JP2007514184A - ３色カラー入力信号をより多くのカラー信号に変換するための方法 - Google Patents
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Abstract
４色カラー出力信号に対応する光を放射する発光体を有する表示装置を駆動するために、３色の色域画定原色に対応する入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、該色域画定原色と一つの追加原色Ｗとに対応する出力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ）に変換するための方法であって、現在ピクセルと隣接ピクセルとに関して入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の関数Ｆ１として共通信号値Ｓを計算するステップと、現在ピクセルと隣接ピクセルとに関する共通信号に基づいて最終共通信号値Ｓ’を決定するステップと、前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ２の値を計算して、この値を３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各々に加算することによって前記３色カラー信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を計算するステップと、前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ３として前記出力信号Ｗを計算するステップと、を含む方法。
Description
本発明は、４色以上の原色を有するカラーＯＬＥＤ表示装置上での表示のために３色カラー画像信号をカラー処理することに関する。
加色型ディジタルカラー画像表示装置はよく知られており、また陰極線管、液晶変調器、および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような固体発光体といった種々の技術に基づいている。一般のＯＬＥＤカラー表示装置では１ピクセルは、赤色と緑色と青色に色づけされたＯＬＥＤを含む。これらの発光原色は、色域を画定し、またこれら３つのＯＬＥＤの各々からの照明を加色的に組み合わせることによって、すなわち人間の視覚システムの統合能力によって、幅広い種々のカラーが達成できる。ＯＬＥＤは、電磁スペクトルの所望部分のエネルギーを放射するようにドーピングされた有機材料を直接使用してカラーを生成するために使用でき、あるいは代替として広帯域発光（外見的には白色）ＯＬＥＤが赤色、緑色、青色を達成するためにカラーフィルタで減衰させられる可能性がある。
電力効率および／または経時輝度安定性を改善するために赤色、緑色および青色ＯＬＥＤと共に白色またはほぼ白色のＯＬＥＤを使用することは可能である。電力効率および／または経時輝度安定性を改善するための他の可能性は、一つ以上の追加の非白色ＯＬＥＤの使用を含む。しかしながら、カラー表示装置上での表示を予定されている画像その他のデータは典型的には、３つのチャネルにおいて、すなわち標準（例えばＲＧＢ）または特定（例えば測定されたＣＲＴ蛍光体）のセットの原色に対応する３つの信号を有する３つのチャネルにおいて、記憶および／または伝送される。このデータが典型的には発光素子の特定の空間配置を想定するようにサンプリングされることを認識することも重要である。ＯＬＥＤ表示装置ではこれらの発光素子は典型的には、一平面上に並べて配置される。したがって、もし受信画像データが３色カラー表示装置上での表示のためにサンプリングされるのであれば、これらのデータはまた、３チャネル表示装置に使用される３つのＯＬＥＤよりむしろ１ピクセル当たり４個のＯＬＥＤを有する表示装置での表示のために再サンプリングされなくてはならないであろう。
ＣＭＹＫ印刷の分野では、下色除去（ＵＣＲ）または灰色成分交換として知られる、ＲＧＢからＣＭＹＫへの、より明確にはＣＭＹからＣＭＹＫへの変換が行われる。これらの最も基本的な点でこれらの変換は、ＣＭＹ値のある小部分を差し引いて、この量をＫ値に加算する。これらの方法は、典型的には不連続階調システムを含むので、画像構造限界によって複雑にされるが、減色型ＣＭＹＫ画像の白色はそれが印刷される基底物によって決定されるので、これらの方法はカラー処理に関しては比較的単純なままにとどまる。連続階調加色型カラーシステムにアナログ的アルゴリズムを適用する試みは、追加原色が表示システムの白色点とはカラーが異なる場合には、色誤差を引き起こすであろう。更にこれらのシステムで使用されるカラーは典型的には、上下にオーバーレイでき、したがって４色を表示する際にデータを空間的に再サンプリングする必要はない。
順次フィールド型カラー投影システムの分野では、赤色、緑色、青色の原色と組み合わせて白色の原色を使用することが知られている。白色は、投影されるカラーの全部ではなくても一部の彩度を本来的に減少させる赤色、緑色、青色の原色によって与えられる明るさを強めるために投影される。２００２年９月１７日に発行されたＵＳ６，４５３，０６７にＭｏｒｇａｎらによって提案された方法は、赤色、緑色、青色の強度の最小値に依存する白色原色の強度を計算し、その後スケーリング（増減）を介して修正された赤色、緑色、青色の強度を計算することへのアプローチを教えている。このスケーリングは見かけ上、白色によって与えられる明るさの追加の結果生じる色誤差を修正しようとすることであるが、スケーリングによる単純な修正は、白色の追加に際に、失われるすべての彩度をすべての色に関して復元することは決してないであろう。この方法における減算ステップの欠落は、少なくとも一部のカラーにおける色誤差を確実にする。更にＭｏｒｇａｎの開示は、白色原色が問題を十分に解決することなく、表示装置の所望の白色点とは色が異なる場合に発生する問題を説明している。この方法は、表示装置の白色点の周りの狭い範囲に白色原色の選択を効果的に限定する、平均有効白色点を単純に受け入れている。赤色、緑色、青色、白色の要素は互いに空間的にオーバーラップするように投影されるので、この４色装置上での表示のためにデータを空間的に再サンプリングする必要はない。
赤色、緑色、青色、白色のピクセルを有するカラー液晶表示装置を駆動するために、ＴＦＴ−ＬＣＤ ｗｉｔｈ ＲＧＢＷ Ｃｏｌｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ（ＲＧＢＷカラーシステムを有するＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トランジスタ液晶表示装置））、ＳＩＤ ０３ Ｄｉｇｅｓｔ、ｐｐ．１２１２−１２１５に同様なアプローチがＬｅｅらによって説明されている。Ｌｅｅらは、赤色、緑色、青色、白色信号の最小値として白色信号を計算し、それから最高の輝度向上のゴールによって、全部ではなく一部の色誤差を修正するために赤色、緑色、青色信号をスケール合わせ（増減）する。Ｌｅｅらの方法は、Ｍｏｒｇａｎの方法と同じ色誤差を蒙り、赤色、緑色、青色、白色要素のアレイに対する受信３色カラーデータの空間的再サンプリングの参照は行われない。
強誘電体液晶表示装置の分野では、もう一つの方法が、１９９９年７月２７に発行されたＵＳ５，９２９，８４３にＴａｎｉｏｋａによって提示されている。Ｔａｎｉｏｋａの方法は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の最小値をＷ信号に割り当てて、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の各々から同じ信号を差し引く、よく知られたＣＭＹＫアプローチに類似したアルゴリズムに従っている。空間的人為構成物を避けるためにこの方法は、低い輝度レベルで、より滑らかなカラーという結果をもたらす最小信号に印加される可変スケール係数を教えている。ＣＭＹＫアルゴリズムとのその類似性の故に、この方法は、上述と同じ問題、すなわち表示装置白色点の色とは異なる色を有する白色ピクセルが色誤差を引き起こすであろうという問題に悩まされる。Ｍｏｒｇａｎら（上記に参照されたＵＳ６，４５３，０６７）と同様に典型的には、カラー要素は互いに空間的にオーバーラップするように投影され、したがって、データの空間的再サンプリングの必要はない。
従来技術では各可視空間位置にフルカラーデータを与える積層型ＯＬＥＤ表示装置が論じられてきたが、ＯＬＥＤ表示装置は一般に、単一平面に配置される多数色のＯＬＥＤから構成される。表示装置が異なる空間位置を有するカラー発光素子を備えるとき、空間配置のためにデータをサンプリングすることが知られている。例えば１９９４年８月２３日にＢｅｎｚｓｃｈａｗｅｌらに発行されたＵＳ５，３４１，１５３は、異なるカラーの発光素子が異なる空間位置を有する低解像度液晶表示装置上に高解像度カラー画像を表示するための方法を論じている。この方法を使用すると、各発光素子のための信号を生成するためにサンプリングされる原画像の空間位置と領域は、サブピクセルのレンダリング（描画）を与えるフォーマットにデータをサンプリングするときに考慮される。この特許は、４色の異なるカラー発光素子を有する表示装置のためのデータのサンプリングを与えることに言及しているが、これは４色の異なるカラー発光素子を有する表示装置上での表示のために適当である画像信号に従来の３色カラー画像信号を変換するための方法を与えない。更にＢｅｎｚｓｃｈａｗｅｌらは、入力データが表示装置よりも解像度の高い画像ファイルから生じて、すべてのピクセル位置ですべてのカラー発光素子のための情報を含むことを想定している。
従来技術はまた、発光素子の一つの意図された空間配置から発光素子の第２の空間配置に画像データを再サンプリングするための方法を含む。２００３年２月２０に発行されたＢｒｏｗｎ Ｅｌｌｉｏｔｔらによる米国特許出願第２００３／００３４９９２Ａ１号は、３色を有する発光素子の一つの空間配置を有する表示装置上での表示を意図されたデータを３色カラー発光素子の異なる空間配置を有する表示装置に再サンプリングする方法を論じている。明確には、この特許出願は、発光素子の従来配置を有する表示装置上での表示を意図された３色カラーデータを、発光素子の代替配置を有する表示装置上での表示を意図された３色カラーデータに再サンプリングすることを論じている。一つの意図された空間配置から空間的にオーバーラップする発光素子を有する論理表示装置にデータを再サンプリングすることは可能であるが、画像の３色カラー画像信号から４色カラーＯＬＥＤ表示装置への変換を実行し、それからＯＬＥＤ表示装置の空間配置にこのデータを再サンプリングすることは、計算量的に集中的である。
したがって、画像その他のデータを担持する３色カラー入力信号を空間的にオーバーラップしない４色以上の出力信号に変換するための改善された方法が必要である。
この必要性は、４色カラー出力信号に対応する光を放射する発光体を有する表示装置を駆動するために、３色の色域画定原色に対応する３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を該色域画定原色と一つの追加原色Ｗとに対応する４色のカラー出力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ）に変換するための方法であって、現在ピクセルと隣接ピクセルとに関して３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の関数Ｆ１として共通信号値Ｓを計算するステップと、現在ピクセルと隣接ピクセルとに関する共通信号に基づいて最終共通信号値Ｓ’を決定するステップと、前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ２の値を計算して、この値を３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各々に加算することによって前記３色カラー信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を計算するステップと、前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ３として前記出力信号Ｗを計算するステップと、を含む方法を提供することによって満たされる。
本発明は、ＯＬＥＤ表示システムにおけるエッジ情報を保存する仕方で、３つの空間的にオーバーラップしない発光素子を有する表示装置上での表示のためにサンプリングされた可能性のある３色カラー入力画像信号を４色以上のカラー画像信号に変換するための効率的な方法を提供するという利点を有する。
本発明は、画像その他のデータを担持する３色カラー入力信号を４色以上の原色を有する加色型表示装置上での表示のための４色以上のカラー出力信号に変換するための方法に向けられている。本発明は、例えば３つの空間的にオーバーラップしない発光素子を有する表示装置上での表示のためにサンプリングされた３色のＲＧＢ入力カラー信号を、各々が４色のうちの１色の光を放射する発光素子から構成されたピクセルを有する４色カラーＯＬＥＤ表示装置を駆動するための４色カラー信号に変換するために有用である。
図１は、４色カラーＯＬＥＤ表示装置の原色の仮説的表現を表示する１９３１ＣＩＥ色度図を示す。赤原色２と緑原色４と青原色６は、色域画定三角形８によって仕切られた色域を画定する。追加原色１０は、この例では図の中心付近にあるので、実質的に白色であるが、必ずしも表示装置の白色点にあるわけではない。色域８の外側に代替の追加原色１２が示されており、その使用法については後述する。
所定の表示装置は、一般的に当分野で周知の方法を介してハードウエアまたはソフトウエアによって調整可能ではあるが、この例の目的のために固定されている白色点を持っている。この白色点は、最も高いアドレス可能範囲にまで移動させられる三原色の組合せ、この例では赤色、緑色、青色の原色の組合せの結果得られる色である。白色点は、下記の方程式：
によってＣＩＥ ＸＹＺ三刺激値に変換され得る、一般にｘｙＹ値と呼ばれるその色度座標とその輝度とによって規定される。
３個すべての三刺激値が輝度Ｙによってスケール合わせ（増減）されることに留意すると、ＸＹＺ三刺激値がもっとも厳密な意味でｃｄ／ｍ２のような輝度の単位を有することは明らかである。しかしながら、白色点輝度はしばしば、これを効果的にパーセント輝度にする１００という値を有する無次元量に正規化される。ここで用語「輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）」は常に、パーセント輝度を指すために使用され、ＸＹＺ三刺激値は同じ意味で使用されるであろう。こうして、（０．３１２７，０．３２９０）というｘｙ色度値を有するＤ６５という共通表示装置白色点は、（９５．０，１００．０，１０８．９）というＸＹＺ三刺激値を有する。
この例では赤色、緑色、青色の原色である３つの表示装置原色の表示装置白色点と色度座標は共に、蛍光体マトリックスを指定し、その計算法は当分野では周知である。また歴史的には発光蛍光体を使用するＣＲＴ表示装置に関連しているが日常用語「蛍光体マトリックス」が物理的蛍光体材料による、またはよらない表示の数学的記述に更に一般的に使用され得ることもよく知られている。蛍光体マトリックスは、強度をＸＹＺ三刺激値に変換し、表示装置であってこの逆にＸＹＺ三刺激値を強度に変換する加色型カラーシステムを効果的にモデル化する。
ある原色の強度はここでは、この原色の輝度に比例する値として規定され、三原色の各々の単位強度の組合せが、この表示装置白色点のＸＹＺ三刺激値に等しいＸＹＺ三刺激値を有するカラー刺激を生成するようにスケール合わせ（増減）される。この規定はまた、蛍光体マトリックスの項のスケーリング（増減）を拘束する。Ｄ６５白色点を有する、それぞれ（０．６３７，０．３５９２）、（０．２６９０，０．６５０８）、（０．１４４１，０．１８８５）という赤、緑、青の原色色度座標を持ったＯＬＥＤ表示例は、蛍光体マトリックスＭ３：
を有する。蛍光体マトリックスＭ３に列ベクトルとしての強度を掛けると、下記の方程式：
のように、ＸＹＺ三刺激値になる。ここでＩ１は赤原色の強度、Ｉ２は緑原色の強度、Ｉ３は青原色の強度である。
蛍光体マトリックスは典型的には線形マトリックス変換であるが、蛍光体マトリックス変換の概念が強度からＸＹＺ三刺激値に導く、またはその逆である任意の変換または任意の一連の変換に一般化できることは、留意されるべきである。
蛍光体マトリックスはまた、４色以上の原色を処理するように一般化することもできる。この例は、白色に近いがＤ６５白色点にないｘｙ色度座標（０．３４０５，０．３５３０）を有する追加原色を含む。１００であるように任意に選択された輝度において、追加原色は、（９６．５，１００．０，８６．８）というＸＹＺ三刺激値を有する。これら３つの値は、便宜上、ＸＹＺ三刺激値が赤色、緑色、青色の原色によって画定される色域内で可能な最大値にスケール合わせされているが、第４の列を生成するために修正なしで蛍光体マトリックスＭ３に追加できる。蛍光体マトリックスＭ４は下記のとおりである：
前に提示された方程式に類似する方程式は、原色の組合せが表示装置：
内に有するＸＹＺ三刺激値への、赤色と緑色と青色と追加の原色に対応する強度の４値ベクトルの変換を可能にするであろう。
一般に蛍光体マトリックスの値は、その反転に存在し、これはＸＹＺ三刺激値でのカラーの指定を考慮しており、表示装置上にこのカラーを生成するために必要とされる強度という結果をもたらす。無論、色域は、その再生が可能であるカラーの範囲を限定し、また色域外ＸＹＺ三刺激値指定は、範囲［０，１］外の強度という結果をもたらす。この状況を避けるために既知の色域マッピング手法が適用できるが、これらの使用は本発明にほとんど無関係であり、論じられないであろう。本発明は、３×３蛍光体マトリックスＭ３の場合には単純であるが、３×４蛍光体マトリックスの場合には一意に定義されない。本発明は、３×４蛍光体マトリックスの反転を必要とせずに、４色すべての原色チャネルに関して強度値を割り当てるための方法を提供する。
本発明の方法は、この例では赤色、緑色、青色の原色の強度である３色の色域画定原色に関するカラー信号から始める。これらは、蛍光体マトリックスＭ３の上記の反転によって、またはＲＧＢ、ＹＣＣカラー信号を、あるいは線形的または非線形的に符号化された他の３チャネルカラー信号を色域画定原色と表示装置白色点とに対応する強度に変換する既知の方法によって、ＸＹＺ三刺激値から達成せられる。
図２は、３色カラー画像信号の４色への変換に使用される一般的なステップの流れ図を示す。３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、表示装置への入力２２である。もし白色材料の色座標が表示装置白色点の色座標に整合しなければ、追加原色Ｗに関して３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を正規化する任意選択のステップ２４が実行される。もし正規化する任意選択のステップが実行されなければ、値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は下記の計算で（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）の代わりに使用されるであろう。このＯＬＥＤの例に続いて赤色、緑色、青色の強度は、各々の単位強度の組合せが追加原色ＷのＸＹＺ三刺激値に等しいＸＹＺ三刺激値を有する色刺激を生成するように、正規化される。これは、色域画定原色：
を使用して追加原色の色を再生するために必要とされる強度の反転による列ベクトルとして示される赤色、緑色、青色の強度をスケーリング（増減）することによって達成される。
正規化された信号（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）２６は、関数ＦＩ（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）である共通信号Ｓを計算２８するために使用される。この例では関数Ｆ１は、３個の信号から負でない最小の信号を選択する特殊最小値関数である。共通信号Ｓは、関数Ｆ２（Ｓ）の値を計算３０するために使用される。この例では関数Ｆ２は、算術反転：
を与える。
関数Ｆ２の出力は、正規化されたカラー信号（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）に加算３２されて、元の原色チャネルに対応する正規化された出力信号（Ｒｎ’，Ｇｎ’，Ｂｎ’）３４という結果を与える。もし白色材料の色座標が表示装置白色点の色座標に整合しなければ、色域画定原色を使用して追加原色のカラーを再生するために必要とされる強度によるスケーリング（増減）によって、これらの信号を表示装置白色点に正規化する任意選択のステップ３６が実行され、その結果、入力カラーチャネルに対応する出力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）：
を与える。
共通信号Ｓは、関数Ｆ３（Ｓ）の値を計算４０するために使用される。単純な４色カラーＯＬＥＤ例では、関数Ｆ３は、単に恒等関数である。関数Ｆ３の出力は、追加原色Ｗに関するカラー信号である出力信号Ｗ４２に割当てられる。この例における４色カラー出力信号は、強度であって、４値ベクトル（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ）または一般に（Ｉ’，１２’，１３’，１４’）に結合される。３×４蛍光体マトリックスＭ４掛けるこのベクトルは、表示装置：
によって生成されるＸＹＺ三刺激値を示す。
この例のように関数Ｆ１が負でない最小値信号を選択すると、関数Ｆ２、Ｆ３の選択はカラー再生が色域内カラーに関して、どれほど正確であるかを決定する。もしＦ２が負の傾斜を有し、Ｆ３が正の傾斜を有しＦ２、Ｆ３両者が共に線形関数であれば、結果は赤色、緑色、青色の原色からの強度の減算と、追加原色への強度の加算とになる。更に線形関数Ｆ２、Ｆ３が、大きさが等しくて符号が反対である傾斜を有するとき、赤色、緑色、青色の原色から減算される強度は追加原色に割り当てられた強度によって完全に明らかにされ、正確なカラー再生を維持し、３色カラーシステムと同じ輝度を与える。
その代わり、もしＦ３の傾斜がＦ２の傾斜より大きければ、システム輝度は強化されてカラー精度は低下し、彩度を低下させるであろう。その代わり、もしＦ３の傾斜がＦ２の傾斜より小さければ、システム輝度は減少してカラー精度は低下し、彩度を増加させるであろう。もし関数Ｆ２、Ｆ３が非線形関数であれば、Ｆ２が減少していてＦ２とＦ３とが独立軸に関して対称であるという条件で、カラー精度はなお維持され得る。
これらの状況のいずれにおいても関数Ｆ２、Ｆ３は、カラー入力信号によって表されるカラーにしたがって変化するように設計できる。例えばこれらは、輝度が増加するにつれて、あるいは彩度が減少するにつれて、より急勾配になり得るか、あるいはこれらは、カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色相に関して変化し得る。色域画定原色に関して追加原色の利用の異なるレベルをカラー精度に与える関数Ｆ２、Ｆ３の多くの組合せが存在する。更に、輝度に有利になるようなカラー精度の取引を可能にする関数Ｆ２、Ｆ３の組合せが存在する。表示装置の設計時または使用時のこれらの関数の選択は、その意図された使用法と仕様書とに依存するであろう。例えば携帯型ＯＬＥＤ表示装置は、色域画定原色の一つ以上の原色より高い電力効率を有する追加原色の最大限利用により電力効率、したがってバッテリー寿命の観点から大いに有益になる。ディジタルカメラとその他の撮像装置を有するこのような表示装置の使用は、色精度も同様に必要とし、また本発明の方法は両方とも提供する。
この正規化ステップは、追加原色の色に関係なく表示装置の色域内での色の正確な再生を考慮している。追加原色の色が表示装置白色点と正確に同じであるという独特の場合に、これらの正規化ステップは、恒等関数になる。他の如何なる場合でも正規化ステップを無視することによって導入される色誤差の量は、追加原色と表示装置白色点との間の色の差に大きく依存する。
正規化は、色域画定原色によって画定された色域の外側に追加原色を有する表示装置での表示のためのカラー信号の変換の際に特に有用である。図１に戻ると、追加原色１２は、全域８の外側に示されている。これは全域外にあるから、赤色、緑色、青色の原色を使用するその色の再生は、範囲［０，１］を超える強度を必要とするであろう。物理的には実現不可能であるがこれらの値は、計算には使用できる。追加原色色度座標（０．４０５０，０．１６００）によれば、緑原色の必要とされる強度は負であるが、前に示した同じ関係は強度を正規化するために使用できる：
赤色、緑色、青色の原色の色域の外側の色、特に赤−青色域境界と追加原色との間の色は、緑原色に関して負の強度を、赤色と青色の原色に関して正の強度を要求するであろう。この正規化の後に、赤色と青色の値は負になり、緑色の値は正になる。関数Ｆ１は、負でない最小値として緑色を選択し、この緑色は追加原色からの強度によって一部または全部が置き換えられる。これらの負の値は、追加原色強度が正規化を解消する（すなわち再正規化する）こと：
によって計算された後に除去される。
正規化ステップは、カラー精度を保存し、明らかに白色、近似的白色または他の如何なる色も加色型カラー表示装置において、追加原色として使用されることを可能にする。ＯＬＥＤ表示装置では、表示装置白色点における、ではなくその付近での白色発光体の使用は、第２の青色、第２の緑色、第２の赤色の使用、あるいは黄色または紫色といった色域拡張発光体の使用であるように、極めて適切である。
計算時に強度の近似値である信号を使用することによって、コストと処理時間の節約が実現できる。ビット深さの使用を最大にするために、またはその意図された表示装置の特性カーブ（例えばガンマ）を明確にするために、画像信号がしばしば非線形的に符号化されることはよく知られている。強度は装置の白色点で１に正規化されるとして前述したが、強度をコード値２５５、ピーク電圧、ピーク電流、または各原色の輝度出力に線形的に関連する他の任意の量にスケール合わせすることが可能であり、色誤差という結果を招かないであろうことは、本方法において明らかであり所定の線形関数である。
ガンマ修正コード値といった非線形的に関連した量を使用して強度を近似することは、色誤差という結果を招くであろう。しかしながら、線形性からの偏移と、関係のどの部分が使用されるかと、に依存して、これらの誤差は、時間またはコストの節約を考慮する際、許容可能なほど小さくなる可能性がある。例えば図３は、コード値に対するその非線形強度応答を示すＯＬＥＤに関する特性カーブを示す。このカーブは、外見上、下方より遥かに線形性である上方にニー（ひざ状部分）５２を持っている。強度を近似するためにコード値を使用することは恐らく不適当な選択であるが、コード値から図示のニー５２を使用する定数（図３に示す例では約１７５）を減算することは遥かに良好な近似値を与える。図２に示す方法に与えられる信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、次のように計算される：
偏移は、下記のステップ：
を使用することによって図２に示す方法が完了した後に除去される。
この近似は、探索操作を単純な加算に置き換えるので処理時間またはハードウエアコストを節約できる。
３色カラー入力信号を５色以上のカラー出力信号に変換するために図２に示す方法を利用することは、図２に示す方法の連続的な適用を必要とする。この方法の連続適用の各々は、これらの追加原色の一つに関する信号を計算し、計算の順序はこの原色のために指定された優先順位の逆によって決定される。例えばそれぞれ色度（０．６３７，０．３５９２）、（０．２６９０，０．６５０８）、（０．１４４１，０．１８８５）を有する既に論じられた赤色、緑色、青色の原色と、一方は色度（０．３４０５，０．３５３０）を有する僅かに黄色で他方は色度（０．２９８０，０．３１０５）を有する僅かに青色の二つの追加原色と、を有するＯＬＥＤ表示装置を考えてみる。これらの追加原色は、それぞれ黄色と淡い青色と呼ばれるであろう。
追加原色を優先順位付けすることは、発光体の時間的輝度安定性、電力効率、またはその他の特性を考慮できる。この場合、黄原色は淡い青原色より電力効率が高いので、計算の順序は淡い青色から始め、それから黄色に進む。いったん赤色、緑色、青色、淡い青色に関する強度が計算された場合、一つは、この方法が残りの３つの信号を４つの信号に変換することを可能にするために、取って置かれなくてはならない。取って置くべき値（Ｘ）の選択は、任意であり得るが、関数Ｆ１によって計算された最小値の元であった信号になるような選択が最善である。もしこの信号が緑色の強度であれば、この方法は赤色、青色、淡い青色の強度に基づいて黄色の強度を計算する。表示のためには赤色、緑色、青色、淡い青色、黄色の５色すべての強度が一緒に終了する。表示装置内でこれらの組合せをモデル化するために３×５蛍光体マトリックスが作成できる。この手法は、３色の入力カラー信号から始めて任意数の追加原色に関する信号を計算するように、容易に拡張できる。
この方法は、入力データが空間的にオーバーラップする発光素子を有する表示装置のためにサンプリングされるときに３色のカラー入力信号を４色以上のカラー信号に変換する精度の高い方法を与えるが、入力信号がオーバーラップしない発光素子を有する表示装置上での表示のためにサンプリングされたときには、エッジに沿った色と輝度の分布が混乱する可能性がある。例えば３色カラー入力信号は、図４に示すようなピクセルパターン上にエッジを表示するように意図されることがある。この図は、各々が赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの発光素子の繰り返しパターンからなる４ピクセル（５６、５８、６０、６２）を含む表示装置５４の一部を示す。これら４ピクセルは例えば、第２の緑色発光素子５８Ｇに中心があるステップエッジを表示使用される可能性があり、その結果、図５に示すような各色に関する強度分布が得られる。
図５は、図４の第２の緑色発光素子５８Ｇ上に中心があるステップエッジに関する赤色６４、緑色６６、青色６８の強度を示す。４色カラー変換アルゴリズムが適用されると、画像は図６に示すような４要素表示装置上に表示される。この図は、各々が赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂ、白色Ｗの発光素子からなる４個のピクセル（７２、７４、７６、７８）を有する表示装置７０を示す。図２に示すようなアルゴリズムが、図５に示すようなステップエッジを有し、図６に示す４色カラー表示装置７０上に表示される３色カラー信号に適用されると、結果として得られる信号は図７に示すように現れるであろう。
図７に示すようにステップエッジの結果的に得られる画像は、第２のピクセル７４内の緑色８０、青色８２信号と第３ピクセル７６、第４ピクセル７８内の白色８４信号から構成されるであろう。ステップエッジが中立的な色になるように意図されているという事実にもかかわらず第２ピクセル７４の色はシアンになることに注目すること。適当な解像度で、この結果的に得られる画像は、エッジの左側に沿ってシアン色の縞（フリンジ）とエッジの他端に赤色の縞（図示せず）とを持って現われるであろう。もし動画が表示されていれば、同様な現象が目に見える縞（フリンジ）またはジッター（ギザギザ）のエッジという結果をもたらす可能性がある。これらの問題を防止してエッジに沿った輝度分布を改善するために図２に示す方法は、前に計算２８された共通信号Ｓの遷移を滑らかにするように修正され得る。
本発明の方法を示す流れ図は、図８に示されている。この図に示すように共通信号は、複数のピクセルに関して計算される：８６（図２に示すステップ２２〜２６）。それから重み付け平均への算入のために、隣接ピクセルが選択される：８８。それから重み付け値が選択される：９０。それからこの共通信号の重み付け平均は、現在ピクセルと一つ以上の隣接ピクセルとに関して計算される：９２。好適には、この重み付け平均は、ピクセル５６、５８、６０内の発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂが互いに変位する方向に現在ピクセルの左に少なくとも一つのピクセルと、右に一つのピクセルとを含む隣接ピクセルから成るであろう。しかしながら、用語「隣接ピクセル」は、現在ピクセルのどちらかの側に２個以上のピクセルを含むこともあり得るが、また直角方向または斜め方向といった他の軸に沿って方向付けされたピクセルを含むこともある。例えば現在ピクセルのどちらかの側に共通信号Ｓまたは１ピクセルを使用すると、現在ピクセルｃに関する最終共通信号Ｓ’を計算するために、方程式：
を使用することもあり得る。ここでＳ’はピクセルｃ−１、ｃ、ｃ＋１からの共通信号Ｓの重み付け平均値であり、重み（ｗ，ｗ２，ｗ３）は典型的にはＩまで合計した定数であり、それぞれ０．２５、０．５、０．２５といった値を含むかもしれない。
この例で論じられたような重みは定数であり得るが、重みはまた信号変化の方向に基づいて選択できる。例えば共通信号は、現在ピクセルのどちらかの側の一つ以上のピクセル間で比較され得る。それからこれら二つの信号のうちの小さい方が選択され、この小さい方の共通信号値に、大きい方の重み付け値が与えられる。
それから任意選択的に、現在ピクセルｃに関する元の共通信号Ｓと修正された共通信号Ｓ’とが比較され：９４、そして前に計算された：２６共通信号Ｓの代わりに使用されるために、これら二つの値のうちの最小値が選択される：９６。いったん最終共通信号が計算されると、図２の残りのステップ（２８〜４２）は、この共通信号を使用して完了させられる：９８。このアルゴリズムが０．２５、０．５、０．２５という一定の重みを想定している図５の３色カラー入力信号に適用されると、この結果として図９に示す信号が得られる。この図に示すように結果として得られる信号は、ピクセル７６に関して赤色信号１００、ピクセル７４、７６に関して緑色信号１０２、ピクセル７４、７６に関して青色信号１０４、ピクセル７６、７８に関して白色信号１０６を含む。ある赤色エネルギーがピクセル７６に存在するので、ステップエッジの前部エッジに沿ったシアンの縞（フリンジ）は、視認性が減少する。したがってこの方法は、縞（フリンジ）の視認性を減少させる。更に動くエッジを示すとき発光素子間の移行は滑らかになり、エッジに沿ったジッターの出現は減少するであろう。
代替の方法も案出可能である。例えば図８のステップ８８〜９６は、図１０に示すステップで置き換えることができる。図１０に示すように共通信号の最小値は、関連する隣接ピクセルに関して決定される：１０８。この最小値と現在ピクセルに関する共通信号とを使用して重み付け平均が計算される：１１０。最後に現在ピクセルに関する元の共通信号とステップ１１０で計算された値のうちの最小値が決定される１１２。前述の方法のようにこの方法は、エッジに沿った縞またはジッターの人為構成物の視認性を減少させる。図１１は、ステップ１１０で等しい重みが適用されたときに結果として得られる信号を示す。もう一度、この信号は、ピクセル７６に関して赤色信号１１４、ピクセル７４、７６に関して緑色信号１１６、ピクセル７４、７６に関して青色信号１１８、ピクセル７６、７８に関して白色信号１２０を含む。前と同様に、ピクセル７６内の赤色信号１１４の存在は、ステップエッジに沿ったシアン縞の視認性を減少させる。
この方法の単純化は、隣接ピクセルと現在ピクセルとに亘って前に計算２８された最小共通信号を単純に計算して、この最小値を現在ピクセルに関する共通信号として適用することである。これは、関連する隣接ピクセルに関して決定１０８された最小信号に関して１．０である重みを重み付け平均ステップ１１０において適用することに相当する。
この方法はカラー縞および他の関連する撮像の人為構成物を減少させるという利点を有するが、この方法の主要な利点は品質の改善ではなく、このアルゴリズムが可能にする単純化された画像処理チェーン（連鎖）である。３色カラー入力信号の４色カラー信号への変換を含む典型的な画像処理チェーンは、図１２に示されている。この図に示すように、高解像度３色カラー信号は、表示システムへの入力１３０であり得る。この信号は理想的には、３ｎが表示装置上の発光素子の数であるデータのｎ個のピクセルを表すであろう。それからこの信号は、３ｎ個の信号値の各々に関して４色カラー信号に変換され：１３２、その結果として４ｎ個の値になる。最後にこの信号は、各発光素子に関して１個のカラー値が存在するように、４ｎ個の値から４／３ｎ個の値にダウンサンプリングされる：１３４。
処理ステップの数とこれらのステップを実行するために必要な処理パワーとを削減するために、ステップ１３２、１３４は理想的には、逆にされるであろう。しかしながら、図２に示す色変換処理が適用されると、カラー縞その他の関連人為構成物が結果として生じる可能性がある。しかしながら、共通信号が平滑化または最小化されると、ステップ１３２、１３４は、これらの人為構成物の存在なしに逆にできる。この場合、色変換処理１３２は、単にｎ個の信号値に関して実行されなくてはならないだけである。更にダウンサンプリングステップ１３４は、ｎ個の信号値を４／３ｎ個の値に減少させる。このように、必要な処理ステップを完了させるために、より低いパワーとより低いコストのプロセッサが適用できる。
２ 赤原色色度
４ 緑原色色度
６ 青原色色度
８ 色域三角形
１０ 追加色域内原色色度
１２ 追加色域外原色色度
２２ 色域画定原色に関する入力信号
２４ 追加原色正規化信号計算ステップ
２６ 追加原色に正規化された信号
２８ 共通信号の関数Ｆ１計算ステップ
３０ 共通信号の関数Ｆ２計算ステップ
３２ 追加ステップ
３４ 追加原色に正規化された出力信号
３６ 白色点正規化信号計算ステップ
４０ 共通信号の関数Ｆ３計算ステップ
４２ 追加原色に関する出力信号
５２ カーブのニー（ひざ状部）
５４ 表示装置
５６ ピクセル
５８ ピクセル
６０ ピクセル
６２ ピクセル
６４ 赤色強度
６６ 緑色強度
６８ 青色強度
７０ 表示装置
７２ ピクセル
７４ ピクセル
７６ ピクセル
７８ ピクセル
８０ 緑色信号
８２ 青色信号
８４ 白色信号
８６ 共通信号計算ステップ
８８ ピクセル選択ステップ
９０ 重み付け値選択ステップ
９４ 比較ステップ
９６ 値選択ステップ
９８ 終了
１００ 赤色信号
１０２ 緑色信号
１０４ 青色信号
１０６ 白色信号
１０８ 共通信号決定ステップ
１１０ 重み付け平均値計算ステップ
１１２ 最小値決定ステップ
１１４ 赤色信号
１１６ 緑色信号
１１８ 青色信号
１２０ 白色信号
１３０ カラー信号入力ステップ
１３２ 変換ステップ
１３４ ダウンサンプリングステップ
４ 緑原色色度
６ 青原色色度
８ 色域三角形
１０ 追加色域内原色色度
１２ 追加色域外原色色度
２２ 色域画定原色に関する入力信号
２４ 追加原色正規化信号計算ステップ
２６ 追加原色に正規化された信号
２８ 共通信号の関数Ｆ１計算ステップ
３０ 共通信号の関数Ｆ２計算ステップ
３２ 追加ステップ
３４ 追加原色に正規化された出力信号
３６ 白色点正規化信号計算ステップ
４０ 共通信号の関数Ｆ３計算ステップ
４２ 追加原色に関する出力信号
５２ カーブのニー（ひざ状部）
５４ 表示装置
５６ ピクセル
５８ ピクセル
６０ ピクセル
６２ ピクセル
６４ 赤色強度
６６ 緑色強度
６８ 青色強度
７０ 表示装置
７２ ピクセル
７４ ピクセル
７６ ピクセル
７８ ピクセル
８０ 緑色信号
８２ 青色信号
８４ 白色信号
８６ 共通信号計算ステップ
８８ ピクセル選択ステップ
９０ 重み付け値選択ステップ
９４ 比較ステップ
９６ 値選択ステップ
９８ 終了
１００ 赤色信号
１０２ 緑色信号
１０４ 青色信号
１０６ 白色信号
１０８ 共通信号決定ステップ
１１０ 重み付け平均値計算ステップ
１１２ 最小値決定ステップ
１１４ 赤色信号
１１６ 緑色信号
１１８ 青色信号
１２０ 白色信号
１３０ カラー信号入力ステップ
１３２ 変換ステップ
１３４ ダウンサンプリングステップ
Claims (17)
- ４色カラー出力信号に対応する光を放射する発光体を有する表示装置を駆動するために、３色の色域画定原色に対応する３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、該色域画定原色と一つの追加原色Ｗとに対応する４色のカラー出力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ）に変換するための方法であって、
ａ）現在ピクセルと隣接ピクセルとに関して３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の関数Ｆ１としての共通信号値Ｓを計算するステップと、
ｂ）前記現在ピクセルと隣接ピクセルとに関する共通信号に基づいて最終共通信号値Ｓ’を決定するステップと、
ｃ）前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ２の値を計算して、これを前記３色カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各々に加算することによって前記３色カラー信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を計算するステップと、
ｄ）前記最終共通信号値Ｓ’の関数Ｆ３として前記出力信号Ｗを計算するステップと、を含む方法。 - 前記最終共通信号Ｓ’を決定するステップは、前記現在ピクセルと隣接ピクセルとに関する前記共通信号Ｓの重み付け平均値を計算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記最終共通信号Ｓ’を決定するステップは、現在ピクセルと選択された隣接ピクセルとに関する共通信号Ｓの最小値を決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記最終共通信号Ｓ’を決定するステップは、
ｂ１）前記隣接ピクセルに関する最小共通信号値を決定するステップと、
ｂ２）前記最小共通信号値と前記現在ピクセルに関する共通信号値Ｓとの重み付け平均値を計算するステップと、
ｂ３）前記重み付け平均値と前記現在ピクセルに関する共通信号Ｓとの最小値としてＳ’を決定するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記関数Ｆ１は前記カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の最小値である、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２の計算された値は負である、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３は線形関数である、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３の値は反対の符号を有する、請求項７に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３は、カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）によって表される彩度を減少させるに伴って傾斜が増加する、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３は、カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）によって表される輝度を増加させるに伴って傾斜が増加する、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３は非線形であって、最終共通信号Ｓ’が高いときに、より小さな傾斜を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記関数Ｆ２、Ｆ３は、前記カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）によって表される色相にしたがって変化する、請求項１に記載の方法。
- 前記カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、これらの対応する原色の強度に非線形的に関連する、請求項１に記載の方法。
- 強度との線形性をよりよく近似するために前記カラー入力信号の値をある量だけ偏移するステップと、前記入力カラー信号の値が偏移された量の負数だけ前記３色カラー出力信号の値を偏移するステップと、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記表示装置は追加原色に対応する一つ以上の更なる発光素子を有し、また前記方法は、
ｅ）前記４色カラー出力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ）のうちの一つを取っておいて、ステップａ〜ｄを適用することによって残りの３色カラー出力信号を４色の追加カラー出力信号（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｗ2）に更に変換し、ここでは、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’が前記残りの３色の更に変換されたカラー出力信号であり、Ｗ2が更なる追加原色を駆動するための信号に対応しており、前記４色カラー出力信号のうちの３個は前記３色カラー入力信号として取り扱われ、Ｗ2はＷとして取り扱われ、（Ｘ，Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｗ2）を有する前記表示装置を駆動し、ここでは、Ｘは前記更なる変換において取って置かれたカラー出力信号であるステップと、
ｆ）任意数の追加原色に関して前記更なる変換を繰り返すステップと、を含む、請求項１に記載の方法。 - 取って置かれる前記カラー出力信号の選択は前記表示装置内の発光体の相対的電力効率に依存する、請求項１５に記載の方法。
- ｅ）各信号内の等しい量の組合せが、正規化されたカラー入力信号（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）を生成するために追加原色のＸＹＺ三刺激値に等しいＸＹＺ三刺激値を有するカラーを生成するように、前記カラー入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を正規化して、前記共通信号値と前記３色カラー信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）とを計算するためにステップａ）、ｃ）において前記正規化されたカラー入力信号を使用するステップと、
ｆ）各信号内の等しい量の組合せが表示装置白色点のＸＹＺ三刺激値に等しいＸＹＺ三刺激値を有するカラーを生成するように前記３色カラー入力信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を再正規化するステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
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