CN109196574A - 用于降低电子显示器的近视源性效应的方法和设备 - Google Patents

用于降低电子显示器的近视源性效应的方法和设备 Download PDF

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Abstract

公开了用于基于观看者的眼中的视锥的相对刺激水平来修改用于帧的初始图像数据的方法和设备，其中，修改图像数据导致观看者的眼中的邻近视锥之间的降低的对比度。

Description

用于降低电子显示器的近视源性效应的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月18日提交的标题为“Evaluating and reducingmyopiagenic effects of electronic displays”的临时申请No.62/279,954的权益。此优先权申请的全部内容特此通过引用并入本文。
背景技术
电子显示器在当今世界无处不在。例如，诸如智能电话和平板计算机的移动装置通常使用液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)显示器。LCD和OLED显示器都是平板显示器的示例，并且也被用在台式监视器、TV、汽车和飞机显示器中。
许多彩色显示器——包括许多LCD和OLED显示器——空间地合成颜色。换句话说，每个像素由提供不同颜色的三个子像素构成。例如，每个像素可具有红色、绿色、或蓝色子像素，或者青色、品红色、或黄色子像素。如由观看者所感知的像素的颜色取决于来自三个子像素中的每一个的光的相对比例。
显示器的颜色信息通常被编码为RGB信号，由此该信号由用于每个帧中的每个信号的像素颜色的红色、绿色和蓝色分量中的每一个的值构成。所谓的伽马校正用于将信号转换成强度或电压以校正显示器中的固有非线性，使得通过显示器再现预定颜色。
在当被应用于信息显示时的颜色科学的领域中，颜色常常通过其色度来指定，所述色度是颜色的客观规格而与其辉度无关。色度由通常指定为色调(h)和饱和度(s)的两个独立参数组成。颜色空间(例如，1931CIE XYZ颜色空间或CIELUV颜色空间)通常用于量化色度。例如，当被表达为颜色空间中的坐标时，像素的色调是相对于显示器的白点的坐标的角分量，并且其饱和度是径向分量。一旦在一个颜色空间中指定了颜色坐标，就能够将它们变换成其他颜色空间。
人类响应于来自被称作视锥细胞(cone cell)或简称视锥(cone)的感光细胞的信号而感知颜色。视锥细胞存在于整个中心和外围视网膜中，被最密集地包裹在中心凹(中心黄斑中的0.3mm直径无杆细胞区域)中。视锥细胞在数目上随着远离中心凹朝向视网膜的外围减少。在人眼中有大约六到七百万个视锥细胞。
人类通常具有三种类型的视锥，每个具有在可见光谱中的不同波长处达到峰值的响应曲线。图1A示出针对每种视锥类型的响应曲线。这里，水平轴示出光波长(以nm为单位)并且垂直轴示出响应性。在此曲线图中，曲线已被缩放为使得在每个视锥下方的面积相等，并且在线性标度上加到10。第一类型的视锥主要对长波长的光做出响应最，在大约560nm处达到峰值，并且针对“长(long)”被标明为L。针对L视锥的光谱响应曲线被示出为曲线A。第二类型主要对中等波长的光做出响应，在530nm处达到峰值，并且针对“中等(medium)”被缩写为M。此响应曲线是图1A中的曲线B。第三类型主要对短波长光做出响应，在420nm处达到峰值，并且针对“短(short)”被标明为S，作为曲线C被示出。三种类型分别具有接近564-580nm、534-545nm和420-440nm的典型峰值波长；峰值和吸收光谱在个体之间变化。从三种视锥细胞类型接收到的信号中的差异允许大脑通过色觉的对抗过程来感知连续范围的颜色。
一般而言，每种视锥类型的相对数目可变化。虽然S视锥通常占总视锥的5-7％，但是L和M视锥的比率可在个体之间大大变化，从低至5％L/95％M到高至95％L/5％M。L和M视锥的比率也可以在不同种族的成员之间平均变化，其中亚洲人被认为平均接近于50/50L:M而高加索人被认为平均接近于63％L视锥(参见例如U.S.8,951,729)。色觉障碍也影响L和M视锥的比例；红色盲者具有0％L视锥而绿色盲者具有0％M视锥。参考图1B，视锥通常被按照马赛克布置在视网膜上。在此示例中，L和M视锥以大致相等的数目分布，具有较少的S视锥。因此，当在电子显示器上观看图像时，人眼对特定像素的响应将取决于该像素的颜色以及像素被成像在视网膜上的地方。
发明内容
在本领域中已知暴露于室外日光不是近视(myopia)的风险因素(参见例如Jones,L.A.等人Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.48,3524–3532(2007))。日光被认为是等能量(EE)光源，因为它不会触发对立色觉系统(即，日光既不是红色也不是绿色，并且既不是蓝色也不是黄色)。EE光源表示CIE 1931颜色空间图中的“白点”，其被示出在图1C中。与对像日光一样的EE光照的视觉暴露相反，最近描述了L视锥相对于M视锥的过度刺激可导致发育中的人眼的不对称生长，从而导致近视(参见例如专利申请WO 2012/145672 A1)。这与电子显示器有很大关联，该电子显示器被按照惯例优化以显示具有深度饱和颜色(包括红色)和高对比度的图像。认为可以通过尤其在红色量超过绿色量的像素中降低图像中的红色调像素的饱和度或者降低像素的颜色中的红色与绿色的相对量来降低显示器的近视源性效应(myopiagenic effect)。
最近的发现坚持，邻近视锥之间的总体对比度刺激眼的不对称生长，从而导致近视。这可能是例如对L视锥的刺激超过M视锥，但是不仅限于该类型的对比度。该发现还坚持，与在整个视网膜上的L对M的总体比率相反，邻近视锥的刺激中的差异是关键的。
本发明建立于两个最近的生物学发现来描述可确定近视源性水平并相对于为技术人员所熟悉的当前方法降低它的新方法、算法和装置。因此，除了其他方面之外，本公开特征进一步特征为下述方式：在使观看者对图像上的校正的感知最小化的同时表征和/或降低显示器的近视源性效应，并且表征和/或降低视网膜中的邻近视锥之间的对比度。
一般而言，可以以各种方式实现所描述的近视源性降低技术。例如，可以在电视机中经由独立机顶盒或者经由与电视机它本身、电缆盒或与电视机对接的其他产品的硬件(例如，作为图像处理芯片)和/或软件集成来实现这些技术。除了电视机之外，还可以在计算机监视器、移动装置、汽车显示器、航空显示器、可穿戴显示器、和使用彩色显示器的其他应用中实现这些技术。
在一些实施例中，内容的颜色方案可在被递送给最终用户之前被修改，使得最终用户在不使用任何附加硬件或软件的情况下得到近视源性降低的益处。例如，可经由互联网或者从有线电视提供商向最终用户递送近视源性降低的内容。
也公开了用于量化刺激的近视源性效应的技术。此类技术允许在刺激源上比较不同的近视源性降低算法。实施方式也考量刺激源对近视源性的色度贡献(例如，在图像中有多少红色)和空间贡献(例如，在图像中存在多少高对比度高空间频率内容)两者。
在下面概括本发明的各个方面。
一般而言，在第一方面中，本发明特征为方法，所述方法包括：由处理装置接收包括多个像素的帧fi的初始图像数据，其中，帧fi中的每个像素的数据在处理装置的各个时钟周期期间被顺序地接收，并且包括用于第一颜色的值ri、用于第二颜色的值gi和用于第三颜色的值bi；由处理装置通过对像素的子集的数据同时执行操作序列的操作来产生与帧fi相对应的帧fm的修改图像数据，其中，每时钟周期对子集的不同像素的数据执行序列的不同操作，并且在对应顺序时钟周期内对每个像素的数据顺序地执行序列的操作，其中序列的操作包括(i)针对子集中的每个像素，至少基于用于第一颜色的值ri和用于第二颜色的值gi来确定观看者的眼中的视锥细胞的相对刺激水平；并且(ii)至少基于像素对观看者的眼中的视锥细胞的所确定的相对刺激水平来修改帧fi的初始图像数据，帧fm的修改图像数据包括针对像素的用于第一颜色的值rm和用于第二颜色的值gm；以及由处理装置将帧fm的修改图像数据发送到电子显示器，其中，帧fm中的每个像素的数据在各个时钟周期内被顺序地发送。
方法的实施方式可包括以下特征中的一个或多个和/或其他方面的特征。在一些实施方式中，可以以小数格式(decimal format)接收被包括在帧fi中的值ri、gi和bi。在此类情况下，方法还包括在执行序列的操作之前将所接收的值ri、gi和bi转换为整数格式(integer format)。
在一些实施方式中，在序列中存在和子集中的像素一样多的操作。在一些此类实施方式中，与在帧fi中相比，在子集中可存在更少的像素。
在一些实施方式中，可对帧fi中的像素的子集的数据执行序列的操作，同时接收用于来自帧fi中的像素之中、后续的像素的图像数据，并且发送帧fm中的像素中的较早的像素的修改图像数据。
在一些实施方式中，确定视锥细胞的相对刺激水平包括确定观看者的眼中的邻近视锥细胞的相对刺激水平。在一些实施方式中，当在电子显示器上观看时，与fi相比较，fm可导致观看者的眼中的邻近视锥细胞之间的降低的对比度。
在一些实施方式中，确定相对刺激水平可包括将用于第一颜色的值ri与用于第二颜色的值gi相比较。例如，对于所述多个像素中的至少一些，当gi≤ri时，rm/gm<ri/gi。在一些情况下，当gi>ri时，rm/gm＝ri/gi。在一些情况下，当gi≤ri时，rm/gm＝a·ri/gi，其中0<a<1并且a的值取决于帧序列中在fi之前的帧数。这里，a可随着所述帧序列中在fi之前的帧数增加而增加。
在一些实施方式中，fm包括rm＝ri且gm＝gi的至少一个像素。例如，对于fm中rm＝ri且gm＝gi的像素，gi>ri。在一些实施方式中，对于fm中的至少一个像素，bm≠bi。
在一些实施方式中，确定相对刺激水平可包括确定表示第一像素的颜色的通用色度空间中的坐标。例如，色度空间可以是1931x、y CIE色度空间或CIE XYZ色度空间或1964或1976CIE色度空间。
在一些实施方式中，相对刺激水平可基于观看者的眼中的L视锥细胞和M视锥细胞的相对光谱灵敏度。例如，相对刺激水平还可基于观看者的眼中的S视锥细胞的相对光谱灵敏度。作为另一示例，相对刺激水平还可基于观看者的眼中的L视锥细胞与M视锥细胞的相对比例。作为又一个示例，相对刺激水平还可基于帧当被观看时的像素/视锥细胞比率。
在一些实施方式中，第一颜色、第二颜色、和第三颜色分别可以是红色、绿色、和蓝色。在一些实施方式中，第一颜色、第二颜色、和第三颜色可以是青色、品红色、和黄色。
在一些实施方式中，可基于L、M、和S值来确定所述相对刺激水平，L、M、和S值基于fi中的所述像素中的至少一些而确定。
一般而言，在另一方面中，本发明特征为设备，所述设备包括：电子处理模块，所述电子处理模块包括接收器装置、发送器装置和耦合在接收器装置与发送器装置之间的处理装置。这里，接收器装置被配置成(i)接收包括多个像素的帧fi的初始图像数据，其中，帧fi中的每个像素的数据包括用于第一颜色的值ri、用于第二颜色的值gi和用于第三颜色的值bi，并且(ii)在处理装置的各个时钟周期内顺序地向处理装置发送帧fi中的每个像素的数据。另外，处理装置被配置成通过对像素的子集的数据同时执行操作序列的操作来产生与帧fi相对应的帧fm的修改图像数据，其中每时钟周期对子集的不同像素的数据执行序列的不同操作，并且在对应顺序时钟周期内对每个像素的数据顺序地执行序列的操作。序列的操作包括(i)针对子集中的每个像素，至少基于用于第一颜色的值ri和用于第二颜色的值gi，确定观看者的眼中的视锥细胞的相对刺激水平；并且(ii)至少基于像素对观看者的眼中的视锥细胞的所确定的相对刺激水平来修改用于帧fi的初始图像数据，用于帧fm的修改图像数据包括针对像素的用于第一颜色的值rm和用于第二颜色的值gm。附加地，发送器装置被配置成(i)从处理装置接收用于帧fm的修改图像数据，其中，帧fm中的每个像素的数据在各个时钟周期内被顺序地接收，并且(ii)将帧fm的修改图像数据发送到电子显示器。
方法的实施方式可包括以下特征中的一个或多个和/或其他方面的特征。在一些实施方式中，可由接收器装置以小数格式接收被包括在帧fi中的值ri、gi和bi。这里，接收器装置被配置成在发送到处理装置之前将值ri、gi和bi转换为整数格式，或者处理装置被配置成在执行序列的操作之前将值ri、gi和bi转换为整数格式。
在一些实施方式中，处理装置可以是FPGA装置。这里，FPGA装置可被配置成执行具有与子集中的像素一样多的操作的操作序列。在一些情况下，与在帧fi中相比，在子集中存在更少的像素。
在一些实施方式中，处理装置可被配置成对帧fi中的像素的子集的数据执行序列的操作，同时从接收器装置接收用于来自帧fi中的像素之中、后续的像素的图像数据，并且向发送器装置发送帧fm中的像素中的更早的像素的修改图像数据。
在一些实施方式中，处理装置可被配置成基于观看者的眼中的邻近视锥细胞的相对刺激水平来修改所接收的图像数据。在一些实施方式中，处理装置可被配置成至少基于fi中的多个像素中的至少一些的ri和gi和bi的对应值来确定相对刺激水平。
在一些实施方式中，设备可包括电子显示面板，所述电子显示面板被配置成从输出接收修改图像数据，并且基于修改图像数据来显示帧序列。
在一些实施方式中，电子显示器可以是从包括液晶显示器、数字微镜显示器、有机发光二极管显示器、投影显示器、量子点显示器、和阴极射线管显示器的组中选择的显示器。
在一些实施方式中，处理装置可以是ASIC装置。在一些实施方式中，接收器装置、处理装置和发送器装置可被集成为ASIC装置。在一些实施方式中，设备是半导体芯片或包括半导体芯片的电路板。
在一些实施方式中，机顶盒可包括所公开的设备。在一些实施方式中，机顶盒可被配置成从另一机顶盒、DVD播放器、视频游戏控制台或互联网连接接收输入。
在一些实施方式中，平板显示器可包括所公开的设备。在一些实施方式中，电视可包括所公开的设备。在一些实施方式中，移动装置可包括所公开的设备。在一些实施方式中，可穿戴计算机可包括所公开的设备。在一些实施方式中，投影显示器可包括所公开的设备。在一些实施方式中，视频游戏控制台可包括所公开的设备。在一些实施方式中，软件狗软件狗(dongle)可包括所公开的设备。
附图说明
图1A是示出人类视锥S、M和L类型的归一化响应性光谱的图。
图1B示出视网膜上的视锥马赛克的示例。
图1C是示出等能量发光点CIE-E、CIE-D65和CIE-C的CIE 1931色度图。
图2A示出包括用于降低电视机的近视源性效应的机顶盒的系统的实施例。
图2B示出包括用于减少电视机的近视源性效应的软件狗(dongle)的系统的实施例。
图2C-2D示出来自图2B的软件狗的实施例的各方面。
图3示出包括用于降低电视机的近视源性效应的机顶盒的系统的另一实施例。
图4示出包括用于递送已经降低近视源性效应的内容的服务器的局域网的实施例。
图4B-4C分别示出近视眼和正常眼的侧截面。
图5A示出由黑色和白色棋盘阵列构成的刺激源。
图5B示出模拟视网膜中的L、M和S视锥的分布。
图5C示出通过图5A中所示的刺激源对图5B中所示的模拟视网膜中的视锥的刺激的水平。
图6A示出由红色像素的阵列构成的刺激源。
图6B示出模拟视网膜中的L、M和S视锥的分布。
图6C示出通过图6A中所示的刺激源对图6B中所示的模拟视网膜中的视锥的刺激的水平。
图7A示出用于产生修改视频信号以便降低显示器的近视源性效应的算法的流程图。
图7B-7C示出被配置成执行图7A的算法的图像渲染系统的各方面。
图8A示出已经使用水彩效应来降低图像的近视源性效应的刺激源。
图8B示出已经使用康士维(Cornsweet)效应来降低图像的近视源性效应的刺激源。
图9是示出用于确定模拟视网膜中的视锥刺激水平的算法的流程图。
图10是示出用于量化刺激源的近视源性效应的算法的流程图。
图11A和图11B示出模拟视网膜中的视锥的可能布置。
图12A是示出观看距离与最大视网膜分辨率下的视锥分离之间的关系的示意图。
图12B是图示用于1080P 60”显示器的视锥到像素映射的示意图。
图13是随不同文本和背景颜色变化而计算的近视源性标度值的三维曲线图。
图14A是列举针对不同文本和背景颜色组合的所计算的近视源性标度值和可读性值的表。
图14B是列举针对不同文本和背景颜色组合的所计算的近视源性标度值和可读性值的另一表。
图15A是列举针对两个文本和背景颜色组合的所计算的近视源性标度值和可读性值的另一表。
图15B是示出来自在图15A中的表的第一行中指定的颜色组合的两个背景带之间的文本带的所计算的视锥刺激的曲线图。
图15C是示出来自在图15A中的表的第二行中指定的颜色组合的两个背景带之间的文本带的所计算的视锥刺激的曲线图。
图16A是列举针对两个附加文本和背景颜色组合的所计算的近视源性标度值和可读性值的另一表。
图16B是示出来自在图16A中的表的第一行中指定的颜色组合的两个背景带之间的文本带的计算出的视锥刺激的曲线图。
图16C是示出针对在图16A中的表的第二行中指定的颜色组合的来自两个背景带之间的文本带的计算出的视锥刺激的曲线图。
具体实施方式
参考图2A，用于降低电视(TV)机130的近视源性效应的机顶盒100连接在电缆盒120与电视机130之间。电缆125将电缆盒120的输出端口连接到机顶盒100的输入端口，并且另一电缆135将机顶盒100的输出端口连接到电视机130的输入端口。电缆125和135是能够承载视频信号的电缆，包括模拟视频电缆(例如，复合视频电缆、S视频电缆、分量视频电缆、SCART电缆、VGA电缆)和数字视频电缆(例如，串行数字接口(SDI)电缆、数字可视接口(DVI)电缆、高清晰度多媒体接口电缆、DisplayPort电缆)。
机顶盒100包括电子处理模块110和内部电源140。电子处理模块110包括一个或多个电子处理器，其被编程以从机顶盒100的输入端口接收输入视频信号并且向输出端口输出修改视频信号。一般而言，可使用各种电子处理器，诸如适当地编程的专用集成电路(ASIC)或通用集成电路(例如，现场可编程门阵列或FPGA)。电子处理模块110可以包括其他集成电路组件(例如，一个或多个存储器块)和/或电子组件。
内部电源140连接到电源端口，电源电缆105连接到该电源端口。电源电缆105将机顶盒100连接到外部电源，诸如标准插头插座。电源140被配置成从外部电源接收电力并且将该电力转换为适于给电子处理模块110供电的电力(例如，在适合的电流和电压电平下的AC至DC转换)。内部布线将电源140连接到电子处理模块110。
电视机130可以包括任何适当的彩色显示器，包括例如发光二极管显示器(LED)、液晶显示器(LCD)、LED背光LCD、有机发光二极管(OLED)显示器、彩色投影仪显示器、量子点显示器、阴极射线管(CRT)、或基于MEMS的显示器，诸如数字微镜装置(DMD)。电视机130可以是直视显示器或投影显示器(例如，前或后投影显示器)。
在操作期间，电缆盒120经由电缆122从源接收输入包括视频信号的信号。一般而言，电缆122可以是能够承载视频信号的各种电缆中的任一种，诸如以太网电缆、同轴电缆、DSL线路。输入信号源可以是卫星天线、有线电视和/或宽带互联网提供商、或VHF或UHF天线。此外，输入信号可包括除了视频信号之外的内容，诸如音频信号、互联网web页面、交互式视频游戏等。
电缆盒120经由电缆125将输入RGB视频信号导向机顶盒100。输入视频信号包括图像帧的序列。每个帧由可能被布置为像素阵列的一系列像素行和列构成，并且输入视频信号包括关于每帧中的每个像素的颜色的信息。一般而言，对于每个帧中的每个像素，输入RGB视频信号包括用于红色的值ri和用于绿色的值gi及用于蓝色的值bi。通常，用于每种颜色的值越高，对像素颜色有贡献的原色的强度越高。用于每种颜色的值的范围取决于信号的位数或颜色深度。对于24位颜色，例如，每种分量颜色具有0～255的值，产生2563个可能的颜色组合。其他颜色深度为8位颜色、12位颜色、30位颜色、36位颜色和48位颜色。
更一般地，可以使用用于在视频信号中颜色编码为RGB的替代形式(例如，Y’CbCr、Y’UV)，并且用于将RGB信号变换为其他颜色信号格式并返回的算法是已知的。
电子处理模块110基于输入视频信号生成输出RGB视频信号，使得与观看使用输入视频信号产生的图像相比，使用TV 130显示的对应图像产生(i)观看者眼中的L视锥与M视锥之间的降低水平的差异刺激和/或(ii)邻近视锥之间的降低水平的差异刺激。电子处理模块通过基于至少用于输入视频信号中的对应帧中的对应像素的相应值ri、gi和bi输出视频信号来实现这个目标，对于每个帧中的每个像素，该视频信号包括具有用于红色的值rm、用于绿色的值gm和用于蓝色的值bm。为了在所显示的图像中提供降低的近视源性，对于某些像素，rm≠ri、gm≠gi和/或bm≠bi。一般而言，视频信号修改可取决于包括下述的因素而变化：例如关于TV 130的设定、正在观看的内容、观看时间、观看者的视网膜组成、观看者的年龄，观看者的种族或民族、观看者的色觉状态等。用于视频信号修改的示例性算法如下所述。
虽然机顶盒100包括内部电源140，但是其他配置也是可能的。例如，在一些实施例中，使用外部电源。可替选地或附加地，机顶盒100可从电池汲取电力或者经由电缆125或连接两个部件的单独的电缆从电缆盒120汲取电力。机顶盒100可包括附加组件，诸如用于在处理输入信号之前缓冲它们，或者在处理它们之后将它们发送到电视机130之前缓冲修改信号的存储器缓冲器。存储器缓冲器可以减少操作期间的等待时间。
此外，虽然图2A中描绘的组件经由物理电缆彼此连接，但是在一些实施方式中，一个或多个连接可以是无线连接(例如，Wi-Fi连接或蓝牙)。在一些实施方式中，一个或多个连接可以是直接连接——即，插件式连接。此类示例被示出在图2B-2D中。
参考图2B，用于降低近视源性效应的电子处理模块的实施例110B被收容在具有输入端口102I和输出端口102O的软件狗100B(也被称为棒)中。输入端口102I和输出端口102O中的一个或两者可作为HDMI连接器被实现。在此示例中，软件狗100B用于降低娱乐系统中的近视源性效应，该娱乐系统包括视听接收器(AVR)120B(例如，DenonTM多声道家庭影院接收器或来自另一制造商的类似装置)、电视机130B和N≥2个媒体源——例如卫星/有线电视盒、媒体播放器(例如，Apple TV、亚马逊棒等)、蓝光播放器、视频游戏控制台、蓝牙装置(例如，连接Air Play的平板)等。媒体源连接到AVR 120B的相应输入。AVR120B被配置成从其HDMI输出向电视机130的HDMI输入端发送高清晰度多媒体信号(其可包括RGB数据ri、gi、bi)，使得可基于来自AVR的用户接口的用户输入来选择要呈现在电视机上的媒体内容的源。在图2B中图示的示例中，软件狗100B的HDMI输入102I经由HDMI电缆125B连接到AVR 120的HDMI输出，并且软件狗100B的HDMI输出102O被插入到电视机130B的HDMI输入中。以这种方式，软件狗100B经由HDMI电缆125B从AVR 120B的HDMI输出接收RGB数据ri、gi、bi，基于算法400对其他进行变换，并且将所变换的RGB数据rm、gm、bm直接输出到电视机130B的HDMI输入。
图2C-2D示出图2B中示意性地示出的软件狗的实施例100B*的各方面。软件狗100B*使用外壳104来包封用于降低近视源性效应的电子处理模块110B和其他电子组件。外壳104从输入端壁106I到输出端壁106O延伸长度L(例如，沿着z轴)。例如，长度L可以是1"、2"、3"或4"。外壳104具有彼此间隔宽度W的第一侧壁108A和第二侧壁108B。例如，宽度W可以是0.2"、0.5"、1"、1.2"或1.5"。另外，外壳104具有支撑其之间的壁并且间隔厚度T的一对基部。例如，厚度T可以是0.05"、0.1"、1"、0.2"或0.5"。
在图2C-2D中示出的示例中，软件狗100B*包括设置在输入端壁106I上的输入HDMI连接器102I*(例如，母头)和设置在输出端壁106O上的输出HDMI连接器102O*(例如，公头)。另外在这些示例中，软件狗100B*包括设置在这些侧壁中的一个上(例如，在第二侧壁108B上)的输入电源连接器104。在一些实施方式中，输入电源连接器104可以是USB连接器。
再次参考图2B，在一些实施例中，用于降低近视源性效应的软件狗可被直接地插入到AVR 120B中而不是如上所述插入到电视机130B中。例如，软件狗的HDMI输入可被插入到AVR 120B的HDMI输出中，并且软件狗的HDMI输出可经由HDMI电缆(例如，135)连接到电视机130B的HDMI输入。以这种方式，软件狗100B可直接地从AVR120B的HDMI输出接收RGB数据ri、gi、bi，基于算法400对其进行变换，并且输出所变换的RGB数据rm、gm、bm以用于经由HDMI电缆发送到电视机130B的HDMI输入。
在又一其他的实施例中，用于降低近视源性效应的电子处理模块110B可被收容在AVR 120B本身中，而不是如上所述被收容在单独的软件狗中。以这种方式，电子处理模块110B可在RGB数据ri、gi、bi到达AVR 120B的HDMI输出之前拦截RGB数据ri、gi、bi，基于算法400对所拦截的数据进行变换，并且将所变换的RGB数据rm、gm、bm输出到AVR的HDMI输出。因此，HDMI电缆(例如，135)可从AVR120B的HDMI输出将所变换的RGB数据rm、gm、bm发送到电视机130B的HDMI输入。
参考图3，在一些实施例中，用于降低近视源性效应的电子处理模块被收容在电视机它本身中，而不是作为如先前描述的单独的机顶盒。这里，电视机200除了包括显示面板230和显示驱动器220之外还包括电子处理模块210。电缆205将电缆盒120连接到电视机200。
电子处理模块210以与上述的电子处理模块110类似的方式操作，在于其从电缆盒120接收输入视频信号并且输出用于降低近视源性的修改视频信号。电子处理模块210将修改视频信号导向显示驱动器220，该显示驱动器220进而将驱动信号导向显示面板230以显示修改图像。
此外，虽然图2和图3中描述的前述示例从电缆盒接收数字视频信号，但是视频信号可以来自其他源。例如，可以从代替电缆盒(或除了电缆盒之外)的视频游戏控制台或电视机顶盒供应视频信号。例如，可以修改来自商业上可买到的机顶盒(诸如Roku、Apple TV、Amazon Fire等)或数字视频记录(DVR)装置(诸如TiVO或类似物)、视频游戏控制台(诸如X-box控制台)(来自华盛顿州雷德蒙德的微软公司)、PlayStation控制台(来自纽约州纽约市的索尼公司)、或Wii游戏机(来自华盛顿州雷德蒙德的Nintendo)的视频信号。
其他实施方式也是可能的。例如，参考图4，在一些实施例中，修改的视频信号由联网服务器320经由WAN 310(例如，互联网)提供给一个或多个终端用户340-344并且最终用户无需附加硬件。原始(未修改)视频信号可以由联网服务器320从联网提供商330或者经由来自广播公司350的广播信号(例如，VHF、UHF或卫星信号)接收。
虽然前述示例涉及修改电视机中的颜色，但是本文中所公开的构思可以被一般地应用于包含彩色显示器的其他装置。例如，可以在计算机监视器、数字标牌显示器、移动装置(例如，智能电话、平板计算机、电子阅读器)和/或可穿戴显示器(例如，诸如虚拟现实和增强现实头戴式耳机、谷歌眼镜、和智能手表的头戴式显示器)中实现这些构思。
此外，虽然前述示例利用专用电子处理模块来修改显示信号，但是其他实施方式也是可能的。例如，在一些实施例中，可单独经由软件解决方案应用视频信号修改。换句话说，可使用安装在现有硬件上的软件解决方案(例如，使用显示器的视频卡或计算机的或移动装置的处理器)来修改视频信号。
在一些实施例中，视频信号使用例如从互联网下载的app来修改。例如，在移动装置(例如，运行谷歌的Android操作系统或苹果的iOS操作系统)上可以使用下载的app来实现信号修改。
更一般地，用于降低近视源性效应的系统的版本可用软件、用中间件、用固件、用数字电子电路、或者用计算机硬件、或者用它们的组合加以实现。系统可包括有形地具体实现在机器可读存储装置中以便由可编程处理器执行的计算机程序产品，并且可通过可编程处理器执行指令的程序来执行方法步骤以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。可在一个或多个计算机程序中实现系统，该一个或多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行，该至少一个可编程处理器被耦合成从数据存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且向数据存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置发送数据和指令。每个计算机程序可用高级过程或面向对象编程语言加以实现，或者视需要用汇编语言或机器语言加以实现；并且在任何情况下，语言可以是编译或解释语言。作为示例，适合的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者。一般地，处理器将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。一般地，计算机将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置；此类装置包括磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及光盘。适合于有形地具体实现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，作为示例包括半导体存储器装置，诸如EPROM、EEPROM和闪速存储器装置；诸如内部硬盘和可移动盘的磁盘；磁光盘；以及CD-ROM盘。上述中的任一项可由ASIC(专用集成电路)补充，或者并入在ASIC(专用集成电路)中。
近视源性效应
在讨论用于修改视频信号的算法之前，考虑电子显示器的近视源性效应的原因是有益的。近视(myopia)—或近视眼(nearsightedness)—是眼的屈光效应，其中进入眼的光在视网膜前面(图4B中针对近视眼所示)而不是在视网膜它本身上(图4C中针对正常眼所示)产生图像焦点。在不希望受理论束缚的情况下，人们认为电视、阅读、室内照明、视频游戏和计算机监视器都会引起近视的发展，特别是在儿童中，因为那些显示器产生引起L和M视锥的不均匀激励(例如L视锥比M视锥受更多刺激)和/或视网膜中的邻近视锥的不均匀激励的刺激源。在儿童(大约8岁)、青春期(18岁之前)和青年期(直到25岁或30岁为止)期间，差异刺激的这些因素导致眼的异常伸长，这因此防止图像被聚焦在视网膜上。
在图像中存在可在视觉系统中导致高度的视网膜视锥对比度的两个因素：一个为空间并且一个为色度。空间因素指代图像包含高空间频率、高对比度特征的程度。精细的对比度或细节(诸如白色页面上的黑色文字)在视网膜视锥马赛克上形成高对比度刺激图案。色度因素指代高度饱和的颜色的均匀块如何不对称地刺激视锥类型，并且因此在视网膜上形成高对比度图案。例如，红色使L视锥比M视锥受更多刺激，然而绿色光使M视锥比L视锥受更多刺激。较短波长光(诸如蓝色)使S视锥比L或M视锥受更多刺激。颜色度可指代该颜色的像素数及其饱和度水平或两者。这里，例如，红色像素可以被识别为r比g和/或b大阈值量或百分比量的像素。可替选地或附加地，红色像素可以被识别为在1931或1976CIE颜色空间中具有红色色调的像素。类似地，绿色像素能被识别为g比r和/或b大阈值或百分比量的像素；或者绿色像素可以被识别为在1931或1976CIE颜色空间中具有绿色色调的像素。类似地，蓝色像素能被识别为b比r或g大阈值量或百分比量的像素；或者蓝色像素能被识别为在1931和1976CIE颜色空间中具有蓝色色调的像素。
参考图5A-5C和图6A-6C，空间和色度效应可被解释如下。每个图示出与视网膜上的视锥的空间马赛克相对应的六边形马赛克。视锥的布置被描绘在图5B和6B中，其中L视锥是红色的，M视锥是绿色的，并且S视锥是蓝色的。图5A和图6A示出视网膜处的两种不同类型的刺激源，并且图5C和图6C描绘由于相应刺激源而导致的视锥响应。
图5A中的刺激源对应于越过视网膜的白色和黑色的高频、高对比度棋盘图案。此处，空间频率是视锥的空间频率的一半，所以在逐行基础上，每一交替视锥具有高响应(由于通过白色光的刺激)并且相邻视锥看不到响应(因为根本没有入射光)。此响应被描绘在图5C中并且结果是视锥马赛克中的高度的差异刺激，包括在L视锥中的至少一些与M视锥中的一些之间的高度的差异刺激。响应被示出在从0到1的标度上，其中0是无刺激而1是最大刺激。提供了在此标度上示出灰度范围的图例。
图6A中的刺激源对应于越过视网膜的均匀强度的单色红色光。如图6C中所描绘的，存在M和S视锥的低响应(通过马赛克中的黑色方块来描绘)和L视锥的某个响应(被描绘为灰色方块)。因此，红色刺激源导致视网膜内的视锥——特别是L视锥与M视锥相比——的差异刺激。
解决显示器的近视源性效应的现有方法集中于L视锥与M视锥相比的过度刺激(参见例如WO 2012/145672 A1)。换句话说，现有方法集中于降低图像中的红色像素的饱和度。L和M视锥上的聚焦也是可以理解的，因为它们一起组成人眼中的视锥的～95％。尤其对红色波长的聚焦由于下述两个原因也是可以理解的：(1)与绿色光(～1:1:5)或蓝色光(～1:1)相比，红色波长以高差异(～4.5:1)刺激L和M视锥；并且(2)与发现少量红光的室外世界相比，来自屏幕——例如来自视频游戏和动画的——人造光包含丰富的红色光。然而，本公开还认识到，高空间频率、高对比度图像可类似地导致类似的近视源性响应并且更全面的解决方案应该考量此类图像的效应。例如，如果在应用校正时仅考虑图像中的红色量，则红色图像(例如，其具有L>M)的近视源性效应是例如通过在图像周围引入绿色环并且/或者通过减小红色水平和/或增加绿色来降低红色图像的饱和度来降低的。然而，这种方法不会在邻近视锥对比度的基础上对图像应用任何改进。类似地，黑色和白色棋盘在现有方法下将不是可改进的，因为每个黑色和每个白色像素近似等能量发光点，并且因此不会经受改进的L/M比率。然而，这种黑色/白色棋盘将在本公开中经受改进，因为它产生高邻近视锥对比度；在本文中公开并描述了用于改进此类图像的方法。因此，公开了可单独或者与降低红色饱和度的算法相结合地使用的考量高空间频率效应的算法。
用于近视降低的算法
现在转向用于降低显示的图像的近视源性效应的算法，一般而言，可基于以下参数中的一个或多个来修改每个帧中的每个像素的颜色：(i)帧其自身中的像素的颜色；(ii)像素在帧中的位置，诸如像素与帧的边缘的接近度；(iii)帧中的诸如邻近像素的另一像素的颜色；(iv)诸如前一帧的另一帧中的该相同像素的颜色；和/或(v)不同帧中的不同像素的颜色。
实施方式可以降低图像中的红色像素的饱和度，降低相邻像素之间的对比度，或者兼而有之。图7A是用于降低显示的图像的近视源性效应的算法400的示例的流程图。在一些实施方式中，算法400可由机顶盒100的电子处理模块110或软件狗100B的电子处理模块110B或上述的电视机200的电子处理模块210来执行。在一些实施方式中，算法400可由分布在计算系统的两个或更多个计算资源上的电子处理模块来执行。
参考图7A，在步骤410中，由电子处理模块接收初始视频信号。所接收的视频信号包括一系列n个初始帧的图像信息的初始视频信号410。每个帧由k个像素p1、p2、...、pk构成。每个像素由分别与用于红色、绿色和蓝色的值相对应的三个颜色分量值ri、gi和bi构成。
在步骤420中，由电子处理模块基于值ri、gi和bi为每个帧中的每个像素确定L视锥、M视锥和/或S视锥的相对刺激水平。例如，此步骤可以简单地涉及针对像素将ri的值与gi和/或bi的值相比较。可替选地或附加地，可以由电子处理模块从RGB值计算出XYZ三色刺激值、LMS值或用于测量视锥刺激的其他方式。
接下来，在步骤430中，由电子处理模块基于通过每个像素的L、M和/或S视锥相对刺激水平识别用于颜色修改的一个或多个像素。例如，在一些实施例中，红色像素是通过比较RGB值或者基于每个像素的色调来识别的。在其他实施例中，像素是由于与其他邻近像素的颜色对比度的高水平而被选取的。在又一其他的实施例中，像素是由于邻近视锥之间的视锥刺激水平的高差异而被选取。
在一些实施例中，像素是基于帧中的其他像素的颜色来识别的。例如，识别用于修改的相邻红色像素组(例如，与图像中的红色对象相对应)，但是仅红色像素保持不变。可替选地或附加地，可以基于其他帧中的相同像素的颜色来识别像素以进行颜色修改。例如，在一些实施例中，可以识别持续多于一个帧(例如，持续一秒或几秒或更长)的红色像素以进行颜色修改，但是仅存在一个或只几个帧(例如，<1秒、<0.1秒或者<0.01秒)的那些红色像素可以保持不变。
在步骤440中，由电子处理模块基于L视锥对M视锥的相对刺激水平或相邻视锥对比度的水平以及在一些情况下其他因素(例如，用户偏好和/或美学因素)生成修改图像数据。可以使用各种修改功能。一般而言，修改将降低像素的颜色中的红色饱和度的水平并且/或者降低相邻像素或像素的相邻组之间的对比度水平。。
在一些实施例中，对于被识别为用于颜色修改的那些像素，修改图像数据是通过例如按对应的标度因子α、β、γ缩放ri、gi和/或bi来生成的，如下定义在等式(1)中。
换句话说：
rm＝αri，
gm＝βgi，和/或
bm＝γbi。 (1)
一般而言，用于每个像素的标度因子α、β和/或γ可以取决于各种因素而变化，诸如例如用于该像素的ri、gi和/或bi、相同帧中的另一像素的ri、gi和/或bi、不同帧中的相同像素的ri、gi和/或bi、不同帧中的不同像素的ri、gi和/或bi、和/或其他因素。
例如，在一些实施例中，在像素中ri>gi并且ri>bi的情况下，该像素的ri可以减小某个量(即，0<α<1)并且/或者该像素的gi可以增加某个分数量(即1<β)。bi可以不变(即，γ＝1)，或者可被增加或者减小。在某些实施方式中，α和/或β是ri与gi之间的差的函数。例如，标度因子可被确立为使得ri与gi之间的差越大，修改信号中的红色值相对于初始信号被降低得越多并且/或者经修改信号中的绿色值被增加得越多。作为示例，用于这种类型的标度的一个简单数学公式是：
α＝kα(ri-gi)+cα，并且
β＝kβ(ri-gi)+cα。 (2)
在等式(2)中，kα和kβ是比例常数并且Cα和Cβ是常数偏移。kα是负的，使得ri与gi之间的较大差对于α导致较小值。相反地，kβ是正的，使得β与ri与gi之间的差成比例地增加。可以凭经验确定比例常数和常数偏移。
一般地，在0＜α＜1并且β＝γ＝1的实施方式中，修改图像中的红色像素将似乎比在初始图像中更暗。在α＝γ＝1并且1＜β的实施方式中，修改图像中的红色像素将似乎比在初始图像中更白更亮。在两种情况下，红色像素中的红色饱和度的程度将随着红色量相对于绿色量减小而减小。
在又一个实施例中，可以使用产生线性变换的矩阵乘法器，例如，如在等式(3)中：
在一些实施方式中，用于rm，gm和bm的值是从它们对应的初始值和r与g之间的差的线性组合导出的。为了图示不意在束缚本发明的示例，例如，如在等式(4)中一样：
rm＝ri+α(ri-gi)
gm＝gi+β(ri-gi)
bm＝bi+γ(ri-gi). (4)
在等式(4)的一个实施例中，-1<α<0并且β和γ都是0与1之间的值。更具体地，在β＝γ＝-α/2的情况下，按等式(4)给出的变换导致与初始像素等亮度的最终像素。当(rm+gm+bm)＝(ri+gi+bi)时满足等亮度的条件。
虽然上述的每个分量颜色的修改与输入分量颜色值成比例，但是非线性缩放也是可能的(例如，涉及多于一个标度因子以及输入分量颜色值中的一个或多个附加高阶项)。
最后，在步骤450中，由电子处理模块输出修改视频信号，包含一系列n个修改的帧的图像信息，每个修改的帧包含与初始帧相同数目的像素k。对于至少像素的子集，RGB值是从输入信号修改的。其他像素可以从输入信号不变。例如，可以修改所有红色像素的颜色，同时不是红色的像素的颜色保持不变。
如先前指出的，在一些实施例中，基于相同帧中的不同像素的颜色修改像素的颜色。例如，算法400可包括相邻红色像素(例如，图像中对应的红色对象)，并且将用于那些像素的ri-gi降低某个量，同时使隔离的红色像素保持不变或者将ri-gi降低不同的(例如，更少的)量。
通过将像素的颜色修改基于相同帧中的不同像素的颜色，例如，使用诸如所谓的水彩效应或所谓的康士维效应的感知错觉，可以降低通过观看者在大脑中的视觉处理所感知到的颜色修改的效应。在水彩效应中，当对象的边缘比内部更饱和时，红色对象可能看起来比它实际上更饱和。当修改帧中的对象的颜色时，特别是当它们被在颜色空间中在相反方向上具有色度的像素或暗得多的像素周边时，可以使用水彩效应。参见例如http://www.scholarpedia.org/article/Watercolor_illusion。
参考图8A，图示了红色圆相对于黑色背景的水彩效应。初始图像具有高度饱和的均匀红色圆。如所示，修改图像在圆的边界处维持高度饱和的红色像素(R＝255、G＝0、B＝0)，但是朝向圆的内部降低红色饱和度(R＝177、G＝57、B＝55)。朝向中心存在径向梯度，其中梯度出现在圆的外1/2至1/3上，从而避免圆形颜色的环形不连续性的出现。
康士维效应是中心线或截面内的梯度产生图像的一侧事实上显得比它实际上更暗的印象的光学错觉。可以利用此效应来降低与其他红色对象毗连的红色对象的亮度，例如，以允许降低近视源性对比度同时对观看者保持图像高度饱和的印象。
图8B示出康士维效应的示例。这里，图的最左侧看起来比右手侧更亮。事实上，两侧具有相同的亮度。错觉是当从左向右观看时通过两侧之间的暗到亮梯度产生的。使用康士维效应可以能够通过在两个对象之间引入亮到暗梯度来以由观看者所感知到的最小变化降低与不太饱和的红色对象相邻的某些红色对象的饱和度。
使用像水彩效应和康士维效应一样的错觉的实施方式可以包括附加的图像处理步骤，诸如识别图像中的对于效应来说可以为候选的红色对象。可基于诸如红色对象的大小和形状、对象的红色颜色的均匀性和/或边界颜色的性质的因素来针对这些效应确立对象的候选资格。
在一些实施例中，可基于像素在帧中的位置来修改对红色像素的颜色的修改。例如，如果可以修改更靠近帧的边缘位于的像素，则定位于更靠近帧的中间的相同颜色的像素不变或者在较小程度上修改。
在其他实施例中，可基于像素表示的对象的类型来修改对红色像素的颜色的修改。某些对象可以被视为对保持在其原始颜色中很重要。一个示例可能是颜色非常容易辨认的公司徽标或品牌产品。使用图像分析，那些对象能通过与图像数据库相比较来识别，并且被标记以便在算法400中区别处理。
可替选地或附加地，可以基于另一帧中的该像素的颜色来修改一个帧中的像素的颜色。例如，可以修改存留在一系列帧之上的着色对象的颜色，使得对象中的红色的饱和度随着时间的推移而减少。颜色变化的时间标度和速率可以足以使得观看者不容易注意到效应，但是有效地降低颜色饱和度或整体视网膜对比度。
在另一示例中，红色像素被修改的程度可以随着时间的推移而增加。因此，观看者在特定观看会话期间观看显示器的时间越长，红色像素的修改的程度越大。
接下来关于图7B-7C描述被配置成执行算法400的电子处理模块的示例实施方式。参考图7B，处理模块710具有输入端口702A和输出端口702B。在此示例中，处理模块710包括处理装置720、与该处理装置和输入端口702A耦合的接收器装置(RX)730、以及与该处理装置和输出端口702B耦合的发送器装置(TX)740。
在操作中，处理模块710依照算法400的步骤410在输入端口702A处接收串行化输入RGB数据701——其中，以串行方式从视频源提供初始(未修改的)值ri、gi和bi。RX 730从输入端口702A接收串行化输入RGB数据701，对其进行反串行化，并且向处理装置720发送并行化输入RGB数据703。处理装置720接收并行化输入RGB数据703——其中，以并行方式从RX730提供初始值ri、gi和bi，并且依照算法400的步骤420、430和440来修改并行化输入RGB数据703。处理装置720产生并行化输出RGB数据707——其中，修改的值rm、gm和bm被以并行方式发送到TX 740。TX 740将并行化输出RGB数据707串行化，并且将串行化输出RGB数据709发送到输出端口702B。处理模块710依照算法400的步骤450在输出端口702B处输出串行化输出RGB数据709——其中，所修改的值rm、gm和bm被以串行方式提供给显示装置。
在一些实施方式中，RX 730可包括被配置为HDMI接收器的集成电路，例如，由Analog DevicesTM制造的低功率165MHz HDMI接收器ADV7611。在一些实施方式中，TX 740可包括被配置为HDMI发送器的集成电路，例如，由Analog DevicesTM制造的225MHz HDMI发送器ADV7511。
在一些实施方式中，处理模块710的输入端口702A可与软件狗100B/100B*的HDMI输入102I/102I*耦合，软件狗100B/100B*的HDMI输入102I/102I*进而与视频源的HDMI输出耦合。例如，视频源可以是计算机、摄像机、或上面关于图2A-2B、图3和图4所描述的任何其他视频源。视频源的这些示例中的任何一个可以可控制地生成要由处理模块710处理的视频数据(例如，视频数据的RGB、YUV、或其他常规表示)。在一些实施方式中，处理模块710的输出端口702B可与软件狗100B/100B*的HDMI输出102O/102O*耦合，软件狗100B/100B*的HDMI输出102O/102O*进而与显示装置的HDMI输入耦合。例如，显示装置可以是计算机监视器、电视机、或上面关于图2A-2B、图3和图4所描述的任何其他显示装置。注意，在一些情况下，视频源的上述示例中的至少一些可提供串行化输入RGB数据701作为加密的高清晰度内容保护(HDCP)数据。在此类情况下，RX 730被配置成对HDPC数据进行解密，使得要由处理装置720依照算法400处理的并行化输入RGB数据703是解密数据。另外在此类情况下，TX 740被配置成对由处理装置720依照算法400处理的数据进行重新加密并且将串行化输出RGB数据709输出作为加密数据。
在一些实施方式中，处理装置720可包括被配置为FPGA装置的集成电路，在这种情况下，电子处理模块710被实现为支持FPGA装置的FPGA板。注意，RX 730和TX 740可被直接地设置在FPGA板上或者在各自连接到FPGA板的各个子卡上。另外在这种情况下，FPGA板710的高速并行数据总线(在图7B中通过三线来表示)可由FPGA装置720使用来接收并行化输入RGB数据703并且发送并行化输出RGB数据707。此外，FPGA板710的高速串行数据总线(在图7B中通过粗实线来表示)可由RX 730使用来接收串行化输入RGB数据701并且由TX 740使用来发送串行化输出RGB数据709。
另外，集成电路间(I2C)通信总线(在图7B中通过细实线来表示)可以由FPGA装置720使用来与RX 730和TX 740中的每一个交换指令和/或命令。可替选地，至少一些此类指令/命令可被存储在设置在FPGA板710上的闪速存储器760中，所以FPGA装置720、RX 730和TX 740可在启动时使用其来自我配置。
在图7B中图示的示例中，FPGA装置720包括数据路径块722和处理器子系统724(也被称为控制平面)。处理器子系统724可使用主从接口通过端口726来与数据路径块722进行通信。
数据路径块722可被配置成依照算法400处理并行化输入RGB数据703。处理器子系统724包括微控制器和用于存储处理参数的两个或更多个寄存器。处理器子系统724用于设定触发和/或控制并行化输入RGB数据703的处理的比特和/或寄存器。在图7B中示出的示例中，处理器子系统724的第一寄存器存储第一处理参数t的值，该第一处理参数t确定并行化输入RGB数据703的变换是否将由数据路径块722执行。在一些情况下，可将第一处理参数t(也被称为阈值参数)设定为0。另外在此示例中，第二寄存器存储第二处理参数p(也被称为标度参数)的值，其由数据路径块722使用来例如依照等式(2)计算确定初始值ri的功率降低或并行化输入RGB数据703的初始值gi和bi的增加的标度。管理程序代理(例如，用户、管理程序装置、或管理程序进程)可访问存储在第一和第二寄存器中的参数值集{t,p}725并且修改参数值集{t,p}725。
注意，在一些实施方式中，处理器子系统724不必在FPGA装置720本地，替代地处理器子系统可作为远程装置的一部分被实现，远程设备以无线方式(例如，通过WiFi芯片750)将参数值集{t,p}725提供给数据路径块722。注意，WiFi芯片750可被直接地设置在FPGA板710上或者在与FPGA板耦合的子卡上。在此类实施方式中，要在FPGA板710的引导时加载到数据路径块722的端口726的参数值集{t,p}725的初始实例可被存储在设置在FPGA板710上的闪速存储器760中。例如，可经由WiFi芯片750以无线方式接收参数集725的值{t,p}中的后续变化。
在图7B中图示的示例中，FPGA装置720的数据路径块722被配置成(i)依照算法400的步骤420，基于并行化输入RGB数据703的初始值ri、gi和bi(例如，基于初始值ri和gi之间的差异)确定不同视锥细胞的相对刺激水平；(ii)依照算法400的步骤430来识别与各个像素相关联的并行化输入RGB数据703是否将被修改；(iii)依照算法400的步骤440来基于等式(2)和等式(4)并且使用在步骤420中确定的初始值ri和gi之间的差异对与所识别的像素相关联的并行化输入RGB数据703进行变换，以产生并行化输出RGB数据707的修改值rm、gm和bm。在下面描述由FPGA装置的数据通路块722执行的操作720。
对应于算法400的步骤420的第一操作Op1由数据路径块722执行来基于等式(2)计算初始值ri和gi之间的差异：
d＝ri-gi。 (Op1)
对应于算法400的步骤430的第二操作Op2由数据路径块722执行来将所计算的差异与阈值参数t相比较：
如果所计算的差异超过阈值参数t，则接下来执行对应于算法400的步骤440的修改序列。作为修改序列的第一操作(和第三整体操作Op3)，通过标度参数p来缩放所计算的差异：
tmp＝p×d。 (Op3)
作为修改序列的第二操作(和第四整体操作Op4)，基于等式(4)确定用于修改初始值ri的第一修改项：
作为修改序列(和第五整体操作Op5)的第三操作，基于等式(4)确定用于修改初始值gi和bi这两者的第二修改项：
作为修改序列的第四操作(和第六整体操作Op6)，以下方式依照等式(4)产生修改值rm、gm和bm：
rm＝ri-tmp1
gm＝gi+tmp2
bm＝bi+tmp2。 (Op6)
在此示例中，基于操作(1)至(6)执行的修改是等亮度的，因为从初始值ri中减去的功率量被加到初始值gi和bi。例如，因为所以从初始值ri中减去的功率量的一半被加到初始值gi并且另一半被加到初始值bi。通过将Op6与等式(4)相比较，以下相等相对于所计算的修改项成立：以及或γ(ri-gi)。这相当于并且如等亮度变换所需要的。
例如，与处理参数集{t＝0，p＝0.8}725的第一实例相结合地使用来修改并行化输入RGB数据703的初始值[255，0，0]的操作(1)至(6)产生并行化输出RGB数据707的[153,51,51]的最终值。作为另一示例，与处理参数集{t＝0,p＝0.4}725的第二实例相结合地使用来修改并行化输入RGB数据703的初始值[240,121,44]的操作(1)至(6)产生并行化输出RGB数据707的[216,133,56]的最终值。
图7C示出FPGA装置720的数据路径块722使用数据流水线780的N≥2个并行实例来在一次一个像素基础上执行执行算法400的特定部分所需要的N次操作。数据流水线780包括N次操作，其中取决于算法400的特定部分的复杂性N＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、50、100或更多次操作。
在给定时钟周期期间，与未修改的视频帧fi的像素pj相对应的输入RGB数据703(pj；0)的初始值ri、gi和bi通过输入开关728A被输入到数据流水线中。注意，这里用于输入RGB数据703(pj；0)的索引0表示已经在流水线处理之前对此数据执行了0次操作的事实。对于接下来N个时钟周期，在每时钟周期一次操作的基础上处理与像素pj相对应的RGB数据705(pj；k)，其中k是操作索引，k＝1...N。在图7C中，已经被执行的数据流水线780的操作使用符号“x”来表示，并且剩下要执行的数据流水线的操作使用符号“o”来表示。在第(N+1)个时钟周期期间，与像素pj相对应的输出RGB数据707(pj；N)的修改值rm、gm和bm通过输出开关728B被从数据流水线780输出。注意，这里用于输出RGB数据707(pj；N)的索引N表示作为通过数据流水线780来处理的一部分已经对此数据执行了N次操作的事实。
在图7C中示出的示例中，N＝6对应于用于如上所述执行算法400的步骤420、430和440的操作(1)至(6)。此外，图7C示出在当前时钟周期内通过数据路径块722的RGB数据的快照。这里，与像素pj相对应的RGB数据705(pj；6)已经在6个时钟周期之前被投入到流水线的第一实例780[1]中；已经在一次一个时钟周期的基础上通过操作(1)至(5)的处理；并且其现在正在操作6处被处理。与下一个像素pj+1相对应的RGB数据705(pj+1；5)已经在5个时钟周期之前被投入到流水线的第二实例780[2]中。已经在一次一个时钟周期的基础上通过操作(1)至(4)的处理；现在其正在操作5处被处理。与接下来第二个像素pj+2相对应的RGB数据705(pj+2；4)已经在4个时钟周期之前被投入到流水线的第三实例780[3]中。已经在一次一个时钟周期基础上通过操作(1)至(3)的处理；现在正在操作4处被处理。依此类推直到与接下来第五个像素pj+5相对应的RGB数据705(pj+5；1)已经在当前时钟周期期间被投入到流水线的第六实例780[6]中；并且正在操作1处被处理。另外，在当前时钟周期期间，与像素pj+6相对应的输入RGB数据703(pj+6；0)已经相对于数据路径块722的输入开关728A在上游排队，以在下一个时钟周期期间在流水线的第一实例780[1]中投入。在当前时钟周期之前，已经对输入RGB数据703(pj+6；0)并且对后面的输入RGB数据(例如，输入RGB数据703(pj+7；0)等)执行了0次操作。另外，在当前时钟周期期间，与前一个像素pj-1相对应的输出RGB数据707(pj-1；6)已经相对于数据路径块722的输出开关728B在下游排队以从那里发送出。在当前时钟周期之前，已经对输出RGB数据707(pj-1；6)并且对较早的输出RGB数据(例如，输出RGB数据707(pj-2；6)等)执行了六次操作。
一般而言，图7C示出：在数据路径块722的主数据流水线上以串行方式接收对应于未修改的视频帧fi的序列的N个像素的RGB数据项；然后其在主数据流水线的一部分的N个并行实例上被处理，该部分包括每个RGB数据项通过每时钟周期一次操作而前进的N次操作，因为RGB数据项相对于彼此错开一次操作；最后，所处理的RGB数据项以串行方式会聚回主数据流水线。数据路径块722用来处理RGB数据的数据处理速度通过时钟周期的值来确定，即，短时钟周期对应于大数据处理速度。在一些实施方式中，时钟周期使用设置在FPGA板710上的振荡器来设定。例如，板上振荡器可控制数据路径块722的输入开关728A和输出开关728B以确定用来在数据流水线的相应实例上投入并在N个周期之后从其中提取RGB数据项的速率。为了无需缓冲地实时地修改输入RGB数据703，数据路径块722的处理速度必须等于输入RGB数据的数据速率。
例如，对于具有60帧每秒(FPS)的刷新速率和1920×1080的像素分辨率的视频数据，其数据速率是大约148.5MHz。在这种情况下，具有与148.5MHz振荡器相关联的时钟周期的数据路径块722可无需缓冲地实时地修改输入RGB数据703。作为另一示例，对于具有120FPS的刷新速率和1920×1080的相同像素分辨率的视频数据，其数据速率是大约297MHz。在这种情况下，具有与297MHz振荡器相关联的时钟周期的数据路径块722可无需缓冲地实时地修改输入RGB数据703。因为上述示例均不需要缓存输入RGB数据701/703，所以处理装置720能有利地修改电影而不必首先在本地缓存该电影。这种缓存有时通宵完成，将破坏观众的体验。
注意，为了使用上面指出的时钟周期值并且在不必缓冲输入RGB数据703的情况下操作数据路径块722，已经假定了可在单个时钟周期内执行操作(1)至(N)中的每一个。如果需要较长的时钟周期来执行操作(1)至(N)中的任一个，则必须适当地降低数据处理速度。因此，如果数据处理速度被降低至视频数据速率以下，则将在数据路径块722之前执行一些适当的视频数据缓冲。
在一些实施方式中，为了加速操作(1)至(N)中的每一个的执行，操作(1)至(N)被实现为整数操作，而非小数操作。因为对整数值执行的操作与对小数执行的操作相比往往被执行得更快，所以输入RGB数据703的初始值ri、gi和bi以及处理参数集{t,p}725的值例如在插入到数据路径块722中之前被从小数格式转换为整数(即，定点)格式。此外，例如，一旦它们被从数据路径块722输出，输出RGB数据707的修改值rm、gm和bm被从整数格式转换为小数格式。在图7C中图示的示例中，FPGA装置720的小数至整数转换器792被设置在数据路径块722上游，并且整数至小数转换器794被设置在数据路径块下游。例如，可将小数至整数转换器792实现为将以小数格式接收到的初始值ri、gi和bi以及{t,p}的值乘以216的逻辑，并且可将整数至小数转换器794实现为将整数格式输出的修改值rm、gm和bm除以216的逻辑。注意在图7C中图示的示例中，与作为小数操作实现的操作(1)至(N)相反，当依照作为整数操作实现的操作(1)至(N)来执行对输入RGB数据的修改时，处理速度方面的增益远远超过精度的潜在损失。
在一些其他实施方式中，可对在数据路径块的数据流水线780上以串行方式接收到的K×N个RGB数据项并行地执行与算法400相关联的操作(1)至(N)，该K×N个RGB数据项对应于未修改的视频帧fi的N个像素的K个序列。可在数据流水线780的一部分的K×N个并行实例上处理所接收的K×N个RGB数据项，该部分包括N次操作，因为RGB数据项相对于彼此错开一次操作，所以每个RGB数据项每时钟周期一次操作地前进通过该N次操作。以这种方式，算法400的至少一部分将由配置有数据流水线780的K×N个实例的数据路径块来与配置有流水线780的N个实例的数据路径块722相比快K倍地处理，其中K＝2、5、10、12、15、20或其他倍数。
因为上面关于图7C所描述的技术不需要缓冲输入RGB数据703，所以可使用以下技术来不同地修改来自未修改的视频帧fi的不同区域的初始值ri、gi和bi。在一些实施方式中，为了使用处理参数集{t1,p1}725的第一实例来修改视频帧fi的第一组相邻像素(例如，在GUI中呈现的第一窗口中)的初始值ri、gi和bi，并且使用处理参数集{t2,p2}的第二实例来修改视频帧fi的第二组相邻像素(例如，在GUI中呈现的第二窗口中)，可将一个或多个计数器配置为FPGA装置720的一部分。此类(一个或多个)计数器可用于跟踪要通过数据流水线780的N个实例并行地处理的接下来N个像素是否属于视频帧的与当前被处理的N个像素相同的区域，并且如果不属于，则将当前在使用中的处理参数集更新为要在处理接下来N个像素时使用的另一个处理参数集。
返回参考图7B，在一些实施方式中当处理模块710被包括在软件狗100B/100B*中时，该处理模块可被配置成基于M个预定设定操作，这些预定设定中的每一个与参数集{tj,pj}725(j＝1…M)的相应实例相关联并且例如对应于预定修改水平，例如，初始值ri的5％、10％、15％、...、M％降低。在一些实施方式中，预定设定可由软件狗100B/100B*的用户来设定和/或选择，例如，经由用户输入。在其他实施方式中，可例如基于电影的当前图像帧的特性自动地选择预定设定中的适当的一个。特性可以是对比度、颜色饱和度等。在图7B中图示的示例中，处理模块710包括用于在第一处理参数p(例如，plo、phi等，高达K个设定)、t(例如，tlo、thi等，高达K个设定)的相应值之间切换的K≥2个按钮770。按钮770可由用户使用来为处理参数集{t,p}725设定期望的值组合以使软件狗100B/100B*执行对输入RGB数据703的初始值ri、gi和bi的定制修改。
在一些实施方式中当处理模块710被包括在软件狗100B/100B*中时，处理模块710可包括用于管理由在软件狗外部的电源提供给该处理模块的各种组件(例如，处理装置720、RX 730、TX 740、WiFi芯片750、闪速存储器760、和按钮770)的电力的电源管理模块。因为通过HDMI连接102I*/102O*提供的电力可能不足，用于执行关于图7C所描述的技术的电力将通过USB连接104被提供给软件狗100B/100B*。
在其他实施方式中，处理装置720可用ASIC替换以连同RX 730、TX 740、WiFi芯片750、闪速存储器760、和按钮770一起作为处理模块710的一部分。在一些其他实施方式中，处理装置720以及RX 730和/或TX 740可被集成在ASIC中以连同剩余组件一起作为处理模块710的一部分。所公开的技术的这些或其他ASIC实施方式中的任何一个均可减少流水线级数并且提高处理速度。用于制造这种ASIC的制造技术可以是廉价种类的。
一般而言，算法400可以实现一个或多个技术来改进计算效率并且避免例如当向显示器递送图像时的等待时间问题。例如，在一些实施例中，仅评估像素和/或帧的子集以进行修改。例如，出于计算效率的目的，不是每一帧都被评估(例如，仅每隔一帧或更少的帧被评估)。这种采样可以改进算法400在实时地执行时的等待时间。
在一些实施例中，不在每一帧中都评估每一像素。例如，仅接近于帧的中心(例如，观看者更可能聚焦)的那些像素被评估。可替选地，仅观看者不太可能注意到变化的远离帧的中心的那些像素被评估。可替选地或附加地，可应用图像分析技术来识别帧的哪些部分在焦点上(并且因此很可能被观看者聚焦)并且仅对聚焦部分中的那些像素应用颜色修改。
在一些实施方式中，算法400周期性地对每个帧中的像素进行采样以便判定是否评估其他像素。例如，算法400可检查每第二个或更少的像素(例如，每第三个像素或更少的像素、每第5个像素、每第10个像素或更少的像素、每第20个像素)的颜色。在此初始采样检测到作为用于修改的候选的像素的情况下，算法400可对所识别的像素应用颜色修改。采样区域之间的像素可保持不变或者被进一步采样以确定它们是否是用于修改的候选。可替选地，能通过与初始采样像素相同的线性变换来修改它们，或者能使用采样像素中间的内插值来确定最终像素值。此类采样技术可以用于改进算法400的速度，使得不必评估每一帧中的每一像素。
用于对图像进行编码的压缩技术也可以用于改进效率。例如，在一些实施例中，可以使用色度子采样。色度子采样的示例包括4:2:2、4:2:1、4:1:1和4:2:0子采样。此子采样也可用于改进算法的速度，使得不必评估每一帧中的每一像素。使用这些技术，一般地降低了彩色像素的分辨率，使得颜色的像素渲染变得更容易，而不容易被观看者注意到。可替选地，能使分辨率保持与在初始图像中相同，并且将从基于采样像素的内插值或线性变换导出之间的像素。注意，在开始算法400之前或者在完成算法400之后，如果将对视频的整个帧执行上述中间过程中的至少一些，则能实现缓冲。例如，为了从YUV 4:2:2转向YUV 4:4:4(即，压缩的或“子采样的”至未压缩的YUV数据)将需要实时缓冲内插值。同样地，从YUV 4:4:4转向YUV 4:2:2以用于抽取也将需要缓冲。例如，中间处理缓冲的上述的示例可由RX730和/或TX 740处理。
来自附加硬件组件的输入也可用于修改上述的颜色修改算法。在一些实施例中，系统可包括眼跟踪模块以便跟随用户正在观看的显示器上的哪个位置。随后，颜色修改被应用于显示器上的仅正在观看的位置。可替选地，颜色修改被应用于仅显示器上不正在观看的位置。商业上可买到的眼跟踪解决方案可以被用于此目的。商业上可买到的解决方案的示例是可从Tobii AB(瑞典丹德吕德)买到的Tobii EyeX控制器。
在一些实施例中，算法400修改图像的不是观看者的焦点的那些部分，但是使图像的被聚焦于的部分保持不变。以这种方式，降低了修改对观看体验的影响，因为经修改的像素在观看者的周边中。
这种方法在渲染文本的应用中——诸如在电子阅读器和文字处理软件中——可能是特别有用的。文本常常以高对比度黑色和白色显示，由于先前讨论的原因，即使这些图像通常不包含红色像素，这也可引起特别严重的近视源性响应。在一些实施例中，可仅在图像的一部分(例如，观看气泡)内以高对比度渲染文本，并且可按降低的对比度和/或按模糊效应显示此区域外部的文本。在一些实施例中，在图像的散焦/低对比度部分与观看气泡之间可以存在梯度。为了方便阅读，可以在文本之上移动气泡或者文本可移动通过静止气泡。可以根据用户的优选阅读速度(例如，每分钟20个字以上、每分钟50个字以上、每分钟80个字以上、每分钟100个字以上、每分钟150个字以上、每分钟200个字以上、每分钟250个字以上、每分钟300个字以上、每分钟350个字以上、每分钟400个字以上、每分钟450个字以上、每分钟500个字以上、每分钟最多大约800个字)来选择相对移动的速度。
观看气泡的大小和形状也可视需要而变化。观看气泡可在水平和/或垂直观看方向上对应于用户的视野中的大约20°以下的角度(例如，15°以下、10°以下、5°以下)。观看气泡可以是椭圆形、圆形或某个其他形状。在一些实施例中，用户可设定观看气泡的大小和/或形状。
在一些实施例中，观看气泡可随着它越过文本的线追踪而跟踪用户的手指。装置可以将触摸屏用于手指跟踪。可替选地，可通过追踪触针、鼠标或其他注意力指示器来移动气泡。
可取决于实施方式使用用于确立观看者的焦点的各种技术。例如，眼跟踪技术可用于跟随用户正在观看的显示器上的位置。算法400可使用来自眼跟踪相机的信息来实时地识别用于修改的像素。远离被观看位置的像素被修改同时聚焦的区域未被修改(或者在较小程度上修改)。例如，眼跟踪在移动装置(例如，使用前置相机)、计算机监视器(例如，使用视频会议相机)中和/或在视频游戏控制台情况下可能是特别有用的。
替代视锥细胞刺激确定和近视标度
不是简单地比较ri、gi和/或bi值以便评估像素是否将区别地刺激视网膜中的视锥(包括L和M视锥)，而是在一些实施例中算法400计算通过图像的视锥刺激的其他可量化量度。在一些实施例中，这些量度仅包括L视锥和M视锥。在其他实施例中，也包括S视锥的贡献。在一些实施例中，计算视锥刺激首先涉及：将用于每个像素的RGB值转化到定量地将像素的光谱内容链接到人类视觉中的生理感知颜色的颜色空间。这种颜色空间的一个示例是先前讨论的CIE 1931XYZ颜色空间。此颜色空间类似于人眼的LMS视锥响应定义XYZ三色刺激值。因此，不是比较ri和gi以便评估哪些像素需要颜色修改，而是算法可比较X和Y(或者视需要，X、Y和Z)。例如，在一些情况下，颜色修改被应用于X>Y和Z的那些像素，而不用于X≤Y和/或Z的像素。
可替选地或附加地，可从XYZ三色刺激值计算出LMS颜色空间中的视锥刺激值(参见例如https://en.wikipedia.org/wiki/LMS_color_space)。用于执行此类计算的算法是已知的(参见例如可在www.imageval.com/ISET-Manual-201506/iset/color/transforms/xyz2lms.h tml处获得的xyz2lms程序)。利用LMS值，可将颜色修改应用于候选像素，例如L值高于某个阈值的候选像素和/或L>M(例如，L>M和S)的那些像素。
可替选地，可使用光的物理特性来直接地计算视锥刺激。可从诸如电视、计算机或平板的装置测量来自R、G和B中的每一个的光强度和波长。可计算通过眼并到达视网膜的每个波长的强度。例如通过使用Smith-Pokorny视锥基本原理(1992)或如由Stockman和Sharpe修改的视锥基本原理(2000)，然后可将这些值转化成L、M和S视锥的刺激。
虽然前述技术可以用于修改显示的图像以降低它们的近视源性效应，但是这些技术仅基于图像信息而未说考量的视网膜或观看图像的条件之间的变化。
也能够考量观看者眼中的不同视锥的变化比率和/或视锥的变化空间分布。这是重要的，因为不同的个体已知具有L视锥与M视锥的不同比例。此外，不同的群体平均具有L视锥与M视锥的不同比例。高加索人例如平均具有约63％L视锥，然而亚洲人平均具有相等数目的L到M视锥。因此，特定刺激源的近视源性效应可因不同的群体而不同。
例如，可以基于视网膜模型(或“模拟视网膜”)计算刺激源对不同视网膜的影响。参考图9，用于确定由RGB格式化刺激源对模拟视网膜的视锥刺激水平的示例性算法900如下。算法900通过确立模拟视网膜(920)而开始(901)。一般地，这涉及确立相对数目的L、M和S视锥，并且确立它们的布置图案。图6B示出模拟视网膜的示例。这里，不同数目的L、M和S视锥是按六边形堆积(即，在砖墙图案化网格上)随机地布置的。
算法900以RGB格式接收刺激源图案(910)。如先前所讨论的，RGB刺激源图案对应于像素阵列的颜色。一般而言，例如，像素阵列可对应于单个图像帧或图像帧的一部分。一般地，在正在分析输入视频文件的情况下，每个帧将对应于单独的RGB刺激源图案。图6A示出刺激源图案的示例。
在步骤930中，用于刺激源图案的每个元素的RGB值被转换成对应的一组XYZ三色刺激值。此类变换是众所周知的。参见例如可在http://www.poynton.com/PDFs/coloureq.pdf处获得的1998年8月11日Adrian Ford(ajoec1@wmin.ac.uk<defunct>)和Alan Roberts(Alan.Roberts@rd.bbc.co.uk)的“Colour Space Conversions”。接下来，在步骤940中，使用例如xyz2lms来从XYZ三色刺激值中的每一个计算出LMS值。
在步骤950中，刺激源图案然后被映射到模拟视网膜上。在此示例中，刺激源图案的元素与模拟视网膜的视锥1:1对应，并且映射导致取决于对应视网膜位置处的视锥分别是L视锥、M视锥还是S视锥而选择刺激源图案的每个元素处的L、M或S值。
每个视锥处的刺激水平是根据映射确定的(步骤960)。在一些实施方式中，此确定简单地涉及基于映射向每个视锥指派L、M或S值。在某些情况下，LMS值被缩放以落在特定范围内或者LMS值被加权以由于光谱的某些部分或其他因素而增加或者减小贡献。
算法在输出(970)视锥刺激水平之后结束(999)。
实施方式可以涉及算法900的变化。例如，虽然算法900涉及1:1像素至视锥映射，但是可以使用较高或较低的映射比率。例如，在一些情况下，可针对多于一个像素被成像到单个视锥的刺激源来计算视锥刺激。这可能例如在高分辨率显示器中或者从相对较远处观看显示器的情况下发生。在此类布置中，算法可包括下述附加步骤：计算像素组的颜色的平均值，以提供具有与模拟视网膜相同的分辨率和网格形状的刺激源图案。每个视锥的像素数可以变化。可以使用每视锥2个或更多个像素(例如，每视锥3个或更多个像素、每视锥4个或更多个像素、每视锥5个或更多个像素、每视锥6个或更多个像素、每视锥7个或更多个像素、每视锥8个或更多个像素、每视锥9个或更多个像素、或每视锥10个像素)。
在一些情况下，算法可考量使少于一个像素被成像到每个视锥(例如，每像素2个或更多个视锥、每像素3个或更多个视锥、每像素4个或更多个视锥、每像素5个或更多个视锥、每像素6个或更多个视锥、每像素7个或更多个视锥、每像素8个或更多个视锥、每像素9个或更多个视锥、每像素高达10个视锥)。这是在较低分辨率显示器情况下或者当从更近距离观看显示器时的情况。在此类情况下，可将像素指派给具有与模拟视网膜相同的分辨率和网格形状的刺激源图案中的多于一个网格点。
一些实施方式可包括针对具体显示器和/或用户来计算(即，考量)每视锥的像素数。例如，参考图12A和图12B，可以如下从用于显示器的像素密度计算每视锥的像素数。首先，假定1弧分的典型最大视网膜分辨率θ以及观看距离d，其通常是显示器的对角尺寸的≈2.5倍(即，从12.5’远处观看60”TV，并且从一英尺远观看5.5”iPhone 6)。视需要，可以针对其他观看距离来调整计算。因此，知道屏幕的大小和分辨(例如，对于1080p 60”电视机来说为1,920x 1,080，对于5.5”Apple iPhone 6来说为1,334x 750)，可比较屏幕的每平方面积的像素数和屏幕的每平方面积的视锥数。这些数目的比率给出每视锥的像素数(或倒数)。此针对60”1080P TV在图12B中图示，其中每视锥的屏幕面积等于0.24mm2。
针对60”1080P TV和iPhone 6应用此计算，每视锥的像素分别是0.49和0.24。
在一些实施例中，光的点扩散函数可用于将来自像素的光映射到视网膜中的视锥。如由本领域的技术人员所理解的，光的点扩散函数是由于人眼的不完美光学而导致的，并且影响入射光如何击中视网膜视锥马赛克。
在一些实施例中，来自图1B的等面积视锥基本原理用于计算L、M和S视锥的相对激励。使用视锥基本原理的其他表示的其他实施方式是可能的。这些包括基于量子的视锥基本原理、被校正为能量项的那些视锥基本原理以及已被归一化为峰值的那些视锥基本原理。能使用针对二度或十度观测器的视锥基本原理，或者可使用可获得视锥基本数据的任何其他观测器。此外，这些计算特定针对人的年龄、黄斑色素沉着、视锥马赛克组成和/或其他因素而调整和进行。
在一些实施例中，等能量发光体D65被用于RGB、XYZ与LMS之间的转换。在其他实施例中，可使用其他发光体，诸如CIE-A(白炽灯)、CIE-C或CIE-E。
在一些实施例中，CIECAM02矩阵用于在XYZ值与LMS值之间转换。在其他实施例中，其他矩阵用于执行线性变换。可在这个方面使用任何可接受的变换矩阵(或者如果直接地使用XYZ值，则不使用任何变换矩阵)。
通过计算用于通过刺激源图案的LMS视锥刺激的可量化值，能够量化给定刺激源将区别地刺激视锥——包括L视锥和M视锥——的程度。此量化允许对刺激源(例如，特定图像、视频文件)进行评分，这进而通过比较分数，允许客观地比较不同媒体的近视源性效应。
参考图10，用于对数字视频文件进行评分的算法1000如下。此算法或类似的算法可以被应用于其他媒体，诸如图像文件。算法通过接收(或者生成)用于由数字视频文件的帧刺激的模拟视网膜的视锥刺激值(步骤1010)而开始(1001)。例如，可以使用图9中所示的算法900来确定视锥刺激值。
对于每个视锥，算法针对该视锥(c)及其邻居中的每一个(ni)来计算(1020)LMS刺激值的平均值。在此类实施方式中，视锥c被认为是视觉感受野的中心并且最近邻居是周边。对于m个最近邻居，如等式(5)中所示的被计算如下：
一般而言，邻居的数目将取决于受刺激视网膜中的视锥图案以及每个视锥包括有多少邻居。在一个实施例中，考虑仅最近邻居。例如，在网格图案中，视锥具有八个最近邻居。这种图案被图示在图11A中。利用六边形堆积，每个视锥如图11B中所示具有六个最近邻居。
在步骤1030和1040中，邻居刺激值ni与平均值之间的差被计算和求平方并且除以这提供视锥c及其最近邻居中的每一个之间的刺激中的相对差异的量度。在1050处，依照等式(6)对这些值求和，从而为视锥细胞c提供邻居平方和(NSS)的值：
此值提供视锥c相对于其最近邻居的刺激的水平的定量量度。认为与较低的NSS值相比，相对较高的NSS值表示大的差异响应并且对应于来自视锥c的较大的近视源性响应。
虽然在这种情况下使用平方和来计算相对视锥刺激的量度，但是其他方法是可能的。例如，可以使用ni与之间的差的绝对值的和。可替选地，可以使用相对绝对值或总体范围。其他替代方案包括计算值的方差或标准偏差。
针对受刺激视网膜中的每个视锥计算NSS值(1060)并且然后可计算整个帧上NSS值的平均值(1070)。对于每个帧重复此过程(1080)并且然后计算所有帧上NSS值的平均值(1090)。
最后，经帧平均的NSS值被缩放(1095)到期望范围(例如，百分比)并且/或者基于经帧平均的NSS值对媒体文件进行评分。
下表1提供针对变化刺激源的这种计算的示例性结果。第一列“帧”列举用于每个实验的刺激源。使用100×100像素阵列(“像素计数”)，并且假定1:1视锥至像素映射。L至M至S视锥的百分比像列2-4中所指示的那样变化。每个计算的结果被提供在第6列(“原始标度”)中。分数是援引原始的，未归一化为任何特定值。
帧 ％L ％S ％M 像素计数 原始标度 注释
R＝G＝100 3 5 32 100x100 4.123
R＝100 63 5 32 100x100 10.08
R＝255 63 5 32 100x100 79.4
G＝255 63 5 32 100x100 61.39
R＝255 48 5 48 100x100 97.96 亚洲人比率
R＝100 48 5 48 100x100 12.61 亚洲人比率
R＝G＝B＝100 63 5 32 100x100 0.217
R＝G＝B＝75 63 5 32 100x100 0.12
R＝G＝B＝255 63 5 32 100x100 1.71
R＝G＝B＝0 63 5 32 100x100 0
R＝255 0 5 95 100x100 1.3215 红色盲者
R＝255 95 5 0 100x100 14.7700 绿色盲者
BW棋盘格 63 5 32 100x100 438.04
BW棋盘格 48 5 48 100x100 444.014
BW棋盘格 0 5 95 100x100 460.9 红色盲者
BW棋盘格 95 5 0 100x100 425.4 绿色盲者
表1：示例性近视源性标度分数
一般而言，近视源性值可被归一化化为标度或者指派指示内容近视源性效应的某个其他标识符。例如，值可被表示为范围(例如，从1到10)中的值，被表示为百分比，或者通过某个其他字母数字标识符(例如，作为字母等级)、色标、或描述来表示。
可以以许多方式使用用于内容的近视源性标度(诸如上述的标度)。例如，标度允许关于其对观看者的近视源性效应对内容(例如，电影或其他视频文件)进行评价。
标度也提供用于测量修改图像——包括改变图像的颜色——的算法的客观方式。它们可用于对被设计来增加或者减小邻近视锥对比度的算法的效果进行评价。它们也可用于对被设计来增加或者减小近视源性的算法的效果进行评价。例如，可通过比较公共视频文件在使用相应算法来修改它之后的分数来比较算法。在一些实施方式中，可使用标度来比较对具有不同计算效率的算法的近视源性降低的影响。例如，可评估修改视频文件中的每一帧的算法与修改更少的帧(例如，每隔一帧、每三帧等)的算法之间的权衡。类似地，可评估评估每一像素的算法与对帧内的像素进行采样之间的权衡。
虽然本文示例描述电子图像和视频，但是本领域的技术人员应了解的是，这种标度在非数字世界中可能是有用的，例如以对印刷媒体——包括书籍、报纸、棋盘游戏等——的邻近视锥对比度或近视源性进行评价。能测量从这种物理媒体反射的光并且能以上面阐述的方式计算视网膜刺激。
使用近视源性标度设计的电子阅读器和字处理器
除了评估媒体之外，还可以在产品的设计中使用定量近视源性标度。例如，近视源性标度可用于评估某些类型的显示器中的颜色的组合，并且识别在近视源性标度上有利地评价的那些颜色组合。
此类颜色组合在显示特别是通常以显示器所允许的最大对比度在白色背景上使用黑色文本来显示的文本时是有用的。然而，认为文本与背景之间的高对比度水平在观看者的视网膜处产生高对比度水平，这进而导致近视。因此，认为可以通过选择提供相对较低的总体视锥对比度的颜色组合来降低阅读的近视源性效应。这在按照各种设定显示文本时可能是有用的，各种设定包括但不限于电子书硬件、电子书软件、文字处理软件等。
因此，近视源性标度——诸如上述的近视源性标度可以用于选择用于显示文本的颜色组合。这可通过使用标度来评估用于文本和背景的颜色的不同组合来完成。
作为示例，对于使用具有变化对比度边缘的候选文本和背景颜色的100×100棋盘来建模的一系列颜色组合执行示例性评估。此图案向刺激源提供50％文本颜色和50％背景颜色。可使用提供文本和背景颜色之间的不同比率的其他图案，其更能代表某些字体、间距和边距(例如，约5％文本颜色、约10％文本颜色、约15％文本颜色、约20％文本颜色、约25％文本颜色、约30％文本颜色、约35％文本颜色、约40％文本颜色、或约45％文本颜色)。
使用在线性行和列网格中具有100×100视锥图案的模拟视网膜，并且使用像素与视锥的1:1比率。
出于示例的目的，假定了8位颜色。因此，选择具有每个RGB的从0到255的值的每个颜色。可用的颜色空间使用每一颜色以50的步长来采样(对于每个文本和背景来说为63个值)，从而一共产生总共66或46,656个组合。
参考图13，三维曲线图示出实验的结果。垂直标度给出未缩放的近视源性分数。水平轴给出相应的文本颜色和背景颜色。注意的是，水平标度上的值用十六进制加以表达，其中0-255RGB值被转换为十六进制并且颜色被报告为RRGGBB。
结果范围从近视源性分数0(白色背景上的白色文本和黑色背景上的黑色文本)到419.34(白色背景上的黑色文本)变动。因此，提供降低的近视源性分数的颜色组合(例如，青色上的浅绿色，具有155的分数)可以被选择用于在显示文本时使用。
显然，最低分数(白色上白色、黑色上黑色)是不切实际的，因为它们在文本与背景之间不提供对比并且不能被读取。然而，一般地，可选择具有低但非零分数的颜色组合。在一些情况下，由于文本与背景之间的低颜色对比度而在文本的可读性方面存在权衡。因此，可以在选择电子阅读器颜色组合时考虑附加准则。例如，可以考虑用于可读性的客观指标。预期当颜色系统可在文本和背景颜色之间最佳地区分时(例如，当L和M值在文本与背景之间差异最大时)发生最高可读性。这与假定当相邻视锥具有最高差异刺激时发生最高近视源性效应的近视源性标度不同。换句话说，近视源性效应来自文本与背景之间的差异(这改进可读性但增加近视)，也来自文本和背景内(这不改进可读性但增加近视)两者。
作为示例，可以通过调查受访者来对可读性(R)进行评分。可替选地，可使用LMS系统或其他颜色系统来基于文本与背景之间的颜色对比度对它进行评分。可以使用如下公式来量化此类差异：
这里，L、M和S是上述值，其中下标1指代文本颜色并且下标2指代背景颜色。αR、βR和γR是用于对视锥系统的相对贡献进行加权的加权因子。可凭经验确定这些因子。在此示例中，等面积函数被用于L、M和S，并且针对四个观看者(三名三色女性和一名男性红色盲者)的群体来确定αR＝0.17、βR＝0.84、γR＝0.01的值，以使用示例。
也可以其他方式(例如CIELAB空间中的两种颜色之间的距离ΔE*ab)对可读性进行评分。颜色差别的量度由Brainard和Stockman(Vision and Vision Optics,2009,“Chapter 10:Colorimetry”)描述并且在此处在等式(8)中给出：
参考图14A和图14B，来自实验的若干颜色组合的结果被制成表。在每个表中，列1、2和3是用于背景颜色的RGB值(各自从0到255)，列4-6是所对应的X、Y、Z三色刺激值，并且列7-9是所对应的LMS值。列10、11和12是用于文本颜色的RGB值(各自从0到255)，列13-15是所对应的X、Y、Z三色刺激值，并且列16-18是所对应的LMS值。在列19中给出了基于具有50％文本/50％背景的100x100棋盘网格的所计算的近视源性标度分数，并且在列20中给出了相对于白色背景上的黑色文本的分数(行1)中的百分比降低。颜色方案的示例被示出在列21中。接下来四列(22-25)给出与可读性分数有关的值。特别地，列22给出分别用于和的值。列25给出可读性分数R，其中使用值αR＝0.17、βR＝0.84、γR＝0.01。列26提供由可读性/近视分数比率组成的复合分数。
考虑某些示例来图示在识别用于文本渲染的文本/背景颜色组合时考虑可读性的重要性是有益的。例如，考虑分别具有用于背景的(200、150、150)和用于文本的(100、150、200)的RGB值的第一颜色组合，以及分别具有用于背景的(250、150、100)和用于文本的(250、150、150)的RGB值的第二颜色组合。图15A示出表，其中列1、2和3是用于背景颜色的RGB值、列4-6是所对应的X、Y、Z三色刺激值，并且列7-9是所对应的LMS值。列10、11和12是用于文本颜色的RGB值，列13-15是所对应的X、Y、Z三色刺激值，并且列16-18是所对应的LMS值。列19示出近视源性标度分数并且列20示来自白色背景上的黑色文本的百分比降低(表示为小数)；列21示出使用颜色组合渲染的文本的示例。列22-24给出与图14中的列22-24相同的参数，并且列25给出可读性分数。因此，使用上述的标度，第一组合和第二组合的近视分数是类似的(均为～18)。如从列21中的示例文本中明显的(至少有趣的是)，第一颜色组合比第二颜色组合更易于阅读。这通过分别为约2.0和0.1的其相对可读性分数来证实。
这还被图示在图15B和15C中分别示出的曲线图中，所述曲线图模拟针对跨越各自具有33个视锥的三行的两个背景带之间的文本带的视锥刺激。图15B示出针对第一颜色组合的模拟视锥刺激。一般而言，文本和视锥具有不同的刺激水平，其中文本刺激水平大致在从32到40的范围内变化。除了高刺激的几个峰值(在此示例中，由模拟S视锥产生)，背景刺激水平在大致从22到30的较低、基本上不重叠的范围内变化。
图15C示出针对第二颜色组合的视锥刺激水平。这里，文本和背景内的差异类似于文本与背景之间的差异。与第一颜色组合相比文本和背景两者具有较大的差异(范围从约35到55变动，除了几个视锥由于背景而具有较低刺激值，在此示例中来自模拟S视锥)。文本的视锥刺激与背景的视锥刺激重叠。
图16A-16C图示针对两个另外的颜色组合示例的相同原理。参考图16A，第一颜色组合具有用于背景的RGB值(150、150、150)和用于文本的RGB值(150、50、50)。第二颜色组合具有用于背景的RGB值(250、100、250)和用于文本的RGB值(150、150、200)。此外，有趣的是，第一种颜色组合比第二种颜色组合显著地更具可读性。列1-26示出与图15A中的列1-26相同的参数。
图16B示出针对第一颜色组合的两个背景带之间的文本带的视锥刺激的曲线图。与文本和背景水平之间的差异相比，文本和背景具有显著地不同的刺激水平并且在文本内和在背景内的差异小。
图16C示出针对第二颜色组合的两个背景带之间的文本带的视锥刺激的曲线图。文本和背景内的差异类似于文本与背景之间的差异。与第一颜色组合相比，文本和背景两者具有较大的差异并且文本的视锥刺激与背景的视锥刺激重叠。
虽然商业上可买到的电子阅读器包括按照与白色背景上的黑色文本相比较可以具有降低的近视源性效应的除黑色和白色以外的颜色组合显示文本的操作模式，但是认为所公开的实施方式提供给与基本上较大降低的颜色组合。例如，NookColor除了提供“白天”(基本对照白色背景的黑色文本)之外还提供诸如“夜间”、“灰色”、“奶油色”、“深咖啡色”和“棕褐色”的“彩色文本模式”(参见例如http://www.dummies.com/how-to/content/nook-tablet-text-and-brightness-tools.html)。
然而，认为此类模式提供大约133的最低近视分数(如使用上述的对于白色(255、255、255)背景上的黑色(0、0、0)文本产生大约438的分数的标度所计算出的)以及从大约0.48到0.60的范围中的可读性/近视分数比率。
然而，如从图14A和图14B中所示的表中明显的，具有小于大约130(例如，大约120以下、大约110以下、大约100以下、大约90以下、大约80以下、大约70以下、大约60以下、大约50以下、大约40以下、大约30以下，诸如从大约20到大约30)的近视分数的颜色组合是可能的。与黑白文本相比，此类颜色可提供大约65％以上(例如，大约70％以上、大约75％以上、大约80％以上、大约85％以上、大约90％以上、大约95％以上)的近视降低的改进。具有0.80或更高的复合可读性/近视分数的颜色组合是可能的(例如，0.85以上、0.90以上、0.95以上、1.00以上、1.05以上、1.10以上、1.15以上、1.20以上、1.25以上、1.30以上、1.35以上、1.40以上，诸如1.45)。
一般而言，可以以各种方式实现基于上述的电子阅读器或字处理解决方案。例如，在移动装置上具有彩色显示器或电子阅读器应用的电子阅读器中，具有有利的近视源性分数和可读性分数的颜色组合可以由用户选择为选项。例如，在设置期间，电子阅读器可向用户呈现用户可从中选择期望选择的各种颜色组合选项。这是有利的，因为优选的颜色组合预期从用户到用户变化，并且提供对选项的选择将允许每个用户使用对他们最期望的颜色组合。通过类比，能以类似的方式确定字处理解决方案。
另一方面，可以使用单色电子阅读器，诸如使用电泳显示器的那些电子阅读器，从而具有颜色组合已经基于诸如上述的那些的标度具有降低的近视源性分数和相对较好的可读性。其他实施例在·权利要求中。

Claims (46)

1.一种方法，包括：
由处理装置接收包括多个像素的帧fi的初始图像数据，其中，所述帧fi中的每个像素的数据在所述处理装置的各个时钟周期内被顺序地接收，并且包括用于第一颜色的值ri、用于第二颜色的值gi、和用于第三颜色的值bi；
由所述处理装置通过对所述像素的子集的数据同时执行操作序列的操作来产生与所述帧fi相对应的帧fm的修改图像数据，其中，每时钟周期对所述子集的不同像素的数据执行所述序列的不同操作，并且在对应顺序时钟周期内对每个像素的数据顺序地执行所述序列的操作，其中，所述序列的操作包括
针对所述子集中的每个像素，至少基于用于所述第一颜色的所述值ri和用于所述第二颜色的所述值gi，确定观看者的眼中的视锥的相对刺激水平；并且
至少基于所述像素对观看者的眼中的视锥的所确定的相对刺激水平来修改所述帧fi的所述初始图像数据，所述帧fm的所述修改图像数据包括针对所述像素的用于所述第一颜色的值rm和用于所述第二颜色的值gm；以及
由所述处理装置将所述帧fm的所述修改图像数据发送到电子显示器，其中，所述帧fm中的每个像素的数据在各个时钟周期内被顺序地发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
以小数格式接收被包括在所述帧fi中的所述值ri、gi和bi，并且
所述方法还包括：在执行所述序列的操作之前将所接收的值ri、gi和bi转换为整数格式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述序列中存在和所述子集中的像素一样多的操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，与在所述帧fi中相比，在所述子集中存在更少的像素。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述帧fi中的所述像素的子集的数据执行所述序列的操作，同时接收用于来自所述帧fi中的所述像素之中、后续的像素的图像数据，并且发送所述帧fm中的所述像素中的较早的像素的修改图像数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定视锥的相对刺激水平包括：确定所述观看者的眼中的邻近视锥的相对刺激水平。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，当在所述电子显示器上观看时，与fi相比较，fm导致观看者的眼中的邻近视锥之间的降低的对比度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述相对刺激水平包括：将用于所述第一颜色的所述值ri与用于所述第二颜色的所述值gi相比较。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于所述多个像素中的至少一些，当gi≤ri时，rm/gm<ri/gi。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当gi>ri时，rm/gm＝ri/gi。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，当gi≤ri时，rm/gm＝a·ri/gi，其中0<a<1并且a的值取决于帧序列中在fi之前的帧数。
12.根据权利要求11所述的方法，a随着所述帧序列中在fi之前的帧数增加而增加。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，fm包括rm＝ri且gm＝gi的至少一个像素。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，对于fm中rm＝ri且gm＝gi的所述像素，gi>ri。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，对于fm中的至少一个像素，bm≠bi。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述相对刺激水平包括确定表示所述第一像素的颜色的通用色度空间中的坐标。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述色度空间是1931x、y CIE色度空间或CIEXYZ色度空间或1964或1976 CIE色度空间。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相对刺激水平基于所述观看者的眼中的L视锥和M视锥的相对光谱灵敏度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述相对刺激水平还基于所述观看者的眼中的S视锥的相对光谱灵敏度。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述相对刺激水平还基于所述观看者的眼中的L视锥与M视锥的相对比例。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述相对刺激水平还基于所述帧当被观看时的像素/视锥比率。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一颜色、所述第二颜色、和所述第三颜色分别是红色、绿色、和蓝色。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一颜色、所述第二颜色、和所述第三颜色是青色、品红色、和黄色。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，基于L、M、和S值来确定所述相对刺激水平，所述L、M、和S值基于fi中的所述像素中的至少一些而确定。
25.一种设备，包括：
电子处理模块，所述电子处理模块包括接收器装置、发送器装置、和耦合在所述接收器装置与所述发送器装置之间的处理装置，其中
所述接收器装置被配置成
接收包括多个像素的帧fi的初始图像数据，其中，所述帧fi中的每个像素的数据包括用于第一颜色的值ri、用于第二颜色的值gi、和用于第三颜色的值bi，并且
在所述处理装置的各个时钟周期内顺序地向所述处理装置发送所述帧fi中的每个像素的数据；
所述处理装置被配置成：通过对所述像素的子集的数据同时执行操作序列的操作来产生与所述帧fi相对应的帧fm的修改图像数据，其中，每时钟周期对所述子集的不同像素的数据执行所述序列的不同操作，并且在对应顺序时钟周期内对每个像素的数据顺序地执行所述序列的操作，其中，所述序列的操作包括
针对所述子集中的每个像素，至少基于用于所述第一颜色的所述值ri和用于所述第二颜色的所述值gi，确定观看者的眼中的视锥的相对刺激水平；并且
至少基于所述像素对观看者的眼中的视锥的所确定的相对刺激水平来修改所述帧fi的所述初始图像数据，所述帧fm的所述修改图像数据包括针对所述像素的用于所述第一颜色的值rm和用于所述第二颜色的值gm；以及
所述发送器装置被配置成
从所述处理装置接收所述帧fm的所述修改图像数据，其中，所述帧fm中的每个像素的数据在各个时钟周期内被顺序地接收，并且
将所述帧fm的所述修改图像数据发送到电子显示器。
26.根据权利要求25所述的设备，其中
由所述接收器装置以小数格式接收被包括在所述帧fi中的所述值ri、gi和bi，并且
所述接收器装置被配置成：在发送到所述处理装置之前将所述值ri、gi和bi转换为整数格式，或者
所述处理装置被配置成：在执行所述序列的操作之前将所述值ri、gi和bi转换为整数格式。
27.根据权利要求25所述的设备，其中，所述处理装置是FPGA装置。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述FPGA装置被配置成执行具有与所述子集中的像素一样多的操作的所述操作序列。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，与在所述帧fi中相比，在所述子集中存在更少的像素。
30.根据权利要求25所述的设备，其中，所述处理装置被配置成对所述帧fi中的所述像素的子集的数据执行所述序列的操作，同时从所述接收器装置接收用于来自所述帧fi中的所述像素之中、后续的像素的图像数据，并且向所述发送器装置发送所述帧fm中的所述像素中的更早的像素的修改图像数据。
31.根据权利要求25所述的设备，其中，所述处理装置被配置成：基于所述观看者的眼中的邻近视锥的相对刺激水平来修改所接收的图像数据。
32.根据权利要求25所述的设备，其中，所述处理装置被配置成：至少基于fi中的所述多个像素中的至少一些的ri和gi和bi的对应值来确定所述相对刺激水平。
33.根据权利要求25所述的设备，还包括电子显示面板，所述电子显示面板被配置成从所述输出接收所述修改图像数据，并且基于所述修改图像数据来显示所述帧序列。
34.根据权利要求25所述的设备，其中，所述电子显示器是从包括液晶显示器、数字微镜显示器、有机发光二极管显示器、投影显示器、量子点显示器、和阴极射线管显示器的组中选择的显示器。
35.根据权利要求25所述的设备，其中，所述处理装置是ASIC装置。
36.根据权利要求25所述的设备，其中，所述接收器装置、所述处理装置和所述发送器装置被集成为ASIC装置。
37.根据权利要求25所述的设备，其中，所述设备是半导体芯片或包括半导体芯片的电路板。
38.一种机顶盒，所述机顶盒包括根据权利要求25所述的设备。
39.根据权利要求38所述的机顶盒，所述机顶盒被配置成从另一机顶盒、DVD播放器、视频游戏控制台或互联网连接接收输入。
40.一种平板显示器，所述平板显示器包括根据权利要求25所述的设备。
41.一种电视，所述电视包括根据权利要求25所述的设备。
42.一种移动装置，所述移动装置包括根据权利要求25所述的设备。
43.一种可穿戴计算机，所述可穿戴计算机包括根据权利要求25所述的设备。
44.一种投影显示器，所述投影显示器包括根据权利要求25所述的设备。
45.一种视频游戏控制台，所述视频游戏控制台包括根据权利要求25所述的设备。
46.一种软件狗，所述软件狗包括根据权利要求25所述的设备。
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