JP2008537179A - 三原色入力信号の４つの駆動信号への変換 - Google Patents

Abstract

第１、第２及び第３の入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を有する三原色入力信号を、多原色付加ディスプレイ３の四原色を駆動するための第１、第２、第３及び第４の駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を有する四原色駆動信号へと変換する方法。第１、第２及び第３の駆動信号Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を第４の駆動信号Ｐ４の関数として表現する３つの関数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３が定義される。３つの関数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３の相互の交点、並びに３つの関数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３と自身に等しい第４の駆動信号Ｐ４により定義される線Ｆ４との交点から成る交点のセットにおける第４の駆動信号Ｐ４の交点値Ｐ４ｉが決定が決定され、ここで反対の符号の一次導関数を持つ関数の交点値Ｐ４ｉのみが対象とされる。（ｉ）第４の駆動信号Ｐ４の交点値Ｐ４ｉにおいて、並びに（ii）全ての駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が正当な値を持つ第４の駆動信号Ｐ４の正当範囲ＶＲの境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘにおいて、関連する第１、第２及び第３の駆動信号Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が算出され、算出された値ＣＶ１、ＣＶ２及びＣＶ３が得られる。 第４の駆動信号Ｐ４の交点値Ｐ４ｉ及び関連する算出された値ＣＶ１、ＣＶ２及びＣＶ３を有する関心値ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３及びＰ４ｉが決定される。交点値Ｐ４ｉにおいて、関心値ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３及びＰ４ｉの最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎが算出される。最後に、最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎがそれぞれ最小又は最大となる交点値Ｐ４ｉが選択される。

Description

本発明は、三原色入力信号を多原色ディスプレイの四原色を駆動するための４つの駆動信号に変換するための方法、三原色入力信号を４つの駆動信号に変換するためのシステム、該システムを有する表示機器、三原色入力信号を４つの駆動信号に変換するためのコンピュータプログラム、前記システムを有するカメラ、及び前記カメラを有する携帯型装置に関する。

米国特許US-B-6,570,584は、従来の赤、緑及び青のサブ画素よりも多いサブ画素を持つＯＬＥＤ表示装置を開示している。付加的なサブ画素は、より広い色域を得るために、通常の赤、緑及び青のサブ画素により可能な色域外の選択された色を持ち得る。代替として、付加的なサブ画素は、ディスプレイの効率及び寿命を増大させるため、赤、緑及び青のサブ画素により可能な色域内の色を持ち得る。該表示システムは、全てのサブ画素を駆動するための適切な多色信号を生成するため、従来のＲＧＢ入力信号を利用する。

色データ変換回路は、入力信号を、サブ画素のそれぞれを制御するために必要な値へと変換する。該変換回路は、３つの利用可能なサブ画素の色のそれぞれから適切な光の量を算出し、良く知られた行列変換又はルックアップテーブルを利用して、４つのサブ画素のそれぞれにおいて望ましい色を生成する。サブ画素によって生成される光の量は、該サブ画素に供給される数値に依存する。該数値は、例えば８ビット又は６ビットの値である。一般に、三原色入力信号は、種々の方法で、サブ画素の４つの駆動値へと変換されることができる。

行列変換を実行する変換回路は、多くの行列乗算が必要とされるという欠点を持つ。リアルタイムの動作を可能とするために、高価で且つ高速な計算回路が必要とされるか、計算的に高度な数学的な算出の多くを予め計算するためのアルゴリズムが構築される必要がある。予備的な計算及びルックアップテーブルを利用する変換回路は、とり得る方法のうちの１つにアルゴリズムが予め固定されるという欠点を持つ。

本発明の目的は、三原色入力信号を多原色ディスプレイの四原色を駆動するための４つの駆動信号に変換するための方法であって、該変換が、とり得る方法のうち１つを選択する際に高い柔軟性を持つ方法を提供することにある。

本発明の第１の態様は、請求項１に記載された方法を提供する。本発明の第２の態様は、請求項７に記載されたシステムを提供する。本発明の第３の態様は、請求項８に記載された表示装置を提供する。本発明の第４の態様は、請求項１２に記載されたコンピュータプログラムを提供する。本発明の第５の態様は、請求項１４に記載されたカメラを提供する。本発明の第６の態様は、請求項１５に記載された携帯型装置を提供する。有利な実施例は、従属請求項において定義される。

本発明の第１の態様による方法は、三原色入力信号を多原色ディスプレイの四原色を駆動する４つの駆動信号に変換する。三原色入力信号は通常ＲＧＢ信号であるが、３つの異なる色のサブ画素を持つ通常のディスプレイの駆動信号を定義する他のいずれの信号が代わりに利用されても良い。三原色入力信号は、ＸＹＺ空間で定義され得る。しかしながらここでは、４つの異なる色のサブ画素を持つ多原色ディスプレイにおいて、４つの駆動信号が４つのサブ画素に供給される必要がある。通常、多原色ディスプレイは、画素毎に、３つの標準的なＲＧＢサブ画素と、別の色の少なくとも１つの更なるサブ画素とを持つ。該別の色は、ＲＧＢサブ画素により定義される色域の内側又は外側で選択され得る。該別の色は、白であっても良い。

三原色入力信号は、第１、第２及び第３の入力信号を有する。本方法は、これらの入力信号を、第１、第２、第３及び第４の駆動信号を有する四原色駆動信号へと変換する。これらの駆動信号は、多元色ディスプレイの四原色を駆動する。駆動信号が原色を駆動すると表現されたが、実際には４つのサブ画素の色は、測色学において定義されるような原色である必要はない。どの色がサブ画素のために選択されるかは問題ではなく、これらの色はディスプレイに表示されるべき色を決定するため、原色のように働く。

本方法は、第４の駆動信号の関数として、第１、第２の及び第３の駆動信号を表現する３つの関数を定義する。線形システムにおいては、これら３つの関数は直線である。非線形の色空間においては、該３つの関数は曲線を定義し得る。次いで、第４の駆動信号の値が、（ｉ）３つの関数の相互の交点及び（ii）自身に等しい第４の駆動信号により定義される直線と３つの関数との交点について決定される。これらの交点の全てにおける第４の駆動信号のこれらの値は更に、交点値と呼ばれる。上記（ｉ）及び（ii）により定義される交点に対して、反対の符号の一次導関数を持つ関数の交点値のみが重要である。更に、第４の駆動信号の境界値における第１、第２及び第３の関数の値を算出することにより、境界線を持つ関数の交点が直接的に見出される。第４の駆動信号の境界値は、４つの駆動信号の全てが正当な値を持つ、第４の駆動信号の値の範囲を決定することにより見出される。正当な値とは、変換アルゴリズムのハードウェア又はソフトウェアによる実装において許容される値である。例えば、ディジタルの実装においては、信号が８ビットのワードにより表現される場合、正当な値は０乃至２５５の範囲の中の値であり得る。該正当な値は、単に例としてだが、０から１までの範囲に正規化されても良い。第４の駆動信号の正当な範囲の決定は、未だ公開されていない欧州特許出願05102641.7において詳細に説明されている。

本方法は、第４の駆動信号の交点値において、関連する第１、第２及び第３の駆動信号を算出し、算出された値を得る。交点値のそれぞれ１つにおいて、交点値と該交点値において算出された値とを有する値のセットの最大値か又は最小値が決定される。該値のセットは更に、関心値と呼ばれる。最後に、最大値が最小となる又は最小値が最大となる交点値が選択される。かくして、３つの入力信号にフィットする４つの駆動信号の全てのとり得る組み合わせのうちの特定の１つが選択される。実際には、本例の場合、（ｉ）関連する交点における駆動値の最大値の最小値又は（ii）関連する交点における駆動値の最小値の最大値という制約の下で、変換を最適化するために、３つの入力信号から４つの出力信号への変換における自由度が利用される。

第４の駆動信号のそれぞれの関連する交点値における、前記値のセットの最大値の決定は、関連する交点値における４つの駆動信号のうち最高のものを提供する。該最高値が最小となる交点値が選択された場合、このことは４つの駆動値の最小の最大値を提供する変換である。該変換は例えば、バックライトが変調され、駆動電圧がそれに従ってスケーリングされるディスプレイにおいて、有利である。最小の最大値を提供する変換の選択は、バックライトが最大限に暗くさせられることを可能とする。最小値が最大となる交点値が選択された場合、このことは４つの駆動値の最大の最小値を提供する変換である。該変換は例えば、低レベルにおけるガンマがそれ程再現可能ではなく、低い駆動電圧が可能な限り防止されるべきディスプレイにおいて、有利である。

請求項２において定義された本発明による実施例においては、線形システムにおいては、３つの関数が直線であり、従って容易に決定され得る。

請求項３において定義された本発明による実施例においては、異なる符号の一次導関数を持つ線の交点が、単純な式を用いて決定され得る。

請求項４において定義された本発明による実施例においては、正当な範囲の外である第４の駆動値の交点値について交差が生じる場合、該交点値は第４の駆動値の最も近い境界値へとクリッピングされる。第４の駆動値の境界値は、第４の駆動値の正当な値の範囲の端の値である。

請求項５において定義された本発明による実施例においては、第４の駆動値の正当な範囲が、第１、第２及び第３の駆動信号について、第１、第２及び第３の駆動信号が正当な値を持つような第４の駆動信号のそれぞれの値を決定することにより、決定される。第４の駆動値の正当な範囲は、第１、第２及び第３の駆動信号のそれぞれ１つが正当な値を持つような第４の駆動信号の共通の範囲として定義される。

請求項６において定義された本発明による実施例においては、第４の駆動信号の共通範囲が実現可能でない場合、入力信号がクリッピングされる。

図１は、本発明による変換器のブロック図を模式的に示す。該変換器は、信号処理回路４、正当範囲決定機能部１（範囲機能部１とも呼ばれる）、選択機能部２、ディスプレイ駆動機能部５、及びディスプレイ３を有する。信号処理回路４、範囲機能部１及び選択機能部２は、適切にプログラムされたプロセッサによって又はソフトウェアアルゴリズムを処理する専用のハードウェアによって実現されても良い。

信号処理回路４は、画像入力信号ＩＶを受信し、原色入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を供給する。範囲機能部１は、該３つの入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と係数行列ＭＣを受信し、第４の駆動信号Ｐ４の共通範囲ＶＳを供給する。３つの入力信号コンポーネントＣ１、Ｃ２及びＣ３は通例ＩＳと呼ばれ、該信号は通常ＲＧＢ信号であるが、標準的な３サブ画素ディスプレイの画素毎に３つのサブ画素の光の量を定義する他の信号であっても良い。本発明によれば、これら３つの入力信号ＩＳは、４サブ画素ディスプレイ３の画素３４毎に４つのサブ画素３０乃至３３についての駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４へと、変換又はマッピングされる必要がある。駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４は、集合的にＤＳとも呼ばれる。範囲機能部１は、それぞれが入力信号ＩＳの関数として３つの駆動値Ｐ１乃至Ｐ３のうちの１つを定義する３つの関数Ｆ１乃至Ｆ３（図２を参照のこと）と、残りの第４の駆動値Ｐ４とを利用する。係数行列ＭＣは、４つのサブ画素の色点により定義される。

範囲機能部１の動作は、正規化された駆動値が利用される場合の三原色から四原色への変換について、図２に詳細に示される。

選択機能部２は正当範囲ＶＳ、入力信号ＩＳ、係数行列ＭＣ及び選択基準又は制約ＣＯＮを受信し、ディスプレイ駆動機能部５を介して、ディスプレイ３のサブ画素３０乃至３３にＮ個の駆動信号ＤＳを供給する。ディスプレイ駆動機能５は、ディスプレイ駆動機能５の前の動作が線形の光ドメインで実行される場合には、ガンマ機能部を有しても良い。

本発明は、３つの入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３から４つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４へのとり得るマッピングのうち最適なものが選択されるような、特定の制約ＣＯＮの実装に向けたものである。最初に、第４の駆動信号Ｐ４の関数として第１、第２及び第３の駆動信号Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を表す３つの関数Ｆ１＝Ｐ１（Ｐ４）、Ｆ２＝Ｐ２（Ｐ４）及びＦ３＝Ｐ３（Ｐ４）が決定される。次いで、第４の駆動信号Ｐ４の交点値Ｐ４ｉが、３つの関数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３の相互の交点、及び自身に等しい第４の駆動信号Ｐ４により定義される線Ｆ４と３つの関数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３との交点から成る交点のセットにおいて決定される。逆の符号の１次導関数を持つ関数の交点値Ｐ４ｉのみが重要である。ここで、第４の駆動信号Ｐ４の交点値Ｐ４ｉにおける第１、第２及び第３の駆動信号Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が算出され、算出された値ＣＶ１、ＣＶ２及びＣＶ３が得られる。更に、第４の駆動信号Ｐ４の正当な範囲ＶＲの境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘにおける、関連する第１、第２及び第３の駆動信号Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が算出される。これらの値のセットは関心値（ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、Ｐ４ｉ）と呼ばれ、交点値Ｐ４ｉと、第４の駆動信号Ｐ４の境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘと、関連する算出された値ＣＶ１、ＣＶ２及びＣＶ３とを有する。各セットについて、第４の駆動値Ｐ４の関連する値における関心値ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、Ｐ４ｉの最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎが決定される。関連する値Ｐ４は、交点値の１つか、又は最大値Ｖｍａｘ若しくは最小値Ｖｍｉｎのうちの一方かの、いずれかである。最後に、最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎがそれぞれ最小又は最大となる第４の駆動値Ｐ４の値が選択される。該アルゴリズムは、図２及び図３に関連して更に説明される。

信号処理回路４がカメラによって置き換えられ、３つの入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３が該カメラによって供給され、入力信号ＩＶが存在しなくても良い。該カメラはまた、４つの駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を供給しても良い。該カメラは好ましくは、該カメラが３つの入力信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を供給すべきか４つの駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を駆動すべきかを定義するユーザ入力を受け付ける。

図２は、第４の駆動値の関数として４つの駆動値のグラフの例を示す。第４の駆動信号Ｐ４は水平軸に沿って示され、３つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ３は第４の駆動信号Ｐ４と共に垂直軸に沿って示されている。３つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ３は、第４の駆動信号Ｐ４の関数として定義される。即ちＦ１＝Ｐ１（Ｐ４）、Ｆ２＝Ｐ２（Ｐ４）及びＦ３＝Ｐ３（Ｐ４）である。第４の駆動信号Ｐ４は、原点を通る直線であり、１である１次関数を持つ。４つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４の正当な範囲は、間隔０乃至１に正規化されている。３つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ３の全てがそれぞれの正当な範囲内の値を持つ第４の駆動信号Ｐ４の共通範囲ＶＳは、値Ｐ４ｍｉｎからＰ４ｍａｘまでに亘り、これらの境界値を含む。

好ましくは、第４の駆動信号Ｐ４の関数として３つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ３を定義する関数が

によって定義される線形光学ドメインが選択される。ここで、Ｐ１乃至Ｐ３は３つの駆動信号であり、（Ｐ１'、Ｐ２'、Ｐ３'）は通常はＲＧＢ信号である入力信号により定義され、係数ｋｉは３つの駆動値Ｐ１乃至Ｐ３に関連する三原色の色点と第４の駆動信号Ｐ４に関連する原色の色点との間の依存性を定義する。

これらの関数の要素間の関連を更に説明するため、三原色から四原色への標準的な変換に上述の関数がどのように関連するかを示す。三原色から四原色への標準的な変換においては、駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４を有する駆動信号ＤＳが、以下の行列演算により線形色空間ＸＹＺへと変換される。

係数ｔｉｊを持つ該行列は、４つのサブ画素の四原色の色座標を定義する。駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４は未知であり、多原色変換により決定される必要がある。第４の原色の導入の結果、複数のとり得る解が存在するため、該式１は即座には解けない。入力信号成分Ｃ１、Ｃ２及びＣ３はここで、線形ＸＹＺ色空間により定義されることを示すために、Ｃｘ、Ｃｙ及びＣｚによって置き換えられる。

本発明により解決される問題は、変換の自由度に効率的に対処し、且つ共通範囲のリアルタイムの決定が可能であるように効率的であるアルゴリズムの作成方法である。駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４の駆動値に対して、これらの可能性のうちの特定のリアルタイム選択が適用される。

式１は以下のように書き直すことができる。

ここで行列［Ａ］は、標準的な三原色系における変換行列として定義される。式２の項を逆行列［Ａ^−１］により乗算することにより、式３が得られる。

ベクトル［Ｐ１'、Ｐ２'、Ｐ３'］は、ディスプレイシステムが三原色のみを含む場合に得られる原色値を表す。最後に、式３は式４へと書き直される。

かくして、三原色Ｐ１乃至Ｐ３のいずれの駆動信号もが、第４の原色Ｐ４の関数として式４により表現される。これらの一次関数は、図２に示されるように第４の原色Ｐ４及び第４の原色Ｐ４の値により定義される２次元空間における３本の線を定義する。図２における全ての値は正規化され、４つの駆動値Ｐ１乃至Ｐ４の値は範囲０≦Ｐｉ≦１内である必要があることを意味する。図２から、関数Ｐ１乃至Ｐ３の全てが正当な範囲内の値を持つＰ４の共通範囲ＶＳがどの範囲であるかが直接的且つ視覚的に明らかである。

基本的に、斯かる共通範囲ＶＳが存在しない場合には、入力される色が四原色の色域の外であり、従って正しく再生され得ない。斯かる色については、これらの色を該色域へとクリッピングするクリッピングアルゴリズムが適用されるべきである。

共通範囲Ｐ４ｍｉｎ乃至Ｐ４ｍａｘを算出する方式は、未公開の欧州特許出願05102641.7において説明されている。

図２における例においては、正当範囲ＶＳの境界Ｐ４ｍｉｎは、Ｐ４ｍｉｎよりも小さいＰ４の値について１よりも大きな値を持つ関数Ｆ２により定義される。正当範囲ＶＳの境界Ｐ４ｍａｘは、Ｐ４ｍａｘよりも大きいＰ４の値について１よりも大きな値を持つ関数Ｆ３により定義される。

関数Ｆ１とＦ４との交点は、第４の駆動値Ｐ４の値Ｐ４ｉ１にある。関数Ｆ１とＦ３との交点は、第４の駆動値Ｐ４の値Ｐ４ｉ２にある。関数Ｆ３とＦ４との交点は、第４の駆動値Ｐ４の値Ｐ４ｉ３にある。関数Ｆ２とＦ３との交点は、第４の駆動値Ｐ４の値Ｐ４ｉ４にある。関数Ｆ２とＦ４との交点は、第５の駆動値Ｐ４の値Ｐ４ｉ５にある。関数Ｆ１とＦ２との交点は、図示されていない。

交点Ｐ４ｉ３及び関数Ｆ１とＦ２との交点は重要ではない。なぜなら、交差する関数の一次関数が同一の符号を持つからである。また、交点Ｐ４ｉ１及びＰ４ｉ５は重要ではない。なぜなら、これらの交点は正当範囲の外側にあるからである。他の交点Ｐ４ｉ２及びＰ４ｉ４のそれぞれ１つにおいて、並びに境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘにおいて、関数Ｆ１乃至Ｆ３の値が決定される。図示される例においては、交点Ｐ４ｉ１における関数Ｆ１乃至Ｆ３の値ＣＶ１１、ＣＶ２１及びＣＶ３１と、交点Ｐ４ｉ４における関数Ｆ１乃至Ｆ３の値ＣＶ１４、ＣＶ２４及びＣＶ３４のみが示されている。交点Ｐ４ｉ１及びＰ４ｉ４における関数Ｆ４の値は、交点値と等しい。

ここで、各交点及び境界値において、関数Ｆ１乃至Ｆ４のうちどれが最高（又は最低）の値を持つかがチェックされる。図示される例においては、正当範囲内の境界値及び交点値Ｐ４ｍｉｎ、Ｐ４ｉ２、Ｐ４ｉ４及びＰ４ｍａｘについて、関数Ｆ１乃至Ｆ４の最高値はそれぞれ、１、ＣＶ２２，ＬＭＡＸ及び１である。

次いで、前記最高値が最小となる（又は最低値が最高となる）交点又は境界値が選択される。図示される例においては、交点又は境界値における関数の最小の最高値は、Ｐ４ｉ４におけるそれぞれ関数Ｆ２及びＦ３のＣＶ２４及びＣＶ３４である。これら最小の最高値は、ＬＭＡＸにより示される。

図３は、本発明によるアルゴリズムのフロー図を示す。ステップＳ０において、変数ｉ及びｕがゼロに設定される。ステップＳ１において、変数ｊが変数ｉ＋１に等しくされる。ステップＳ２において、係数ｋ（ｉ）の符号が係数ｋ（ｊ）の符号と比較される。ここで係数ｋ（ｉ）及びｋ（ｊ）は、式４における係数ｋ１乃至ｋ３である。前記符号が等しい場合には、本アルゴリズムはステップＳ１０に進み、変数ｊを１だけ増大させる。ステップＳ９において、該増大させられた値ｊが４より小さいか否かがチェックされる。肯定であれば本アルゴリズムはステップＳ２に進み、否であれば、ステップＳ８において変数ｉが１だけ増大させられ、ステップＳ７において該増大させられた変数ｉが４より小さいか否かがチェックされる。肯定であれば本アルゴリズムはステップＳ１に進み、否であれば本アルゴリズムはステップＳ１１へと進む。

ステップＳ２において、前記符号が等しくなく、従って線が逆の符号の一次導関数を持つことが検出された場合、ステップＳ３において２つの線の交点値Ｐ４ｉが、式：
Ｐ４ｉ＝（Ｐｊ'−Ｐｉ'）／（ｋｉ−ｋｊ）
により決定される。ここでＰｊ'及びＰｉ'は、式４のＰ１'乃至Ｐ４'のそれぞれ１つであり、自身に等しい第４の駆動信号（Ｐ４）が、
Ｐ４＝Ｐ４'＋ｋ４＊Ｐ４ （ここでＰ４'＝０且つｋ４＝１）
により定義される。

ステップＳ４において、交点値Ｐ４ｉが、正当範囲の上限Ｐ４ｍａｘよりも小さく且つ正当範囲の下限Ｐ４ｍｉｎよりも大きいか否かがチェックされる。交点値Ｐ４ｉが正当範囲内にない場合、本アルゴリズムはステップＳ１０に進む。交点値Ｐ４ｉが正当範囲内にある場合、ステップＳ５において、その値がＰ４（ｕ）として保存され、ステップＳ６においてｕの値が１だけ増大させられる。

ステップＳ１１において下限値Ｐ４ｍｉｎがＰ４（ｕ）として保存され、ステップＳ１２においてｕの値が１だけ増大させられ、ステップＳ１３において境界値Ｐ４ｍａｘがＰ４（ｕ）として保存され、ステップＳ１４において変数ｕが１に設定される。ステップＳ１５において、ｕの実際の値について、該ｕの値について保存されたＰ４の値について式４を利用することにより、値Ｐ１乃至Ｐ３が算出される。Ｐ４の保存された値はＰ４（ｕ）により示され、交点値Ｐ４ｉのうちの１つか、又は境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘの一方かのいずれかである。また、保存された値Ｐ４（ｕ）自身が、Ｐ４のための値として取得される。

ステップＳ１６において、値Ｐ１乃至Ｐ４の最大値がＰ４ｍ（ｕ）として保存される。ステップＳ１７においてｕの値が１だけ増大させられ、ステップＳ２０においてｕ＜ｓｉｚｅ（Ｐ４）であるか否かがチェックされる。ここでｓｉｚｅ（Ｐ４）は、交点値Ｐ４ｉの数と２つの境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘとの合計である。

肯定であれば、ステップＳ１５においてＰ１乃至Ｐ４の値が算出される。ステップＳ１６において、値Ｐ１乃至Ｐ４の最大値Ｐ４ｍ（ｕ）が決定され保存される。ステップＳ１７において、変数ｕが１だけ増大させられ、本アルゴリズムはステップＳ２０に進む。全ての最大値の算出の後、ステップＳ２０におけるチェックの結果は否であり、ステップＳ１８において、保存された最大値Ｐ４ｍ（ｕ）の最小値Ｐ４ｏｐｔが決定される。本アルゴリズムの核は、ステップＳ１９において終了する。

他の駆動値Ｐ１乃至Ｐ３の値は、３つの関数Ｆ１乃至Ｆ３における該最適値Ｐ４ｏｐｔを代入することにより、ここで算出されることができる。該最小値Ｐ４ｏｐｔ（図２におけるＰ４ｉ４）は、三原色入力信号Ｃｘ、Ｃｙ及びＣｚから４つの駆動値Ｐ１乃至Ｐ４への選択されるマッピングを定義する。ここで該選択は、特定の制約を利用して実行される。該特定の制約は、全ての関心点における関数Ｆ１乃至Ｆ４の値のセットのうち、最大値が最小である値のセットが選択されるというものである。関心点は、関数Ｆ１乃至Ｆ４の全ての交点Ｐ４ｉ並びに２つの境界値Ｐ４ｍｉｎ及びＰ４ｍａｘを有する。代替として、前記特定の制約は、全ての関心点における値のセットのうち最小値が決定されること、及び該最小値が最大となる関心点が選択されることであっても良い。

全ての交点が正当範囲ＶＳの外側である場合には、Ｐ４ｏｐｔは境界値Ｐ４ｍｉｎ又はＰ４ｍａｘと等しくなる。

図４は、変調バックライトディスプレイにおけるアルゴリズムの適用のブロック図を示す。ここで説明される多原色変換は、ディスプレイの画素を照射するための照射ユニットが存在するディスプレイにおいて良く知られた動的コントラスト強調手法と組み合わせられる。良く知られた例は、ＬＣＤと組み合わせられたバックライトユニットである。

ブロックＭＰＡは、本発明の実施例による特定の制約下での多原色変換を表す。多原色変換は、３つの入力信号Ｒ、Ｇ及びＢを受信し、４つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４を供給する。動的コントラスト強調回路ＤＣＥは、４つの駆動信号Ｐ１乃至Ｐ４を受信し、補正された駆動信号Ｐ１'乃至Ｐ４'を四原色ディスプレイＦＰＤに供給する。動的コントラスト強調回路ＤＣＥは更に、ディスプレイＦＰＤの画素を照射するバックライトユニットＢＬに、制御信号ＢＬＭを供給する。変調バックライトディスプレイの動作は、図５に関連して説明される。

図５Ａ乃至５Ｃは、三原色Ｒ、Ｇ及びＢを用いる変調バックライトディスプレイにおけるアルゴリズムの適用を説明するためのグラフを示す。図５Ａ乃至５Ｃの全てにおいて、水平軸は入力信号Ｒ、Ｇ及びＢのとり得る値を表す。図示される例においては、入力信号Ｒ、Ｇ及びＢは、０から２５５までの値をとる８ビットのワードである。垂直軸は、特定の入力画像において値が出現する回数を表す。

図５Ａは、通常赤の原色を表す入力信号Ｒについてのヒストグラムを示す。特定の入力画像について、入力信号Ｒの最高値はＭＶＲである。図５Ｂは、通常緑の原色を表す入力信号Ｇについてのヒストグラムを示す。入力信号Ｇの最高値はＭＶＧである。図５Ｃは、通常青の原色を表す入力信号Ｂについてのヒストグラムを示す。入力信号Ｂの最高値はＭＶＢである。

図示される例においては、入力信号Ｂが最高の最大値を持つ。従って、値ＭＶＢが２５５に等しくなるように選択された同一のファクタで、入力信号Ｒ、Ｇ及びＢの全てを増幅することが可能である。バックライトユニットＢＬは、元のＲ、Ｇ及びＢ入力信号及びバックライトユニットＢＬの元の輝度を用いた場合と同じディスプレイの輝度を得るため、自身の輝度が同一のファクタで減少するように制御される必要がある。

多原色変換ＭＰＡは、駆動値Ｐ１乃至Ｐ４の最大値が最小となるという制約の下、入力信号Ｒ、Ｇ及びＢ（通常はＥＢＵのＲ、Ｇ及びＢ信号である）を駆動値Ｐ１乃至Ｐ４へとマッピングする。従って、バックライトユニットＢＬは、最大限に暗くさせられることができる。

代替として、他の用途においては、低い駆動値を可能な限り避けるため（例えば特定のディスプレイのガンマ機能部におけるエラーを避けるため）、駆動値Ｐ１乃至Ｐ４の最小値が最大となるという制約の下、入力信号Ｒ、Ｇ及びＢを駆動値Ｐ１乃至Ｐ４へとマッピングするマッピングを決定することが有利となり得る。

本発明による多原色変換ＭＰＡは、入力信号Ｒ、Ｇ及びＢにより定義される入力色範囲の全体を、同一の方法で駆動値Ｐ１乃至Ｐ４にマッピングする必要はない。多原色変換ＭＰＡは、例えば入力信号Ｒ、Ｇ及びＢにより定義される画像ヒストグラム（図５Ａ乃至Ｃ）の境界に近い色のみのような、入力色範囲のサブセットについての特定の制約を利用しても良い。

図６は、ＲＧＢＷディスプレイについて、第４の駆動値の関数として４つの駆動値のグラフを示す。

Ｗサブ画素の色度がＲＧＢサブ画素により生成される色度図の白色点と一致する特殊な状況においては、関数Ｆ１乃至Ｆ３はより単純になる。即ち、式４の係数ｋ１乃至ｋ３が全て同一の負の値を持つ。従って、関数Ｆ１乃至Ｆ３を表す直線は、同一の角度で直線Ｐ４＝Ｐ４と交差する。更にＷサブ画素の最大限とり得る輝度がＲＧＢサブ画素の最大限とり得る輝度と等しい場合には、式４の係数ｋ１乃至ｋ３の全てが値−１を持ち、関数Ｆ１乃至Ｆ３を表す直線は直線Ｐ４＝Ｐ４と９０度で交差する。

図６に示された特定の例においては、ディスプレイＦＰＤはＲＧＢＷ（赤、緑、青、白）サブ画素を有し、式４における係数ｋ１乃至ｋ３は全て−１である。従って、関数Ｆ１乃至Ｆ３は、直線Ｐ４＝Ｐ４と９０度で交差する直線であり、それぞれ垂直軸においてＰ１'、Ｐ２'及びＰ３'の初期値を持つ。斯かるディスプレイは、特に効率的なバックライト変調を可能とする。なぜなら、色の殆どが白色成分を部分的に利用するからである。第４の駆動値Ｐ４の正当範囲はここでは０乃至１の値をカバーする。

関数Ｆ１＝Ｐ１（Ｐ４）とＦ４＝Ｐ４（Ｐ４）との交差は、Ｐ４＝Ｐ４ｉ１３において発生する。関数Ｆ２＝Ｐ２（Ｐ４）とＦ４との交差は、Ｐ４＝Ｐ４ｉ１２において発生する。関数Ｆ３＝Ｐ３（Ｐ４）とＦ４との交差は、Ｐ４＝Ｐ４ｉ１１において発生する。関数Ｆ１乃至Ｆ４の全ての値は、Ｐ４のこれらの交点値のそれぞれにおいて、並びに境界値０及び１において決定される。Ｐ４のこれらの値のそれぞれにおける関数Ｆ１乃至Ｆ４の最大値が比較され、該最大値が最小となるＰ４の値が選択される。

図６に示された例においては、Ｐ４＝０については最大値はＰ１'であり、Ｐ４＝Ｐ４ｉ１１及びＰ４＝Ｐ４ｉ１２については最大値は関数Ｆ１の値であり、Ｐ４＝Ｐ４ｉ１３については最大値はＦ４の値と等しい関数Ｆ１の値であり、Ｐ４＝Ｐ４ｍａｘにおいては最大値は関数Ｆ４の値である。図６から、決定される最大値の最小値はＰ４＝Ｐ４ｉ１３において出現することが明らかである。

カメラ、プリンタ及びディスプレイを有するシステムにおいては、正確な色がプリントされ表示されることが重要である。それ故、カメラとプリンタ又はディスプレイ装置との間で交換される画像情報は、ユニバーサルなフォーマットであるべきである。該ユニバーサルなフォーマットは、好ましくはＸＹＺ色空間である。カメラから画像を受信する装置は、ＸＹＺ色空間における該画像を該装置により必要とされる色空間へと変換する色管理モジュールを持つ。プリンタにおいては、該色管理モジュールは、ＸＹＺ空間における画像を、通常ＣＭＹ色空間へと変換する。ディスプレイにおいては、色管理モジュールはＸＹＺ空間における画像を、通常ＲＧＢ色空間へと変換する。しかしながら、本発明によるディスプレイにおいては、ディスプレイにおける色管理モジュールは、ＸＹＺ空間における画像を、４つのサブ画素の四原色により定義される色空間へと変換する。該変換は直接実行されても良いし、又はＲＧＢ色空間を介して実行されても良い。

更に、実際には、本明細書において開示されたアルゴリズムの構成要素は、全体的に又は一部が、ハードウェアとして又は特殊なディジタル信号プロセッサ若しくは汎用プロセッサにおいて動作するソフトウェアとして実現されても良いことは、留意されるべきである。該ハードウェアは、特定用途向けＩＣの一部であっても良い。

コンピュータプログラムとは、汎用又は特殊用途向けのプロセッサが、本発明のいずれかの特徴的な機能を実行することを可能とする、コマンドの集合のいずれかの物理的な実現と理解されるべきである。該コマンドは、１つのステップで、又は一連のロードステップで、プロセッサにロードされても良い。該一連のロードステップは、例えば中間言語及び／又は最終的なプロセッサ言語への翻訳のような、中間の変換ステップを含んでも良い。とりわけ、コンピュータプログラムは、例えばディスク又はテープのような媒体上のデータ、メモリ、有線又は無線ネットワーク接続を介して伝送されるデータ、又は例えば紙のような何らかの他の媒体上のプログラムコードとして実現されても良い。プログラムコードの他に、プログラムのために必要な特徴的なデータもがコンピュータプログラムとして実施化されても良い。例えばデータ入力及び出力ステップのような本方法の動作のために必要とされるステップの幾つかは、コンピュータプログラムにおいて定義される代わりに、プロセッサの機能に既に存在していても良い。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。

請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

本発明による変換器のブロック図を模式的に示す。 第４の駆動値の関数として４つの駆動値のグラフの例を示す。 本発明によるアルゴリズムのフロー図を示す。 変調バックライトディスプレイにおけるアルゴリズムの適用のブロック図を示す。 変調バックライトディスプレイにおける適用を説明するためのグラフを示す。 変調バックライトディスプレイにおける適用を説明するためのグラフを示す。 変調バックライトディスプレイにおける適用を説明するためのグラフを示す。 ＲＧＢＷディスプレイについて、第４の駆動値の関数として４つの駆動値のグラフを示す。

Claims (15)

1. 第１、第２及び第３の入力信号を有する三原色入力信号を、多原色付加ディスプレイの四原色を駆動するための第１、第２、第３及び第４の駆動信号を有する四原色駆動信号へと変換する方法であって、
   前記第１、第２及び第３の駆動信号を前記第４の駆動信号の関数として表現する３つの関数を定義するステップと、
   前記３つの関数の相互の交点、及び前記３つの関数と自身に等しい前記第４の駆動信号により定義される線との交点から成る交点のセットにおける前記第４の駆動信号の交点値を決定するステップであって、反対の符号の一次導関数を持つ関数の交点値のみが対象とされるステップと、
   前記第４の駆動信号の交点値において、及び全ての前記駆動信号が正当な値を持つ前記第４の駆動信号の正当範囲の境界値において、関連する第１、第２及び第３の駆動信号を算出し、算出された値を得るステップと、
   前記交点値及び前記境界値並びに関連する前記算出された値を有する関心値を決定するステップと、
   前記交点値及び前記境界値において、前記関心値の最大値又は最小値を選択するステップと、
   前記最大値又は最小値がそれぞれ最小又は最大となる前記交点値又は前記境界値を選択するステップと、
   を有する方法。
2. 前記３つの関数は、
   

   

   により決定される３つの線であり、ここでＰ１乃至Ｐ４はそれぞれ第１、第２、第３及び第４の駆動信号であり、Ｐ１'、Ｐ２'及びＰ３'は前記第１、第２及び第３の入力信号により定義され、係数ｋ１乃至ｋ３は前記第１、第２及び第３の駆動信号に関連する三原色と前記第４の駆動信号に関連する他の原色との間の依存性を定義する、請求項１に記載の方法。
3. 自身に等しい前記第４の駆動信号は、
   Ｐ４＝Ｐ４'＋ｋ４＊Ｐ４
   により定義され、ここでＰ４'＝０及びｋ４＝１であり、関連する係数ｋ１乃至ｋ４が異なる符号を持つ線の所定の対について、前記交点値が
   Ｐ４ｉ＝（Ｐｊ−Ｐｍ）／（ｋｍ−ｋｊ）
   であり、ここでＰｊは前記線の対のうち第１の線に関連するＰ１'、 Ｐ２'、 Ｐ３'及びＰ４'のうちの１つであり、
   Ｐｍは前記線の対のうち第２の線に関連するＰ１'、 Ｐ２'、 Ｐ３'及びＰ４'のうちの１つであり、
   ｋｊは前記第１の線に関連するｋ１、ｋ２、ｋ３及びｋ４のうちの１つであり、
   ｋｍは前記第２の線に関連するｋ１、ｋ２、ｋ３及びｋ４のうちの１つである、請求項２に記載の方法。
4. 前記第４の駆動値の前記正当範囲の外の交点が、前記交点に最も近い前記境界値の１つへとクリッピングされ、クリッピングされた第４の交点値が得られ、前記クリッピングされた第４の交点値は、前記正当範囲の外の前記交点値に関連する関心値を決定する際に利用される、請求項１に記載の方法。
5. 前記駆動信号の全てが正当な値を持つ前記第４の駆動信号の前記正当範囲は、
   前記第１、第２及び第３の駆動信号について、前記第１、第２及び第３の駆動信号が正当な値を持つ前記第４の駆動信号のそれぞれの範囲を決定するステップと、
   前記第１、第２及び第３の駆動信号のそれぞれ１つが正当な値を持つ前記第４の駆動信号の共通範囲として前記正当範囲を決定するステップと、
   を実行することにより決定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記第４の駆動信号の共通範囲が実現可能でない場合に、前記入力信号をクリッピングするステップを更に有する、請求項５に記載の方法。
7. 第１、第２及び第３の入力信号を有する三原色入力信号を、多原色付加ディスプレイの四原色を駆動するための第１、第２、第３及び第４の駆動信号を有する四原色駆動信号へと変換するシステムであって、
   前記第１、第２及び第３の駆動信号を前記第４の駆動信号の関数として表現する３つの関数を定義する手段と、
   前記３つの関数の相互の交点、及び前記３つの関数と自身に等しい前記第４の駆動信号により定義される線との交点から成る交点のセットにおける前記第４の駆動信号の交点値を決定する手段であって、反対の符号の一次導関数を持つ関数の交点値のみが対象とされる手段と、
   前記第４の駆動信号の交点値において、及び全ての前記駆動信号が正当な値を持つ前記第４の駆動信号の正当範囲の境界値において、関連する第１、第２及び第３の駆動信号を算出し、算出された値を得る手段と、
   前記交点値及び前記境界値並びに関連する前記算出された値を有する関心値を決定する手段と、
   前記交点値及び前記境界値において、前記関心値の最大値又は最小値を選択する手段と、
   前記最大値又は最小値がそれぞれ最小又は最大となる前記交点値を選択する手段と、
   を有するシステム。
8. 請求項７に記載のシステムと、表示されるべき画像を表す入力信号を受信し前記第１、第２及び第３の入力信号を前記システムに供給するための信号プロセッサと、表示装置であって前記表示装置のサブ画素に対する前記第１、第２、第３及び第４の駆動信号を受信するための表示装置と、を有する表示機器。
9. 前記表示機器は、前記サブ画素を照射するための光源ユニットであって前記光源ユニットにより生成される光の強度を変調するための変調信号を受信するための入力部を持つ光源ユニットを更に有し、前記最大値又は最小値を選択する手段は最大値を選択するように構成され、前記交点値を選択する手段は前記選択された最大値の最小値を選択するように構成され、前記表示機器は更に、前記第１、第２、第３及び第４の駆動信号を受信して、前記第１、第２、第３及び第４の駆動信号のうち最も大きな振幅を持つ１つが許容可能な最大の振幅以下の振幅を持つ場合に、前記光の強度を減少させ、それに従って前記第１、第２、第３及び第４の駆動信号の振幅を増大させるための変調信号を供給するための制御ユニットを有する、請求項８に記載の表示機器。
10. 前記表示装置はガンマ機能部を持ち、前記最大値又は最小値を選択する手段は最小値を選択するように構成され、前記交点値を選択する手段は前記選択された最小値の最大値を選択するように構成された、請求項８に記載の表示機器。
11. 前記表示装置はガンマ機能部を持ち、前記最大値又は最小値を選択する手段は最大値を選択するように構成され、前記交点値を選択する手段は前記選択された最大値の最小値を選択するように構成された、請求項８又は１０に記載の表示機器。
12. プロセッサが請求項１に記載の方法を実行することを可能とするためのプロセッサ読み取り可能なコードを有するコンピュータプログラムであって、前記プロセッサ読み取り可能なコードは、
    前記第１、第２及び第３の駆動信号を前記第４の駆動信号の関数として表現する３つの関数を定義するコードと、
    前記３つの関数の相互の交点、及び前記３つの関数と自身に等しい前記第４の駆動信号により定義される線との交点から成る交点のセットにおける前記第４の駆動信号の交点値を決定するコードであって、反対の符号の一次導関数を持つ関数の交点値のみが対象とされるコードと、
    前記第４の駆動信号の交点値において、及び全ての前記駆動信号が正当な値を持つ前記第４の駆動信号の正当範囲の境界値において、関連する第１、第２及び第３の駆動信号を算出し、算出された値を得るコードと、
    前記交点値及び前記境界値並びに関連する前記算出された値を有する関心値を決定するコードと、
    前記交点値及び前記境界値において、前記関心値の最大値又は最小値を選択するコードと、
    前記最大値又は最小値がそれぞれ最小又は最大となる前記交点値又は前記境界値を選択するコードと、
    を有するコンピュータプログラム。
13. 前記コンピュータプログラムは、画像処理アプリケーションにおけるソフトウェアプラグインである、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
14. 請求項７に記載のシステムと、前記第１、第２及び第３の入力信号を供給するための画像センサとを有するカメラ。
15. 請求項１４に記載のカメラを有する携帯型装置。

Images