EP2011110A2 - Image reproduction method featuring additive color mixing from more than three color channels - Google Patents

Image reproduction method featuring additive color mixing from more than three color channels

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Publication number
EP2011110A2
EP2011110A2 EP07724116A EP07724116A EP2011110A2 EP 2011110 A2 EP2011110 A2 EP 2011110A2 EP 07724116 A EP07724116 A EP 07724116A EP 07724116 A EP07724116 A EP 07724116A EP 2011110 A2 EP2011110 A2 EP 2011110A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
color
observers
lut
colors
channels
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07724116A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Hill
Thomas Boosmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caddon Computersystem Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
Caddon Computersystem Vertriebsgesellschaft mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Caddon Computersystem Vertriebsgesellschaft mbH filed Critical Caddon Computersystem Vertriebsgesellschaft mbH
Publication of EP2011110A2 publication Critical patent/EP2011110A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • H04N9/67—Circuits for processing colour signals for matrixing
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/02—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the way in which colour is displayed
    • G09G5/06—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the way in which colour is displayed using colour palettes, e.g. look-up tables

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an electronic image reproduction device, wherein the image display device is operated with N> 3 individually adjustable color channels, the reproduced colors by an additive mixture of the N color channels with N associated Primärvalences (primary colors of the image display device) is performed, and optionally an additional brightening of the color impression is controlled by a white whitening channel.
  • a filter wheel projector from Samsung with 5 narrow-band color channels is known in which the color mixing is carried out by using a modified method originally described in T. Ajito, K. Ohasa, T. Obi, M. Yamaguchi, N Ohyama, "Color conversion method for multiprimary display using matrix switching", Optical Review, Vol. 3, 200J, pp. 191-197 was published.
  • the representable color space of the projection system is subdivided into quadrangular pyramids, the tips of the pyramid ending in the common black point of the color body.
  • the color mixture is made up of the mixture of three primary colors defined as a tripod by 2 edges of the base of each pyramid and an edge from there to the black point.
  • the color mixture is thus attributed within each pyramid to the mixture of three primary colors and can be done in a known manner by solving three equations for three color values.
  • the three primary colors, each defining a pyramid are either pure primary colors of the projection system or a superimposition of these with a fixed amplitude relation to one another.
  • the determination of the control of the project Onssystem for each of these pyramids is independent of a determination for another color, which is located within another pyramid in the color space.
  • a projection into a color chart here the standard color chart of the CIE, takes place in the original publication.
  • the color table is stored as a look-up table (LUT), in which the corresponding pyramid is entered for each color value part to be reproduced, and in the modified version this selection is made using a linear equation of determination, which shows the edges of the respective ones Describe pyramids.
  • LUT look-up table
  • the drawbacks of this method are the inability to adapt this color representation to different observers, color or spectral classes, even though the greater number of degrees of freedom for color mixing is suitable for this purpose.
  • processing the color data in the modified version requires a whole series of arithmetic operations that complicate real-time processing of the color data.
  • Content of the invention is therefore a method for driving an image display device with more than three color channels, which can perform the individual control of the color channels online and also allows flexible customization options of color reproduction to various observers.
  • the inventors propose the control of more than three narrow-band color channels of an image display device from spectral color stimuli to be reproduced or color values in XYZ or RGB for large color spaces over an arrangement of one or more tables.
  • a particularly high speed of the image structure can be achieved with a two-dimensional table of chrominance values calculated before the operation of the image reproduction device.
  • the pre-calculation of the table can be done once, for example with the methods described below. This makes it possible to obtain the color expression of a digital image reproduction device. individually adapted to several particular viewers or a group of viewers, without the otherwise necessary computing time would exclude an online processing.
  • By using several tables, which are precalculated according to different optimization criteria a fast and flexible adjustment of the color rendering according to selection criteria can be made possible.
  • the inventors propose a method of driving an electronic picture display device, in which the picture display device is operated with N> 3 individually adjustable color channels and in which the reproduced colors are represented by an additive mixture of the N color channels with N associated primary grades (primary colors)
  • N associated primary grades
  • an additional brightening of the color impression can be controlled by a white whitening channel.
  • the improvement of this method according to the invention lies in the fact that at least one LUT is created before operation, the addresses of which correspond to a chromaticity and stores at each address a control vector with N control signals for the control of the N channels of the screen at the maximum possible brightness for this chromaticity and, in operation for controlling the N color channels for a given color of color to be displayed, first the chrominance is calculated so that the LUT is addressed and the control vector of the LUT found at that address is used for the control signals for the N color channels.
  • the LUT is two-dimensional over the color values ⁇ u ', v' ⁇ of the CEE 1976 UCS color chart. can be addressed. But you can also use color plates with a different definition of their color.
  • the inventors propose to store before operation in the LUT among the addresses of the color values also an associated maximum brightness value and in operation for controlling the N color channels found at this address control vector of the LUT with the ratio of the given brightness of the color to the stored maximum Brightness value to multiply and so output as control signals for the N color channels.
  • the respective maximum brightness value for the chrominance type is calculated in accordance with the basic spectral value curves of a given observer from the stored control values and a reproduction model of the screen.
  • a LUT can be created for each observer and stored in parallel and, depending on the observer or group of observers present, the control vectors can be taken from the corresponding LUT.
  • Another very advantageous embodiment is to address several precalculated and optimized according to different criteria tables in parallel and to select from the respective output control vectors with a model of the color rendering system that control vector, which leads for a group of observers to minimal Farbrepro- production errors.
  • control vectors stored in the LUT can be derived from the weighted superimposition of solutions for mixing the chromaticity of three primary colors of the screen and this weighted superposition of solutions of all possible combinations of three primary colors is optimized such that a maximum possible brightness is achieved for the given chromaticity and / or a minimization of color reproduction errors for a group of Observers is calculated.
  • the optimization can be carried out, for example, iteratively or by linear programming.
  • the control vectors for a chromaticity can also be determined from triangles on the surface of the color body of a screen at the maximum possible brightness of the reproduced color, the corners of the triangles being given by extremal points resulting from the color mixing of the primary colors of a number of K color channels are determined with 1 ⁇ K ⁇ N at full modulation and the spectral distributions of the K color channels in the spectral range are adjacent to each other and all other (NK) color channels are switched off.
  • the color channels at the edges of the visual area over the infinite closed are also seen as adjacent.
  • stochastic optimization of the minimum color error driving values may be performed for a group of observers and the starting vector may be a simple linear solution for a medium observer as described above or by fitting of the reproduced spectrum from the model of color reproduction to a given spectral color-stimulus function after the least square of error.
  • the group of observers corresponds to a representative cross-section of human observers.
  • scope of the invention not only includes the method described above, but also means, in particular computer programs in conjunction with computing units, which emulate these methods in operation.
  • scope of the invention also storage media that are integrated in a computing unit of an image display device or are intended for a computing unit of a picture display device and a computer program or program modules include, which / which in an embodiment on a computing unit, the method described above completely or partially perform.
  • FIG. 2 a CEE 1976 UCS color chart with color areas shown in a color reproduction with 6 primary colors;
  • FIG 4 a division of the CIE 1976 UCS color chart in sections in triangular shape
  • the primary colors are designated P I ... N (B) , and it is assumed that the control of the luminance of each primary color on the screen is internally linearized, that is, the luminance generated in each channel is linearly equal to the respective control signal Si with i of 1 to N at the input of each screen channel.
  • Fig. 1 the basic scheme of the screen control is shown.
  • the screen is shown schematically by block 1.1.
  • the definition of the primary colors is carried out in a known manner from the spectral distribution of the light radiation generated by each channel on the screen evaluated with the three basic spectral value curves of an observer such as the defined CEE 1931 normal observer.
  • the primary valences are then described by three color values such as X, Y and Z.
  • a selection of representative observers can also take into account the differences in human color vision that exist in practice.
  • the mutable color F (B) can be given by the equation:
  • a difficulty in practice is that such adjustment and optimization of color rendering with more than three color channels requires a relatively complex computation that can not be used for real-time image display.
  • Fast control for real-time processing of image information requires either a very simple algorithm or a precalculated table from which the control values can be retrieved via suitable addressing.
  • a simple algorithm such as a simple mathematical matrix operation
  • the problem of color control of eg 6 color channels is not satisfactorily solvable because of its underdetermination.
  • a driving method which, utilizing the linearity of the N color channels, uses only a two-dimensionally addressed table in which a signal vector for N channels for the maximum achievable brightness Y ( ' max for a defined observer next to this is stored below each address Alternatively, this storage of the maximum achievable brightness Y (B) max can be dispensed with, from the control values for the maximum brightness, the model of the image
  • the maximum brightness value can also be calculated using a screen describing the relationship between control signals and the spectral distribution of the represented color channels, and an assumed observer. Of course this requires extra computing time.
  • the table is defined as a chrominance table, eg as a chroma table as defined by the CIE 1976 UCS color chart, in which the addresses of a color ⁇ u ', v' ⁇ are assigned to the CIE 1931 standard observer. Deviating from the standard, it can also be assumed according to the invention that the chromaticity for deviating observers is defined. As a reference observer, for example, a middle observer may be defined from a set of representative observers. If such a table is selected for a resolution of 10 bits per color type for a screen with 6 color channels, then under about one million addresses 7 values each for the 6 control signals and the maximum brightness, eg in 10-bit resolution, are to be stored. This can be realized easily with today's computer technology. Intermediate values between the addresses can then be formed by a linear interpolation. Investigations have shown that this example gives an accuracy which leads to no longer visible color errors due to the quantization.
  • the drive method according to FIG. 1 is structured. About the inputs ⁇ ength E 1 1 to E x M, different defined input signals can be fed. These can be defined according to a standard
  • Color signals such as sRGB, the extended color space bg-sRGB or XYZ signals for a normal or medium observer or also multispectral signals (eg E), which describe the spectral color stimulus of original signals. If multispectral signals are present, they can be converted into color signals according to an algorithm explained in more detail later in block 1.2.
  • the values and Z (B) represent the color values for a selected observer when x (1) (B) , y (1) (B), and z (1) (B) represent the spectral value curves of an arbitrary observer B and a color through the spectral Color stimulus ⁇ is described.
  • the color values (X ⁇ , Y ⁇ , Z ⁇ result from the known relationships:
  • the ⁇ u ', v' ⁇ components are supplied via the path 1.3.1 in FIG. 1 to the addresses of the color plates 1.4, the brightness value via the path 1.3.2 to the multiplier 1.5.
  • the color signal addresses a two-dimensional table 1.4.1. This outputs N output signal values for the maximum achievable brightness Y (B) max with the screen. These signal values are then merely multiplied in the processing block 1.5 by the factor Y (B) / Y (B) max , before they are fed to the input S of the screen. In this way, the control signal for the screen can only be calculated for each input signal via two simple mathematical operations and a table access. In practice, this is possible at very high speed in real-time processing.
  • FIG. 6 another advantageous embodiment can take place in that the parallel tables 1 to K are addressed simultaneously with a desired chromaticity 1.3.1 and their control signals are then transmitted in parallel or sequentially at the output 7 003175
  • a model of color rendering for a group of different observers is converted into color values XYZ (block 1.7), from which maximum color reproduction errors ⁇ E max of all observers are then calculated in a known manner (block 1.8) and then the control vector 1.10 is selected (block 1.9) leads to the smallest color reproduction error ⁇ E ma ⁇ of all observers.
  • the selected control vector 1.10 then becomes the
  • Image playback device supplied.
  • the known formulas for ⁇ E * ab (Cffi ⁇ E 1976), ⁇ E * 94 (CIE94) or ⁇ E 00 (CIEDE2000) can be used.
  • the proposed methods are basically divided into two different approaches, a purely stochastic search of control vectors S, which are optimized according to a defined error criterion, or a solution by linear superposition of solutions of three primary valences or two Primärvalences and white.
  • the color values in ⁇ u ', v' ⁇ coordinates as the table address, the associated control signals Sj (B) and a maximum achievable brightness Y (B) max are to be determined.
  • the color valences F (B) closest to the primary valences are sought, which together with the white point W (B) form a triangle in the chromaticity diagram. In the example, these are the primary valences 2 and 3.
  • the result of the modulation is shown in FIG. 3, upper row.
  • the control values of the primary valences Pi to P 6 are shown on the ordinate and the resulting brightness Y (B) for this solution in the right diagram.
  • the primary valence P 2 is not yet fully utilized. Therefore, in a second step, a possible mixture of the primary valences P 2 and, for example, the primary valence P 4 lying to the right of P 3 and the sum of the remaining primary valences without the already "spent" fully controlled primary valence P 3 is sought.
  • the achieved control values are then proportionally adjusted in such a way that the primary valence P 2 is not taxed above the value 1.0 or the tax rates of other primary valencies are not negatively affected.
  • the sum of both solutions in the example results in the modulation of FIG. 3, middle row, in which the brightness has risen further. Also hereby are not yet all possibilities exhausted.
  • the primary valences P 2 and P 3 are now fully controlled, a mixture of the primary valences P 1 and P 4 with the sum of the remaining unused primary valences can still be utilized for a further mixing proportion. This gives the result in Fig. 3, lower row. After this step, the possible contribution to the mixture of superimposing residual primary valences is exhausted.
  • the maximum brightness of the display for a given ⁇ u ', v' ⁇ chromaticity is achieved when that color is on the surface of the display color body.
  • the color body surface is reached when channels are not fully or fully controlled and a maximum of two channels are variably controlled.
  • the full or non-gated channels must be in a block-like manner, with a junction of the blocks trapped across the spectral edges. All combinations of full or uncontrolled channels form extremal points on the color body surface.
  • the compounds of the neighboring expression points form triangles. This makes it possible to describe the surface via 2N (N-I) triangles.
  • All corners of the triangles are in each case the mixed colors of the primary valences of the channels lying side by side in a block, whereby in a limiting case this core block consists only of one fully controlled channel (a switched on primary valency) and in the other limit all channels are fully controlled and thereby the white point of the screen, is generated.
  • Blends in which no channel is constantly fully controlled describe triangles on the underside of the color body. These triangles converge in the black point of the color body.
  • the triangle 1 is limited by the corners 4.1, 4.16 and 4.12 considered closer.
  • the corner 4.1 corresponds to the fully controlled primary valence of channel 1.
  • the adjacent channels 2 and 6 channel 6 is considered to be contiguous over the edge of the visual spectrum at infinity.
  • the corner 4.16 is achieved by color mixing of the primary valences 1 and 6 with the chromaticity 4.16.
  • the third corner is achieved with the chromaticity 4.12 if the channel 6 is switches on and the channel 2 with the chromaticity 4.2 is fully switched on. All points in triangle 1 or on the edge are reached by variably controlled channels 2 and 6.
  • ⁇ F (B) ⁇ F W + ⁇ . F (B) + F. (B) i, li, li, 2 i, 2 i, 3 with the coefficients ⁇ , ⁇ . and ⁇ .
  • Fi, 3 (B) represents the color produced by the fully-controlled channels in the core block.
  • the colors Fi, i (B) and F f , 2 ⁇ are the variable channels. All color valencies and the associated color values of all vertices of the triangles i can be precalculated as described below.
  • the above solutions are particularly suitable for the control of colors with respect to a standardized or a medium observer from a group of observers. If the colors are to be output optimized for a larger number of observers, then an optimized control value for the screen can also be determined with a stochastic search method.
  • Output values may be the color values ⁇ X, Y, Z ⁇ (B) or color values ⁇ u ', v' ⁇ calculated, for example for M observers, which can be calculated directly from the given spectral distribution of a color stimulus.
  • a start vector So (av) is first determined for a middle observer using one of the above-mentioned methods.
  • small variations of the individual signal components are subsequently generated in a stochastic generator 5.1, then added to the start vector in 5.2 and the color errors of the colors reproduced therefrom are calculated for all observers in 5.3 , This happens until a minimum of the mean or maximum color error of the observers arises.
  • the result obtained is compared with the most favorable from previous steps in 5.4. If the color error of one step becomes smaller than the previous one, it is stored in 5.5. This is repeated until a desired threshold is reached or a time limit is reached.
  • a separate optimized table can be calculated, by way of example printing inks, watercolors, other paints or natural colors of a landscape are mentioned.
  • the method with a LUT is not applicable, because then individually optimized for each spectral distribution.
  • an image display device is understood to mean any device known in the prior art for the direct or indirect display of colored still images or films in which a displayed one is produced by mixing a plurality of primary colors. Examples include: monitors, televisions, video projectors.
  • the selection of the respective table in operation is controlled according to the characteristic of the input color information, or the values output from parallel operated tables are converted to color values by a model of color rendering, from which color errors of the reproduction are determined for one or more observers and the most favorable control vector is selected thereafter ,

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Abstract

The invention relates to a method for triggering an electronic image reproduction device comprising N>3 individually controlled color channels, by means of which N primary colors are defined, the colors being additively mixed from said N primary colors. One or several pre-calculated two-dimensional tables, in which the values required for controlling N color channels are stored under the addresses of a color type of the colors that are to be reproduced and are retrieved during operation, are used for real-time processing.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Bildwiedergabe mit additiver Farbmischung aus mehr als drei FarbkanälenImage rendering process with additive color mixing from more than three color channels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektronischen Bildwiederga- bevorrichtung, wobei die Bildwiedergabevorrichtung mit N>3 individuell einstellbaren Farbkanälen betrieben wird, die wiedergegebenen Farben durch eine additive Mischung der N Farbkanäle mit N zugeordneten Primärvalenzen (Grundfarben der Bildwiedergabevorrichtung) durchgeführt wird, und optional eine zusätzliche Aufhellung des Farbeindruckes durch einen weißen Aufhellungskanal gesteuert wird.The invention relates to a method for controlling an electronic image reproduction device, wherein the image display device is operated with N> 3 individually adjustable color channels, the reproduced colors by an additive mixture of the N color channels with N associated Primärvalences (primary colors of the image display device) is performed, and optionally an additional brightening of the color impression is controlled by a white whitening channel.
Es ist beispielsweise bei DLP-Projektoren zur Farbdarstellung dreier Farbkanäle oftmals üblich, einen vierten Kanal für weißes Licht zu verwenden. Der vierte Kanal dient zur Aufhellung bei der Textdarstellung. Projektoren für mehr als drei Farbkanäle sind zumindest am Markt nicht üblich. Unter Farbkanälen werden hier die tatsächlich farbigen, also spektral selektiven und nicht weißen Kanäle verstanden. Aus der Veröffentlichung Moon- Cheol Kim et. al, "Wide Gamut Multi-Primary Display for HDTV" , Proc. CGIV 2004, The Second European Conference on Colour in Graphics, Imaging, and Vision, IS&T, Spring- ßeld VA, USA 2004, ISBN 0-89208-250X, pp. 248-253 ist ein Filterradprojektor der Firma Samsung mit 5 schmalbandigen Farbkanälen bekannt, bei dem die Farbmischung erfolgt, indem ein modifiziertes Verfahren angewendet wird, das ursprünglich in T. Ajito, K. Oh- sawa, T. Obi, M. Yamaguchi, N. Ohyama, "Color conversion methodfor multiprimary dis- play using matrix switching" , Optical Review, Vol. 8, No. 3, 200J, pp. 191-197 veröffentlicht wurde. Hierbei wird der darstellbare Farbraum des Projektionssystems in Pyramiden mit viereckiger Grundfläche unterteilt, wobei die Spitzen der Pyramide im gemeinsamen Schwarzpunkt des Farbkörpers enden. Innerhalb einer Pyramide erfolgt die Farbmischung aus der Mischung von drei Grundfarben, die als Dreibein durch 2 Kanten der Grundfläche jeder Pyramide und einer Kante von dort bis zum Schwarzpunkt definiert sind. Die Farbmischung ist damit innerhalb jeder Pyramide auf die Mischung von drei Grundfarben zurückgeführt und kann in bekannter Weise durch Lösung von drei Gleichungen für drei Farbwerte erfolgen. Die drei Grundfarben, die jeweils eine Pyramide definieren, sind dabei entweder reine Primärfarben des Projektionssystems oder eine Überlagerung dieser mit fester Amplitudenrelation untereinander. Die Bestimmung der Ansteuerung des Projekti- onssystem erfolgt für jede dieser Pyramiden unabhängig von einer Bestimmung für eine andere Farbe, die sich innerhalb einer anderen Pyramide im Farbraum befindet. Für die Auswahl einer Pyramide, die für die Berechnung heranzuziehen ist, findet in der ursprünglichen Veröffentlichung eine Projektion in eine Farbtafel, hier die Normfarbtafel der CIE, statt. Dabei wird die Farbtafel als „Look-up"-Tabelle (LUT) abgespeichert, in der zu jedem Farbwertanteil, der reproduziert werden soll, die zugehörige Pyramide eingetragen ist. In der modifizierten Version erfolgt diese Auswahl über linearer Bestimmungsgleichung, welche die Ränder der jeweiligen Pyramiden beschreiben.For example, in DLP projectors for color rendering three color channels, it is often common to use a fourth channel for white light. The fourth channel brightens the text display. Projectors for more than three color channels are not common on the market, at least. Color channels are understood to mean the actually colored, ie spectrally selective, and not white channels. From the publication Moon-Cheol Kim et. al, "Wide Gamut Multi-Primary Display for HDTV", Proc. CGIV 2004, The Second European Conference on Color in Graphics, Imaging, and Vision, IS & T, Springfield VA, USA 2004, ISBN 0-89208-250X, pp. 248-253, a filter wheel projector from Samsung with 5 narrow-band color channels is known in which the color mixing is carried out by using a modified method originally described in T. Ajito, K. Ohasa, T. Obi, M. Yamaguchi, N Ohyama, "Color conversion method for multiprimary display using matrix switching", Optical Review, Vol. 3, 200J, pp. 191-197 was published. In this case, the representable color space of the projection system is subdivided into quadrangular pyramids, the tips of the pyramid ending in the common black point of the color body. Within a pyramid, the color mixture is made up of the mixture of three primary colors defined as a tripod by 2 edges of the base of each pyramid and an edge from there to the black point. The color mixture is thus attributed within each pyramid to the mixture of three primary colors and can be done in a known manner by solving three equations for three color values. The three primary colors, each defining a pyramid, are either pure primary colors of the projection system or a superimposition of these with a fixed amplitude relation to one another. The determination of the control of the project Onssystem for each of these pyramids is independent of a determination for another color, which is located within another pyramid in the color space. For the selection of a pyramid to be used for the calculation, a projection into a color chart, here the standard color chart of the CIE, takes place in the original publication. The color table is stored as a look-up table (LUT), in which the corresponding pyramid is entered for each color value part to be reproduced, and in the modified version this selection is made using a linear equation of determination, which shows the edges of the respective ones Describe pyramids.
Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen zum einen in der fehlenden Möglichkeit, diese Farbdarstellung an unterschiedliche Beobachter, Färb- oder Spektralklassen anzupassen, obwohl sich gerade hierfür die größere Zahl von Freiheitsgraden zur Farbmischung anbietet. Zum anderen sind bei einer Verarbeitung der Farbdaten in der modifizierten Version eine ganze Reihe von Rechenoperationen notwendig, die eine Verarbeitung der Farbdaten in Echtzeit komplizieren.On the one hand, the drawbacks of this method are the inability to adapt this color representation to different observers, color or spectral classes, even though the greater number of degrees of freedom for color mixing is suitable for this purpose. On the other hand, processing the color data in the modified version requires a whole series of arithmetic operations that complicate real-time processing of the color data.
Ergänzend wird auch auf die folgenden Veröffentlichungen hingewiesen:In addition, reference is also made to the following publications:
F. König, N. Ohyama, B. Hill, K. Ohsawa, M. Yamaguchi, "A Multiprimary Display: Optimized Control Values for Displaying Tristimulus Values", Image Processing, Image Quality and Image Systems Conference PICS, Portland, Oregon, USA, April 7-10, 2002F. King, N. Ohyama, B. Hill, K. Ohsawa, M. Yamaguchi, "A Multiprimary Display: Optimized Control Values for Displaying Tristimulus Values," Image Processing, Image Quality and Image Systems Conference PICS, Portland, Ore., USA , April 7-10, 2002
F. König, K. Ohsawa, M. Yamaguchi, N. Ohyama, B. Hill, "A multiprimary dis- play: Discounting observer metamerism", Proc. 9th Congress of the International Colour Association (AIC Color 01), Rochester, NY, USA, June 24-29, 2001, Proc. SPIE Vol. 4421, 2002, pp. 898-901F. King, K. Ohsawa, M. Yamaguchi, N. Ohyama, B. Hill, "A Multiprimary Display: Discounting Observer Metamerism", Proc. 9 th Congress of the International Color Association (AIC Color 01), Rochester, NY, USA, June 24-29, 2001, Proc. SPIE Vol. 4421, 2002, pp. 898-901
H. Motomura, H. Haneishi, M. Yamaguchi, N. Ohyama, "Backward Model for Multi-Primary Display Using Linear Interpolation on Equi-lumi nance Plane", Proc.H. Motomura, H. Haneishi, M. Yamaguchi, N. Ohyama, "Backward Model for Multi-Primary Display Using Linear Interpolation on Equilibrium Plane", Proc.
IS&T's lOth Color Imaging Conference: Color Science and Engineering Systems, Technologies, Applications, Scottsdale, AZ, USA, Nov. 12, 2002, pp. 267-271IS & T's Color Imaging Conference: Color Science and Engineering Systems, Technologies, Applications, Scottsdale, AZ, USA, Nov. 12, 2002, pp. 267-271
K. Ohsawa, F. König, M. Yamaguchi, N. Ohyama, "Multi-primary display optimized for CIE 1931 and CIE 1964 color matching functions", Proc. 9th Congress of the International Colour Association (AIC Color 01), Rochester, NY, USA, June 24-29, 2001, Proc. SPBE Vol. 4421, 2002, pp. 939-942K. Ohsawa, F.King, M. Yamaguchi, N. Ohyama, "Multi-primary display optimized for CIE 1931 and CIE 1964 color matching functions", Proc. 9th Congress of the International Color Association (AIC Color 01), Rochester, NY, USA, June 24-29, 2001, Proc. SPBE Vol. 4421, 2002, pp. 939-942
T. Uchiyama, M. Yamaguchi, H. Haneishi, N. Ohyamaa, "A Visual Evaluation of the Image Reproduced by Color Decomposition Based on Spectral Approximation for Multiprimary Display", Proc. 2nd European Conference on Color in Graphics,T. Uchiyama, M. Yamaguchi, H. Haneishi, N. Ohyamaa, "A Visual Evaluation of the Image Reproduced by Color Decomposition Based on Spectral Approximation for Multiprimary Display", Proc. 2nd European Conference on Color in Graphics,
Imaging and Vision CGIV 2004, Aachen, Germany, April 5-8, 2004, pp. 281-285Imaging and Vision CGIV 2004, Aachen, Germany, April 5-8, 2004, pp. 281-285
In diesen Veröffentlichungen werden Verfahren für eine direkte Berechnung von Farbdarstellungen mit mehr als drei Farbkanälen vorgeschlagen. Hierbei werden zum einen komplexe Algorithmen benutzt, so dass bei der Berechnung derart hohe Rechenzeiten benötigt werden, dass sie derzeit nicht online und mit vertretbaren Kosten in Bilddarstellungssystemen verwendbar sind. Zum anderen handelt es sich um einfache lineare Abbildungen, die für eine hochqualitative Farbwiedergabe einen zu großen Farbwiedergabefehler für verschiedene Beobachter aufweisen und keine Anpassung an eine Gruppe von Beobachtern ermöglichen.These publications propose methods for directly calculating color representations with more than three color channels. Complex algorithms are used on the one hand, so that such high computation times are needed in the calculation that they can not currently be used online and at reasonable costs in image display systems. On the other hand, these are simple linear mappings that have too large color rendering errors for different observers for high quality color rendering and do not allow for fitting to a group of observers.
Inhalt der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Ansteuerung einer Bildwiedergabevorrichtung mit mehr als drei Farbkanälen, welches die individuelle Steuerung der Farbkanäle online durchführen kann und darüber hinaus flexible Anpassungsmöglichkeiten der Farbwiedergabe an verschiedene Beobachter zulässt.Content of the invention is therefore a method for driving an image display device with more than three color channels, which can perform the individual control of the color channels online and also allows flexible customization options of color reproduction to various observers.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vor- teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the subordinate claims.
Die Erfinder schlagen vor, die Steuerung von mehr als drei schmalbandigen Farbkanälen einer Bildwiedergabevorrichtung aus zu reproduzierenden spektralen Farbreizen oder : Farbwerten in XYZ oder RGB für große Farbräume über eine Anordnung von ein- oder mehreren Tabellen durchzuführen. Hierfür kann mit einer vor dem Betrieb der Bildwieder- gabevorrichtung berechneten, zweidimensionalen Tabelle von Farbartwerten eine besonders große Geschwindigkeit des Bildaufbaues erzielt werden. Es sind nur ein Tabellen- : zugriff und wenige einfache Rechenoperationen pro Bildpunkt für den Aufbau von mehr als drei, zum Beispiel sechs, Farbauszügen erforderlich. Die Vorberechnung der Tabelle kann einmalig erfolgen, beispielsweise mit den Verfahren, die nachfolgend beschrieben sind. Hierdurch wird es möglich, den Farbausdruck einer digitalen Bildwiedergabevorrich- tung individuell an mehrere bestimmte Betrachter oder eine Gruppe von Betrachtern anzupassen, ohne dass die sonst notwendige Rechenzeit eine online Verarbeitung ausschließen würde. Durch die Verwendung von mehreren Tabellen, die nach unterschiedlichen Optimierungskriterien vorberechnet werden, kann eine schnelle und flexible Anpassung der Farbwiedergabe nach Auswahlkriterien ermöglicht werden.The inventors propose the control of more than three narrow-band color channels of an image display device from spectral color stimuli to be reproduced or color values in XYZ or RGB for large color spaces over an arrangement of one or more tables. For this purpose, a particularly high speed of the image structure can be achieved with a two-dimensional table of chrominance values calculated before the operation of the image reproduction device. There are only a table: access and a few simple calculations per pixel for the construction of more than three, for example, required six color separations. The pre-calculation of the table can be done once, for example with the methods described below. This makes it possible to obtain the color expression of a digital image reproduction device. individually adapted to several particular viewers or a group of viewers, without the otherwise necessary computing time would exclude an online processing. By using several tables, which are precalculated according to different optimization criteria, a fast and flexible adjustment of the color rendering according to selection criteria can be made possible.
Demgemäß schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektronischen Bildwiedergabevorrichtung vor, bei dem die Bildwiedergabevorrichtung mit N>3 individuell einstellbaren Farbkanälen betrieben wird und bei dem die wiedergegebenen Farben durch eine additive Mischung der N Farbkanäle mit N zugeordneten Primärvalenzen (Grundfarben) wiedergegeben werden, wobei optional eine zusätzliche Aufhellung des Farbeindruckes durch einen weißen Aufhellungskanal gesteuert werden kann. Die erfindungsgemäße Verbesserung dieses Verfahrens liegt darin, dass vor dem Betrieb mindestens eine LUT erstellt wird, deren Adressen einer Farbart entsprechen und unter jeder Adresse ein Steuervektor mit N Steuersignalen für die Steuerung der N Kanäle des BiId- schirms bei maximal möglicher Helligkeit für diese Farbart gespeichert wird, und im Betrieb zur Steuerung der N Farbkanäle für eine wiederzugebende Farbe gegebener Helligkeit zunächst die Farbart berechnet wird, damit die LUT adressiert wird und der an dieser Adresse gefundene Steuervektor der LUT für die Steuersignale für die N Farbkanäle verwendet wird.Accordingly, the inventors propose a method of driving an electronic picture display device, in which the picture display device is operated with N> 3 individually adjustable color channels and in which the reproduced colors are represented by an additive mixture of the N color channels with N associated primary grades (primary colors) Optionally, an additional brightening of the color impression can be controlled by a white whitening channel. The improvement of this method according to the invention lies in the fact that at least one LUT is created before operation, the addresses of which correspond to a chromaticity and stores at each address a control vector with N control signals for the control of the N channels of the screen at the maximum possible brightness for this chromaticity and, in operation for controlling the N color channels for a given color of color to be displayed, first the chrominance is calculated so that the LUT is addressed and the control vector of the LUT found at that address is used for the control signals for the N color channels.
Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die LUT zweidimensional über die Farbarten {u',v'} der CEE 1976 UCS Farbtafel. adressiert werden kann. Es können aber auch Farbtafeln mit anderer Definition ihrer Farbart verwendet werden.It can be advantageous if the LUT is two-dimensional over the color values {u ', v'} of the CEE 1976 UCS color chart. can be addressed. But you can also use color plates with a different definition of their color.
Weiterhin sollte bei der Anwendung dieses Verfahrens eine interne Linearisierung für einen linearen Zusammenhang zwischen Eingangsignalen der Bildwiedergabevorrichtung und den erzeugten Farbwerten verwendet werden, damit diese Einflüsse aus der Berechnung der LUT und der Verarbeitung der Farbvektoren fern gehalten werden können.Furthermore, in applying this method, internal linearization should be used for a linear relationship between input signals of the image display device and the generated color values, so that these influences can be kept away from the calculation of the LUT and the processing of the color vectors.
Weiterhin schlagen die Erfinder vor, vor dem Betrieb in der LUT unter den Adressen der Farbarten auch einen zugehörigen maximalen Helligkeitswert zu speichern und im Betrieb zur Steuerung der N Farbkanäle den an dieser Adresse gefundenen Steuervektor der LUT mit dem Verhältnis der gegebenen Helligkeit der Farbe zu dem gespeicherten maximalen Helligkeitswert zu multiplizieren und so als Steuersignale für die N Farbkanäle auszugeben.Furthermore, the inventors propose to store before operation in the LUT among the addresses of the color values also an associated maximum brightness value and in operation for controlling the N color channels found at this address control vector of the LUT with the ratio of the given brightness of the color to the stored maximum Brightness value to multiply and so output as control signals for the N color channels.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der jeweilige maximale Helligkeitswert für die Farbart entsprechend den Grundspektralwertkurven eines vorgegebenen Beobachters aus den ge- speicherten Steuerwerten und einem Wiedergabemodell des Bildschirms berechnet wird.It can also be advantageous if the respective maximum brightness value for the chrominance type is calculated in accordance with the basic spectral value curves of a given observer from the stored control values and a reproduction model of the screen.
Mit diesem Verfahren ist es nun möglich, in der LUT die Farbarten für eine Vielzahl definierter Beobachter zu bestimmen, wobei die Beobachter aus ihren individuellen Grundspektralwertkurven definiert werden. Besonders günstig für technische Anwendungen ist dabei, wenn zumindest ein definierter Beobachter der CIE 1931 Normalbeobachter (2° Beobachter) ist.With this method, it is now possible to determine in the LUT the color values for a plurality of defined observers, the observers being defined from their individual basic spectral value curves. Particularly favorable for technical applications is when at least one defined observer of the CIE 1931 is a normal observer (2 ° observer).
Es besteht nun auch die Möglichkeit, mit einem einmaligen Rechenaufwand für Bilderarten mit einer speziellen Färb- bzw. Spektralcharakteristik (z.B. sehr gesättigten Blütenfarben) eigene LUTs zu erstellen und parallel zu speichern, so dass anschließend im Betrieb je nach erkannter Bildart die Steuervektoren aus der entsprechenden LUT entnommen werden können.It is now also possible, with a one-time computational effort for image types with a special color or spectral characteristic (eg very saturated flower colors) to create own LUTs and store them in parallel, so that subsequently in operation depending on the detected image type, the control vectors from the corresponding LUT can be removed.
Des weiteren können mit diesem Verfahren für verschiedene Beobachter jeweils eine LUT erstellt und parallel gespeichert werden und je nach vorhandenem Beobachter oder Gruppe von Beobachtern die Steuervektoren aus der entsprechenden LUT entnommen werden.Furthermore, with this method, a LUT can be created for each observer and stored in parallel and, depending on the observer or group of observers present, the control vectors can be taken from the corresponding LUT.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung besteht darin, mehrere vorberechnete und nach verschiedenen Kriterien optimierte Tabellen parallel zu adressieren und aus den jeweiligen ausgegebenen Steuervektoren mit einem Modell des Farbwiedergabesystems denjenigen Steuervektor auszuwählen, der für eine Gruppe von Beobachtern zu minimalen Farbrepro- duktionsfehlern führt.Another very advantageous embodiment is to address several precalculated and optimized according to different criteria tables in parallel and to select from the respective output control vectors with a model of the color rendering system that control vector, which leads for a group of observers to minimal Farbrepro- production errors.
Zur Vorberechnung der Tabellen können insbesondere die in der LUT gespeicherten An- Steuervektoren aus der gewichteten Überlagerung von Lösungen zur Mischung der Farbart aus jeweils drei Primärfarben des Bildschirmes abgeleitet werden und diese gewichtete Überlagerung von Lösungen aus allen möglichen Kombinationen von drei Primärfarben derart optimiert wird, dass eine maximal mögliche Helligkeit bei der gegebenen Farbart erreicht wird und/oder eine Minimierung der Farbreproduktionsfehler für eine Gruppe von Beobachtern berechnet wird. Hierfür kann die Optimierung beispielsweise iterativ oder durch lineare Programmierung erfolgen.To precalculate the tables, in particular the control vectors stored in the LUT can be derived from the weighted superimposition of solutions for mixing the chromaticity of three primary colors of the screen and this weighted superposition of solutions of all possible combinations of three primary colors is optimized such that a maximum possible brightness is achieved for the given chromaticity and / or a minimization of color reproduction errors for a group of Observers is calculated. For this purpose, the optimization can be carried out, for example, iteratively or by linear programming.
Die Steuervektoren für eine Farbart können auch bei jeweils maximal möglicher Helligkeit der reproduzierten Farbe aus Dreiecken auf der Oberfläche des Farbkörpers eines BiId- schirms bestimmt werden, wobei die Ecken der Dreiecke durch Extremalpunkte gegeben werden, welche durch die Farbmischung der Primärfarben einer Anzahl von K Farbkanälen mit 1< K < N bei voller Aussteuerung bestimmt werden und die Spektral Verteilungen der K Farbkanäle im Spektralbereich nebeneinander liegend und alle anderen (N-K) Farbkanäle ausgeschaltet sind. Hierbei sind die Farbkanäle an den Rändern des visuellen Bereiches über das Unendliche geschlossen ebenfalls als angrenzend zu sehen.The control vectors for a chromaticity can also be determined from triangles on the surface of the color body of a screen at the maximum possible brightness of the reproduced color, the corners of the triangles being given by extremal points resulting from the color mixing of the primary colors of a number of K color channels are determined with 1 <K <N at full modulation and the spectral distributions of the K color channels in the spectral range are adjacent to each other and all other (NK) color channels are switched off. Here, the color channels at the edges of the visual area over the infinite closed are also seen as adjacent.
Außerdem kann für vorgegebene Klassen von spektralen Verteilungen von zu reproduzierenden Farben von einem Startvektor ausgehend eine stochastische Optimierung der Ansteuerwerte nach dem minimalen Farbfehler für eine Gruppe von Beobachtern durchgeführt werden und der Startvektor aus einer einfachen linearen Lösung für einen mittleren Beobachter wie vorstehend beschrieben oder durch Anpassung des reproduzierten Spektrums aus dem Modell der Farbwiedergabe an eine vorgegebene spektrale Farbreizfunktion nach dem kleinsten Fehlerquadrat berechnet werden. Bei dieser Variante des Verfahrens wird auch vorgeschlagen, dass die Gruppe der Beobachter einem repräsentativen Querschnitt menschlicher Beobachter entspricht.Additionally, for given classes of spectral distributions of colors to be reproduced from a seed vector, stochastic optimization of the minimum color error driving values may be performed for a group of observers and the starting vector may be a simple linear solution for a medium observer as described above or by fitting of the reproduced spectrum from the model of color reproduction to a given spectral color-stimulus function after the least square of error. In this variant of the method, it is also proposed that the group of observers corresponds to a representative cross-section of human observers.
Es wird darauf hingewiesen, dass zum Rahmen der Erfindung nicht nur das oben beschriebene Verfahren zählt, sondern auch Mittel, insbesondere Computerprogramme in Verbindung mit Recheneinheiten, die diese Verfahren im Betrieb nachbilden. Ebenso gehören zum Rahmen der Erfindung auch Speichermedien, die in einer Recheneinheit einer Bildwiedergabevorrichtung integriert sind oder für eine Recheneinheit einer Bildwiedergabe- Vorrichtung bestimmt sind und ein Computerprogramm oder Programm-Module enthalten, welches/welche bei einer Ausführung auf einer Recheneinheit das oben beschriebene Verfahren vollständig oder teilweise ausführen.It should be noted that the scope of the invention not only includes the method described above, but also means, in particular computer programs in conjunction with computing units, which emulate these methods in operation. Likewise, the scope of the invention also storage media that are integrated in a computing unit of an image display device or are intended for a computing unit of a picture display device and a computer program or program modules include, which / which in an embodiment on a computing unit, the method described above completely or partially perform.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe der Figuren näher beschrie- ben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es zeigen im einzelnen: FIG 1 : eine Übersicht über das Gesamtsystem der Bildwiedergabe;In the following the method according to the invention will be described in more detail with the aid of the figures, wherein only the features necessary for understanding the invention are shown. They show in detail: 1 shows an overview of the overall system of image reproduction;
FIG 2: eine CEE 1976 UCS Farbtafel mit eingezeichneten Farbbereichen einer Farbwiedergabe mit 6 Primärfarben;FIG. 2: a CEE 1976 UCS color chart with color areas shown in a color reproduction with 6 primary colors;
FIG 3: ein Beispiel für einen iterativen Aufbau der Amplituden der Steuersignale;3 shows an example of an iterative structure of the amplitudes of the control signals;
FIG 4: eine Aufteilung der CIE 1976 UCS Farbtafel in Teilbereiche in Dreiecksform;FIG 4: a division of the CIE 1976 UCS color chart in sections in triangular shape;
FIG 5: das Schema einer stochastischen Optimierung von Ansteuerwerten;5 shows the scheme of a stochastic optimization of control values;
FIG 6: Schema der Minimierung von Farbfehlern aus Steuerwerten mehrerer Tabellen.6 shows a scheme for minimizing color errors from control values of several tables.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung von Farbbildschirmen mit mehr als drei Farbkanälen detailliert beschrieben. Es wird dabei ohne Einschränkung der Allgemeinheit eine Bildwiedergabevorrichtung in Form eines Farbbildschirm zu Grunde gelegt, der mit N Farbkanälen arbeitet und mit N Primärvalenzen der Farbkanäle die Farbe in jedem Bildpunkt eines Bildes durch additive Mischung der Primärfarben ermischt.The process according to the invention for controlling color display screens with more than three color channels will be described in detail below. Without limiting the general public, it is based on a picture display device in the form of a color screen, which works with N color channels and with N primary valences of the color channels, mixes the color in each picture element of an image by additive mixing of the primary colors.
Die Primärfarben werden mit PI...N (B) bezeichnet, und es wird angenommen, dass die Steuerung der Leuchtdichte jeder Primärfarbe auf dem Bildschirm intern linearisiert ist, d.h. dass die erzeugte Leuchtdichte in jedem Kanal linear dem jeweiligen Steuersignal Si mit i von 1 bis N am Eingang jedes Bildschirmkanals folgt. In Fig. 1 ist das Grundschema der Bildschirmsteuerung dargestellt. Der Bildschirm wird schematisch durch den Block 1.1 dargestellt.The primary colors are designated P I ... N (B) , and it is assumed that the control of the luminance of each primary color on the screen is internally linearized, that is, the luminance generated in each channel is linearly equal to the respective control signal Si with i of 1 to N at the input of each screen channel. In Fig. 1, the basic scheme of the screen control is shown. The screen is shown schematically by block 1.1.
Die Definition der Primärfarben erfolgt in bekannter Weise aus der spektralen Verteilung der durch jeden Kanal auf dem Bildschirm erzeugten Lichtstrahlung bewertet mit den drei Grundspektralwertkurven eines Beobachters wie z.B. dem definierten CEE 1931 Normalbeobachter. Die Primärvalenzen werden im Anschluss daran durch drei Farbwerte wie z.B. X, Y und Z beschrieben. Es können aber auch erfindungsgemäß die Spektralwertkurven anderer Beobachter für die Definition von Primärvalenzen herangezogen werden, die sich im Spektralbereich von denen des CEE 1931 Normalbeobachters unterscheiden oder denen ein anderer Betrachtungswinkel zu Grunde gelegt ist. Mit einer Auswahl von repräsentativen Beobachtern können auch die in der Praxis vorhandenen Unterschiede des menschlichen Farbensehens berücksichtigt werden. Für einen durch seine Grundspektralwertkurven definierten Beobachter B lässt sich die ermischbare Farbe F(B) durch die Gleichung:The definition of the primary colors is carried out in a known manner from the spectral distribution of the light radiation generated by each channel on the screen evaluated with the three basic spectral value curves of an observer such as the defined CEE 1931 normal observer. The primary valences are then described by three color values such as X, Y and Z. However, it is also possible according to the invention to use the spectral value curves of other observers for the definition of primary valences, which differ in the spectral range from those of the CEE 1931 standard observer or which are based on a different viewing angle. A selection of representative observers can also take into account the differences in human color vision that exist in practice. For an observer B defined by its fundamental spectral value curves, the mutable color F (B) can be given by the equation:
F(B)=S (B) p (B) s (B) p (B) + + o (B) p (B) F (B) = S (B) p (B) s (B) p (B) + + o (B) p (B)
1 1 2 2 " • N N beschreiben. Dabei sind die Primärfarben für die Vollaussteuerung jedes Kanals definiert. Fasst man die Steuerwerte S bis S zu einem Vektor und die Primärfarben Pi(B) bis PN (B) zu einer Matrix zusammen, dann lässt sich die obige Gleichung auch in Vektorform schreiben:1 1 2 2 "• NN, where the primary colors for the full scale control of each channel are defined, if the control values S to S are combined into a vector and the primary colors Pi (B) to P N (B) are combined into a matrix the above equation also write in vector form:
F(B)=p(B) , S(B) mk F (B) = p (B), S (B) mk
Für einen dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Bildschirm mit N=3 Farbkanälen werden die Steuersignale oft als RGB-Signale gekennzeichnet. Diese können dann für die ermischte Farbe mit ihren drei Farbkomponenten (z.B. den Komponenten X, Y und Z nach dem definierten CEE 1931 Normalbeobachter) durch eine exakte Auflösung der obigen Gleichung aus den Steuersignalen berechnet werden. Für die Mischung aus N=3 Farb- kanälen ergibt sich also für jeden Beobachter B eine eindeutige Lösung für die erforderlichen Steuersignale, mit denen eine bestimmte Farbe F ermischt werden muss: For a state-of-the-art screen with N = 3 color channels, the control signals are often labeled as RGB signals. These can then be calculated for the mingled color with its three color components (eg the components X, Y and Z according to the defined CEE 1931 normal observer) by an exact resolution of the above equation from the control signals. For the mixture of N = 3 color channels, therefore, for each observer B, a clear solution is obtained for the required control signals with which a certain color F must be mixed:
J^ p(B) }-l * F(B)J ^ p (B) } -l * F (B)
Dem heutigen Stand der Technik entsprechend wird in der Bildtechnik als Beobachter nur der CIE 1931 Normalbeobachter betrachtet.According to the current state of the art, only the CIE 1931 standard observer is considered in the image technique as an observer.
Wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich ist, muss für die Anpassung der Farbwiedergabe an einen beliebigen menschlichen Beobachter B jeweils ein Signalvektor benutzt werden, der sich von dem eines anderer Beobachters unterscheidet. Wird für die Steuerung eines Bildschirmes nur der CIE 1931 Normalbeobachter angenommen, sind die entsprechend ermischten Farben für andere Beobachter nicht mehr originalgetreu.As can be seen from the above equations, to adapt the color rendering to any human observer B one signal vector different from that of another observer must be used. If only the CIE 1931 standard observer is assumed for the control of a screen, the correspondingly mixed colors are no longer true to the original for other observers.
Wenn nun ein Bildschirm verwendet wird, der die Farben aus mehr als drei Kanälen ermischt, dann stehen für die Anpassung der Farbwiedergabe mehr Freiheitsgrade zur Verfügung, die benutzt werden können, um eine originalgetreue Farbwiedergabe für mehr als einen Beobachter zu erzielen. Sind z.B. N=6 Farbkanäle vorhanden, dann können die Farben für zwei verschiedene Beobachter exakt angepasst werden, da mit den jeweils drei Farbwerten jedes Beobachters 6 Gleichungen zur Verfügung stehen. Es hat sich aber darüber hinaus gezeigt, dass mit 6 Farbkanälen auch schon eine gute Anpassung an eine noch größere Anzahl von verschiedenen Beobachtern möglich ist, derart, dass für alle möglichen Farben die maximalen Farbfehler im Bereich von kaum sichtbaren Farbunterschieden liegen. Dabei kann z.B. von einer Anzahl von typischen Beobachtern ausgegangen werden, die einen repräsentativen Querschnitt darstellen. Wenn die Anzahl der Farbkanäle des Bildschirmes sehr groß ist (z.B. N>10), kann auch eine direkte spektrale Anpassung der Farbwiedergabe an vorgegebene spektrale Farbreize realisiert werden. In diesem Fall ist eine direkte Bildung von Signalen aus N gewichteten spektralen Bändern des Eingangsspektrums möglich, die über einen einfachen linearen Algorithmus gebildet werden können.Now, when using a screen that mixes colors from more than three channels, there are more degrees of freedom to adjust the color rendering that can be used to achieve more than true color reproduction to achieve an observer. If, for example, N = 6 color channels are present, then the colors can be adapted exactly for two different observers since 6 equations are available with the three color values of each observer. It has also shown, however, that with 6 color channels even a good adaptation to an even larger number of different observers is possible, such that for all possible colors the maximum color errors are in the range of barely visible color differences. In this case, it can be assumed, for example, that a number of typical observers represent a representative cross-section. If the number of color channels of the screen is very large (eg N> 10), a direct spectral adjustment of the color reproduction to given spectral color stimuli can be realized. In this case, direct formation of signals from N weighted spectral bands of the input spectrum is possible, which can be formed by a simple linear algorithm.
Eine Schwierigkeit in der Praxis besteht darin, dass eine solche Anpassung und Optimie- rung der Farbwiedergabe mit mehr als drei Farbkanälen eine relativ komplexe Berechnung erfordert, die für eine Bilddarstellung in Echtzeit nicht angewendet werden kann. Eine schnelle Ansteuerung für eine Echtzeitverarbeitung von Bildinformation erfordert entweder einen sehr einfachen Algorithmus oder aber eine vorberechnete Tabelle, aus der die Ansteuerwerte über eine geeignete Adressierung abgerufen werden können. Mit einem einfachen Algorithmus, z.B. einer einfachen mathematischen Matrixoperation, wie im Fall von drei Farbkanälen, ist aber das Problem der Farbsteuerung von z.B. 6 Farbkanälen wegen ihrer Unterbestimmtheit nicht befriedigend lösbar. Andererseits ist eine allgemein mehrdimensionale Tabelle für einen N-dimensionalen Raum außerordentlich umfangreich. Nimmt man z.B. 6 Eingangsfarbwerte von zwei verschiedenen Beobachtern an, für welche die Farben exakt reproduziert werden sollen, dann wäre mit nur 8 Stützstellen je Aussteuerwert schon eine Tabelle mit 86 = 262144 Einträgen notwendig.A difficulty in practice is that such adjustment and optimization of color rendering with more than three color channels requires a relatively complex computation that can not be used for real-time image display. Fast control for real-time processing of image information requires either a very simple algorithm or a precalculated table from which the control values can be retrieved via suitable addressing. However, with a simple algorithm, such as a simple mathematical matrix operation, as in the case of three color channels, the problem of color control of eg 6 color channels is not satisfactorily solvable because of its underdetermination. On the other hand, a generally multi-dimensional table for an N-dimensional space is extremely extensive. Assuming, for example, 6 input color values from two different observers for which the colors are to be reproduced exactly, then with only 8 interpolation points per control value, a table with 8 6 = 262144 entries would be necessary.
Erfindungsgemäß wird daher ein Ansteuerverfahren vorgeschlagen, welches unter Ausnutzung der Linearität der N Farbkanäle nur eine zweidimensional adressiert Tabelle benutzt, in der unter jeder Adresse ein Signalvektor für N Kanäle für die maximal erzielbare HeI- ligkeit Y( 'max für einen definierten Beobachter neben diesem gespeichert wird. Auf diese Speicherung der maximal erzielbaren Helligkeit Y(B) max kann alternativ auch verzichtet werden. Aus den Ansteuerwerten für die maximale Helligkeit, dem Modell des Bild- schirms, welches den Zusammenhang zwischen Steuersignalen und der spektralen Verteilung der dargestellten Farbkanäle beschreibt, und einem angenommenen Beobachter kann der maximale Helligkeitswert auch berechnet werden. Dies erfordert natürlich zusätzliche Rechenzeit. Die Tabelle wird als Farbarttabelle definiert, z.B. als eine Farbarttabelle nach der Definition der CIE 1976 UCS Farbtafel, bei der die Adressen einer Farbart {u',v'} für den CIE 1931 Normalbeobachter zugeordnet sind. Abweichend von der Norm kann erfindungsgemäß auch angenommen werden, dass die Farbart für abweichende Beobachter definiert wird. Als Bezugsbeobachter kann beispielsweise ein mittlerer Beobachter aus einem Satz von repräsentativen Beobachtern definiert werden. Wird eine solche Tabelle für eine Auflösung von 10 bit pro Farbart für einen Bildschirm mit 6 Farbkanälen gewählt, dann sind unter etwa einer Million Adressen je 7 Werte für die 6 Steuersignale und die maximale Helligkeit, z.B. in 10 bit Auflösung, zu speichern. Dies ist mit der heutigen Computertechnik problemlos realisierbar. Zwischenwerte zwischen den Adressen können anschließend durch eine lineare Interpolation gebildet werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass dieses Beispiel eine Genauigkeit ergibt, welche zu nicht mehr sichtbaren Farbfehlern durch die Quantisierung führt.According to the invention, therefore, a driving method is proposed which, utilizing the linearity of the N color channels, uses only a two-dimensionally addressed table in which a signal vector for N channels for the maximum achievable brightness Y ( ' max for a defined observer next to this is stored below each address Alternatively, this storage of the maximum achievable brightness Y (B) max can be dispensed with, from the control values for the maximum brightness, the model of the image The maximum brightness value can also be calculated using a screen describing the relationship between control signals and the spectral distribution of the represented color channels, and an assumed observer. Of course this requires extra computing time. The table is defined as a chrominance table, eg as a chroma table as defined by the CIE 1976 UCS color chart, in which the addresses of a color {u ', v'} are assigned to the CIE 1931 standard observer. Deviating from the standard, it can also be assumed according to the invention that the chromaticity for deviating observers is defined. As a reference observer, for example, a middle observer may be defined from a set of representative observers. If such a table is selected for a resolution of 10 bits per color type for a screen with 6 color channels, then under about one million addresses 7 values each for the 6 control signals and the maximum brightness, eg in 10-bit resolution, are to be stored. This can be realized easily with today's computer technology. Intermediate values between the addresses can then be formed by a linear interpolation. Investigations have shown that this example gives an accuracy which leads to no longer visible color errors due to the quantization.
Das Füllen der Tabelle erfordert Berechnungsalgorithmen mit größerem Zeitaufwand, die einerseits an bestimmte Beobachter angepasst werden können, andererseits auch bestimmte Farbklassen je nach den spektralen Farbreizen der Originalsspektren der darzustellenden Farben berücksichtigen sollen, wenn von spektralen Eingangssignalen ausgegangen wird. Diese Berechnungen sind jedoch je nach Anwendungsfall nur einmal auszuführen und die Ergebnisse stehen dann für eine mehrfache Anwendung beim Betrieb des Bildschirmes zur Verfügung. Erfindungsgemäß wird daher das Ansteuerverfahren entsprechend der Fig. 1 strukturiert. Über die Eing σänge E11 bis Ex M, können unterschiedlich definierte Eingangssignale eingespeist werden. Dies können nach einem Standard definierteFilling the table requires more time-consuming computation algorithms which, on the one hand, can be adapted to particular observers, but on the other hand should also take into account certain color classes depending on the spectral color stimuli of the original spectra of the colors to be displayed, assuming spectral input signals. These calculations, however, are only performed once depending on the application and the results are then available for multiple use in the operation of the screen. According to the invention, therefore, the drive method according to FIG. 1 is structured. About the inputs σ ength E 1 1 to E x M, different defined input signals can be fed. These can be defined according to a standard
Farbsignale wie sRGB, dem erweiterten Farbraum bg-sRGB oder XYZ-Signale für einen Normal- oder mittleren Beobachter sein oder auch Multispektralsignale (z.B. E ), die den spektralen Farbreiz von Originalsignalen beschreiben. Wenn Multispektralsignale vorliegen, können diese nach einem später noch genauer erläuterten Algorithmus in Block 1.2 in Farbsignale überführt werden. Erfindungsgemäß werden aus jedem angebotenen Farbsignal in Block 1.3 ein Farbartsignal z.B. {u',v'} nach den Formeln der beispielhaft verwendeten CIE 1976 UCS Farbtafel: {u',v'}={4 X(B), 9 Y(B) }/(X(B) + 15 Y(B) + 3Z(B) )Color signals such as sRGB, the extended color space bg-sRGB or XYZ signals for a normal or medium observer or also multispectral signals (eg E), which describe the spectral color stimulus of original signals. If multispectral signals are present, they can be converted into color signals according to an algorithm explained in more detail later in block 1.2. According to the invention, from each color signal offered in block 1.3, a chrominance signal, for example, {u ', v'} according to the formulas of the exemplary CIE 1976 UCS color chart: {u ', v'} = {4 X (B) , 9 Y (B) } / (X (B) + 15 Y (B) + 3Z (B) )
gebildet, sowie die sich für einen definierten Beobachter ergebende Helligkeit Y ' extrahiert. Die Werte und Z(B) repräsentieren die Farbwerte für einen ausgewählten Beobachters, wenn x(l)(B), y(l) (B) und z(l) (B) die Spektralwertkurven eines beliebigen Beobachters B darstellen und ein Farbe durch den spektralen Farbreiz φ beschrieben ist. Da- bei ergeben sich die Farbwerte (X^ ,Y^ ,Z ^ } aus den bekannten Beziehungen:and the brightness Y 'resulting for a defined observer is extracted. The values and Z (B) represent the color values for a selected observer when x (1) (B) , y (1) (B), and z (1) (B) represent the spectral value curves of an arbitrary observer B and a color through the spectral Color stimulus φ is described. The color values (X ^, Y ^, Z ^} result from the known relationships:
X(B)=k J φ. x(l)(B)dλ ; Y(B)=k J φ. y(l)(B)dλ ; Z(B)=k O J φ. Z(I)0^ dλ ,X (B) = k J φ. x (l) (B) dλ; Y (B) = k J φ. y (l) (B) dλ; Z (B) = k OJ φ. Z (I) 0 ^ dλ,
wobei die Konstante k o aus einem spektralen Farbreiz für eine Weißreferenz mit Y weiß =1.0 bestimmt wird. Der Integrationsbereich erstreckt sich über das gesamte sichtbare Spekt- rum, vorzugsweise von λ=380 bis 780 nm.where the constant k o is determined from a spectral color stimulus for a white reference with Y white = 1.0. The integration region extends over the entire visible spectrum, preferably from λ = 380 to 780 nm.
Die {u',v'} Komponenten werden über den Weg 1.3.1 in der Fig. 1 den Adressen der Farbtafeln 1.4 zugeführt, der Helligkeitswert über den Weg 1.3.2 dem Multiplikator 1.5.The {u ', v'} components are supplied via the path 1.3.1 in FIG. 1 to the addresses of the color plates 1.4, the brightness value via the path 1.3.2 to the multiplier 1.5.
Mit dem Farbsignal wird eine zweidimensionale Tabelle 1.4.1 adressiert. Diese gibt N Ausgangssignalwerte für die mit dem Bildschirm maximal erreichbare Helligkeit Y(B) max ab. Diese Signalwerte werden dann lediglich noch im Verarbeitungblock 1.5 mit dem Faktor Y(B) / Y(B) max multipliziert, bevor sie dem Eingang S des Bildschirmes zugeführt werden. Damit kann für jedes Eingangssignal nur über zwei einfache mathematische Operationen und einen Tabellenzugriff das Steuersignal für den Bildschirm berechnet werden. In der Praxis ist dies mit sehr hoher Geschwindigkeit in einer Echtzeitverarbeitung möglich.The color signal addresses a two-dimensional table 1.4.1. This outputs N output signal values for the maximum achievable brightness Y (B) max with the screen. These signal values are then merely multiplied in the processing block 1.5 by the factor Y (B) / Y (B) max , before they are fed to the input S of the screen. In this way, the control signal for the screen can only be calculated for each input signal via two simple mathematical operations and a table access. In practice, this is possible at very high speed in real-time processing.
Zur Anpassung an verschiedene Beobachtergruppen oder an bestimme Klassen von spektralen Farbreizen können auch mehrere Tabellen 1 bis K parallel benutzt werden, welche wahlweise über einen Auswahlparameter 1.6 selektiert werden. Diese Selektion kann bild- punktweise oder pauschal für ein ganzes Bild erfolgen und wird für standardisierte Eingangssignale pauschal über den Eingang 1.6 vorgegeben oder wird für spektrale Eingangs- Signale eventuell auch in dem Verarbeitungsblock 1.2 bildpunktweise erzeugt.To adapt to different groups of observers or to specific classes of spectral color stimuli, it is also possible to use several tables 1 to K in parallel, which are selectively selected via a selection parameter 1.6. This selection can be done on a point-by-point or flat-rate basis for an entire image and is given as a flat rate for standardized input signals via input 1.6 or is also generated pixel by pixel for spectral input signals in processing block 1.2.
Eine anderer vorteilhafte Ausgestaltung kann entsprechend Fig. 6 dadurch erfolgen, dass die parallel angeordneten Tabellen 1 bis K gleichzeitig mit einer gewünschten Farbart 1.3.1 adressiert werden und ihre Steuersignale dann am Ausgang parallel oder sequentiell über 7 003175According to FIG. 6, another advantageous embodiment can take place in that the parallel tables 1 to K are addressed simultaneously with a desired chromaticity 1.3.1 and their control signals are then transmitted in parallel or sequentially at the output 7 003175
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ein Modell der Farbwiedergabe für eine Gruppe verschiedener Beobachter in Farbwerte XYZ überfuhrt werden (Block 1.7), aus welchen dann maximale Farbreproduktionsfehler ΔEmax aller Beobachter in bekannter Weise berechnet werden (Block 1.8) und anschließend der Steuervektor 1.10 ausgewählt wird (Block 1.9), der zum kleinsten Farbreproduktions- fehler ΔEmaχ aller Beobachter führt. Der ausgewählte Steuervektor 1.10 wird dann dera model of color rendering for a group of different observers is converted into color values XYZ (block 1.7), from which maximum color reproduction errors ΔE max of all observers are then calculated in a known manner (block 1.8) and then the control vector 1.10 is selected (block 1.9) leads to the smallest color reproduction error ΔE ma χ of all observers. The selected control vector 1.10 then becomes the
Bildwiedergabevorrichtung zugeführt. Für die Fehlerberechnung können beispielsweise die bekannten Formeln für ΔE* ab(CffiΔE 1976), ΔE* 94 (CIE94) oder ΔE00 (CIEDE2000) verwendet werden.Image playback device supplied. For the error calculation, for example, the known formulas for ΔE * ab (CffiΔE 1976), ΔE * 94 (CIE94) or ΔE 00 (CIEDE2000) can be used.
In der Praxis kann es vorkommen, dass Farben am Eingang des Systems vorliegen, deren Helligkeit größer ist als der maximal mögliche Wert bei der entsprechenden Farbart, oder aber die Farbe außerhalb des Farbenraumes liegt, der durch den Bildschirm reproduzierbar ist. Da mit mehr als drei Farbkanälen der Farbraum verglichen mit konventionellen BiId- .schirmen stark vergrößert wird, liegen die meisten Farben in der Praxis innerhalb des reproduzierbaren Farbraumes. Für Farben die trotzdem außerhalb liegen, können Varianten der sogenannten „Gamut Mapping"-Verfahren angewendet werden. Beispielsweise kann dies ein Verfahren sein, bei dem die Farbe auf die Oberfläche des Farbkörpers in Richtung auf die Grauachse bei gleichem Farbton abgebildet wird. Derartige Verfahren sind allgemein bekannt und können in der erfindungsgemäßen Verarbeitung zusätzlich angewendet werden.In practice, it may happen that colors are present at the input of the system whose brightness is greater than the maximum possible value for the corresponding chromaticity, or the color is outside the color space that is reproducible by the screen. Since with more than three color channels the color space is greatly increased compared to conventional picture screens, in practice most of the colors are within the reproducible color space. For colors that are still outside, variants of the so-called "gamut mapping" method can be used, for example, a method in which the color is imaged onto the surface of the color body in the direction of the gray axis with the same hue generally known and can be additionally used in the inventive processing.
Zur Füllung der Farbarttafeln können eine Vielzahl unterschiedlicher Alternativen verwendet werden. Die vorgeschlagenen Verfahren gliedern sich grundsätzlich in zwei unterschiedliche Ansätze, eine rein stochastische Suche von Steuervektoren S, die nach einem definierten Fehlerkriterium optimiert werden, oder einem Aufbau einer Lösung durch lineare Überlagerung von Lösungen aus jeweils drei Primärvalenzen beziehungsweise zwei Primärvalenzen und Weiß.To fill the Farbarttafeln a variety of different alternatives can be used. The proposed methods are basically divided into two different approaches, a purely stochastic search of control vectors S, which are optimized according to a defined error criterion, or a solution by linear superposition of solutions of three primary valences or two Primärvalences and white.
Zunächst wird die letzte Variante ausführlicher dargestellt. Es wird dabei angenommen, dass die Summe der Primärvalenzen bei Vollaussteuerung ein definiertes Weiß W(B) des Bildschirms, wie z.B. das der Lichtart D65, erzeugt:First, the last variant is shown in more detail. It is assumed that the sum of the primary valences at full scale generates a defined white W (B) of the screen, such as that of illuminant D65:
W(B)=p (B) +_ + p (B) 1 N Weiterhin sei auf die beispielhafte Anordnung der Farbarten von Primärvalenzen P ^ in der UCS-Farbtafel nach Fig. 2 verwiesen, wobei sechs Farbkanäle angenommen sind. Als Bezugsbeobachter zur Definition der Farbvalenzen wird allgemein ein Normalbeobachter oder ein mittlerer Beobachter aus einer Anzahl von verschiedenen Beobachtern angenom- men. Es sei nun angenommen, dass eine Farbart entsprechend der Farbvalenz F(B) auf dem Bildschirm dargestellt werden soll, wobei deren Helligkeit zunächst mit Y(B)=1.0 angenommen wird. Für die Füllung in der Farbtafel sind dazu die Farbarten in {u',v'} Koordinaten als Tabellenadresse, die zugehörigen Steuersignale Sj(B) und eine maximal erreichbare Helligkeit Y(B) max zu ermitteln. Dazu werden zunächst die der Farbvalenz F(B) am nächs- ten liegenden Primärvalenzen gesucht, welche mit dem Weißpunkt W(B) ein Dreieck in der Farbarttafel bilden. Im Beispiel sind dies die Primärvalenzen 2 und 3. In einem ersten Schritt wird dann eine Lösung der Gleichung W (B) = p (B) + _ + p (B) 1 N Further reference should be made to the exemplary arrangement of the chromaticities of primary valences P 1 in the UCS color chart of FIG. 2, assuming six color channels. As a reference observer for defining the color valences, a normal observer or a middle observer is generally adopted from a number of different observers. It is now assumed that a chrominance corresponding to the color valence F (B) is to be displayed on the screen, the brightness of which is first assumed to be Y (B) = 1.0. For the filling in the color chart, the color values in {u ', v'} coordinates as the table address, the associated control signals Sj (B) and a maximum achievable brightness Y (B) max are to be determined. For this purpose, first the color valences F (B) closest to the primary valences are sought, which together with the white point W (B) form a triangle in the chromaticity diagram. In the example, these are the primary valences 2 and 3. In a first step, then, a solution of the equation
gesucht, wobei die Variablen a , b und c immer positive Werte oder Null ergeben. Die Berechnung erfolgt also über lineare Matrixoperationen. Alle Aussteuerwerte müssen zwischen 0 und 1.0 liegen, d.h. die stärkste Primärvalenz in der Lösung kann maximal den Aussteuerwert 1.0 erhalten. In der Lösung für die Variablen müssen daher alle solange proportional vergrößert oder verkleinert werden, bis der größte Wert gerade 1.0 ist. searched, where the variables a, b and c always give positive values or zero. The calculation thus takes place via linear matrix operations. All control values must be between 0 and 1.0, ie the strongest primary valence in the solution can not exceed the control value 1.0. In the solution for the variables, therefore, all must be proportionately increased or decreased until the largest value is just 1.0.
Das Ergebnis der Aussteuerung ist in der Fig. 3, obere Reihe, dargestellt. Im linken Dia- gramm sind jeweils auf der Ordinate die Aussteuerwerte der Primärvalenzen Pi bis P6 und im rechten Diagram die sich ergebende Helligkeit Y(B) für diese Lösung dargestellt. Damit ist aber nicht die größtmögliche Helligkeit erreicht, da es noch weitere Lösungen durch Kombination anderer noch nicht genutzter Primärvalenzen gibt, die zusätzlich genutzt werden können. Auch die Primärvalenz P2 ist noch nicht voll genutzt. Daher wird in einem zweiten Schritt eine mögliche Mischung aus den Primärvalenzen P2 und z.B. der rechts von P3 liegenden Primärvalenz P4 und der Summe der übrigen Primärvalenzen ohne die schon "verbrauchte" voll ausgesteuerte Primärvalenz P3 gesucht. Die erreichten Aussteuerwerte werden dann proportional so angepasst, dass auch die Primärvalenz P2 nicht über den Wert 1.0 ausgesteuert wird bzw. Aussteueranteile anderer Primärvalenzen nicht nega- tiv werden. Die Summe beider Lösungen ergibt im Beispiel die Aussteuerung nach Fig. 3, mittlere Reihe, bei der die Helligkeit weiter angestiegen ist. Auch hiermit sind noch nicht alle Möglichkeiten ausgeschöpft. Zwar sind die Primärvalenzen P2 und P3 nun voll ausgesteuert, aber eine Mischung aus den Primärvalenzen P1 und P4 mit der Summe der noch nicht verbrauchten restlichen Primärvalenzen kann noch für einen weiteren Mischanteil ausgenutzt werden. Dieses ergibt das Ergebnis in der Fig. 3, untere Reihe. Nach diesem Schritt ist der mögliche Mischungsbeitrag der Überlagerung restlicher Primärvalenzen aufgebraucht. Weitere Mischungsversuche würden für dieses Beispiel nur noch zu negativen Lösungen für die Aussteuerung fuhren, d.h. es ist für diesen Algorithmus das Ende erreicht. Li der Praxis kann es je nach Farbort der untersuchten Farbe aber vorkommen, dass bis zu 5 Schritte notwendig werden, bis alle Möglichkeiten der Überlagerung von Lösun- gen ausgeschöpft sind. Das Verfahren liefert als Ergebnis stets eine kompakte maximal mögliche Aussteuerung der Primärvalenzen mit dem Zentrum der darzustellenden Farbart bei einer maximalen Helligkeit. Diese Lösung ähnelt den sogenannten Optimalfarben, die für ein geschlossenes Band im Spektralbereich, das auch über den spektralen Rand im Unendlichen geschlossen sein kann, jeweils für vorgegebene Sättigung und Farbton die je- weils größte Helligkeit erreichen, ist jedoch nicht identisch.The result of the modulation is shown in FIG. 3, upper row. In the left diagram, the control values of the primary valences Pi to P 6 are shown on the ordinate and the resulting brightness Y (B) for this solution in the right diagram. However, this does not achieve the greatest possible brightness, since there are other solutions by combining other not yet used Primärvalences, which can be used in addition. The primary valence P 2 is not yet fully utilized. Therefore, in a second step, a possible mixture of the primary valences P 2 and, for example, the primary valence P 4 lying to the right of P 3 and the sum of the remaining primary valences without the already "spent" fully controlled primary valence P 3 is sought. The achieved control values are then proportionally adjusted in such a way that the primary valence P 2 is not taxed above the value 1.0 or the tax rates of other primary valencies are not negatively affected. The sum of both solutions in the example results in the modulation of FIG. 3, middle row, in which the brightness has risen further. Also hereby are not yet all possibilities exhausted. Although the primary valences P 2 and P 3 are now fully controlled, a mixture of the primary valences P 1 and P 4 with the sum of the remaining unused primary valences can still be utilized for a further mixing proportion. This gives the result in Fig. 3, lower row. After this step, the possible contribution to the mixture of superimposing residual primary valences is exhausted. Further mixing experiments would only lead to negative solutions for the modulation for this example, ie the end has been reached for this algorithm. However, in practice, depending on the color location of the color examined, up to 5 steps may be necessary until all the possibilities of overlaying solutions have been exhausted. As a result, the method always provides a compact maximum possible modulation of the primary valences with the center of the chromaticity to be displayed at maximum brightness. This solution is similar to the so-called optimal colors, which for a closed band in the spectral range, which can also be closed over the spectral edge at infinity, each achieve the highest brightness for given saturation and hue, but is not identical.
Für den Aufbau der Tabelle werden systematisch alle möglichen Farbarten in einer vorgegebenen Quantisierung als Adressen angenommen und anschließend dazu die zugehörigen Aussteueranteile als Steuervektoren S(B) mit der Aussteuergrenze für Y^max berechnet und gespeichert. Erfindungsgemäß kann diese Tabelle dann online als LUT verwendet werden.For the construction of the table, all possible kinds of colors are systematically accepted in a predetermined quantization as addresses, and then calculates, the respective modulation components as steering vectors S (B) with the control limit for Y ^ max and stored. According to the invention, this table can then be used online as LUT.
Alternativ zu der beschriebenen Vorgehensweise mit einer schrittweisen Auffüllung von Beiträgen der Primärvalenzen mit Farbtönen in der Umgebung der darzustellenden Farbvalenz kann, mit der nächstliegenden beginnend, auch eine allgemeineres mathematisches Verfahren angewendet werden, bei dem zunächst alle Lösungen mit noch unbestimmter Helligkeit für die Farbmischung von Kombinationen aus jeweils drei Primärvalenzen vor- berechnet werden. Das sind im Falle von 6 Farbkanälen 20 mögliche Kombinationen. Im allgemeinen Fall errechnet sich die Anzahl der Kombinationen für N Farbkanäle mit [1*2 + 2*3 + 3*4 + ... + (N-2)(N-1) ]/2. Im Anschluß daran wird für die Randbedingungen, dass die Aussteuerwerte insgesamt für jede Primärvalenz zwischen 0 und 1.0 liegen müssen, mit dem Verfahren der linearen Programmierung (constraind linear programming) eine Über- lagerung aller Lösungen so bestimmt, dass ein maximal möglicher Helligkeitswert Y(B) erzielt wird. Eine weiteres Verfahren zur Füllung der Tabelle arbeitet ebenfalls über lineare Matrixoperationen und dem Bezug auf einen beliebig definierten Beobachter. Bei diesem Verfahren sind nur vier Schritte notwendig.As an alternative to the described procedure with a gradual filling of contributions of the primary valences with hues in the vicinity of the color valency to be displayed, a more general mathematical method can be applied, starting with the closest, in which initially all solutions with still undetermined brightness for the color mixing of combinations from each of three primary valences. That is 20 possible combinations in the case of 6 color channels. In the general case, the number of combinations for N color channels is calculated as [1 * 2 + 2 * 3 + 3 * 4 + ... + (N-2) (N-1)] / 2. Subsequently, for the boundary conditions that the total control values must lie between 0 and 1.0 for each primary valence, a superposition of all solutions is determined with the method of linear programming (constraind linear programming) so that a maximum possible brightness value Y (B ) is achieved. Another method for filling the table also works via linear matrix operations and reference to an arbitrarily defined observer. In this method, only four steps are necessary.
Die maximale Helligkeit des Displays für eine vorgegebene {u',v'} Farbart wird dann er- reicht, wenn sich diese Farbe auf der Oberfläche des Bildschirmfarbkörpers befindet. Die Farbkörperoberfläche wird erreicht, wenn Kanäle nicht oder voll ausgesteuert sind und maximal zwei Kanäle variabel ausgesteuert werden. Zusätzlich müssen die voll bzw. nicht ausgesteuerten Kanäle blockartig zusammen liegen, wobei eine Verbindung der Blöcke über die spektralen Ränder eingeschlossen ist. Alle Kombinationen von voll oder nicht ausgesteuerten Kanälen bilden Extremalpunkte auf der Farbkörperoberfläche. Die Verbindungen der jeweils benachbarten Expremalpunkte bilden Dreiecke. Damit wird es möglich, die Oberfläche über 2N(N-I) Dreiecke zu beschreiben. Alle Ecken der Dreiecke, also die Extremalpunkte, sind jeweils die Mischfarben von den in einem Block nebeneinander liegenden Primärvalenzen der Kanäle, wobei in einem Grenzfall dieser Kernblock nur aus einem voll ausgesteuerten Kanal besteht (einer eingeschalteten Primärvalenz) und im anderen Grenzfall alle Kanäle voll ausgesteuert sind und dabei der Weißpunkt des Bildschirms , erzeugt wird. Mischungen, bei denen kein Kanal konstant voll ausgesteuert ist, beschreiben Dreiecke auf der Unterseite des Farbkörpers. Diese Dreiecke laufen im Schwarzpunkt des Farbkörpers zusammen. Beispielhaft für N=6 Farbkanäle entstehen 60 Dreiecke. Hiervon befinden sich 2N Dreiecke auf der Unterseite des Farbkörpers, während die verbleibenden 2N(N-1)-2N auf der Oberseite liegen. Nur die oben liegenden sind auf Grund der gesuchten maximalen Helligkeit ausschlaggebend. In diesem Fall für N=6 verbleiben folglich 48 Dreiecke, die in Fig. 4 beispielhaft durch ihre Farbwertanteile in der CEE 1976 UCS Farbtafel skizziert sind.The maximum brightness of the display for a given {u ', v'} chromaticity is achieved when that color is on the surface of the display color body. The color body surface is reached when channels are not fully or fully controlled and a maximum of two channels are variably controlled. In addition, the full or non-gated channels must be in a block-like manner, with a junction of the blocks trapped across the spectral edges. All combinations of full or uncontrolled channels form extremal points on the color body surface. The compounds of the neighboring expression points form triangles. This makes it possible to describe the surface via 2N (N-I) triangles. All corners of the triangles, ie the extremal points, are in each case the mixed colors of the primary valences of the channels lying side by side in a block, whereby in a limiting case this core block consists only of one fully controlled channel (a switched on primary valency) and in the other limit all channels are fully controlled and thereby the white point of the screen, is generated. Blends in which no channel is constantly fully controlled describe triangles on the underside of the color body. These triangles converge in the black point of the color body. As an example for N = 6 color channels, 60 triangles are created. Of these, 2N triangles are on the underside of the color body, while the remaining 2N (N-1) -2N are on the top. Only the upper ones are decisive due to the sought maximum brightness. In this case, for N = 6 there remain 48 triangles, which are sketched in FIG. 4 by way of example by their color value components in the CEE 1976 UCS color chart.
Als Beispiel sei das Dreieck 1 begrenzt durch die Ecken 4.1 , 4.16 und 4.12 näher betrachtet. Die Ecke 4.1 entspricht der voll ausgesteuerten Primärvalenz des Kanals 1. Zugeschaltet als variable Kanäle werden die angrenzenden Kanäle 2 und 6 (Kanal 6 ist dabei über den Rand des visuellen Spektrums im Unendlichen geschlossen als angrenzend zu betrachten). Ist der Kanal 6 auch voll ausgesteuert und der Kanal 2 ausgeschaltet, dann wird die Ecke 4.16 durch Farbmischung der Primärvalenzen 1 und 6 mit der Farbart 4.16 erreicht. Entsprechend wird die dritte Ecke mit der Farbart 4.12 erreicht, wenn der Kanal 6 ausge- schaltet und der Kanal 2 mit der Farbart 4.2 voll zugeschaltet wird. Alle Punkte im Dreieck 1 oder auf dem Rand werden durch variabel ausgesteuerte Kanäle 2 und 6 erreicht.As an example, the triangle 1 is limited by the corners 4.1, 4.16 and 4.12 considered closer. The corner 4.1 corresponds to the fully controlled primary valence of channel 1. Set as variable channels, the adjacent channels 2 and 6 (channel 6 is considered to be contiguous over the edge of the visual spectrum at infinity). If the channel 6 is also fully controlled and the channel 2 is switched off, then the corner 4.16 is achieved by color mixing of the primary valences 1 and 6 with the chromaticity 4.16. Accordingly, the third corner is achieved with the chromaticity 4.12 if the channel 6 is switches on and the channel 2 with the chromaticity 4.2 is fully switched on. All points in triangle 1 or on the edge are reached by variably controlled channels 2 and 6.
Allgemein findet man in jedem Dreieck i eine Ecke, die durch eine kleinste Anzahl von nebeneinander liegenden voll ausgesteuerten Kanälen, dem sogenannten Kernblock, und der Mischung ihrer Primärvalenzen festgelegt wird. Alle Farben α F(B) in einem Dreieck i ( 1 < i < 48) werden dann allgemein durch die GleichungIn general, in each triangle i, one finds a corner defined by a smallest number of adjacent fully controlled channels, the so-called core block, and the mixture of their primary valences. All colors α F (B) in a triangle i (1 <i <48) are then generally given by the equation
α F (B) =α F W + α. F (B) + F. (B) i,l i,l i,2 i,2 i,3 mit den Koeffizienten α, α. und α. beschrieben, wobei Fi,3 (B) die Farbe darstellt, die durch die voll ausgesteuerten Kanäle im Kernblock erzeugt wird. Die Farben Fi,i(B) und Ff,2^ sind die variablen Kanäle. Alle Farbvalenzen und die zugehörigen Farbarten aller Eckpunkte der Dreiecke i können, wie nachfolgend beschrieben, vorberechnet werden. α F (B) = α F W + α. F (B) + F. (B) i, li, li, 2 i, 2 i, 3 with the coefficients α, α. and α. wherein Fi, 3 (B) represents the color produced by the fully-controlled channels in the core block. The colors Fi, i (B) and F f , 2 ^ are the variable channels. All color valencies and the associated color values of all vertices of the triangles i can be precalculated as described below.
Zunächst wird unter jeder Farbart als Adresse einer LUT die Farbe F(B) aus der Farbart {u',v'} für eine beliebig gewählte Helligkeit (äquivalent zum Farbwert Y mit Y=LO) berechnet. Die Auflösung der obigen Gleichung nach den Koeffizienten ergibt anschließend den maximalen Helligkeitswert dieser Farbe Ymax =oc und die beiden Variablen α. und α. . Diese bestimmen die Aussteuerung der beteiligten variablen Kanäle, welche an den Kernblock angrenzen.First of all, the color F (B) of the chromaticity {u ', v'} for an arbitrarily selected brightness (equivalent to the color value Y with Y = LO) is calculated under each color type as the address of a LUT. The resolution of the above equation after the coefficients then gives the maximum brightness value of this color Y max = oc and the two variables α. and α. , These determine the modulation of the variable channels involved, which adjoin the core block.
Bevor diese Berechnung durchgeführt werden kann, muss aber zunächst das Dreieck i gesucht werden, welches die zu berechnende Farbe an der Oberfläche des Farbkörpers um- schließt. Dies wird durch einen Suchprozess in der, in der Fig. 4 gezeigten, zweidimensionalen Farbtafel durchgeführt. Ausgangspunkt ist die folgende Bestimmungsgleichung für eine Farbart {u',v'} in einem beliebigen Dreieck i mit den Bezeichnung {u ',v '}, {u 2\V Δ2'}> ^U Λ3 'V Λ3'} für die Ecken des Dreiecks:Before this calculation can be carried out, however, first of all the triangle i must be sought, which encloses the color to be calculated on the surface of the color body. This is done by a search process in the two-dimensional color chart shown in FIG. The starting point is the following equation for a chromaticity {u ', v'} in an arbitrary triangle i with the notation {u ', v'}, {u 2 \ V Δ2 '}> ^ U Λ3 ' V Λ3 '} for the Corners of the triangle:
wobei k und k Koeffizienten darstellen, welche grundsätzlich die Bedingungenwhere k and k represent coefficients which basically represent the conditions
0 < Ic1 < 1.0, 0 < k2 < 1.0 und Qc1 + k2)< 1.0 750 <Ic 1 <1.0, 0 <k 2 <1.0 and Qc 1 + k 2 ) <1.0 75
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erfüllen müssen, wenn nur die Punkte innerhalb des Dreiecks i erfasst werden sollen. Der Suchprozess nach dem Dreieck, in dem eine gegebene Farbart {u',v'} liegt, verläuft dann derart, dass die Koeffizienten für alle Dreiecke mit der Umkehrformelmust meet if only the points within the triangle i are to be detected. The search process for the triangle in which a given chromaticity {u ', v'} lies then proceeds such that the coefficients for all triangles with the inverse formula
bestimmt werden und das Dreieck herausgesucht wird, für welches die Koeffizienten k und k die oben genannten Bedingungen erfüllen. Die Ergebnisse der dann berechneten Koeffizienten α, α. und α. bestimmen die Farbwiedergabe für den zu Grunde gelegten Beobachter innerhalb des darstellbaren Farbraumes der Bildwiedergabevorrichtung exakt. Das Verfahren arbeitet sehr schnell, da nur einfache Matrixoperationen angewendet wer- den.are determined and the triangle is searched out, for which the coefficients k and k meet the above conditions. The results of the then calculated coefficients α, α. and α. determine the color reproduction for the underlying observer within the representable color space of the image display device exactly. The method works very fast because only simple matrix operations are used.
Die vorstehend genannten Lösungen eignen sich besonders für die Steuerung der Farben in Bezug auf einen standardisierten oder einen mittleren Beobachter aus einer Gruppe von Beobachtern. Sollen die Farben für eine größere Anzahl von Beobachtern optimiert ausgegeben werden, dann kann auch ein jeweils optimierter Steuerwert für den Bildschirm mit einer stochastischen Suchmethode ermittelt werden.The above solutions are particularly suitable for the control of colors with respect to a standardized or a medium observer from a group of observers. If the colors are to be output optimized for a larger number of observers, then an optimized control value for the screen can also be determined with a stochastic search method.
Ausgangswerte können dabei die, beispielsweise für M Beobachter, berechneten Farbwerte {X,Y,Z}(B) beziehungsweise Farbarten {u',v'} sein, die aus der vorgegebenen Spektralverteilung eines Farbreizes direkt berechnet werden können. Für diese Farben wird zunächst für einen mittleren Beobachter mit einem der oben genannten Verfahren ein Startvektor So(av) bestimmt. Entsprechend dem, in der Fig. 5 gezeigten, Grundschema werden in der Folge kleine Variationen der einzelnen Signal-Komponenten in einem stochastischen Generator 5.1 generiert, dann zu dem Startvektor in 5.2 addiert und jeweils die Farbfehler der daraus wiedergegebenen Farben für alle Beobachter in 5.3 berechnet. Dies geschieht solange bis sich ein Minimum des mittleren oder maximalen Farbfehlers der Beobachter er- gibt. Für jeden Schritt wird das erreichte Ergebnis mit dem günstigsten aus vorherigen Schritten in 5.4 verglichen. Wird der Farbfehler aus einem Schritt kleiner als die Vorhergehenden, wird er in 5.5 gespeichert. Dies wird solange wiederholt, bis ein gewünschter Schwellwert unterschritten oder eine Zeitgrenze erreicht wird. Mit diesem Verfahren sind die bestmöglichen Ergebnisse für alle Beobachter erzielbar, wenn bestimmte spektrale Verteilungen der Farben in einteilbaren Klassen vorliegen. Für jede Klasse von spektralen Verteilungen von Farben kann eine eigene optimierte Tabelle errechnet werden, beispielhaft werden Druckfarben, Aquarellfarben, sonstige Malfarben oder natürliche Farben einer Landschaft genannt. Für allgemeine Spektralverteilungen, bei denen für eine Farbvalenz sehr stark unterschiedliche metamere Spektralverteilungen vorkommen, ist das Verfahren mit einer LUT nicht anwendbar, da dann für jede spektrale Verteilung individuell optimiert werden müsste.Output values may be the color values {X, Y, Z} (B) or color values {u ', v'} calculated, for example for M observers, which can be calculated directly from the given spectral distribution of a color stimulus. For these colors, a start vector So (av) is first determined for a middle observer using one of the above-mentioned methods. In accordance with the basic scheme shown in FIG. 5, small variations of the individual signal components are subsequently generated in a stochastic generator 5.1, then added to the start vector in 5.2 and the color errors of the colors reproduced therefrom are calculated for all observers in 5.3 , This happens until a minimum of the mean or maximum color error of the observers arises. For each step, the result obtained is compared with the most favorable from previous steps in 5.4. If the color error of one step becomes smaller than the previous one, it is stored in 5.5. This is repeated until a desired threshold is reached or a time limit is reached. With this method, the best possible results are achievable for all observers, if certain spectral Distributions of the colors in classifiable classes. For each class of spectral distributions of colors, a separate optimized table can be calculated, by way of example printing inks, watercolors, other paints or natural colors of a landscape are mentioned. For general spectral distributions, where very different metameric spectral distributions occur for a color valence, the method with a LUT is not applicable, because then individually optimized for each spectral distribution.
Es wird daraufhingewiesen, dass die in der Figurenbeschreibung dargelegten konkreten Rechenverfahren mit konkreten Anzahlen von Farbkanälen die Erfindung in ihrer allge- meinen Bedeutung nicht beschränken sollen. Ebenso ist daraufhinzuweisen, dass unter einer Bildwiedergabevorrichtung jegliche im Stand der Technik übliche Vorrichtung zur direkten oder indirekten Darstellung farbiger stehender Bilder oder Filme zu verstehen ist, bei der durch Mischung mehrerer Grundfarben eine angezeigte entstehen. Beispielhaft und nicht abschließend seien hierfür genannt: Monitore, Fernsehgeräte, Videoprojektoren.It should be pointed out that the concrete calculation methods with concrete numbers of color channels set out in the description of the figures are not intended to limit the invention in its general meaning. It should also be noted that an image display device is understood to mean any device known in the prior art for the direct or indirect display of colored still images or films in which a displayed one is produced by mixing a plurality of primary colors. Examples include: monitors, televisions, video projectors.
Insgesamt wird hier also ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektronischen Bildwiedergabevorrichtung mit N>3 individuell steuerbaren Farbkanälen, durch die N Primärfarben definiert werden, aus denen die Farben additiv ermischt werden, vorgestellt. Derartige Bildwiedergabeverfahren werden verwendet, um den darstellbaren Farbraum zu vergrößern und eine mit der größeren Zahl von Freiheitsgraden bei der Farbmischung eine An- passung der Farbwiedergabe an mehrere verschiedene menschliche Beobachter zu erreichen. Verschiedene und teilweise schon bekannte Berechnungsverfahren für eine optimierte Farbmischung mit N>3 Farbkanälen sind mathematisch sehr aufwendig und in einer Echtzeitverarbeitung bei der Bildwiedergabe nicht einsetzbar. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, für eine Echtzeitverarbeitung eine oder mehrere vorberechnete zweidi- ' mensionale Tabellen zu benutzen, in denen unter den Adressen einer Farbart der zu reproduzierenden Farben die für die Steuerung von N Farbkanälen notwendigen Werte gespeichert sind und im Betrieb abgerufen werden. Zur Einsparung weiterer Rechenzeit wird , vorgeschlagen, die für eine Farbart durch das Wiedergabeverfahren maximal mögliche Helligkeit zusammen mit den Steuerwerten für diese Helligkeit zu speichern und im Be- trieb die Steuerwerte für eine Farbe geringerer Helligkeit durch einfache Umnormierung aus den Werten für die maximale Helligkeit zu gewinnen. Zur Füllung der Tabellen werden erfindungsgemäß Verfahren vorgeschlagen, die iterativ mit der Überlagerung von line- aren Farbtransformationen, mit linearer Programmierung oder stochastischer Optimierung Steuerwerte aus vorgegebenen spektralen Farbreizfunktionen, XYZ- oder RGB-Werten berechnen, wobei die Optimierung nach der spektralen Charakteristik der darzustellenden Farben, nach bestimmten Farbklassen oder nach verschiedenen Beobachtern erfolgen kann. Vorteilhaft wird die Auswahl der jeweiligen Tabelle im Betrieb nach der Charakteristik der eingegebenen Farbinformation gesteuert oder die von parallel betriebenen Tabellen ausgegebenen Werte werden mit einem Modell der Farbwiedergabe in Farbwerte umgerechnet, daraus Farbfehler der Reproduktion für einen oder mehrere Beobachter bestimmt und der günstigste Steuervektor danach ausgewählt.Overall, a method for controlling an electronic image reproduction device with N> 3 individually controllable color channels, by which N primary colors are defined, from which the colors are admixed additively, is presented here. Such image display methods are used to increase the reproducible color space and to achieve an adaptation of the color rendering to a plurality of different human observers with the greater number of degrees of freedom in color mixing. Various and partially already known calculation methods for optimized color mixing with N> 3 color channels are very complicated mathematically and can not be used in real-time processing in image reproduction. According to the invention, it is therefore proposed to use for real-time processing one or more precalculated two-dimensional tables in which the values necessary for the control of N color channels are stored under the addresses of a chromaticity of the colors to be reproduced and retrieved during operation. In order to save further computation time, it is proposed to store the maximum possible brightness for a chromaticity color by the reproduction method together with the control values for this brightness, and in operation to increase the control values for a color of lower brightness by simply re-normalizing from the values for the maximum brightness win. In order to fill the tables, methods according to the invention are proposed which are iterative with the superposition of line aren color transformations, with linear programming or stochastic optimization, calculate control values from given spectral color stimulus functions, XYZ or RGB values, wherein the optimization can be performed according to the spectral characteristics of the colors to be displayed, to specific color classes or to different observers. Advantageously, the selection of the respective table in operation is controlled according to the characteristic of the input color information, or the values output from parallel operated tables are converted to color values by a model of color rendering, from which color errors of the reproduction are determined for one or more observers and the most favorable control vector is selected thereafter ,
Es versteht sich auch, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It is also understood that the above-mentioned features of the invention can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Ansteuerung einer elektronischen Bildwiedergabevorrichtung, wobei:A method of driving an electronic picture display device, wherein:
1.1. die Bildwiedergabevorrichtung mit N>3 individuell einstellbaren Farbkanälen betrieben wird,1.1. the picture display device is operated with N> 3 individually adjustable color channels,
1.2. die wiedergegebenen Farben durch eine additive Mischung der N Farbkanäle mit N zugeordneten Primärvalenzen (Intensitäten) durchgeführt wird, und1.2. the reproduced colors are performed by an additive mixture of the N color channels with N associated primary valences (intensities), and
1.3. optional eine zusätzliche Aufhellung des Farbeindruckes durch einen weißen Aufhellungskanal gesteuert wird,1.3. optionally an additional brightening of the color impression is controlled by a white whitening channel,
d adu r c h g e k e n n z e i c hn e t , dassd eu c h e c e n e s that e
1.4. vor dem Betrieb eine „Look-up"-Tabelle (LUT) erstellt wird, deren Adressen einer Farbart entsprechen und unter jeder Adresse ein Steuervektor mit N Steuersignalen für die Steuerung der N Kanäle des Bildschirms bei maximal möglicher Helligkeit für diese Farbart gespeichert wird,1.4. a "look-up" table (LUT) is created before operation, the addresses of which correspond to a chromaticity, and at each address a control vector with N control signals is stored for controlling the N channels of the screen at the maximum possible brightness for that chromaticity,
1.5. im Betrieb zur Steuerung der N Farbkanäle für eine wiederzugebende Farbe gegebener Helligkeit zunächst die Farbart berechnet wird, damit die LUT adressiert wird und der an dieser Adresse gefundene Steuervektor der LUT für die Steuersignale für die N Farbkanäle verwendet wird.1.5. In operation, to control the N color channels for a given color of color to be reproduced, the chrominance is first calculated to address the LUT and the control vector of the LUT found at this address is used for the control signals for the N color channels.
2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LUT als zweidimensional adressierte LUT für die Farbarten {u',v'} der CIE 1976 UCS Farbtafel ausgebildet wird.2. Method according to the preceding claim 1, characterized in that the LUT is formed as a two-dimensionally addressed LUT for the color grades {u ', v'} of the CIE 1976 UCS color chart.
3. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine interne Linearisierung für einen linearen Zusammenhang zwischen Eingangsignalen der Bildwiedergabevorrichtung und den erzeugten Farbwerten verwendet wird. 3. Method according to one of the preceding claims 1 to 2, characterized in that an internal linearization for a linear relationship between input signals of the image display device and the generated color values is used.
4. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, d a - durch gekennzeichnet, dass vor dem Betrieb in der LUT an den Adressen der Farbarten auch ein zugehöriger maximaler Helligkeitswert gespei- chert wird und im Betrieb zur Steuerung der N Farbkanäle der an dieser Adresse gefundene Steuervektor der LUT mit dem Verhältnis der gegebenen Helligkeit der Farbe zu dem gespeicherten maximalen Helligkeitswert multipliziert wird und als Steuersignale für die N Farbkanäle ausgegeben wird.4. Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that before operation in the LUT at the addresses of the color values also an associated maximum brightness value is stored and in operation for controlling the N color channels at that address The LUT control vector multiplied by the ratio of the given brightness of the color to the stored maximum brightness value is multiplied and output as control signals for the N color channels.
5. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, d a - durch gekennzeichnet, dass der jeweilige maximale Helligkeitswert für die Farbart entsprechend den Grundspektralwertkurven eines vorgegebenen Beobachters aus den gespeicherten Signalwerten und einem Wiedergabemodell des Bildschirms berechnet wird.5. The method according to one of the preceding claims 1 to 3, d a - characterized in that the respective maximum brightness value for the chrominance according to the Grundspektralwertkurven a given observer from the stored signal values and a display model of the screen is calculated.
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, d a - durch gekennzeichnet, dass in der LUT die Farbarten für eine6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, d a - characterized in that in the LUT the color schemes for a
Vielzahl definierter Beobachter bestimmt werden, wobei die Beobachter aus ihren individuellen Grundspektralwertkurven definiert werden.Variety of defined observers are determined, the observers are defined from their individual Grundspektralwertkurven.
7. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein definierter Beobachter der durch die CIE definierte Normalbeobachter ist.Method according to the preceding claim 6, characterized in that at least one defined observer is the normal observer defined by the CIE.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, d a - durch gekennzeichnet, dass für Bildarten mit spezieller Farbbzw. Spektralcharakteristik der Farben eine eigene LUT erstellt und diese parallel gespeichert werden und je nach erkannter Bildart die Steuervektoren aus der ent- sprechenden LUT entnommen werden.8. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, d a - characterized in that for image types with special Farbbzw. Spectral characteristic of the colors created their own LUT and these are stored in parallel and depending on the detected image type, the control vectors are taken from the corresponding LUT.
9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, d a - durch gekennzeichnet, dass für verschiedene Beobachter jeweils eine LUT erstellt und parallel gespeichert werden und je nach vorhandenem Be- obachter oder Gruppe von Beobachtern die Steuervektoren aus der entsprechenden LUT entnommen werden.9. Method according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that for each observer a respective LUT is created and stored in parallel and depending on the existing observer or group of observers the control vectors are taken from the corresponding LUT.
10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis ^dadurch gekennzeichnet, dass die in der LUT gespeicherten An- Steuervektoren aus der gewichteten Überlagerung von Lösungen zur Mischung der Farbart aus jeweils drei Primärfarben des Bildschirmes abgeleitet werden und diese gewichtete Überlagerung von Lösungen aus allen möglichen Kombinationen von drei Primärfarben derart optimiert wird, dass eine maximal mögliche Helligkeit bei der gegebenen Farbart erreicht wird.10. The method according to one of the preceding claims 1 to ^ characterized in that the control vectors stored in the LUT derived from the weighted superposition of solutions for mixing the chromaticity of three primary colors of the screen and these weighted superimposition of solutions from all possible Combinations of three primary colors is optimized so that a maximum possible brightness is achieved for the given color.
11. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis ^dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung iterativ stattfindet.11. The method according to any one of the preceding claims 1 to ^, characterized in that the optimization takes place iteratively.
12. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung durch lineare Programmierung erfolgt.12. The method according to any one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the optimization is carried out by linear programming.
13. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, d a - durch gekennzeichnet, dass die Steuervektoren für eine Farbart bei jeweils maximal möglicher Helligkeit der reproduzierten Farbe aus Dreiecken auf der Oberfläche des Farbkörpers eines Bildschirms bestimmt werden, wobei die Ecken der Dreiecke durch Extremalpunkte gegeben werden, welche durch die Farbmischung der Primärfarben einer Anzahl von K Farbkanälen mit 1< K < N bei voller Aussteuerung bestimmt werden und die Spektralverteilungen der K Farbkanäle im Spektralbereich nebeneinander liegend und alle anderen (N-K) Farbkanäle ausgeschaltet sind.13. The method according to any one of the preceding claims 1 to 9, characterized - in that the control vectors for a chromaticity at each maximum possible brightness of the reproduced color from triangles on the surface of the color body of a screen are determined, the corners of the triangles by extremal points which are determined by the color mixing of the primary colors of a number of K color channels with 1 <K <N at full modulation and the spectral distributions of the K color channels in the spectral region adjacent to each other and all other (NK) color channels are turned off.
14. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, d a - durch gekennzeichnet, dass für vorgegebene Klassen von spektralen Verteilungen von zu reproduzierenden Farben von einem Startvektor ausgehend eine stochastische Optimierung der Ansteuerwerte nach dem minimalen Farbfehler für eine Gruppe von Beobachtern durchgeführt wird und der Startvektor aus der gewichteten Überlagerung von Lösungen zur Mischung der Farbart aus jeweils drei Primärfarben des Bildschirmes abgeleitet wird und diese gewichtete Überlagerung von Lösungen aus allen möglichen Kombinationen von drei Primärfarben derart optimiert wird, dass eine maximal mögliche Helligkeit bei der gegebenen Farbart erreicht wird.14. Method according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that, for given classes of spectral distributions of colors to be reproduced from a starting vector, a stochastic optimization of the driving values according to the minimum color error is carried out for a group of observers and Starting vector is derived from the weighted superposition of solutions for mixing the chromaticity of three primary colors of the screen and these weighted Overlay solutions of all possible combinations of three primary colors is optimized so that a maximum possible brightness is achieved in the given color.
15. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, d a - durch gekennzeichnet, dass für vorgegebene Klassen von spektralen Verteilungen von zu reproduzierenden Farben von einem Startvektor ausgehend eine stochastische Optimierung der Ansteuerwerte nach dem minimalen Farbfehler für eine Gruppe von Beobachtern durchgeführt wird und der Startvektor für eine Farbart bei jeweils maximal möglicher Helligkeit der reproduzierten Farbe aus Dreiecken auf der Oberfläche des Farbkörpers eines Bildschirms bestimmt wird, wobei die Ecken der Dreiecke durch Extremalpunkte gegeben werden, welche durch die Farbmischung der Primärfarben einer Anzahl von K Farbkanälen mit 1< K < N bei voller Aussteuerung bestimmt werden und die Spektralverteilungen der K Farbkanäle im Spektralbereich nebeneinander liegend und alle anderen (N-K) Farbkanäle ausgeschaltet sind.15. Method according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that, for given classes of spectral distributions of colors to be reproduced from a starting vector, a stochastic optimization of the driving values according to the minimum color error is carried out for a group of observers and Starting color vector is determined at the maximum possible brightness of the reproduced color from triangles on the surface of the color body of a screen, the corners of the triangles are given by extremal points, which by the color mixing of the primary colors of a number of K color channels with 1 <K < N are determined at full modulation and the spectral distributions of the K color channels in the spectral range are juxtaposed and all other (NK) color channels are switched off.
16. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, d a - durch gekennzeichnet, dass für vorgegebene Klassen von spektralen Verteilungen von zu reproduzierenden Farben von einem Startvektor ausgehend eine stochastische Optimierung der Ansteuerwerte nach dem minimalen Farbfehler für eine Gruppe von Beobachtern durchgeführt wird und der Startvektor aus einer spektralen Anpassung an ein zu reproduzierenden Farbreiz nach der Methode des minimalen Fehlerquadrates über ein Modell der Farbwiedergabe berechnet wird.16. Method according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that, for given classes of spectral distributions of colors to be reproduced from a starting vector, a stochastic optimization of the driving values according to the minimum color error is carried out for a group of observers and Starting vector is calculated from a spectral fit to a color stimulus to be reproduced according to the method of least squares on a model of color reproduction.
; 17. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 14 bis 16, d a - durch gekennzeichnet, dass die Gruppe der Beobachter einem repräsentativen Querschnitt menschlicher Beobachter entspricht.; 17. The method according to any one of the preceding claims 14 to 16, d a - characterized in that the group of observers corresponds to a representative cross section of human observers.
18. Bildwiedergabevorrichtung mit einem Speichermedium angeschlossen an eine Recheneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Computerprogramm oder Programm-Module auf diesem gespeichert ist/sind, wel- ches/welche bei einer Ausfuhrung auf der Recheneinheit das Verfahren gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche 1 bis 17 ausführt.18. Image reproduction device with a storage medium connected to a computing unit, characterized in that at least one computer program or program modules is / are stored on it, Ches / which executes the method according to one of the preceding method claims 1 to 17 in an execution on the arithmetic unit.
19. Speichermedium integriert in eine Recheneinheit oder für eine Recheneinheit einer Bildwiedergabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Computerprogramm oder Programm-Module auf diesem gespeichert ist/sind, welches/welche bei einer Ausführung auf der Recheneinheit das Verfahren gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche 1 bis 17 ausführt.19. Storage medium integrated in a computing unit or for a computing unit of a picture display device, characterized in that at least one computer program or program modules is / are stored on this / which in an embodiment on the arithmetic unit, the method according to one of the preceding method claims 1 to 17 executes.
20. Ansteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass mehrere LUTs parallel vorhanden sind, die nach der spektralen Charakteristik von Farben oder für verschiedene Beobachter (standardisierte oder nicht standardisiert Beobachter) optimiert sind, und jeweils eine LUT pauschal für ein Bild oder einen Bildpunkt ausgewählt wird und das Auswahlkriterium nach der Charakteristik der Optimierung der LUT und der Charakteristik der darzustellenden Farbe bestimmt werden kann.20. A driving method according to claim 1 or 2, characterized in that several LUTs are present in parallel, which are optimized for the spectral characteristic of colors or for different observers (standardized or non-standard observers), and in each case a LUT flat rate for an image or a pixel is selected and the selection criterion can be determined according to the characteristic of the optimization of the LUT and the characteristic of the color to be displayed.
)rf£?4 Ansteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LUTs parallel vorhanden sind, die nach der spektralen Charakteristik von Farben oder für verschiedene Beobachter (standardisierte oder nicht standardisiert Beobachter) optimiert sind, und die LUTs parallel mit ei- ner Farbart adressiert werden, ihre Ausgangsvektoren mit einem Modell derA driving method according to claim 1 or 2, characterized in that several LUTs are present in parallel, which are optimized according to the spectral characteristic of colors or for different observers (standardized or non-standardized observers), and the LUTs are connected in parallel with one another. ner Farbart be addressed, their output vectors with a model of
Farbwiedergabe für eine Gruppe von Beobachtern in Farbwerte umgerechnet werden, daraus Farbreproduktionsfehler bestimmt werden und der Ausgangsvektor ausgewählt wird, der zu den kleinsten Farbabweichungen für alle Beobachter der Gruppe führt. Color rendering for a group of observers are converted into color values, from which color reproduction errors are determined, and the output vector is selected, which leads to the smallest color deviations for all observers of the group.
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