CN106998454A - 有源视频投影屏幕 - Google Patents

Abstract

本公开的一个方面涉及有源视频投影屏幕。替代单色投影屏幕，提供一种有源投影屏幕，该有源投影屏幕与示出的内容同步地改变反射率和灰度级别(黑到白)。小于来自投影仪的每一个被投影像素的多个屏幕像素的组被分配到每一个相应的更大的被投影像素。

Description

有源视频投影屏幕

技术领域

本申请一般涉及视频投影屏幕。

背景技术

电视设计者在控制背光水平上已经有了很大的发展，甚至于目前为液晶显示(LCD)电视提供每像素背光控制。同时，电视发射的光量动态地增长。将在对比度和亮度两者中的这个巨大的增长与改变为每颜色分量10比特(先前使用的8比特)相结合，创造了被称为“高动态范围”内容。

因为投影屏幕的单色性质，很难通过投影仪系统实现HDR内容。

发明内容

如这里所理解的，电子墨水(e-ink)投影系统的刷新率已经变得几乎可以与视频显示器相比。在一个实施例中，投影屏幕具有一个大型电子墨水纸张阵列(或阵列组)。来自投影仪的在屏幕上的像素尺寸大于电子墨水的每一个元件的尺寸。例如，示出4K超高清晰度(UHD)的30英尺宽的屏幕可以接收约十分之一英寸宽度的被投影像素。取决于电影屏幕的曲率和投影透镜，跨屏幕的像素的尺寸将轻微改变，并且可能存在轻微对齐失真。理解了来自投影仪的像素尺寸大于在屏幕中的电子墨水元件的尺寸，建立可以显示从纯黑到纯白的平滑的灰度值范围的区域。通过具有多个电子墨水元件(每一个是黑色的或白色的)，灰度水平可以通过使用例如点画技术来建立。另外，因为投影屏幕的每一个独立的电子墨水元件可以被独立寻址，屏幕的反射区域可以与从投影仪发送的像素的位置每像素地对齐。

在一个实施例中，有源投影屏幕上的电子墨水元件可以通过使用从投影仪被投影到屏幕上的网格，来与被投影像素对齐/校准。使用网格系统来将像素与投影系统对齐的目的是校准屏幕，并且定义在屏幕上的哪一个像素被分配了来自投影系统的相对应的像素。

因此，旨在表现为较亮的内容区域将非常亮，并且旨在较暗的内容区域将非常暗，其中两个区域之间具有平滑连续的灰度。此外，考虑到一些电影投影系统是以远高于当前电子墨水可能允许的速率运行的，基于电子墨水的投影屏幕可以以30Hz操作，而投影仪可以以60Hz(或更高)操作。

因此，一种装置包括至少一个不是暂时性信号的计算机存储器，并且该计算机存储器包括指令，该指令能够被至少一个处理器执行以对于彩色视频文件的至少一些帧的至少一些像素建立相应的灰度值。该指令能够被执行以使用至少一些灰度值中的每一个，建立多个屏幕像素控制值。每一个屏幕像素控制值定义相关联的屏幕像素将被配置为呈现白色外观或黑色外观。因此，该彩色视频文件中的至少一些像素的每一个均与多个屏幕像素控制值相关联。该指令还能够被执行以与从其中导出灰度值的彩色视频文件的帧同步布置灰度文件中的灰度值和/或屏幕像素控制值。另外，该指令还能够被执行以呈现彩色视频文件，所述彩色视频文件能够被访问以用于投影在有源屏幕上，并且呈现灰度文件，所述灰度文件能够被有源屏幕访问以用于响应于屏幕像素控制值控制在有源屏幕中的屏幕像素。

在一些实施例中，使用类似点画的技术建立对于每一个灰度值的屏幕像素控制值。灰度文件和彩色视频文件可以均源于单个源。或者，彩色视频文件可以被从第一源发送到投影仪以用于投影在有源屏幕上，并且灰度文件可以被从第二源发送到有源屏幕。

在示例性的实现中，通过使用彩色视频文件中的亮度信息建立所述灰度值。指令可能够被执行以用于对于彩色视频文件的至少一些帧的所有像素建立相应的灰度值，并且使用所有灰度值中的每一个来建立多个屏幕像素控制值。有源屏幕可以是电子墨水屏幕。

在另一方面，一种装置包括至少一个不是暂时性信号的计算机存储器，并且该计算机存储器包括指令，该指令能够被至少一个处理器执行来将有源屏幕中的相应的多个屏幕像素的组与来自投影仪的将被投影在有源屏幕上的相应的单独的彩色像素相关联，并且与在有源屏幕上的彩色像素的投影同步地控制相应的单独的彩色像素中至少一些中的每一个的相应的多个屏幕像素来在有源屏幕上建立需求的灰度值。

在这个后一个方面的示例中，指令能够被执行来对于彩色视频文件的至少一些帧的至少一些像素建立相应的灰度值，并且使用至少一些灰度值中的每一个，建立多个屏幕像素控制值，每一个屏幕像素控制值定义相关联的屏幕像素将被配置为呈现白色外观或黑色外观，使得该彩色视频文件中的至少一些像素的每一个均与多个屏幕像素控制值相关联。指令可以进一步能够被执行来与从其中导出灰度值的彩色视频文件的帧同步布置灰度文件中的灰度值和/或屏幕像素控制值。另外，示例性的指令能够被执行来呈现彩色视频文件，所述彩色视频文件能够被访问以用于投影在有源屏幕上，并且呈现灰度文件，所述灰度文件能够被有源屏幕访问以用于响应于屏幕像素控制值控制在有源屏幕中的屏幕像素。

在进一步的示例中，可使用类似点画的技术建立对于每一个灰度值的屏幕像素控制值。可以通过使用彩色视频文件中的亮度信息建立所述灰度值。

示例性的指令可能够被执行以通过将至少一列和/或至少一行彩色像素投影在屏幕上，并且激活至少多列和/或至少多行屏幕像素，来将有源屏幕中相应的多个屏幕像素的组与相应的单独的彩色像素相关联。这些指令可以进一步能够被执行来基于被投影到屏幕上的在屏幕像素的激活列和/或行上的至少一列和/或至少一行彩色像素的至少一个图像，将相应的多个屏幕像素的组与相应的单独的彩色像素相关联。指令能够被执行来将彩色像素的至少一帧的至少一个边缘与有源屏幕的至少一个相对应的边缘对齐。

在另一个方面，一种方法包括将多个屏幕像素与相应的单独的将要被投影像素相关联。该方法还包括将与屏幕像素相关联的将要被投影在有源屏幕上的像素投影来产生需求的彩色图像，并且控制屏幕像素来产生从相应的将要被投影像素导出的需求的灰度背景。

关于本申请的结构和操作的细节可以通过参考附图获得最好的理解，在附图中相似的附图标记是指相似的组件。

附图说明

图1是包括了根据本原理的示例的示例性系统的框图；

图2是示出较大的被投影像素叠加在较小的屏幕像素组上以示出每个被投影像素与相应的屏幕像素组相关联的投影屏幕的示意性示图；

图3是示出对齐初始化处理的示例的投影屏幕的示意性示图，其中被投影像素的覆盖区的一个或多个边缘与相应的屏幕边缘对齐；

图4是示出对齐处理的示例的投影屏幕的示意性示图，其中生成屏幕像素与被投影像素的关联的映射；以及

图5是示例逻辑的流程图。

具体实施方式

本公开总体上涉及包括消费电子(CE)设备网络(诸如投影系统)的方面的计算机生态系统。这里的系统可以包括通过网络连接的服务器和客户端组件，使得可以在客户端与服务器组件之间交换数据。客户端组件可以包括一个或多个计算设备，其中包括视频投影仪和投影仪屏幕、便携式电视(例如智能电视、具有因特网功能的电视)、便携式计算机(诸如膝上型计算机和平板计算机)以及其他移动设备，其中包括智能电话以及下面讨论的附加示例。这些客户设备可以在多种操作环境中操作。例如，一些客户端计算机作为示例可以采用来自微软的操作系统，或者Unix操作系统，或者由苹果计算机或谷歌生产的操作系统。这些操作环境可以被用于执行一个或多个浏览程序，诸如由微软或谷歌或Mozilla制作的浏览器或其他浏览器程序，这些浏览器程序能够访问由下面描述的因特网服务器托管的网络应用。

服务器和/网关可以包括执行指令的一个或多个处理器，该指令配置服务器通过网络(诸如，因特网)来接收和发送数据。或者，客户端和服务器可以通过本地内联网或虚拟专用网络连接。服务器或控制器可以由游戏主机(诸如Sony PlayStation(注册商标))、个人计算机等实例化。

可以通过网络在客户端和服务器之间交换信息。为此目的并且出于安全性，服务器和/或客户端可以包括防火墙、负载平衡器、临时贮存器和代理、以及用于可靠性和安全性的其他网络基础设施。一个或多个服务器可以形成一个装置，该装置实施向网络成员提供安全社区(诸如线上社交网站)的方法。

这里所使用的指令指的是用于在系统中处理信息的计算机实施的步骤。指令可以通过软件、固件或硬件来实施，并且包括由系统的组件采取的任何类型的编程步骤。

处理器可以是任何传统的通用单芯片或多芯片处理器，其可以通过各种线(诸如地址线、数据线和控制线)以及寄存器和移位寄存器来执行逻辑。

在这里通过流程图和用户接口的方式描述的软件模块可以包括各种子例程、规程等。在不限制本公开内容的情况下，被声明为由特定模块执行的逻辑可以被重新分配到其他软件模块和/或一同组合在单一模块中和/或在可共享的库中可用。

这里所描述的本原理可以被实施为硬件、软件、固件或者其组合；因此在其功能方面阐述了说明性的组件、块、模块、电路和步骤。

此外，关于前面所提及的内容，后面所描述的逻辑块、模块和电路可以利用一个或多个通用处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑设备来实现或实施，所述其他可编程逻辑设备诸如有被设计成实施这里所描述的功能的专用集成电路(ASIC)、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或者其任意组合。可以通过控制器或状态机或者计算设备的组合来实施处理器。

当通过软件来实施时，后面所描述的功能和方法可以用适当的语言(诸如C#或C++但是不限于此)来编写，并且可以被存储在计算机可读存储介质上或者通过计算机可读存储介质来传送，该计算机可读存储介质诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)或者诸如数字通用盘(DVD)的其他光盘贮存器、磁盘贮存器或者包括可移除拇指驱动器在内的其他磁性存储设备等。连接可以建立计算机可读介质。这样的连接例如可以包括硬连线的线缆，其中包括光纤和同轴线以及数字订户线(DSL)和双绞线。这样的连接可以包括无线通信连接，其中包括红外和无线电。

在一个实施例中所包括的组件可以按照任何适当的组合被使用在其他实施例中。举例来说，这里所描述以及/或者在附图中描绘的各个组件当中的任一个可以与其他实施例组合、互换或者从其他实施例排除。

“具有A、B和C的至少其中之一的系统”(同样地还有“具有A、B或C的至少其中之一的系统”以及“具有A、B、C的至少其中之一的系统”)包括只具有A、只具有B、只具有C、同时具有A和B、同时具有A和C、同时具有B和C以及/或者同时具有A、B和C等的系统。

现在具体地参考图1，示出了示例性的计算机生态系统10，该计算机生态系统可以包括上文提及的一个或多个的示例性设备，并且将根据本原理在下文进一步描述。被包括在系统10中的第一示例性设备是投影屏幕组件12。投影屏幕组件12可以由图1中示出的部件中的一些或全部部件建立。投影屏幕组件12包括有源显示器或有源屏幕，在该有源显示器或有源屏幕中包括可寻址的屏幕元件，该屏幕元件建立屏幕像素并且可以被控制来建立由稍后将被公开的视频文件需求的灰度值。

例如，投影屏幕组件12可以包括可以由一个或多个电子墨水阵列实现的一个或多个电子墨水类型屏幕或显示器14。电子墨水阵列可以由小的聚乙烯球体(例如，直径在75和100微米之间)组成。每一个球体可以由在一侧的带负电荷的黑色塑料和在另一侧的带正电荷的白色塑料组成。球体可以被嵌入透明的硅树脂片，其中每一个球体悬浮在油泡中，使得球体可以自由转动。施加到每一对电极的电压极性随后确定是白色侧还是黑色侧面朝上，因此给予像素白色或黑色的外观。其他的电子墨水技术可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)作为用于球体的材料。其他的电子墨水技术包括具有在烃油中分散的直径约一微米的二氧化钛颗粒的电泳、微胶囊电泳显示器、电湿润、电流体以及可以通过使用反射光的干涉来产生各种颜色的干涉式调制器显示器、双稳态显示器(诸如柔性塑料电泳显示器、胆甾型液晶显示器、由嵌入到柔性基底中的向列材料有机晶体管组成的向列光学(nemoptic)显示器、电致变色显示器等)。

其他可以被使用的有源屏幕技术包括“超材料”、基于化学的有源屏幕和具有由碳纳米管建立的像素的屏幕。

投影屏幕组件12可以包括用于根据本原理输出音频的一个或多个扬声器16，以及至少一个输入设备18(诸如，例如，音频接收器/麦克风或用于例如向至少一个屏幕处理器20输入命令的小键盘或控制键)。示例性的屏幕组件12还可以包括在一个或多个处理器20的控制下，用于在至少一个网络24(诸如因特网、WAN、LAN等)上通信的一个或多个网络接口22。因此，接口22可以是但不限于是Wi-Fi收发器，该Wi-Fi收发器是无线计算机网络接口的一个示例，无线计算机网络接口诸如但是不限于网状网络收发器，或者其可以是蓝牙或无线电话收发器。应当理解，处理器20控制屏幕组件12来承担本原理，包括在这里描述的屏幕组件12的其他元件(诸如，例如，控制显示器14来在其上呈现图像并且从其中接收输入)。另外，注意，网络接口22可以是例如有线的或无线的调制解调器或路由器，或是其他适当的接口(诸如，例如，无线电话收发器或上文提到的Wi-Fi收发器等)。

除了前述内容之外，屏幕组件12还可以包括物理上连接(例如，使用有线连接)到其他CE设备的一个或多个输入端口26(诸如，例如，高分辨率多媒体接口(HDMI)端口或USB端口)和/或将耳机连接到屏幕组件12的耳机端口，用于将来自屏幕组件12的音频通过耳机向用户呈现。例如，输入端口26(和/或网络接口22)可以经由网络24有线地或无线地连接到电缆或卫星，或具有相关联的源处理器28A和源计算机存储器28B的其它音频视频源28。因此，源可以是例如单独的或集成的机顶盒或卫星接收器。或者，源28可以是游戏主机或个人电脑或膝上型计算机或盘播放机。再一次，源28和/或下文讨论的彩色视频源可以是在因特网上的云服务器，并且可以包括并且执行“云”功能，使得系统10的设备可以经由示例性实施例中的服务器28访问“云”环境。或者，服务器28可以由与图1中示出的其他设备在相同房间或在附近的游戏主机或其他计算机实现。

在任何情况下，视频源28由下文描述的投影仪通过将向屏幕组件12的有源像素输入灰度值来控制在屏幕组件2上示出的视频的反射率。视频源28可以是接收全彩视频并且根据下面讨论的原理导出其灰度呈现的如所示的独立的视频源，在这样的情况下，源28被定制为提供单独的灰度内容片段，来最大化屏幕组件12的反射率特性的使用。这样的源28可以如所示的独立于屏幕组件12，或者在一些实施中可以与屏幕组件12合并。

或者，源28可以与下文描述的彩色视频源相同，在这种情况下，彩色视频源可以包括彩色视频文件和相对应的灰度视频文件，该彩色视频文件用于在屏幕组件12上投影，该灰度视频文件被发送到屏幕组件12来控制在屏幕组件12中的有源元件。

屏幕组件12可以进一步包括一个或多个计算机存储器30(诸如不是暂时信号的基于盘的贮存器或固态贮存器)，在一些情况下，屏幕组件12作为单独设备实现在屏幕的机架中，或作为用于重放AV程序的在AVDD的机架内部或外部的个人视频记录设备(PVR)或视频盘播放器，或作为可移除存储器媒介。

仍然参考图1，除了AVDD 12外，系统10还包括一个或多个其他设备类型。当系统10是家用网络时，部件之间的通信可以根据数字生活网络联盟(DLNA)协议。或者，投影仪和屏幕可以被用于公共电影院。

在一个示例中，前投影仪32可以被用于将需求的图像投影在显示器14的前方。示例性的投影仪32可以包括在一个或多个投影仪处理器36的控制下，用于在网络24上通信的一个或多个网络接口34。因此，接口34可以是但不限于是Wi-Fi收发器，该Wi-Fi收发器是无线计算机网络接口的一个示例，无线计算机网络接口包括网状网络接口、或蓝牙收发器、或无线电话收发器。

应当理解，投影仪处理器36控制投影仪32来承担本原理。就此而言，投影仪处理器36可以从彩色视频源38接收代表需求的彩色图像的信号，该彩色视频源38可以与先前描述的视频源28相同或不同，并且可以通过先前描述的任何一个或多个源类型建立。当使用独立的灰度源和彩色源时，与在相同的源上的独立灰度视频文件和彩色视频文件相对，源28和源38可以相互通信(例如，经由有线通信路径或经由示出的网络24)。

投影仪处理器36控制灯组件40来将彩色光投影在屏幕组件12上。灯组件可以是激光灯组件或其他类型的彩色照明器组件。投影仪可以进一步包括一个或多个计算机存储器42(诸如基于盘的贮存器或固态贮存器)。

图2示出了被投影仪32投影在屏幕14上的全彩被投影像素200中的至少一些或更通常是所有的像素中的每一个被叠加在相应的多个更小的屏幕像素202的组上。屏幕像素202是有源屏幕的有源可寻址元件(例如，电子墨水球体)。因此，建立彩色视频图像的被投影像素200大于在屏幕14中的有源像素202。在示出的示例中，四个屏幕像素202与单个被投影像素200相关联，虽然不同数量的屏幕像素202可能与被投影像素200相关联。注意，取决于屏幕的曲率和下文将讨论的其他因素，虽然每个被投影像素200通常叠加在多个屏幕像素202上，但被分配到第一被投影像素200的屏幕像素202的数量可与被分配到第二被投影像素200的屏幕像素202的数量不同。

在示出的示例中，示出的被投影像素202是跨整个屏幕14相互毗邻的直线区域。在实施中，由于由反射和包括在投影仪32上的透镜结构的其他效果导致的光泄露，每一个被投影像素202的形状可能不是精确的直线，但是本原理理解，由于下文描述的屏幕像素202的控制提供的灰度控制，在相邻的被投影像素200之间的这样的泄露被最小化了。另外，在实施中，建立彩色视频图像的组合的被投影像素200的覆盖区不一定与屏幕14的整个有源区域完全毗连并有可能小于该区域，在这种情况下，图2仅示出了投影了彩色图像的屏幕14的有源部分的区域。

图3示出了用于将屏幕像素组分配给单独的被投影像素的校准处理的示例性对齐初始化处理。在一些实施中，来自投影仪32的被投影的图像的边缘首先与屏幕14的有源区域的边缘对齐。在示出的示例中，被投影像素200的最左边的列300可以被投影在屏幕14上。校准相机302可以获取列300的图像。校准相机302可以由处理器304控制。

基于来自校准相机302的图像，投影仪32的光学组件和/或投影仪32指向的方向和/或投影仪32距离屏幕14的距离可以被修改来如示出的将最左列300与屏幕14的有源部分的左边缘306对齐，其中通过使得最左边一列、两列或三列屏幕像素202全白而使得左边缘被更加明显地体现。可以由观察列300的图像和/或当列300在屏幕上出现时观察列300自身的人员手动向左或向右移动投影仪32。或者，处理器304可以接收列300的图像并且控制电动机308(诸如伺服电动机或步进电动机或其他适当的装置)来移动投影仪32的光学组件和/或壳体来将列300与左边缘306对齐。

注意，在一些实施中，最左列300可能不与屏幕的有源部分的左边缘306对齐，而是与在左边缘的内侧的屏幕像素202的列对齐，并且该屏幕像素列之后被系统认为是虚拟的左边缘。

也期望将投影仪32与屏幕14的上边缘310对齐，其中通过使得最顶部的一行、两行或三行屏幕像素202全白而使得上边缘被更加明显地体现。在示出的示例中，被投影像素200的最顶部行312可以被投影在屏幕14上。校准相机302可以获取行312的图像。

基于来自校准相机302的图像，投影仪32的光学组件和/或投影仪32指向的方向和/或投影仪32距离屏幕14的距离可以被修改来如示出的将最顶部行312与屏幕14的有源部分的上边缘310对齐。可以由观察行312的图像和/或当行312在屏幕上出现时观看行312自身的人员手动移动投影仪32。或者，处理器304可以接收行312的图像并且控制电动机308来移动投影仪32的光学组件和/或壳体来将行312与上边缘310对齐。

注意，在一些实施中，最顶部行312可能不与屏幕的有源部分的上边缘310对齐，而是与在上边缘的下方的屏幕像素202的行对齐，并且该屏幕像素行之后被系统认为是虚拟的上边缘。进一步注意，当屏幕的物理边缘与有源部分的边缘不毗连时，如果需要，边缘306、310可以可替代地作为屏幕的物理边缘。

如果需要，一旦如所述的被投影的左侧和顶部的行与左边缘和上边缘对齐，根据上述算法，通过使用例如投影仪的光学组件或通过其他方式例如扩展或收缩被投影的图像的覆盖区，被投影像素的右边列和底部行可以与相应的屏幕边缘对齐。或者，一旦前两个边缘被对准，被投影图像的剩下的两个边缘可以被投影到屏幕上，其中底层屏幕像素因此被指定为用于校准目的的屏幕的虚拟右边缘和虚拟底边缘。

本原理认识到，屏幕像素202的行和列可能不是精确线性的。例如，屏幕14可以被故意地配置为适度凹陷，和/或可能存在局部伪像以引入非线性。因此，图4示出了一旦投影仪32与屏幕14的物理边缘或虚拟边缘对齐，屏幕像素202的组可以与相应的被投影像素200相关联，使得当彩色视频通过被投影像素200投影到屏幕上时，每一个被投影像素被导向的相应的屏幕区域的灰度由根据下面公开的与该被投影像素相关联的屏幕像素建立，甚至于在存在非线性的情况下。

为了说明的目的，图4假设每个被投影像素200包括其中呈现了三列和两行屏幕像素202的屏幕上区域。因此，被投影像素200中的至少一些并且在大多数情况下所有被投影像素中的每一个与多个(例如六个)屏幕像素202相关联。如图所示，被投影像素200的列可以被投影到屏幕14上。应当理解，图4的处理可以从最左边的列开始，向右工作。行也可以根据这里描述的算法从上到下对齐。或者，被投影像素的网格可以投影到屏幕上，在合并处理中组合列对齐和行对齐。

为了公开的简单性，示出被投影像素200₁-200₇的单个列400，并且讨论对于该列中的像素的屏幕分配。图4示出了屏幕像素的五个列202A、202B、202C、202D、202E，其中三个最左边的列202A-C最初被分配给被投影像素的列400。屏幕像素的候选列可以通过例如使得候选列中的像素都呈现白色配置而被“照亮”以用于校准目的。

图4示出了不是线性的列202A-E，其中最左列202A移出被投影列400，并且第四列202D从第三被投影像素200₃开始移动到投影列400中。屏幕像素列从第六被投影像素200₆开始向右移动回一个像素。例如，图4中设置的对齐可以由图3所示的校准相机成像，其中校准图像被发送到一个或多个上述处理器用于图像分析，来注意上述屏幕像素列的非线性。

在示出的示例中，基于例如对相应的被投影像素内的那些屏幕像素的存在进行成像，第一被投影像素200₁、第二被投影像素200₂、第六被投影像素200₆和第七被投影像素200₇将与来自第一到第三列202A、202B、202C的相应被投影像素的相应行中的屏幕像素相关联，其中其他候选列中的屏幕像素不与这些相应的被投影像素相关联。相反，第三被投影像素200₃、第四被投影像素200₄和第五被投影像素200₅将与来自屏幕像素的第二到第四列202B、202C、202D的相应被投影像素的相应行中的屏幕像素相关联。在考虑在屏幕14中可能的非线性的同时，该处理可以继续使用被投影像素的连续的列，并且随后使用被投影像素的连续的行(或使用如上所述的网格)来将相应的屏幕像素202组与至少一些并且优选地所有的被投影像素200中的每个相应的被投影像素相关联。

现在参考图5，可以看到示例实施的总体逻辑。在框500，根据上述算法将屏幕像素组与每个单独的被投影像素相关联。因此，将被投影的彩色视频文件中的一些或所有彩色像素中的每一个与相应的多个屏幕像素相关联。

由与将被投影的特定彩色像素相关联的屏幕像素建立的灰度值随后被如下导出。在框502，对于将被投影到屏幕14上的彩色视频文件，逻辑移动到框504以从彩色视频文件导出灰度文件。灰度文件可以在逐像素的基础上导出。

任何适当的方法可以用于从颜色文件中导出灰度文件，使用例如从颜色文件携带到灰度文件中的定时信息使得灰度文件中的灰度值与颜色文件中的颜色值同步。

作为示例，对于将被投影的每个彩色像素可以如下导出灰度值。

在像素数据中直接指示亮度的系统中，该亮度可以用作灰度值。

当像素数据仅指示红色、绿色和蓝色(RGB)的颜色值时，如果需要，在首先经由伽马膨胀去除了伽马压缩函数之后，将被插入到灰度文件中的相对应的灰度值可以使用从RGB值计算的加权和。

在一些实施例中，伽马膨胀可以被定义为：

C_\mathrm{linear}＝\begin{cases}\frac{C_\mathrm{srgb}}{12.92},&C_\mathrm{srgb}\le0.04045\\\left(\frac{C_\mathrm{srgb}+0.055}{1.055}\right)^{2.4},&C_\mathrm{srgb}>0.04045\end{cases}

其中Csrgb表示三个伽马压缩的sRGB基色(Rsrgb、Gsrgb和Bsrgb，每个在范围[0,1]中)中的任何一个，并且Clinear是相对应的线性强度值(R、G和B，同样在范围[0,1]中)。

然后，亮度可以被计算为三个线性强度值的加权和。sRGB颜色空间根据CIE 1931的线性亮度Y来定义，其中线性亮度Y被定义为：

Y＝0.2126R+0.7152G+0.0722B.[5]

取决于所使用的基色，系数代表典型的三色视者的测量的强度感知；具体地，人类视觉对绿色最敏感且对蓝色最不敏感。为了编码线性RGB中的灰度强度，可以将三个基色中的每一个设置为等于计算的线性亮度Y(用Y、Y、Y代替R、G、B以获得该线性灰度)。线性亮度通常需要被伽马压缩以回到常规的非线性表示。

相反，对于在标准彩色电视和视频系统(诸如PAL、SECAM和NTSC)中使用的颜色空间(诸如Y'UV及其相关物)中的图像，可以直接从伽马压缩的基色强度来计算非线性亮度分量(Y')作为加权和，这可以在没有比色灰度计算中使用的伽马膨胀和压缩的情况下被快速计算。在PAL和NTSC使用的Y'UV和Y'IQ模型中，灰度分量可以被计算为：

Y'＝0.299R'+0.587G'+0.114B'

其中素数将这些伽马压缩值与上述的线性R、G、B和Y区分。

再一次，对于由ATSC开发的用于HDTV的ITU-R BT.709标准，灰度值“Y'”可以计算为：

Y'＝0.2126R'+0.7152G'+0.0722B'.

虽然这些是在数字上与在上面的sRGB中使用的相同的系数，但是效果是不同的，因为它们直接应用于伽马压缩值。

回想将被投影的每个彩色像素与多个屏幕像素相关联。因此，一旦对于将被投影的每个彩色像素建立单个灰度值，处理随后使用该灰度值来建立屏幕像素控制数据，该屏幕像素控制数据定义与将被投影的相应彩色像素相关联的多个屏幕像素中的每一个的配置。因此，每个灰度值可以被扩展为“N”个屏幕像素控制值，对于与将被投影的彩色像素相关联的“N”个屏幕像素的组中的每个屏幕像素，该屏幕像素控制值建立该屏幕像素被控制为白色或黑色，其中从该彩色像素中导出灰度值。

在一个实施例中，这使用点画或类似点画的技术来完成，其中对于较浅的灰度值，使得更多的屏幕像素呈现白色外观，并且对于较暗的灰度值，使得更多的屏幕像素呈现黑色外观，有时使用从屏幕像素组中随机选择的像素。

作为类似点画技术的附加说明性示例，可以使用半色调或抖动来配置与将被投影的相应彩色像素相关联的多个屏幕像素，来建立导出的灰度值。这样的技术的示例性非限制性细节可以在例如Martín等人的“Scale-Dependent and Example-Based Stippling”，Computers&Graphics，35(1)：160-174(2011)和Salomon的“The Computer GraphicsManual”(Springer-Verlag London，Ltd.，2011)，这两篇文献通过引用合并于此。

注意，灰度文件可以包含对应于要投影的单个彩色像素的灰度值中的一个或两个。

在彩色视频的刷新速率快于由有源屏幕提供的刷新速率的情况下，每个灰度值可以是在应用灰度值的屏幕刷新的单个循环期间将被投影的相关联彩色像素的多个彩色视频值的平均值。例如，如果屏幕每秒刷新30次并且彩色视频每秒刷新60次，每个灰度值可以是从在单个屏幕刷新周期期间将被投影的两个彩色像素导出的两个灰度值的平均值。或者，每个灰度值可以是在灰度值应用于的屏幕刷新的单个循环期间，要投影的相关联彩色像素的多个颜色视频值中被选择的一个。

尽管上面提到了4K屏幕，但是应当理解，本原理包含其他屏幕分辨率。例如，对于8K或更高的投影系统可以在屏幕上增加单独的像素，或者单独的像素可以被组合到允许更大的灰度区域或灰度块的视觉上等效的电子墨水对比度网格。例如，当4K投影呈现在非常大的屏幕上时，这有可能发生。屏幕尺寸和投影分辨率的组合影响屏幕上的电子墨水的匹配灰度对比度区域或块的尺寸。此外，可以对于不同大小的像素纵横比(例如正方形对矩形)来调整电子墨水区域。电子墨水像素区域形状和尺寸可以关于如何拍摄要投影的彩色视频，例如，作为DV或者用于电影，而被定制。

上述方法可以被实现为由处理器执行的软件指令，包括适当配置的专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)模块，或者本领域技术人员将理解的任何其他便利的方式。在被采用时，软件指令可以被体现在诸如CD Rom或闪存驱动器的设备中，或者在不是暂时信号的计算机存储器的上述非限制性示例中的任何一个中。软件代码指令可以替代地实现为暂时性布置(诸如无线电或光学信号)或经由因特网上的下载来实现。

应当理解，虽然已经参考一些示例性实施例描述了本原理，但是这些并不旨在是限制性的，并且各种替代性配置可以用于实现本文要求保护的主题。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

至少一个不是暂时性信号的计算机存储器，并且所述计算机存储器包括指令，所述指令能够被至少一个处理器执行以：

对于彩色视频文件的至少一些帧的至少一些像素建立相应的灰度值；

使用至少一些灰度值中的每一个，建立多个屏幕像素控制值，每一个屏幕像素控制值定义相关联的屏幕像素将被配置为呈现白色外观或黑色外观，使得所述彩色视频文件中的至少一些像素中的每一个与多个屏幕像素控制值相关联；

与从其中导出所述灰度值的彩色视频文件的帧同步地布置灰度文件中的灰度值和/或屏幕像素控制值；

呈现彩色视频文件，所述彩色视频文件能够被访问以用于投影在有源屏幕上；以及

呈现灰度文件，所述灰度文件能够被有源屏幕访问以用于响应于屏幕像素控制值控制在有源屏幕中的屏幕像素。

2.如权利要求1所述的装置，包括所述至少一个处理器。

3.如权利要求1所述的装置，其中使用类似点画的技术建立针对每一个灰度值的屏幕像素控制值。

4.如权利要求1所述的装置，其中灰度文件和彩色视频文件均源于单个源。

5.如权利要求1所述的装置，其中从第一源发送彩色视频文件到投影仪以用于投影在有源屏幕上，并且从第二源发送灰度文件到有源屏幕。

6.如权利要求1所述的装置，其中使用彩色视频文件中的亮度信息建立所述灰度值。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述指令能够被执行以用于对于彩色视频文件的至少一些帧的所有像素建立相应的灰度值，并且使用所有灰度值中的每一个来建立多个屏幕像素控制值。

8.如权利要求1所述的装置，其中有源屏幕是电子墨水屏幕。

9.一种装置，包括：

至少一个不是暂时性信号的计算机存储器，并且所述计算机存储器包括指令，所述指令能够被至少一个处理器执行以：

将有源屏幕中的相应的多个屏幕像素的组与来自投影仪的将被投影在有源屏幕上的相应的单独的彩色像素相关联；以及

与彩色像素在有源屏幕上的投影同步地控制相应的单独的彩色像素中至少一些中的每一个的相应的多个屏幕像素来在有源屏幕上建立所需的灰度值。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述指令能够被执行以：

对于彩色视频文件的至少一些帧的至少一些像素建立相应的灰度值；

使用至少一些灰度值中的每一个，建立多个屏幕像素控制值，每一个屏幕像素控制值定义相关联的屏幕像素将被配置为呈现白色外观或黑色外观，使得所述彩色视频文件中的至少一些像素中的每一个与多个屏幕像素控制值相关联。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述指令能够被执行以：

与从其中导出灰度值的彩色视频文件的帧同步地布置灰度文件中的灰度值和/或屏幕像素控制值。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述指令能够被执行以：

呈现彩色视频文件，所述彩色视频文件能够被访问以用于投影在有源屏幕上；以及

呈现灰度文件，所述灰度文件能够被有源屏幕访问以用于响应于屏幕像素控制值控制在有源屏幕中的屏幕像素。

13.如权利要求9所述的装置，包括所述至少一个处理器。

14.如权利要求10所述的装置，其中使用类似点画的技术建立针对每一个灰度值的屏幕像素控制值。

15.如权利要求10所述的装置，其中使用彩色视频文件中的亮度信息建立所述灰度值。

16.如权利要求9所述的装置，其中所述指令能够被执行以：

通过以下操作将有源屏幕中相应的多个屏幕像素的组与相应的单独的彩色像素相关联：

将至少一列和/或至少一行彩色像素投影在屏幕上；以及

激活至少多列和/或至少多行屏幕像素。

17.如权利要求16所述的装置，其中所述指令能够被执行以：

基于在屏幕像素的激活的列和/或行上被投影在屏幕上的所述至少一列和/或至少一行彩色像素的至少一个图像，将相应的多个屏幕像素的组与相应的单独的彩色像素相关联。

18.如权利要求9所述的装置，其中所述指令能够被执行以将彩色像素的至少一帧的至少一个边缘与有源屏幕的至少一个相对应的边缘对齐。

19.一种方法，包括：

将多个屏幕像素与相应的单独的将要被投影的像素相关联；

将要被投影的像素投影在与所述屏幕像素相关联的有源屏幕上以产生所需的彩色图像；并且

控制屏幕像素来产生从相应的将要被投影的像素导出的所需的灰度背景。

20.如权利要求19所述的方法，包括：

与从其中导出灰度值的彩色视频文件的帧同步地布置灰度文件中的灰度值和/或屏幕像素控制值，所述彩色视频文件包括代表单独的将要被投影的像素的值。