CN110072091A - 呈现图像数据的方法和多调制投影仪显示器系统 - Google Patents

呈现图像数据的方法和多调制投影仪显示器系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及呈现图像数据的方法和多调制投影仪显示器系统。该方法包括：接收输入图像数据，所述图像数据包括多个图像格式；确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。

Description

呈现图像数据的方法和多调制投影仪显示器系统
本申请是申请日为2014年10月2日、申请号为“201480055769.1”、发明名称为“在增强动态范围投影仪上显示数字电影倡导联盟及其他内容”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年10月10日提交的美国临时专利申请 No.61/889,322的优先权，其在此通过引用将其全部内容合并到本文中。
技术领域
本发明涉及显示器系统，更具体地，涉及增强动态范围(EDR)投影显示器系统。
背景技术
数字电影倡导联盟(DCI)是主要电影制作室的合资企业，其始于2003 年3月。DCI的主要目的是开发和推广用于新兴数字电影市场的规范。这些规范包括使得能够实现兼容性和互操作性的一组内容要求。
在首次发布于2005年7月20日(并且随后周期性更新)的“数字电影系统规范”的各个部分中，存在关于投影系统和/或其与颜色空间、分辨率、亮度、对比度和界面有关的内容的一组性能规范。
然而，随着投影仪系统的技术进步，如今大多数先进投影仪的性能可以完全超过DCI规范所规定的投影仪系统。
发明内容
本发明提供在先进高性能投影仪和其他显示器上制备和显示内容。这种显示器包括大尺寸格式、宽色域和高动态范围电影投影仪和其他显示器的各种实施方式。期望将这种投影仪利用在以下所有电影应用中，包括传统电影院和影城(multiplex)、电视、闭路应用、现场音乐会、体育赛事、主题公园、公告牌广告以及包括工业设计系统、电影后期制作、图形艺术、出版等的所有类型的专业应用。这种显示器的对比率通常超过典型的电影标准或现代显示器，包括大于5,000:1的对比率并且可以为1,000,000:1，并且在一些环境中更高。这种显示器的色域通常超过当前电影标准。在本文中公开了用于显示器系统的若干实施方式的提供和显示内容以及其制造和使用方法。
公开了在增强动态范围(EDR)和其他高性能显示器系统上呈现DCI 兼容图像数据的系统及方法。EDR投影仪系统的一种实施方式包括第一调制器和第二调制器。其他实施方式可以使用激光源中的任意激光源来提供分辨率提高的调制器，内容增强包括：分辨率和/或频域处理以及以并行(例如，多个投影仪)或交替方式(以单投影仪模式或多投影仪模式)投影经修改的子帧。
在一种实施方式中，用于在EDR投影仪系统上呈现DCI兼容图像数据的方法包括：接收输入图像数据，所述图像数据包括多个图像格式；确定输入图像数据是否包括DCI图像数据；如果输入图像数据包括DCI图像数据，则对DCI图像数据执行动态范围(DR)处理；以及在EDR投影仪系统上呈现经动态范围处理的DCI图像数据。一种DR处理方法是将第一调制器设置到期望亮度水平，例如全通(fully ON)或者DCI最大亮度与EDR最大亮度的比率。另外，可以针对EDR投影仪设置期望的最小亮度水平。
在另一种实施方式中，一种多调制投影仪显示器系统包括：光源；控制器；第一调制器，所述第一调制器被所述光源照明并且所述第一调制器包括对来自光源的光进行调制的多个模拟反射镜；第二调制器，所述第二调制器被来自所述第一调制器的光照明并且能够调制来自所述第一调制器的光，并且所述第二调制器包括多个反射镜；所述控制器还包括：处理器；存储器，所述存储器与所述处理器相关联并且所述存储器还包括处理器可读指令，使得当所述处理器读取处理器可读指令时使处理器执行以下指令：接收输入图像数据，所述图像数据包括至少一个高亮特征；确定输入图像数据是否包括DCI图像数据；如果输入图像数据包括DCI图像数据，则对DCI图像数据执行动态范围处理；以及在EDR投影仪系统上呈现经动态范围处理的DCI图像数据。
一种用于在增强动态范围(EDR)投影仪系统上呈现数字电影倡导联盟(DCI)兼容图像数据的方法，所述EDR投影仪系统还包括第一调制器和第二调制器，所述方法包括：接收输入图像数据，所述图像数据包括多个图像格式；确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
一种多调制投影仪显示器系统，所述显示器系统包括：光源；控制器；第一调制器，所述第一调制器被所述光源照明，并且所述第一调制器包括对来自所述光源的光进行调制的多个模拟反射镜；第二调制器，所述第二调制器被来自所述第一调制器的光照明并且能够调制来自所述第一调制器的光，并且所述第二调制器包括多个反射镜；所述控制器还包括：处理器；存储器，所述存储器与所述处理器相关联，并且所述存储器还包括处理器可读指令，使得当所述处理器读取所述处理器可读指令时，使所述处理器执行以下指令：接收输入图像数据，所述图像数据包括至少一个高亮特征；确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
一种用于呈现视频数据流内的黑色背景上的亮特征的由处理器实现的方法，所述视频数据流被多调制投影显示器系统投影，所述显示器系统包括第一调制器、第二调制器和处理器，所述第一调制器包括多个模拟反射镜，所述第二调制器包括多个反射镜，所述处理器控制所述第一调制器和所述第二调制器，所述方法包括：接收输入图像数据，所述图像数据包括黑色背景上的至少一个亮特征；确定所述输入图像数据是否包括DCI 图像数据；通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI 图像数据执行动态范围处理；以及以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
当结合本申请中给出的附图来阅读时，下面在具体实施方式中给出了本系统的其他特征和优点。
附图说明
在附图的参考图中示出了示例实施方式。意在将本文中公开的实施方式和图视为说明性的而非限制性的。
图1描绘了适用于本文中所公开的本申请的系统、方法和技术的EDR 投影仪显示器系统的一个实施方式。
图2描绘了适用于本文中所公开的本申请的系统、方法和技术的EDR 投影仪显示器系统的另一个实施方式。
图3描绘了可以受双调制器显示器系统、多调制器显示器系统影响的光学处理/图像处理的高级图的一个实施方式。
图4描绘了用于产生适当的二进制半色调图像的方法的一个实施方式。
图5描绘了用于生成脉冲宽度DMD补偿图像的技术的一个实施方式。
图6是使用预调制至主映射、光场模型和主至预调制映射来产生主配准光场的流程图的一个实施方式。
图7是根据本申请的原理的DCI模式图像处理流水线的一个实施方式。
图8是根据本申请的原理的动态范围处理模块的一种实施方式。
图9是根据本申请的原理的动态范围处理模块的另一个实施方式。
图10是与DCI P3色域图相比较的EDR投影仪系统的色域图的表示。
具体实施方式
贯穿下面的描述，阐述了具体细节以给本领域的技术人员提供更全面的理解。然而，并未详细示出或描述已知元件以避免不必要地模糊公开内容。因此，应当以说明性而非限制性的含义来看待说明书和附图。
如本文中所使用的，术语“部件”、“系统”、“接口”、“控制器”等意在指代计算机相关实体，硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件。例如，这些术语中的任意术语可以是在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行程序、程序和/或计算机。举例来说，服务器上运行的应用程序以及服务器可以是部件和/或控制器。一个或更多个部件/控制器可以驻留在处理内，并且部件/控制器可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。
参照附图描述了要求保护的主题，其中，贯穿附图相同的附图标记用来指代相同的要素。在下面的描述中，出于说明的目的，阐述了很多具体细节以提供对主题创新的全面理解。然而，明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践要求保护的主题。在其他实例中，以框图形式示出了已知结构和装置以便于描述主题创新。
简介
与标准DCI(数字电影倡导联盟)投影仪相比，增强动态范围(EDR) 投影系统具有显著提高的性能。针对满足DCI投影仪规范的投影仪对标准 DCI内容的显示进行设计和分级。这些投影仪与EDR投影仪相比具有更有限的动态范围和颜色空间。为了无伪影(例如，暗噪声、暗轮廓等)地适当显示DCI内容，EDR投影仪应当具有提供与标准的DCI投影仪相同或至少相似的体验的“DCI模式”。期望提供改进的体验，但是其必须没有任何讨厌的伪影且符合内容创建者的艺术意图。
为了给出某种对DCI投影仪和EDR投影仪之间的性能进行匹配的需求的观点，如于2008年3月7日公布的“数字电影系统规范”版本1.2中所公开的，下面的表1是图像参数和公差的参考图表：
表1—DCI图像参数和公差
相比之下，与上面关于(或许最低限度地)兼容的DCI投影仪所指定的的颜色空间和动态范围相比，EDR投影仪系统具有较大的颜色空间和动态范围。
在本文中公开的很多实施方式中，新颖的双调制器、三调制器以及其他多调制器投影显示器系统及技术可以被用于将DCI内容输入至这种 EDR投影仪中，对这种内容进行转换以及按照DCI规范或超越DCI规范呈现视频和/或图像数据。
很多实施方式采用MEMS阵列的组合作为将中间照明投影至第二(或更后)级DMD调制器的第一(或更早)级调制器。
EDR双调制器投影仪实施方式
在以下共有专利和专利申请中已经描述了EDR投影仪系统和双调制投影仪系统，包括：
(1)Ward等人的第8,125,702号美国专利，于2012年2月28日公布且题为“SERIALMODULATION DISPLAY HAVING BINARY LIGHT MODULATION STAGE(具有二进制光调制级的串行调制显示器)”；
(2)Whitehead等人的美国专利申请20130148037，于2013年6月 13日公布并且题为“PROJECTION DISPLAYS(投影显示器)”；
(3)Lau等人的美国专利申请20130147777，于2013年6月13日公布并且题为“APPLICATION OF MEMS PIXELS IN DISPLAY AND IMAGING DEVICES(MEMS像素在显示和成像装置中的应用)”；以及 (4)Kang等人的美国专利申请20120038693，于2012年2月16日公布并且题为“HIGH DYNAMIC RANGE PROJECTION SYSTEM(高动态范围投影系统)”，
在此通过引用将其全部内容合并到本文中。
本文中公开了许多双调制、三调制、多于两调制(在下文中将它们都称为“多调制”)显示器系统，其使用光束转向将光置于(仅在需要的情况下)调制芯片上。
图1是包括(作为调制器的)两个或更多个数字投影仪的双调制投影仪显示器系统100的一个实施方式。图1示出了根据该示例实施方式的单色显示器100。显示器100包括光源102。来自光源102的光104照明第一光调制器106。光源102可以包括例如：激光；氙气灯；激光阵列(例如，二极管或其他)或者其他固态光发射器；弧光灯等。
在一个实施方式中，第一光调制器106可以包括例如在快速开关装置如MEMS装置等上的多个可控元件106a。如下面将更详细描述的，可以选择元件106a使得可以通过适当的控制电路/控制器116将它们转向以将光反射至第二调制器110。控制器116可以包括处理器、与该处理器通信的存储器，并且使得存储器可以包括指令，使得控制器可以适当地控制第一调制器和第二调制器(以及其他调制器，如果它们在所讨论的系统中) 以执行如本文中所描述的强调技术。
该组可控元件还可以包括一组可控模拟反射镜，其可能具有足够快地响应的开关速度以提供用于处理本文中所描述的高亮的子帧呈现。在一个实施方式中，元件106a的开关响应时间可以足够快，以在图像数据的给定帧中将光反射到第二调制器上若干次。例如，根据需要，元件106a可以影响对第二调制器110的二分之一帧照明、三分之一帧照明、四分之一帧照明或者1/n帧照明。
来自第一调制器106的光可以通过光学系统108，其可以包括足够的光学部件以执行对第二调制器110的照明的期望的点扩散函数(PSF)。根据第一调制器106中的元件106a与第二调制器110中的元件110a的比率，期望的PSF可以相应地变化。例如，如果第一调制器106是MEMS阵列并且第二调制器110是DMD阵列，则与其上可以有几百万反射镜元件的 DMD阵列(例如，超过500K反射镜及更多)相比，典型的MEMS阵列具有少得多的元件106a(例如，从几百至几千反射镜元件的范围，100至 2-3K)。
第二光调制器110可以被控制电路116控制(与第一光调制器106可以被控制电路116控制一样)并且包括多个可控元件110a。可以控制每个可控元件110a以选择从第一空间光调制器106入射到元件110a上的(可能通过第二光学系统112)透射至观看区域114的光的比例。
在一些实施方式中，第二空间光调制器110包括能够在导通(ON) 状态与关断(OFF)状态之间切换的光学反射或透射元件110a，例如DMD 装置。在这种实施方式中，可以由将其元件设置成导通或关断的控制器控制第二空间光调制器110。
传递光学装置108将光从第一光调制器106传递至第二光调制器110。当第一空间光调制器106的所有元件106a导通时，该光能够照明第二光调制器110的整个活动区域。该光可以传播过第二空间光调制器110的边缘。传递光学装置108可以使光模糊。传递光学装置108可以由以下传递函数表征，该传递函数至少对从第一空间光调制器106上的点发出的光将如何传播到第二空间光调制器110上进行近似。可以根据第一调制器106 的配置(即，根据哪些元件106a导通以及哪些元件106a关断)以及传递函数来估计或确定第二光调制器110上入射的光的图案。适当的投影透镜112将来自第二空间光调制器110的光聚焦至屏幕114上以供观看。屏幕 114可以包括前投影屏幕或后投影屏幕。
虽然图1的实施方式描绘了单个光通道，应当理解，可以对于投影仪内的一系列颜色通道中的每个来重复第一调制器和第二调制器，使得每个颜色通道包括2个光学偏移反射调制器。一系列颜色通道可以包括红色通道、绿色通道和蓝色通道。光源可以包括例如多个有色激光源。在一个实施方式中，可以以根据来自控制器(例如，116)的信号(未示出)全局地(在亮度上)和/或空间地(局部地)调光的方式来调制光源。
第二调制器的中间信号可以例如基于包括由第一调制器反射的光的点扩散函数和偏移的光场模拟。例如，至第二调制器的中间信号可以基于由每个通道中的第一调制器反射的光的点扩散函数以及每个通道中的偏移。通道中的偏移可以是相同的，或者至少两个通道的偏移是不同的，并且至每个通道中的第二调制器的中间信号基于偏移以及通道之间的偏移差异中的至少之一。
另一个多调制器实施方式
图2是适用于本申请的目的的双调制投影仪显示器系统200的另一个实施方式。显示器200可以包括光源202，其可以包括一个光源(例如，灯等)或多个点光源(例如，激光、LED等)。在数字电影投影仪的背景中，图2中的光源202可以包括一组或更多组激光光源(例如，202-1、 202-2、202-3；202-1’、202-2’、202-3’，其中可以有当组合时可以呈现白光的多个有色光源，例如，红色、绿色和蓝色)。
来自源202的光可以被输送至光学级204中，光学级204可以包括对来自RGB激光源的光进行组合的组合器204-1以及可以提高光的均匀性的积分棒(integrating rod)204-2。此后，光203可以传输通过漫射器206 以为光提供角度分集。如本文中进一步描述的，第一调制器/预调制器208 可以输入该光，并且在控制器220的控制下可以提供预调制器图像处理。
在一个实施方式中(以及如图2中所示)，首先，预调制器208可以是DMD阵列，其通过一组光学元件(例如，针对例如红色通道、绿色通道和蓝色通道的208-1、208-2和208-3)可以对不同的颜色通道进行处理。仅出于示例性目的，预调制器208可以是使用标准棱镜设计的1.2”、2K 反射镜DMD。预调制器208可以被控制以显示二进制半色调图像，例如，其中像素是全ON(导通)或OFF(关断)(其中，可以将关断状态下的光转储(dump)至关断状态光205)。在其他实施方式中，可以适当地控制模拟微电子机械系统(MEMS)和/或其他模拟和/或数字反射器来重新分配光以形成不同类型的图像。
在一个实施方式中，预调制器/半色调DMD可以对均匀光场进行空间调制以产生半色调图像；例如，其中对于整个帧时间或其一部分而言，所有像素是ON或OFF。所得到的半色调图像(适当地被模糊)可以在主调制器/脉冲宽度DMD上产生足够的光水平，尤其在期望避免亮剪切 (bright-clipping)的情况下是如此。由于脉冲宽度DMD仅可以降低光水平，所以模糊的半色调图像应当基本上在每个地方都大于期望的屏幕图像，例如输入图像。在一些情况下，当图像特征如暗背景上的很亮的点可以迫使选择亮剪切或暗剪切(dark-clipping)的不可避免的状况时，可以有意允许一些亮剪切，并且模糊的半色调图像将不大于输入，尤其是点。
在一个实施方式中，为了实现低的光水平并且为了避免光晕，可以将模糊的半色调图像设置成稍大于期望的屏幕图像。所以，模糊的半色调图像可以基本上是期望的屏幕图像上的有限带宽的最小上限，例如，带宽被光学模糊限制。一个实施方式(如下)趋向于产生图像上的有限带宽的上限。其可以不是最小上限，但可以具有类似的性能。该放宽可能是期望的，因为可能较难实现真正的最小值(尽管是可能的)。在该实施方式中，可以满足基本上保留“无亮剪切”属性。
在该实施方式中，可以通过使用空间抖动图案来形成半色调图像。可以在像素的矩形块上定义抖动图案并且可以通过平铺该图案在整个图像上重复抖动图案。图案的大小可以与模糊内核的大小有关，原因是内核对图案进行平滑。内核的大小也可以确定最小非零光水平，例如，抖动图案的一个像素变成ON并且所有其他像素变成OFF可以产生最小水平。在 2013年8月16日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR LIGHT FIELD MODELINGTECHNIQUES FOR MULTI-MODULATION DISPLAYS(用于多调制显示器的光场建模技术的系统及方法)”的共有美国专利申请第61/866,704号中公开了关于该投影仪系统实施方式的另外的信息，其在此通过引用将其全部内容合并到本文中。
该半色调图像207可以通过点扩散函数(PSF)光学级212传输。PSF 光学级可以包括很多不同的光学元件210、214等，例如透镜、漫射器、反射器等。出于本申请的目的，将满足PSF光学级从预调制器208接收半色调图像并且将半色调图像(209)的期望的散焦提供至第二调制器/主调制器216。与第一调制器208一样，第二调制器可以是DMD阵列，其通过一组电学元件可以处理单独的颜色通道(例如，针对例如红色通道、绿色通道和蓝色通道的216-1、216-2和216-3)。仅出于另外的示例性目的，预调制器208可以是使用标准棱镜设计的1.4”、4K反射镜DMD。
主调制器216可以接收光209并且可以被控制器220控制。控制器 220可以采用光场模拟，该光场模拟对半色调和PSF的组合效果进行估计和/或建模以逐像素确定主调制器216上的局部亮度。在其他实施方式，如采用MEMS反射器的实施方式中，控制器220可以类似地对光场信息进行建模。控制器220可以根据该模型来计算、估计或以其他方式确定主调制器216的像素值以修改光场，以产生最终投影/呈现的图像。此后，光213可以通过投影光学系统218传输以在投影仪屏幕(未示出)上形成最终投影/呈现的图像。关断光可以被转储成关断状态光211。
在很多实施方式中，可以产生作为散焦半色调图像与主调制器图像的产物的最终图像。在这样的最终图像中，对比度可以在200,000:1的范围内。
如所提到的，在操作中，图2的投影仪系统可以以各种方式工作：例如，作为时分调制器或脉冲宽度调制器，对两个或更多个串联的DMD和 /或反射器进行操作，DMD和/或反射器两者都用作脉冲宽度调制器。这样的操作趋向于要求精确的时分对准以及时分定序的像素至像素对应。
同样地，图2的投影仪显示器系统可以采用第一DMD/反射器208作为“预调制器”或“预调制(premod)调制器”，并且可以借助于可以被保持期望的时间段(例如，帧或帧的一部分)的半色调图像对光源进行空间调制。该半色调图像可以被模糊以创建空间上减小带宽的光场，可以将该光场施加给第二DMD/反射器216。第二DMD/反射器(称为主调制器)可以对经模糊的光场进行脉冲宽度调制。该布置可以趋向于避免上面提到的两个要求，例如精确的时分对准和/或像素至像素对应。在一些实施方式中，两个或更多个DMD/反射器可以时间上帧对准并且近似地空间上帧对准。在一些实施方式中，来自预调制DMD/反射器的经模糊的光场可以基本上与主DMD/反射器交叠。在其他实施方式中，空间对准可以是已知的并且被考虑，例如，以有助于图像呈现性能。
在一个实施方式中，投影仪系统可以创建二进制半色调图像，可以通过光学部件对该二进制半色调图像进行平滑以创建期望的显示器图像的带宽减小的版本。光学部件PSF的形状可以确定平滑函数的属性。PSF的形状可以影响显示器性能以及系统的计算要求。在很多实施方式中，PSF 成形可以具有以下属性和/或以下准则中的一个或更多个：
(1)PSF可以将最瘦(sparest)半色调图案平滑成相对平坦的场。这可以给PSF的大小施加近似的下限；
(2)较大的PSF可以减小双调制有效的空间频率并且可以导致较大的“光晕”(如本文中进一步讨论的)。这会要求较大的计算成本；
(3)PSF可以具有有限的带宽和有限的上升时间。较高的带宽和上升时间可以要求较大的补偿准确度并且限制计算近似；
(4)PSF可以是紧凑的并且PSF空间范围可以是有限的。PSF可以衰减至零。缓慢的衰减或强的PSF“尾部”可以限制图像对比度并且增加计算要求；
(5)PSF可以基本上径向对称。在计算中可以解决任何不对称。
在一个实施方式中，光学地模糊的PSF可以基本上假定高斯函数或者旋转升余弦函数或者一些具有有限空间范围的其他基本上径向对称的峰值函数等的形状。在很多实施方式中，PSF应当假定有限的空间频率、有限的上升时间和/或有限的空间范围。通常，空间频率和上升时间可以相关。过多的空间频率或上升时间可能要求较密集的采样和较大的建模精确度、增加的计算要求。如果PSF随着图像帧而变化，则可以使用一组PSF，并且可以采用PSF插值法。具有随着PSF位置变化的高空间频率的PSF 可能需要针对适当的插值、增加的计算要求和校正复杂度而设置的较密的模型。可能不期望在PSF脉冲上具有尖峰或脊。此外，可能期望PSF应当在其周边处逐渐衰减而不是在其周边处突然结束。平滑形状将具有较低的空间频率和较长的上升时间。PSF的空间范围可以确定计算算子的大小。具有宽的衰减“尾部”的PSF可以增加算子大小并且从而增加计算要求。
仅在一个示例性实施方式中，PSF表示模糊函数，该模糊函数被应用于例如5×5抖动图案。所以，PSF可以足够大以根据包括5×5网格的1的半色调图像产生相对平的场，其中所有其他半色调像素为0。如果模糊函数基本上具有高斯函数形状等，则其直径可以在10个像素至20个像素范围内。在该示例中，可以指定限制PSF的形状的下界和上界。下界可以是升余弦脉冲，而上界可以是高斯脉冲。
仅对于一个示例，令LB为下界，UB为上界。令“r”为距PSF中心的距离，N为抖动图案的边的大小，“r”与N两者都以像素为单位。然后，可以如下将脉冲幅度归一化成中心值：
LB(r)＝0.9(1/2+1/2cos(πr/N))对于r＜N
LB(r)＝0对于r≥N
UB(r)＝1.1exp(-(r/N)^2)
可以注意到，下界衰减至零，而上界作为高斯函数衰减。衰减是显著的以避免来自PSF尾部的太多光的积聚。应当理解，很多其他PSF形状和函数是可能的，并且本申请的范围包括所有这种变型。
注意参照图3，图3描绘了可以受如图1中描绘的双调制器显示器系统、多调制器显示器系统影响的光学处理/图像处理的操作的高级流程图 300的一个实施方式。均匀光301可以被输入至显示器系统和第一调制器 302(例如，半色调DMD或其他调制器)中，第一调制器302向模糊光学系统304提供半色调图像。此后，模糊图像可以被第二调制器306(例如，脉冲宽度DMD或其他调制器)接收，第二调制器306进一步调制模糊图像以产生屏幕图像303。在一个实施方式中，流程图300追踪可以被存储在控制器中的系统存储器中的一组处理器可读指令。控制器可以接收图像数据，产生半色调图像(例如，在302处)，对半色调图像进行模糊 (例如，在304处)，并且进一步调制图像(例如，在306处)以产生最终图像。
在图1的显示器系统的背景下，可以采用至每个DMD装置的码字作为可用于对所产生的图像进行控制的两个变量。在一个实施方式中，模糊函数可以由光学系统执行并且可以被假定成对于所有图像恒定。在各种显示器系统设计中，模糊函数的设计和半色调编码的方法可以是相关的并且影响显示器的性能。在一个这样的示例系统中，可以考虑以下目标/假设以如下确定半色调编码和模糊函数的适当的选择：
(1)没有亮剪切：在一个实施方式中，入射在主调制器/DMD上的模糊光场可以在每个地方大于输入图像、期望的屏幕图像。主调制器/DMD 可以使光场衰减。
(2)小的光晕：光晕是暗背景上的亮对象周围的暗剪切。考虑到暗背景上的小的亮对象不是亮剪切，亮对象处的模糊光场可以大于亮对象。由于光场可以具有减小的空间带宽，非常接近亮对象处可能不暗。接近亮对象的光场水平可以被主DMD尽可能多地降低，但是可能仍然大于期望的屏幕水平，引起暗剪切。在一些情况下，暗剪切可以表示真正黑以上的提高的水平，通常展现暗细节的损失和对比度的损失。光晕是由暗剪切引起的主要视觉伪影，但是暗剪切可以发生在模糊光场不能表示高对比度、高频率图案的任意局部区域中。局部区域的空间范围可以由能够由模糊内核或PSF的大小确定的光场的带宽来确定。
(3)足够的局部对比度：光场的带宽可以由模糊PSF的大小确定。较小的PSF允许较高带宽光场。但是较小的PSF必须与较密集的半色调图案配对。较密集的半色调图案可能与较小的抖动图案大小相关联；其可以具有较少的离散水平以及较高的第一非零水平。
(4)上面的目标可以竞争。同样地，很多变型和/或实施方式可以是可能的和/或期望的。在本文中将关于DMD对比率、PSF大小和局部对比度考虑进一步对此进行讨论。
下面的表1示出了水平索引的一个示例性10×10图案。对于给定的水平索引，编号的像素和所有较小编号的像素变成ON，而所有较大的编号的像素为OFF。当给定水平图案被模糊时，结果趋向于不是平坦的，并且经调制的场可以具有一些最小值。下面的表2示出了表1的每个水平索引的归一化最小光水平，示出了先前索引的光水平。应当理解，其他图案大小和其他空间抖动图案是可能的并且被包括在本申请中。
表1-空间抖动图案示例
1 93 17 69 33 4 96 20 72 36
61 37 77 29 89 64 40 80 32 92
13 85 5 45 53 16 88 8 48 56
73 25 65 97 21 76 28 68 100 24
49 41 57 9 81 52 44 60 12 84
3 95 19 71 35 2 94 18 70 34
63 39 79 31 91 62 38 78 30 90
15 87 7 47 55 14 86 6 46 54
75 27 67 99 23 74 26 66 98 22
51 43 59 11 83 50 42 58 10 82
表2-表1图案的归一化最小光水平
0 0.919914 0.159947 0.679884 0.319955 0.029713 0.949726 0.189717 0.709671 0.349671
0.599925 0.35989 0.759885 0.279915 0.879896 0.62969 0.389651 0.789665 0.309641 0.909666
0.119936 0.839911 0.039901 0.439936 0.519923 0.149697 0.869623 0.069613 0.469654 0.549684
0.719902 0.239875 0.639914 0.959919 0.199903 0.749686 0.269715 0.669626 0.989631 0.229615
0.479913 0.399908 0.559908 0.079919 0.799928 0.509626 0.429714 0.589671 0.109678 0.829687
0.019936 0.939929 0.179932 0.699874 0.339925 0.009668 0.929686 0.169673 0.689643 0.329627
0.619936 0.379903 0.7799 0.299927 0.899886 0.609645 0.569611 0.769624 0.289596 0.889622
0.139927 0.859917 0.05989 0.459925 0.539903 0.129655 0.849579 0.049569 0.449609 0.529644
0.73988 0.25989 0.65992 0.979956 0.21991 0.729642 0.249675 0.649582 0.969587 0.209571
0.499944 0.419922 0.57992 0.099932 0.819934 0.489581 0.409674 0.569627 0.089634 0.809642
在该实施方式中，对于任意特定输入像素，模糊半色调图像的相应像素的水平应当较大。为了在该像素处获得期望的较大水平，可以对模糊内核的空间范围内的输入图像的所有邻近像素进行评估，例如，具有比期望水平小的水平的那些邻近像素中的任意像素可以变为ON。该方法的一个实施方式可以如下被影响：
对于任意特定输入像素，选择水平索引使得全帧光场的水平大于像素水平。例如，可以选择水平索引(例如，对于整个帧)，该水平索引创建半色调图案，当被模糊时，该半色调图案超过像素水平。
考虑到该全帧半色调图案，其PSF并不将光贡献于特定像素的所有像素可以被关断而不会影响特定像素的水平。
应当注意，该方法可以不产生具有特定水平的半色调片(tile)，给予半色调图像块状外观。相反，各个像素可以被导通或关断，这取决于它们的索引以及与图像特征的接近度。在其他实施方式中，可能影响误差扩散和/或局部蓝色噪声，例如，其中半色调网格可以由相应的像素局部地确定阈值。
应当注意，虽然一个实施方式可以受有序抖动影响，但是其可以与扩展关联以达到上限。在最低水平处，平滑会是关心的问题，例如，对于抖动图案仅一个像素导通。为了不同的平滑效果，可以应用其他方法如蓝色噪声和/或FM抖动。对于另一示例，考虑小于暗背景上的全亮度处的小的亮对象。在这种情况下，引入的光晕可以比期望的宽。扩展区域可以不全使用1来填充。具有全部1的更紧凑区域可以显示较少的光晕，原因在于显示器的光晕宽度大于眼镜炫光(eye glare)宽度。降低小的亮对象的亮度可以减小光晕宽度，而不是仅降低光晕亮度。
图4示出了用于产生适当的二进制半色调图像的方法的一个实施方式。半色调图像模块400可以接收输入图像数据401并且可以在402处将图像数据扩展至模糊内核的范围，以产生扩展的输入图像x(m,n)。如果 x(m,n)>htLevel(m,n)，则可以将所得到的二进制半色调图像b(m,n)设置成 b(m,n)＝1，其中，可以将htLevel(m,n)给定为表2中的作为例如平铺在整个图像帧上的图中的值。可以返回二进制半色调图像作为b(m,n)。
在一个实施方式中，可以使用扩展算子来实现接近最小上界。其他实施方式可以采用能够提供内核下的元素中的最大值的非线性滤波器。
主调制器/脉冲宽度DMD对模糊半色调图像光场进行调制以产生期望的屏幕图像。脉冲宽度DMD可以仅对光进行衰减，所以光场可以是期望的屏幕图像上的上界以防止亮剪切。另外，为了防止暗剪切，光场可以是最小上界。可以使用光处理的模型对模糊半色调图像光场进行计算、估计或以其他方式进行建模。在一个实施方式中，光处理可以被假定成仅模糊，例如，可以忽视预调制器至主调制器对准。在一些实施方式中，这可以是整体配准误差。
在其他实施方式中，可以考虑这样的对准并且产生要应用的校正因子。例如，在实际的显示器上，由预调制DMD创建的模糊光场帧可以不与主DMD帧完全对准。例如，光场图像可以被稍微旋转、偏移或缩放以在帧边缘处提供过扫描。由于模糊光学器件和其他光学器件，这样的图像也可以被扭曲。对于这样的可能性，将预调制DMD上的点映射到主DMD 上的点的预调制至主映射可以被测量并且用作映射例如查找表(LUT)等。
图5描绘了用于生成脉冲宽度DMD补偿图像503的技术的一个实施方式。可以将二进制半色调图像(例如来自图4的403)输入至模糊模型 502中并且可以在504处对其求倒数(reciprocate)。可以通过将输入图像除以建模的模糊半色调图像光场，例如，将输入图像501(在506处)乘以模糊半色调图像光场的倒数来确定脉冲宽度DMD补偿图像。
在实际的显示器上，给定预调制像素的PSF形状取决于其在预调制帧上的位置。模糊光学装置可以不对所有预调制位置同样地进行模糊。局部区域中的像素的PSF可以被假定成变化很小并且所有像素可以被假定成具有相同的能量(例如，给定入射在预调制上的均匀光场)。然而，在实际的显示器上，每个PSF可以趋向于不同。在一个实施方式中，对于2K帧，每个PSF可以被单独建模和/或被应用于图像区域的局部部分，例如，产生可以被捕获、存储、建模和计算上使用的2百万个PSF。其他实施方式可以提供简化模型以降低该复杂度。因为局部区域中的PSF趋向于相似，所以单个PSF模型用于表示例如至少在局部区域和/或图像区域的局部部分中的所有PSF。这样，可以测量或者以其他方式对潜在局部的PSF 模型进行建模以提供适当的PSF模型。
主DMD对模糊光场进行补偿以产生最终屏幕图像。在一个实施方式中，可以对主DMD像素网格执行光场补偿。对于该补偿处理，可以在主像素网格上表示模糊光场。然而，通过对预调制像素网格上的半色调图像进行模糊来形成光场。另外，预调制调制器和主调制器可以不对准。
为了影响适当的补偿处理，存在要从中选择的两种可能的替选实施方式。第一实施方式可以是对预调制网格上的光场进行建模然后将其映射至主网格。第二实施方式可以是通过对与主网格上的每个预调制像素相关联的PSF进行建模来对主网格上的光场进行建模。虽然本申请包括两种替选实施方式，但是现在将描述第一实施方式，即，对预调制网格上的光场进行建模并且将其映射至主网格。在一个实施方式中，可以将点映射在主网格上，考虑几何失真和/或光学失真。
可以出于以下原因选择该第一实施方式：
(1)因为PSF可以在局部区域中基本上保持其形状。因此，可以通过针对整个区域使用单个PSF对半色调图像进行标准卷积处理来在预调制上的局部区域中对光场进行建模。
(2)由于预调制与主未对准，主上的局部区域中的PSF可以具有不同的采样相位，并且需要考虑这些采样相位。在一些实施方式中，因为预调制和主可以不对准，所以会存在将固有的预调制网格对准的PSF模型移动至主网格的一些采样相位移动。
(3)如果在主调制器上建模，则即使PSF形状在局部区域中不改变，当计算卷积时，由于采样相位变化，可能仍然需要使用不同的PSF。
(4)PSF被固有地预调制参考。与预调制相比，对于主而言，需要建模和记录更多PSF。
(5)对光场进行建模可以趋向于计算成本高。对于实际实现，可能需要对PSF进行子采样和近似。如果在预调制网格上执行，则这可以更简单。
(6)将建模的光场从预调制映射至主具有计算成本，但是可以少于对主上的光场进行建模的成本。
(7)通过将建模的光场从预调制映射至主可以影响对预调制上的光场的建模。可能期望该映射是准确的。对于特定显示器，预调制与主对准是固定的。如果映射有误差，则它们可以是固定的。例如，可以通过在校正处理期间对PSF进行修改来考虑误差，例如，映射中的偏移误差可以由 PSF模型在该帧位置处的偏移抵消。
另外，由于预调制与主未对准，输入图像可以被映射至预调制网格以用于计算半色调图像的处理。该处理可以不要求像将光场映射至主那样高的准确度。图6描绘了上面提到的第一实施方式。系统在控制器的指挥下可以接收输入图像601。在604处计算半色调图像之前，可以应用主至预调制映射602。在606处可以应用光场建模，然后可以在608处应用预调制至主映射以产生主配准光场603。在一些实施方式中，主可以是一个分辨率(例如，4K)，预调制可以是另一分辨率(例如，2K)；但是处理可以能够影响其他映射。例如，处理可以影响2K/2K映射，但是投影仪系统可以将2K主上转换至4K。当然，其他映射也是可行的。
用于EDR投影实施方式的DCI内容映射
已经讨论了EDR投影仪系统的若干实施方式，现在将讨论这样的 EDR投影仪系统可以如何处理能够包括不同的图像数据格式的输入数据流。因此，虽然可以构造给定的EDR投影仪系统(例如，如图1、图2 的实施方式或者其他)，本申请的很多实施方式能够输入图像/视频数据，该图像/视频数据可以包括EDR图像/视频数据和/或DCI指定图像和/或视频内容。
如所指出的，与标准DCI(数字电影倡导联盟)投影仪相比，EDR 投影系统具有显著提高呈现性能的潜力。通常，针对满足DCI投影仪规范的投影仪来对标准DCI内容的显示器进行设计和分级。与EDR投影仪相比，这些投影仪具有更有限的动态范围和颜色空间。例如，即使DCI规定投影仪的最小2000:1连续对比率，但实际上很少投影仪超过该值，因此通常使用近似对比率2000:1进行所有分级。
为了无伪影(例如，暗噪声、暗轮廓等)地适当显示DCI内容，EDR 投影仪应当具有以“DCI模式”，该“DCI模式”提供与标准DCI投影仪相同或至少相似的体验。可能期望提供改进的体验，但是必须没有任何讨厌的伪影并且与内容创建者的艺术意图一致。
图7描绘了EDR投影仪系统700的一个实施方式，该EDR投影仪系统700还包括可以有效地呈现作为输入的EDR图像和DCI图像和/或视频数据701两者的图像和/或视频处理模块，如上面提到的，其还可以提供 DCI模式。投影仪750广泛地包括光源752以及通过投影仪光学装置758 传输光并且将光传输至屏幕760的双调制器754、756。可以以上面描述的图1和图2的方式或者以可以影响EDR图像/视频的呈现的任意方式来构造投影仪750。
此外，图7描绘了视频/图像流水线720的一个实施方式。在702处，流水线接受输入数据和/或元数据701，并且可以检测当前输入是EDR格式、DCI格式还是任何其他数据格式。系统可以以多种方式确定输入图像数据是否DCI格式、EDR格式和/或任何其他格式。一个可能的方式是检测与输入图像数据关联的任何元数据。元数据和/或标签可以给系统通知图像数据与哪种格式兼容。对于控制器/系统而言另外的可能的方式是对图像数据进行分析并且检测图像数据是否在DCI参数(例如，色域、发光度等)内。控制器/系统也可以检测输入图像数据参数中的任何可能的变化以自动地检测图像格式。
如果流水线当前在702处接收DCI兼容图像/视频数据，则流水线720 可以执行以下处理模块中的所有模块或任意模块，以将最终图像适当地呈现在屏幕760上。模块704可以执行期望的色域映射和/或颜色空间转换 (例如，通过3×3矩阵或者色域映射的任何其他已知技术)。在一个实施方式中，模块704可以使用元数据来确定图像数据的颜色空间。可替代地，模块704可以通过数据测试来确定颜色空间。如下面将更仔细地讨论的，颜色空间转换可能是期望的，并且在很大程度上，由投影仪系统的架构引导。例如，如果投影仪系统由一组激光光源照明，则色域映射可以有助于提高观看者的体验以及对最终图像的感知。
模块706可以提供多种动态范围映射技术，这取决于投影仪系统的架构以及期望的视觉效果。例如，在一个实施方式中，模块706可以基于元数据来确定期望的性能。这样的性能可以是对用于生成图像数据的处理的限制。如本文中将进一步讨论的，模块708可以影响通过将DCI指定内容呈现在EDR投影仪系统上而引起的伪影减少。模块710可以影响涉及观看区域中的视觉环境条件的多种技术。这些环境条件可以包括空间环境数据(例如，环境光水平和环境颜色)以及空间反射率数据(例如，反射颜色和大小，由于来自屏幕的光可以被墙或者其他对象反射回至屏幕)。
应当理解，模块710也可以用在除了双调制器显示器系统或者多调制器显示器系统(例如，高性能和/或高f数显示器系统，或者可以超过DCI 规范的任何其他系统)以外的投影系统中。例如，4K高照准激光投影仪系统(例如，大格式数字投影仪系统)也满足。在712处，控制器720可以将控制信号和/或数据信号发送至EDR投影仪以将最终图像呈现在屏幕760上。例如，控制器可以控制和/或供能给任何适当的显示器，例如EDR 双调制显示器或其他高性能显示器系统。
应当理解，不同的光源可以应用于投影仪系统的各种实施方式。例如，在各种实施方式中，光源751可以包括任何适当的光源，例如氙气灯、激光、LED、基于纳米管的光源。另外，光源可以展示天然极化，能够基于磷或其他发光材料或者光转换材料如量子点。
在很多实施方式中，模块710的功能可以被配置成对稍后被组合的单独的图像进行操作。这样的组合可以是电子的(例如，图像数据产品)或者以某种方式投影来形成完整的图像。例如，图像可以是3D图像的左通道和右通道或者高分辨率图像和低分辨率图像和/或空间频率图像。通常，图像是同一帧的同一内容主题。例如，3D图像中的同一场景的左视图图像和右视图像，同一帧的低空间频率图像和高空间频率图像(被再现的同一基本图片或者图像，主要由低空间频率内容构成的图像之一，主要由高空间频率内容构成的其他图像)。在一个实施方式中，本发明给3D图像的左通道和右通道中的每个准备低空间频率内容图像和高空间频率内容图像。
模块710中的图像处理可以包括附加硬件或处理能力，包括例如产生不同图像所需的下采样器/上采样器、3D转换器、空间分频器/转换器或者其他硬件。也可以利用给原始图像数据设置的元数据来产生图像或者指导其他处理元件产生不同图像。可以在后期制作处理中使用例如专业显示监视器产生附加图像的元数据或产品。可替代地，可以在原始图像数据中提供图像，可以在源处(例如，用于3D的不同的视图摄像机/拍摄装置，和 /或拍摄同一场景的低空间频率和高空间频率摄像机)捕获这样的图像。
模块710内的各种处理可以各自对附加图像进行操作并且提供输出。例如，可以单独执行颜色空间转换并且对图像中的每个使用不同的参数 (例如，处理低空间频率图像的第一组参数以及处理高空间频率图像的第二组参数)。一旦被处理，图像被输出以供显示。图像可以被电子地组合 (作为组合的一组图像数据)并且被显示或被投影以供观看者观看。
可替代地，当被投影和/或被观看时，可以同时显示或投影附加图像并且将其整合在一起。例如，可以将图像提供至单独的投影系统、投影低空间频率图像的第一投影系统以及投影同一图像的高空间频率版本的第二投影系统。投影可以是同时的。投影系统可以被反同步，以使得投影系统可以在投影低空间频率内容图像与高空间频率内容图像之间交替。在一个实施方式中，使用四个投影仪并且可以各自配置成以任意模式投影任意不同分辨率、空间频率和/或视图(例如，3D图像的通道)的图像。在一个实施方式中，利用四个投影仪对左通道和右通道在低空间频率和高空间频率间交替并且在不同时刻从不同投影仪投影的3D图像进行投影。
动态范围处理实施方式
与标准DCI投影仪相比，EDR投影仪具有大得多的动态范围(100X 至1000X)。另外，与标准DCI投影仪相比，EDR投影仪可以明显更亮，与DCI投影仪48尼特相比，EDR投影仪为108尼特。此外，对于双调制 DMD-DMD投影仪(例如，如图1和图2中)，可以一起并且以变化的方式使用两个调制器，以创建EDR图像。
图8是可以由EDR双调制器投影仪系统利用以处理DCI兼容输入数据的方法(800)的一个实施方式。在一个实施方式中，可以以投影仪系统的控制器中的软件、固件或组合来实现该方法。在802处，控制器可以接收EDR、DCI图像/视频数据或者任意已知格式的图像/视频数据的组合作为输入。在804处，控制器和/或系统可以检测输入图像数据表示哪种格式。在一种情况下，如果输入数据不是DCI兼容的，则系统可以根据 EDR或者其他已知图像格式来处理输入数据。
如果该输入图像数据是DCI兼容的，则在808处，控制器/系统可以将第一调制器(例如，作为预调制器的图1中的106或者图2中的208) 设置成全导通。这将投影仪系统设置成其可能的最大亮度。在810处，控制器/系统可以将控制信号和/或数据信号发送至第二调制器，以形成被投影的期望图像。以这种方式，可以像单调制器投影仪一样使用EDR投影仪，其足以呈现DCI兼容图像数据。
由于用于制造具有与DCI投影仪类似的对比率的投影仪的该方法将使预调制器全导通，结果将与虚拟单个调制器系统一样，并且将趋向于具有与DCI投影仪几乎相同的动态特征。在EDR投影仪能够再现较高光水平的一些实施方式中，可以将输出向下调整至DCI水平，即48尼特。因此，可以针对光源(例如，关闭光源的输出)或者可替代地或组合地产生适当的控制信号，以将第一调制器设置成产生小于全导通的半色调。例如，如果EDR投影仪采用激光光源，则最大亮度可以在108尼特的范围内。因此，可以将空间半色调基本上设置成比率48/108或者(DCI最大亮度) /(EDR系统的最大亮度)。应当理解，本申请考虑了小于全导通的其他期望亮度比率，本申请的范围包括这种其他期望比率。另外，对于其他实施方式，可以考虑其他最大亮度投影(例如，除了108尼特以外)，并且本申请包括其他实施方式。
在操作中，如果投影仪系统接收EDR图像内容和DCI图像内容的组合，则视情况而定投影仪系统可以在DCI模式与EDR模式之间切换。如上面所讨论的，当EDR数据被输入和呈现时，投影仪系统可以采用双调制器操作的全范围。当DCI数据被输入和呈现时，投影仪系统可以设置第一调制器的适当DC水平(例如，全通或者其他)，并且采用第二调制器作为图像呈现调制器。
用于动态范围处理方法的另一第二方法是：使用投影仪系统的双调制技术，但是添加绝不允许投影仪下降到其以下的光基底(light floor)。仅对于一个示例，可以将该基底置于峰值的1/1800处，这将导致良好的DCI 投影仪的正常连续对比率。该方法提供无伪影并且同时对比率一定程度增大的图像。与前面一样，可以将峰值输出设置成48尼特。
图9是该第二动态范围处理方法(900)的一个实施方式。当在902 处接收到输入图像/视频数据时，投影仪系统可以在904处确定输入图像数据是DCI内容、EDR内容还是其他内容。如果该内容是EDR，则投影仪系统可以在906处确定如期望地对EDR或其他内容数据进行处理。在输入数据是DCI内容的情况下，投影仪系统可以调整针对一个或两个调制器、光源(或者上述中的所有)的图像数据信号或者控制信号以影响照明的光基底水平。
为了影响该光基底，存在单独使用或者组合使用的多种可行的技术。对于一个可能的实施方式，投影仪系统可以改变图像数据，使得图像的暗区域的亮度提高至光基底水平。如上面所讨论的，在另一个可能的实施方式中，投影仪系统可以将第一调制器的光比率调整成大于48/108。另外，存在可以用来确保这样的光基底水平的其他技术。例如，可以打开礼堂中的顶灯以实现该光基底水平。
延伸该观点，可以在不遭遇严重的伪影或对艺术意图的严重改变的情况下将基底从1/1800(即，对比率(CR)＝1800:1)向下降低至大约1/5000 (CR＝5000:1)。对于5000:1与50000:1之间的CR，伪影可以变得可见并且艺术效果/意图会易于改变。因此，对于一些实施方式，可能不期望具有大于50000:1的CR，因为艺术意图很可能改变。可能的伪影可以包括黑剪切、噪声和分级误差。分级的不一致或者分级和/或分级图像数据的任何转换和/或处理可能倾向于变得可见。
此外，用于动态范围处理的另外的第三方法可以是使用分析DCI图像数据并且基于映射算法动态地调整图片的逆色调映射技术。可以采用如以下共有申请中所公布的技术来影响逆色调映射和/或动态图片调整：
(1)于2013年6月13日公布并且题为“EXTENDING IMAGE DYNAMIC RANGE(扩展图像动态范围)”的Gish等人的美国专利申请 20130148029；以及
(2)于2013年3月28日公布并且题为“TONE AND GAMUT MAPPING METHODS ANDAPPARATUS(色调和色域映射方法及设备)”的Messmer的美国专利申请20130076763。
上述两个专利申请通过引用将其全部内容合并到本文中。
颜色空间处理实施方式
与DCI投影仪相比，EDR投影仪具有较大的颜色空间。图10是色域图1000，描绘了在CIE 1931色度图1000的背景下的DCI标准色域(也称为P3)1006，其中1002为光谱轨迹。在EDR投影仪系统(例如图2) 的若干实施方式中，光源可以包括单波长源，其还可以包括空间上相对靠近一起的两个或更多个单波长光源。
例如，一个实施方式可以具有红色激光光源1004-r，或者可替代地，两个红色激光光源(例如，将1004-r分成1004-r1和1004-r2)，一个或两个绿色激光光源(例如，将1004-g分成1004-g1和1004-g2)以及一个或两个蓝色激光光源(例如，将1004-b分成1004-b1和1004-b2)，如图所示这些光源限定了CIE 1931色度图中所嵌入的色域1004。
在各种实施方式中，可以实现将较宽的颜色空间(例如，1004)映射至较窄的颜色空间(例如，1006)的方法。一个这样的方法可以是3×3CSC (颜色空间转换)矩阵。其可以用于高准确度地将固有的EDR颜色空间映射至DCI颜色空间中。
在另一实施方式中，可以将DCI(P3)内容扩展至扩展EDR颜色空间(例如，3D LUT、色域映射)中。在很多实施方式中，期望在执行颜色扩展的同时避免产生不期望的伪影(例如，色偏、过饱和)。在上文中通过引用并入的很多共有专利申请中可以找到若干颜色空间处理技术。
本文中描述的各种功能可以以硬件、软件或其任意组合实现。如果以软件实现，则功能可以作为一个或更多个指令或代码被存储在计算机可读介质上，或者在计算机可读介质上传递。计算机可读介质包括计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是能够由计算机访问的任何可用存储介质。作为示例而非限制，这种计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、 EEPROM、CD-ROM或者其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储介质，或者可以用于以指令或数据结构的形式携载或存储期望的程序代码并且能够被计算机访问的任何其他介质。如本文中所使用的，磁盘(disk) 和光盘(disc)包括致密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘(BD)，其中磁盘通常以磁的形式再现数据，光盘通常使用激光以光学形式再现数据。此外，传播信号不包括在计算机可读存储介质的范围内。计算机可读介质还包括通信介质，该通信介质包括便于将计算机程序从一个地方传递至另一个地方的任意介质。例如，连接可以是通信介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者无线技术如红外线、无线电和微波从网站、服务器或其他远程源透射软件，则同轴电缆、光纤线缆、双绞线、DSL或者无线技术如红外线、无线电和微波包括在通信介质的定义中。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
可替代地或另外地，本文中描述的功能可以至少部分由一个或更多个硬件逻辑部件来执行。例如，而非限制，可以使用的硬件逻辑部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)的系统、复杂可编程逻辑器件(CPLD) 等。
连同附图一起阅读，现在已经给出了本发明的一个或更多种实施方式的详细描述，其说明了本发明的原理。应当理解，结合这样的实施方式对本发明进行了描述，但是本发明不限于任何实施方式。本发明的范围仅由权利要求来限制，并且本发明包括很多替代、修改和等同。在该描述中已经阐述了很多具体细节以提供对本发明的全面理解。出于示例的目的提供了这些细节，并且可以在没有这些具体细节中的一些或所有细节的情况下根据权利要求实践本发明。为了清楚起见，并未对与本发明有关的技术领域中已知的技术资料进行详细描述，使得不会不必要地模糊本发明。
另外，本技术还可以配置如下：
(1)一种用于在增强动态范围EDR投影仪系统上呈现数字电影倡导联盟DCI兼容图像数据的方法，所述方法包括：
接收输入图像数据，所述输入图像数据包括多个图像格式；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据，针对DCI投影仪对所述DCI图像数据进行了分级；
如果EDR投影仪处于DCI模式并且所述输入图像数据包括DCI图像数据，则针对内容创建者的艺术意图在所述EDR投影仪系统上呈现所述 DCI图像数据；
如果EDR投影仪不处于所述DCI模式并且所述输入图像数据包括 DCI图像数据，则对所述DCI图像数据执行动态范围处理并且在所述EDR 投影仪系统上呈现经动态范围处理的DCI图像数据。
(2)根据(1)所述的方法，其中，确定所述输入图像数据是否包括 DCI图像数据还包括以下组中之一，所述组包括：检测与所述输入图像数据相关联的元数据；以及分析所述输入图像数据以检测多个图像数据参数。
(3)根据(1)所述的方法，其中，对所述DCI图像数据执行动态范围处理还包括：
如果所述EDR投影仪系统至少包括用于形成图像的第一调制器和第二调制器，则将所述第一调制器设置到期望亮度水平；以及
将信号发送至所述第二调制器以调制来自所述第一调制器的光，以根据所述输入图像数据形成期望图像。
(4)根据(3)所述的方法，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射所述EDR投影仪系统的全亮度。
(5)根据(3)所述的方法，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射DCI最大亮度与所述EDR投影仪的最大亮度的比率。
(6)根据(3)所述的方法，其中，将信号发送至所述第二调制器以形成期望图像还包括：
确保以所述EDR投影仪系统的全亮度输出的期望最小水平呈现所述期望图像。
(7)根据(6)所述的方法，其中，所述期望最小水平是所述EDR 投影仪系统的峰值亮度的1/1800。
(8)根据(1)所述的方法，其中，所述方法还包括：
将所述DCI图像数据色域映射至期望色域。
(9)根据(1)所述的方法，其中，将所述DCI图像数据色域映射至期望色域还包括：
将所述DCI图像数据扩展至所述EDR投影仪系统的全色域。
(10)一种多调制投影仪显示器系统，所述显示器系统包括：
光源；
控制器；
第一调制器，所述第一调制器被所述光源照明，并且所述第一调制器包括对来自所述光源的光进行调制的多个模拟反射镜；
第二调制器，所述第二调制器被来自所述第一调制器的光照明且能够调制来自所述第一调制器的光，并且所述第二调制器包括多个反射镜；
所述控制器还包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器相关联，并且所述存储器还包括处理器可读指令，使得当所述处理器读取所述处理器可读指令时使所述处理器执行以下指令：
接收输入图像数据，所述输入图像数据包括至少一个高亮特征；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据，针对DCI投影仪对所述DCI图像数据进行了分级；
如果EDR投影仪处于DCI模式并且所述输入图像数据包括DCI 图像数据，则针对内容创建者的艺术意图在EDR投影仪系统上呈现所述DCI图像数据；
如果EDR投影仪不处于所述DCI模式并且所述输入图像数据包括DCI图像数据，则对所述DCI图像数据执行动态范围处理并且在
所述EDR投影仪系统上呈现经动态范围处理的DCI图像数据。
(11)根据(10)所述的显示器系统，其中，确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据还包括以下组中之一，所述组包括：检测与所述输入图像数据相关联的元数据；以及分析所述输入图像数据以检测多个图像数据参数。
(12)根据(10)所述的显示器系统，其中，对所述DCI图像数据执行动态范围处理还包括：
如果所述EDR投影仪系统至少包括用于形成图像的第一调制器和第二调制器，则将所述第一调制器设置到期望亮度水平；以及
将信号发送至所述第二调制器以调制来自所述第一调制器的光，以根据所述输入图像数据形成期望图像。
(13)根据(12)所述的显示器系统，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射所述EDR投影仪系统的全亮度。
(14)根据(12)所述的显示器系统，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射DCI最大亮度与所述EDR投影仪的最大亮度的比率。
(15)根据(12)所述的显示器系统，其中，将信号发送至所述第二调制器以形成期望图像还包括：
确保以所述EDR投影仪系统的全亮度输出的期望最小水平呈现所述期望图像。
(16)根据(15)所述的显示器系统，其中，所述期望最小水平是所述EDR投影仪系统的峰值亮度的1/1800。
(17)根据(10)所述的显示器系统，其中，所述指令还包括：
将所述DCI图像数据色域映射至期望色域。
(18)根据(17)所述的显示器系统，其中，将所述DCI图像数据色域映射至期望色域还包括：
将所述DCI图像数据扩展至所述EDR投影仪系统的全色域。
(19)一种用于呈现视频数据流内的高亮特征的由处理器实现的方法，所述视频数据流被多调制投影显示器系统投影，所述显示器系统包括第一调制器、第二调制器和处理器，所述第一调制器包括多个模拟反射镜，所述第二调制器包括多个反射镜，所述处理器控制所述第一调制器和所述第二调制器，所述方法包括：
接收输入图像数据，所述输入图像数据包括至少一个高亮特征；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据，针对DCI投影仪对所述DCI图像数据进行了分级；
如果EDR投影仪处于DCI模式并且所述输入图像数据包括DCI图像数据，则针对内容创建者的艺术意图在EDR投影仪系统上呈现所述DCI 图像数据；
如果EDR投影仪不处于所述DCI模式并且所述输入图像数据包括 DCI图像数据，则对所述DCI图像数据执行动态范围处理并且在所述EDR 投影仪系统上呈现经动态范围处理的DCI图像数据。

Claims (19)

1.一种用于在增强动态范围(EDR)投影仪系统上呈现数字电影倡导联盟(DCI)兼容图像数据的方法，所述EDR投影仪系统还包括第一调制器和第二调制器，所述方法包括：
接收输入图像数据，所述图像数据包括多个图像格式；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；
通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及
以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据还包括以下组中之一，所述组包括：检测与所述输入图像数据相关联的元数据，所述元数据指示所述图像数据是DCI兼容的；以及分析所述输入图像数据以检测多个图像数据参数，所述参数指示所述图像数据是DCI兼容的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述DCI图像数据执行动态范围处理还包括：
将所述第一调制器设置到期望亮度水平；以及
将信号发送至所述第二调制器以调制来自所述第一调制器的光，以根据所述输入图像数据形成期望图像。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射所述投影仪系统的全亮度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成基本上透射DCI最大亮度与所述EDR投影仪的最大亮度的比率。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，将信号发送至所述第二调制器以形成期望图像还包括：
以所述EDR投影仪系统的全亮度输出的期望最小水平呈现所述期望图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述期望最小水平基本上是所述EDR投影仪系统的峰值亮度的1/1800。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
将所述DCI图像数据色域映射至期望色域。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述DCI图像数据色域映射至期望色域还包括：
将所述DCI图像数据扩展至所述EDR投影仪系统的全色域。
10.一种多调制投影仪显示器系统，所述显示器系统包括：
光源；
控制器；
第一调制器，所述第一调制器被所述光源照明，并且所述第一调制器包括对来自所述光源的光进行调制的多个模拟反射镜；
第二调制器，所述第二调制器被来自所述第一调制器的光照明并且能够调制来自所述第一调制器的光，并且所述第二调制器包括多个反射镜；所述控制器还包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器相关联，并且所述存储器还包括处理器可读指令，使得当所述处理器读取所述处理器可读指令时，使所述处理器执行以下指令：
接收输入图像数据，所述图像数据包括至少一个高亮特征；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；
通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及
以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
11.根据权利要求10所述的显示器系统，其中，确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据还包括以下组中之一，所述组包括：检测与所述输入图像数据相关联的元数据，所述元数据指示所述图像数据是DCI兼容的，以及分析所述输入图像数据以检测多个图像数据参数，所述参数指示所述图像数据是DCI兼容的。
12.根据权利要求10所述的显示器系统，其中，对所述DCI图像数据执行动态范围处理还包括：
将所述第一调制器设置到期望亮度水平；以及
将信号发送至所述第二调制器以调制来自所述第一调制器的光，以根据所述输入图像数据形成期望图像。
13.根据权利要求12所述的显示器系统，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成透射所述投影仪系统的全亮度。
14.根据权利要求12所述的显示器系统，其中，将所述第一调制器设置到期望亮度水平还包括：
将所述第一调制器设置成基本上透射DCI最大亮度与所述EDR投影仪的最大亮度的比率。
15.根据权利要求12所述的显示器系统，其中，将信号发送至所述第二调制器以形成期望图像还包括：
以所述EDR投影仪系统的全亮度输出的期望最小水平呈现所述期望图像。
16.根据权利要求15所述的显示器系统，其中，所述期望最小水平基本上是所述EDR投影仪系统的峰值亮度的1/1800。
17.根据权利要求10所述的显示器系统，其中，所述指令还包括：
将所述DCI图像数据色域映射至期望色域。
18.根据权利要求17所述的显示器系统，其中，将所述DCI图像数据色域映射至期望色域还包括：
将所述DCI图像数据扩展至所述EDR投影仪系统的全色域。
19.一种用于呈现视频数据流内的黑色背景上的亮特征的由处理器实现的方法，所述视频数据流被多调制投影显示器系统投影，所述显示器系统包括第一调制器、第二调制器和处理器，所述第一调制器包括多个模拟反射镜，所述第二调制器包括多个反射镜，所述处理器控制所述第一调制器和所述第二调制器，所述方法包括：
接收输入图像数据，所述图像数据包括黑色背景上的至少一个亮特征；
确定所述输入图像数据是否包括DCI图像数据；
通过在所述第一调制器上创建模糊的半色调图像来对所述DCI图像数据执行动态范围处理；以及
以脉冲宽度调制方案在所述第二调制器上呈现来自所述第一调制器的经动态范围处理的DCI图像数据。
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