DE3850737T2

DE3850737T2 - Farbensteuerung und Auswahlsystem für Rechneranzeige.

Info

Publication number: DE3850737T2
Application number: DE3850737T
Authority: DE
Inventors: Roxanna Fundis Rochat; Joann Malone Taylor; Novia Ann Weiman
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2008-09-17
Also published as: DE3850737D1; JPH01221792A; EP0313796B1; US5334992A; JP2556738B2; EP0313796A3; EP0313796A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Computersysteme und insbesondere auf Systeme zur Steuerung und Auswahl der Farben, die in durch Computersysteme erzeugten graphischen Bildern verwendet werden.
Die genaue Steuerung und Spezifizierung von Farbe in computergesteuerten Farbanzeigegeräten ist bei der Verwendung von Farbe als Mittel zur Organisation und Anzeige von Information von großer Bedeutung. Der Wunsch zur Erfüllung dieser Steuer- und Spezifizierungsanforderungen hat zur Entwicklung von Schnittstellen geführt, welche es dem Anwender ermöglichen, unterschiedliche Farben im Tonumfang von Farben auszuwählen, die durch das Anzeigegerät erzeugt werden können. Derartige Schnittstellen haben dem Anwender in der Vergangenheit lediglich die Möglichkeit verschafft, Digital-Analog-Umsetzer (DAC)-Werte zu spezifizieren, welche den in die Elektronenkanonen von Farb-Kathodenstrahlröhren (CRT)-Anzeigen einzuspeisenden Spannungen entsprechen. Vom Konzept her ermöglicht es die Schnittstelle dem Anwender, die räumlichen Koordinaten entsprechend den unterschiedlichen Farben durch Verwendung eines Video-Rot/Grün/Blau (RGB)-Farbraumes auszuwählen, der die in das Anzeigegerät eingespeisten Signale repräsentiert. Frühere Farbauswahlschnittstellen haben den Farbauswahlprozeß nicht so systematisiert, daß eine saubere Annäherung an die Farbauswahl gewährleistet ist oder nützliche visuelle Hilfen geschaffen werden, um den Farbauswahlprozeß zu unterstützen. Das Video-RGB-Signalraum-Farbauswahlsystem wird in großem Umfang benutzt, da es in einfacher Weise an die zur Schaffung von CRT-Anzeigen verwendete Hardware (Elektronenkanonen und zugehörige Treiberschaltungen) angepaßt ist. Es ist jedoch wichtig, zu berücksichtigen, daß der Video-RGB-Raum kein wahrnehmbar gleichförmiger Farbraum ist. Das bedeutet, daß an verschiedenen Stellen im Raum eine gleichförmige Änderung der RGB-Zuordnung nicht notwendigerweise zu einer gleichförmigen Änderung der wahrgenommenen Farbe führt. Die wahrnehmbare Ungleichförmigkeit des RGB-Raums ist ein Ergebnis der Nichtlinearität des menschlichen Sehvermögens bei der Wahrnehmung des Farbspektrums. Der Effekt der wahrnehmbaren Ungleichförmigkeit des Video-RGB-Farbraums besteht in der Schwierigkeit für den Benutzer, vorauszusagen, welche Farbe für jede gegebene Änderung der RGB-Werte erscheint.
In der Vergangenheit sind zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, wahrnehmbar gleichförmige Farbräume zur Erleichterung von Farbspezifizierungsanforderungen zu entwickeln. Zahlreiche Anstrengungen zur Entwicklung von wahrnehmbar gleichförmigen Farbräumen richten sich auch auf die Korrelierung der Farbräume mit international angenommenen Normen für Farbmessung derart, daß die Farbe genau übertragen und gleichbleibend wiedergegeben werden kann. Die bekanntesten internationalen Normen für die Farbmessung werden zusammenfassend als CIE-System (Commission International de l'Eclairage oder International Commission on Illumination) bezeichnet.
Das CIE-System basiert auf der Voraussetzung, daß spezielle wahrgenommene Farben sich aus der richtigen Kombination einer Lichtquelle bzw. einer Referenzlichtquelle, eines Objektes und eines Beobachters ergeben. Eine brauchbare Erläuterung des CIE-Systems findet sich in "Principles of Color Technology", 2. Auflage 1981, von Billmeyer & Saltzman. Generell definiert das CIE-System Standardlichtquellen mit charakteristischen spektralen Intensitätsverteilungskurven. Die Kurven sind jeweils eine Darstellung der relativen Lichtintensität der Quelle und der durch die Quelle bei den jeweiligen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums emittierten Lichtmenge. Das CIE-System definiert auch einen "Standardbeobachter" in Form von drei Farbanpassungsfunktionen. Die Farbanpassungsfunktionen sind die relativen Größen der drei zur Erzeugung der jeweiligen Farbe notwendigen Standardanregungen. Jedes Objekt, dessen Farbe spezifiziert werden soll, besitzt eine charakteristische spektrale Reflektivitätskurve. Die Reflektivitätskurve ist eine Darstellung des Anteils des vom Objekt bei der jeweiligen Wellenlänge reflektierten Lichtes. Das Produkt der spektralen Intensitätsverteilungskurve für eine Standardquelle und der Reflektivitätskurve des untersuchten Objektes ergibt bei getrennter Multiplikation mit der jeweiligen Farbanpassungsfunktion nach geeigneter Normierung drei Kurven, wobei die Fläche unter der jeweiligen Kurve jeweils den drei CIE-Farbwerten XYZ entspricht. Die Werte der Standardfarbwerte, welche die Farbanpassungsfunktionen definieren, sind so beschaffen, daß die Farbanpassungsfunktion entsprechend dem Y-Farbwert die Aufnahmefähigkeit des menschlichen Auges für die gesamte es erreichende Lichtintensität (d. h. Luminanz) repräsentiert. Der Farbwert Y ergibt daher eine Anzeige der Luminanz der Farbe.
Die CIE-Farbwerte sind auf eine zweidimensionale Farbkarte bezogen, welche als das 1931 CIE-Farbartdiagramm bekannt ist. Das 1931 CIE-Diagramm enthält eine hufeisenförmige Spektrumortskurve, auf der die Spektralfarben durch ihre Wellenlängen identifiziert werden können. Die Koordinaten des Farbartdiagramms sind als Farbartkoordinaten x und y bekannt und werden durch Bildung der Verhältnisse der entsprechenden X- und Y-Farbwerte und der Summe aller drei Farbwerte X, Y und Z abgeleitet. Die x- und y-Farbartkoordinaten für jede reale Farbe liegen innerhalb der Grenzen der Spektrumortskurve und der Linie, welche die Enden der Spektrumortskurve miteinander verbindet.
Die x- und y-Koordinaten beschreiben eine Farbe nicht vollständig, da sie keine Information über die einer Farbe eigene Luminanzdichte enthalten. Wie ausgeführt, ist die Y- Komponente der Farbwerte ein Maß für die Luminanz der Farbe. Ein dreidimensionales Farbspezifizierungssystem kann daher durch Hinzufügen einer dritten Achse zum 1931 Diagramm erzeugt werden, welche in den x- und y-Koordinaten des Quellenlichtes von der xy-Ebene nach oben verläuft. Die dritte Achse ist die Y-Achse und in Luminanzeinheiten unterteilt. In konventioneller Weise werden jedoch die Y-Werte von 0 bis 1 normiert, wodurch der volle Bereich von schwarz bis weiß repräsentiert wird. Für jeden Luminanzdichtewert wird der Bereich des 1931 Diagramms, welcher den Bereich aller möglichen Farben, die auftreten können, repräsentiert, für zunehmende Werte von Y kleiner und endet in einem einzigen "Weißpunkt" beim maximalen Y-Wert.
Das vorstehend beschriebene dreidimensionale Farbspezifizierungssystem ist als CIExyY-System bekannt. Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß jede reale Farbe in Form des CIExyY-Farbspezifizierungssystems spezifiziert werden kann und direkt auf die speziellen CIE-Farbwerte XYZ bezogen ist. Das CIExyY-System ist ein weitgehend anerkanntes Verfahren zur Farbspezifizierung. Darüber hinaus sind das 1931-CIE-Diagramm bzw. spezieller die daraus abgeleiteten Farben brauchbar, da deren Verwendung zur Vorhersage der Farbe von additiven Mischungen von zwei oder mehr Farben möglich ist. Das bedeutet, daß sich die Farbwerte von Komponentenfarben bei der Realisierung der Farbwerte der resultierenden Mischfarbe mathematisch addieren.
Es sind Anstrengungen unternommen worden, das CIE-Farbspezifizierungssystem unter Beibehaltung der additiven Mischeigenschaft des 1931 CIE-Farbartdiagramms in einen wahrnehmbar gleichförmigen Farbraum zu transformieren.
Eine derartige Transformation des 1931 Diagramms enthält ein zweidimensionales gleichförmiges Farbartdiagramm (als 1976 UCS-Diagramm bekannt) mit u' und v'-Koordinaten, wodurch eine wahrnehmbar gleichförmige Farbfläche angenähert wird. Die Koordinaten sind als gleichförmige Farbartkoordinaten bekannt und direkt auf die x- und y-Farbartkoordinaten (und damit auf die XYZ-Farbwerte) gemäß den folgenden Gleichungen bezogen:
u' = 4x/(-2x + 12y + 3) = 4X/(X + 15Y + 3Z) (1)
v' = 9y/(-2x + 12y + 3) = 9Y/(X + 15Y + 3Z) (2)
Wie in der obengenannten Arbeit von Billmeyer & Saltzman beschrieben, ist das durch die u' und v'-Koordinaten definierte 1976 UCS-Diagramm in einen Farbraum überführt worden, der sich der wahrnehmbaren Gleichförmigkeit annähert und als CIELUV-Farbraum bekannt ist.
Die u*, v*-Koordinaten des CIELUV-Systems werden mit den achronatischen Farben im Ursprung (u* = 0, v* = 0) durch Subtraktion der gleichförmigen Farbwerte u'n und v'n für das Quellenlicht von denen der ausgewählten Farbe gebildet.
Die als metrische Helligkeitsfunktion bekannte dritte Koordinate L* des CIELUV-Raums steht senkrecht auf der u*v*- Ebene und schneidet diese Ebene im Ursprung. Die L*-Achse ist die Achse der achromatischen Farben (schwarz, grau und weiß) und bezeichnet Änderungen der Helligkeit von L* = 0 (schwarz) bis L* = 100 (weiß)
Wie ausgeführt, sind alle Koordinaten des CIELUV-Raums über das CIExyY-System auf die CIE-Farbwerte bezogen. Diese Zusammenhänge sind nachfolgend definiert:
L* = 116 (Y/Yn)1/3-16; für y/Yn größer als 0,008856 (3)
L* = 903,3 (Y/Yn); für Y/Yn weniger als oder gleich 0,008856 (4)
wobei
Y = Farbwert (Helligkeit) einer Farbe und
Yn = Helligkeit der Bezugslichtquelle ist
u* = 13 L* (u'-u'n) (5)
v* = 13 L* (v'-v'n) (6)
wobei
u'n und v'n die Gleichförmigkeits-Farbartkoordinaten für die Bezugslichtquelle sind.
Die oben angegebene modifizierte Kubikwurzelfunktion ergibt eine wahrnehmbar gleichförmige Skalierung der Helligkeit. Es ist gebräuchlich, sich auch auf die sichtbare Empfindung der Helligkeit als Wert zu beziehen.
Der Farbton ist im CIELUV-Farbraum als Winkel relativ zur positiven u*-Achse definiert. Der Farbtonwinkel h* ist folgendermaßen definiert:
h* = Arctan (v*/u*) (7)
Ein dritter als psychometrisches Chroma C*uv bekannter Parameter wird in Verbindung mit dem CIELUV-Farbraum als numerische Darstellung des Chromas einer Farbe angenommen. Das Chroma beschreibt die Sättigung oder Lebhaftigkeit einer Farbe. Das Chroma C*uv gibt den Abstand von der L*-Achse bei einem speziellen Helligkeitspegel oder -wert an. Die Größe C*uv ist daher wie folgt auf die u*, v*-Koordinaten bezogen:
C*uv = (u*² + v*²)1/2 (8)
Der CIELUV-Raum ist der bisher entwickelte dem wahrnehmbar gleichförmigen Raum am besten angenäherte Raum.

Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbauswahlschnittstelle zu schaffen, welche verbesserte Verfahren zur Farbauswahl und -steuerung in einem Computersystem enthält.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine Schnittstelle zu schaffen, welche die Einfachheit der Farbauswahl und -verarbeitung in einem Computersystem unter Verwendung von Graphikanzeigen zur Unterstützung bei der Visualisierung verfügbarer Farbwahlen verbessert.
Es ist darüber hinaus Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbauswahlschnittstelle zu schaffen, welche verfügbare Farben in einem sehr gleichförmigen Farbraum anzeigt, um die Vorhersagbarkeit und die Genauigkeit beim Farbauswahlprozeß zu unterstützen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Schnittstellensystem zur Verwendung durch eine Computerbedienungsperson bei der Auswahl und Steuerung von Farben in durch ein Computersystem erzeugten Graphikbildern. Die Schnittstelle umfaßt einen Mechanismus und ein Verfahren zur Anzeige einer graphischen Darstellung von Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen, welche auf einen Anzeigegerät verfügbar sind und auf einem Farberscheinungs-Farbraum basieren. Die Schnittstelle umfaßt weiterhin einen zugeordneten Mechanismus und ein zugeordnetes Verfahren zur Auswahl der Kombinationen von Farbton, Chroma und Helligkeit, welche als für die Verwendung verfügbar graphisch angezeigt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform des Schnittstellensystems wird ein speziell definierter HVC-Farbraum verwendet, welcher zur Anzeige und Auswahl von Farbton-, Chroma- und Wertekombinationen ein hohes Maß an wahrnehmbare Gleichförmigkeit besitzt. Darüber hinaus enthält die graphische Darstellung eine erste den Bereich von Farbwerten in einer Dimension anzeigende Kurve und eine zweite den Bereich von Farbton- und Wertekombinationen in zwei Dimensionen anzeigende Kurve. Die bevorzugte Ausführungsform enthält auch einen Mechanismus und ein Verfahren zum Betrieb der Schnittstelle in drei unterschiedlichen Betriebsarten mit Funktionen entsprechend einer Bildredigierung, einer Farbkartenredigierung und einer kontinuierlichen Schattierung. Die Bildredigierung ermöglicht den Zugriff auf die einzelnen Farben für unterschiedliche Teile eines Graphikbildes zwecks Modifikation durch Aussuchen eines der Farbe zugeordneten Bildelementes und Einstellen eines Zeigers auf das Bildelement. Die Farbkartenredigierung ermöglicht den Zugriff auf die Farbdaten entsprechend den verschiedenen Teilen eines Graphikbildes entsprechend einer Speicherstelle und eine direkte Verarbeitung. Die kontinuierliche Schattierung ermöglicht die Erzeugung eines Bereichs von Farben für die Verwendung bei glatten Abschattierungsanwendungen zwischen zwei durch den Benutzer spezifizierten Endpunktfarben. Es ist eine Anzahl von weiteren Merkmalen vorgesehen, welche unter anderem eine oder mehrere Anzeigen von Abtastwerten oder Flecken von ausgewählten Farben (nach Translation von HVC-Farbinformation in zur Steuerung eines Farbanzeigegerätes geeignete RGB-Signale) sowie eine Anzeige von numerischer Information auf den CIE-Farbartkoordinaten der ausgewählten Farben ermöglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Komponenten eines zur Realisierung der vorliegenden Erfindung geeigneten Computersystems.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Bildpuffer-, Farbkarten- und Anzeigegerätkomponenten gemäß vorliegender Erfindung und deren Anordnung für den zusammenarbeitenden Betrieb.
Fig. 3 ist eine bildliche Darstellung des durch die vorliegende Erfindung im Bildbetrieb erzeugten Anzeigebildes.
Fig. 4 ist eine bildliche Darstellung des durch die vorliegende Erfindung im Farbkartenbetrieb erzeugten Anzeigebildes.
Fig. 5 ist eine bildliche Darstellung des durch die vorliegende Erfindung im Abschattungsbetrieb erzeugten Anzeigebildes.
Fig. 6 ist eine bildliche Darstellung der durch die vorliegende Erfindung erzeugten Leiste, welche das Sondervorgangmenü umfaßt.
Fig. 7 ist eine Darstellung des in die vorliegende Erfindung aufgenommenen HVC-Farbraums.
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten HVC/RGB- Transformationsprozeß zeigt.
Fig. 9a und 9b sind Flußdiagramme, welche die Prozesse beschreiben, die bei der Berechnung von Parametern zur Anwendung kommen, die bei der Bildung von Chroma- und Wertekurven verwendet werden.
Fig. 10 ist ein CIE 1976 UCS-Farbartdiagramm, das Information enthält, welche zeigt, wie bestimmte bei der Bildung von Chroma- und Wertekurven verwendeten Parameter festgelegt werden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt ein Computersystem 10, das zur praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das Computersystem 10 enthält eine alphanumerische Tastatur 10, mit der Benutzereingaben möglich sind, einen Mikroprozessor 14 zur Abarbeitung von Programmbefehlen, ein Plattenspeichergerät 16, mit dem eine nichtflüchtige Speicherung von Programmen und Daten möglich ist, einen RAM-Speicher 18 zur Betriebsspeicherung von Programmen und Daten sowie einen Kathodenstrahlröhren (CRT) -Rasterabtast-Farbmonitor 20 zur Anzeige von Farbbildern. Das Computersystem 10 enthält weiterhin einen Bildpuffer 22 sowie eine Farbspeicherkarte 24, welche mit dem Farbmonitor 20 zusammenarbeiten. Die Komponenten 12-24 sind jeweils konventionell ausgebildet, wobei auch das System 10 so programmiert ist, daß es in konventioneller Weise auf Programmbefehle anspricht. Der Mikroprozessor 14 arbeitet in Abhängigkeit von Eingaben durch den Benutzer über die Tastatur 12 im RAM-Speicher 18 gehaltene Programme ab und liefert Daten für den Bildpuffer 22, welche die auf dem Schirm des Anzeigegerätes bzw. des Monitors 20 angezeigten Bilder steuern.
Die Wirkungsweise des Bildpuffers 22 und der Farbkarte 24 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der Bildpuffer 22 enthält eine große Anzahl von Speicherplätzen 26 (beispielsweise 0,1; 1,2; 3,3), die jeweils mehrere Bitebenen 28 enthalten und die jeweils mit einem speziellen Bildpunkt auf dem Schirm des Anzeigemonitors 20 korreliert sind. Die Speicherplätze 26 im Bildpuffer 22 halten jeweils Farbindex-Dateneingaben, welche Adressen von Speicherplätzen für Farbdateninformation in der Farbkarte 24 repräsentieren. Die Farbdaten in der Farbkarte 24 entsprechen den Spannungseinstellungen für die Elektronenkanonen des CRT-Anzeigegerätes 20. Die erforderlichen analogen Einstellungen für die Elektronenkanonen werden in Abhängigkeit von Farbdaten von der Farbkarte 24 für jeden Bildpunkt auf dem Schirm des Anzeigegerätes 20 durch Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 32 realisiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Bildpuffer 22 und die Farbkarte 24 nicht in Blöcken mit 4 Bit, wie dies der Einfachheit halber schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, sondern tatsächlich in Datenblöcken mit 8 Bit arbeiten.
Die vorliegende Erfindung bildet ein Farbredigierprogramm, das als Schnittstelle zur Steuerung des Computersystems 10 arbeitet und es einer Computerbedienungsperson bzw. einem Benutzer ermöglicht, Farben zur Anzeige auf dem Anzeigegerät bzw. dem Monitor 20 wirksam und genau auszuwählen. Das Farbredigierprogramm kann als zwei Teile umfassend betrachtet werden. Im ersten Teil wird eine graphische Darstellung bzw. ein Farbredigiermodell erzeugt und auf dem Monitor 20 angezeigt, wodurch u. a. der für die Auswahl durch den Benutzer zur Verfügung stehende Bereich von Farben angezeigt wird. Im zweiten Teil kann der Benutzer über die Funktionen, welche durch die verschiedenen durch das Programm zur Verfügung stehenden Befehle realisiert werden, mit der graphischen Darstellung arbeiten und eine spezielle Farbe zur Benutzung durch das Computersystem 10 auswählen. In den meisten Fällen wird die ausgewählte Farbe sodann auf einen Teil eines Graphikbildes gegeben, das auf dem Monitor durch Ausnutzung eines konventionellen Graphikerzeugungsprogramms, das vom Farbredigierprogramm verschieden ist, erzeugt und angezeigt wird.
Fig. 3 ist eine das Anzeigebild des Farbmodells repräsentierende bildliche Darstellung, welche die Farbwahlen zeigt, die dem Benutzer mit einem Farberscheinungsraum zur Verfügung stehen, welcher Farben in Form von Beiträgen definiert, welche mit dem Farbton, dem Chroma und der Wertigkeit korreliert sind, wobei auch weitere zugeordnete und nützliche Information angezeigt wird. Die prinzipiellen Teile des Bildes umfassen eine Farbwahlen in einer Richtung anzeigende Kurve 40 sowie eine Chroma- und Wertewahlen in zwei Richtungen anzeigende Kurve 42. Die Kurve 40 enthält weiterhin einen Farbtonpfeil 36, welcher die Farbtöne der speziellen durch den Benutzer ausgewählten Farben zeigt. Die Kurve 42 enthält eine Markierung 38, welche durch den Benutzer gewählte Farbtöne und Werte zeigt. Das Bild enthält weiterhin einen Block 44 bzw. laufenden Farbflecken zur Anzeige eines Abtastwertes der laufenden ausgewählten Farbe, einen Block 46 von Werten, welche eine ausgewählte Farbe numerisch in Form von 1976 Farbartkoordinaten und HVC-Farbraumparametern beschreiben, eine Leiste 80, die ein Menü darstellt, das die verfügbaren Funktionen und die Tasten zur Aktivierung dieser Funktionen zeigt, sowie einen Eingabeaufforderungsbereich 48 für die Anzeige von Botschaften vom Programm und die Anzeige von Benutzereingaben.
Die Fig. 4 und 5 zeigen bildliche Darstellungen der in den verschiedenen Betriebsarten gemäß vorliegender Erfindung erzeugten Anzeigebilder, wobei diese Betriebsarten zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten. Fig. 4 zeigt einen Satz von Abtastblöcken bzw. Flecken 50 zur Anzeige von Farben, welche den Farbdaten in einer Folge (bzw. Seite) von Indizes in der Farbkarte 24 entsprechen. Die Abtastflecken 50 sind in dem nachfolgend noch genauer zu beschreibenden Farbkarten-Redigierbetrieb brauchbar. Fig. 5 zeigt ein Paar von Abtastblöcken bzw. Flecken 52 und 54 zur Anzeige von zwei getrennten Start- und Endfarben bei verschiedenen Farbindizes in der Farbkarte 24 sowie einen Farbbalken 56 zur Anzeige von Farben, welche zwischen den Farben in den Abtastblöcken 52 und 54 liegen. Die Abtastblöcke 52 und 54 sowie der Bereichsbalken 56 sind in dem nachfolgend noch genauer zu beschreibenden kontinuierlichen Abschattungsbetrieb brauchbar.
Die Komponenten der Anzeigebilder nach den Fig. 3, 4 und 5 können gemäß konventioneller Programmiertechniken zur Erzeugung von Graphikanzeigebildern erzeugt werden. Die Kurve 40 der Farbwahlen kann durch Drucklinien erzeugt werden, welche einen geeignet bemessenen rechteckförmigen Kasten 58 bilden. Die in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Legenden 60 werden dann wie dargestellt, längs des Kastens 58 in geeigneten Positionen gezogen. Der durch den Kasten 58 eingeschlossene Bereich wird dann in 72 horizontale Segmente gleicher Größe geteilt, welche im Kasten 58 von oben nach unten verlaufen. Die Segmente sind unterschiedlichen Farbindizes in der Farbkarte 24 zugeordnet, wobei Farbdaten für die über das Spektrum gleichbeabstandeten unterschiedlichen Farbtöne in die Speicherplätze für den Segmenten im Kasten zugeordneten Farbindizes geschrieben werden, wodurch ein Farbtonbalken 62 gebildet wird, welcher innerhalb des Kastens 58 einen Bereich von Farbtönen umfaßt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Farbtonbalken 62 nicht gefärbt zu sein braucht und daß die Kurve 40 durch den Benutzer gemäß seinen Bedürfnissen ohne einen gefärbten Farbtonbalken 62 verwendet werden kann. Die Kurve 60 zeigt den Bereich von Farbtonwahlen als Funktion der Vertikalposition (eine Dimension) in Abhängigkeit von den sich ändernden Farben des Farbtonbalkens und in Übereinstimmung mit der längs des Kastens 58 vorgesehenen Legendenskala. Der Pfeil 36 kann wie dargestellt durch Ziehen von ein Dreieck bildenden Linien erzeugt werden. Die Position des Pfeiles 36 wird so gesteuert, daß sie mit dem Farbtonwert des laufend ausgewählten Farbtons übereinstimmt.
Die Kurve 42 der Chroma- und Wertewahlen kann durch Drucken von Linien erzeugt werden, welche einen geeignet bemessenen rechteckigen Kasten 64 bilden. Die Legenden 66 gemäß den Fig. 3, 4 und 5 werden sodann wie dargestellt, an geeigneten Positionen längs des Kastens 64 gezogen. Für jeden ausgewählten Farbton wird im Kasten 64 eine Farbtonscheibe bzw. eine Werte/Chroma (V/C)-Seite 68 aufgetragen, um die Chroma- und Wertewahlen anzuzeigen, welche für einen gegebenen durch den Benutzer ausgewählten Farbton zur Verfügung stehen. Die Farbtonscheibe bzw. V/C-Seite 68 ist durch zwei Linien 70 und 72 definiert, welche die äußere Grenze der Chroma- und Wertewahlen im ausgewählten Farbton anzeigen. Die Farbtonscheibe 68 ist nicht wie der Farbtonbalken 62 gefärbt, obwohl eine solche Färbung auch möglich ist, vorausgesetzt, daß in der Farbkarte 24 eine ausreichende Speicherkapazität zur Verfügung steht. Die Kurve 42 zeigt den Bereich verfügbaren Chromas und verfügbaren Werten in einem Farbton als Funktion der Vertikal- und Horizontalposition (zwei Dimensionen) in Abhängigkeit von der V/C-Seite an, welche durch die Linien 70 und 72 in Übereinstimmung mit der längs des Kastens 76 vorgesehenen Legendenskala definiert ist. Die Markierung 38 kann wie dargestellt, durch Zeichnen eines kleinen Vollkastens erzeugt werden. Die Position der Markierung 38 wird so gesteuert, daß sie mit den Pegeln des laufend ausgewählten Chromas und der laufend ausgewählten Werte übereinstimmt.
Der Punkt 75 und die beiden Grenzlinien 70 und 72 zeigen die äußeren Grenzen der Chroma- und Wertekombinationen an, welche durch den speziellen Monitor 20 bzw. das Anzeigegerät im System 10 angezeigt werden können. Die Farbscheibe bzw. V/C-Seite 68 kann daher so betrachtet werden, als ob sie lediglich die Chroma- und Wertewahlen in einem gegebenen Farbton HS anzeigt, welche durch das Anzeigegerät mit den in ihm verwendeten Phosphoren und Färbungen "erreichbar" sind. Im Falle eines RGB-Farbmonitors, wie beispielsweise des Monitors 20, entsprechen die auf der Kurve 42 angezeigten V/C- Seiten 68 den Farben in einem RGB-Dreieck, das durch die Farben definiert ist, welche ausschließlich durch die jeweiligen Phosphore bei voller Intensität auf einem Farbartdiagramm, wie beispielsweise dem CIE 1976 UCS-Farbartdiagramm, realisiert werden.
Der Punkt maximalen Chromas 75 für einen gegebenen Farbton muß in einem mehrstufigen Prozeß primär durch Verwendung von Farbartkoordinaten berechnet werden, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit dem CIE 1976 UCS-Farbartdiagramm bereitgestellt werden.
Fig. 9a zeigt ein Flußdiagramm für die Prozesse, welche die die Position des Punktes 75 spezifizierenden Daten erzeugen. Im ersten Schritt 102 werden die UCS-Farbartkoordinaten u'v, V'v des Weißpunktes für das Anzeigegerät und die jeweiligen Farbartkoordinaten u'r, v'r, u'g, v'g, u'b und v'b der "reinen" Phosphorfarben bei maximaler Intensität festgelegt. Diese Koordinaten können durch Multiplizieren einer nachfolgend noch genauer zu beschreibenden RGB/XYZ-Matrix [A] mit geeignete Eingabeneinheiten besitzenden RGB-Intensitätsvektoren entsprechend den jeweiligen Weiß-, Rot-, Grün- und Blau-Punkten
gewonnen werden, um CIE-Farbwerte zu erhalten, die zur Berechnung der erforderlichen u', v'-Koordinaten gemäß Gleichungen (1) und (2) verwendet werden können.
Die Ergebnisse der Schritte 102 sind schematisch im UCS- Farbartdiagramm nach Fig. 10 dargestellt. Die Punkte 104, 106 und 108 repräsentieren die Positionen der reinen Phosphorfarben. Der Punkt 112 repräsentiert die Position von Bezugsweiß für das Anzeigegerät.
Im Schritt 114 werden Gleichungen ERG EGB, EBR in u', v'- Koordinaten der RG, GB und BR-Tonumfangsgrenzlinien 116, 118 bzw. 120 berechnet. Die Linien 116, 118 und 120 verbinden die Phosphorfarbpunkte 104, 106 und 108. Eine Gleichung ESW definiert eine Farbtonlinie 122, welche durch den Weißpunkt 112 mit den Koordinaten u'W V'W und über die Positionen der Chromawerte für den Farbton HS verläuft. Im Schritt 114 werden die Gleichungen ERG, EGB, EBR und ESW berechnet.
Nach diesen Berechnungen werden die Farbtonparameter HR, HG und HB der Phosphorfarben entsprechend den Punkten 104, 106 und 108 festgelegt und alle Farbtöne in drei Bereiche R&sub1; (HR < H < HG), R&sub2; (HG < H < HB) und R&sub3; (HB < H < HR) geteilt, welche mit den Sektoren 124, 126 und 128 des RGB-Dreiecks korreliert sind und die Linien 116, 118 bzw. 120 enthalten.
Im Schritt 130 wird der Bereich Ri (d. h. R&sub1;, R&sub2; oder R&sub3;), in welchem der Farbton HS liegt, festgelegt und die Tonumfangsgrenzlinie Li (d. h. 116, 118 oder 120), welche durch die Farbtonlinie 122 im Sektor Si (d. h. S&sub1;, S&sub2; oder S&sub3;) entsprechend dem Bereich Ri geschnitten wird, identifiziert. Der Schnittpunkt 110 der Farbtonlinie 122 mit der geeigneten Tonumfangsgrenzlinie Li wird sodann berechnet, wodurch die u'i, v'i-Koordinaten des maximalen Chromas für den Farbton HS festgelegt werden. Allerdings muß der diesen Koordinaten entsprechende Luminanz- bzw. Leuchtdichtepegel festgelegt werden. Dies kann ausgehend vom Schritt 132 durch Annahme eines willkürlichen Luminanzpegels LVi von 1 und Berechnung der korrelativen XYZ-Farbwerte für die Koordinaten u'i, v'i und die Luminanzdichte LVi erfolgen. Die XYZ/RGB-Matrix [A&supmin;¹] wird zur Berechnung der RGB-Parameter Ri, Gi, Bi entsprechend den Farbartkoordinaten u'i, vi und LVi (= 1) ausgenutzt.
Diese Parameter werden sodann durch Division jedes Elementes des Satzes Ri, Gi Bi durch das größte Element dieses Satzes normiert, um die normierten Parameter Rni, Gni, Bni entsprechend den Koordinaten u'i, v'i bei der maximal erreichbaren Luminanzdichte zu berechnen.
Im Schritt 134 kann die Luminanzdichte sodann durch Multiplizieren der Parameter Rni, Gni Bni mit den Y-Farbwerten berechnet werden, wodurch die zweite Zeile der RGB/XYZ- Matrix gebildet wird. Jeder Parameter Rni, Gni, Bni wird mit den Y-Farbwerteingaben der Matrix für die ihm entsprechende Farbe multipliziert. Die resultierenden Produkte werden zur Bildung des gewünschten Leuchtdichtepegels Li aufsummiert. Dieser Prozeß kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
Li = (Rni*Yr) + (Gni*Yg) + (Bni*Yb)
worin Yr, Yg und Yb die geeigneten Werte aus der Matrix [A] sind.
Im abschließenden Schritt 136 werden die u'i, v'i-Koordinaten und der Luminanzdichtewert Ls in den HVC-Farbraum überführt. Die resultierenden V- und C-Parameter im HVC-Raum definieren die Position des maximalen Chromapunktes 75.
Die Positionen für die Linien 70 und 72 werden auf unterschiedliche Weise festgelegt. Die Linie 70 ist lediglich eine den Schwarzpunkt (0,0,0) mit dem maximalen Chromapunkt 75 verbindende gerade Linie. Die Linie 70 repräsentiert größer werdende Helligkeitspegel bei festen Farbartkoordinaten. Die Linie 72 muß jedoch stückweise durch wiederholte Berechnungen unter Verwendung u. a. der RGB/XYZ-Matrix, der vorher berechneten RGB-Parameter Rni, Gni, Bni und des Luminanzdichtewertes LS festgelegt werden.
Im Schritt 150 nach Fig. 9b wird der Betrag der verfügbaren Luminanzdichte La zwischen dem maximalen Chromapunkt 75 und dem Weißpunkt durch Subtraktion von LS von 1 gemäß folgender Beziehung berechnet:
La = 1--LS.
Im Schritt 152 wird die verfügbare Leuchtdichte La durch eine Zahl N geteilt, welche die Anzahl der zur Definition der Linie 72 erwünschten Darstellungspunkte wiedergibt, um dadurch ein Luminanzinkrement festzulegen. Dieser Vorgang kann gemäß folgender Beziehung ausgedrückt werden:
LIN = (1-LS)/N.
Im Schritt 154 werden durch Subtraktion des jeweiligen Parameters Rni, Gni, Bni von 1 "conjugierte" RGB-Parameter Rcni, Gcni, Bcni gemäß folgender Beziehungen festgelegt:
Rcni = 1-Rni
Gcni = 1--Gni
Bcni = 1-Bni.
Im Schritt 156 werden die konjugierten Parameter Rcni, Gcni, und Bcni durch die Gesamtanzahl von Inkrementen N geteilt, um mit jedem Luminanzinkrement korrelierte RGB-Inkremente RIN, GIN und BIN zu bilden.
Im Schritt 158 kann dann eine Tabelle der RGB-Parameter für inkrementell zunehmende Luminanzpegel mittels Gleichungen der nachfolgend angegebenen Form zusammengetragen werden:
LT = Ls + LIN*T
RT = Rni + RIN*T
GT = Gni + GIN*T
BT = Bni + BIN*T
wobei T von 1 bis N-1 zunimmt und N gleich der Anzahl von Punkten und Inkrementen im oben angegebenen Sinne ist. Die RT, GT und BT-Werte können zur Festlegung der u', v'-Koordinaten der neuen Chromas entsprechend den zunehmenden Luminanzen verwendet werden.
Im Schritt 160 werden die LT- und RT, GT, BT-Werte durch nachfolgend in Verbindung mit den HVC-Farbraum noch näher beschriebene Verfahren in HVC-Parameter im HVC-Farbraum überführt. Die HVC-Parameter entsprechend den LT- und RT-, GT-, BT-Werten können zum Zeichnen der Linie 72 verwendet werden.
Anhand von Fig. 10 kann der Prozeß der Erzeugung maximaler Chromawerte für zunehmende Luminanzwerte als Addition von Weiß zu der durch den Punkt 110 repräsentierten Farbe aufgefaßt werden. Die u', v'-Koordinaten der resultierenden Farben sind längs der Linie 122 angeordnet und nähern sich dem Weißpunkt 112 an.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die zur Bildung der Linie 72 verwendeten Punkte andererseits auch durch Definition von Inkrementen im Wert (oder metrischer Helligkeit) im HVC-Raum spezifiziert werden können. Diese Werteinkremente werden dann in Luminanzinkremente überführt, um die erforderlichen Berechnungen der entsprechenden maximalen Chromas durchzuführen. Die Luminanzinkremente besitzen keine konstante Größe sondern bilden einen gleichförmiger beabstandeten Satz von Punkten zum Zeichnen der Linie 72.
Der Abtastblock bzw. Flecken 44 gemäß Fig. 3 zur Anzeige einer ausgewählten Farbe kann durch Ziehen von den Kasten 74 bildenden Linien, Auftragen einer den Farbindex der ausgewählten Farbe anzeigenden Legende und Zuordnen des Farbindex entsprechend der ausgewählten Farbe zu den vom Kasten 74 eingeschlossenen Bildpunkten erzeugt werden. Entsprechend können die Blöcke oder Flecken 50 gemäß Fig. 4 zur Anzeige der Farben entsprechend einer Seite von Farbindizes durch Ziehen der Linien zur Bildung von Kästen in einem Raster in der dargestellten Form, Festlegen der den Kästen zuzuordnenden Farbindizes, Auftragen von Legenden, welche die jedem Kasten zugeordneten Farbindizes anzeigen, und Zuordnung des angezeigten Farbindex zu den durch jeden Kasten eingeschlossenen Bildpunkten erzeugt werden.
Die Abtastblöcke oder Flecken 52 und 54 nach Fig. 5 werden entsprechend durch Ziehen von Linien zur Bildung von Kästen, Auftragen von Legenden, welche die jedem Kasten zugeordneten Farbindizes und Funktionen anzeigen, und Zuordnen der Farbindizes entsprechend den ausgewählten Farben zu durch jeden Kasten eingeschlossenen Bildpunkten erzeugt. Der Bereichsbalken 56 wird durch Ziehen von Linien zur Bildung eines geeignet bemessenen Kastens im dargestellten Sinne und Hinzufügen einer geeigneten Legende erzeugt. Der durch den Kasten eingeschlossene Bereich wird sodann längs der Vertikaldimension in gleiche Segmente unterteilt. Die Anzahl der Segmente ist gleich der Anzahl von Indizes zwischen den für die Blöcke 52 und 54 ausgewählten Indizes. Die Bildpunkte in jedem Segment werden den Farbindizes zwischen den für die Blöcke 52 und 54 ausgewählten Indizes in der Folge ihres numerischen Wertes und entsprechend der Vertikalposition jedes Segmentes zugeordnet.
Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Leisten 80, 82 und 84 werden durch einfaches Drucken der geeigneten Linien und Legenden erzeugt. Die Namen entsprechen den verfügbaren Befehlen und deren zugeordneten Funktionen. Die Bezeichnungen F1-F9 und der Raumbalken entsprechen den Tasten (F1-F9 = Funktionstasten) auf der Tastatur 12 zur Aktivierung der unter ihnen aufgelisteten Befehle. Wenn zwei Befehle anzeigende Namen unter einer einzigen Tastenbezeichnung angegeben sind, repräsentiert die obere Eingabe die durch gleichzeitiges Drücken der Verschiebungstaste und der bezeichneten Taste realisierte Funktion. Die Bereiche um die Befehle sprechen vorzugsweise auf die Zeigerposition an, so daß zur zweckmäßigen Betätigung der Befehle eine Maus oder ein entsprechendes Gerät verwendet werden kann. Das Programm realisiert drei unterschiedliche Betriebsarten, welche vom Benutzer zur Steuerung der Farbauswahl auf verschiedenen Wegen ausgenutzt werden können. Wünscht der Benutzer eine einzige Farbe in einem graphischen Bild zu ändern, so gewährleistet der Bild(Redigier)-Betrieb diese Funktion. Wünscht der Benutzer die Farben in einem Graphikbild in Bezug auf die Farbkarte und zugehörige Indizes zu ändern, so realisiert der Farbkarten(Redigier)-Betrieb diese Funktion. Wünscht der Benutzer einen Bereich kontinuierlicher Farben für eine glatte Abschattierung zu erzeugen, so gewährleistet der Abschattierungs(Redigier)-Betrieb diese Funktion. Der Benutzer kann zwischen unterschiedlichen Betriebsarten unter Verwendung des Angabenmenüs wechseln, das als alternativer Befehl in jeder Betriebsart realisiert ist und die in Fig. 6 dargestellte Leiste 86 aufruft. Die durch die Leisten 80, 82, 84 und 86 dargestellten Funktionen können durch die Tastatur 12 oder vorzugsweise über die Maus aktiviert werden, welche eine Zusammenwirkung zwischen dem Zeiger und der Maus selbst (d. h. Drücken von Knöpfen) enthält. Die Position des Zeigers kann zur Anzeige spezieller Farbtöne oder Chromas sowie Werte zur Auswahl und zur Anzeige spezieller Befehlsfunktionen für die Aktivierung verwendet werden.
Im Bildredigierbetrieb wird der zu redigierende Farbindex durch die Position des Zeigers bei Aufruf des Farbredigierprogramms festgelegt. Der zu redigierende Farbindex ist der Index des durch den Zeiger abgedeckten Bildpunktes. Das Farbredigiermodell gemäß Fig. 3 wird im Bildredigierbetrieb angezeigt. Die Leiste 80 zeigt die verfügbaren Befehlsfunktionen sowie weitere Alternativen an. Der Eingabeaufforderungsbereich enthält die Angabe "Bildbetrieb". Dieser Angabe können weitere Eingabeaufforderungen auf der Basis von Benutzerwahlen folgen. Im Bildredigierbetrieb kann der laufende Bildpunkt jederzeit durch einfache Auswahl eines neuen Bildpunktes aus dem in Arbeit befindlichen Graphikbild geändert werden. Die Auswahl erfolgt durch Positionieren des Redigierzeigers auf den gewünschten Bildpunkt im Graphikbild, auf den durch den Betrachtungsbefehl zugegriffen wird. Die zur Farbredigierung im Bildbetrieb verwendeten Befehlsnamen und ihre Funktionsbeschreibungen sind nachfolgend in der Tabelle I angegeben. TABELLE I Taste Name Beschreibung Menü Ausstieg Ausstieg aus der Farbredigierung. Dieser Befehl schützt die Farbkarte und beendet das Farbredigierprogramm. F1 Farbton aufwärts Inkrementiert den Farbtonparameter. Der Farbton wird entweder durch Einheitsschritte oder eine andere vordefinierte Schrittgröße inkrementiert. (Der Status des Zeigerbetriebs (siehe F4) bestimmt, welches Inkrement verwendet wird). Inkrementiert der Benutzer den Farbton, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der Text in dem den Farbtonparameter zeigenden Block 46 und die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Der auf den Farbtonbalken 62 zeigende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farbton, wobei die V/C-Seite aktualisiert wird, um die Form der Seite 68 für den ausgewählten Farbton anzuzeigen. Der Farbtonparameter entspricht Winkelgeraden und besitzt daher einen Bereich von 0,0 bis 359,9. Inkrementiert der Benutzer den Farbton weiter auf 360 und darüber hinaus, so setzt sich der Farbton auf 0,0 zurück und inkrementiert sich von daher weiter (d. h. es tritt ein Umlauf auf). SH F1 Farbton abwärts Dekrementiert den Farbtonparameter. Der Farbton wird entweder in Einheitsschritten oder einer anderen vordefinierten Schrittgröße dekrementiert. Dekrementiert der Benutzer den Farbton, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der den Farbtonparameter zeigende Textblock 46 und die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Der auf den Farbtonbalken 62 weisende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farbton, wobei die V/C-Seite 68 aktualisiert wird, um die Seitenform für den ausgewählten Farbton anzuzeigen. F2 Wert aufwärts Inkrementiert den Wertparameter. Der Wert wird entweder in Einheitsschritten oder einer anderen vordefinierten Schrittgröße inkrementiert. Inkrementiert der Benutzer den Wert, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der Text in dem den Werteparameter zeigenden Block 46 sowie die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Die Markierung 38 in der V/C-Seite 68 wird aktualisiert, um die Position des neuen Wertepegels anzugeben. Der Werteparameter besitzt einen Bereich von 0,0 bis 100,0. Der Benutzer darf eine Größe von 100,0 für den Werteparameter nicht überschreiten (d. h. ein Umlauf ist nicht zugelassen). SH F2 Wert abwärts Dekrementiert den Werteparameter. Der Wert wird entweder in Einheitsschritten oder einer anderen definierten Schrittgröße dekrementiert. Dekrementiert der Benutzer den Wert, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der Text in dem den Werteparameter zeigenden Block 46 sowie die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Die Markierung 38 in der V/C-Seite 68 wird aktualisiert, um die Position des neuen Wertepegels anzugeben. F3 Chroma aufwärts Inkrementiert den Chromaparameter. Das Chroma wird entweder in Einheitsschritten oder einer anderen vordefinierten Schrittgröße inkrementiert. Inkrementiert der Benutzer das Chroma, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der Text in dem den Chromaparameter zeigenden Block 46 sowie die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Die Markierung 38 in der V/C-Seite 68 wird aktualisiert, um die Position des neuen Chromapegels anzugeben. Der Chromaparameter besitzt einen Bereich von 0,0 bis 100,0. Der Benutzer darf eine Größe von 100,0 für den Chromaparameter nicht überschreiten (d. h. ein Umlauf ist nicht zugelassen). SH F3 Chroma abwärts Dekrementiert den Chromaparameter. Das Chroma wird entweder in Einheitsschritten oder in einer anderen vordefinierten Schrittgröße dekrementiert. Dekrementiert der Benutzer das Chroma, so zeigt der laufende Farbfleck 44 die entsprechende Farbe an. Der Text in dem den Chromaparameter zeigenden Block 46 und die CIE-Koordinaten werden ebenfalls aktualisiert. Die Markierung 38 in der V/C-Seite 68 wird aktualisiert, um die Position des neuen Chromapegels wiederzugeben. F4 Inkrementierungsschritt Setzt den Zeigerbetrieb auf inkrementelle Schrittgröße. Modifiziert der Benutzer die HVC-Parameter (Notationen) unter Verwendung der Funktionstasten F1, F2 und F3 (sowie deren Schiebegegenstücke), so werden sie durch die inkrementelle Schrittgröße entweder inkrementiert oder dekrementiert. Der Anzeigefarbtonpfeil 36 und die V/C-Markierung 38 auf dem Farbton balken 62 bzw. die V/C-Seite 68 bewegen sich in Richtung der Zeigertasten um ein Inkrement, das der Schrittgröße für das ausgewählte Farbattribut proportional ist. Die Schrittgrößen sind 10,0 Einheiten für den Farbton und 5,0 Einheiten sowohl für Wert als auch für Chroma. SH F4 Einzelschritt Setzt Zeigerbetrieb auf Einzel- oder Einheitsschrittgröße. Modifiziert der Benutzer die HVC-Parameter (Notationen) unter Verwendung der Funktionstasten F1, F2 und F3 (sowie deren Schiebegegenstücke), so werden die Parameter um Eins entweder inkrementiert oder dekrementiert. Der Anzeigefarbton pfeil 36 und die VC-Markierung 38 auf dem Farbtonbalken 62 bzw. die V/C-Seite 68 bewegen sich in Richtung der Zeigertasten um ein der Einzelschrittgröße proportionales Inkrement. F5 Rücksetzindex Setzt die laufende Farbe auf ihre ursprünglichen HVC-Parameter zurück (Notation). Die HVC-Parameterwerte der Farbe werden auf die gleichen Pegel rückgebildet, welche definiert wurden, als der Benutzer in das System eintrat oder den speziellen Farbindex in der Systemfarbkarte zuletzt barg. Der Farbtonbalken, die V/C-Seite, der HVC- und Farbarttext sowie der laufende Farbfleck werden ebenfalls rückgebildet, um die ursprüngliche Farbe darzustellen. Dieser Befehl kann mit der Aufhebungstaste (F6) umgekehrt werden. SH F5 Alles Rücksetzen Setzt alle Indizes in der Farbkarte auf ihre vorhergehenden Parameter (Notationen) zurück. Alle Indizes in der Farbkarte werden in dem Zeitpunkt auf ihre ursprünglichen Farbparameter rückgebildet, wenn der Benutzer entweder die Farbredigierung oder die letzte geborgene Farbkarte aufruft. Dieser Befehl kann mit der Aufhebungstaste (F6) umgekehrt werden. F6 Aufheben Hebt die letzte Farbton-, Werte- und/oder Chromaauswahl auf. Dieser Befehl setzt den Farbton-, Werte- oder Chromapegel auf den Pegel zurück, der vor der letzten Modifizierungsoperation definiert wurde. Darüber hinaus kehrt diese Funktion auch die Rücksetzindex (F5)- und Gesamtrücksetz (SH F5)-Befehle um. Sondervorgänge auswählen Setzt Sondervorgänge für die Farbredigierung. Dieser Befehl ermöglicht dem Benutzer eine größere Nutzbarmachung bei der Verwendung der Farbredigierung und eine größere Flexibilität beim Redigieren von Farben durch Zugriff auf ein Bedarfsmenü. Zusätzlich zum Modifizieren der Farbe des laufenden Bildpunktes (Bildbetrieb) kann der Benutzer einen Bereich von Farben (Abschattierungsbetrieb) oder die Systemfarbkarte (Farbkartenberieb) abändern. Der Benutzer kann auch die Erscheinung des Farbbalkens 62 steuern. Die Farbkarte wird automatisch geborgen, wenn der Benutzer die Betriebsarten schaltet. Raumbalken Betrachtung Kontrolliert das Graphikbild. Dieser Befehl erlaubt eine Anzeige des durch das Farbredigiermodell abgedeckten Schirmbereiches des Graphikbildes. Wird der Raumbalken ein zweites Mal gedrückt, so wird das Farbredigiermodell ebenso wie alle Redigierfunktionen rückgebildet. Wurde der Vollfarben-Farbtonbalken-Sondervorgang verwendet, so wird dieser ebenfalls rückgebildet.
Bei Wahl des Sondervorgangbefehls in den Redigierbetriebsarten (d. h. Bild, Abschattierung oder Farbkarte) wird die Leiste 80, 82 oder 84 an der Unterseite des Farbredigiermodells durch eine neue aus dem Sondervorgangmenü bestehende Leiste 86 ersetzt. Fig. 6 zeigt die Konfiguration der Sondervorgangsleiste 86 für die drei Redigierbetriebsarten. Die Leiste 86 zeigt die Befehlsredigierfunktionen sowie weitere alternative Befehle an. Der Eingabeanforderungsbereich 48 enthält eine Anzeige der laufenden Betriebsart. Die Anzeigen für die drei Betriebsarten sind "Bildbetrieb", "Abschattierungsbetrieb" und "Farbkartenbetrieb". In der dargestellten Weise können weitere auf Benutzerwahl basierende Eingabeanforderungen und/oder Fehler folgen. Die Namen, Tasten und Funktionsbeschreibungen für alle Sondervorgangmenü-Befehle sind in der folgenden Tabelle II angegeben. TABELLE II Taste Name Beschreibung Menü Ausstieg Führt aus der Farbredigierung heraus. Diese Funktion birgt die Farbkarte und beendet das Farbredigierprogramm. F1 Bild Geht auf Bildbetrieb. Diese Betriebsart ermöglicht eine Modifikation der Farben für Bildpunkte in einem Graphikbild und erlaubt dem Benutzer die Auswahl von Farben durch Erfassen eines Bildpunktes oder Punktes auf dem Schirm und nachfolgende Änderung der Farbdaten für den Farbindex entsprechend dem Bildpunkt. F2 Abschattierung Geht auf Abschattierungsbetrieb. Dies ermöglicht dem Benutzer die Auswahl von zwei Farben entweder durch Erfassen von Bildpunkten oder direkt durch Bezeichnen von Farbindizes und Gewinnung eines Bereiches von gleichbeabstandeten Farben zwischen diesen. Diese Betriebsart ermöglicht es dem Benutzer, Farbfolgen in gleichförmiger und vorhersagbarer Weise zu ändern oder zu erzeugen. F3 Karte Geht auf Farbkartenbetrieb. Dies ermöglicht die Auswahl von Farben durch direkte Modifikation der Farbdaten entsprechend den Indizes in der Systemfarbkarte (Fig. 2). Indizes in der Farbkarte werden spezifiziert und ihre zugehörigen Farben sodann redigiert. F4 Farbton Zeigt den Farbtonbalken 62 in voller Farbe an. Dieser Sondervorgang zeigt die am meisten gesättigten Farben in ausgewählten Farbtönen an, um den Bereich von verfügbaren Farbtönen in sinnvoller assoziativer Weise darzustellen. Aufgrund von Beschränkungen in der Größe der Farbkarte 24 und der Anzahl von nutzbaren Farbindizes kann lediglich ein Bruchteil (72) der verfügbaren Farbtöne tatsächlich im Farbtonbalken 62 angezeigt werden, wobei jedoch alle verfügbaren Farbtöne aus der den Farbtonbalken enthaltenden Farbtonkurve ausgewählt werden können. Man beachte: Um die Farben im Farbtonbalken 62 anzuzeigen, müssen die Farbdaten für die oberen 72 Indizes der Farbkarte 24 mit den geeigneten Farbdaten überschrieben werden. Benutzen Teile des Schirms die gleichen Farbkartenindizes, so werden solche Bereiche zeitweise in den Farben des Farbtonbalkens 62 angezeigt. Nach Farbtonauswahl werden die ursprünglichen Farbdaten auf die Farbkarte 24 rückgebildet. SH F4 Keine Farbtonfarbe Der Farbtonbalken 62 wird ohne Farbe angezeigt. War der Farbtonbalken 62 in voller Farbe, so wird dadurch die Farbe aus dem Farbtonbalken 62 entfernt und sichergestellt, daß die oberen 72 Farbkartenindizes ihre benutzungszugeordneten Daten beibehalten. Dies ist der Standardsondervorgang für den Farbtonbalken 62. F6 Karte aufwärts verfügbar Macht das System-Farbredigiermodell Dieser Befehl ist lediglich vorhanden, wenn der Benutzer den Abschattierungsbetrieb (F2) gewählt hat, und wird automatisch aufgerufen, wenn der Benutzer vom Farbkartenbetrieb in den Abschattierungsbetrieb übergeht. Die Farbkarte wird nicht gelöscht und neu gemalt sondern bleibt erhalten. SH F6 Karte abwärts Entfernt das System-Farbredigierwärtsmodell. Dieser Befehl ist lediglich vorhanden, wenn der Benutzer den Abschattierungsbetrieb (F2) gewählt hat, und wird automatisch aufgeru fen, wenn der Benutzer vom Bildbetrieb in den Abschattierungsbetrieb übergeht. Nächster Schirm nächste Seite Zeigt die nächste Seite der Farbkarte an. Dieser Befehl ist lediglich für Betriebsarten vorhanden, in denen die Farbkarte auf dem Schirm angezeigt wird. Vorhergehender Schirm vorhergehende Seite Zeigt die vorhergehende Seite der Farbkarte an. Dieser Befehl ist lediglich in Betriebsarten vorhanden, in denen die Farbkarte auf dem Schirm angezeigt wird. Auswahl Redigieren Führt auf die Farbredigierung zurück. Bei Auswahl der gewünschten Sondervorgänge bildet dieser Befehl das Farbredigiermodell zurück und ermöglicht es dem Benutzer eine direkte Auswahl und/oder Modifikation der Systemfarben zu beginnen. SH Auswahl Standard Birgt die laufenden Sondervorgänge als Systemstandards. Diese Funktion ermöglicht es dem Benutzer, die Farbredigierung am besten an seine Bedürfnisse anzupassen. Hat der Benutzer die gewünschten Sondervorgänge gewählt, so können sie mit diesem Befehl geborgen werden. Bei Neuaufruf der Redigierung werden die ausgewählten Sondervorgänge als neue Standards angezeigt.
Im Abschattierungsbetrieb kann ein Bereich von Farben für eine glatte Abschattierung oder andere Anwendungen gewählt werden. In dieser Betriebsart kann der Benutzer zwei Farben auswählen und einen Bereich von Farben zwischen den beiden ausgewählten Farben erhalten. Diese Bereichsfarben können in großen Schritten oder ausreichend kleinen Schritten inkrementiert werden, um die Abschattierung nach Bedarf zu realisieren. Da es denkbar ist, daß der die glatte Abschattierung vornehmende Benutzer die Farben über die direkte Auswahl von Bildpunkten oder über die Systemfarbkarte zu manipulieren wünscht, sind im Abschattierungsbetrieb beide Manipulationsarten möglich, wodurch der Benutzer die Betriebsarten nicht zu schalten braucht. Der Abschattierungsbetrieb gibt dem Benutzer auch die Möglichkeit, eine vorhandene Farbfolge (von einem Graphikbild) in gleichförmiger und vorhersagbarer Weise zu ändern.
Fig. 5 zeigt das im Abschattierungsbetrieb verwendete Farbredigiermuster. Das Farbredigiermuster im Abschattierungsbetrieb enthält zwei mit Beginn und Ende bezeichnete Farbflecken 52 und 54. Weiterhin ist dem Modell ein Bereichsbalken 56 hinzugefügt, welcher den Bereich von abschattierten Farben zwischen der ausgewählten Beginn- und Endefarbe anzeigt. Eine Leiste 84 ist mit den geeigneten Befehlen und Tastenbezeichnungen versehen, wobei im Eingabeanforderungsbereich die Anzeige "Abschattierungsbetrieb" erscheint. Der Benutzer kann die Beginn- oder Endfarbe redigieren und sodann durch das Redigieren in Abhängigkeit vom Bereichsbefehl eine Folge von Zwischenfarben erzeugen.
Hat der Benutzer den Farbtonfarbe-Sondervorgang gewählt, so werden die Farben des Farbtonspektrums in den 72 oberen Indizes der Farbkarte 24 gespeichert (Fig. 2). Benutzt ein spezieller Bereich von Farben jede oder alle dieser speziellen Indizes, so werden beim Redigieren zeitweise die Farbtonbalkenfarben in unterschiedliche Indizes gewechselt. Dies kann die Erscheinung des Bildes zeitweise ändern, wobei jedoch bei Betätigung des Betrachtungsbefehls alle richtigen Farben im Graphikbild in den Bildpunkten entsprechend den geeigneten Farbindizes erscheinen. Ist der ausgewählte Bereich von Farben so groß, daß nicht genug Indizes zur Speicherung der Farben für den Farbtonbalken vorhanden sind, so wird der Farbtonfarbenbetrieb ignoriert und es erscheint der Farbtonbalken ungefärbt.
Die Anzahl von Farben im Bereich wird allein durch die Anzahl von verfügbaren Farbindizes zwischen dem Beginn- und Endeindex bestimmt. Je größer der Unterschied zwischen dem Beginn- und Endeindex ist, umso glatter ist die Abschattierung.
Die Befehle in der Leiste 84 sind die gleichen wie für die Bildredigierung mit den in der nachfolgenden Tabelle III angegebenen Ausnahmen. TABELLE III Taste Name Beschreibung F7 Bereich Berechnet den Bereich von Farben zwischen dem Beginn- und Endeindex. Die Anzahl von Farben im Bereich hängt vollständig von der Anzahl der Farbkartenindizes zwischen der Beginn- und Endefarbe ab. Die Farben im Bereich schließen die Beginn- und Endefarbe aus. Ist beispielsweise der Beginnindex gleich 10 und der Endindex gleich 20, so liegen 9 Indizes im Bereich (11- 19). Man beachte: Ist der Beginnindex größer als der Endindex, so werden zwei Indizes zum Zwecke des Abschattierens effektiv umgekehrt. SH F7 Index Wählt einen neuen Farbkartenindex für das Redigieren aus. Dieser Befehl ist lediglich vorhanden, wenn der Karten-Aufwärts-Befehl aufgerufen wird. Bei Auswahl wird der Benutzer aufgefordert, einen Index innerhalb der Farbkarte einzugeben. Einer der Farbflecke 52 und 54 im Redigierungsmuster zeigt die geforderte Indexzahl und die diesen Index zugeordnete Farbe an. Die HVC-Parameter und die Farbartkoordinaten im Block 46 werden ebenfalls aktualisiert. Der auf den Farbton balken 62 weisende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farb ton, wobei die V/C-Seite 68 aktualisiert wird, um die Seitenform (Farbbereich) für den ausgewählten Farbton anzuzeigen. Die V/C-Markierung 38 weist auf die Farbposition innerhalb der V/C-Seite. F8 Beginn Wählt die Beginnfarbe für die Abschattierung. Nachdem der Benutzer die gewünschte Farbe gewählt hat, zeigt der Beginnfarbfleck 52 im Farbredigiermuster die neue Auswahl an. Die HVC-Parameter und die Farbartkoordinaten im Block 46 werden aktualisiert. Der auf dem Farbtonbalken 62 weisende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farbton, wobei die V/C-Seite 68 aktualisiert wird, um die Seitenform für den ausgewählten Farbton bei auf die geeignete Position für die Beginnfarbe weisender V/C-Markierung 38 anzuzeigen. Farben können durch Wahl eines Bildpunktes auf dem Schirm ausgewählt werden. Ist der Bildpunkt durch das Redigiermodell bedeckt, so kann der Benutzer durch Aufrufen des Betrachtungsbefehls (Raumbalken drücken) auf den darunterliegenden Bereich zugreifen. Das Farbredigiermuster wird durch ein zweites Drücken des Raumbalkens rückgebildet. SH F8 Ende Wählt die Endfarbe für die Abschattierung. Nachdem der Benutzer die gewünschte Farbe gewählt hat, zeigt der Endfarbfleck 54 im Farbredigiermuster die neue Auswahl an. Die HVC-Parameter und die Farbartkoordinaten im Block 46 werden aktualisiert. Der auf dem Farbtonbalken 62 weisende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farbton, wobei die V/C-Seite zur Anzeige der Seitenform für den ausgewählten Farbton bei auf die geeignete Position für die Endfarbe weisender V/C-Markierung 38 aktualisiert wird. Farben können direkt durch Wahl eines Bildpunktes auf dem Schirm ausgewählt werden. Nächster Schirm Nächste Seite Anzeige der nächsten Seite auf der Farbkarte. Dieser Befehl ist lediglich vorhanden, wenn der Benutzer die Karten-Aufwärts-Nutzung (Sondervorgangmenü F6) gewählt hat. Dieser Befehl zeigt die nächste Seite der Farbkarte 24 (Fig. 2) an. Bei Erreichen der Eingabe 255 (d. h. der letzten Seite) geht die Seitenanzeige auf die erste Farbkartenseite zurück. Vorhergehender Schirm vorhergehende Seite Anzeige der vorhergehenden Seite der Farbkarte. Dieser Befehl ist Schirm lediglich vorhanden, wenn der Benutzer die Karten-Aufwärts-Nutzung gewählt hat (Sondervorgangmenü F6). Dieser Befehl zeigt die vorhergehende Seite der Farbkarte 24 (Fig. 2) an. Bei Erreichen der Eingabe 0, (d. h. der ersten Seite) kehrt die Seitenanzeige auf die letzte Farbkartenseite zurück.
Im Farbkartenbetrieb kann der Benutzer Farben durch direkte Verarbeitung der Farbdaten für die Farbindizes in der Farbkarte 24 (Fig. 2) definieren oder ändern. In dieser Betriebsart kann der Benutzer die jeden Farbkartenindex zugeordnete Farbe spezifizieren oder modifizieren. Das Aufrufen dieser Betriebsart ergibt automatisch eine Seite 50 (Fig. 4) von Abtastflecken aus der angezeigten Systemfarbkarte längs der rechten Seite des Farbredigiermodells. Da die vollständige Farbkarte zu jeder Zeit nicht auf die Anzeige passen kann, wird sie in zwei jeweils eine gleiche Anzahl von Indizes besitzende Seiten geteilt. Die Seiten 50 gemäß Fig. 4 enthält Abtastflecken für Farbkartenindezes 0-15. Unterschiedliche Seiten enthalten Abtastflecken für unterschiedliche Gruppierungen der Farbkartenindizes.
Fig. 4 zeigt das im Farbkartenbetrieb verwendete Farbredigiermodell. Wenn der Benutzer den Farbkartenbetrieb aufruft, enthält die Leiste 84 an der Unterseite des Farbredigiermusters zusätzliche Befehle zur Verwendung beim Redigieren der Farbkarte (siehe Fig. 4). Die Eingabeanforderungszeile besteht aus der folgenden Anzeige: "Farbkartenbetrieb". Auf diese Anzeige können weitere auf Benutzerwahl bezogene Eingabeanforderungen und/oder Fehler folgen. Die Befehle zum Redigieren im Farbkartenbetrieb sind die gleichen wie die für den Bildbetrieb mit lediglich den folgenden Unterschieden gemäß der nachfolgenden Tabelle IV. TABELLE IV Taste Name Beschreibung F7 Index Wählt einen neuen Farbkartenindex zum Redigieren. Ermöglicht dem Benutzer auch die schnelle Bewegung auf eine andere Stelle in der Farbkarte ohne wiederholten Umbruch. Bei Auswahl wird der Benutzer mit der Anzeige: "Farbkartenindex eingeben aufgefordert, einen Index der Farbkarte einzugeben. Der laufende Farbfleck 44 im Redigiermuster zeigt die geforderte Indexzahl sowie die diesem Index zugeordnete Farbe an. Die HVC-Parameter und die Farbartkoordinaten im Block 46 werden aktualisiert. Der auf dem Farbtonbalken 62 zeigende Pfeil 36 bewegt sich auf den neu ausgewählten Farbton, wobei die V/C-Seite 68 zur Anzeige der Seitenform für den ausgewählten Farbton aktualisiert wird. Die V/C-Markierung weist auf die Position der Farbe innerhalb der V/C-Seite 68. Die den ausgewählten Farbindex enthaltende Farbkartenseite 50 wird automatisch angezeigt. SH F7 Index Dies ist gleich F7. Diese Ausfüh rung ermöglicht es F7, als Indexbefehl zu wirken und weil "unverschoben" als Primärmenüelement zu erscheinen. Dies ist die logische Anordnung, da die Erfassung eines Index eine Primärfunktion im Farbkartenbetrieb ist. Nächster Schirm nächste Seite Zeigt die nächste Seite der Farbkarte an. Bei Erreichen der Eingabe 255 (d. h. der letzten Seite) kehrt die Seitenanzeige auf die erste Farbkartenseite zurück. Vorhergehender Schirm vorhergehende Seite Zeigt die vorhergehende Seite der Farbkarte an. Bei Erreichen der Schirm Seite Eingabe 0 (d. h. der ersten Seite) kehrt die Seitenanzeige auf die erste Farbkartenseite zurück.
Das Farbredigierprogramm verwendet einen speziellen Farberscheinungs-Farbraum, der hier als HVC-Farbraum bezeichnet wird und die Farbe gemäß Farbton-, Chroma- und Wertattributen als Basis für die Farbwahl klassifiziert. Der HVC-Farbraum wird gebildet, um den größten Betrag an möglicher wahrnehmbarer Gleichförmigkeit in Bezug auf Änderungen in den Attributen (Farbton, Wert und Chroma) zu realisieren, durch welche die Farben charakterisiert sind.
Der HVC-Farbraum kann am einfachsten in Bezug auf den oben im Abschnitt Hintergrund der Erfindung beschriebenen CIELUV- Farbraum definiert werden.
Die vertikale Achse V des HVC-Raums ist entsprechend der metrischen CIELUV-Helligkeitsfunktion L* bzw. als
V = L* (10)
definiert.
Für jede gewählte durch die CRT 20 erzeugbare Farbe ist daher bei Festlegung des entsprechenden Farbwertes Y die V- Koordinate durch die Gleichungen (3) und (4) durch Einsetzen von V für L* festgelegt.
Die H-Koordinate des HVC-Raums entspricht generell dem CIELUV-Farbtonwinkel und ist einem Wert von 0 bis 359 entsprechend Winkelinkrementen von 1 im Gegenuhrzeigersinn in der CIELUV u*v*-Ebene zugeordnet. Die Spitze des Farbtonwinkels ist zur V-Achse ausgerichtet. Die H-Koordinate ist der Wert des Farbtonwinkels und wird gemäß der Beziehung
H = (Arctan (v*/u*) + K) + H&sub0; (11)
berechnet, worin
K = 0 für u* größer als 0 und v* größer als 0 ist;
K = 90 für u* kleiner als 0 und v* größer als 0 ist;
K = 180 für u* kleiner als 0 und v* kleiner als 0 ist; und
K = 270 für u* größer als 0 und v* kleiner als 0 ist.
Die Konstante H&sub0; wird so gewählt, daß der Null-Wert bzw. der Ursprung von H bei der Farbe gebildet wird, welcher gewöhnlich der Begriff "rot" zugeordnet ist. In dieser Hinsicht entspricht bei Festlegung von H = 0 bei etwa -13º plus oder minus 2º die positive u*-Achse im CIELUV-Farbsystem dem Farbwinkel eines rot, das im Rahmen mit vielen konventionellen Farbfolgesystemen, beispielsweise dem bekannten Munsell Book of Color übereinstimmt.
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß für jede gewählte durch die CRT 20 erzeugbare Farbe bei Festlegung der entsprechenden Farbwerte XYZ und Transformation dieser Werte in die CIELUV L*, u* und v*-Koordinaten über die Gleichungen (5) und (6) die H-Koordinate des HVC-Raums mittels Gleichung (11) berechnet werden kann.
Ein wichtiger Aspekt des HVC-Raums besteht darin, daß die Chromakoordinate C mit dem Tonumfang der Farben, welche durch die CRT 20 erzeugbar sind, korreliert und so eingeteilt ist, daß sie dem Wert bzw. der V-Koordinate des Raums entspricht. Kurz gesagt, wird die CIELUV-Chromaberechnung C*uv durch Multiplizieren dieses Chromas mit der Wertekoordinate V für die gewählte Farbe und dem Chromafaktor Cf' welcher einer Funktion des maximal erreichbaren Chromas für einen gegebenen CRT-Phosphorsatz ist, modifiziert.
Die C-Koordinate wird daher folgendermaßen berechnet:
C = C*uv (V) (Cf) (12)
Es hat sich gezeigt, daß die oben definierte C-Koordinate einen wahrnehmbar gleichförmigeren Farbraum auf CRT-Basis gewährleistet, als dies bisher möglich war und daß für die Farbauswahl eine wesentlich verbesserte Vorhersagbarkeit gewährleistet ist. In dieser Hinsicht ist die C-Koordinate numerisch von 0 bis 100 eingeteilt, wobei 100 gleich dem maximalen Chroma bzw. 0-Pegel ist, der durch die CRT angezeigt werden kann. Die Einteilung wird durch Definition des Chromafaktors Cf wie folgt vorgenommen:
Cf = 100/maximales Chroma C*uv für CRT (13).
Eine Multiplikation des CIELUV-Chromas C*uv für eine ausgewählte Farbe mit dem Chromafaktor Cf und der V-Koordinate des HVC-Raums verbessert die wahrnehmbare Gleichförmigkeit des HVC-Raums derart, daß für jeden Farbton H eine Änderung von n Einheiten in der C-Koordinate zu einem wahrnehmbaren Farbunterschied führt, der im wesentlichen gleich dem wahrnehmbaren Farbunterschied ist, der dann auftritt, wenn die Änderung von n Einheiten in der V-Koordinate vorgenommen wird. Entsprechend führt für jeden Farbton H eine Änderung von n Einheiten in der V-Koordinate zu einem wahrnehmbaren Farbunterschied, der im wesentlichen gleich dem wahrnehmbaren Farbunterschied ist, der dann auftritt, wenn die Änderung von n Einheiten in der C-Koordinate durchgeführt wird.
Um das maximale durch die CRT erzeugbare Chroma C*uv festzulegen (und danach den Chromafaktor Cf zu berechnen), werden die u*- und v*-Koordinaten der Rot-, Grün- und Blau- Phorsphorspitzen berechnet. Eine Phosphorspitze ist der Punkt im Farbraum, welcher der vollen Intensität eines Phosphors entspricht, wobei die Intensitäten der verbleibenden Phosphore Null sind. Typischerweise besitzt die Rot- Phosphorspitze den größten C*uv-Pegel. Die folgende Berechnung der Rot-Phosphorspitze dient zur Erläuterung, wie alle Phosphorspitzen berechnet werden.
Die Berechnung der Rot-Spitze beinhaltet die Bildung einer mit [r] bezeichneten Rot-rgb-Matrix mit einer einzigen Spalte und drei Zeilen. Die Rot-rgb-Matrixelemente entsprechen dem DAC-Wert voller Intensität (auf Eins normiert) für den Rot-Phosphor sowie DAC-Werten von Null für den Grün- und Blau-Phosphor. Die DAC-Werte entsprechen der Intensität des durch die entsprechenden Phospore erzeugten Lichtes. Eine Multiplikation der Rot-rgb-Matrix mit einer RGB/XYZ-Matrix [A], deren Ableitung nachfolgend genauer anhand der HVC- Raum/RGB-Raum-Translationen beschrieben wird, ergibt eine Rot-XYZ-Matrix (R), deren Elemente die sich aus dem Rot- Phosphor voller Intensität ergebenden Farbwerte Xr, Yr, Zr sind. In arithmetischer linearer Matrixgleichungsform bedeutet dies:
Eine entsprechende Darstellung für den Grün- und Blau-Phosphor ergibt die Gleichungen:
Eine entsprechende Darstellung für den Grün- und Blau-Phosphor ergibt die Gleichungen:
und
Die CIE-Gleichförmigkeits-Farbartkoordinaten u', v' werden sodann für jede Spitze mittels der Gleichungen (1) und (2) berechnet. Sodann wird auf der Basis der vorher festgelegten XYZ-Werte des Bezugsweiß das u'n und v'n-Paar für das Bezugsweiß berechnet. Schließlich wird für jede Spitze die Helligkeitsfunktion L* berechnet. Beispielsweise wird die Helligkeit L* der Rot-Spitze durch Multiplizieren der RGB/ XYZ-Matrix [A] mit der Yr-Zeile der Rot-XYZ-Matrix festgelegt, woraus sich der Yvr-Farbwert entsprechend der Rotspitze oder
Vvr = [A]Yr
ergibt.
Durch Einsetzen von Yvr in die Gleichungen (3) und (4) ergibt sich der Wert der metrischen Helligkeitsfunktion L*vr der Rot-Spitze. Entsprechende Berechnungen ergeben den L*gr- und L*br-Wert für die Grün- bzw. Blau-Phosphorspitze.
Bei gegebenen obigen Werten von u', v', u'n, v'n und L* für jede Phosphorspitze werden sodann mittels der Gleichungen (5) und (6) die u*- und v*-Koordinaten für jede Spitze berechnet.
Für jede Phosphorspitze wird sodann gemäß Gleichung (8) das CIELUV-Chroma berechnet. Das maximale CIELUV-Chroma C*uv aller Spitzen wird sodann ausgewählt und zur Festlegung des Chromafaktors Cf in Gleichung (12) verwendet.
Fig. 7 zeigt den HVC-Farbraum 90 in Form einer großen Anzahl von Farbtonscheiben oder V/C-Seiten 68 im Farbraum 90 für ein spezielles Anzeigegerät. Eine der V/C-Seiten 68 wird durch die Schnittstelle auf der Kurve 42 für jeden auf der Kurve 40 gewählten Farbton dargestellt.
Anhand von Fig. 8 wird nachfolgend das Verfahren zur Transformation der H-, V- und 0-Parameter einer ausgewählten Farbe im HVC-Raum 90 in den entsprechenden zur Anzeige der ausgewählten Farbe auf einem CRT-Anzeigegerät 20 ausgenutzten rgb-Intensitätsvektor diskutiert.
Bei der vorliegenden Transformation werden zunächst die in Fig. 8 als Block 96 dargestellten Einleitungsschritte durchgeführt. Die Einleitungsschritte brauchen für jedes Anzeigegerät lediglich einmal durchgeführt werden, obwohl eine größere Genauigkeit möglich ist, wenn die colorimetrischen Parameter des Gerätes periodisch neu geeicht werden.
Als vorbereitender Schritt bei der Durchführung des Transformationsprozesses werden die colorimetrischen Parameter des Anzeigegerätes festgelegt. Zu diesem Zweck werden Daten entsprechend den CRT-Phosphoreigenschaften gesammelt. Diese Daten sind eine tabellarische Darstellung der in Abhängigkeit von unterschiedlichen Werten der entsprechenden DACs 32 (Fig. 1) erzeugten Lichtintensitätspegel des Rot-, Grün- und Blau-Phosphors. Im RGB-Videoraum sind DAC-Werte oft in Inkrementen mit jeweils einer Einheit im Bereich von 0-255 definiert, wobei jeder DAC-Wert eine numerische Darstellung des speziellen Elektronenkanonen-Steuerpegels zur Erregung eines Phosphors auf einen speziellen Intensitätspegel ist. So beschreibt beispielsweise die DAC-Werte/Intensitätstabelle für den Rot-Phosphor das Intensitätspegelprofil für jeden Rot-Elektronenkanonen-Steuerpegel. Die DAC-Werte/Intensitätsdaten können die durch den CRT-Hersteller spezifizierten Daten sein; für Anwendungsfälle, die eine genaue Farbsteuerung fordern, werden jedoch die DAC-Werte/Intensitätsdaten gemessen und über geeignete spektroradiometrische Mittel periodisch aktualisiert. Die DAC-Werte/Intensitätsdaten müssen gemessen werden, weil gleichförmige Änderungen der Elektronenkanonen-Steuerpegel keine gleichförmigen Änderungen des Lichtintensitätspegels der Phosphore erzeugen. Die DAC-Werte/Intensitätspegel werden auf 1 normiert und im RAN-Speicher 18 des Systems 10 gespeichert.
Zusätzlich zu den DAC-Werte/Intensitätsdaten werden die CIE XYZ-Farbwerte für jeden Primärphosphor als durch die CRT erzeugte Bezugsweißfarbe gebildet. Vorzugsweise werden diese Farbwertdaten so normiert, daß der Y-Farbwert des Bezugsweiß 1 ist. Wie ausgeführt, zeigt der Y-Farbwert die Helligkeit der Farbe an. Die Bildung des Y-Wertes zu 1 ergibt eine entsprechende Einteilung der metrischen CIELUV-Helligkeitsfunktion L* bei einem maximalen Wert von 100, welcher dem Bezugsweiß des Anzeigegerätes entspricht.
Nach Normierung werden die Farbwertdaten gemäß bekannter Techniken in einer mit [A] bezeichneten RGB/XYZ-Matrix angeordnet. Die RGB/XYZ-Matrixelemente repräsentieren die relativen Intensitätsbeiträge des Rot-, Grün- und Blau-Phosphors (Spalten) zu den X-, Y- und Z-Werten (Zeilen) des Bezugsweiß. Die RGB/XYZ-Matrix wird sodann zur Bildung einer mit [A&supmin;¹] bezeichneten XYZ/RGB-Matrix invertiert, deren Bedeutung nachfolgend genauer beschrieben wird. Schließlich wird der HVC-Farbraum gebildet. D.h. es werden wie oben beschrieben die Konstanten und Funktionen zur Definition der H-, V- und C-Koordinaten des HVC-Raums für die spezielle CRT gebildet.
Die H-, V- und C-Koordinaten der ausgewählten Farbe werden über die Farbauswahlschnittstelle gemäß vorliegender Erfindung in den Prozessor 14 des Systems 10 eingegeben. Die V- Koordinate wird sofort geprüft, um zu bestimmen, ob der Schwarzpunkt (d. h. Helligkeit oder "Wert" V = 0) ausgewählt wurde. Ist der Schwarzpunkt ausgewählt worden, so wird ein geeigneter rgb-Intensitätsvektor erzeugt (d. h. alle Elemente = 0) und zur Anzeige der Schwarzfarbe in das CRT-Anzeigegerät eingegeben, wie dies nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
Ist der Schwarzpunkt nicht ausgewählt, so wird der Farbwert YS für den ausgewählten Punkt berechnet. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß sich aus den Gleichungen (3) und (4) klar ergibt, daß die Gleichung (3) für YS gelöst wird, wenn die ausgewählte V-Koordinate kleiner als 8 ist (mit V = L*); ansonsten kommt Gleichung (4) zur Anwendung.
Sodann werden die Gleichförmigkeits-Farbartkoordinaten u's, v's für die ausgewählte Farbe berechnet. Zu diesem Zweck wird der Abstand vom bekannten Bezugsweißpunkt u'n und v n festgelegt. Dieser Abstand D ist der CIELUV C*uv-Pegel. Daher ist der Abstand D = C/((Cf) (V)).
Die u'-Achsenkomponente und die v'-Achsenkomponente des Abstandes D werden sodann über den Farbtonwinkel berechnet, welcher gemäß Gleichung (11) die Summe der ausgewählten Koordinate H und H&sub0; ist. Daher werden die u's, v's-Koordinaten des ausgewählten Punktes folgendermaßen berechnet:
u'- = u'n + D (cos (H + H&sub0;)) (17)
v's = v'n + D (sin (H + H&sub0;)) (18)
Die u's, v's-Koordinaten des ausgewählten Punktes dienen sodann zur Festlegung der Farbwerte des ausgewählten Punktes. Speziell werden die Werte x und y mittels der Gleichungen (1) und (2) und der berechneten Werte von u's und v's berechnet. Weiterhin wird die z-Farbartkoordinate gemäß
z = 1,0-x-y (19)
festgelegt. Mit ausgewählten wie oben berechnetem YS gilt
Xs = x (YS/y) und (20)
Zs = z (YS/y). (21)
Gemäß Fig. 3 werden sodann die ausgewählten XS YS ZS-Farbwerte zur Gewinnung des entsprechenden rgb-Intensitätsvektors mit der XYZ/RGB-Matrix [A&supmin;¹] multipliziert.
Der rgb-Intensitätsvektor wird unter Bezug auf die gespeicherten DAC-Werte/Intensitätstabellen in DAC-Werte überführt. Die der ausgewählten Farbe entsprechenden DAC-Werte werden in konventionelle zur Durchführung von Gamma-Korrekturen eingestellte Digital-Analog-Umsetzer eingespeist und zur Anzeige der ausgewählten Farbe auf der CRT-Anzeige in die Elektronenkanonen eingespeist.

Claims

1. Benutzerschnittstelle zur Steuerung der Farbauswahl in einem einem Farbanzeigemonitor aufweisenden Computersystem mit

Mitteln zur Anzeige einer einen Bereich von Farbtönen in einer Dimension anzeigenden Farbtonkurve auf dem Monitor;

Mitteln zur Auswahl jedes auf der Farbtonkurve angezeigten Farbtones in Abhängigkeit von einer Eingabe durch den Benutzer sowie zur Erzeugung von diesen Farbton repräsentierenden Daten;

Mitteln zur Anzeige einer Chroma- und Helligkeitskurve auf dem Monitor, die Chroma- und Helligkeitskombinationen in zwei Dimensionen in einem ausgewählten Farbton anzeigt;

Mitteln zur Auswahl der auf der Chroma- und Helligkeitskurve im ausgewählten Farbton angezeigten Chroma- und Helligkeitskombination in Abhängigkeit von einer Eingabe durch den Benutzer und Erzeugung von dieses Chroma und diese Helligkeit repräsentierenden Daten; und

Registermitteln zur Speicherung von eine oder mehrere ausgewählte Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen repräsentierenden Daten.

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

Bildpuffermittel, die eine Vielzahl von Registern enthalten, die mehreren Abschnitten eines auf dem Anzeigemonitor dargestellten Graphikbildes zugeordnet sind, zur Kennzeichnung einer Farbe für jeden Abschnitt des auf dem Monitor angezeigten Graphikbildes; und

worin die Registermittel eine Vielzahl von Registern zur getrennten Speicherung von unterschiedliche Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen repräsentierenden Daten enthalten, welche in Abhängigkeit von Eingaben in die Bildspeichermittel adressierbar sind.

3. Schnittstelle nach Anspruch 2, weiterhin umfassend:

Mittel zur automatischen Auswahl eines Satzes von Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen repräsentierenden Daten, welche sich in zwei in den Registermitteln gespeicherten Endpunktkombinationen von Farbton-, Chroma- und Helligkeit gleichförmig ändern, um eine kontinuierliche Mischfarbe zwischen den Abschnitten des Graphikbildes zu realisieren.

4. Schnittstelle nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

Mittel zur Anzeige einer Farbprobe, welche einer Kombination von Farbton, Chroma und Helligkeit entspricht, die durch in den Registermitteln gespeicherte Daten repräsentiert sind.

5. Schnittstelle nach Anspruch 1, in der:

die Farbton-, Chroma- und Helligkeits-Farbattribute als Farbton-, Chroma- bzw. Wertigkeitsdimensionen in einem Farbton-Wertigkeits-Chroma-Farbraum mit ins Gewicht fallender wahrnehmbarer Gleichförmigkeit definiert sind.

6. Verfahren zur Steuerung der Farbauswahl in einem einen Farbanzeigemonitor aufweisenden Computersystem mit folgenden Schritten:

Anzeige einer einen Bereich von Farbtönen in einer Dimension anzeigenden Farbtonkurve auf dem Monitor;

Auswahl jedes auf der Farbtonkurve angezeigten Farbtones in Abhängigkeit von einer Eingabe durch den Benutzer sowie zur Erzeugung von diesen Farbton repräsentierenden Daten;

Anzeige einer Chroma- und Helligkeitskombinationen in zwei Dimensionen in einem ausgewählten Farbton anzeigenden Chroma- und Helligkeitskurve;

Auswahl jeder auf der Chroma- und Helligkeitskurve im ausgewählten Farbton angezeigten Chroma- und Helligkeitskombination in Abhängigkeit von einer Eingabe durch den Benutzer sowie zur Erzeugung von dieses Chroma und diese Helligkeit repräsentierenden Daten; und

Speicherung von eine oder mehrere ausgewählte Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen repräsentierenden Daten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in dem der Anzeigemonitor ein Farbanzeigemonitor mit mehreren Bildpunktelementen zur Darstellung des Graphikbildes in mehreren Abschnitten ist, das weiterhin folgende Schritte umfaßt:

Bezeichnung einer Farbe für eine Auswahl des Graphikbildes durch Eingabe von Adressen von eine Kombination von Farbton, Chroma und Helligkeit repräsentierenden Daten in einen Bildpuffer, der eine Vielzahl von mit den Bildpunktelementen des Graphikbildes auf dem Anzeigemonitor korrelierten Registern enthält; und

Speicherung von Daten in einer Vielzahl von Speicherregistern, wobei die Daten die Kombination von Farbton, Chroma und Helligkeit repräsentieren und in Abhängigkeit von den in den Bildpuffer eingegebenen Adressen adressierbar sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Anzeigemonitor ein Farbanzeigemonitor ist, das weiterhin den Schritt

der Anzeige einer Farbprobe entsprechend einer durch die Farbdaten repräsentierten Kombination von Farbton, Chroma und Helligkeit umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Farbton, Chroma und Helligkeit als Farbton-, Chroma- bzw. Wertigkeitsdimensionen in einem Farbton-Wertigkeits-Chroma-Farbraum mit ins Gewicht fallender wahrnehmbarer Gleichförmigkeit definiert sind.

10. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend den Schritt:

der Erzeugung einer kontinuierlichen Mischfarbe zwischen einem Paar von Abschnitten des Graphikbildes durch automatische Auswahl von Daten, die einen Satz von Farbton-, Chroma- und Helligkeitskombinationen repräsentieren, welche sich in der Farbe zwischen zwei in der Vielzahl von Speicherregistern gespeicherten Endpunktkombinationen von Farbe, Chroma und Helligkeit in Abhängigkeit von dem Paar von Abschnitten gleichförmig ändern.