CN1421843A

CN1421843A - 用于多原色显示器的彩色信号处理设备及其方法

Info

Publication number: CN1421843A
Application number: CN02152719A
Authority: CN
Inventors: 金文喆
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2003-06-04
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: KR100513759B1; DE10251885A1; DE10251885B4; GB2390773B; US20030098928A1; JP2003208152A; KR20030043496A; GB2390773A; US7199839B2; GB0227337D0; CN1215455C; JP3816432B2

Abstract

具有简单电路结构的、用于多原色显示器的彩色信号处理设备和彩色信号处理方法实现了多于四种显示原色的显示白色。彩色信号处理设备含有：三色值计算单元，用于计算彩色信号的三色值(X，Y，Z)；显示原色控制信号计算单元，用于计算每一种显示原色的控制信号，以便用数种显示原色表示彩色信号；和控制单元，用于利用显示原色控制信号计算单元计算的控制信号，设置每种显示原色的控制信号，以便显示彩色信号。因此，用于多原色显示器的控制信号处理设备不仅能够实现多于四种显示原色的显示白色，而且能够根据提供的原色的数目和各个色坐标的设置，显示整个色域的彩色信号。

Description

用于多原色显示器的彩色信号处理设备及其方法

交叉引用相关申请

本申请要求2001年11月28日向韩国工业产权局提交的韩国专利申请第2001-74697号的优先权，特此引用，以供参考。

技术领域

本发明涉及处理输入显示器的彩色信号的设备及其方法，尤其涉及通过响应输入彩色信号，获取精确的信道控制信号，提高颜色均匀性，和把获得的信号用于显示器的设备和方法。

背景技术

图1显示了CIE-xy颜色(色度)坐标。CIE色坐标是拥有x和y轴的二维图。形状弯曲成马蹄形的蹄形线1代表范围从360nm到830nm的可见光谱的单色波。包含在蹄形线1内的颜色是肉眼看得见的。

从蹄形线1的内部随机选择两种基本色和将所选颜色混合在一起可以得出位于CIE-xy坐标上连接代表所选颜色的两点形成的线段上的颜色。从蹄形线1的内部随机选择三种基本色和将所选三种颜色混合在一起可以得出位于CIE-xy坐标上连接代表所选颜色的三点形成的三角形内的颜色。

存在三原色，即，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的传统显示系统只能显示CIE-xy坐标上连接RGB形成的三角形内的颜色。因此，这样的显示系统不能显示RGB三角形之外的天然色。

为了解决上述问题，像美国专利第6,262,744号所公开的那样，开发出了含有存在多于三种原色的新显示系统的颜色处理设备。

图2是显示存在四种原色(显示原色)的显示系统中的传统颜色导出方法的图形。参照图2，存在四种显示原色R、G、B和D的显示系统可以只显示由RGBD形成的凸多边形内的颜色。

也就是说，当原色(n)的数目是4时，和当把信号发送到显示系统的信道的数目k是3时，显示系统通过从包含三色值(X、Y、Z)的传统显示系统转换(切换)到存在4种显示原色(R、G、B、D)的新显示系统，进行彩色显示。在编码处理中被编码之后，每种信号通过三个信道的相应一个发送。在这种情况中，三个信道的每一个在编码处理期间发送至少一种原色的信号，即，(n/k)＝(4/3)＝1。接着，由于(n％k)＝(4％3)＝1，三个信道之一发送二种原色的信号。这里，(n％k)是n除以k所得的余数。

当在CIE-xy坐标中指定四种原色(R、G、B、D)时，存在四种原色(R、G、B、D)的显示系统的范围由RGBD凸四边形内的点决定。当适当地确定了三色值(X_i、Y_i、Z_i)时，可以计算标准化CIE-xy坐标。也就是说，CIE-xy坐标通过如下数学方程1获得：

方程1

x_{i} = (\frac{X_{i}}{X_{i} + Y_{i} + Z_{i}})

y_{i} = (\frac{Y_{i}}{X_{i} + Y_{i} + Z_{i}})

接着，通过把CIE坐标代入如下方程2中的显示点(x_i，y_i)的色坐标和次原色D的色坐标D中，将显示点(x_i，y_i)的位置与次原色D的位置相比较：

方程2

y^{'} = y_{b} + (\frac{y_{g} - y_{b}}{x_{g} - x_{b}}) \times (x_{i} - x_{b}) - y_{i}

y^{''} = y_{b} + (\frac{y_{g} - y_{b}}{x_{g} - x_{b}}) \times (x_{d} - x_{b}) - y_{d}

其中，当y′和y″等于或大于零(0)时，Y_R＝0，和当y′和y″小于零(0)时，Y_D＝0。

接着，获取CIE-xy坐标上的点(x₁，y₁)和(x₂，y₂)。这里，点(x₁，y₁)存在于三原色B、G和D的三角形之内，和点(x₂，y₂)存在于三原色R、G和B的三角形之内。换句话说，点(x₁，y₁)存在于主直线GB的左侧(当y′和y″等于或大于零时)，和点(x₂，y₂)存在于主直线GB的右侧(当y′和y″小于零时)。因此，通过如下方程3获得显示点(x₁，y₁)和(x₂，y₂)的驱动信号。

方程3

1)Y_D＝0，

[\begin{matrix} Y_{R} \\ Y_{G} \\ Y_{B} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} \frac{x_{r}}{y_{r}} & \frac{x_{g}}{y_{g}} & \frac{x_{b}}{y_{b}} \\ 1 & 1 & 1 \\ \frac{z_{r}}{y_{r}} & \frac{z_{g}}{y_{g}} & \frac{z_{b}}{y_{b}} \end{matrix}]}^{- 1} \cdot [\begin{matrix} X_{i} \\ Y_{i} \\ Z_{i} \end{matrix}]

2)Y_D＝0

[\begin{matrix} Y_{D} \\ Y_{G} \\ Y_{B} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} \frac{x_{d}}{y_{d}} & \frac{x_{g}}{y_{g}} & \frac{x_{b}}{y_{b}} \\ 1 & 1 & 1 \\ \frac{z_{d}}{y_{d}} & \frac{z_{g}}{y_{g}} & \frac{z_{b}}{y_{b}} \end{matrix}]}^{- 1} \cdot [\begin{matrix} X_{i} \\ Y_{i} \\ Z_{i} \end{matrix}]

由于显示原色R和D不相容(相互排斥)，不能同时导出显示原色R和D的驱动信号。换句话说，把显示原色R的信号发送到显示系统的信道也发送显示原色D的信号。

图3是显示存在五种原色的显示系统的另一种传统颜色导出方法的图形。参照图3，n＝5和k＝2，也就是说，显示原色的数目(n)是五(5)，和信道的数目(k)是三(3)。在这种情况下，使存在三色值(X，Y，Z)的传统显示系统过渡到存在五种原色的另一种新显示系统。在编码处理中被编码之后，信号分别通过三个信道发送。这里，由于(n/k)＝(5/3)＝1，每个信道在编码处理期间发送至少一种原色的信号。此外，由于(n％k)＝(4％3)＝2，三个信道当中的二个发送二种显示原色的信号。存在五种原色R、G、B、D1和D2的显示系统的颜色范围由位于R、D1、G、D2、B形成的凸多边形内的点决定。

从五种颜色R、G、B、D1和D2中选择三种主原色R、G、B，并且这样选择两种次原色D1和D2，使D1和D2均匀分布在主原色R、G、B内，也就是说，一种次原色位于两种主原色之间。例如，选择次原色D1使其位于主原色R和G之间，和选择次原色D2使其位于主原色G和B之间。点(x₃，y₃)的位置和点(x₄，y₄)的位置通过方程1、2和3，利用所选的D1和D2获得。也就是说，在方程1、2和3中代入将CIE-xy坐标代入另一条直线RG的方程中点(x₃，y₃)的坐标值中，和将CIE-xy坐标代入直线GB的方程中点(x₄，y₄)的坐标值中所得的值，获得点(x₃，y₃)和(x₄，y₄)。

如上所述，显示系统的传统彩色信号处理设备采取了选择和转换属于显示原色R、G、B的输入彩色信号内的范围的变换矩阵，以便获得供显示用的信道控制信号的方法。但是，如果信道的数目N等于或大于3，那么，这种方法需要含有相当复杂的电路单元的硬件来获取(N-2)个变换矩阵。并且，由于这种方法总是通过组合三种信号来再现某种彩色信号，显示系统不存在含有可再现颜色的整个色域的颜色范围。尤其是，由于显示白色的亮度具有需要三个信道都显示到极限的强度，因此，不能获得多于四种原色的显示白色。

发明内容

本发明就是为了克服现有技术的上述和其它问题而作出的，因此，本发明的目的是提供一种能够实现多于四种原色的显示白色的、具有简单电路结构的、用于多原色显示器的彩色信号处理设备及其方法。

本发明的其它目的和优点部分在如下的描述中展示出来，和部分可从如下的描述中明显看出，或者可以通过实施本发明获知。

上述和其它目的可以通过提供根据本发明实施例的多原色显示器的彩色信号处理设备来实现。该彩色信号处理设备包括γ(伽马)特性存储单元，用于存储标准彩色信号的γ特性；和线性标准彩色信号计算单元，用于从γ特性存储单元中提取与彩色信号相对应的γ特性，用检索(提取)的γ特性补偿非线性标准彩色信号的非线性控制成分，和把非线性标准彩色信号转换成线性标准彩色信号。

多原色显示器的彩色信号处理设备包括三色值计算单元，用于计算非线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)；显示原色控制信号计算单元，用于计算每种显示原色的控制信号，用数种显示原色表示非线性标准彩色信号；和控制单元(控制器)，用于把显示原色控制信号计算单元计算的每种显示原色的控制信号设置成每种显示原色的新显示原色控制信号，以便显示控制信号。三色值计算单元从三色值转换系数存储单元中检索与转换的线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数，和根据转换的线性标准彩色信号和检索的三色值转换系数计算三色值(X，Y，Z)。

显示原色控制信号计算单元包括显示原色线性控制信号(线性和强度)计算单元，用于计算每种显示原色的线性控制信号；和显示原色非线性控制信号(非线性和强度)计算单元，用于计算每种显示原色的非线性控制信号。当利用显示原色导出三色值(X，Y，Z)时，显示原色线性控制信号计算单元根据如下公式计算每种显示原色的线性控制信号：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] P \cdot K \cdot C,

其中，

P = [\begin{matrix} x_{1} & x_{2} & . . . & x_{Q - 1} & x_{Q} \\ y_{1} & y_{2} & . . . & y_{Q - 1} & y_{Q} \\ z_{1} & z_{2} & . . . & z_{Q - 1} & z_{Q} \end{matrix}],

K = [\begin{matrix} k_{1} & 0 & . & . & . & 0 \\ 0 & k_{2} & 0 & . & . & . \\ . & 0 & . & 0 & . & . \\ . & . & 0 & . & 0 & . \\ . & . & . & 0 & k_{Q - 1} & 0 \\ 0 & . & . & . & 0 & k_{Q} \end{matrix}],

C = [\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}],

其中，各个符号的含义分别是，矩阵(XYZ)^T是三色值(XYZ)的3×1矩阵，Q是显示原色的数目，矩阵(P)是每个信道的特定CIE-xyz色度的矩阵，矩阵(K)是确定色温度和显示白色的白色亮度的参考矩阵，和矩阵(C)是显示原色每一种的线性控制信号。当显示原色的数目是三(3)时，显示原色线性控制信号计算单元根据矩阵P和K之积的逆矩阵(即，{PK}^-1)和矩阵(XYZ)^T，计算矩阵(C)。

当显示原色的数目大于三(3)时，显示原色线性控制信号计算单元通过如下公式计算显示原色的第i显示原色的线性控制信号：

C_i＝a_i·X+b_i·Y+c_i·Z(i＝1，2，…，Q)，其中，a_i、b_i和c_i是当用三色值(X，Y，Z)表示第i显示原色时，各自的比例系数。

彩色信号处理设备还包括比例系数存储单元，用于存储比例系数a_i、b_i和c_i。三色值计算单元等间隔地组合某些显示原色(C₁到C_Q)的线性控制信号，计算与各个显示原色的线性控制信号的组合相对应的三色值(X，Y，Z)，和显示原色线性控制信号计算单元根据某些显示原色的一种显示原色的线性控制信号和三色值(X，Y，Z)，计算比例系数a_i、b_i和c_i。

显示原色线性控制信号计算单元根据第i显示原色的计算线性控制信号，计算Q×3矩阵(C)，Q×3矩阵(C)是：

[\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1} & b_{1} & c_{1} \\ a_{2} & b_{2} & c_{2} \\ . . . & . . . & . . . \\ a_{Q - 1} & b_{Q - 1} & c_{Q - 1} \\ a_{Q} & b_{Q} & c_{Q} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] .

此外，还配备了电光特性存储单元，用于存储多原色显示器的电光特性，显示原色非线性控制信号计算单元计算与根据电光特性计算的第i显示原色的线性控制信号相对应的非线性控制信号、和与矩阵(C)相对应的非线性控制信号的矩阵CN。

控制单元根据非线性控制信号的计算矩阵(CN)设置每种显示原色的控制信号。

其结果是，根据本发明的用于多原色显示器的控制信号处理设备不仅能够实现多于四种显示原色的显示白色，而且能够根据提供的原色的数目和色坐标的设置，显示几乎整个天然色色域的彩色信号。

上述和其它目的可以通过提供根据本发明另一个实施例的处理多原色显示器的彩色信号的方法来实现。该方法包括计算输入非线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)，利用显示原色的数目Q计算代表彩色信号的每种显示原色的控制信号，和利用在显示原色控制信号计算操作中计算的控制信号设置每种显示原色的显示原色控制信号，以便显示输入非线性标准彩色信号。

附图说明

通过结合附图，对本发明的优选实施例进行如下描述，本发明的这些和其它目的和优点将更加清楚和更容易理解，在附图中：

图1是显示CIE色坐标的图形；

图2是显示存在四种原色的显示系统的传统颜色导出方法的图形；

图3是显示存在五种原色的显示系统的传统颜色导出方法的图形；

图4是示意性地显示根据本发明实施例的用于多原色显示器的彩色信号处理设备的方块图；

图5是显示图4的多原色显示器彩色信号处理设备的彩色信号处理方法的流程图；

图6是显示基于图4的显示系统中的彩色信号处理方法的CIE色坐标的四种原色的图形；和

图7是显示基于图4的显示系统中的彩色信号处理方法的CIE色坐标的五种原色的图形。

具体实施方式

现在详细介绍本发明的优选实施例，这些优选实施例显示在附图中，其中相同标号自始至终表示相同的部件。下面参照附图，描述这些实施例，以便说明本发明。

现在参照附图描述本发明的优选实施例。

图4是示意性地显示根据本发明实施例的用于多原色显示器的彩色信号处理设备的方块图。参照图4，用于多原色显示器的彩色信号处理设备包括非线性标准彩色信号接收单元40、线性标准彩色信号计算单元41、γ特性存储单元42、三色值计算单元43、三色值转换系数存储单元44、显示原色线性控制信号(线性强度)计算单元45、比例系数存储单元46、显示原色非线性控制信号(非线性强度)计算单元47、电光特性存储单元48、和控制器49。

非线性标准彩色信号接收单元40接收没有经过阴极射线管(CRT)显示器的γ校正或与CRT显示器不兼容的输入非线性标准彩色信号。线性标准彩色信号计算单元41从存储标准彩色信号的γ特性的γ特性存储单元42中检索与输入非线性标准彩色信号相对应的γ特性。线性标准彩色信号计算单元41通过响应γ特性，补偿输入非线性标准彩色信号的非线性控制成分，把输入非线性标准彩色信号转换成线性标准彩色信号。例如，美国国家电视系统委员会电视(NTSC-TV)系统通过用线性RGB成分反向补偿阴极射线管(CRT)显示器的γ2.2，把输入非线性标准彩色信号转换成线性标准彩色信号。γ特性随有关标准彩色信号(PAL TV、sRGB等)的规定而改变。根据有关标准彩色信号的规定，线性标准彩色信号计算单元41从γ特性存储单元42中检索相应的γ特性。

三色值计算单元43计算由线性标准彩色信号计算单元41从输入非线性标准彩色信号转换而来的线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)。在这种情况中，三色值计算单元43从存储三色值转换系数的三色值转换系数存储单元44中检索与线性标准彩色信号(转换的输入非线性标准彩色信号)相对应的三色值转换系数。由于对标准彩色信号(NTSC TV、PAL TV、sRGB等)的不同规定，线性标准彩色信号的三色值转换系数彼此不同，因此，三色值转换系数存储单元44存储依赖于对标准彩色信号的各种规定的各种三色值转换系数。三色值计算单元43根据线性标准彩色信号和检索的三色值转换系数，计算三色值(X，Y，Z)。

当显示原色线性控制信号计算单元45接收到与数种原色(显示原色)的每一种相对应的、由三色值计算单元43计算的三色值(X，Y，Z)时，通过从比例系数存储单元46中检索与线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)相对应的比例系数，然后，通过响应检索的比例系数，矩阵变换线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)，计算显示原色每一种所需的线性控制信号。根据显示原色的数目，把存储在比例系数存储单元46中的比例系数转变成不同的值。这里，显示原色线性控制信号计算单元45可以根据三色值(X，Y，Z)和某些显示原色的一种显示原色的线性控制信号Ci，计算比例系数，然后，根据计算的比例系数，计算Q种显示原色每一种所需的线性控制信号。

显示原色非线性控制信号计算单元47从存储显示器50的电光特性的电光特性存储单元48中检索电光特性。显示原色非线性控制信号计算单元47根据检索电光特性的逆函数，计算与计算显示原色的线性控制信号相对应的显示原色的非线性控制信号。显示原色的非线性控制信号直接用于控制显示器50。

为了显示与输入非线性标准彩色信号相对应的彩色信号，控制器49利用由显示原色非线性控制信号计算单元47计算的非线性控制信号设置各种显示原色的显示原色控制信号。显示器50利用控制器49设置的显示原色控制信号显示与输入非线性标准彩色信号相对应的彩色信号。

图5是显示图4的用于多原色显示器的彩色信号处理设备的彩色信号处理方法的流程图。下面参照图5，描述用于多原色显示器的彩色信号处理设备的操作。

当非线性标准彩色信号接收单元40接收到输入非线性标准彩色信号时，在步骤S501中，线性标准彩色信号计算单元41从γ特性存储单元42中检索与输入非线性标准彩色信号相对应的γ特性。在步骤S503中，线性标准彩色信号计算单元41利用检索的γ特性补偿输入非线性彩色信号，并且把输入非线性标准彩色信号转换成线性标准彩色信号。把转换的输入非线性标准彩色信号，即，线性标准彩色信号发送到三色值计算单元43。

在步骤S505中，三色值计算单元43从三色值转换系数存储单元44中检索与线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数。在步骤S507中，根据检索的三色值转换系数和从线性标准彩色信号计算单元41接收的线性标准彩色信号，三色值计算单元43计算转换输入非线性标准彩色信号(线性标准彩色信号)的三色值(X，Y，Z)。把三色值计算单元43计算的三色值(X，Y，Z)发送给显示原色线性控制信号计算单元45。

显示原色线性控制信号计算单元45从三色值计算单元43接收线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)。并且，在步骤S509中，显示原色线性控制信号计算单元45从比例系数存储单元46中检索当利用三色值(X，Y，Z)表示显示原色时使用的比例系数。比例系数可以在显示原色线性控制信号计算单元45中计算出来。

在步骤S511中，显示原色线性控制信号计算单元45根据比例系数和三色值计算单元43计算的三色值(X，Y，Z)，计算显示原色每一种所需的线性控制信号，以便利用Q种显示原色显示输入非线性标准彩色信号。当接收到与显示原色的每一种相对应的三色值(X，Y，Z)时，显示原色线性控制信号计算单元45在步骤S511中，根据如下方程4的结果计算显示原色每一种的线性控制信号(线性和强度)：

方程4

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = P \cdot K \cdot C,

其中，

P = [\begin{matrix} x_{1} & x_{2} & . . . & x_{Q - 1} & x_{Q} \\ y_{1} & y_{2} & . . . & y_{Q - 1} & y_{Q} \\ z_{1} & z_{2} & . . . & z_{Q - 1} & z_{Q} \end{matrix}],

K = [\begin{matrix} k_{1} & 0 & . & . & . & 0 \\ 0 & k_{2} & 0 & . & . & . \\ . & 0 & . & 0 & . & . \\ . & . & 0 & . & 0 & . \\ . & . & . & 0 & k_{Q - 1} & 0 \\ 0 & . & . & . & 0 & k_{Q} \end{matrix}],

C = [\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}],

和其中，矩阵(XYZ)^T是三色值的矩阵，矩阵(P)是每个信道的特定CIE-xyz色坐标的矩阵，矩阵(K)是确定色温度和显示白色的白色亮度的标准矩阵，Q是显示原色的数目，和矩阵(C)是代表显示原色每一种的线性控制信号的矩阵。

这里，当显示原色的数目(Q)是三(3)时，显示原色线性控制信号计算单元45通过将矩阵(P)和矩阵(K)之乘积矩阵的逆矩阵({PK}^-1)与代表三色值的矩阵(XYZ)^T相乘，计算代表显示原色每一种的线性控制信号的矩阵(C)。但是，如果显示原色的数目(Q)大于三(3)时，那么，首先，显示原色线性控制信号计算单元45通过如下方程5计算第i显示原色的线性控制信号：

方程5

C_i＝a_i·X+b_i·Y+c_i·Z(i＝1，2，…，Q)，其中，a_i、b_i和c_i是当利用三色值(X，Y，Z)表示第i显示原色时，三色值(X，Y，Z)的比例系数。比例系数a_i、b_i和c_i存储在比例系数存储单元46中。由于与三个信道不同，矩阵(P)和矩阵(K)的乘积矩阵不能得出3×3方阵，因此，不可以通过求逆矩阵的一般方法获得比例系数。

于是，方程4首先用于获取用在显示原色的数目Q大于三(3)时的比例系数。更明确地说，三色值计算单元43等间隔地组合来自C1到CQ的特定显示原色的线性控制信号，和计算与显示原色的各个线性控制信号的组合相对应的三色值(X，Y，Z)。把计算的三色值(X，Y，Z)存储在数据表中。因此，数据表含有采取XYZ＝f(C₁，C₂，…，C_Q)形式的、与Q种组合有关的三种XYZ值。在接下来的操作中，重新排列数据表，以便把每个C_i重新排列成计算三色值的函数。也就是说，建立具有C_i＝f(C₁，C₂…，C_Q)形式的Q个数据表。然后，利用系性近似，通过对数据表的每一个近似计算方程5，获得比例系数(a_i，b_i，c_i)。

显示原色线性控制信号计算单元45根据特定显示原色之一的线性控制信号和相应的三色值(X，Y，Z)，计算比例系数(a_i，b_i，c_i)。

显示原色线性控制信号计算单元45根据通过方程5计算的第i显示原色的线性控制信号，按如下方程6计算Q×3矩阵(C)：

[\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1} & b_{1} & c_{1} \\ a_{2} & b_{2} & c_{2} \\ . . . & . . . & . . . \\ a_{Q - 1} & b_{Q - 1} & c_{Q - 1} \\ a_{Q} & b_{Q} & c_{Q} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] .

把通过显示原色线性控制信号计算单元45计算的矩阵(C)发送给显示原色非线性控制信号计算单元47。显示原色非线性控制信号计算单元47从多原色显示器50的电光特性存储单元48中检索有关显示器50的电光特性信息。在步骤513中，显示原色非线性控制信号计算单元47根据多原色显示器50的检索电光特性，计算显示原色每一种的非线性控制信号(非线性强度)。例如，在CRT显示器的情况下，电光特性是γ＝2.2，和线性控制信号(C)和非线性控制信号(C_N)通过如下方程7来表示：

方程7

C_{N} = C^{\frac{1}{γ}}

在步骤S515中，控制器49根据计算非线性控制信号的矩阵(C_N)，设置显示原色每一种的非线性控制信号，作为显示原色控制信号。显示器50根据控制器49设置的显示原色的显示原色控制信号，显示输入非线性标准彩色信号。这样，多原色显示器的彩色信号处理就完成了。

图6是显示图4的显示系统中彩色信号处理方法的四种原色的图形。参照图6，输入非线性标准彩色信号(P)包含在连接四种显示原色的四边形中。

当输入输入非线性标准彩色信号时，在步骤S501中，线性标准彩色信号计算单元41从γ特性存储单元42中检索标准彩色信号的相应γ特性。在步骤S503中，线性标准彩色信号计算单元41利用检索的γ特性补偿输入非线性标准彩色信号的非线性控制成分，并且把输入非线性标准彩色信号转换成线性标准彩色信号。

在步骤S505中，三色值计算单元43从三色值转换系数存储单元44中检索与转换线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数。并且，在步骤S507中，根据检索的三色值转换系数和转换的线性标准彩色信号，三色值计算单元43计算三色值。把计算的三色值发送给显示原色线性控制信号计算单元45。在步骤S509中，显示原色线性控制信号计算单元45从比例系数存储单元46中检索比例系数或计算比例系数。在步骤S511中，根据比例系数和三色值，显示原色线性控制信号计算单元45计算显示原色每一种所需的线性控制信号，以便利用四种显示原色显示输入非线性标准彩色信号。把计算的线性控制信号发送给显示原色非线性控制信号计算单元47。在步骤513中，显示原色非线性控制信号计算单元47根据接收的线性控制信号和多原色显示器的电光特性，计算非线性控制信号，以便驱动显示器。在步骤S515中，控制器49根据计算的非线性控制信号，设置显示原色每一种的显示原色控制信号。显示器50利用显示原色的设定显示原色控制信号，显示输入非线性标准彩色信号。

图7是显示图4的显示系统中颜色导出方法的五种显示原色的图形。图7显示了当存在提供给显示系统的更多种显示原色，并且，在电路操作方面更简单地处理输入非线性标准彩色信号时的更宽可显示颜色范围。

因此，通过根据显示原色的数目计算每一种显示原色的显示原色控制信号，甚至可以实现多于四种显示原色的显示白色。

如上所述，根据本发明的用于多原色显示器的控制信号处理设备不仅能够实现多于四种显示原色的显示白色，而且能够根据提供的原色的数目和各个色坐标的设置，显示整个色域的彩色信号。另外，利用更简单的电路来处理输入彩色信号。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书和等效物所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种在多原色显示器中接收含有显示原色的输入彩色信号的彩色信号处理设备，该设备包括：

三色值计算单元，用于计算彩色信号的三色值(X，Y，Z)；

显示原色控制信号计算单元，用于根据彩色信号的计算三色值(X，Y，Z)，计算每一种显示原色的控制信号，以便用数种显示原色表示彩色信号；和

控制单元，用于利用显示原色控制信号计算单元计算的计算控制信号，设置每种显示原色的显示控制信号，以便在多原色显示器上显示彩色信号。

2.根据权利要求1所述的彩色信号处理设备，还包括：

γ(伽马)特性存储单元，用于存储标准彩色信号的γ特性；和

线性标准彩色信号计算单元，用于从γ特性存储单元中提取与彩色信号相对应的γ特性，用检索的γ特性补偿彩色信号的非线性控制成分，和把彩色信号转换成线性标准彩色信号。

3.根据权利要求2所述的彩色信号处理设备，其中，三色值计算单元计算线性标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)。

4.根据权利要求3所述的彩色信号处理设备，还包括：

三色值转换系数存储单元，用于存储与线性标准彩色信号有关的三色值转换系数。

5.根据权利要求4所述的彩色信号处理设备，其中，三色值计算单元从三色值转换系数存储单元中检索与线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数，和根据线性标准彩色信号和检索的三色值转换系数计算三色值(X，Y，Z)。

6.根据权利要求1所述的彩色信号处理设备，其中，显示原色控制信号计算单元包括：

显示原色线性控制信号计算单元，用于计算每种显示原色的线性控制信号；和

显示原色非线性控制信号计算单元，用于计算每种显示原色的非线性控制信号。

7.根据权利要求6所述的彩色信号处理设备，其中，当接收到与显示原色的每一种相对应的三色值(X，Y，Z)时，显示原色线性控制信号计算单元根据如下公式计算每种显示原色的线性控制信号：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = P \cdot K \cdot C,

其中，

P = [\begin{matrix} x_{1} & x_{2} & . . . & x_{Q - 1} & x_{Q} \\ y_{1} & y_{2} & . . . & y_{Q - 1} & y_{Q} \\ z_{1} & z_{2} & . . . & z_{Q - 1} & z_{Q} \end{matrix}],

K = [\begin{matrix} k_{1} & 0 & . & . & . & 0 \\ 0 & k_{2} & 0 & . & . & . \\ . & 0 & . & 0 & . & . \\ . & . & 0 & . & 0 & . \\ . & . & . & 0 & k_{Q - 1} & 0 \\ 0 & . & . & . & 0 & k_{Q} \end{matrix}],

C = [\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}],

其中，各个符号的含义分别是，矩阵(XYZ)^T是三色值(XYZ)的3×1矩阵，Q是显示原色的数目，矩阵(P)是每个信道的特定CIE-xyz色度的矩阵，矩阵(K)是确定色温度和显示白色的白色亮度的参考矩阵，和矩阵(C)是显示原色每一种的线性控制信号。

8.根据权利要求7所述的彩色信号处理设备，其中，当显示原色的数目是三(3)时，显示原色线性控制信号计算单元根据矩阵P和K之积的逆矩阵(即，{PK}^-1)和矩阵(XYZ)^T，计算矩阵(C)。

9.根据权利要求7所述的彩色信号处理设备，其中，当显示原色的数目大于三(3)时，显示原色线性控制信号计算单元通过如下公式计算显示原色的第i显示原色的线性控制信号：

10.根据权利要求9所述的彩色信号处理设备，其中，三色值计算单元等间隔地组合显示原色(C₁到C_Q)的线性控制信号，计算与各个显示原色的线性控制信号的组合相对应的三色值(X，Y，Z)，和显示原色线性控制信号计算单元根据显示原色之一的线性控制信号和三色值(X，Y，Z)，计算比例系数a_i、b_i和c_i。

11.根据权利要求9所述的彩色信号处理设备，还包括：

比例系数存储单元，用于存储比例系数a_i、b_i和c_i。

12.根据权利要求11所述的彩色信号处理设备，其中，显示原色线性控制信号计算单元根据第i显示原色的计算线性控制信号，计算Q×3矩阵(C)，Q×3矩阵(C)是：

[\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1} & b_{1} & c_{1} \\ a_{2} & b_{2} & c_{2} \\ . . . & . . . & . . . \\ a_{Q - 1} & b_{Q - 1} & c_{Q - 1} \\ a_{Q} & b_{Q} & c_{Q} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] .

13.根据权利要求12所述的彩色信号处理设备，还包括电光特性存储单元，用于存储多原色显示器的电光特性，和显示原色非线性控制信号计算单元计算与根据电光特性计算的第i显示原色的线性控制信号相对应的非线性控制信号、和与Q×3矩阵(C)相对应的非线性控制信号的矩阵C_N。

14.根据权利要求13所述的彩色信号处理设备，其中，控制单元根据非线性控制信号的计算矩阵(C_N)设置每种显示原色的控制信号。

15.一种在彩色信号处理设备的多原色显示器中处理输入彩色信号的方法，该方法包括：

计算彩色信号的三色值(X，Y，Z)；

响应三色值(X，Y，Z)，计算每一种显示原色的控制信号，以便用数种显示原色表示彩色信号；和

利用计算的控制信号，设置每种显示原色的显示控制信号，以便显示彩色信号。

16.根据权利要求15所述方法，还包括：

从存储标准彩色信号的γ特性的γ特性存储单元中提取与彩色信号相对应的γ特性；和

用提取的γ特性补偿彩色信号的非线性控制成分，然后，把彩色信号转换成线性标准彩色信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，计算三色值包括计算转换标准彩色信号的三色值(X，Y，Z)。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

从存储与线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数的三色值转换系数存储单元中检索与转换线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，计算三色值包括根据转换的线性标准彩色信号和检索的三色值转换系数计算三色值(X，Y，Z)。

20.根据权利要求15所述方法，其中，计算控制信号包括：

计算每种显示原色的线性控制信号；和

计算每种显示原色的非线性控制信号。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，计算线性控制信号包括当利用显示原色导出三色值(X，Y，Z)时，根据如下公式计算每种显示原色的线性控制信号：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = P \cdot K \cdot C,

其中，

P = [\begin{matrix} x_{1} & x_{2} & . . . & x_{Q - 1} & x_{Q} \\ y_{1} & y_{2} & . . . & y_{Q - 1} & y_{Q} \\ z_{1} & z_{2} & . . . & z_{Q - 1} & z_{Q} \end{matrix}],

K = [\begin{matrix} k_{1} & 0 & . & . & . & 0 \\ 0 & k_{2} & 0 & . & . & . \\ . & 0 & . & 0 & . & . \\ . & . & 0 & . & 0 & . \\ . & . & . & 0 & k_{Q - 1} & 0 \\ 0 & . & . & . & 0 & k_{Q} \end{matrix}],

C = [\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}],

22.根据权利要求21所述的方法，其中，计算线性控制信号包括当显示原色的数目是三(3)时，根据矩阵P和K之积的逆矩阵(即，{PK}^-1)和矩阵(XYZ)^T，计算矩阵(C)。

23.根据权利要求21所述的彩色信号处理设备，其中，计算线性控制信号包括当显示原色的数目大于三(3)时，通过如下公式计算显示原色的第i显示原色的线性控制信号：

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：

从存储比例系数a_i、b_i和c_i的比例系数存储单元中检索比例系数。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，计算三色值包括等间隔地组合显示原色(C₁到C_Q)的线性控制信号，和计算与各个显示原色的线性控制信号的组合相对应的三色值(X，Y，Z)，和计算线性控制信号包括根据某些显示原色的一种显示原色的线性控制信号(C_i)和根据三色值(X，Y，Z)，计算比例系数a_i、b_i和c_i。

26.根据权利要求23所述的方法，其中，计算线性控制信号包括根据第i显示原色的计算线性控制信号，计算Q×3矩阵(C)，Q×3矩阵(C)是：

[\begin{matrix} C_{1} \\ C_{2} \\ . . . \\ C_{Q - 1} \\ C_{Q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1} & b_{1} & c_{1} \\ a_{2} & b_{2} & c_{2} \\ . . . & . . . & . . . \\ a_{Q - 1} & b_{Q - 1} & c_{Q - 1} \\ a_{Q} & b_{Q} & c_{Q} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] .

27.根据权利要求26所述的方法，计算非线性控制信号包括计算与根据多原色显示器的电光特性计算的第i显示原色的线性控制信号相对应的非线性控制信号、和与Q×3矩阵(C)相对应的非线性控制信号的矩阵C_N。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，设置每一种显示原色的控制信号包括把非线性控制信号的计算矩阵(C_N)设置成控制信号。

29.一种在多原色显示器中显示含有显示原色和一种非线性控制成分的输入彩色信号的彩色信号处理设备，该设备包括：

线性标准彩色信号计算单元，含有与输入彩色信号的非线性控制成分相对应的γ特性，和响应γ特性，从输入彩色信号中计算出线性标准彩色信号；

三色值计算单元，含有与线性标准彩色信号相对应的三色值转换系数，和响应转换的线性标准彩色信号和三色值转换系数计算线性标准彩色信号的三色值；

显示原色控制信号计算单元，含有与线性标准彩色信号相对应的比例系数和显示电光特性，和响应比例系数、显示电光特性、和三色值，计算每一种显示原色的显示原色控制信号，以便用数种显示原色表示线性标准彩色信号；和

控制单元，用于利用显示原色每一种的显示原色控制信号，控制多原色显示器，以便在多原色显示器上显示与输入彩色信号相对应的转换线性标准彩色信号。

30.根据权利要求29所述的彩色信号处理设备，还包括：

γ特性存储单元，用于存储标准彩色信号的γ特性；

三色值转换系数存储单元，用于存储三色值转换系数；

比例系数存储单元，用于存储比例系数；和

显示电光特性存储单元，用于存储显示电光特性。

31.根据权利要求29所述的彩色信号处理设备，其中，显示原色控制信号计算单元包括显示原色线性控制信号计算单元，用于响应比例系数，生成转换线性标准彩色信号的每一种显示原色的线性控制信号。

32.根据权利要求31所述的彩色信号处理设备，其中，显示原色控制信号计算单元包括显示原色非线性控制信号计算单元，用于响应电光特性和每一种显示原色的线性控制信号，控制转换线性标准彩色信号的非线性控制信号。

33.根据权利要求31所述的彩色信号处理设备，其中，输入彩色信号是与线性标准彩色信号不同的非线性标准彩色信号，和转换的线性标准彩色信号是NTSC-TV系统、PAL-TV系统、和sRGB系统之一。