JP2009500654A - ディスプレイを駆動するための信号を変換する方法及び装置並びに前記方法及び装置を利用したディスプレイ - Google Patents

Abstract

表示要素のアレイを含むディスプレイを駆動するための方法、装置及びコンピュータプログラムであって、各前記要素は赤、緑、青及び白色のサブ画素を有し、前記方法は、前記ディスプレイの各前記要素の赤、緑及び青色を制御するための入力信号を受信するステップと、各前記要素の前記赤、緑、青及び白色のサブ画素のための対応する赤、緑、青及び白の出力駆動信号を生成するように前記入力信号を処理するステップであって、出力色域の外にある全ての入力色が前記出力色域の所定の領域内にマッピングされ、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色が前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へとマッピングされるステップと、前記ディスプレイの各前記要素についてのそれぞれのサブ画素に前記出力駆動信号を供給するステップとを有する。

Description

本発明は、画素のアレイを有するディスプレイを駆動するための方法、装置及びコンピュータプログラムに関する。

画素化されたカラーディスプレイの最も一般的な形態は、現在はカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。カラーＬＣＤは一般に、表示要素の２次元のアレイを有し、それぞれの要素が関連する色フィルタを利用する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のサブ画素を含む。各素子の色フィルタは、該フィルタを通過する光の約２／３を吸収する。光透過率を増大させるため、図１に示されるような態様で、白色のサブ画素を各要素に追加することが本分野において知られた方法である。図１において、３サブ画素のＲＧＢ要素が１０によって示され、白（Ｗ）サブ画素を含む４サブ画素のＲＧＢＷ要素が２０によって示される。

要素２０において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）サブ画素はそれぞれ、要素１０に含まれる対応するカラーサブ画素の面積の７５％の面積を持つ。しかしながら、要素２０の白（Ｗ）サブ画素は色フィルタを持たず、動作中は、要素２０の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）サブ画素を通る透過光の合計に略相当する光の量を通過させることが可能である。従って要素２０は、要素１０よりも略１．５倍多い光を透過させることが可能である。斯かる増大された透過性は、テレビジョンを実装するために利用されるＬＣＤにおいて、増大されたディスプレイの明るさが望ましいラップトップ型コンピュータにおいて、投射型テレビジョン（前面投射及び背面投射型、ＬＣＤ、並びにＤＬＰ）において、電力を節約しそれにより実用的なバッテリ寿命を長くするためにエネルギー効率が非常に良い背面照射型ディスプレイが望ましいラップトップ型コンピュータにおいて、及びＬＣＤ／ＤＬＰグラフィクス投射器（プロジェクタ）において、有益である。しかしながら、要素１０に白（Ｗ）サブ画素を導入して要素２０を生成することは、ディスプレイにおけるカラー画像の最適な再生を提供するための、各要素２０のＲ、Ｇ、Ｂ及びＷサブ画素に対する最適な駆動に関する技術的な問題をもたらす。

それぞれが要素のアレイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であって、それぞれの要素が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）のサブ画素を含む液晶ディスプレイは、米国特許出願公開US2004/0046725に記載されている。更に、該記載されているディスプレイは、ゲート信号をサブ画素に送信するためのゲートラインと、データ信号をサブ画素に送信するためのデータラインとを含む。該記載されているディスプレイはそれぞれ更に、ゲートラインにゲート信号を供給するためのゲートドライバと、データラインにデータ電圧を供給するためのデータドライバと、画像信号変更器とを含む。画像信号変更器は、三色画像信号を四色画像信号に変換するためのデータ変換器と、該データ変換器からの四色画像信号を最適化するデータ最適化器と、クロックと同期して該最適化された信号をデータドライバに供給するデータ出力ユニットとを含む。

赤−緑−青（ＲＧＢ）空間は、成分が所定の色を作り出す赤、緑及び青強度である、３次元の色空間である。ＲＧＢベースの色空間は、コンピュータグラフィクスにおいて最も一般に利用されている色空間であり、その理由は主に、殆どのカラーディスプレイにより直接にサポートされるからである。ＲＧＢベースのファミリ内の色空間の群は、色相−明度−彩度（Hue-Lightness-Saturation、ＨＬＳ）空間及びＲＧＢ空間を含む。

図２は、二重の六角錐（hexcone）である、ＨＬＳ空間の図である。ＨＬＳ空間の色成分は、色相、明度及び彩度である。色相は、通常色と考えられるものである。明度は、色における黒又は白の量である（明度を増大させることは色を明るくし、明度を減少させることは色を暗くする）。彩度は、色の純度の尺度である。彩度が減少させられると、色はよりグレーになり、ゼロの彩度値は、グレースケール値に帰着する。

赤、緑及び青の色を３次元カーテシアン座標系にマッピングすることは、ＲＧＢ色空間を生成する。このことは３次元の立方体に帰着し、その例が図３ａに示される。該座標系の原点は黒であり、該原点ではＲＧＢ色成分が全てゼロである。該立方体において対角線上に向かい合う隅は白であり、ここではＲＧＢ色成分が全てその最大値をとる。原色は赤、緑及び青である。二次色（secondary colors）はシアン、黄及びマゼンタである。

白（Ｗ）のサブ画素を導入し要素２０を生成することは、色空間の明るさを増大させる。結果として、ＲＧＢ色空間は、明度軸の方向に伸張されるように変更され、図３ｂに示されるようなＲＧＢＷ色空間を生成する。それ故、ＲＧＢＷ色空間から利用可能な色の範囲は、ＲＧＢ色空間のものよりも大きいことが分かる。

所与の装置が生成することができる色の範囲は、色域（gamut）として知られる。従って、要素２０を持つＲＧＢＷディスプレイの色域は、要素１０を持つＲＧＢディスプレイの色域よりも大きいことが明らかである。

便宜上及び明確さのため、２次元色空間で考察することが便利であり、このことは３次元色空間を平面に投射することにより為される。図４ａ及び４ｂは、それぞれ図３ａ及び３ｂに示された３次元色空間の投射であり、それにより青色成分の値が一定になっている。以下の説明においては、出力色域が、図４ａの軸に沿った最大の大きさは１であり、図４ｂの軸に沿った最大の大きさは２であるように正規化されていることが仮定される。

影付きの領域は、各空間の色域を示す。ＲＧＢ色域が入力色域４０として定義され、ＲＧＢＷ色域は出力色域４２として定義される場合、ＲＧＢ入力のＲＧＢＷ出力への変換は、ＲＧＢＷ要素２０の出力色域よりも大きな、とり得る出力の範囲を定義することが分かる。ＲＧＢＷディスプレイにより再生されることができない出力色は、ＲＧＢＷ色域の外であり、空白領域４４及び４６内である。それ故、要素２０に白（Ｗ）サブ画素を含めることは、ＲＧＢＷ要素により表示されることができない色の範囲が存在することを意味する。とりわけ、高い彩度の色（例えば深紅色）が高い明度で表示されることができない。

所与の装置の色域が第２の装置の色域と略等しくなるように該装置の入力色を再定義する処理は、「色域マッピング」と呼ばれる。色管理においては、色域マッピングが重大な問題となっている。所与の場合に対して最適な色域マッピング手法は、入力及び出力装置色域、画像内容、ユーザの意図並びに好みに依存する。

ＲＧＢからＲＧＢＷへの画素毎の色域マッピングのための、幾つかの手法が知られている。これらの色域マッピング方法の幾つかが、ここで図５を参照しながら説明される。図５は、図４ｂの２次元ＲＧＢＷ色出力域への画素マッピングを示す。

「白へのハードクリップ（hard-clip）」と呼ばれる第１の知られた方式は、白の値（色成分が最大値をとる）に向けて色をスケーリングするマッピング基準を利用して、出力色域の外の全ての色をマッピングするステップを有する。例えば、色域外の色５０は、矢印Ａにより示された方向に、出力色域へと投射される。これにより色域外の色５０は、出力色域４２内の色５２にマッピングされる。彩度が色の純度の尺度であり、彩度が減少させられると色がよりグレーになることを考慮すると、「白へのハードクリップ」は、色域外の色５０に比べて、減少させられた彩度及び増大させられた輝度を持つ出力色５２に帰着することが分かる。

「黒へのハードクリップ」と呼ばれる第２の知られた方式は、黒の値（色成分がゼロの値を持つ）に向けて色をスケーリングするマッピング基準を利用して、出力色域の外の全ての色をマッピングするステップを有する。例えば、色域外の色５０は、矢印Ｂにより示された方向に、出力色域へと投射される。これにより色域外の色５０は、出力色域４２内の色５４にマッピングされる。「黒へのハードクリップ」は、色域外の色５０に比べて、減少させられた彩度及び減少させられた輝度を持つ出力色５４に帰着することが分かる。

「等輝度ハードクリップ」と呼ばれる第３の知られた方式は、グレースケール軸に直接に向けて彩度を低減するマッピング基準を利用して、出力色域の外の全ての色をマッピングするステップを有する。例えば、色域外の色５０は、矢印Ｃにより示された方向に、出力色域へと投射される。これにより色域外の色５０は、出力色域４２内の色５６にマッピングされる。「等輝度ハードクリップ」は、色域外の色５０に比べて、減少させられた彩度を持つ出力色５６に帰着することが分かる。

「ハードクリップ」マッピング方式は、出力色域内の色が不変でありながら、出力色域外の色の色再生における急激な変化に帰着することが分かるであろう。更に、「ハードクリップ」方式は色の自然な知覚を考慮しておらず、飽和色（saturated color）が非飽和色よりも暗く見える。かくして、「ハードクリップ」方式は、乱された明るさ及び色バランスを持つ出力ＲＧＢＷ信号に帰着し、ＲＧＢＷディスプレイにおいて自然の画像を不適切なものとしてしまう。

「ハードクリップ」マッピングの他の重大な問題は、例えば、線Ａ上の全ての色が１つの出力色（５２）にマッピングされる点である。これらの色を持つ画素が互いに近接している場合には、このことは画像の細部の損失（通常クリッピングアーティファクトと呼ばれる）を引き起こす。

それ故、増強された明るさと最適な色再生との間で最適な妥協点を得るように、ＲＧＢ信号をＲＧＢＷ信号へと変換する要求は、困難の域を出ないことが明らかにされてきた。

本発明の第１の態様によれば、表示要素のアレイを含むディスプレイを駆動する方法であって、各前記要素は赤、緑、青及び白色のサブ画素を有し、前記方法は、
（ｉ）前記ディスプレイの各前記要素の赤、緑及び青色を制御するための入力信号を受信するステップと、
（ii）各前記要素の前記赤、緑、青及び白色のサブ画素のための対応する赤、緑、青及び白の出力駆動信号を生成するように前記入力信号を処理するステップであって、出力色域の外にある全ての入力色が前記出力色域の所定の領域内にマッピングされ、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色が前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へとマッピングされるステップと、
（iii）前記ディスプレイの各前記要素についてのそれぞれのサブ画素に前記出力駆動信号を供給するステップと、
を有する方法が提供される。

本方法は、とり得る出力色域の外にある色点をスケーリングし、出力色域内である領域へと戻す。更に、出力色のより自然な範囲に帰着するように、外側の境界に近い出力色域の領域もスケーリングされる。

ステップ（ii）において、出力色域の外にある又は出力色域の所定の領域内の入力色のマッピングは、黒のゼロ色値に向けた直線移動であっても良いし、又はより複雑な関数であっても良い。線形スケーリングの大きさは、出力色域の所定の領域の境界からの色の距離に比例しても良い。

入力色のマッピングは更に、マッピングされる色の赤、緑及び青の出力駆動信号から値を減算するステップと、マッピングされる色の白出力駆動信号に値を加算するステップとを有しても良い。このことは、単純に黒へとスケーリングするのではなく、色バランスを変更させ得る。

本発明はまた、表示要素のアレイを含むディスプレイを駆動するための装置であって、各前記要素は赤、緑、青及び白色のサブ画素を有し、前記装置は、
前記ディスプレイの各前記要素の赤、緑及び青色を制御するための入力信号を受信し、
各前記要素の前記赤、緑、青及び白色のサブ画素のための対応する赤、緑、青及び白の出力駆動信号を生成するように前記入力信号を処理し、ここで出力色域の外にある全ての入力色が前記出力色域の所定の領域内にマッピングされ、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色が前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へとマッピングされ、
前記ディスプレイの各前記要素についてのそれぞれのサブ画素に前記出力駆動信号を供給する
ように動作可能な処理手段を有する装置を提供する。

図面を参照しながら、単に例として、本発明の実施例が以下に説明される。

上述した色域マッピング方法は、ＲＧＢＷディスプレイを利用して提示される画像に対して、許容できない色相を生成し得る。本発明は、ＲＧＢ入力（赤、緑及び青色についてそれぞれ入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉを有する）を、ＲＧＢＷ出力（赤、緑、青及び白サブ画素についてそれぞれ出力信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及びＷｏを有する）へと色域マッピングする方法を提供する。ここで本方法は、「ソフトクリップ」アルゴリズムとして説明され得るアルゴリズムを利用する。ソフトクリップアルゴリズムは、増強された明るさを持つＲＧＢＷ出力を提供しつつ、ＲＧＢ入力の最適な色再生を提供しようとするものである。

ソフトクリップアルゴリズムの例は、ここで図６を参照しながら説明される。

ソフトクリップアルゴリズムは、全ての飽和入力色（出力色域の外の領域６０に出現する色）を出力色域内へとマッピングするステップと、圧縮基準を利用して該出力色域の所定の領域６２及び６４内の全ての色を圧縮するステップとを有する。本例においては、出力色域の所定の領域６２及び６４は、出力領域の境界と、線Ｒ＝２Ｇ及びＧ＝２Ｒとにより定義される。

例えば、色域外の色６６は、出力色域に投射され、該色を出力色域内の色６８にマッピングする。また、出力色域の所定の領域６２内の色７０が、更に出力色域へと圧縮される。これにより色域内の色７０は、出力色域内の色７２へとマッピングされる。最後に、出力色域内であり且つ所定の領域６２及び６４内ではない色７４は、変更されない。

ソフトクリップ法は、入力色域色６６及び７０に比べて、減少させられた彩度及び減少させられた輝度を持つ出力色６８及び７２に帰着することが分かる。しかしながら、彩度及び輝度における減少は、色再生における急激な変化がないようなものである。

それ故、本発明のソフトクリップ法は、ハードクリップ法とは異なり、色間での明るさのバランスを維持することにより、改善された色域マッピングを提供することが分かる。

本例の方法は、図７を参照しながら更に説明される。図７において、本方法のステップは全体として７００により示される。

ステップ７１０において、白（Ｗ）サブ画素についての輝度値（Ｗｏ）が、式１により示されるように入力信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを利用して算出される：
Ｗｏ＝ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ） （式１）
ここで、ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）は、引数Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉの最小値に対応する値を返す。

ステップ７２０において、式２により示されるように、輝度値（Ｗｏ）がスケーリングされた入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉから減算され、スケーリングされた中間信号Ｒ、Ｇ及びＢを算出する：
Ｒ＝（２＊Ｒｉ）−Ｗｏ
Ｇ＝（２＊Ｇｉ）−Ｗｏ

Ｂ＝（２＊Ｂｉ）−Ｗｏ （式２）
ここでスケール因子は、本例については（２×２サイズの出力ＲＧＢＷ空間へのマッピングを提供するため）２の値により定義されるが、他の特定の値であっても良い。

ステップ７３０において、式３ａにより示されるように、中間信号Ｒ、Ｇ及びＢから利得係数（ＧＡＩＮ）が算出される：
ＧＡＩＮ＝ｆ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） （式３ａ）

典型的に、該関数はＲ、Ｇ及びＢ値の最大値を考慮に入れる：
ＧＡＩＮ＝ｆ（ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）） （式３ｂ）
ここで、ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、引数Ｒ、Ｇ及びＢの最大値に対応する値を返す。

ステップ７４０において、式４ａにより示されるように、中間入力信号Ｒ、Ｇ及びＢが、ＧＡＩＮの値により乗算される：
Ｒｏ＝ＧＡＩＮ＊Ｒ
Ｇｏ＝ＧＡＩＮ＊Ｇ
Ｂｏ＝ＧＡＩＮ＊Ｂ （式４ａ）

式４ａにおいて利用される利得値は、入力色域の外にある又は出力色域の所定の領域６２及び６４内にある全ての色を圧縮するように選択される。利得は各色成分について同一であるから、スケーリングは黒のゼロ色値に向かう直線移動である。

ステップ７５０において、Ｒ、Ｇ、Ｂ及びＷｏの値が、それぞれ赤、緑、青及び白のサブ画素を駆動するため出力される。

ステップ７１０乃至７５０は、ディスプレイに存在する各フレーム中の各要素２０について実行される。ステップ７６０において本方法はループして戻り、後続する画像フレームのためにディスプレイ要素２０のサブ画素をリフレッシュする。

利得値を決定するために利用される関数は、多くの異なる形態をとり得る。基本的に、該関数は、出力色域外の全ての色を出力色域内の位置へと移動させる必要があり、且つ出力境界線（又は３次元における面）に近い色を追加的に移動させることによりソフトクリッピングをも実行する必要がある。境界線（又は面）から遠く内側にある色は、変化されないままで良い。

該関数は、どの量だけ色が境界６３ａにより定義される出力色域の外に達しているか、又は図６における領域６２と白色の領域との間の内境界６３ｂからの距離に基づくものであっても良い。図６はまた、出力色域の外である、とり得る出力値の外境界６３ｃをも示している。

黒へのスケーリングの代わりに、スケーリングは各色成分について独立に算出されても良い。一般的に言えば、以下のようになる：
ＲＧＡＩＮ＝ｆ_Ｒ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
ＧＧＡＩＮ＝ｆ_Ｇ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
ＢＧＡＩＮ＝ｆ_Ｂ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） （式４ｂ）

ステップ７４０において、式５により示されるように、中間入力信号Ｒ、Ｇ及びＢが、それぞれの利得係数により乗算される：
Ｒｏ＝ＲＧＡＩＮ＊Ｒ
Ｇｏ＝ＧＧＡＩＮ＊Ｇ
Ｂｏ＝ＢＧＡＩＮ＊Ｂ （式５）

利得関数は、入力色域の外にある又は出力色域の所定の領域６２及び６４内にある全ての入力色を、非線形の移動を用いて圧縮するように選択される。

式３及び４は、利得係数及び乗算がいずれかの適切な値のものとなるように定義され得ることが、理解されるであろう。例えば上述したように、各ＧＡＩＮ係数は、出力色域の所定の領域６２及び６４の内境界６３ｂ又は外境界６３ａからの入力色の距離に依存しても良い。これら式の乗算は単に、出力色域の所定の領域６２及び６４内の圧縮された値の種々の分散に帰着する。

一例においては、利得関数が、境界６３ｃを境界６３ａへと、及び境界６３ａを境界６３ｂへと圧縮するように選択される。このことは、圧縮された値の滑らかな広がりを与える。圧縮の量は、境界６３ａ又は６３ｂからの入力値の距離のべき乗の関数であっても良い。

境界６３ａは、中間境界６３ｄへと圧縮される。

最も単純な形態において、スケーリングは単に、線６３ｃを６３ａへとマッピングする、黒への線形スケーリングであっても良い。いずれの入力値もが、色ベクトルが指す境界６３ｃの部分についてのスケーリング値に応じてスケーリングされる。例えば、図６における値Ｒ＝２、Ｇ＝０についてはＧＡＩＮ＝０．５であり、一方で値Ｒ＝２、Ｇ＝１についてはＧＡＩＮ＝１である。境界６３ｃに沿った他の点は、他のＧＡＩＮ値を持つ。境界６３ｃに沿った中間点についてのＧＡＩＮ値は、これら値の間となる。

しかしながら、代わりに２つの関数が利用されても良い：
Ｆ１：ＧＡＩＮ＝ｆ（ｄ^ｎ，ｖ）
ここでｄは、入力色が原点からのベクトルに沿ってどれだけ境界６３ａの外側にあるかを示す距離であり、ｖは入力ベクトルである。

該関数により提供されるＧＡＩＮ値は、領域６０における全ての入力値に適用される。この効果は、境界６３ｃを６３ａに圧縮することであり、一様な分布ではなく境界６３ａに近い出力値の重みを提供することである。例えば、ｎ＝１／２である場合、領域６０は境界６３ａに近く圧縮される。距離測定を利用する代わりに、最小及び最大の色値の組み合わせに基づいて異なる値が利用されても良いが、該値は何らかの態様で出力色域の外の出力色の超過のレベルを表す。

Ｆ２：ＧＡＩＮ＝ｆ（ｄ'，ｖ）
ここで、ｄ'は、入力色が原点からのベクトルに沿ってどれだけ境界６３ａの内側にあるかを示す距離である。該関数により提供されるＧＡＩＮ値は、領域６２における全ての入力値に適用される。この効果は、境界６３ａを、境界６３ａに適用された関数Ｆ１の結果と同じ位置に圧縮することである。

かくして、境界６３ａは、関数Ｆ１及びＦ２の双方によって、中間境界６３ｄへと圧縮される。このことは、滑らかな移動を提供する。境界６３ｂに向けた領域６２内の値の線形圧縮が存在する。該関数は、境界６３ｂを自身にマッピングするように選択される。

２つの関数がかくして相互に関連付けられ、平滑な完全関数を与える。このことは、領域６０が境界６３ａに近い領域に圧縮され、領域６２内の値についてはあまり圧縮されないことに帰着する。このことは、上述したようなより単純な単一の線形スケーリング関数に比べて、改善された色再生を与え得る。とりわけ、境界６３ｂに近い色に対する影響は、境界６３ａに近い色に対する影響よりもかなり小さくなり、このことはべき（又は平方根）関数を利用して達成され得る。

他の種々の関数がとり得る。更に、境界６３ｂは、示されたような色間の線形の関係でなくても良く、原点まで延在する必要もない。該関数は、入力の最大及び最小の色値を利用して実装されても良い。なぜなら、これら２つの値は、入力色がどのように出力色域の外に延在しているかに影響を与え、それ故境界６３ａを表すために利用されることができるからである。

要約すると、ステップ７１０乃至７６０の実行において、スケーリングされたＲＧＢ入力信号から白サブ画素（Ｗ）のために算出された輝度値を減算することにより、入力ＲＧＢ信号が出力ＲＧＢＷ信号に変換される。その結果は次いで、入力信号の色域が出力信号の色域に略合致するようにマッピングされる。色域マッピングは、全ての飽和値（出力色域の所定の領域の外に出現するもの）をマッピング基準を用いて出力色域内へとマッピングするステップを有する「ソフトクリップ」を利用して完了される。該マッピング基準は、飽和値の色の彩度及び色の輝度を低減させる。

ディスプレイを駆動する際、入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉは、該ディスプレイのガンマ特性によるものであることは、当業者には理解されるであろう。該ガンマ特性は、ディスプレイに供給される駆動信号と、該ディスプレイにおいて達成される対応する視覚的効果との間の関係に関する。更にガンマ特性は、しばしば非線形関数である。ガンマを考慮するため、要素２０を駆動するために利用される入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉを予め補償することが有益である。しかしながら、要素２０のＲ、Ｇ、Ｂ及びＷサブ画素を通した光の透過率を決定する場合、要素２０を通した光の透過率に対して線形の関係を持つパラメータを用いて、即ち「線形光ドメイン」で動作することが便利である。

従って、ガンマ特性を考慮に入れる代替の例が、図８を参照しながら以下更に説明される。図８において、本方法のステップは全体として８００によって示されている。本方法は、ステップ８０５及び８４５を更に有する点においてのみ、７００により示された方法と異なる。

ステップ８０５において、入力信号ＲＩ、ＧＩ及びＢＩがガンマ補正され、式６ａにより示されるように、これら入力信号をガンマドメインから線形ドメインへと変換する：
Ｒｉ＝（ＲＩ）^γ
Ｇｉ＝（ＧＩ）^γ
Ｂｉ＝（ＢＩ）^γ （式６ａ）
ここでＲｉ、Ｇｉ及びＢｉは、それぞれ対応するガンマドメインの信号ＲＩ、ＧＩ及びＢＩに等価な、線形ドメインの入力信号を示す。

ステップ８４５において、式６ｂにより示されるように、出力信号Ｒ、Ｇ及びＢが変換され、ディスプレイにおける使用のためガンマドメインへと戻される：
Ｒｇ＝（Ｒｏ）^1/γ
Ｇｇ＝（Ｇｏ）^1/γ
Ｂｇ＝（Ｂｏ）^1/γ （式６ｂ）
ここでＲｇ、Ｇｇ及びＢｇは、それぞれ対応する線形ドメインの出力信号Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏに等価な、ガンマドメインの信号を示す。

かくしてステップ８５０において、Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇ及びＷｏの値が、それぞれ要素２０の赤、緑、青及び白サブ画素を駆動するため出力される。他のステップは上述したものと同様であり、それ故再び詳細に説明はしない。

ソフトクリップアルゴリズムの更なる例が、図９を参照しながら以下説明される。

ここでもまた、ソフトクリップアルゴリズムは、全ての飽和値（出力色域の外の領域９０に出現するもの）を出力色域の所定の領域９２及び９４内へとマッピングするステップと、出力色域の所定の領域９２及び９４内の全ての色を圧縮するステップとを有する。出力色域の所定の領域９２及び９４は、本例においてもまた、出力色域の境界並びに線Ｒ＝２Ｇ及びＧ＝２Ｒにより定義される。

色域外の色９６は、矢印Ａにより示される方向で、出力色域へとマッピングされる。色域外の色９６はこれにより、出力色域内の色９８にマッピングされる。また、出力色域の所定の領域１０２内の色１００は、矢印Ｂにより示される方向で、出力色域へと更に圧縮される。色域内の色１００はこれにより、出力色域内の色１０２へとマッピングされる。該ソフトクリップアルゴリズムは、輝度調節を有する。換言すれば、色は線形に黒へとスケーリングされるのではなく、スケーリング経路がグレースケール軸に沿った／平行な移動をも含む。

以上に詳述されたソフトクリップアルゴリズムと同様に、出力色域内であって且つ所定の領域９２及び９４内ではない色１０４は、変更されない。

本例の方法は、７００及び８００により全体として示された方法に類似するものであり、圧縮された出力信号Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏを輝度調節し、変更された出力信号ＲＯ、ＧＯ及びＢＯを供給するステップを更に有することが分かる。

該「輝度調節を組み合わせられたソフトクリップ」の例は、図１０を参照しながら以下更に説明される。図１０において、本方法のステップは全体として９００により示されている。

ステップ９１０において、入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉが供給される。

ステップ９２０において、式７に示されるように、入力信号Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉがスケーリングされ、中間信号Ｒ、Ｇ及びＢを算出する：
ＭＡＸ＝ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
Ｇａｉｎ＝ｆ（ＭＡＸ）
Ｒ＝Ｇａｉｎ＊Ｒｉ
Ｇ＝Ｇａｉｎ＊Ｇｉ
Ｂ＝Ｇａｉｎ＊Ｂｉ （式７）
ここでｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）は、引数Ｒｉ、Ｇｉ及びＢｉの最大値に対応する値を返す。

本例において、上述したような「ソフトクリップ」が、スケーリング演算の一部として、Ｗ値の抽出の前に実装される。この相違点は単に、異なる順序でマッピング関数が概念的に説明され得ることを示すためのものである。

ステップ９３０において、式８により示されるように、輝度値（Ｗ）が中間信号Ｒ、Ｇ及びＢを利用して算出される：
Ｗ＝ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） （式８）
ここでｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、引数Ｒ、Ｇ及びＢの最小値に対応する値を返す。

ステップ９４０において、輝度値（Ｗ）が中間信号Ｒ、Ｇ及びＢから減算され、調節された信号Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏを算出する。かくして、ステップ９２０及び９３０は、上述したソフトクリップ方式を用いて、入力信号の色域が出力の色域に略合致するように、該入力信号の色域をスケーリングする。出力色域の外にある又は出力色域の所定の領域内にある全ての入力色は、黒への直線移動を用いて、従って各色について共通の利得値を用いて、スケーリングされることができる。上述したものと同様に、これらの式は、色域マッピングの目的が達成されるような、いずれの適切な形態のものであっても良い。

ステップ９５０において、式９により示されるように、信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及びＷの値が変更され、出力信号ＲＯ、ＧＯ、ＢＯ及びＷＯを生成する：
ここで、ＭＡＸの値は信号Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏの最大値に対応し、α、β及びδはいずれかの適切な値をとるスカラー値である。

例えば、赤がＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏの最大値を持つ場合、Ｒｏが高々ｍａｘであり、
である。

かくして、ＭＡＸ＞１である場合、ＭＡＸは１へとスケーリングされる。他の値（本例においてはＧｏ及びＢｏ）は、それに応じてスケーリングされる。

式９はそれ故、信号Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏから減算される必須のスケーリング値を算出し、該値は色出力の第１の動きを表し、新たな信号ＲＯ、ＧＯ及びＢＯを与える。輝度値Ｗに成分が加算され、ＷＯを生成する。これら２つの演算は、（上述した黒へのソフトクリップに比べて）不飽和化と考えられ得る演算を効果的に提供し、該輝度調節は人間の眼に対する自然な色の再生を改善する。

ＳＣＡＬＥの値は、Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏのうち１つが１よりも大きい場合に１にスケーリングされるようなものであり、同一のＳＣＡＬＥ値がＷについての駆動レベルを増大させるために利用される。Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏに対するスケーリングは彩度（及び色相）を保存するため、Ｗの増大は明るさを増大させるが、彩度を減少させる。

ＷＯを生成するために加算される値は色の自然な知覚を考慮し、このことがα、β及びδの値が如何に選択されるかを示す。例として、α＝０．２１２５、β＝０．７１５４、δ＝０．０７２１とする。これら３つの成分を１に加算する効果は、全体の減算された成分（式９）が、全体の加算された輝度に等しい点である。かくして、組み合わせられた効果は、増大させられた輝度を与える色バランスの変化であり、このことは黒へのソフトクリップにより引き起こされる輝度の低下を、所望の自然なバランスを維持する程度に中和する。

最終結果はソフトクリップ法として説明され得るが、黒へ又はグレースケール軸へ出力色を変換することを強いるものではなく、これら２つの間の方向に出力色を変換する。スケーリングはもはや線形ではなく、３つの色成分に依存する。

上述した説明から明らかであろうように、同一の目的を達成するための代替の方法は、独立に選択される利得値を利用することである（上述の式４ｂ）。

ステップ９６０において、ＲＯ、ＧＯ、ＢＯ及びＷの値が、要素２０のそれぞれ赤、緑、青及び白サブ画素を駆動するために出力される。画素（要素２０）のアレイを有するディスプレイ９７０が図１０に模式的に示され、本発明は上述した方法を利用して駆動されるディスプレイ９７０を提供する。

該「輝度調節を伴うソフトクリップ」方法は、単に出力色域の外にある又は出力色域の所定の領域内にある全ての色を黒へと線形に圧縮するものではない。本方法は、色間の自然な明るさのバランスを保とうとする増大された輝度を持つように、出力色の算出された調節をも為す。

該「輝度調節を組み合わせられたソフトクリップ」方法は、入力色域の色９６及び１００に比べて、減少させられた彩度及び減少させられた輝度を持つ出力色９８及び１０２に帰着することが分かる。しかしながら、単なる黒へのスケーリングから帰着する出力１０６に比べると、出力色９８は、矢印Ｃにより示される経路に沿って増大させられた輝度を持つ。

本方法はそれ故、自然な明るさと色バランスとを維持しようとする非線形マッピングを利用し、結果のマッピングは矢印Ａ及びＢにより示されるものと類似している。

どのようにバランスが維持されるかの説明は、自然の飽和色が一般に不飽和色よりも明るくないという認識から得られる。彩度の減少は対応する明るさの増大に帰着し、その逆も成り立つ。かくしてカラフルさ（colorfulness）即ち明るさと彩度との積を最適化することにより、色間の自然な明るさのバランスが保たれる。

本発明が出力を改善する方法は、従来の手法による問題のより詳細な解析から更に理解されることができる。

グレースケール軸へと直接に向けた彩度の低減を有する「等輝度ハードクリップ」法は、輝度値を維持する一方で、彩度が減少させられる。彩度の減少と併せて輝度が維持されるため、不自然な明るさの増大が知覚され、それにより自然な色バランスを妨げる。

同様に、黒の値へと直接に向けた彩度の低減を有する「黒へのハードクリップ」法は、彩度及び輝度値を減少させる。輝度の減少は明るさの自然な増大のバランスを保たないため、ここでもまた自然な色バランスを妨げる。

「白へのハードクリップ」法の利用からも、同様の結果に帰着する。該方法においては、輝度の増大が当然に明るさを増大させ、ここでもまた自然な色バランスを妨げる。

代替例は、上述したようなガンマ特性を考慮するためのステップを更に含んでも良い。

それ故、本発明の「輝度調節を伴うソフトクリップ」方法は、色間の明るさのバランスを維持することにより、更に改善された色域マッピングを提供することが分かる。

上述した例において、出力色域の所定の領域は、出力色域の境界並びに線Ｒ＝２Ｇ及びＧ＝２Ｒ（完全３Ｄ色空間についても同様の関係を持つ）により定義された。該関係は単に例であり、マッピングは出力色域の異なる部分を利用しても良い。

圧縮アルゴリズムは、幾つかの概念的なステップとして説明された。実際には、所望の圧縮手法を実装する、ソフトウェアにより実装された複合関数が存在することになる。それ故、本発明の設計及び実装は、上述された態様で構築される必要はない。上述した態様は、単に説明の目的のものである。

本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に限定されるものではなく、画像を投射するために利用されるマイクロミラーのアレイ（斯かるアレイはディジタルマイクロミラー素子（ＤＭＤ）と呼ばれる）を駆動するためにも適用可能である。

本発明はまた、各要素が個別にアドレス可能であり、赤、青、緑及び白色の発光ダイオードを有する、要素のアレイから作られるディスプレイにも適用可能である。他の関連する例においては、本発明は、任意に個別にアドレス可能である、垂直共振器型面発光レーザ（vertical-cavity surface-emitting lasers、ＶＣＳＥＬ）を用いて実装される要素のアレイから作られるディスプレイに適用可能である。更に本発明は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイと共に実装されることが可能である。

上述の実施例は単に例として提示されたものであり、本発明の教示を維持しつつ多くの変更及び変形が当業者によって実現され得ることは、留意されるべきである。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）サブ画素のみを含む要素の一実装と、それと対比して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）サブ画素を含む要素の他の実装とを示す、画素ディスプレイの要素の模式的な図である。 色相−明度−彩度（ＨＬＳ）空間の図である。 ３次元ＲＧＢ色空間の図である。 ３次元ＲＧＢＷ色空間の図である。 図３ａに示された３次元色空間から投射された、青成分の値が一定である、２次元ＲＧＢ色空間の図である。 図３ｂに示された３次元色空間から投射された、青成分の値が一定である、２次元ＲＧＢＷ色空間の図である。 図４ｂの２次元ＲＧＢＷ出力色域内の「ハードクリップ」画素マッピング方式の図である。 本発明の例による、図４ｂの２次元ＲＧＢＷ出力色域内の「ソフトクリップ」画素マッピング方式の図である。 本発明の例による、「ソフトクリップ」画素マッピング方式において実行される処理ステップの模式的な図である。 本発明の他の例による、「ソフトクリップ」画素マッピング方式において実行される処理ステップの模式的な図である。 本発明の好適な例による、図４ｂの２次元ＲＧＢＷ出力色域内の「輝度調節を組み合わせられたソフトクリップ」画素マッピング方式の図である。 本発明の好適な例による、「輝度調節を組み合わせられたソフトクリップ」画素マッピング方式において実行される処理ステップの模式的な図である。

Claims (14)

1. 表示要素のアレイを含むディスプレイを駆動する方法であって、各前記要素は赤、緑、青及び白色のサブ画素を有し、前記方法は、
   （ｉ）前記ディスプレイの各前記要素の赤、緑及び青色を制御するための入力信号を受信するステップと、
   （ii）各前記要素の前記赤、緑、青及び白色のサブ画素のための対応する赤、緑、青及び白の出力駆動信号を生成するように前記入力信号を処理するステップであって、出力色域の外にある全ての入力色が前記出力色域の所定の領域内にマッピングされ、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色が前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へとマッピングされるステップと、
   （iii）前記ディスプレイの各前記要素についてのそれぞれのサブ画素に前記出力駆動信号を供給するステップと、
   を有する方法。
2. 前記ステップ（ii）において、前記出力色域の外にある入力色の、前記出力色域の前記所定の領域内へのマッピングは、第１の関係を利用して実行され、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色の、前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へのマッピングは、第２の関係を利用して実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の関係は、入力信号色値から線形に導出される値のべき乗に基づく、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の関係は、とり得る出力駆動信号値の外側の境界を、前記出力色域の外側の境界へとマッピングする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記第１の関係は、前記出力色域の外側の境界を、前記出力色域内の中間の境界へとマッピングする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の関係は、前記出力色域の外側の境界を、前記出力色域内の中間の境界へとマッピングする、請求項５に記載の方法。
7. 前記処理するステップの後に、マッピングされる色の赤、緑及び青の出力駆動信号から値を減算するステップと、前記マッピングされる色の白の出力駆動信号に値を加算するステップとを更に有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ステップ（ii）における処理のために前記入力信号をガンマドメインから線形ドメインへと変換するステップと、各前記要素のサブ画素を駆動するために前記出力駆動信号を線形ドメインからガンマドメインへと変換するステップと、を更に有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記方法は、
   液晶ディスプレイ、
   ディジタルマイクロミラー素子、及び
   それぞれが別個にアドレス可能であり赤、青、緑及び白色の発光素子を有する要素のアレイから作成されるディスプレイ
   のうち少なくとも１つを駆動するために前記入力信号を処理するように構成された、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 表示要素のアレイを含むディスプレイを駆動するための装置であって、各前記要素は赤、緑、青及び白色のサブ画素を有し、前記装置は、
    前記ディスプレイの各前記要素の赤、緑及び青色を制御するための入力信号を受信し、
    各前記要素の前記赤、緑、青及び白色のサブ画素のための対応する赤、緑、青及び白の出力駆動信号を生成するように前記入力信号を処理し、ここで出力色域の外にある全ての入力色が前記出力色域の所定の領域内にマッピングされ、前記出力色域の前記所定の領域内の全ての入力色が前記出力色域の前記所定の領域内の他の色へとマッピングされ、
    前記ディスプレイの各前記要素についてのそれぞれのサブ画素に前記出力駆動信号を供給する
    ように動作可能な処理手段を有する装置。
11. 前記ディスプレイは、液晶ディスプレイ、ディジタルマイクロミラー素子、又はそれぞれが別個にアドレス可能であり赤、青、緑及び白色の発光素子を有する要素のアレイから作成されるディスプレイとして実装された、請求項１０に記載の装置。
12. コンピュータ上で実行されたときに、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のステップの全てを実行するように構成されたコンピュータコード手段を有する、コンピュータプログラム。
13. コンピュータ読み取り可能な媒体に実施化された、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
14. 画素のアレイと、前記表示要素を駆動するための請求項１０又は１１に記載の装置とを有する、表示装置。