CN101583050B - 快速自动化色温调整方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速自动化色温调整方法及系统，该方法包括：设定具有第一亮度值、第一色彩信息的第一白色画面与容许范围；输出有较高亮度的第二白色画面，测量该画面，取得第二亮度值与第二色彩信息；输出有较低亮度的第三白色画面，测量该画面，取得第三亮度值与第三色彩信息；依据第二与第三亮度值、第二与第三色彩信息，计算第一三刺激差异值；依照差异值调整红色、绿色与蓝色能量输出值，得出第四白色画面；测量第四白色画面，判断第四亮度值与第四色彩信息是否与第一亮度值与第一色彩信息相符，或落入容许范围内，若否，则取第二与第三白色画面中和第一白色画面接近的画面，与第四白色画面计算得到第二三刺激差异值。

Description

快速自动化色温调整方法及系统 

技术领域

本发明提供一种快速自动化色温调整方法及系统，尤指一种利用二种或二种以上的亮度差别，进而可快速调整的方法。 

背景技术

在现今的LCD的应用中，从静止的画面，如照片或图画，到移动的画面，即影片等，皆是与清晰度、颜色饱和度、亮度等有着密不可分的关系。若这些因素调整得很好，自然观看者的感官会完全不同。而上述的应用给人的感觉是在家电应用、计算机等方面；但在深究之后，可以知道在非娱乐性、工业上的应用，也是很广泛的。如，故宫博物院将国宝以数字化处理后，再放在网络上供大家欣赏。而这些数字化摄影后，再调整其色彩，以符合真迹的颜色。这时，显示器是否可达成最佳表现状态，将是非常重要的。再者，以化学上的研究而言，所有的光谱图可能皆需要呈现在屏幕上。这时，显示器是否可以在微小的颜色差距中明显地表达出来，也是非常重要的。另一方面，测试仪器的屏幕，其是否可以忠实地表示出测试后所该有的数据与色调状况，将是另一个重要的应用。于是，如何在生产这些屏幕时，将其调整至最佳状态，这样的技术是非常重要的。 

现有的技术中，如美国已公开的专利US 2005/0190302A1中，解决以手动方式调整RGB的bias、drive、contrast及brightness参数，造成色温的调整费工费时，并且要花费时间来训练相关人员等的问题。其利用COLOR SCOPE自动控制微处理器，来调整相关参数。 

中国台湾专利号的TWI222330，解决虽显示器面板OSD有色温调整的预设选项，然因许多因素导致未达调校值的不在少数，及以肉眼判断颜色异同的方式，将因人与人之间的视觉差异、调校经验等产生误差的问题。其利用透过计算机读取色温感应装置所测量待测面板的色温信息，计算机将其信息与标准色温计算其差异，再透过scalar IC调整屏幕达到目标色温的手段。 

再者，中国台湾专利号的TWI246319，解决生产中不能像设计时对每台LCD调整RGB，如此将延迟生产时间与降低产能的问题。其透过彩色分析仪测量色度及亮度信息，根据欲调整色温的色度坐标及亮度与其容忍范围，调整RGB三枪能量。以此手段，解决上述的问题。 

然，整体言之，上述现有技术皆具有微调步骤，但太花时间。因此，如何研发出一种快速调整色温的方法，以解决现有技术中花太多时间调整的问题，将是本发明所欲提出的。 

本发明的主要目的在于提供一种快速自动化色温调整方法，利用二种或二种以上的色温差别，进而可快速调整的方法，以解决现有技术中过长的调整时间及所衍生的种种问题。 

本发明提供的一种快速自动化色温调整方法，测试一待测显示器，包括：(1)调整开始；(2)设定欲调整的具有一第一亮度值、一第一色彩信息的第一白色画面与一容许范围；(3)输出一具有较高亮度的第二白色画面，并测量该第二白色画面，以取得一第二亮度值与一第二色彩信息；(4)输出一具有较低亮度的第三白色画面，并测量该第三白色画面，以取得一第三亮度值与一第三色彩信息；(5)依据该第二亮度值与第三亮度值、该第二色彩信息与第三色彩信息，计算得到一单位的亮度变化下所产生色彩信息的一第一三刺激差异值；(6)分别依照计算得到的三刺激差异值，调整一红色输出能量值、一绿色能量输出值与一蓝色能量输出值，以得出一第四白色画面；(7)测量该待测显示器经过调整后的该第四白色画面，判断调整后的一第四亮度值与一第四色彩信息是否落入该容许范围内，若是，则到步骤(9)，若否，则到步骤(8)；(8)取该第二白色画面与第三白色画面中任一和该第一白色画面较接近的白色画面，以与该第四白色画面一起重新计算得到一单位的亮度变化下 所产生色彩信息的一第二三刺激差异值，再至步骤(6)；及(9)调整完毕。 

本发明提供的一种快速自动化色温调整系统，测试一待测显示器，所述待测显示器包括一控制及储存装置，该系统包括：一伺服计算系统，包括：一储存装置；一控制模块；一色温计算模块；及一输出接口；一图像产生器；及至少一色彩测量装置；其中，该伺服计算系统依据一色度坐标表以取得一标准亮度值，该控制模块利用该图像产生器分别输出一具有较大能量的输出画面与一具有较小能量的输出画面至该待测显示器的一待测显示面板，每输出一画面后，即由该色彩测量装置测量该待测显示面板，及该色温计算模块依据所测量的结果计算，以取得一亮度值，共有至少二值，即一较高亮度值与一较低亮度值，再依据该标准亮度值、较高亮度值与较低亮度值进行计算，以得出一理论白色/G值亮度值、一理论R值亮度值与一理论B值亮度值，且判断该三理论亮度值是否在合理误差范围内，而以上所得的各值可分别经由该输出接口输出存入该控制及储存装置及存入该储存装置。 

附图说明

图1是一二维的色度坐标与色温的统计图； 

图2是RGB的能量变化与三刺激值的变化近似关系曲线统计图； 

图3是波长与能量的相对应关系曲线统计图； 

图4a和图4b是本发明的一种快速自动化色温调整方法的详细步骤图； 

图5a和图5b是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤图； 

图6是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一实际设定界面图； 

图7是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一调整后实际显示第一次测量的亮度及色彩信息界面图； 

图8是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一调整后实际显示第二次测量的亮度及色彩信息界面图；及 

图9是本发明的一种快速自动化色温调整系统的模块化示意图。 

附图标号： 

(1)～(10)与(1’)～(13’)步骤编号 

1系统 

11伺服计算系统 

111控制模块 

112储存装置 

113色温计算模块 

114输出接口 

115中央处理器 

116输入装置 

117显示装置 

13图像产生器 

15色彩测量装置 

17待测显示器 

171待测显示面板 

172控制及储存装置 

具体实施方式

为了能更清楚地描述本发明所提出的一种快速自动化色温调整方法，以下将配合图示详细说明之： 

请参考图1，图1是一二维的色度坐标与色温的统计图，再配合以下的公式说明。其中，该二维的色度坐标可表示三维的关系，该三维X，Y，Z色彩信息，是一种能量值。而另一个三维的关系，即三维x，y，z，是色度。因此所形成的坐标是色度坐标。色彩信息X，Y，Z与色度x，y，z的关系可由以下公式表示： 

x＝X/(X+Y+Z)， 

y＝Y/(X+Y+Z)，及 

z＝Z/(X+Y+Z)＝1-x-y， 

其中，数值“475”、“500”等是单波长，单位为nm，数值含单位的“5,000K”、“D65”等是色温值。该三维信息的X，Y，Z又称三刺激值。因此本发明依据以下的特性进行调整： 

1.邻近RGB的能量变化与三刺激值的变化近似于线性关系。请参考图2，图2是RGB的能量变化与三刺激值的变化近似关系曲线统计图。其中，横轴代表灰阶，纵轴代表相对亮度。黑线代表白色，是R+G+B的混合值。 

2.达到要调整的色温目标，希望是在相对亮度较大之处。 

3.变化R能量时，相对应的三刺激值中的X变化较大；变化G能量时，相对应的三刺激值中的Y变化较大；变化B能量时，相对应的三刺激值中的Z变化较大。请参考图3，是波长与能量的相对应关系曲线统计图。 

4.相关色温的色度坐标，是可透过计算取得。 

因此，本发明的步骤将依据上述四点调整特性而进行。请参考图4a和图4b，是本发明的一种快速自动化色温调整方法的详细步骤图，且详列如下： 

(1)调整开始； 

(2)设定欲调整的色温CCT、亮度Y₀，并计算该CCT所代表的色彩信息x₀、y₀，同时依据该色彩信息计算三刺激值，表示方式为X₀、Y₀、Z₀，而R、G、B可设定的最大值可表示为R_max、G_max、B_max； 

(3)输出一较高亮度白色画面W₁，并测量得到亮度及色彩信息x₁、y₁、Y₁，并将其计算为三刺激值，表示方式为X₁、Y₁、Z₁，例如，在高亮度白色画面W₁下，其中的R、G、B各设定为R₁＝R_max，G₁＝G_max，B₁＝B_max，X₁、Y₁、Z₁为其测量到的三刺激值； 

(4)输出一较低亮度白色画面W₂，并测量得到亮度及色彩信息x₂、y₂、Y₂，并将其计算为三刺激值，表示方式为X₂、Y₂、Z₂，例如，在较低亮度白色画面W₂下，其中的R、G、B各设定为R₂＝C×R_max，G₂＝C×G_max，，B₂＝C×B_max， C是一系数，如0.9、0.7等，X₂、Y₂、Z₂为其测量到的三刺激值； 

(5)计算得到一单位的能量变化下色彩信息的三刺激值差异ΔX₁＝(X₁-X₂)/(R₁-R₂)，ΔY₁＝(Y₁-Y₂)/(G₁-G₂)，ΔZ₁＝(Z₁-Z₂)/(B₁-B₂)； 

(6)计算R、G、B三色调整值，即ΔG₁≈[(Y₁-Y₀)/ΔY₁]or ΔG₃≈[(Y₃-Y₀)/ΔY₃]，ΔR₁≈[(X₁-X₀)/ΔX₁]or ΔR₃≈[X₃-X₀)/ΔX₃]，ΔB₁≈[(Z₁-Z₀)/ΔZ₁]or ΔB₃≈[(Z₃-Z₀)/ΔZ₃]，并以此调整值调整R、G、B三能量至G₃＝G₁-ΔG₁，R₃＝R₁-ΔR₁，B₃＝B₁-ΔB₁； 

(7)测量调整后的画面得到此时的亮度及色彩信息x₃、y₃、Y₃，并将其计算为三刺激值，表示方式为X₃、Y₃、Z₃； 

(8)判断此时亮度及色彩信息是否落在设定的容忍范围内，若是，则到步骤(10)，若否，则到步骤(9)； 

(9)重新计算得到一单位的能量变化下色彩信息的三刺激值差异ΔX₁′＝(X₁-X₃)/(R₁-R₃)，ΔY₁′＝(Y₁-Y₃)/(G₁-G₃)，ΔZ₁′＝(Z₁-Z₃)/(B₁-B₃)，并以X₃、Y₃、Z₃取代X₁、Y₁、Z₁重新计算调整值，以R₃、G₃、B₃取代原R₁、G₁、B₁的位置重新调整，再至步骤(6)； 

(10)调整完毕。 

依据上述的详细步骤，今以一较佳实施例作进一步说明。请参阅图5a和图5b，是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤图式，以下即为该步骤并配合数值作一说明： 

(1’)调整开始； 

(2’)欲调整色温CCT＝6500K(D65)，亮度Y₀＝240nits，容忍范围x、y＝±0.005，Y＝±5nits三刺激值为X₀＝228.33、Y₀＝240、Z₀＝261.16，请参考图6，是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一实际设定界面图式； 

(3’)输出一较高亮度白色画面W₁＝100能量，并测量得到亮度及色彩信息x₁＝0.2992、y₁＝0.3287、Y₁＝270.71，并将其计算为三刺激值，三刺激值表 示方式为X₁＝246.37、Y₁＝270.71、Z₁＝306.39； 

(4’)输出一较低亮度白色画面W₂＝70能量，并测量得到亮度及色彩信息x₂＝0.2862、y₂＝0.3122、Y₂＝224.63，并将其计算为三刺激值，表示方式为X₂＝205.88、Y₂＝224.63、Z₂＝288.94； 

(5’)计算得到一单位的能量变化下色彩信息的三刺激值差异ΔX₁＝(X₁-X₂)/(W₁-W₂)＝(246.37-205.88)/(100-70)＝1.3497，ΔY₁＝(Y₁-Y₂)/(W₁-W₂)＝(270.71-224.63)/(100-70)＝1.536，ΔZ₁＝(Z₁-Z₂)/(W₁-W₂)＝(306.39-288.94)/(100-70)＝0.5817，比对前述详细步骤，此时的R₁＝G₁＝B₁＝W₁，R₂＝G₂＝B₂＝W₂； 

(6’)计算R、G、B三色调整值，即ΔG＝[(270.71-240)/1.536]＝[19.99]≈20，ΔR＝[(246.37-228.33)/1.3497]＝[13.37]≈13，ΔB＝[(306.39-261.16)/0.5817]＝[77.75]≈78，并以此调整R、G、B至G₃＝100-20＝80，R₃＝100-13＝87，B₃＝100-78＝22，此时的R₁＝G₁＝B₁＝W₁； 

(7’)测量调整后的画面，得到此时的亮度及色彩信息x₃＝0.3146、y₃＝0.3496、Y₃＝231.73，并将其计算为三刺激值，表示方式为X₃＝208.56、Y₃＝231.73、Z₃＝222.56； 

(8’)经判断，此时亮度及色彩信息未落在设定的容忍范围内，请参考图7，是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一调整后实际显示第一次测量的亮度及色彩信息界面图式； 

(9’)重新计算得到一单位的能量变化下色彩信息的三刺激值ΔX₁′＝(X₁-X₃)/(R₁-R₃)＝(246.37-208.56)/(100-87)＝2.9085，ΔY₁′＝(Y₁-Y₃)/(G₁-G₃)＝(270.71-231.73)/(100-80)＝1.949，ΔZ₁′＝(Z₁-Z₃)/(B₁-B₃)＝(306.39-222.56)/(100-22)＝1.0747； 

(10’)计算R、G、B三色调整值，即ΔG＝[(231.73-240)/1.949]＝[-4.24]≈-4，ΔR＝[(208.56-228.33)/2.9085]＝[-6.79]≈-7，ΔB＝[(222.56-261.16)/1.0747]＝[-35.92]≈-36，调整R，G，B至G₄＝G₃-ΔG＝80+4＝84，R₄＝R₃-ΔR＝87+7＝94， B₄＝B₃-ΔB＝22+36＝58； 

(11’)测量得x₄＝0.3119、y₄＝0.3302、Y₄＝239.87； 

(12’)经判断，此时亮度及色彩信息已落在设定的容忍范围内，请参考图8，是本发明的一种快速自动化色温调整方法的较佳实施例步骤中一调整后实际显示第二次测量的亮度及色彩信息界面图式；及 

(13’)调整完毕。 

请参阅图9，是本发明的一种快速自动化色温调整系统的模块化示意图，该系统1用以测试一待测显示器17，且包括：一伺服计算系统11，该伺服计算系统11包括：一储存装置112、一控制模块111、一色温计算模块113、及一输出接口114；一图像产生器13；及一色彩测量装置15；其中，该伺服计算系统11依据一色度坐标表(图中未示)以取得一标准亮度值(X，Y，Z)，该控制模块111利用该图像产生器13分别输出一具有较大能量的输出画面与一具有较小能量的输出画面至该待测显示器17的一待测显示面板171，每输出一画面后，即由该色彩测量装置15测量该待测显示面板171，及该色温计算模块113依据所测量的结果计算，以取得一亮度值，共有至少二值，即一较高亮度值(X₁，Y₁，Z₁)与一较低亮度值(X₂，Y₂，Z₂)，再依据该标准亮度值(X，Y，Z)、较高亮度值(X₁，Y₁，Z₁)与较低亮度值(X₂，Y₂，Z₂)进行计算，以得出一理论白色/G值亮度值、一理论R值亮度值与一理论B值亮度值，且判断该三理论亮度值是否在合理误差范围内，而以上所得的各值可分别经由该输出接口输114出存入该控制及储存装置172及存入该储存装置112。其中该伺服计算系统11更包括：一中央处理器115、一输入装置116、及一显示装置117；其中，该中央处理器115可处理由该输入装置116所输入的各种信息、伺服计算系统11内部运算、伺服计算系统11内部、该图像产生器13、该色彩测量装置15、该待测显示面板171与该控制及储存装置172之间的运算，并将所有运算与输入、输出的数据显示于该显示装置117。 

本发明亦可将待测显示器画面区分成两部分，分别显示较高亮度与较低 亮度的白色能量，且同时使用两组色彩测量装置分别进行不同的功能运作，以左边的色彩测量装置进行调整，右边的色彩测量装置进行再确认，如此则可快速地检测，以降低生产的成本与时间。 

更有甚者，可将待测显示器画面区分成三部分，并使用三支色彩测量装置，以可同时打出G₁、G₂、G₃。如此，可节省打出花样(pattern)的时间。因为当同时打出G₁、G₂、G₃时，可以马上进行这三个信息之间的比对并调整，而不需如只有两支色彩测量装置在先打出G₁、G₂并计算比对后，再打出G₃，以与G₁、G₂的任一值做比对调整所花的时间较多。 

唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能以的限制本发明范围。即凡依本发明权利要求范围所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。 

Claims (3)

1.一种快速自动化色温调整方法，测试一待测显示器，所述的方法包括：

(1)调整开始；

(2)设定欲调整的具有一第一亮度值、一第一色彩信息的第一白色画面与一容许范围；

(3)输出一具有较高亮度的第二白色画面，并测量所述的第二白色画面，以取得一第二亮度值与一第二色彩信息；

(4)输出一具有较低亮度的第三白色画面，并测量所述的第三白色画面，以取得一第三亮度值与一第三色彩信息；

(5)依据所述的第二亮度值与第三亮度值、所述的第二色彩信息与第三色彩信息，计算得到一单位的亮度变化下所产生色彩信息的一第一三刺激差异值；

(6)分别依照计算得到的三刺激差异值，调整一红色输出能量值、一绿色能量输出值与一蓝色能量输出值，以得出一第四白色画面；

(7)测量所述的待测显示器经过调整后的所述的第四白色画面，判断调整后的一第四亮度值与一第四色彩信息是否落入所述的容许范围内，若是，则到步骤(9)，若否，则到步骤(8)；

(8)取所述的第二白色画面与第三白色画面中任一和所述的第一白色画面较接近的白色画面，以与所述的第四白色画面一起重新计算得到一单位的亮度变化下所产生色彩信息的一第二三刺激差异值，再至步骤(6)；及

(9)调整完毕。

2.如权利要求1所述的快速自动化色温调整方法，其特征在于，所述的第一白色画面是一标准画面。

3.如权利要求1所述的快速自动化色温调整方法，其特征在于，所述的第二白色画面具有最高亮度的画面。

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