此的几个常数，LEDMAX(最大的LED值)，LEDhalf(LED能量级别的一半)，以及LEDquart(断开点，低于此点LED能量不会通过)。存在一个例外，如果图像是完全黑色，则LED能量降低至零。

在图30中，RGB值3002通过γ内表(IN GAMMA Table)4004转换为线性域。图30中的系统可处理这样的情况：其中，图30的系统是较大实现的一部分，其中较大的实现可以已具有先前的动态背光控制(DBLC)模块。如果图30的系统是在第三方的显示模块上的附加的模块，这可能是期望的。因此，可选的DBLC*RGB模块3006可能对由先前的背光控制模块产生的任何变化(如果存在的话)不作处理。这个简单的操作应该简单地是每个基色乘以背光功率值(DBLC信号)的乘法。对于具有这样的系统的红色，正确公式是：

r＝math.floor(r*(DBLC+LEDhalf+1)/LEDMAX)

但是，这包括了除以LEDMAX，LEDMAX是2的幂减去1。由于LED值的范围趋向是小的，这个除法可以一个表替换，该表使每个除数转换为乘数。该表可能具有下面的循环：

for i＝0，31 do

  DLUT[i]＝math.floor(2^8*(i+LEDhalf+1)/LEDMAX)

end

这生成8比特值的表，并且上面用于红色的公式变成：

r＝math.floor(r*DLUT[DBLC]/(2^8))

以类似的公式用于乘以相同的数的绿色和蓝色。在DBLC修改之后，输入值可在PRE_SCALE模块3008中任选地修正。这个模块执行上述的操作，并且不必了解动态色域映射系统3000的这个实施例。

【峰值测量】

峰值测量模块3012保持计算明亮的饱和色彩跑到了色域外多远处所需要的统计。这个操作是在表4.中的doscan函数中模拟的。doscan函数在整个帧中对每个输入像素调用一次。在这个设计中，峰值测量模块要求不可用的未缩放的RGBW值。由于这个缘故，峰值测量模块可进行分立的GMA计算以发现最大的OOG值。幸运地，完全RGBW GMA可能不要求计算最大值。表4中的模拟称作GMA的版本(未显示)，它仅仅计算最大的基色(maxp)值。另外，峰值模块具有以下参数，其中的许多参数将在硬件版本中登记：

yellow_only

单个比特，指示仅仅计算黄色OOG色彩；

weighted_oog(加权OOG)

单个比特，指示使用加权平均统计值；

cutoff

16比特掩码，限制跑到色域外的像素的数量。这个值是从提升LED能量之前的图像中发现的OOG像素的百分比计算的。cutoff(截止)可以是以2的幂减1初始化的掩码寄存器，或者它可由相关变量＂cutpow＂计算，在这样的情况下，cutoff＝(2^cutpow)-1。

峰值测量模块在它检查图像中的每个像素时收集下面的统计。在测量图像之前，这些可能被初始化为零。

peakval

图像中任何色彩中的任何基色的最高值。这个值具有多于γ流水线中的值的一个比特。因此，它在0到MAXCOL*2+1的范围内。如果允许yellow_only，则Peakval被修改为仅仅计算在测量中的黄色OOG色彩。

numoog

箝位到cutoff的OOG像素的数目。这个值不会变得比cutoff大，典型地被限制在16比特。

计算(Calc)、存储和衰减LED能量模块：

在垂直回扫期间，一旦已经测量了图像中的所有像素，则可计算LED背光能量。首先，如果设置了weight_oog标记，则可基于像素OOG的数目缩放peakval。

if(weighted_oog＝1)and(numoog>0)，then

  Peakval＝math.floor((peakval-MAXCOL-1)*numoog/(cutoff+1))+MAXCOL+1

end

接下来，LED能量级别可通过将peakval缩放到LED的控制器范围进行计算，防止它降低到低于25％(除黑色图像的情况之外)：

LEDy＝math.floor((peakval*LEDMAX+MAXOOG)/(MAXOOG+1))

LEDy＝math.max(LEDquart+1，LEDy)   --将它箝位在5％

if(peakval＝＝0)then

   LEDy＝0         --如果图像是黑色则允许它为0

end

LEDy值可被求倒以生成下一个图像中的每个像素的乘数。计算求倒要求执行除法，并且可能是在垂直回扫的时间，使用用于除法的迭代算法执行这个除法。但是，可能的LED值的数目小，并且建立一个表，允许在不同的范围中预置特别的值。表4包括伪码，它产生这个表的版本。

那个表的公式的分母中可能有额外的2的幂。这可以得到OOG值(范围从0至2*MAXCOL)，OOG值被缩小50％从而总是处于色域中。这同样可以得到具有少一个比特的精度和较少门电路的overXL表。当LED能量限于25％或更高并且INVBITS＝8(INVMUL＝256)时，这个表典型地可以是9比特宽(值在0和511之间)。利用这个表，查找表对LEDy值求倒：

INVy＝overXl[LEDy]

当得到的INVy值乘以输入像素值并除以INVMUL时，得到的INVy值可利用OOG值缩小图像到色域内，以1.0缩放所有色域内的图像并放大不明亮的图像。

【加权对数衰减(Weighted Logarithmic Decay)】：

计算+存储+衰减(Calc+Store+Decay)模块3010可以执行的另一个功能是，防止直接发送到背光控制器3018的LED能量中的突变。图28显示了衰减模块2820的一些细节。对数衰减算法可采取先前的值和下一个值的加权平均并且以该结果替换先前的值。最简单的形式是：previous＝(previous+next)/2，当先前的(previous)和下一个(next)之间的差别是8比特量时，其将收敛于最大8个阶梯的一个新值。这是＂二进制衰减＂公式，因为在每一阶梯它移动剩余距离的一半。更一般的形式可能是加权对数衰减：previous＝(previous*(1-weight)+next*weight)。如果weight值是一半，这与先前的公式完全相同。在整数(硬件)环境中，可以将weight表示为固定点二进制数。如果在加权寄存器(weight register)中的比特数是WBITS并且WMUL＝2WBITS，则该公式变成：

previous＝(previous*(WMUL-weight)+next*weight+round)/WMUL

式中weight是0到(WMUL-1)中的一个值。weight＝WMUL/2是二进制衰减情况。上述公式可能更不期望在整数算法中执行。如果round变量具有值0，则该公式可能不会收敛于比previous值更高的恒定的next值。如果round变量是(WMUL-1)，则该公式可能不收敛于比previous值低的恒定的next值。一个实施例可以基于previous值和next值之间的差值设置round值：

if next>previous then

round＝WMUL-1

else

round＝0

end

如果这个测试是预先进行的，那么该公式可在任何一个方向收敛。在图28中，比较器2801比较next值与先前的锁存器(previous latch)2803的输出，并且当next较大时选择WMUL-1，而当next是较小选择零。正如上面所写的，衰减公式不会在LED能量级别的部分形成阶梯，因此衰减的斜率不可能变为小于1.0。一个实施例添加额外的比特到逐帧存储的previous值，但是不会发送给LED背光。如果额外的比特数是XBITS并且XMUL＝2XBITS，则该公式变成：

previous＝(previous*(WMUL-weight)+next*XMUL*weight+round)/WMUL

这时先前的锁存器2803可以足够存储该XBITS额外的比特。由于next值输入不具有这些比特，因此可能在把它与比较器2801中的先前的锁存器比较之前通过桶式移位器(barrel shifter)2805修改它。此外，这时输出到该LED背光控制器的值是：

previous>>XBITS

这个操作可通过桶式移位器2804执行。

在一些情况下，XBITS增加1可以给响应大约加上5帧时间，以小的加权产生大的变化。当weight＝2、WBITS＝4时，XBITS＝0，则衰减从0到127需要大约26帧时间。如果XBITS＝4，则该衰减需要46帧的时间。

值得注意的是，上述公式中有许多优化。除以WMUL是右移，显示为桶式移位器2806。2个乘2807需要是(LEDBITS+XBITS)*WBITS大小，但是因为next*XMUL的较低比特可能是0，这个乘数可以仅仅是(LEDBITS)*WBITS大小，后面是左移，表示为桶式移位器。可以容易地通过反转逆变器(Inverter)2809中的weight值的每个比特来计算值(WMUL-weight)。

如果门计数是一个问题，则可以减少在weight值中的比特数。这可减少供选择的不同的衰减率的数目。例如，如果weight仅仅有4比特，那么可能有16个加权值可选择，round值可设置为15，用于向上收敛，并且乘数可能必须乘以4比特值，然后丢弃4比特。注意，这个参数可能是与XBITS参数的效果无关。在显示的设计阶段，WBITS和XBITS二者可选择为固定值。

由于LCD光闸以在上升时比在下降时的不同的速率收敛至新值，因此，可能是有利的是，具有两个分立的寄存器2810和2811来包含用于将增加从降低中分开的衰减率。可以在多路复用器2812中使用比较器2801的结果来选择使用的这2个weight值的哪一个。

正如以上讨论的，有两个理由用于衰减背光值中的任何变化。一个理由是，减少在输入图像快速地变化时的闪烁。另一个理由是，补偿当他们以大的量变化时LCD光闸的慢响应。为了实现这二者，图29显示了calc+store+decay模块3010，包含两个分立的衰减模块2820，每个衰减模块和上面描述的相同。在CALC模块2920中计算LED能量级别并发送给这两个衰减模块2820。每个衰减模块可具有它自己的可设置的寄存器2810和2811，用于向上和向下衰减。来自衰减模块之一的输出可以进入背光控制3018。来自第二衰减模块的输出由INV LUT 2910转换之后可进入X/Xl模块3014以便作用于系统的LCD路径的其余路径。注意，这两个衰减模块正衰减LED功率值，这倾向于具有比上述的INVy LUT值或γ流水线中的值更少的比特。可以转换第二衰减模块的输出，以用在X/Xl模块中。

【X/Xl】：

回到图30，来自先前的帧的INV LUT值可用来在X/Xl模块3014中缩放下一帧的值。每个红色、绿色和蓝色值可乘以这个模块中的INVy值。这是在表4中的函数doxxl中执行的。INVy值的范围是从0到2*(INVMUL-1)，可以在0和511之间。在乘法之后，该结果除以INVMUL(它可能是2的幂，典型地是2^8)，因此该除法可以是固定右移。

在离开X/Xl模块3014之后，该值可传至RGBW GMA模块3016，该模块可以包含箝位至亮度算法的色域。得到的RGBW值可在子像素着色模块3001中过滤，在γ外(OUT GAMMA)模块3005中对输出进行校正并且发送给LCD阵列3009。

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表4

--仅在黄色值跑到OOG时，基于加权统计调节背光

--峰值小于1/2进行能量节约

--如果色彩仍处于OOG则箝位对角

--预缩放图像以只足够防止黄色OOG，然后

--增加LED背光能量来补偿

GAMBITS＝11    --γ流水线中的比特数

LEDBITS＝8     --LED能量级别中的比特数

LEDMAX＝2^LEDBITS-1       --最大LED能量级别，100％

LEDhalf＝2^(LEDBITS-1)-1  --最接近LED能量50％的事物

LEDquart＝2^(LEDBITS-2)-1    --25％能量

M2＝M2 or 1.0  --用于GMA初始化的M2值

clamp_diag＝clamp_diag or 64    --箝位对角(128＝100％)

weighted_oog＝weighted_oog or 1    --如果1，则使用多个值OOG的加权平均

yellow_only＝yellow_only or 1    --如果0，则包括所有饱和色彩

INVBITS＝8    --在X/Xl倒数表中二进制点下面的比特数

INVMUL＝2^INVBITS    --乘以或除以这个数，移位操作

require(＂common.txt＂)    --载入common路径

require(＂sRGB0811.txt＂)    --载入8比特到11比特RGB输入γ表

require(＂srgb1108.txt＂)    --以及11比特比特到8比特输出γ表

require(＂GMArgbwo.txt＂)    --载入RGBW GMA简单哑版本(simple dumb version)

rgbwREGS(GAMBITS，M2)    --初始化直接用于L6w的GMA

spr.edgevals(1)    --复制边缘像素

              --使用来决定做什么的统计

peakval＝0    --GMA后的峰值(可以是2*MAXCOL)

numoog＝0     --值OOG的数量

MAXOOG＝MAXCOL*2+1    --两倍MAXCOL，类别

cutoff＝1023    --考虑的OOG像素的最大数量

function doscan(x，y)    --扫描一个像素并收集统计

  local r，g，b＝spr.fetch(＂ingam＂，x，y)    --取回线性数据

  local maxp＝maxpRGBW(r，g，b)    --最小RGBW GMA计算最大基色

          --保持关于黄色跑到OOG的频率的统计

  local oog＝false

  if maxp>MAXCOL then    --如果它跑到OOG

     local isyellow＝b<math.min(r，g)   --真，如果这个色彩是黄色

     oog＝(yellow_only＝＝0)or isyellow --如果是黄色仅记录在“只有黄色模式”

     if oog then           --在优先黄色测试后，如果仍处于OOG

        peakval＝math.max(peakval，maxp)    --如果最大，则记录这一个

        numoog＝math.min(cutoff，numoog+1) --计算它们有多少

     end

  else

     peakval＝math.max(peakval，maxp)    --仍需要用于能量节省模式的峰值

  end--if OOG

end

function doxxl(x，y)--在每个像素上进行X/Xl计算

  local r，g，b＝spr.fetch(＂ingam＂，x，y)--在再次输入γ后取回值

  r＝math.floor(r*INVy/INVMUL)--当1/Xl>2时执行X/XL计算

  g＝math.floor(g*INVy/INVMUL)

  b＝math.floor(b*INVy/INVMUL)

  local Rw，Gw，Bw，Ww，Lw＝rgbwo(r，g，b)--转换到RGBW

  Rw，Gw，Bw，Ww＝gclamp(Rw，Gw，Bw，Ww)--色域箝位

  spr.store(＂gma＂，x，y，Rw，Gw，Bw，Ww，Lw，0)--在输出中存储它们

end   --function doxxl

**************************************************************************

      --描述符的主函数部分的开始

xsiz，ysiz＝spr.bufinfo(＂input＂)--发现输入缓冲器多大

__********************************************************

--构建表来进行用于LED黄色提升和能量节省的1/Xl求倒计算

--它应当包含具有在二进制点之下的INVBIT的固定点值

--该表构成为四部分：

--0入口是特殊情况

--0到25％之间的LED能量设置是固定值

--在25％和50％之间，进行′plain X/Xl′能量减少

--高于50％的能量级别用于将OOG色彩带回色域

overXl＝{}

for i＝0，LEDMAX do

  overXl[i]＝0     --设置不用的为0

  if i>0and i<＝LEDquart then

    overXl[i]＝math.floor(LEDMAX*INVMUL/((LEDquart+1)*2))

  end

  if i>LEDquart and i<＝LED half then

    overXl[i]＝math.floor(LEDMAX*INVMUL/(i*2))

  end

  if i>LED half then

    overXl[i]＝math.floor(LEDMAX*INVMUL/(i*2))  --这里与低于50％相同的函数

  end

end

      __******************************************

      --Do input gamma as a separate step

spr.create(＂ingam＂，xsiz，ysiz，3，2)

spr.loop(xsiz，ysiz，1，1，function(x，y)

  local bi，gi，ri＝spr.fetch(＂input＂，x，y)--Windows BMP文件具有BGR等级，暗淡但真实。

  ri，gi，bi＝math.floor(ri)，math.floor(gi)，math.floor(bi)  --将输入截短为6比特

  local r，g，b＝ingamma[ri]，ingamma[gi]，ingamma[bi]  --执行到这里的输入γ

  spr.store(＂ingam＂，x，y，r，g，b)        --存储线性数据

end)

      __*********************************************

      --Peak Value Scan

spr.create(＂oog＂，xsiz，ysiz，3，1)

spr.loop(xsiz，ysiz，1，1，doscan)    --扫描色域外数量

   __***********************************************

      --从图像中OOG黄色值的数量计算的LED能量

if(weighted_oog＝＝1)and(numoog>0)then    --如果进行加权平均和一些OOG

                   --将峰值缩小百分比oog

  peakval＝math.floor((peakval-MAXCOL-1)*numoog/(cutoff+1))+MAXCOL+1

end

                          --将峰值转换为LED能量级别

LEDy＝math.floor((peakval*LEDMAX+MAXOOG)/(MAXOOG+1))

 LEDy＝math.max(LEDquart+1，LEDy)--将它箝位在1/4能量级别

if(peakval＝＝0)then

  LEDy＝0             --但在图像是黑色时允许它为0

end

INVy＝overXl[LEDy]    --将LED能量反转为用于输入值的乘数

power＝math.floor(10000*LEDy/LEDMAX)/100 --转换到用于调试的显示值

        __***************************************************

        --执行GMA，X/XL计算以及箝位对角

spr.create(＂gma＂，xsiz，ysiz，6，2)

spr.loop(xsiz，ysiz，1，1，doxxl)

        --执行子像素着色

spr.create(＂spr＂，xsiz，ysiz，2，2)

spr.loop(xsiz，ysiz，1，1，dospr)

Claims (30)

1.一种显示系统，包括：

透射显示器，所述显示器包括多个彩色子像素，其中一个这样的彩色子像素实质上是宽的频谱带通；

透射显示控制器，所述显示控制器提供信号给所述透射显示器，用于设置每个所述彩色子像素的透射量；

背光，所述背光给所述透射显示器提供照度；

背光控制器，所述背光控制器提供信号给所述背光以调制由所述背光提供给所述透射显示器的照度量；

峰值测量模块，用于测量图像数据并提取图像色域外壳，用于提供中间背光数据信号给所述背光控制器的图像色域外壳以便匹配所述图像色域外壳；和

用于根据所述中间背光数据信号归一化显示图像数据信号并提供所述归一化的图像数据作为中间显示数据的装置。

2.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述实质上宽的频谱带通的色彩是一组色彩中的一种色彩，所述组包括：白色、灰色、青色、黄色、红紫色。

3.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述背光包括一组中背光中的一个背光，所述组包括：CCFL，LED，OLED，EL。

4.根据权利要求3的显示系统，其特征在于，所述背光包括用于整个显示区的单个背光。

5.根据权利要求3的显示系统，其特征在于，所述背光包括划分的背光。

6.根据权利要求5的显示系统，其特征在于，所述背光包括LED的阵列。

7.根据权利要求5的显示系统，其特征在于，所述LED阵列包括一组LED阵列中的一个阵列，所述组包括白色LED阵列和彩色LED阵列。

8.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述峰值测量模块还包括测量整个帧的图像数据并在一组色彩值中提取最大亮度值。

9.根据权利要求8的显示系统，其特征在于，所述系统还包括最后帧峰值模块，用于从图像数据的先前帧中提取最大亮度值。

10.根据权利要求9的显示系统，其特征在于，所述最后帧峰值模块还包括用于在当前图像数据输入所述显示系统之后显示一图像至少一帧的装置。

11.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括预减少模块，用于将图像输入数据值减少期望数，以便在所述透射显示器上着色时，减少输入图像数据中的色域外图像值的数目。

12.根据权利要求11的显示系统，其特征在于，所述期望数可以是图像输入值从未减少直到减少一半的值。

13.根据权利要求11的显示系统，其特征在于，所述期望数是在所述透射显示器上着色时，实质上消除输入图像数据中的任何色域外值所需要减少的数量。

14.根据权利要求11的显示系统，其特征在于，所述期望数是输入图像数据的饱和度的函数。

15.根据权利要求11的显示系统，其特征在于，所述期望数是输入图像数据的饱和度和色调的函数。

16.根据权利要求11的显示系统，其特征在于，所述期望数是预定的优先色彩的饱和度的函数。

17.根据权利要求16的显示系统，其特征在于，所述优先色彩是实质上明亮的饱和色彩。

18.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括子像素着色模块，所述子像素着色模块包括用于检测接近目标像素的像素的饱和度，并且根据所述饱和度选择一组适当的子像素着色技术中的一种子像素着色技术的装置。

19.根据较权利要求18的显示系统，其特征在于，所述的适当的子像素着色技术组包括：meta-luma锐化，区域重取样，相同色彩锐化。

20.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括色彩的过滤器模块。

21.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括用于选择一组模式的装置，每个所述模式确定亮度对饱和度的操作曲线，其中每个模式可根据许多工作条件选择。

22.根据权利要求21的显示系统，其特征在于，所述模式组还包括一组模式中的至少一种模式，所述组包括具有变暗的背光能量的正常模式，和减少同时对比度模式。

23.根据权利要求21的显示系统，其特征在于，所述许多工作条件包括一组条件中的至少一个工作条件，所述组包括：用户选择，应用相关的选择，环境光条件。

24.根据权利要求21的显示系统，其特征在于，所述模式通过减少宽的频谱带通子像素的照度进行操作。

25.根据权利要求21的显示系统，其特征在于，所述模式通过减少背光的照度进行操作。

26.根据权利要求21的显示系统，其特征在于，所述模式通过减少宽的频谱带通子像素的照度和背光的照度进行操作。

27.根据权利要求1的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括衰减模块，用于减少一系统的视觉效应，该系统包括与较慢响应的显示器连接的快速响应的背光。

28.根据权利要求27的显示系统，其特征在于，所述衰减模块在较慢的操作曲线上操作所述快速响应的背光。

29.根据权利要求27的显示系统，其特征在于，所述衰减模块在较慢的操作曲线上操作所述较慢响应的显示器。

30.根据权利要求27的显示系统，其特征在于，所述衰减模块在较慢的操作曲线上操作所述快速响应的背光并且在较慢的操作曲线上所述较慢响应的显示器。

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