CN105263247B - 实现三基色led灯颜色渐变的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了实现三基色LED灯颜色渐变的方法，包括：获得目标和初始颜色的色坐标(T_x、T_y)和(N_x、N_y)；计算L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；根据色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x‑N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj‑1_x,Mj_y＝(T_y‑N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj‑1_y；计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比；重复步骤c和d，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x‑N_x)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后根据目标颜色的色坐标计算三路PMM控制信号的占空比。本发明还公开了实现上述方法的装置。本发明在颜色渐变过程中颜色不会超出色域范围。

Description

实现三基色LED灯颜色渐变的方法及其装置
技术领域
本发明涉及实现三基色LED灯颜色渐变的方法及其装置。
背景技术
随着科技的发展，传统单色光源的LED已经不能够满足消费者的需求。而三基色LED灯的出现弥补了单色LED灯的不足，很好地实现了颜色的变化以及多样化。根据三基色的混光原理，由红、绿、蓝三种颜色的光源，可以混出色域空间内的颜色。在实际应用中，通常是通过先给定目标颜色的RGB值，而后根据该给定目标颜色的RGB值求出用于控制三基色LED灯的三路PWM信号，最后通过该三路PWM信号控制红光LED、绿光LED和蓝光LED发出不同亮度的光，混合出目标颜色。根据标定三基色以及给定的目标颜色的RGB值，我们可以求出目标颜色的CIE1931色坐标，并且通过校准实际三基色以及目标颜色来得到三路PWM信号。
为了达到三基色LED灯的颜色渐变的效果，目前主要采用根据初始颜色的RGB值R1、G1和B1变化到目标颜色的RGB值R3、G3和B3的方法。其具体的步骤如下：
a、根据初始颜色的RGB值R1、G1和B1、目标颜色的RGB值R3、G3和B3以及设定的颜色总变化次数T_COUNT计算当前颜色的RGB值R2、G2和B2:
R2＝(R3–R1)/T_COUNT*T_COUNT_now；
G2＝(G3–G1)/T_COUNT*T_COUNT_now；
B2＝(B3–B1)/T_COUNT*T_COUNT_now；
其中，T_COUNT_now为颜色的当前变化次数；
b、根据混光原理，将当前颜色的RGB值R2、G2、B2转换成CIE1931色坐标(x2，y2)；
c、根据当前颜色的CIE1931色坐标(x2，y2)计算出用于控制三基色LED灯的三路控制信号的占空比PWM_R2、PWM_G2和PWM_B2。
上述方法在实际应用过程中虽然可以达到渐变的效果，但存在着色彩超限的问题。事实上并不是任何一个RGB组合都能够得到一个可以显示的颜色。如图1所示，假设颜色从图1中的B点按照该方法渐变到R点，在此过程中有可能会渐变到E点，然而E点却是在可以显示的色域范围(图1中三角形所围成的区域)之外。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种在颜色渐变过程中颜色不会超出色域范围的三基色LED灯颜色渐变的实现方法。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种实现上述方法的装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
实现三基色LED灯颜色渐变的方法，包括以下步骤：
a、将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和CIE1931色坐标(N_x、N_y)；
b、计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；
c、根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y；
d、根据步骤c获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路；
e、重复上述的步骤c和步骤d，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
本发明还提供了实现三基色LED灯颜色渐变的装置，包括：
色坐标转换单元，用于将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE1931色坐标(T_x、T_y)和CIE 1931色坐标(N_x、N_y)；
色坐标距离计算单元，用于计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；
当前颜色色坐标确定单元，用于根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y；
控制信号产生单元，用于根据当前颜色色坐标确定单元获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路；
其中，所述当前颜色色坐标确定单元和所述控制信号产生单元重复进行处理，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后控制信号产生单元根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
采用上述技术方案后，本发明至少具有以下技术效果：
1、在CIE 1931(x，y)色彩空间内只要给定两个点在色域内，那么两点之间的连线上的所有点就都在色域空间内，在此色域空间内来进行颜色渐变可以防止颜色超出色域范围、产生渐变抖动、亮度不均衡的现象；本申请的实现过程符合上述理论，从而可以保证在颜色渐变过程中颜色不会超出色域范围；
2、本申请通过两点连线的斜率来分别产生当前颜色的CIE 1931色坐标在x轴方向和y轴方向的偏移量，从而在颜色渐变过程中可以确保当前颜色的CIE1931色坐标点始终保持在初始颜色的CIE 1931色坐标点与目标颜色的CIE1931色坐标点的连线上；
3、本申请的颜色渐变实现方法的软件编程量小，资源占用量少，易于实施，并能实现平稳光滑的颜色循环渐变过程以及多色彩显示。
附图说明
图1示出了现有的实现三基色LED灯的颜色渐变的方法在CIE 1931色度图上的效果示意图。
图2示出了实现三基色LED灯颜色渐变的装置的一个实施例的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
根据本发明一实施例的实现三基色LED灯颜色渐变的方法，包括以下步骤：
a、将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和CIE1931色坐标(N_x、N_y)；
b、计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；
c、根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y；色坐标值变化速度delta可根据人员对颜色变化的感受来设定，在本实施例中，色坐标值变化速度delta满足：0.00027每5毫秒＜delta＜1每5毫秒,每5毫秒变化0.00027代表最慢的色坐标值变化速度，每5毫秒变化1代表瞬时的变化；
d、根据步骤c获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路，通过三基色LED灯驱动电路驱动三基色LED灯发光；其中，PWM_R、PWM_G和PWM_B分别为输出给红光LED、绿光LED和蓝光LED的PWM控制信号的占空比；
e、重复上述的步骤c和步骤d，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后使Mj_x＝T_x,Mj_y＝T_y,即，使当前颜色变成目标颜色，并根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
举例而言，假设目标颜色和初始颜色的CIE 1931色坐标分别为(0.7，0.2)和(0.2，0.7)，给定的色坐标值变化速度detla为0.007每5毫秒，则L_x＝0.5,L_y＝0.5,根据公式：
Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,
Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj_y
可以得到以下结果：
M1_x＝(0.5)*0.007/(0.5+0.5)+0.2＝0.2035，
M1_y＝(-0.5)*0.007/(0.5+0.5)+0.7＝0.6965；
M2_x＝(0.5)*0.007/(0.5+0.5)+0.2035＝0.207,
M2_y＝(-0.5)*0.007/(0.5+0.5)+0.6965＝0.693；
……
M142_x＝(0.5)*0.007/(0.5+0.5)+M141_x＝0.697,
M142_y＝(-0.5)*0.007/(0.5+0.5)+M141_y＝0.203。
因为|M142_x–T_x|＝0.003,|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|＝0.0035,0.003小于0.0035，所以M143_x＝T_x，M143_y＝T_y。
本实施例的方法可通过单片机实现，且具有代码量少、资源占用量少、易于实施的优点，而且可以保证在颜色渐变过程中颜色不会超出色域范围。
请参阅图2。本发明还提供了一种实现三基色LED灯颜色渐变的装置，包括色坐标转换单元11、色坐标距离计算单元12、当前颜色色坐标确定单元13和当前颜色色坐标确定单元14。
色坐标转换单元11用于将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE1931色坐标(T_x、T_y)和CIE 1931色坐标(N_x、N_y)。
色坐标距离计算单元12用于计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|。
当前颜色色坐标确定单元13用于根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y。
控制信号产生单元14用于根据当前颜色色坐标确定单元获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
其中，当前颜色色坐标确定单元13和控制信号产生单元14重复进行处理，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后控制信号产生单元根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路，使三基色LED灯发出目标颜色的光。

Claims (4)

1.实现三基色LED灯颜色渐变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和CIE 1931色坐标(N_x、N_y)；
b、计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；
c、根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y；
d、根据步骤c获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路；
e、重复上述的步骤c和步骤d，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
2.根据权利要求1所述的实现三基色LED灯颜色渐变的方法，其特征在于，所述的预先设定的色坐标值变化速度delta满足：0.00027每5毫秒＜delta＜1每5毫秒。
3.实现三基色LED灯颜色渐变的装置，其特征在于，包括：
色坐标转换单元，用于将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和CIE 1931色坐标(N_x、N_y)；
色坐标距离计算单元，用于计算目标颜色的CIE 1931色坐标(T_x、T_y)和初始颜色的CIE 1931色坐标(N_x、N_y)在x轴方向的距离L_x以及在y轴方向的距离L_y，L_x＝|T_x－N_x|，L_y＝|T_y－N_y|；
当前颜色色坐标确定单元，用于根据预先设定的色坐标值变化速度delta，计算当前颜色的CIE 1931色坐标(Mj_x、Mj_y)；Mj_x＝(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_x,Mj_y＝(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)+Mj-1_y；j＝1,2,3，……；当j＝1时，Mj-1_x＝M0_x＝N_x，Mj-1_y＝M0_y＝N_y；
控制信号产生单元，用于根据当前颜色色坐标确定单元获得的当前颜色的CIE1931色坐标(Mj_x、Mj_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路；
其中，所述当前颜色色坐标确定单元和所述控制信号产生单元重复进行处理，直到|T_x－Mj_x|≤|(T_x-N_x)*delta/(L_x+L_y)|或|T_y－Mj_y|≤|(T_y-N_y)*delta/(L_x+L_y)|为止,然后控制信号产生单元根据目标颜色的CIE1931色坐标(T_x、T_y)计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PMM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。
4.根据权利要求3所述的实现三基色LED灯颜色渐变的装置，其特征在于，所述的预先设定的色坐标值变化速度delta满足：0.00027每5毫秒＜delta＜1每5毫秒。
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