CN1444757A

CN1444757A - 用于电子真彩显示的设备、系统和方法

Info

Publication number: CN1444757A
Application number: CN01813497A
Authority: CN
Inventors: 艾兰·本－大尉; 墨西·本－朝润
Original assignee: Genoa Color Technologies Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2003-09-24
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: EP1312068A4; US7113152B2; EP1312068A2; US20040100589A1; US6870523B1; AU7444901A; IL153292A0; WO2001095544A2; WO2001095544A3; JP2003536109A; CN1287346C

Abstract

以显示具有许多色彩的图像数据的设备、系统和方法，该设备包括：光源(50)，用以产生具有至少四种原色的光；控制器(56，58)，用以根据要由光源产生的图像数据(72)来确定该至少四种原色的组合；显示屏(60)，用以根据来自控制器的组合显示图像数据。本发明并不局限于仅由三种原色—例如红、绿和蓝—所产生的色彩的组合。

Description

用于电子真彩显示的设备、系统和方法

技术领域

本发明的一个实施方案涉及用于电子真彩显示的设备、系统和方法，特别地，涉及这样的设备、系统和方法：其中在整个电子显示设备——例如计算设备的显示器——中，可显示扩展的色空间。

背景技术

人类视觉对色彩的感知包括处于可视频谱(400nm-780nm)中的不同波长的光对人眼的影响，以及人脑对合成信号的处理。例如，为了使某个个体感知某个物体为“红色”，该物体必须将波长为大约580-780nm的光反射到该个体的视网膜上。依靠光的频谱分布并假设正常的色彩视觉，个体从范围很宽的这种光中感知到不同色彩。

另外，个体感知到色彩的各种特征。色彩本身也可称作“色调”。另外，饱和度决定了色彩的亮度，这样饱和的色度感觉上就是很鲜艳的，而蜡笔画的同种色彩就更不饱和。色调和饱和度的结合形成了色彩的色度。在个体看来，色彩也有亮度，它是色彩的表观或感知能量，这样色彩“黑色”实际上就是任何色彩的亮度都为零。

尽管色彩是物理学和生理学现象的结合，如前面所描述的，但匹配于某些可视色彩的色彩可仅用三种色彩的混合来获得。通常使用红、绿和蓝这样的特定频谱。这三种色彩可称为加色法原色。通过将每种色彩取不同量来混合，可获得人眼可视的宽色域。并不是每种色彩都可以用三原色的混合来表达(参看 www.barco.com，2000年9月28日)。实际上，某些色彩只能在某个或某些原色的值为负时才能充分地精确表达。尽管这样的负值在理论上是可行的，但却无法用物理设备来产生。

一个国际标准团体CIE(Commission Internationale del’Eclairage“国际照明委员会”)定义了一组特殊的虚原色，所有色彩都可以用正值来表达。之所以说这些原色是虚的，是因为它们都只有数学上的意义，无法由物理设备产生。尽管如此，这个系统在色彩表达上还是很有用，如下所述。

该系统由色彩匹配函数X(λ)、Y(λ)和Z(λ)来定义，它们定义了原色对波长λ的单色激励的响应。此外，Y(λ)选为和人眼中色敏部分的亮度灵敏度相一致。利用这些原色，每种色彩都可以用三个正值XYZ来表达，其中Y比例于激励的亮度。通过用X+Y+z来除XYZ中的每个值，可得出一组归一化的xyz。在新的一组中，x+y+z＝1。如果给出三个值中的两个，可从中推出第三个值。这样，就可以用色度图中的一组两个值(例如，x和y)来表达一种色彩，如背景技术图1中所示。归一化过程中丢失的信息为色彩的亮度，但是保留了所有色度信息。

图1中的色度图描述了xy空间中一个形状为马蹄形的闭合区域。马蹄边(示为线10)上的点认为是频谱轨迹，它们是相应于从400nm到780nm范围中的单色激励的xy值，正如所标出的。从下面封闭马蹄的直线12位于长波端和短波端的极限单色激励之间，称作紫线。白点为人眼感知到“白色”的那一点，它处在封闭区域之内。所有能被人眼辨别的色彩都处在该封闭区域之内，称作眼睛的色域。如果激励是单色的，则它位于马蹄边上。如果它是宽谱的，即含有一系列频谱的光，则其坐标位于色域之内。

色彩的电子再现——例如由计算机显示器这样的电子显示设备来再现——现在都是由三原色来完成：通常是红、绿和蓝。这些系统无法显示人眼所能感知的所有色彩范围。这种设备无法显示人眼所能感知的完整色彩范围的原因是某些色彩是由一种或多种原色的负值来表达的，这不可能由物理光源来实现。某些背景技术的设备和系统使用第四种“色彩”，它实际上是通过中性滤光器的光，或“白光”，它用来控制所显示色彩的亮度，正如关于US专利号5233385的例子中所描述的。然而，中性滤光器的使用无法影响所能显示的最终色域。

根据三原色红、绿和蓝系统工作的电子显示设备包括诸如计算机显示器、电视、计算展示设备、电子户外显示这样的设备以及其它这样的设备。用于色彩显示的装置和使用各种设备，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、发光二极管(LED)以及用于在大屏幕上展示和显示视频资料的三色投影设备。

作为这种设备的工作的例子，CRT显示器含有具有三种不同荧光体的象素，通过激励来发射红、绿和蓝光。在现有显示器中，送入显示器的视频信号为每个象素确定三个RGB色彩坐标(或这些坐标的一些函数)。每个坐标代表相关荧光体的激励强度。观看显示器的人将来自相邻象素的光合并以得到对所需色彩的感觉。合并的过程自动进行，人自己是不知道的，这个合并通过眼睛自己的以及大脑对来自眼睛的信号的处理这样的生理活动而发生。

荧光体的红、绿和蓝发射确定了xy平面上的三个点。图2中标为14、16和18的点分别代表电视及相关设备中所用的典型荧光体组的红、绿和蓝。正如从图2中可以看出的，点14、16和18位于眼睛感知范围的谱域之内，这个谱域为人眼所能看见的光的谱值范围。利用这些原色可得到很多色彩。然而，正如前面所述的，并不能得到所有色彩，因为只可能有RGB的正值。这些正值的混合代表了三原色所能得到的色彩，它们处于三角形20中，由图2易见。然而，人眼色域的很大一部分在三角形20之外，从而无法利用三荧光体系统来显示。

这个问题的一部分可通过利用激光或其它窄谱光来减轻，因为荧光体所发的光是宽谱的，从而导致处于所产生的色彩范围中的数值三角形更小。同样的问题在LCD显示器中也发现了，在LCD显示器中，通过让“白色”光通过滤光器来工作，滤光器也必须是宽谱的以使足够多的光能通过滤光器。然而，显示色域有限的问题并不能通过利用像激光这样的单色光源来解决，尽管所得三角形更大，但人眼色域的很大一部分还是无法仅靠使用三原色来显示，无论光源的类型如何。

更有用的解决方法将使电视或计算机显示器这样的电子显示设备能显示更宽的色彩范围。这样的解决方法将是有效的，而且适用于大型电子显示设备和更小的便携设备。对这类解决方法的详细说明的尝试可在，例如，PCT申请WO 97/42770和WO 95/10160中找到，它们都描述了用四种或更多种原色来处理图像数据的方法。然而，这些申请中都没有讲解或提出一种能够显示四种或更多种原色的设备。

US专利号4800375和6097367都描述了给出这种设备的尝试。然而，所公开的设备都不是解决这个问题的合适方法，因为这些设备都具有显著的缺陷。例如，US专利号4800375描述了一种平面背光屏，其中光源和控制器形成了单个单元。然而，由于每个象素具有不同色彩，增加原色的数目也就增加了生产成本，因为每个色彩都需要附加的光源/控制器单元，同时降低了屏幕分辨率。在US专利号6097367所公开的基于LED(发光二极管)的设备中也发现了类似的问题。这样，这些公开的背景技术设备都因显著的缺陷而受损害，尤其是形成图像的原色数目增加导致的所显示图像分辨率的降低。

所以，对能为色彩的电子显示和再现提供扩展色谱的设备、系统和方法的需求还未满足，拥有这种设备、系统和方法将是很有用的，它们将有效地工作且可适用于尺寸不同的显示设备，并且在原色数目增加时它们不会导致所显示图像分辨率的降低。

发明内容

本发明的一个实施方案给出了显示扩展色域的设备、系统和方法。本发明适用于各类电子显示设备，例如电视和用于计算设备的显示器设备(“显示器”)。本发明的一个实施方案通过利用超过三种的原色来工作。正如前面所描述的，术语“原色”明确地不包括来自白色或多色光源并且仅穿过中性滤光器的光。这样，不同于背景技术的系统和设备，本发明并不局限于仅产生于三原色——例如红、绿和蓝——的色彩的混合。

根据本发明的一个实施方案，给出一种显示含有大量色彩的图像数据的设备，该设备包括：(a)光源，用以产生至少具有四原色的光；(b)控制器，用以根据要用光源产生的图像数据来确定至少四原色中至少一种的混合，这样控制器与光源分离；以及(c)显示屏，用以根据控制器的混合来显示图像数据。

根据本发明的另一实施方案，给出一种显示含有大量色彩的图像数据的系统，该系统包括：(a)光源，用以产生至少具有四原色的光；(b)转换器，用以将图像数据变换成至少四原色中至少一种的混合以形成映像；(c)控制器，用以控制来自光源的混合产量，其中控制器与光源分离；以及(d)显示屏，用以显示来自光源被控制器控制的混合所得的图像数据。

根据本发明的又一实施方案，在用以显示具有大量色彩的图像的设备中，该设备包括用以产生至少具有四原色的光的光源和用以显示图像的显示屏，光被投射到显示屏上；在这样的设备中，给出一种产生所显示图像的方法，该方法包括下列步骤：(a)由至少具有四原色的光源产生光；(b)根据图像数据对每个原色的光确定路径；以及(c)根据该路径将每个原色的光投射到显示屏上来形成图像。

在本发明的另一实施方案中，选择一组原色或滤光器以获得某组色彩的频谱重构。为了提高一组原色所表达的色彩的精确性，并提高不同观察者精确感知特定色彩的可能性，可基于频谱匹配而不是色度匹配来创建一组原色，这样的一组原色可用于根据本发明一个实施方案的显示系统中。选择要再现的一组目标频谱，并选择一组能最大限度再现该组目标频谱的l个原色。

给出了本发明的各种实施方案，它们被用来利用至少四原色将源数据(例如，RGB或YCC型数据)变换成适于显示的数据。创建了图形或曲线，它们包括用于显示中的n原色，并进一步包括一个或多个中点。这个或这些中点确定了具有邻近原色对的三角形。源数据被映射到这些三角形中的一个上，且找到了原色关联对和关联中点的恒定水平(constant level)的解。可找到原色不在这个三角形中的恒定水平。这些恒定水平可用来控制显示中原色的水平。

在本发明的某一实施方案中，选择一组滤光器以获得最宽的可能光谱覆盖范围，同时保持白平衡、效率和亮度。选择一组滤光器，以使这些滤光器中的至少三个包括靠近色度马蹄拐角处的频率。在某一实施方案中，选择一组至少三原色，这样该组中至少具有三原色的滤光器具有下面的特征：一个滤光器不允许波长小于600nm的光通过，另一个不允许波长小于450nm的光通过，而第三个为窄带通滤光器，中心频率位于大约500-550nm范围内，其总宽度不超过100nm。还可选择附加原色。

以下，术语“中性”指的是具有与白光源差别不大的频谱分布的光，例如可通过让来自白光源的光通过中性密度滤光器来获得这样的光。

附图说明

在此仅作为例子参考附图描述本发明，其中：

图1为背景技术的色度图；

图2为一色度图，示出根据背景技术的典型荧光体组的色域，还示出根据本发明一个实施方案的示意性扩展色域；

图3A和3B为根据本发明一个实施方案的示意性显示设备和系统的两个实施方案的示意框图；

图4A-4C显示本发明一个实施方案的实施，具有示意性中性密度(ND)滤光器、具有这样一个ND滤光器的色彩转盘的滤光器排列的说明性实施、滤色器转盘的工作时序(图4B)，以及ND滤光器的密度图(图4C)；

图5A和5B显示了典型RGB背景技术系统(图5A)和根据本发明一个实施方案具有六种色彩的示意性实施(图5B)的不同频谱。

图6显示了将图像数据从背景技术的三色RGB格式变换成根据本发明一个实施方案的示意性格式的方法；以及

图7描绘了根据本发明一个实施方案变换源数据以计算原色影响水平的色度映射。

图8描绘了本发明的系统的某一实施方案，它优选地基于同步投影模式。

图9为一曲线图，描绘了一组与根据本发明某一实施方案的显示系统一起使用的滤光器的色度。

图10为一曲线图，描绘了一些色度范围，从中可以选取与根据本发明某一实施方案的显示系统一起使用的滤光器。

图11为产生图8中所示原色组的滤光器的透过谱图。

具体实施方式

在下面的描述中，将描述本发明的各个方面。为解释起见，提出了具体结构和细节以给出对本发明的彻底了解。然而，很显然，即使没有此处所述的具体细节，熟练的技术人员也可以实践本发明。进一步，熟知的特点可省略或简化以免使本发明难以理解。

本发明的一个实施方案给出显示扩展色域的设备、系统和方法。本发明适用于各种类型的电子显示设备，例如电视和计算设备的显示器设备(“监视器”)。本发明的一个实施方案通过利用多于三个的原色来工作。正如前面所描述的，术语“原色”具体并不包括来自白色或多色光源且只通过中性滤光器的光。这样，不同于背景技术的系统和设备，本发明并不局限于仅有三原色——例如红、绿和蓝——产生和混合色。

根据本发明的具体实施方案，使用了来自六原色的光，尽管对于本发明任何数目的原色都是有效的，只要至少包括四种这样的原色。优选地使用六原色，因为由所得的六边形覆盖的领域要比RGB荧光体产生的三角形20大得多，例如，仍能作为电子色彩显示的一部分有效地产生，如下面关于具体实施方案的更大细节中所说明的。如图2中的含有点24、26、28、30、32和34的六边形22所示，由这样的原色混合产生的色域比RGB荧光体产生的简单三角形20大得多。下面结合图5A和5B给出选择这种原色频谱的方法的示意性但具体的实施方案的描述。

对于光源的类型，或用以为每个原色产生光的设备，本发明可选择使用不同类型的源和/或装置。可选地且优选地，为了获得色域最大的覆盖，每个原色的光应当优选地为单色的。当然，对于本发明，激光可选做原色的光源。单色激励也可选择由白光通过窄谱滤光器来产生。然而，由于激励的谱带宽受到限制，所得光的亮度变低(假设源的亮度相同)。另一方面，由于原色激励的频谱变得更宽，电子色彩显示的最终色域更受限制。所以，如果不使用激光作为单色光源，就必须考虑原色纯度和亮度之间的相互影响。

另外，本发明可选用各种显示装置，这也影响到了对产生原色的光源和/或设备的选择。具体的显示装置为光学投影系统将光投影到显示屏上。投影显示可同时工作，其中所有色彩的光同时照亮显示屏；或顺序工作，其中不同色彩的光一个接一个地照亮屏幕。对于后一种显示类型，人眼的视觉系统通过暂留合并而感知到混合光，因为色彩的顺序显示是极快地进行的。

第二种类型的显示系统基于空间调制色光并将其投影到显示屏上。空间调制可选用液晶空间调制器来进行，其中要使用极化光源；或者，例如，选用像德州仪器(USA)所生产的数字微镜设备(DMD)这样的装置来进行，它可使用非极化光。当然，也可选用其它进行空间调制的设备，也包括在本发明范围内。

根据所使用的调制设备类型，空间调制可选用模拟或二元级别或等级来进行。向列型液晶调制器——例如CRL Opto(英国)所推出的，或Kopin Inc.(USA)所推出的——可以模拟“灰度级”，而铁电液晶调制器——例如Micropic Technologies(英国)推出的，或Displaytech(USA)推出的LightCaster^TM——以及DMD都是二元设备。如果二元设备用于空间调制，“灰度级”通过控制照明的持续时间和/或入射到空间调制器上的光的强度来获得。

基于光学投影的出光装置相对于那些基于屏幕或显示设备其它部分上的光发射的装置来说更为优选。光发射装置的例子包括：CRT、场致发射和等离子体显示器，由屏幕或其它设备上的荧光体来发光；LED屏幕，由电发光二极管来发光；以及平面LCD，每个象素具有独立的滤色器。在这些系统中，将物理尺寸很小的不同原色发射体——它们产生小的、聚焦的色光点——相邻紧密放置。然后眼睛将相邻象素发射的光自动混合来获得色彩感觉。

然而，这些光发射系统都有很多缺陷。首先，原色的增加降低了显示分辨率，而在光学投影装置中，原色的增加并不会影响显示分辨率。其次，需要修改象素矩阵以使显示屏能显示超过三种的颜色。对于CRT和LED装置，必须分别开发特定的荧光体和二极管。对LCD显示器，必须修改滤色器组，以使四种或更多种原色能通过这些滤色器。所有的这些修改都需要附加额外的单元，例如额外的荧光体或额外的二极管，从而为能显示更多色彩而增加了系统成本。相反，正如下面要详细描述的，光学投影系统所要做的修改相对较小，不会导致系统成本的增加。这样，比起光发射系统，光学投影系统更优选。

参考附图和所附描述可更好地理解根据本发明地设备、系统和方法的原理和工作。

现在参看附图，图3A和3B为根据本发明一个实施方案显示至少四原色的显示设备和系统的两个实施方案的示意框图。图3A示出显示设备和系统的基本实施方案，而图3B示出具体实施方案，其特征在于光投影装置。

如图3A所示，系统36的特征在于用以产生至少具有四原色的光的光源38。来自光源38的光在显示屏40上显示，从而使观众能看到所显示图像(未示出)的色彩。优选地，来自光源38的光被投影到显示屏40上。为了使每种色彩都能严格地显示在所显示图像的正确位置上，用控制器42控制每种色彩的光的产生，从而在显示屏40的正确位置示出正确的光。优选地，控制器42与光源38分离，从而这两个元件不合成单个元件。

可选地且更优选地，对于系统36的具体投影实施方案，光源38投影至少四种色彩的光，但不能控制所投影的光在显示屏40上的位置。然后控制器42确定投影到显示屏40上的每种颜色的光的相对位置，例如使用空间光调制器和/或另一镜面和/或透镜系统，正如下面结合图3B和7详细描述的。

为了使控制器42能够确定显示屏40每部分所显示的正确光线，控制器42可选地且更优选地接收来自数据输入44的数据，这些数据可是数字的或模拟的。最优选地，控制器42还接收来自转换器46的指令和/或命令，转换器46位于数据输入44和控制器42之间。转换器46将来自数据输入44的数据变换成适合于控制器42的格式，并包括任何可使控制器42理解这些数据的必要指令和/或命令。可选地，转换器46也可将数据从模拟信号变换成数字数据。

图3B示出根据本发明一个实施方案的示意性显示设备的第二实施方案，它基于顺序光投射系统，于US专利号5592188中所提出的类似。然而，应当指出，本发明使用四种或更多种原色，而背景技术系统被限制为仅使用三原色的电子色彩显示器。另外，本发明的这个实施方案仅是说明性的，并不是以任何方式进行限制。

系统48基于使来自源50的白光通过适当的滤色器52来形成频谱范围确定的色光。正如前面所描述的，优选地系统48的特征在于六个这样的滤色器52，可选地配置成滤色器转盘54。在此例中，光源50和滤色器52的组合可看作形成了上面图3A的光源的至少一部分，可选地具有其它包括在光产生中的元件。

然后该色光照亮空间调制荫罩56，它也称作SLM(空间光调制器)，通过确定特定色彩的光是否被允许通过而照亮某个象素，来确定显示在图像每部分(通常为每个象素)上的色彩。然后该图像的色光被投影透镜58投影到显示屏60上。显示屏对用户(未示出)显示出最终的彩色图像。空间调制荫罩56——更优选地为空间调制荫罩56和投影透镜58的组合——可看作图3A的控制器的一个例子。

空间调制荫罩56可选为二元调制型或连续调制型。

连续调制型的例子包括像LCD(液晶显示器)、电光调制器和磁光调制器这样的极化旋转设备，但不局限于此。在这些设备中，照射光的极性被旋转了。在此处，LCD的特征在于各向异性分子的有组织结构，通过加电压使各向异性的轴旋转，从而旋转极性。对于电光调制器，其特征在于各向异性晶体，通过加电压使沿不同轴的折射率发生改变从而改变光辐射极性的旋转。电光调制器可用于连续非二元的实施或用于二元的实施。磁光调制器是利用磁场通过改变晶体磁光性质来旋转极性的设备。

二元调制型的例子包括DMD、FLC、量子阱调制器和电光调制器，但不局限于此。DMD(数字微镜设备)为一镜面列阵，每个镜面有两个位置，要么将光反射到显示屏60上，要么将光反射到显示屏60外。FLC(铁电液晶)的特征在于液晶，它们仅有两个双稳取向状态，从而将光辐射的极性改变为两个状态中的一个(有效地“开”和“关”)。量子阱调制器是这样的设备，其中在量子阱中加电压，根据所加电压，通过改变阱中电子的状态来将光的透射和反射性质改变为两个水平中的一个。电子被从吸收性的变为透过性的。

为了使光直接通过适当的滤光器52，优选地，光被聚光透镜62聚焦，可选地使用两个这样的透镜62作为说明，并不是要将其局限于此。然后聚焦光直接通过滤光器转盘54上的某个滤光器。滤光器转盘54具有至少四个滤色器52，其透射频谱被设计成能覆盖人眼色域的大部分。马达64可选地且优选地在光源50之前旋转滤光器转盘54，这样在每个轮回中空间调制荫罩56被滤光器转盘54中的所有色彩依次照亮。优选地，旋转速率为帧频，即显示屏60上全色图像刷新的频率。典型的帧频(旋转频率)为30-85Hz的范围。

更优选地，由定时系统66使数据向空间调制荫罩56的加载与滤光器转盘54的旋转同步。光线被空间调制荫罩56空间调制，从而改变了每种原色在显示屏60不同部分上出现的亮度，通常是对于图像的每个象素。显示屏60上的每个位置68优选地与空间调制荫罩56中的某个象素70联系在一起。那个位置上的亮度由图像中的相关数据象素确定。图像中象素的值可选地且优选地由图像数据文件72来检索。在观看投影到显示屏60上的图像时，观众将原色图像的顺序流合并以获得具有宽色域的全色图像。

使用液晶调制器的实施需要使用极化光。对于反射设备，例如硅上液晶(LCOS)设备，可使用相同的起偏器——通常是偏光立方分光镜——来使入射光起偏并分析反射光。对于光线通过象素矩阵的透射设备，例如基于Epson、Kopin(USA)和其它厂商提供的薄膜晶体管技术(TFT)的动态矩阵LCD，在空间调制荫罩56前后放置线性起偏器。示于图3中的示意性的但是具体的实施基于用作空间调制荫罩56的反射LCOS设备，因此在系统48中包括偏光立方分光镜80。应当指出，这仅用作说明目的，系统48基于其它调制器的实施也是可能的，例如作为其它这类空间调制设备的例子所描述的那些设备。

图3B还示出数据流和数据处理的示意性描述。数据可选地由所示的数字图像文件72给出，或以模拟视频信号(未示出)给出。数据可选地且典型地以光栅格式到达，对与计算机相关的显示系统尤其如此。光栅格式为以全画面逐点逐行呈现R、G和B值的信号。在隔行扫描的视频中，画面被分为两个先后发送的扫描场，第一扫描场包含的仅是奇数行，而第二扫描场包含的是偶数行。计算机显示器典型的模拟显卡接收数字图像数据，然后将这些图像数据作为模拟信号在五行上发送出去，三行为R、G和B信号而两行为同步信号。R、G和B信号为图像中响应象素RGB值的非线性函数。这个函数(在此技术中称为伽马修正函数)是这样的，CRT对其输出的响应在原始象素值上是线性的，从而来自特定荧光体的发射的亮度取决于所接收到信号的电压。在一个视频信号中，RGB信号被变换成其它表示象素的亮度和色度的组合，它们中的每个都分别编码(例如，使用YCC型格式)。

为了本发明的目的，例如为了对视频/显卡接口导致的影响进行校正，模拟图像数据可选地且更优选地被变换成数字数据以获得数字RGB(三色)图像数据72。这种校正可选地且优选地所产生的影响的例子包括，但不局限于，模拟到数字(A/D)的变换和视频解码的影响、反伽马变换的影响，以及隔行扫描到非隔行扫描信号的变换的影响。根据本发明具体实施方案，数据仅出现在一个扫描场中，而不是像背景技术的隔行扫描视频那样出现在两个或更多个扫描场中。因此，优选对数据进行变换，以免数据在被送入帧缓冲器之前就被隔行扫描，如下更详细描述的。

数字RGB数据也可选地且更优选地直接从数字显卡中获得，ATI、Number Nine Revolution和其它厂商都有提供这种显卡。

无论是那种情形，正如下面将更详细描述的，数字RGB图像数据和YCC型数据都随后都在多色变换模块74中生成色彩格式，它包括色彩转盘52的每种色彩所需的数据，每种色彩有N比特数据(例如，7色，其中一种为白色，每色8比特)。

为空间调制荫罩56的响应，所得的7色彩通道更优选地由伽马校正模块76进行伽马校正处理。伽马校正模块76对每个数据通道进行一个非线性变换，称作“反伽马”处理。变换优选地为非线性的，因为，为了对系统内部元件对从电缆进入显示屏60(未示出)的信号的影响做校正，输入信号通常都是非线性的，以使变换的输出为优选线性的。优选地，变换通过给出一些查找表(每个通道一个或几个)来进行，查找表含有对应于所有可能输入值的输出值。使用这样的查找表给出了标准化的、校正的、线性的输出，可更精确地由本发明的系统来显示。

然后校正的数据被加载到帧缓冲器和格式模块78中，它们以与空间调制荫罩56的电子需求相一致的格式排列数据流。帧缓冲器和格式模块78是保存图像数据的存储设备。典型地，数据以和图像以及空间调制荫罩56的象素相同的几何布置来保存。

对上述系统，帧缓冲器和格式模块78的帧缓冲器本身优选地分为许多位平面。每个位平面为比特的平面阵列，其中每个比特相应于空间调制荫罩56上的一个象素。每个位平面实际上至少代表了每种色彩的部分数据，这样，如果一个象素要具有包括特定原色的成分，那么这个象素由以该原色为特征的适当位平面上的特定比特来表达。位平面按照从最重要到最不重要的顺序依次从上往下排列，形成数据的三维排列。总共有m×N个位平面(m为比特/色彩通道的数目，N为色彩通道的数目)。

定时系统66可看作至少是上面图3A的转换器一部分的例子，更优选地与多色变换模块74、伽马校正模块76以及帧缓冲器和格式模块78结合。

数据通常表达为七原色中的每一个8比特(256级)。照明的各个“灰度级”可以用不同的方式得到，取决于所用空间调制荫罩56的类型。对于“模拟”调制器，例如向列LC调制器，灰度级由光轴旋转的总量来确定，它由所加电压控制。对空间调制荫罩56的这种结构，每帧需要七个“更新”，或者说改变，色彩转盘52的原色中每个对应一个更新。对于显示屏60的50Hz帧刷新率，这相当于350Hz的更新率。相应于相关色彩的八个位平面从帧缓冲器和格式模块78的帧缓冲器本身中检索，可选地且优选地变换成模拟信号。然后这些模拟信号被放大并加到空间调制荫罩56上。

对于空间调制荫罩56的“二元”型，例如德州仪器生产的数字微镜设备(DMD)或者MicroPix、Displaytech和其它厂商生产的铁电液晶(FLC)SLM，灰度级通过光的脉冲宽度调制(PWM)来获得，这是一种本技术领域中广为人知的技术。为了进行光的脉冲宽度调制，在显示相关色彩期间，对每个原色向空间调制荫罩56中加载m位平面，此处示出的m＝8。对50Hz的帧频和7色显示，每种色彩显示的时间为20ms/7＝2.85ms(20ms＝1/50Hz)。在此期间，8位平面应当被加载进空间调制荫罩56，导致2.8kHz的更新率。然而，如果在光上加了PWM，则最不重要的位平面在空间调制荫罩56上只应出现11.2毫秒。

为延长显示周期以避免空间调制荫罩56如此频繁的刷新或改变，可选地且优选地，不在光上加PWM。作为替代，照明时间在位平面之间平均分配。这样可选地且更优选地通过改变入射到空间调制荫罩56上的光亮度来创建不同的比特值。可选地且更优选地，入射光的亮度通过利用一个连续变化的中性密度(ND)滤光器来改变，如下面所更详细描述的。

图4A示出具有这样一个ND滤光器82的色彩转盘的滤光器排列的说明性实施。滤色器转盘分成几个色彩区域，分别标为“C1”至“C7”，每个的宽度为2π/N弧度，其中N为原色的数目。正如下面将更详细描述的，每个色彩区域为一个不同的滤色器，它优选地具有分离的ND滤光器。ND滤光器并不影响过滤光的频谱内容，而是改变整个光谱上的过滤光的强度。

滤色器转盘82的工作时序绘于图4B中。滤色器转盘全程旋转所需时间为2π/ω，每个色彩区域有一个长为2π/ωN的时间空档(时隙)，期间m位平面被加载到空间调制荫罩中。每个位平面占据相同的持续时间，在最后一个重要的位平面加载之后，存在一个死区。为获得光强和相应比特值之间正确的依赖关系，在滤光器82的每个色彩区域中放置一个连续变化的ND滤光器。ND滤光器的强度随θ？从零强度线性变化到强度为m·log₁₀2≈0.3m，m为比特/通道数目，如图4C中所示。在过渡区(死区)，从一种色彩最不重要的比特(lsb)到下一种色彩最重要的比特(msb)，强度增加到一个较大值以避免色彩混合。如下所示，这种设计确保从I位平面偏转的光的亮度基本上线性依赖于第i比特的值。如上面所说明的，一个伽马校正查找表(LUT)补偿了剩余的非线性。

第i比特期间(msb＝0比特，lsb＝m-1比特)通过ND滤光器的光强由下式给出：

\frac{I_{AVG} (i)}{I_{0}} = \frac{i}{T + ΔT} {&Integral;}_{\frac{iT}{m}}^{(i + 1) \frac{T}{m}} 10^{\frac{0.3 ml}{T}} dt = \frac{T}{0.3 m \ln 10 (T + ΔT)} 10^{- 0.3 i} (1 - 10^{- 0.3}) = \frac{1 / 2}{m \ln 2 (1 + ΔT / T)} \frac{1}{2^{i}}

这里T+ΔT为色彩区域的持续时间，其中ΔT为死区的时间。显然，在两个先后的比特中的平均强度之比实际为2。当ND滤光器在msb期间密度为0.22时也可获得类似的关系，在msb周期之后，密度从零线性上升为0.3(m-1)，同时保持时序不变。

其它可选的用来改变光亮度的实施也是可行的，而且也包括在本发明的领域中。例如，可在绿色区转盘之后放置一个中性密度滤光器的可变转盘。这个ND滤光器转盘与滤色器转盘同步旋转，从而ND滤光器转盘在色彩转盘的一个轮回中完成了七个轮回。

另一可选的实施在滤色器转盘后面使用电子控制LC或电光光强调制器。这样的一个设备通过电子(数字)控制来控制过滤光的亮度。这样的设备的一个例子是CRL Opto(英国)生产的LC调制器。作为另一选择，可以放置一个电子快门系统作为控制到达SLM或从SLM到达屏幕的光总量的光圈。

通过即时调制，光源的强度也可改变。例如，可选用闪光灯作为光源，它以猝发或“闪光”的方式发光。然后光随时间衰减，这样，随着时间的过去，光的亮度降低。这个降低使光的强度或亮度不通过中性密度滤光器就可得以改变。作为选择，在一个类似的具有闪光灯的系统中，灯可以高重复率发射闪光，这样每单位时间脉冲的数目就可确定发射光的亮度。

图5A和5B示出背景技术RGB系统的透过谱(图5A)和根据本发明具有六种色彩的示例色彩系统的透过谱(图5B)。如图5A中所示，RGB滤光器的透过谱——示为频谱84(红)、86(绿)和88(蓝)——受到限制，不能给出对要显示色域的宽覆盖。图5B示出六色系统的透过谱——示为频谱90、92、94、96、98和100。这些频谱是通过将具有图5A中所示的频谱的RGB滤光器中每个的频谱范围二等分而得到的。滤光器对90和92覆盖更宽的滤光器70相同的频谱范围，等等，从而增大了可能被覆盖的色域。原色数目的选择优选地根据增加更多原色——这增大了可显示的色域——的需求和增加更多色彩的更大复杂性之间的平衡来进行。

图5A的频谱对应于具有点24、26、28、30、32和34的六边形22(未示出，参看图2)，与RGB荧光体产生的色域(图2的三角形20)相比，超过四种色彩所产生的色域范围增大了。

然而，绝大多数电子图像数据通常都是以RGB格式或依据RGB格式的某些函数的RGB相关格式给出，或者以其它像YCC型数据这样的格式给出。在一个示意性实施方案中，使用这样的数据要求数据被变换成适合于至少包括四原色的显示的格式。这种数据变换的可选方法结合图6A和6B以及在图7中描述。仅为描述的目的而不是要对其进行限制，使用本发明的系统的六加一实施，其中有六种原色和一个由(x_w，y_x)确定的白光源。白光源优选地由六原色的混合来产生。在一个替代实施方案中，白光源可用一个单独的白色滤光器或出光设备来产生。这种安排在显示的色域中建立了六个三角形。在替代实施方案中，用来产生三角形区域的点无需是白色的或基本白色的。

正如结合图6b的流程图中的示意性方法所说明的，作为输入到达的YCC型这样的信号或RGB信号优选地在步骤1中通过使用技术中熟知的3×3矩阵变换来变换到XYZ坐标空间中。在步骤2中，从XYZ坐标计算该色彩向x-y色度平面上输入点的投影。输入点(x₀，y₀)的位置处在图6B中所示的几个部分中的某一个之内。为了确定输入点(x₀，y₀)出现在哪个部分中，在步骤3中，以代表白色源的白点作为原点，计算了输入点(x₀，y₀)关于参考原色——例如最红的原色——的角度：

φ＝φ₀+φ_R＝tg^-1[(y₀-y_w)/(x₀-x_w)]-tg^-1[(y_R-y_w)/(x_R-x_w)]

其中正切的符号通过将相关y坐标和y_w进行比较来确定。在确定了角度φ之后，将它与所有原色的角度φ_i(i＝1-6)进行比较以确定输入数据点出现在哪个部分中。在计算了这个之后，利用角部的三种色彩(即，白色和其它六种色彩中处在相关三角形角部的两种，此例中为p₁和p₂)来创建代表输入数据的加法线性组合：

[\begin{matrix} X_{0} \\ Y_{0} \\ Z_{0} \end{matrix}] = a_{w} [\begin{matrix} X_{w} \\ Y_{w} \\ Z_{w} \end{matrix}] + a_{1} [\begin{matrix} X_{1} \\ Y_{1} \\ Z_{1} \end{matrix}] + a_{2} [\begin{matrix} X_{2} \\ Y_{2} \\ Z_{2} \end{matrix}]

在步骤4中，组合的参数(a_w，a₁，a₂)如下给出：

[\begin{matrix} a_{W} \\ a_{1} \\ a_{2} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} X_{W} & X_{1} & X_{2} \\ Y_{W} & Y_{1} & Y_{2} \\ Z_{W} & Z_{1} & Z_{2} \end{matrix}]}^{- 1} [\begin{matrix} X_{0} \\ Y_{0} \\ Z_{0} \end{matrix}]

求解上面的加法线性组合以得出常数a_w，a₁和a₂。

如果三个主向量不在同个平面上，则可对XYZ矩阵进行转换。在步骤5中，如果参数(a_w，a₁，a₂)中的一个为负，则输入点在色域之外。在此情形中，负值可设为零。这些步骤产生了最终的七色(六色加上调亮度用的白光)数据。

参数a₁和a₂代表了确定相关三角形外边的两个非白原色的常数。常数a₁和a₂代表了要再现由输入点(x₀，y₀)代表的色彩，相应于这些常数的原色所应显示的水平。六原色p1-p6中的每一种都依照某些预定的水平对由(x_w，y_x)确定的白色源的产生有贡献，因为白色源由这些原色中的每种的某些部分形成。为了确保那些确定四原色水平的常数a₃、a₄、a₅和a₆不是这个相关三角形的一部分，相应于这些常数的原色对白色源(x_w，y_x)的贡献水平被乘上常数a_w。例如，如果相应于常数a₃的原色对白色源的贡献是0.25(以0-1的比例)，则用a_w乘以0.25来确定a₃。在某一实施方案中，由于形成该相关三角形的两个非白原色也对白色源有贡献，故而基于它们对白色源的贡献和a_w值对这些原色确定两个附加的水平，这两个水平被加到a₁和a₂上来计算这两个常数对产生相应于输入点(x₀，y₀)的输入点色彩的贡献。

在另一实施方案中，选择白色源(x_w，y_x)以形成三角形频谱区域，使六个非白原色沿马蹄的边缘放置；并可使用另一组源w₁-w₆(每对相邻非白原色对中的一个)来计算非白原色对产生输入点所代表的色彩的贡献。源w₁-w₆无需接近白色。在替代实施方案中，用作中点的那种或那些色彩无需是白色或接近白色。

图7描绘了根据本发明一个实施方案转换源数据以计算原色贡献水平的色度映射。参看图7，马蹄600包括原色p₁-p₆、白色源(x_w，y_x)和源w₁-w₆(为清楚起见，仅绘出了源w₁和w₂)。源w₁相应于相邻原色对p₁和p₆，和这两个原色一起形成了一个三角形区域。源w₂相应于相邻原色对p₃和p₄，和这两个原色一起形成了一个三角形区域。

首先，代表目标色彩的输入点(x₀，y₀)映射到空间600上，找到了由白色源(x_w，y_w)和两个非白原色确定的相关三角形，如上所述。接着，参看w₁-w₆中选出的第二源w_β，相关源为由六个非白原色形成的，但不包括形成相关三角形外边的两个非白原色。优选地，第二源w_β和形成相关三角形外边的两个非白原色形成基本与相关三角形重叠的第二三角形。在类似于上述的加法线性组合中，该相关源w_β和这两个相关非白原色一起使用：

[\begin{matrix} X_{0} \\ Y_{0} \\ Z_{0} \end{matrix}] = a_{wβ} [\begin{matrix} X_{wβ} \\ Y_{wβ} \\ Z_{wβ} \end{matrix}] + a_{1} [\begin{matrix} X_{1} \\ Y_{1} \\ Z_{1} \end{matrix}] + a_{2} [\begin{matrix} X_{2} \\ Y_{2} \\ Z_{2} \end{matrix}]

组合的参数(a_wβ，a₁，a₂)由下式给出：

[\begin{matrix} a_{Wβ} \\ a_{1} \\ a_{2} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} X_{Wβ} & X_{1} & X_{2} \\ Y_{Wβ} & Y_{1} & Y_{2} \\ Z_{Wβ} & Z_{1} & Z_{2} \end{matrix}]}^{- 1} [\begin{matrix} X_{0} \\ Y_{0} \\ Z_{0} \end{matrix}]

求解该加法线性组合得到常数a_wβ、a₁和a₂。

参数a₁和a₂代表确定相关三角形外边的两个非白原色的常数。常数a₁和a₂为要再现输入点(x₀，y₀)所代表的色彩，这些常数可显示(例如，投影到屏幕上或通过LCD显示)的水平。剩下的四个非白原色(六个非白原色中不包括两个相关非白原色的那些)根据某些预定水平对来自w₁-w₆的相关源w_β有贡献，因为该相关源由这些剩余原色中每一个的某些部分构成。这样，为了确定常数a₃、a₄、a₅和a₆，用常数a_wβ乘以相应于这些常数的原色对相关源w_β的贡献水平。因为在这样一个实施方案中，形成相关三角形的两个非白原色对相关源没有贡献，无需进行附加的计算来计算这两个常数的贡献。

虽然在上面的描述中，就六原色描述了这个方法，上述方法可用来将色彩点转换到包括任何原色数目的色彩系统。此外，在替代实施方案中，可使用其它的步骤来对一组原色计算水平，计算使用了一组由原色对和中点所形成的三角形区域。

上面的这组步骤优选地由处理器或数据转换器来进行，处理器或数据转换器是根据本发明一个示意性实施方案的显示系统的一部分。这样的处理器或数据转换器可以使任何传统的数据处理设备，例如微处理器、“片上计算机”，或图形处理器。

上述方法仅是将RGB数据变换成一种适合于至少具有四种色彩的显示器的格式的一个可能途径。特别地，至于详细的程序，并非一定要在色彩点中包括白光点。该程序仅需要确定一组三角形，这基于已有原色和任何一组附加色彩，附加色彩优选地由其它原色组成。例如，源或白色点的确定可替代为：它们由六原色等量组成。

如图8所示，本发明的系统的另一可选实施方案优选地基于同步投影设计。在系统102中，白光源104产生白光束。令光束通过聚光的准直透镜106。接着，使其通过许多分色镜108。优选地，对每种想要的原色使用一个分色镜108。示出了四个这样的分色镜108，但仅是为了描述的目的，并非要将其数目限制为四个。每个分色镜108使光谱的部分通过，而剩下的部分被反射，从而用作产生每种所需原色的光的滤光器。

接下来，使用了许多SLM(空间光调制器)110。每个SLM110用来根据所要产生的图像的数据调制每束光线。可选地，可在投影之前混合光束，但是优选地，它们被分别投影到显示屏112上，如图所示。对于后一种实施，光束在显示屏112上混合。光束的合并在显示屏112上同步进行。

可选地且优选地，每个SLM110都带有一个成像透镜，用来将通过SLM110的光束聚焦到显示屏112上。优选地，每个成像透镜114放置在远离穿过SLM110的光束轴线的位置上，这样，光的混合束对准出现在显示屏112。作为选择，分色镜可用来使光束对准，和/或可调整每个SLM110的角度来调整光束离开每个SLM110时的角度。

根据另一实施方案，来自白光源的光分成许多束。可以通过使光束经过棱镜/光栅而分散且会聚频谱中相关部分来进行光束分离。作为选择，白光可不用分散成许多光束而进行分离，之后过滤每束光来产生相关色彩。还可作为选择，可使用分色镜/滤光器的合适排列。

一个类似的实施可选地且优选地基于具有合适荧光体的七个CRT(阴极射线管)或具有合适滤光器的黑白CRT，将光束投影到荧光屏上且在那里对准混合，就像在三原色CRT(阴极射线管)投影仪(例如，Barco Inc.生产的Reality 800产品系列)中那样。

在本发明的某一实施方案中，选择一组滤光器来获得可能的最宽色度覆盖，同时保持白平衡、效率和亮度。图9描绘了根据本发明某一实施方案的显示系统所用的一组滤光器的色度。参看图9，马蹄600代表人眼通常所能看到的色域，也就是想要在显示中产生的色域。三角形602代表现有技术显示的典型范围，使用了点a、b和c所描述的原色。通过使用，例如，点610、612、614、616、618和620所描述的原色，可获得更精确和真实的色彩显示，它具有更宽的色度覆盖。可选择这样一组原色，以增加色度的覆盖，给出最大的亮度和效率，并优选地用同比例的各种原色的简单加总来产生白色，而不是将不同比例的原色进行混合。

在本发明的某一实施方案中，基于这样的原则选择一组滤光器：为获得色域的宽覆盖，对马蹄600的每个拐角604、605或606，至少应该选择一种原色使其落在靠近拐角604、605或606。在本发明的某一实施方案中，选择至少一组三种原色，从而在该组中的至少三种原色的滤光器处具有如下特点：一个滤光器不让波长小于600nm的光通过；另一个不让波长大于450nm的光通过；而第三个为窄带通滤光器，其中心波长处在大约500-550nm范围内，总宽度不超过100nm。可选择附加的原色来增加处在三滤光器所创建的三角形之外可表达的色彩的数目，增加亮度和效率，并顾及白平衡。

图10描绘了一些色度范围，从中选出一组与根据本发明某一实施方案的显示系统一起使用的滤光器。图10中描绘的色度范围得与D65照明一起使用；也可使用其它照明类型。参看图10，马蹄600代表人眼通常能看到的色域。区域630代表相应于不允许波长短于600nm的光通过的一组滤光器的色度区域。区域640代表相应于不允许波长超过450nm的光通过的一组滤光器的色度区域。区域650代表相应于某组滤光器的色度区域，该组滤光器为窄带通滤光器，允许中心波长位于大约500至550nm范围内，宽度不超过100nm的波段通过。在某一实施方案中，选择一组显示系统的原色，以使该组原色中的至少三个中的每个处在区域630、640和650之一内。对于一个给定的区域630、640或650，可以有不止一个原色的波长基本落在区域630、640和650中。

参看图9，原色610、614、616和620从图10中所示的色度区域中选出。选择原色612和618来增大色域覆盖并辅助产生白平衡，也是为了效率和亮度。

图11为产生图9中所描绘的那组原色的滤光器的透过谱。参看图11，第一滤光器允许波长在661范围中的光通过，相应于图9中的原色616。这个滤光器相应于选自图10中的区域640的原色。第二滤光器允许波长在662范围中的光通过，相应于图9中的原色618。第三滤光器允许波长在663范围中的光通过，相应于图9中的原色620。这个滤光器相应于选自图10中的区域650的原色。第四滤光器允许波长在664范围中的光通过，相应于图9中的原色610。这个滤光器相应于选自图10中的区域650的原色。第五滤光器允许波长在665范围中的光通过，相应于图9中的原色612。第六滤光器允许波长在666范围中的光通过，相应于图9中的原色614。这个滤光器相应于选自图10中的区域630的原色。

在替代实施方案中，可使用原色和滤光器的其它组合，其中包括来自上面讨论的范围中的三种原色。例如，除使用上面讨论的范围中的三种原色之外，仅使用一种来自这些范围之外的附加原色。

在本发明某一实施方案中，选择一组原色和滤光器以获得某组色彩的频谱重构。当使用一组有限的原色来为人的观察再现“真实的”或“自然的”色彩时，可由该组原色的不同水平或组合来再现要再现的某组目标色彩。用同样的目标色彩坐标可代表许多不同的频谱，这个现象称作同色异谱现象。利用一组基于“平均”观察者对一组原色的反应的原色来表达目标色彩是不精确的，因为一个真实的观察者未必能将目标色彩的表象感知为符合真实目标色彩。

在现有技术中，显示器和其它系统(例如打印系统)所用的原色的频谱基于色度匹配来选择。在色度匹配中，对一系列实验者显示用原色中的三个的组合产生的色标。对每个实验者出示两个色标，一个目标色标和一个由三原色混合产生的色标。调整每个原色的水平直到实验者声称目标色标和原色色标相同。对每个目标色彩，将该组实验者所得出的水平进行平均。所得的一组平均水平用作再现这些目标色彩的模型。通过色度分析形成色彩导致了人们对所得显示器产生的色彩的感知上的不精确，因为每个人对色彩的感知都不同。一个观看使用色度匹配所产生的原色的显示器的人未必能象那些用来建立原色频谱的“平均”人那样感知色彩，从而可能感知到与预想不同的色彩。

为了增加一组原色所表达的色彩的精确性，并增加不同观察者精确感知某种色彩的可能性，使用本发明的系统和方法的某一实施方案来选择并确定一组基于频谱匹配而不是色度匹配的原色，这样的一组原色可用在根据本发明一个具体实施方案的显示系统中。选择一组原色以使最精确地表达了一组真实的频谱样本。

在某一实施方案中，为了选择一组l个原色来用在，例如，显示系统中，要选择一组欲再现的目标频谱，且选择一组能最佳再现该组目标频谱的l个原色。虽然使用l个原色来再现一组宽的可视频谱，也希望这组目标频谱能尽可能精确地进行再现。该组目标频谱可选来用于某种应用中，例如，彩色胶片的再现。

例如，为了选择一组l个原色(其中，例如，l＝6)用于已优化来再现某类彩色胶片的色谱的彩色显示器，则要选取由该彩色胶片所产生的一组m个样本频谱，并建立能最好地产生所要色谱的l个原色。再彩色胶片中，光穿过青色、洋红色和黄色染料层。染料的浓度确定了胶片的透过谱。浓度的测量是分别对这些青色、洋红色和黄色染料测量红、绿和蓝的密度。浓度根据胶片的曝光而改变；即，根据曝光期间落到胶片上的色谱而改变。在某一实施方案中，选择一组通常用于胶片的样本透过谱，并选取一组l个滤光器或原色，从而对于所给样本透过谱中的每一个，可产生基本模拟了该样本频谱的色彩。优选地，每个样本频谱与产生该频谱的染料密度相关，允许相应于该染料密度的源数据可在显示系统中容易地转换成原色水平。

可基于某些约束条件，或以意识中的某些目标来选择m个样本频谱。例如，样本频谱可包括像“记忆色彩”这样的色彩，它们可轻易地被观察者以错误的再现而感知。记忆色彩可包括，例如，肤色或草的颜色。相对于如果显示器不精确地再现了例如一组气球的颜色，观察者更容易注意到如果显示器不精确地再现了肤色的不精确性。样本频谱可包括来自真实物体的照片或胶片的样本。样本频谱可包括很大范围内的色调，每种色调都有不同的饱和度和亮度水平。

为了确定原色的频谱和原色的数目，所选的m个目标频谱从样本波长中取n个样本。测定频谱在所需分辨率特定波长处进行取样。例如，可在400-700nm范围内以10nm的分辨率对频谱进行取样，对每个频谱给出了31个样本点。这样，每个连续的样本频谱被转换成一个n维空间中的向量；在所给例子中，n＝31。m个向量 S _i(λ)(i＝1...m且λ＝1...n(在本例中n＝31))中的每一个都是一组n个有序数字，优选地在0和1之间。每个数字代表400-700nm范围内相应于波长λ的取样谱值。所有色标的频谱排成一个m×n矩阵S_{iλ？？？？}，优选地m＞＞n，其中m为所取样的频谱数目，而n为每个频谱样本点的数目。

为了找到以某种精确性再现样本频谱的一组l个原色，要寻找n个基向量 ψ _l(λ)l＜＜n，优选地l＜＜n，它们生成一个子空间，这个子空间与m个样本向量生成的子空间相同，从而对于所有m个向量‖ S _i(λ)-∑_lα_il ψ _l(λ)‖接近于零。这里‖x‖为向量 x的模。每个基向量为具有n个样本点的频谱，这n个样本点用来创建，例如，一个原色或一个用于原色的滤光器。一个原色或滤光器可相应于一个基向量，因为一个基向量可给出形成原色或滤光器的频谱模型。可用各种方法修改基向量来为滤光器创建频谱，例如，可旋转基向量，或根据不同方法变换其常数。

可利用各种方法将m个样本向量转换成n个基向量。在一个示意性实施方案中，从该n个基向量中选择l个基向量组成的子集，以使该子集包括那些对再现m个样本频谱贡献最大的基向量。优选地，利用一种类似于因子分析的方法来排除任何负值，并旋转所得的l个基向量。还优选地，进一步要求系数0≤α_il≤1，并且对所有的i、l和λ都有0≤ ψ _l(λ)≤1。

在某一实施方案中，用到了大家所熟知的奇异值分解(SVD)方法。m×n矩阵S＝S_iλ矩阵，优选地m＞＞n；优选地，S矩阵分解成三个矩阵，例如S＝VWU，其中V为一个m×n矩阵，W为一个n×n对角矩阵，而U为一个n×n正交矩阵。

上述分解可写为：

S_{iλ} = \underset{k}{Σ} w_{k} V_{ik} U_{kλ}

写为向量形式：

{\overset{&RightArrow;}{S}}_{i} (λ) = \underset{k}{Σ} (V_{ik} w_{k}) {\overset{&RightArrow;}{U}}_{k} (λ) = \underset{k}{Σ} a_{ik} {\overset{&RightArrow;}{U}}_{k} (λ)

这样，用n个基向量 U _k(λ)，k＝1...n，线性组合出了样本向量S _i(λ)

U的行包括了上述n个基向量。W包括了这些基向量的权重，即n个基向量中的每一个对解的贡献。W的对角线包括n个常数，优选地处在0和1之间，代表n个基向量中的每一个对解的贡献的相对量。V含有加权了的分解系数。

优选地，要确定少于n个的原色。如果在m个原始样本向量之间存在这样的依赖(或近似依赖)：由m个样本向量生成的子空间具有较低的维数，则W对角线上的某些权重为零或近似为零。通过去掉U中含有相应于这些低权重的基向量的那些行，可获得具有较低维数的基。决定哪些权重足够小要基于最终的重构所需的精确性。因此，优选地基于矩阵W中的那组常数，确定了一组l个基向量，其中l＜n，它们对解的贡献最大，或者说它们与样本色彩的重构关系最大。确定了l个最高常数，使用了相应于这些常数的l个基向量。作为选择，可通过确定哪个基向量对解贡献一定百分比来确定所用基向量的数目。例如，可确定对对解贡献90％的l个基向量。在替代实施方案中，无需减少基向量的数目。

基向量 ψ _l(λ)是正交的，因此它们可包括负数。因为产生原色的滤光器的通光率在0(没有光通过)和1(全部通过)之间，该基向量优选地只包括正数，优选地在0和1之间。

在某一实施方案中，使用了类似于因子分析的方法来将该组基向量或简化基向量 ψ _l(λ)转换成一组非正交且包括正数——优选地在0和1之间——的基向量。优选地，利用已知的向量变换，旋转这些基向量来确定一组基向量，以使0≤ ψ _l(λ)≤1且对于任何 S _i(λ)≈∑_lα_il ψ _l(λ)，系数0≤α_il≤1。

可从这些所得基向量中建立一组原色谱，以及用于这些频谱的滤光器。优选地，对于每个基向量，由该向量中的n个水平建立一条曲线。可使用各种方法来建立这样的一条曲线，例如内插法。利用这样的一条曲线来产生一个滤光器，它允许波长在相应于或基本相应于该曲线的范围内的光通过。这个滤光器可用在根据本发明一个实施方案的显示系统中，来产生一个相应于那个基向量的原色。

在替代实施方案中，可使用其它确定基向量的方法，例如分量分析(PCA)。在使用PCA的某一实施方案中，在n维空间中聚集m个向量 S _i，并计算协方差矩阵C，例如：

C_{λ 1, λ 2} \underset{i}{Σ} (S_{iλ 1} - < S_{i} >) (S_{iλ 2} - < S_{i} >)

其中

< S_{i} > = \underset{λ}{Σ} S_{iλ}

协方差矩阵是一个n×n对称矩阵。然后找出该协方差矩阵的特征值和特征向量。特征值为基中每个特征向量的权重。基向量是正交的，并可旋转从而构造满足这些要求的新基。

在替代实施方案中，可使用其它步骤来将一组样本频谱转换成一组原色，这组原色可用来产生那些样本频谱。

根据本发明一个实施方案的显示器接收源数据，象RGB、CYM或YCC型值，并将这些源数据转换成要显示的原色水平。如果通过参看一组样本频谱建立了一组原色，如上所述，并且该组样本频谱中的每个频谱都相应于某些源数据值，例如染料浓度或其它值(RGB、YCC等)，则源数据向原色水平的转换可包括对原色选择过程中建立的那组数据的参考。当将一组m个样本频谱转换成一组l个原色时，每个样本频谱可已经与像染料浓度或原色值(即，一组RGB或YCC型水平)这样的一组色彩值结合。如果源数据直接或容易地对应于该组色彩值，则可使用最初的转换中所用的色彩值来将源数据转换成估计原色水平，而后者再通过插值来为源数据计算真实的原色水平。

例如，源数据可是来自源胶片的RGB值或YCC值变换成RGB值，并且基于该RGB或YCC值所确定的一组样本建立了用于显示中的原色。RGB值分别代表用来建立源胶片的青色、洋红色和黄色染料的密度。为了将源数据转换成一组常数，这些常数用来在根据本发明某一具体实施方案的成像系统或显示器中显示原色的，首先从源数据的RGB值中计算出胶片的透过谱。从滤光器透过谱中构造一个频谱，并且可能还考虑了所需的照明。生成了一组常数，它们使该组原色与所构造频谱近似。优选地，计算从源数据得出的频谱和利用原色重构的频谱之间的色度差，并且，如果需要的话，进行修正。

可使用各种方法从源数据再造源频谱。如果染料的吸收以及密度和染料浓度之间的关系都已知，则可计算用于源胶片的透过的物理模型。例如，用于从源数据再造源频谱的模型可以是：

T (λ) = 10^{- D_{R} α_{C} (λ)} \cdot 10^{- D_{G} α_{M} (λ)} \cdot 10^{- D_{B} α_{Y} (λ)}

其中α_i(λ)，i＝C，M，Y，为密度为1的相应染料的吸收率。密度D_R、D_G、D_B从源数据中计算。这样，对于一个给定的源数据值，可求得频谱T(λ)。也可实施更多详细的物理模型。

在一个替代实施方案中，透过谱可通过查找表中的插值来计算。在确定原色时，测量一组频谱来确定滤光器，RGB(或其它源数据)值已与每个频谱关联，可通过在已知样本频谱中插值为RGB的每个值找到一个频谱。在进一步的实施方案中，可使用其它方法来产生透过谱。

在计算了由源数据得出的透过谱之后，可以由通过“真实”胶片投影的光来计算投影谱S(λ)T(λ)，其中S(λ)为光源频谱，可由投影仪的光学系统进行修正。这个投影谱可基于重构的透过数据来计算。投影谱可表达为l-滤光器的函数，使用了l-原色监视器，可为滤光器解出这些常数。这样：

S (λ) T (λ) = Σ_{i = 1}^{l} a_{i} S (λ) Ψ_{i} (λ)

优选地，如上面方程所示，对胶片和滤光投影仪使用相同的光源；在替代实施方案中，也可使用不同的光源。优选地，为求解该方程得到该组原色参数a_i，使用了一种约束最小二乘法。优选地，所得参数a_i在[0，1]之间，并用它们来为显示器确定原色的比例。

作为选择，为了将源数据变换成一组原色常数a_i，可使用原色建立计算过程中所建立的那些原色常数组，并对所得值进行插值。在某一实施方案中，在确定用于显示系统的一组原色时，建立了与RGB这样的源数据关联的一组样本频谱。在为原色计算频谱时，样本频谱中的每一个都与一组常数关联，后者可与所得原色一起用来逼近样本频谱。这些常数可置于一个查找表中，并以用来建立该频谱的源数据(例如，RGB数据)作为索引。在使用这些原色的显示系统的工作过程中，为了将源数据转换成一组原色常数，要参考该查找表来寻找与解接近的常数组。在这些常数组上进行插值来产生一组使这些原色最接近目标频谱的常数。

对所得常数组可进行色彩修正来获得更好的色彩匹配。色彩修正包括基于输入数据的投影谱与要从该l滤光器显示器中产生的频谱的色彩坐标之间的比较。对于给定源值，可计算通过胶片投影的光的色彩坐标，如上所示。用类似的方式，可计算l滤光器显示器的色彩坐标。为了修正源产生频谱和原色产生频谱之间的任何偏差，可使用各种方法。例如，可计算源和原色频谱之间的色度差并进行适当的修正。

优选地，用一个处理器或数据转换器来进行源数据到用于原色的常数的转换，处理器或数据转换器是根据本发明一个示意性实施方案的显示系统的一部分。这样的处理器或数据转换器可以是任何传统的数据处理设备，例如微处理器、“片上计算机”或图形处理器。

虽然在上面就有限数量的实施方案描述了本发明，但应当理解，本发明的许多变化、修改和其它应用都是可行的。

Claims

1.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光；

(b)控制器，用以根据所述光源要产生的图像数据确定该至少四种原色中的至少一种的组合，从而所述控制器与所述光源分离；以及

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据。

2.根据权利要求1的设备，其中所述光源的特征在于许多单色源，每个单色源产生所述至少四种原色中的一种的光。

3.根据权利要求2的设备，其中所述显示屏的特征在于许多组象素，每组象素包括至少四个象素，每个象素相应于一个原色。

4.根据权利要求2的设备，其中所述单色光源为激光器。

5.根据权利要求1的设备，进一步包括：

(d)投影仪，用以将所述至少四种原色的光根据所述组合投影到显示屏上。

6.根据权利要求5的设备，其中所述光源包括：

(i)多色源；以及

(ii)至少四个滤色器，每个相应于一种原色，用以过滤来自所述多色源的多色光，产生所述至少四种原色的光。

7.根据权利要求6的设备，，其中所述投影仪进一步包括一个空间光调制器，用以确定每种原色的光的路径。

8.根据权利要求7的设备，其中所述投影仪对要投影到显示屏上的每种原色的光的路径进行空间改变。

9.根据权利要求7的设备，其中所述投影仪根据时序确定每种原色的光的投影。

10.根据权利要求9的设备，其中所述光源进一步包括：

(iii)色彩转盘，用以支撑所述滤色器；以及

(iv)马达，用以旋转所述色彩转盘。

11.根据权利要求10的设备，其中所述空间光调制器为二元调制型或连续调制型。

12.根据权利要求11的设备，其中所述空间光调制器选自DMD、FLC、量子阱调制器和电光调制器组成的组。

13.根据权利要求11的设备，其中所述空间光调制器选自LCD、电光调制器和磁光调制器组成的组。

14.根据权利要求6的设备，其中所述空间光调制器为二元调制器或连续调制器。

15.根据权利要求14的设备，其中所述空间光调制器选自DMD、FLC、量子阱调制器和电光调制器组成的组。

16.根据权利要求14的设备，其中所述空间光调制器选自LCD、电光调制器和磁光调制器组成的组。

17.根据权利要求6的设备，其中所述光源进一步包括一个连续可变中性密度滤光器，用以控制所述至少四种原色的光的亮度。

18.根据权利要求1的设备，其中所述光源产生六种原色的光。

19.根据权利要求1的设备，其中所述光源还产生白光，用以控制所述至少四种原色的光的亮度。

20.根据权利要求1的设备，其中来自所述控制器的组合为数字图像数据。

21.根据权利要求1的设备，其中来自所述控制器的组合为模拟图像信号。

22.用以显示具有许多色彩的图像数据的系统，该系统包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光；

(b)转换器，用以将图像数据转换成所述至少四种原色中至少一种的组合来形成映射；

(c)控制器，用以控制所述组合从光源中的产生，其中所述控制器与所述光源分离；以及

(d)显示屏，用以显示来自所述光源的组合并受控制器控制的图像数据。

23.在用以显示具有许多色彩的图像的设备中，该设备包括用以产生具有至少四种原色的光的光源和用以显示图像的显示屏，光被投影到显示屏上，一种创建用以显示的图像的方法，该方法包括：

(a)用至少四种原色的光源产生光；

(b)根据图像数据为每种原色的光确定路径；以及

(c)根据所述路径将每种原色的光投影到显示屏上以形成图像。

24.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光，所述光源包括：

(i)多色源；

(ii)至少四个滤色器，每个滤色器相应于一种原色，用以过滤来自所述多色源的多色光，产生至少四种原色的光；

(iii)连续可变中性密度滤光器；

(iv)色彩转盘，用以支撑所述滤色器和所述连续可变中性密度滤光器；以及

(v)马达，用以旋转所述色彩转盘；

(b)控制器，用以根据所述光源要产生的图像数据确定该至少四种原色中的至少一种的组合，从而所述控制器与所述光源分离；

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据；

(d)投影仪，用以将所述至少四种原色的光根据所述组合投影到显示屏上，进一步包括空间光调制器，用以确定每种原色的光的路径，用以根据时序确定每种原色的光的投影。

25.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)出光装置，用以产生具有至少四种原色的光，所述出光装置包括：

(i)多色源；

(iii)连续可变中性密度滤光器；

(v)马达，用以旋转所述色彩转盘；

(b)控制装置，用以根据所述光源要产生的图像数据确定该至少四种原色中的至少一种的组合；

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据；

(d)投影装置，用以将所述至少四种原色的光根据所述组合投影到显示屏上，进一步包括空间光调制装置，用以确定每种原色的光的路径，用以根据时序确定每种原色的光的投影。

26.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光，其中原色中至少三种包括可视频谱中基本上所有的波长；

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据；

27.根据权利要求1的设备，其中控制器将第一色空间信号翻译成n原色空间信号，其中使用到了表示在一个二维空间中的色度图，该色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，其中控制器进行以下步骤：

将点P映射到色度图上，点P代表一种色彩P；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个顶点为P，而另两个从点C1至Cn中选出；

将第一色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定D处在哪个三角形T中，三角形T由点P和选自点C1至Cn的点X和Y形成；以及

利用点X和Y以及第三点来建立一个加法线性组合。

28.根据权利要求1的设备，其中原色由包括下列步骤的方法来建立：

建立一组样本色彩；以及

确定一组精确模拟该组样本色彩的原色。

29.根据权利要求1的设备，其中光源包括：

第一原色，具有一组落在约450纳米及以下范围内的波长；

第二原色，具有一组落在约600纳米及以上范围内的波长；以及

第三原色，具有一组以大约500至550nm的中心波长为中心，宽度不超过大约100nm的波长。

30.根据权利要求1的设备，其中所述出光装置特征在于许多单色光源，每个单色光源产生所述至少四种原色中的一种的光。

31.根据权利要求1的设备，进一步包括：

(d)投影装置，用以根据所述组合将所述四种原色的光投影到

显示屏上。

32.根据权利要求5的设备，其中所述出光装置包括：

(i)多色源；以及

(ii)至少四个滤色器，每个滤色器相应于一种原色，用以过滤来自所述多色源的多色光，以产生所述至少四种原色的光。

33.根据权利要求7的设备，其中所述投影装置根据时序确定每种原色的光的投影。

34.根据权利要求1的设备，其中所述出光装置产生六种原色的光。

35.用以显示具有许多色彩的图像数据的系统，该系统包括：

(a)出光装置，用以产生具有至少四种原色的光；

(b)转换装置，用以将图像数据转换成所述至少四种原色中至少一种的组合来形成映射；

(c)控制装置，用以控制所述组合从光源中的产生；以及

36.将三值色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，使用到了表示在二维空间中的色度图，其中两个维度代表三值色空间的第一值和第二值，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，该方法包括：

将点P映射到色度图上，点P代表一种色彩P，且处在由点C1至Cn所界定的空间中；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个顶点为P，而另两个点为选自C1至Cn中的两个相邻点；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定D处在哪个三角形T中，三角形T由点P和选自点C1至Cn的点X和Y形成；

利用形成三角形T的三种色彩来建立一个加法线性组合；以及

求解该加法线性组合得到代表色彩P对n原色空间信号的贡献的常数ap，代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献的常数ax，以及代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献的常数ay。

37.根据权利要求36的方法，其中点P相应于一种基本为白色的色彩。

38.根据权利要求36的方法，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形T，该方法包括根据点Q代表的色彩对色彩P的贡献来确定点Q代表的色彩对色空间信号的贡献。

39.根据权利要求36的方法，其中色彩P由n种原色的组合形成。

40.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光；

(b)控制器，至少进行权利要求B1中的步骤；以及

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据。

41.用以将第一色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，用到了表示在二维空间中的色度图，改色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，色度图包括代表色彩P的点P，该方法包括：

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个顶点为P，另两个顶点为选自点C1至Cn中的两个相邻点Cx和Cy；

将第一色空间信号投影到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点P以及点X和Y形成；以及

确定常数ap、ax和ay，ap代表色彩P对n原色空间信号的贡献，ax代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献，而ay代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献。

42.根据权利要求41的方法，其中点P相应于一种基本为白色的色彩。

43.根据权利要求41的方法，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形T，该方法包括根据点Q代表的色彩对色彩P的贡献来确定点Q代表的色彩对色空间信号的贡献。

44.将三值色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，使用到了表示在二维空间中的色度图，其中两个维度代表三值色空间的第一值和第二值，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，该方法包括：

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种色彩Pa，且处在由点C1至Cn所界定的空间中；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个顶点为Pa，而另两个点为一对相邻点Cx和Cy，点Cx和Cy选自点C1至Cn；

对于每对选自点C1至Cn的相邻点Cx和Cy，映射一个相应于色彩Px的相应点Px，色彩Px由这n种原色不包括相应于Cx和Cy的原色的子集形成；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定D处在哪个三角形T中，三角形T由点P以及点X和Y形成；

确定一个基本覆盖三角形T的三角形S，三角形S由相应于点X和Y的相应点Px以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以及

求解该加法线性组合得到代表由相应点Px代表的色彩对n原色空间信号的贡献的常数ap，代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献的常数ax，以及代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献的常数ay。

45.根据权利要求44的方法，其中点Pa相应于一种基本为白色的色彩。

46.根据权利要求44的方法，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形S，该方法包括根据点Q代表的色彩对色彩P的贡献来确定点Q代表的色彩对色空间信号的贡献。

47.根据权利要求44的方法，其中色彩Pa由n种原色的组合形成。

48.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生具有至少四种原色的光；

(b)控制器，至少进行权利要求44中的步骤；以及

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据。

49.将第一色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，使用到了表示在二维空间中的色度图，其中两个维度代表第一色空间的第一值和第二值，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，该方法包括：

将第一色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点Pa以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以及

确定常数ap、ax和ay，ap代表由相应点Px代表的色彩对n原色空间信号的贡献，ax代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献，而常数ay代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献。

50.根据权利要求49的方法，其中点Pa相应于一种基本为白色的色彩。

51.根据权利要求49的方法，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形S，该方法包括根据点Q代表的色彩对色彩P的贡献来确定点Q代表的色彩对色空间信号的贡献。

52.根据权利要求49的方法，其中色彩Pa由n种原色的组合形成。

53.彩色显示器，包括

(a)光源；

(b)控制器，将三值色空间信号转换成n原色空间信号，使用到了表示在二维空间中的色度图，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，控制器至少进行下列步骤：

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种色彩Pa，且处在

由点C1至Cn所界定的空间中；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个

顶点为Pa，而另两个点为一对相邻点Cx和Cy，点Cx和Cy选

自点C1至Cn；

对于每对选自点C1至Cn的相邻点Cx和Cy，映射一个相

应于色彩Px的相应点Px，色彩Px由这n种原色不包括相应于

Cx和Cy的原色的子集形成；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点Pa以及点X

和Y形成；

确定一个基本覆盖三角形T的三角形S，三角形S由相应于

点X和Y的相应点Px以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以

及

求解该加法线性组合得到常数ap、ax和ay；以及

(c)显示屏，用以显示图像。

54.根据权利要求53的彩色显示器，其中n至少为4。

55.将第一色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，使用到了表示在二维空间中的色度图，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，色度图包括一个代表基本为白色的色彩P的点P，该方法包括：

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个顶点为P，而另两个点为一对选自点C1至Cn的相邻点Cx和Cy；

将第一色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点P以及点X和Y形成，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形T；

确定常数ap、ax和ay，ap代表色彩P对n原色空间信号的贡献，ax代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献，而常数ay代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献；以及

根据点Q代表的色彩对色彩P的贡献，确定由点Q代表的色彩对色空间信号的贡献。

56.将第一色空间信号翻译成n原色空间信号的方法，使用到了表示在二维空间中的色度图，其中两个维度代表第一色空间的第一值和第二值，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，该方法包括：

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种基本为白色的色彩Pa，且处在由点C1至Cn所界定的空间中；

将第一色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点Pa以及点X和Y形成；

确定一个基本覆盖三角形T的三角形S，三角形S由相应于点X和Y的相应点Px以及点X和Y形成，其中选自点C1至Cn的一组点Q不形成三角形S；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；

确定常数ap、ax和ay，ap代表由相应点Px代表的色彩对n原色空间信号的贡献，ax代表相应于点X的色彩对n原色空间信号的贡献，而常数ay代表相应于点Y的色彩对n原色空间信号的贡献；以及

57.彩色显示器，包括

(a)出光装置；

(b)控制装置，将第一色空间信号转换成n原色空间信号，使用到了表示在二维空间中的色度图，色度图包括n个点：C1至Cn，每个点相应于n种原色中的一种，控制器至少进行下列步骤：

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种色彩Pa，且处在

由点C1至Cn所界定的空间中；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个

顶点为Pa，而另两个点为一对相邻点Cx和Cy，点Cx和Cy选

自点C1至Cn；

对于每对选自点C1至Cn的相邻点Cx和Cy，映射一个相

应于色彩Px的相应点Px，色彩Px由这n种原色不包括相应于

Cx和Cy的原色的子集形成；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点Pa以及点X

和Y形成；

确定一个基本覆盖三角形T的三角形S，三角形S由相应于

点X和Y的相应点Px以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以

及

求解该加法线性组合得到常数ap、ax和ay；以及

(c)显示屏装置，用以显示图像。

58.彩色显示器，包括

(a)出光装置；

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种色彩Pa；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个

顶点为Pa，而另两个点为取自Cx和Cy的一对点；

对于每对选自点C1至Cn的相邻点Cx和Cy，映射一个相

应于色彩Px的相应点Px，色彩Px由这n种原色不包括相应于

Cx和Cy的原色的子集形成；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定点D处在哪个三角形T中，三角形T由点Pa以及点X

和Y形成；

确定一个基本覆盖三角形T的三角形S，三角形S由相应于

点X和Y的相应点Px以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以

及

求解该加法线性组合得到代表由相应点Px代表的色彩对n

原色空间信号的贡献的常数ap，代表相应于点X的色彩对n原

色空间信号的贡献的常数ax，以及代表相应于点Y的色彩对n

原色空间信号的贡献的常数ay；以及

(c)显示屏装置，用以显示图像。

59.彩色显示器，包括

(a)出光装置；

将点Pa映射到色度图上，点Pa代表一种色彩Pa；

将n个三角形区域映射到色度图上，每个三角形区域的一个

顶点为Pa，而另两个点为取自Cx和Cy的一对点；

将三值色空间信号映射到色度图上，为点D；

确定一个三角形S，三角形S由中点P以及点X和Y形成；

利用形成三角形S的三种色彩来建立一个加法线性组合；以

及

求解该加法线性组合得到代表相应于点X的色彩对n原色

空间信号的贡献的常数ax，以及代表相应于点Y的色彩对n原

色空间信号的贡献的常数ay；以及

(c)显示屏装置，用以显示图像。

60.确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；

对于每种样本色彩，取一组波长样本来建立一个向量；

由这些向量形成一个矩阵；以及

分解该矩阵以获得至少一组基向量。

61.根据权利要求60的方法，包括将该组基向量化简为这些基向量的子集，后者与样本色彩的重构最相关。

62.根据权利要求60的方法，包括旋转这些基向量。

63.根据权利要求60的方法，包括旋转这些基向量以建立一组非正交且仅含有非负元素的基向量。

64.根据权利要求60的方法，包括确定一组滤光器的步骤，每个滤光器相应于一个基向量。

65.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括用以产生原色的光源，这些原色用权利要求60的方法来确定。

66.根据权利要求65的设备，包括：

(a)控制器，用以根据要由所述光源产生的输入图像数据确定四种原色中至少一种的组合；以及

(b)显示屏，用以根据来自所述控制器的组合显示图像数据。

67.用以确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；

建立一组代表这些样本色彩的样本频谱；以及

从这组样本频谱中确定一组模拟该组样本色彩的原色。

68.根据权利要求67的方法，包括：

对于每个样本色彩，建立一个频谱向量；

由这些向量形成一个矩阵；以及

分解该矩阵。

69.根据权利要求67的方法，包括确定一组滤光器的步骤，每个滤光器相应于一个基向量。

70.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括用以产生原色的光源，原色用权利要求69的方法确定。

71.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)出光装置，用以产生至少由下列步骤确定的原色：建立一组样本色彩并确定一组模拟该组样本色彩的原色；

(b)控制装置，用以根据要由所述光源产生的输入图像数据确定四种原色中至少一种的组合。

(c)显示屏装置，用以根据来自所述控制器装置的组合显示图像数据。

72.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)出光装置，用以产生利用权利要求67确定的原色

73.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，用以产生至少由下列步骤确定的原色：建立一组样本色彩并确定一组模拟该组样本色彩的原色；

(b)控制器，用以根据要由所述光源产生的输入图像数据确定四种原色中至少一种的组合。

(c)显示屏，用以根据来自所述控制器装置的组合显示图像数据。

74.用以确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；

确定一组模拟该组样本色彩的原色；以及

确定一组滤光器，每个滤光器相应于一个基向量。

75.用以确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；以及

基于代表该组样本色彩的一组频谱样本，确定一组模拟该组样本色彩的频谱；

76.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)出光装置，用以产生利用权利要求75确定的原色

77.用以显示具有许多色彩的图像数据的设备，给设备包括用以产生原色的光源，原色利用权利要求75的方法来确定。

78.用以确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；

对于每个样本色彩，取一组波长样本来建立一个向量。

由这些向量形成一个矩阵；

分解该矩阵获得至少一组基向量；以及

将这组基向量简化成这组基向量与样本色彩的重构关系最大的子集。

79.用以确定一组原色的方法，包括：

建立一组样本色彩；

对于每个样本色彩，取一组波长样本来建立一个向量；

由这些向量形成一个矩阵；

分解该矩阵获得至少一组基向量；

将这组基向量简化成这组基向量与样本色彩的重构关系最大的子集；以及

旋转基向量的这个子集。

80.产生图像的显示器，该显示器包括：

光源，产生一组原色，至少包括：

第一原色，具有一组小于等于大约450纳米的波长；

第二原色，具有一组大于等于大约600纳米的波长；以及

第三原色，具有一组处在如下范围内的波长：中心波长大约为500至550nm，宽度不超过大约100nm。

81.根据权利要求80的显示器，其中光源至少产生四原色。

82.根据权利要求80的显示器，其中光源至少产生六原色。

83.根据权利要求80的显示器，包括一个控制器，用以根据输入图像信号确定该组原色的组合。

84.根据权利要求80的显示器，包括一个显示屏，用以根据所述控制器进行的组合显示图像数据。

85.产生图像的显示器，该显示器包括：

光源，至少产生六原色，至少包括：

第一原色，具有一组小于等于大约450纳米的波长；

第二原色，具有一组大于等于大约600纳米的波长；以及

86.产生图像的显示器，该显示器包括：

光源，产生一组原色，至少包括：

第一原色，具有一组小于等于大约450纳米的波长；

第二原色，具有一组大于等于大约600纳米的波长；以及

第三原色，具有一组处在如下范围内的波长：中心波长大约为500至550nm，宽度不超过大约100nm；

控制器，根据输入图像信号确定该组原色的组合；

显示屏，根据所述控制器进行的组合显示图像数据。

87.产生图像的显示器，该显示器包括：

光源装置，产生一组原色，至少包括：

第一原色，具有一组小于等于大约450纳米的波长；

第二原色，具有一组大于等于大约600纳米的波长；以及

控制装置，根据输入图像信号确定该组原色的组合；

显示装置，根据所述控制器进行的组合显示图像数据。

88.显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光，所述光源至少包括：

(i)多色光源；以及

(ii)一组滤光器，每个滤光器相应于一种原色，用以过滤来自所述多色光源的多色光，以产生所述至少四原色的光；

(b)控制器，根据要由所述光源产生的图像数据确定该至少四原色中至少一种原色的组合；以及

(c)显示屏，根据所述控制器进行的组合显示图像数据。

89.显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光，所述光源至少包括一个多色光源；

(b)控制器，根据要由所述光源产生的图像数据确定该至少四原色中至少一种原色的组合；

(c)显示屏，根据所述控制器进行的组合显示图像数据；以及

(d)投影仪，将光投影到所述显示屏上，其中所述投影仪根据某一时序确定每种原色的光的投影。

90.显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光，所述光源至少包括一个多色光源和一个连续可变中性密度滤光器；

(c)显示屏，根据所述控制器进行的组合显示图像数据。

91.显示具有许多色彩的图像数据的系统，该系统包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光，所述光源至少包括：

(i)多色光源；以及

(ii)一组滤光器；

(b)转换器，将图像数据转换成所述至少四原色中至少一种原色的组合以形成映射；

(c)控制器，控制来自所述光源的组合的产生；以及

(d)显示屏，显示由所述控制器控制的来自光源的组合的图像数据。

92.显示具有许多色彩的图像数据的系统，该系统包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光，所述光源至少包括：

(i)多色光源；以及

(ii)一组滤光器；

(c)控制器，控制来自所述光源的组合的产生；

(d)显示屏，显示由所述控制器控制的来自光源的组合的图像数据；以及

(e)投影仪，将光投影到所述显示屏上，其中所述投影仪根据某一时序确定每种原色的光的投影。

93.显示具有许多色彩的图像数据的系统，该系统包括：

(a)光源，产生至少具有四原色的光；

(c)控制器，控制来自所述光源的组合的产生；

94.在显示具有许多色彩的图像数据的设备中，建立用以显示的图像的方法，该设备包括用于产生至少具有四原色的光源以及用于显示图像的显示屏，光被投影到显示屏上，该方法包括：

(a)由包括至少四原色的光源产生光；

(b)根据图像数据为每种原色的光确定路径；以及

95.显示具有许多色彩的图像数据的设备，该设备包括：

(a)出光装置，产生至少具有四原色的光；

(b)控制装置，根据要由所述光源产生的图像数据确定该至少四原色中至少一种原色的组合；

(c)显示屏，根据所述控制器进行的组合显示图像数据。