CN104732903A - 三基色联合伽马校准 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三基色联合伽马校准的方法，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，采用三基色联合伽马校准，不仅对光-电非线性进行校准，同时对系统的输出主波长进行校准，从而产生系统三基色的输出主波长相对于原三基色的固有波长或主波长发生有效迁移，使得两个系统不完全相同固有波长的两组三基色(RGB)1 、 2的输出主波长1 、 2 在整个色域空间中趋于一致，或使得单个系统的输出主波长在整个色域空间中满足校准需求。本发明不仅对系统的光-电非线性进行校准；同时在整个色域空间中对系统的输出主波长进行非线性校准；而且这种对主波长的校准是通过主动引入并叠加了其他基色分量实现的；叠加的分量是被校准基色在整个色域空间中的函数。

Description

三基色联合伽马校准
技术领域
    本发明涉及一种显示设备的三基色校准的方法，特别是三基色联合伽马校准。
背景技术
目前几乎所有显示设备的光电转换特性都是非线性的。一台没有经过伽马校准的设备会影响最终输出图像 (视频) 的亮度。比如，一种颜色由红色50%与绿色80%组成，通过一台未经伽马校准的显示器 (如图1中的γ = 2.2)，则输出结果的亮度分别为红色21.8%与绿色61.2%，亮度大大降低了。
       通常的方法是使用一个反效果伽马补偿曲线进行校准，既设立一个幂为
γ = 1/ 2.2 = 0.45
的伽马曲线函数：输出 = (输入)  0.45 进行校准，如图2所示，
来还原原始图像 (视频) 文件。
伽马校准的本质是进行非线性变换。其特征是在三基色RGB的固有波长基础上，分别对R、G、B进行光-电非线性变换来还原原始图像 (视频) 文件，是一种基于单基色 (一维) 的非线性变换 － (单基色/一维) 伽马校准，见图3所示。
通常在获取图像 (视频)、存储图像 (视频) 文件、读出图像 (视频) 文件以及在显示器上显示图像 (视频) 文件的各个环节，都会引入单基色非线性转换。
但是，如果当一个图像 (视频) 文件需要通过两个不同固有波长的光-电显示系统共同组合显示进行还原时，并且要求两个系统还原后的显示效果相一致时，单基色伽马校准很难满足这一要求，如图4所示。
       光-电系统 1  与 光-电系统 2  的差异在于三基色RGB 的固有波长不同，即：
波长R 1  ≠ 波长R 2
波长G 1  ≠ 波长G 2
波长B 1  ≠ 波长B 2
       对于同一个图像 (视频) 文件输入，现实通用的基于单基色的伽马校准无论如何设置 γ 1 与γ 2  的两组伽马函数，都不可能使光-电系统 1  与 光-电系统 2 还原成相同显示效果的图像 (视频)。
       一般的方法是选择一组三基色的物质，而这些物质RGB的固有波长能更好地还原原始图像 (视频)，来组成光电显示系统。但是，当这种选择需要得到整个工业链的响应，或者没有这样的工业链来支持这种选择时；或者两个系统三基色RGB的固有波长都非常适合还原原始图像 (视频)，但两者仍有差异时，也就是说：在不得不使用两个不完全相同固有波长的光-电显示系统来共同显示并组成同一个图像 (视频) 输出时，基于单基色 (一维) 伽马校准就显得束手无策了。
发明内容
本发明的目的是一种基于三基色 (三维) 联合伽马校准方法，以克服现有技术中对于三基色校准所存在的问题。本发明设计三基色联合伽马校准，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，采用三基色联合伽马校准，不仅对光-电非线性进行校准，同时对系统的输出主波长进行校准，从而产生系统三基色的输出主波长相对于原三基色的固有波长 (或主波长) 发生有效迁移，使得两个系统不完全相同固有波长的两组三基色 (RGB) 1、2  的输出主波长 1、2   在整个色域空间中趋于一致，或使得单个系统的输出主波长在整个色域空间中满足校准需求。其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，通过主动引入并叠加其他基色分量的三基色联合伽马校准来校准系统在同一个源图像 (视频) 文件下的输出。其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，在整个色域空间中利用三基色联合伽马校准进行光-电以及输出主波长校准。
       本发明的优点：对于两个不同固有波长的三基色光-电非线性显示系统 (或单个光-电非线性显示系统)，采用三基色联合伽马校准，不仅对光-电非线性进行校准，同时对两个系统 (或单个系统) 在由RGB构成的整个色域空间内的主波长通过主动引入并叠加其他基色分量的方式进行校准，使得系统输出的主波长产生有效迁移，从而使两个系统中不完全相同固有波长的两组三基色 (RGB) 1、2  的输出主波长 1、2  在整个色域空间中趋于一致，或使单个系统的输出主波长在整个色域空间中更逼近真实世界，它不仅可以利用γ伽马函数进行连续校准，甚至可以在整个色域空间中进行逐点校准，最大限度满足了输出色彩空间对真实世界的逼近与还原。
附图说明
图1为一台未经伽马校准的显示器输出特性。
图2为一个幂为γ = 1/ 2.2 = 0.45的伽马函数曲线。
图3为一种基于单基色 (一维) 的非线性变换 － (单基色/一维) 伽马校准原理图。
图4单基色伽马校准对于两个不同固有波长的光-电显示系统共同组合显示进行还原时的原理图。
图5为本发明的三基色 (三维) 联合伽马校准原理图。
图6为本发明的采用三基色 (三维) 联合伽马校准，在进行光-电非线性校准的同时，对两个系统的输出主波长进行非线性校准时的波长示意图。
图7为本发明的采用三基色 (三维) 联合伽马校准时具有不同固有波长的两个光-电显示系统的绿基色固有波长差异示意图。
具体实施方式
三基色联合伽马校准，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，采用三基色联合伽马校准，不仅对光-电非线性进行校准，同时对系统的输出主波长进行校准，从而产生系统三基色的输出主波长相对于原三基色的固有波长 (或主波长) 发生有效迁移，使得两个系统不完全相同固有波长的两组三基色 (RGB) 1、2  的输出主波长 1、2   在整个色域空间中趋于一致，或使得单个系统的输出主波长在整个色域空间中满足校准需求。其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，通过主动引入并叠加其他基色分量的三基色联合伽马校准来校准系统在同一个源图像 (视频) 文件下的输出。其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，在整个色域空间中利用三基色联合伽马校准进行光-电以及输出主波长校准。
       本发明的特征在于 (数学)：
三基色 (三维) 联合伽马校准：
R out  = f(R in , G in , B in )
G out  = g(Rin, Gin, Bin)
B out  = h(Rin, Gin, Bin)
α = (R out , G out , B out , f(R in , G in , B in ), g(R in , G in , B in ), h(R in , G in , B in ))
(R out , G out , B out ) = (f(R in , G in , B in ), g(R in , G in , B in ), h(R in , G in , B in ))
注：单基色 (一维) 伽马校准：
R out  = f(R in )
G out  = g(G in )
B out  = h(B in )
或
α R  = (R out , f(R in ))
α G  = (G out , g(G in ))
α B  = (B out , h(B in ))
(R out , G out , B out ) = (f(R in ), g(G in ), h(B in ))
基于三基色 (三维) 联合伽马校准，其特征在于：不仅对光-电转换进行非线性变换，而且对固有波长 (RGB) 1 与 (RGB) 2 的输出主波长 1 或者/并且主波长 2 进行非线性补偿校准。
当光-电显示系统 1 与光-电显示系统 2 由于受到各种限制不能使用完全相同固有波长的三基色时，通过三基色 (三维) 联合伽马校准可以使两个系统的输出很好地逼近。这种三基色 (三维) 联合伽马校准可以根据实际情况选择只应用在其中一个系统中，也可以全部应用到两个系统中。
       用两种不同固有波长的光-电显示系统来共同显示同一图像 (视频) 文件可以应用在消除显示屏拼接边框的装置中。
       现实世界中的LCD液晶显示屏 (或PDP显示屏) 都带有 (黑) 边框，由于受到工业链及物理极限的限制，无论这种边框如何细小，都不可能被完全去除。而当这些带有边框的液晶屏被阵列后拼接成更大尺寸的显示系统时，这些边框就成为没有图像 (视频) 的隔断，使拼接后的液晶屏无法完整显示原图像 (视频)。
       如果在显示屏四周的边框上，通过某种手段植入LED (或OLED、LE、甚至另一个LCD等) 边框显示系统，使得LED等在边框上的显示成为LCD液晶屏 (或PDP显示屏) 整体图像 (视频) 的一部分，从而构成与源图像 (视频) 文件一致的图像 (视频)，被阵列后的液晶显示屏就成为了“无缝”显示系统。
       这样，就产生了由两组不同固有波长的光-电显示系统：
                     光-电显示系统 1  = LCD液晶屏 (或PDP显示屏)
                     光-电显示系统 2 =LED (或OLED、LE、甚至另一个LCD等)
来共同还原同一个图像 (视频) 文件的情况。显然，LCD液晶屏 (或PDP显示屏) 三基色 (RGB) LCD、PDP 的固有波长与 LED 等三基色 (RGB) LED等的固有波长不完全相同，即
固有波长 (R、G、B) LCD、PDP  ≠ 固有波长 (R、G、B) LED等
因此，基于单基色的伽马校准无法使LCD液晶屏 (或PDP显示屏) 的显示与LED等在边框上的显示相互逼近或融合，“无缝”效果会受到影响。
利用“加色混合”(Additive Color Mixture)，以及“同色异谱色”(色相相同，光谱组成不同) 原理，采用三基色 (三维) 联合伽马校准，在进行光-电非线性校准的同时，对两个系统的输出主波长进行非线性校准，从而产生光-电显示系统输出的主波长 (色相) 相对于原三基色的固有波长 (或主波长) 发生迁移，使得在整个色域空间中不完全相同固有波长的两组三基色 (RGB) 1 与 (RGB) 2  的输出主波长 1 与主波长 2 趋于一致。基本过程如图6。具有不同固有波长的两个光-电显示系统的绿基色固有波长差异示意图，见图7。
具有不同固有波长的两个光-电显示系统的绿基色主波长 1、2 趋于一致三基色 (三维) 联合伽马校准不仅对三基色进行光-电非线性变换校准，而且对系统的输出主波长进行补偿校准。
从另一个角度看，如果单就红基色而言，三基色 (三维) 联合伽马校准不仅校准了红基色 (一维) 光-电非线性，而且还主动引入并叠加了一个红色分量，从而使该系统输出的绿色主波长产生迁移，并且该红色分量的大小随着绿基色在整个色域中的变化而变化。这样，三基色 (三维) 联合伽马校准：
1) 不仅对系统的光-电非线性进行校准；
2) 同时在整个色域空间中对系统的输出主波长进行非线性校准；
3) 而且这种对主波长的校准是通过主动引入并叠加了其他基色分量实现的；
4) 叠加的分量是被校准基色在整个色域空间中的函数。
       本发明还可以应用于只有单个光-电显示系统的场合：当该系统的一组三基色 RGB 还不足以逼近真实世界的时候，或者说：通过主波长的非线性校准及其主动迁移可以用原固有波长的三基色RGB 更好的逼近真实世界的时候，三基色 (三维) 联合伽马校准就成为了一种有效的途径。
       本发明的特征在于 (列表) ：

Claims (3)

1.三基色联合伽马校准，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，采用三基色联合伽马校准，不仅对光-电非线性进行校准，同时对系统的输出主波长进行校准，从而产生系统三基色的输出主波长相对于原三基色的固有波长或主波长发生有效迁移，使得两个系统不完全相同固有波长的两组三基色的输出主波长在整个色域空间中趋于一致，或使得单个系统的输出主波长在整个色域空间中满足校准需求。
2.按权利要求1所述的三基色联合伽马校准，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，或对于单个光-电显示系统，通过主动引入并叠加其他基色分量的三基色联合伽马校准来校准系统在同一个源图像视频文件下的输出。
3.按权利要求1所述的三基色联合伽马校准，其特征在于：对不完全相同固有波长三基色的两个光-电显示系统，在整个色域空间中利用三基色联合伽马校准进行光-电以及输出主波长校准。
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