JP5493190B2 - 色マッピング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイを設計する方法、ディスプレイを製造する方法、ディスプレイ、及びコンピュータプログラムに関する。

カラー画像を表示するために、従来のディスプレイは３つの原色、即ち赤色、緑色及び青色を持つ。欧州においては、これら３原色の色度（chromaticity）座標が、標準解像度コンテンツについてはＥＢＵ規格によって、高解像度コンテンツについてはＲｅｃ７０９規格によって、定義されている。色度座標は、色点又は色とも呼ばれる。他の国々においては、別の規格が該３原色の色を定義し得る。ＥＢＵ規格における原色の色度座標は、ＣＩＥ１９３１のｘｙ色空間において、赤色についてはｘ＝０．６４及びｙ＝０．３３、緑色についてはｘ＝０．２９及びｙ＝０．６０、青色についてはｘ＝０．１５及びｙ＝０．０６である。ディスプレイの白色点もＥＢＵ規格において定義されており、色度座標ｘ＝０．３１２７及びｙ＝０．３２９０を持つＤ６５（６５００Ｋ）に近い。実際には、ディスプレイ製品は、Ｄ６５以外の点を選択しても良い。多くの表示装置は、幾分青色に近い白色点、例えば８６００Ｋ又は更には１００００Ｋを持つ。原色と白色点の色との当該セットは、ディスプレイの色挙動（color behaviour）を決定する。ＥＢＵ原色を用いる場合、白色Ｄ６５は、２２：７１：７の赤色、緑色及び青色原色の輝度の比率により得られる。

以上に議論された３つのＥＢＵ原色を用いる斯かる従来のディスプレイは、全ての可視の色を再生することができるわけではない。これら原色を頂点とする色三角形内の色のみが表示され得る。より正確に言えば、３次元の表示色域内の色が表示され得る。又は換言すれば、ＥＢＵディスプレイの色域は、境界を含む該三角形内の色度空間における領域として定義される。従って、特に単色の色のような非常に彩度の高い（saturated）色は、再生され得ない。ここで単色の色とは、可視光スペクトルにおける特定の波長に単一のピークを持つ色を意味する。

近年、いわゆる広色域（wide gamut）ディスプレイが、ますます注目を集めている。これらディスプレイは、ＥＢＵ規格の原色の色域よりも大きな色域を得るように選択された原色を持つ。それ故、広色域ディスプレイは、ＥＢＵディスプレイよりも、彩度の高い色を再生することが可能である。広色域ＬＣＤディスプレイにおいては、バックライトのスペクトルを適応させることにより及び／又は色フィルタの透過帯域を変更することにより、広色域のための３原色が得られ得る。代替として、又はこれに加えて、前記三角形の中又は外に（ただし好適には色の可視範囲内で）、更なる原色が加えられても良い。３原色を持つ広色域ディスプレイは、時々拡張色域ディスプレイと呼ばれ、３よりも多い原色を持つものは、多原色（multiprimary）ディスプレイと呼ばれる。

殆どのコンテンツは、ＥＢＵ原色により定義される色域内で符号化される（即ち、テレビジョンカメラが当該色域に従って場面を記録し、殆どの自然色は彩度が高過ぎるものではない）。広色域ディスプレイについては、表示色域が、当該入力色域とは大きく異なり得る。通常はＲＧＢ信号である入力画像信号が、広色域ディスプレイを駆動するために直接に利用される場合には、色再生は歪められ、殆どの画像について、通常のＥＢＵ色域の色再生を超えて好適なものとならない。広色域原色を駆動する前にＥＢＵ色域を広色域に拡張する色マッピングが入力画像信号に適用された場合には、より好適な色再生が達成され得る。しかしながら、典型的に彩度の増大を実装する既知の色マッピングは、広色域ディスプレイにおいて最適には及ばない色再生を依然としてもたらす。

同様に、ＥＢＵコンテンツがＥＢＵ色域よりも小さな色域を提供する色原色を持つディスプレイにおいて表示される必要がある場合には、又は、広色域コンテンツがＥＢＵ色域を用いるディスプレイにおいて表示される必要がある場合には、色マッピングが入力色域をより小さな表示色域へと縮小してしまい、ここでもまた色再生が損なわれることとなる。

本発明の目的は、入力信号の色域とは異なる色域に亘る原色を持つディスプレイの色再生を改善することにある。

本発明の第１の態様は、請求項１に記載の色マッピング方法を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１１に記載の色マッピング回路を提供する。本発明の第３の態様は、請求項１２に記載のディスプレイを提供する。本発明の第４の態様は、請求項１６に記載のコンピュータプログラムを提供する。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の態様による色マッピング方法は、ディスプレイであって該ディスプレイにより表示され得る全ての色をカバーする表示色域を定義する原色を持つサブ画素を持つ表示画素を有するディスプレイのための出力画像信号へと、入力画像信号をマッピングする。サブ画素の数、従って原色の数及び原色の色が、入力信号の入力色域よりも大きな表示色域を得るように選択されると仮定する。斯かる広色域ディスプレイにおける典型的なアーティファクトのひとつは、幾つかの彩度の高い色が蛍光色のように見えてしまうことである。換言すれば、幾つかの彩度の高い色が、画像のコンテンツに基づいて観測者が予期するよりも、明るく現われてしまう。入力画素よりも小さな表示色域を持つディスプレイについては、典型的なアーティファクトは、幾つかの彩度の高い色が、過度に低い輝度を持ち鈍く見えてしまうことであり、即ちここでもまた輝度が無制御に不正となる。代替として、３原色の色が異なるように選択されても良い。

現実世界においては、物体が光源からの光を目の網膜上の赤色、緑色及び青色の錐体細胞に向けて反射するために、人は当該物体を見ることができる。ＣＩＥ１９３１のｘｙ色度座標は、反射光のスペクトルの色に合致するように、色マッチング関数を用いて算出されることができる。これらｘｙ色度座標は、（標準的な）観測者が見るであろう色の示唆を与える。或る場面における物体が１００％の光を反射し、光源が平坦な（又は比較的平坦な）スペクトルを持つ場合には、白色の物体が観測される。該物体は、該光源により照明される全ての反射物体のうち最も高い明るさを持つ。例えば６３０ｎｍにおいて非常に狭いスペクトル帯域を反射する他の物体は非常に彩度の高い赤色を持ち、従って６３０ｎｍの周囲の該狭い帯域の外の全ての光を吸収する。その結果、同じ広さのスペクトル光源により照明される場合、該赤色の物体の明るさは、白色の物体の明るさよりもかなり低くなる。

種々の色を持つ物体の反射スペクトルの最大の輝度（例えば典型的に自然に生じる最高のもの、又は数学的にとり得る最高のもの）を推定するため、表示色域内の種々の色度において、特定の色度に対応する色（例えばコカ・コーラ社の赤色（印刷等により理論的な又は実際的な色フィルタにより生成され得る））を持つ（現実世界の）物体の反射スペクトルの輝度が決定される。反射スペクトルとは、種々の色度において略最大の反射率を持つ反射物体のスペクトルである。より正確に言えば、斯かる現実世界の物体の反射スペクトルは、該現実世界の物体により反射された光のスペクトルである。該スペクトルの輝度は、該現実世界の物体の色に対応する色度においてディスプレイにより生成される輝度についての目標値である。例えば、スペクトルバンドパスフィルタの大きなセットの反射スペクトルの最大輝度が、種々の幅及び中心周波数で利用されても良い。各フィルタについて、ｘｙ色度座標及び相対輝度が、例えば平坦なスペクトル又は昼光スペクトルを持つ光源について、算出される。かくして、換言すれば、各色について、又は表示色域内の色度座標について、白色の輝度に対する当該色の相対輝度がどれだけであるかが決定されることができる。各色について相対輝度を保存する必要はない。相対輝度は色のセットについて保存されても良く、実際の色の輝度は保存されたセットから補間されても良い（例えば最大限に明るい葉の緑色のような特徴的な自然色を用いる場合に、興味深いものとなる）。種々の色度における反射スペクトルの輝度の決定自体は、David L. MacAdamによる刊行物「Maximum Visual Efficiency of Colored Materials」（J.O.S.A、vol.25、1935年、361-367頁）より知られていることは、留意されるべきである。

非現実的な蛍光色のアーティファクト又は鈍く見えるアーティファクトを防ぐため、ディスプレイは先行する原理によるよりも正確に較正される必要がある。

該色マッピング方法は、表示色域内の種々の色度において、以上に議論された反射スペクトルの輝度を利用する。これら所望の輝度は、例えばルックアップテーブルに保存されるか、又は例えば最大の反射色／明るい色の包（hull、色の山）を近似する２次元多項式のような関数を用いてモデリングされる。該２次元多項式は、放物面であっても良い。代替として、２次元ガウス関数が利用されても良い。測定された所望の輝度の代わりに、例えばシュレディンガー曲線のような、理論的に決定された所望の輝度が利用されても良いことは、留意されるべきである。測定された所望の輝度と理論的な所望の輝度との組み合わせ（例えば平均）を利用することさえも可能である。

該色マッピング方法は、入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ入力画像信号を、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号へとマッピングする、色域マッピングを有する。入力画素色は、表示色域とは異なる入力色域内に存在する。マッピングされた色度におけるルックアップテーブル中の保存された所望の輝度値をルックアップすること、又は白色輝度に対する相対値又は輝度減少分を算出すること等により、所望の輝度が取得されても良い。色が不快に明るくなるまでの幾分かの許容範囲があり、特に暗くなる方向においては、より大きな許容範囲がとられ得る。

所望の輝度とマッピングされた輝度との間の差に依存して、係数が決定される。マッピングされた輝度（例えば基本的な比色変換又は先行技術の色域マッピングから得られる）は、該係数を用いることにより適応され、該マッピングされた輝度よりも所望の輝度に近い出力輝度を得る。画像出力信号は、マッピングされた色度及び出力輝度により定義される。勿論、当業者は、概念的に２つのステップの処理として説明されたものが、実際には単一のマッピング変換として実現され得ることを、理解するであろう。

本発明はディスプレイをエミュレートするものではなく、現実世界の物体のセットにより反射された光の所望の輝度を利用するものである点は、留意されるべきである。ここで、該物体のそれぞれは、ディスプレイの色域における特定の色度に対応する色を持つ。望ましい場合には、マッピングの後に得られた輝度が、所望の輝度に近くなるように補正される。従って、その結果の表示される画像は自然に見えるものとなる。なぜなら、各色が、対応する色を持つ現実世界の物体の輝度に対応する輝度で表示されるからである。

一実施例においては、所望の輝度がルックアップテーブルに保存され、他の実施例においては、所望の輝度を生成するための数学的なモデルが利用される。これら生成された所望の輝度は、後の利用のために保存されても良い。

一実施例においては、現実世界の物体により反射された光のスペクトルは、例えば少なくとも光の可視範囲をカバーする広域スペクトル光源である所定の光源により、該現実世界の物体を照明することにより得られる。

一実施例においては、マッピングされた輝度は、略保存された輝度へとクリッピングされる。かくして、同じ色を持つ現実の反射物体の輝度に輝度が略一致するように、表示原色のため駆動信号を変更することにより、明る過ぎる色が防止される。

より高度な実施例は、例えば現在の色度について保存された他の輝度又は係数（例えば隣接する色のもの）をルックアップすることにより、又は画像中の隣接する色の実際に得られた輝度を見ることにより、更なる補正を適用して、局所的な画像構造を保持／強調しても良い（小さな更なる輝度減少を適用することにより）が、このことは本発明の核心原理を超えるものである。

一実施例においては、該色マッピング方法は、入力信号の入力色度においてルックアップテーブル中の保存された輝度をルックアップすることにより、更なるルックアップされた輝度を取得する。マッピングされた輝度は、マッピングされた色度においてルックアップされた輝度と入力色度においてルックアップされた輝度との比に略等しい係数により、スケーリングされる。該スケーリングは、クリッピングにより引き起こされるアーティファクトが防止されるという利点を持つ。

一実施例においては、該色域マッピングは、色域マッピングを入力色度にのみ適用する。従って、マッピングされた輝度は、入力輝度である。斯かる色域マッピングは、入力色域から別の表示色域へと色度を変更するのみであり、輝度に影響を与えない。

一実施例においては、該色域マッピングは、例えば３つよりも多い原色を持つ広色域ディスプレイにおける彩度増大である、色強調を提供する。

一実施例においては、該色マッピング方法が適用されるディスプレイは、色再生を改善するように最適化される。本発明の色マッピングは、ディスプレイの色挙動内のものであっても良く該色挙動を定義しても良いし、又は別個の装置において適用され、ディスプレイは単に補正された入力信号を得るだけでも良い。該色マッピング方法は、斯かるディスプレイと組み合わせられて、表示される色の輝度と、同じ色を持つ現実世界の反射物体の輝度との間の不一致を更に減少させても良い。斯かる最適化されたディスプレイは、以下の設計方法に従って設計されても良い。該ディスプレイは、画素色が少なくとも４つの原色の混合により得られる画素を持つ。これらの原色は、該ディスプレイの表示色域を定義する。かくして、該表示色域は、該ディスプレイにより表示され得る全ての色をカバーする。しかしながら、これらの原色は、色再生における蛍光色のアーティファクト又は鈍く見えるアーティファクトを回避するため、特別な要件を満たす必要がある。

蛍光色のアーティファクト又は鈍く見えるアーティファクトを回避するため、自然の／最大の色に既に近い生成された画素色の輝度を得るため、少なくとも４つの原色が選択されても良い（更なるアルゴリズム的な補正を適用する前に）。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

異なる図において同一の参照番号を持つアイテムは、同一の構造的な特徴及び同一の機能を持つか、又は同一の信号であることは留意されるべきである。斯かるアイテムの機能及び／又は構造が説明されている場合には、詳細な説明において該アイテムの繰り返しの説明は必要ではない。

ｘｙ色度平面の「蹄鉄型」可視色空間における反射スペクトルの等輝度線を模式的に示す。 物体を照明する光源を示す。 色マッピング回路の一実施例のブロック図を示す。 色マッピング回路の他の実施例のブロック図を示す。 色マッピング回路の更に他の実施例のブロック図を示す。 ＬＣＤ及びバックライトを備えた表示装置を模式的に示す。 ＤＭＤ及びカラーホイールを備えた表示装置を模式的に示す。 色再生に関して最適に選択された原色を持つディスプレイを設計する方法の高レベルのフロー図を示す。 ディスプレイを設計する方法の一実施例のフロー図を示す。 ディスプレイを設計する方法の一実施例のフロー図を示す。 ディスプレイを設計する方法による一実施例のフロー図を示す。 ディスプレイを設計する方法の別のフロー図を示す。 略一致する輝度を持つ色域の例を示す。

図１は、ｘｙ色度平面の「蹄鉄型」可視色空間における反射スペクトルの等輝度線を模式的に示す。ＣＩＥ１９３１のｘ色度座標が水平軸に沿って示され、ＣＩＥ１９３１のｙ色度座標が垂直軸に沿って示される。「蹄鉄型」の線ＶＡは、可視色の境界を示す。線ＶＡ上のｘｙ色度座標を持つ色は、１００％の彩度を持つ色であり、これら色のスペクトルは単一の波長のみを有するため、単色とも呼ばれる。線ＶＡに沿った数字は、波長をｎｍで示す。ＥＢＵ原色の赤色ＲＥ、緑色ＧＥ及び青色ＢＥを用いて、原色ＲＥ、ＧＥ、ＢＥを頂点とする三角形ＥＧ内にｘｙ色度座標を持つ全ての色が表示されることができる。白色は、曲線ＷＨ上にあるｘｙ色度座標を持つ。例えば白色点Ｄ６５が示されている。

ＥＢＵ原色ＲＥ、ＧＥ、ＢＥを用いるディスプレイより良く知られているように、入力信号成分Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉ（図６を参照）の全てが最大値を持つ場合には、表示されるべき所望の白色点を得るためには、これら原色の特定の比率が必要とされる。通常、これら入力信号成分Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値は等しく、アナログ信号については例えば０．７Ｖのような電圧レベルであり、又は８ビットディジタル信号については例えば２５５のような数である。以下においては、信号は、０から始まり１で終わる範囲に正規化された値を持つ。かくして、入力信号成分Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉが全て１である場合には、原色ＲＥ、ＧＥ、ＢＥは、所望の白色点が表示されるような比率を持つべきである（更に、所望の白色点及び色合いを示すために古典的な原理に従ってディスプレイが較正されるが、このことは他の色の挙動をも固定する）。例えば、所望の白色点がＤ６５（ｘ＝０．３１２７、ｙ＝０．３２９０）であり、原色の色度座標が、赤色ＲＥについてはｘ＝０．６４及びｙ＝０．３３、緑色ＧＥについてはｘ＝０．２９及びｙ＝０．６０、青色ＢＥについてはｘ＝０．１５及びｙ＝０．０６であると仮定する。このとき、ディスプレイの赤色、緑色及び青色についての輝度は、２２：７１：７の比率を持つべきであることが算出され得る。しかしながら、多くのディスプレイにおいて、例えば赤色、緑色、青色の輝度比率２０：７０：１０のような、より青色に近い白色点が用いられる。

図１は更に、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷにより定義される広色域ディスプレイの例を示す。該広色域ディスプレイにより表示されることができる色は、頂点がＲＷ、ＧＷ、ＢＷ原色により形成される三角形ＷＧにより定義される。

反射スペクトルの等輝度線がｘｙ色度空間においてどのように定義され得るかの例が、図２に関連して以下に説明される。理想的な設定においては、非常に多くの物体ＲＯが、広域スペクトルＬＩ２を提供する光源Ｌ２により照明される。本例においては、該スペクトルは、標準的な光源Ｄ６５のものである（６００Ｋの対応する色温度を持つ昼光スペクトルである）。最適な色の自然輝度実装の例においては、種々の物体ＲＯは、幾つかの波長に対して略１００％の反射率を持ち、他の波長に対してはゼロの反射率を持つ。従って、（略）単色の色については、対応する物体ＲＯは、特定の波長において略１００％の（又は比較的高い）反射率を持ち、他の波長においては略ゼロの（又は比較的低い）反射率を持つ。更に、その反対に、最も明るい白色の物体は、可視範囲の波長全体に亘って、略１００％の反射率を持つ。中間色については、これら物体は波長の比較的小さな領域に亘って、高い反射率を持ち得る。斯かる中間色は例えば、特定の波長を中心とするバンドパス反射フィルタにより表わされても良いし、又は、それぞれが２つ以上の異なる中心周波数を中心とする２つ以上のバンドパス反射フィルタによって表されても良い。各物体は異なるスペクトルを持ち得るが、同じ色度ｘｙを持つ点は、留意されるべきである。これら物体の幾つかは、他の物体よりも多くの光を反射し、それ故より高い輝度を持つ。図１は、特定の色度ｘｙを持つ反射物体が持ち得る最大の輝度を示す。以上の最大の反射率の例は最高に反射的な物体のスペクトルを得るための現実的に容易な方法であるが、例えば自然界からの現実のスペクトルに基づいて斯かるスペクトルを導出しても良い（例えば、最も明るい赤色の物体、大部分が葉である最も明るい典型的な緑、等を探す）。該データを用いて、全ての色度についての最大輝度のセットを導出することができ、該セットはメモリ（ＬＵＴ）に保存されても良いし、又は更に数学的にモデル化されても良い（例えば、該包を多項式又は指数関数により近似しても良い）。

物体ＲＯのそれぞれについて、反射光の輝度ＬＵが測定される。これら測定値から、図１に示される等輝度線を構築することが可能である。これら等輝度線は、相対輝度を示す数字により示されている。図示される例においては、全ての光を反射する白色の物体の輝度は、１００％に設定され、１００により示される。９０により示される線は、白色の物体の輝度の９０％である反射スペクトルの輝度を持つ、全ての色の物体を示す。種々の色度における反射スペクトルの輝度の決定自体は、David L. MacAdamによる刊行物「Maximum Visual Efficiency of Colored Materials」（J.O.S.A、vol.25、1935年、361-367頁）より知られている。他のスペクトルＬＩ２を持つ他の白色が選択された場合には、同じ反射物体についての最大輝度は変わり得、従って図１に示される等輝度線も変わり得ることは、留意されるべきである。

ここで図１に戻ると、これら等輝度線は、ディスプレイに表示される色の相対的な明るさＢＲを、同じ色を持つ物体ＲＯの反射スペクトルの輝度ＬＵと比較するために利用される。図１から、原色ＲＥ、ＧＥ、ＢＥと同じ色を持つ反射物体ＲＯの輝度は、それぞれ２２、７７及び８であることが明らかである。ＥＢＵ原色ＲＥ、ＧＥ、ＢＥについて、白色Ｄ６５を生成するためには、輝度の比率がｒ：ｇ：ｂ＝２２：７１：７により定義されることは、留意されるべきである。従って、白色Ｄ６５の合計輝度が１００に正規化される場合、赤色、緑色及び青色成分の正規化された最大輝度は、それぞれ２２、７１及び７である。以下、正規化された最大輝度が意図されていることが文脈より明らかである場合には、正規化された最大輝度は最大輝度、輝度係数、又は単に輝度とも呼ばれる。輝度係数は明度とも呼ばれる。

このことは、入力信号Ｒｉ成分が１である場合には、赤色原色は２２の輝度を持つことを意味する。赤色原色ＲＥと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度もまた、２２である。入力信号Ｇｉ成分が１である場合には、緑色原色は７１の輝度を持つ。一方で、緑色原色ＧＥと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度は、７７である。入力信号Ｂｉ成分が１である場合には、青色原色は７の輝度を持つ。一方で、青色原色ＢＥと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度ＬＵは、８である。従って、この原色の選択については、原色の輝度は、対応する輝度ＬＵに略一致する。表示色域と反射色域との間の好適な一致を得るためには、他の色において表示輝度が対応する輝度ＬＵと一致していることがチェックされる必要がある。例えば、入力信号ＲｉとＧｉとの両方が値１を持つ場合に生じる黄色の輝度は９３＝２２＋７１であり、一方で該色における反射輝度は９７である。

同様にして、３原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷを持つ広色域ディスプレイは、特に緑色及び赤色について、一致いない輝度を持つことが分かる。白色点Ｄ６５についての赤色、緑色及び青色の原色の輝度の比率は、２６：６８：７である。原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷと同じ色を持つ反射物体ＲＯの輝度は、それぞれ１２、３１、７である。従って、原色ＲＷ及びＧＷの輝度と、対応する色の物体ＲＯの輝度ＬＵとの間には、赤色原色ＲＷのみが光を発する場合には赤色について約２のファクタの不一致があり、緑色原色ＧＷのみが光を発する場合には緑色について約２のファクタの不一致がある。赤色及び緑色の原色ＲＷ、ＧＷの輝度は、同じ彩度を持つ反射色の輝度に比べると、高過ぎる。このことは、これらの色に対して、３原色を持つ通常の色域のディスプレイのためのものと同じ駆動信号が利用された場合に、表示される物体が蛍光色となるという、望ましくない印象をもたらす。

少なくとも１つの更なる原色を追加することにより、１つ以上の原色の寄与を減少させることが可能であることが分かった。このことは、２つの例を用いて説明される。第１の例は、白色原色Ｗが追加された場合の効果を示し、第２の例は、黄色原色ＹＷを追加する効果を示す。代替として、図１に示される広色域原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷの場合よりも小さな不一致が生じるように選択された色を持つ、３つのみの原色が選択されても良い。

ＲＧＢ（赤色、緑色及び青色）についてはＥＢＵの原色Ｒ、Ｇ、Ｂが利用され、白色原色については白色点Ｄ６５が利用されるＲＧＢＷディスプレイにおいては、赤色、緑色、青色及び白色の原色の関連する輝度比率１１、３５、４、５０により、白色点Ｄ６５が得られる。これら輝度値１１、３５、４は、それぞれＥＢＵの原色Ｒ、Ｇ、Ｂと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度２２、７７、８と比較されるべきである。ＲＧＢに対する原色の当該選択においては、原色Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度値と、対応する物体ＲＯの反射スペクトルの輝度ＬＵとの間に、大きな不一致が生じることが明らかである。本例においては、輝度が低過ぎるため、彩度の高い色に対して、過度に暗く従って鈍い印象を引き起こす。

ＲＧＢ（赤色、緑色及び青色）については広原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷが利用され、追加される白色原色Ｗについては白色点Ｄ６５が利用されるＲＧＢＷディスプレイにおいては、ｒ、ｇ、ｂ、ｗの関連する輝度比率１１、３５、４、５０により、白色点Ｄ６５が得られる。これら輝度値１１、３５、４は、それぞれ原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度１２、３１、７と比較されるべきである。ＲＧＢに対する原色の当該選択は、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷの輝度値と、対応する物体ＲＯの反射スペクトルの輝度ＬＵとの間に、かなり良い一致をもたらすことが明らかである。しかしながら、原色ＲＷ及びＧＷがアクティブである二次色である黄色については、輝度値は１１＋３５＝４６であり、一方で同じ黄色を持つ反射物体ＲＯの輝度ＬＵは約９１であることが図１において分かる。二次色であるマゼンタについては、輝度係数は１１＋４＝１５であり、輝度は１９である。二次色であるシアンについては、輝度係数は３５＋４＝３９であり、輝度は５０である。黄色について、依然としてかなりの不一致が存在する。

二次色は２つの原色間の色であり、２つの原色のみを用いて実現される色であることは、留意されるべきである。

ここで、ＲＧＢについてはＥＢＵの原色Ｒ、Ｇ、Ｂが利用され、黄色の原色ＹＷが追加されたＲＧＢＹディスプレイが備えられる、他の例が説明される。白色点Ｄ６５を得るための原色Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹＷの比率は、ここでは１１：３５：７：４７である。これら輝度値１１、３５、７は、それぞれ原色Ｒ、Ｇ、Ｂと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度２２、７７、８と比較されるべきである。ＲＧＢに対する原色の当該選択においては、原色Ｒ及びＧの輝度値と、対応する物体ＲＯの反射スペクトルの輝度ＬＵとの間に、大きな不一致が生じることが明らかである。本例においても、輝度が低過ぎるため、彩度の高い色に対して、過度に暗い印象を引き起こす。

ＲＧＢＹディスプレイが、黄色原色が追加された広原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷに基づくものである場合には、状況は著しく改善する。これら原色において表示色域と反射色色域との間に良い一致を得るためには、原色ｒ、ｇ、ｂ、ｙの輝度比率は、それぞれ１３、３４、７、４７である。これら輝度値１３、３４、７は、それぞれ原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷと同じ色を持つ物体ＲＯの輝度１２、３１、７と比較されるべきである。ＲＧＢに対する原色の当該選択においては、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷの輝度値と、対応する物体ＲＯの反射スペクトルの輝度ＬＵとの間に、かなり良い一致が得られることが明らかである。また、原色ＲＷ、ＧＷ及びＹＷがアクティブである、二次色である黄色については、輝度が１３＋３４＋４７＝９４であり、同じ黄色を持つ反射物体ＲＯの輝度ＬＵは約９１であることが図１において分かる。従ってこのとき、黄色の輝度と、黄色の反射物体の対応する輝度との間に、かなりの一致が得られる。二次色であるマゼンタについては、輝度値は１３＋７＝２０であり、輝度係数は１９である。二次色であるシアンについては、輝度値は３４＋７＝４１であり、輝度係数は５０である。従って、全ての原色及び二次色について、かなりの一致が存在する。この結果、広色域内の全ての色について、かなりの一致が得られる。

図示される例から明らかであるように、原色の選択に依存して、比較的大きな不一致が生じ得る。該不一致は、ディスプレイの原色の駆動を弱めることにより減少させられ得る。かなりの一致をもたらす原色が見出された場合であっても、依然として比較的小さな逸脱が存在し得る。駆動を弱めることを、これらの比較的良い一致を示す原色と組み合わせることにより、ディスプレイの色再生は更に改善されることができる。ディスプレイの原色の駆動を弱める実施例は、図３乃至５に関連して説明される。

図２は、物体を照明する光源を示す。広域スペクトル光源Ｌ２は、反射物体ＲＯを照明する広域スペクトルを持つ光ＬＩ２を生じる。物体ＲＯは、特定の波長又は波長のセットに対して、高い反射率を持つ。反射光は、色度λ０及び輝度ＬＵに対応するスペクトルＲＳを持つ。該スペクトルは、反射スペクトルとも呼ばれる。図２は図１の説明において既に説明されているので、更なる説明はここでは提供されない。

図３は、色マッピング回路の一実施例のブロック図を示す。入力画像信号ＩＳは、入力画素色を持つ入力画素により構成される入力画像を定義する。本発明はＣＩＥ１９３１のｘｙ色空間において定義された入力画像信号に関して説明されるが、本発明は当該ｘｙ色空間のみに限定されるべきものではなく、輝度と色度とが定義された又は決定され得るその他のいずれの色空間においても適用され得る。斯かる色空間の例は、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'色空間、及びビデオ色空間ＹＣｒＣｂである。本発明をＲＧＢ色空間において適用することも可能であるが、このことはより複雑なものとなる。なぜなら、色度及び輝度が、ＲＧＢ成分から計算される必要があるからである。入力画像信号がＲＧＢ色空間において符号化されており、色度及び輝度を決定するための更なる計算が望ましくない場合には、該入力画像信号はガンマＲＧＢドメインから例えばｘｙＹ空間のような線形の光ドメインへと変換されるべきである。

入力画素色は、入力輝度Ｙ及び入力色度ｘ、ｙにより定義される。入力画素色は、入力色域に制限される。色域マッピング器２は、入力画像信号ＩＳに対してマッピング又は変換を適用し、それによりマッピングされた画像信号ＭＳが、入力色域とは異なるマッピングされた色域を持つようにする。マッピングされた画像信号ＭＳは、色度ｘｍ、ｙｍを持つ。該マッピングされた色域と入力色域との間の差は、入力色域が拡張される場合には原色の高過ぎる輝度をもたらし、該マッピングされた色域が入力色域よりも小さい場合には原色の低過ぎる輝度をもたらし得る。

通常、色域マッピング器２は、入力画像信号ＩＳを処理して、入力画像信号ＩＳに対して拡張された、マッピングされた画像信号ＭＳを得る。例えば、色域マッピング器２は、輝度Ｙ及び色度ｘ、ｙに対して影響を与え得るいずれかの色変換（例えば３次元マトリクシング）であっても良いし、色度座標ｘ、ｙのみを操作する色変換（例えば輝度を保ち彩度を広げる色域マッピング）であっても良い。最後に言及された状況においては、マッピングされた輝度Ｙｍは、入力輝度Ｙと等しい。換言すれば、入力輝度Ｙは、色域マッピング２によって処理されない。

本発明は、入力色域とは異なる表示色域を持つ、いずれのタイプのディスプレイにおいても利用されることができる。例えば、ＥＢＵ符号化された信号については、ディスプレイは広色域（ＥＢＵ色域よりも大きな）ＬＣＤであっても良い。代替としては、ディスプレイは、例えばモバイル装置のＬＣＤのためのもののように、ＥＢＵ色域よりも小さな色域を持っても良く、又は将来的には、広原色に対して符号化された入力信号が、ＥＢＵ原色により定義される、より小さな色域を持つ表示装置において表示される必要があることとなろう。フルカラーディスプレイは、３以上の原色を持っても良い。

ルックアップ回路３は、マッピングされた色度ｘｍ、ｙｍを受信し、ルックアップテーブル（以下ＬＵＴとも呼ばれる）１において対応する輝度ＬＵをルックアップする。マッピングされた色度ｘｍ、ｙｍに対応するルックアップされた輝度は、Ｙ１と呼ばれる。該輝度Ｙ１は、マッピングされた色度ｘｍ、ｙｍに対応する色を持つ反射物体ＲＯの最大輝度ＬＵである。

係数決定回路４は、マッピングされた輝度Ｙｍとルックアップされた輝度Ｙ１とを受信し、マッピングされた輝度Ｙｍとルックアップされた輝度Ｙ１との間の差分を示す係数Ｆ１を決定する。輝度適応回路５は、マッピングされた輝度Ｙｍと係数Ｆ１とを受信し、出力輝度Ｙｓを供給する。輝度適応回路５は、係数Ｆを用いることによってマッピングされた輝度Ｙｍを適応させ、マッピングされた輝度Ｙｍよりもルックアップされた輝度Ｙ１に近い出力輝度Ｙｓを得る。例えば、輝度適応回路５は、マッピングされた輝度Ｙｍを係数Ｆ１により乗算する、利得乗算器又はスケーラである。係数Ｆ１は、出力輝度Ｙｓがルックアップされた輝度Ｙ１へとクリッピングされるように選択されても良い。代替として、係数Ｆ１は、マッピングされた輝度Ｙｍとルックアップされた輝度Ｙ１との当該比率の一部の比率であっても良い。マッピングされた色度ｘｍ、ｙｍについて、輝度Ｙｓが輝度Ｙ１から大きく逸脱しない場合に、出力画像信号ＯＳにおける色再生が最適となる。従って、色域マッピング器２は、出力画像信号ＯＳにおける幾つかの色を明る過ぎるようにする又は鈍くすることなく、例えば色伸張を適用することによって、入力画像信号ＩＳを拡張することが可能である。マッピング器２が入力輝度Ｙに対して動作しない場合又は入力輝度Ｙを変更しない場合には、マッピングされた輝度Ｙｍは入力輝度Ｙであることは、留意されるべきである。以上のハードウェア又はソフトウェアのブロック記述は単に単純な実装を説明するものであり、入力されるマッピングされた色度について望ましい輝度を得るために数学的なモデルを計算するために、輝度適応回路が自身の評価ユニットをどのように組み込み得るかを、当業者は理解するであろう。

図４は、色マッピング回路の他の実施例のブロック図を示す。該色マッピング回路は図３に示された回路に基づくものであり、唯一の違いは、色域マッピング器２が入力輝度Ｙに影響を与えず、従ってマッピングされた輝度Ｙｍが入力輝度Ｙと等しい点である。色度ｘ、ｙのみがマッピングされる。該回路の動作は、図３に関連して説明された回路と同様である。

図５は、色マッピング回路の更に他の実施例のブロック図を示す。該色マッピング回路は、図４に示された回路に基づくものである。違いは、ルックアップ回路６が追加された点、係数決定回路４がここでは比率を決定する点、及び輝度適応回路５が利得乗算器である点である。ルックアップ回路６は入力色度ｘ、ｙを受信し、ＬＵＴ１において対応する輝度ＬＵをルックアップする。入力色度ｘ、ｙに対応する該ルックアップされた輝度は、Ｙ２と呼ばれる。該輝度Ｙ２は、入力色度ｘ、ｙに対応する色を持つ反射物体ＲＯの最大輝度ＬＵである。係数決定回路４は、それぞれ入力色度ｘ、ｙ及び対応するマッピングされた色度ｘｍ、ｙｍの輝度である、輝度Ｙ２とＹ１との比率を決定し、係数Ｇ＝Ｙ２／Ｙ１を得る。利得乗算器５は、入力輝度Ｙを係数Ｇにより乗算し、出力輝度Ｙｓを得る。

色マッピングが、自然色再生のために最適化されたディスプレイと組み合わせられても良い。斯かるディスプレイは、図８乃至１１に関連して説明される。色マッピングは、図６に関連して説明されるようなＬＣＤ（liquid crystal display）装置、又は図７に関連して説明されるようなＤＭＤ（digital mirror display）装置において、利用されても良い。

図６は、ＬＣ表示装置を模式的に示す。図示される実施例においては、画素Ｐｉが、４つのＬＣサブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰを有する。色フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦが、サブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰに関連している。色フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦは、サブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰの反対側に存在しても良く、従って光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹとサブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰとの間に存在しても良い。全てのサブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰが色フィルタを持つ必要があるわけではない。図示される実施例においては、ドライバＬＤＲにより駆動され、色フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦと共に表示装置ＤＤの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを定義する、４つの光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹが存在する。図７においては、光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹにより生成される光の色は、関連するフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦと一致し、該フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦにより比率を変更されない。換言すれば、これら色フィルタは、関連しない光源の光をブロックすることのみを必要とされる。ここで、光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹから発した光は、ディスプレイＤＤの原色である。

４つの異なる光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹの代わりに、３つの光源のみが存在しても良い。このとき、色フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ、ＹＦの１つが、光源ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ、ＬＹのうち少なくとも２つの、少なくとも幾分かの光を通過させるように選択される。代替として、全てが略同じスペクトルを発する光源のセットのうちの、１つの光源が利用されても良い。本実施例においては、光源の光のスペクトル分布及び色フィルタのスペクトルフィルタリングにより、原色が定義される。

画素ドライバＰＤＲは、駆動信号ｒ、ｇ、ｂ、ｙをそれぞれサブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰに供給し、サブ画素ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＹＰの透過を制御する。

４つよりも多い原色が必要とされる場合には、画素毎に４つよりも多いサブ画素が必要とされることは、留意されるべきである。原色がどのように得られるかに依存して、更に異なる色を持つ光源及び／又は色フィルタが必要となる。Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙは赤色、緑色、青色及び黄色を指すが、実際には他の色が利用されても良い。

図７は、ＤＭＤ及びカラーホイールを備えた表示装置を模式的に示す。広域スペクトル光源Ｌ１は、回転するカラーホイールＣＷに入射する光線ＬＩ１を生成する。カラーホイールＣＷは、色フィルタセグメントＦＧ、ＦＲ、ＦＢ、ＦＹを持つ。カラーホイールＣＷからの光線ＬＣ１は、ＤＭＤディスプレイの画素Ｐｉのサブ画素Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に、時間的に連続して入射する。サブ画素Ｍ１乃至Ｍ４の全ては、表示されるべき画像によって角度が変調された、同一の小型のミラーであっても良い。

図８は、ディスプレイを更に設計する方法の高レベルのフロー図を示す。ステップＳ１において、物体ＲＯの輝度ＬＵが決定される。通常、種々の色の物体ＲＯについてのこれら輝度ＬＵが一度に決定され、テーブルに保存される。代替として、これら輝度ＬＵが文字通り探し出されても良く、ステップＳ２において即座に利用されても良い。ステップＳ２において、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷにより定義される色域を用いて再生可能な種々の色の最大輝度ＢＲが、対応する色を持つ物体ＲＯにより反射されたスペクトルの輝度ＬＵと略一致するように、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷが選択される。ディスプレイの設計に対して、最大輝度の別の白色点が好適である場合には、光源ＬＩ２の別のスペクトルがとられる必要がある。例えば、Ｄ６５白色点については、ＬＩ２について対応する昼光スペクトルＤ６５がとられる。８６００Ｋの白色点については、８６００Ｋの温度を持つ対応する黒体放射スペクトルがとられる。

輝度ＬＵが決定される必要がある場合には、ステップＳ１０において、広帯域光源Ｌ２により生成された光ＬＩ２を用いて反射物体ＲＯが照明される。ステップＳ１１において、種々の波長において略１００％の反射率を持つ反射物体ＲＯにより反射された反射スペクトルの輝度ＬＵが測定され、対応する色度λ０及び輝度ＬＵが算出される。ステップＳ１２において、決定された輝度ＬＵが使用のため保存される。代替としては、既知である場合には、輝度ＬＵが直接に保存されても良く、ステップＳ１０及びＳ１１は必要とされない。

図９は、ディスプレイを設計する方法の一実施例のフロー図を示す。本実施例においては、ステップＳ２は以下のように動作する。最初に、ステップＳ２０において、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセット及び所望の白色点が選択される。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷ及び選択された白色点は、集合的にＰＲにより示される。所望の白色点を得るために選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの比率が、ステップＳ２１において算出される。次いで、ステップＳ２１において更に、全ての原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷ及び全ての二次色について、最大輝度ＢＲが算出される。二次色は、最大輝度ＢＲを持つ原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを混合することにより得られる色である。原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷ及び二次色に対応する反射物体の輝度ＬＵが決定されるか、又は記憶媒体から取得される。

算出された輝度値ＢＲは、ステップＳ２２において、対応する輝度ＬＵと比較される。最後にステップＳ２３において、一致基準ＭＣに従って、輝度値ＢＲが輝度ＬＵと略一致しているか否かの決定が為される。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが該一致基準ＭＣを満たさない場合には、本アルゴリズムはステップＳ２０に進み、他の原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットを選択する。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが該一致基準ＭＣを満たす場合には、該セットがディスプレイにおいて実装される候補であり、ステップＳ２４において保存される。

原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの一致するセットが見つかると、本アルゴリズムは停止しても良い。代替として、本アルゴリズムは、１つよりも多い又は全ての原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの一致するセットを探しても良い。より多くの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの一致するセットが利用可能であれば、ディスプレイにおける実装に最良の見込みを持つセットを選択することが可能である。例えば、重要な考慮すべき事項は、一致する原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを得るために必要とされるハードウェアの効率である。代替として、最良のセットは、最大の色域を持つセットであっても良い。

原色及び二次色の代わりに、又はこれらに加えて、関連する輝度値ＢＲが輝度ＬＵと比較される、他の色が選択されても良いことは、留意されるべきである。選択される色は、選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを用いて実現可能であるべきである。４つの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷが言及されたが、４つの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷより少ない又は多い原色に対して、同じアルゴリズムが適用されても良い。更に、４つの原色はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）及びＹ（黄色）の文字を使用したが、これら原色のために他の色が選択されても良い。

一致基準の例は、画素色の輝度が、同じ色を持つ物体ＲＯの輝度ＬＵの８０乃至１２０パーセントの範囲内にあること、であっても良い。該範囲は、異なる色について異なるものであっても良い。代替として、図１１に関連して説明されるように、経験的な手法が利用されても良い。典型的に、誤差は±１０％である必要がある。

図１０は、ディスプレイを設計する方法の一実施例のフロー図を示す。本実施例においては、ステップＳ２が以下のように動作する。

最初に、ステップＳ２５において、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが選択される。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷはまた、集合的にＲＰにより示される。ステップＳ２６において、チェックポイントＣＰのセットが定義される。これらチェックポイントＣＰは、一致がチェックされる必要のある表示色域内の色である。例えば、チェックポイントＣＰは、赤色、緑色及び青色の原色（ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ）、黄色、マゼンタ及びシアンの二次色（それぞれＲＷ＋ＧＷ、ＲＷ＋ＢＷ、ＧＷ＋ＢＷ）、並びに好適な白色点（例えばＤ６５）の色度である。

ステップＳ２７において、チェックポイントＣＰの対応する輝度ＢＲが決定されるか、又は記憶媒体から取得される。ステップＳ２８において、チェックポイントＣＰに対応する反射物体ＲＯの輝度ＬＵが決定されるか、又は記憶媒体から取得される。ステップＳ２９において、表示原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの輝度ＢＲ間の比率が算出される。

ステップＳ３０において、一致基準ＭＣに従って、輝度値ＢＲが輝度ＬＵと略一致しているか否かの決定が為される。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが該一致基準ＭＣを満たさない場合には、本アルゴリズムはステップＳ２５に進み、他の原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットを選択する。選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが該一致基準ＭＣを満たす場合には、該セットがディスプレイにおいて実装される候補であり、ステップＳ３１において保存される。原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのそれぞれについて、これら原色が選択され得る範囲が定義されても良い。

原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの一致するセットが見つかると、本アルゴリズムは停止しても良い。代替として、本アルゴリズムは、１つよりも多い又は全ての原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの一致するセットを探しても良い。より多くの一致する原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのセットが利用可能であれば、ディスプレイにおける実装に最良の見込みを持つセットを選択することが可能である。例えば、重要な考慮すべき事項は、一致する原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを得るために必要とされるハードウェアの効率である。又は、色域のサイズに関して最良のセットは、色域が大きいほど良い。一実施例においては、チェックポイントの色度における表示輝度ＢＲ及び反射色輝度ＬＵの誤差が最小化される。該誤差最小化は、許容範囲内で原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの最適な色度を選択することにより、及び／又はこれら原色の輝度を変更することにより、可能である。或る原色の輝度は、バックライトのスペクトルを変更することにより、又は色フィルタの透過スペクトルを変更することにより、変更されることができる。前記誤差は例えば、輝度差の二乗平均平方根誤差として定義されても良く、ここで該差を算出する前に各輝度のｌｏｇ１０がとられる。典型的には、好適なディスプレイの設計のためには、該誤差は±１０％よりも小さいべきである。

原色及び二次色の代わりに、又はこれらに加えて、関連する輝度値ＢＲが輝度ＬＵと比較される、他の色が選択されても良いことは、留意されるべきである。選択される色は、選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷを用いて実現可能であるべきである。４つの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷが言及されたが、４つの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷより少ない又は多い原色に対して、同じアルゴリズムが適用されても良い。更に、４つの原色はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）及びＹ（黄色）の文字を使用したが、これら原色のために他の色が選択されても良い。

一致基準の他の例は、画素色の輝度が、同じ色を持つ物体ＲＯの輝度ＬＵの８０乃至１２０パーセントの範囲内にあること、であっても良い。該範囲は、異なる色について異なるものであっても良い。代替として、図１１に関連して説明されるように、経験的な手法が利用されても良い。典型的に、誤差は±１０％内である。

図１１は、ディスプレイを設計する方法による一実施例のフロー図を示す。ステップＳ２５において、例えばオペレータにより、原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷが選択される。白色点は予め設定されていても良いし、又は同様にオペレータにより選択可能であっても良い。ステップＳ２６において、ステップＳ２５において選択された原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷ及び白色点を用いて、テスト画像ＩＭが表示される。ステップＳ２７において、観測者の群が表示された画像を見て、該観測者の群の少なくとも９０％が該画像において不快な、著しい、又は認識可能な輝度アーティファクトを観測しなかった場合に、画素色の輝度ＢＲが輝度ＬＵと略一致するものとみなされる。該テスト画像は実際には、観測者に提示される現実世界状況の表現であっても良く、該観測者の群の少なくとも９０％が当該色の輝度と対応する輝度との間に不快な、著しい、又は認識可能な差を観測しなかった場合に、画素色の輝度ＢＲが輝度ＬＵと略一致するものとみなされる。

図１２は、ディスプレイを設計する方法の別のフロー図を示す。原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷのうち少なくとも１つの色度を変更することにより、又は更なる原色を追加することにより、少なくとも４つの原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷが選択される。

ステップＳ３０において、種々の色の予め定義されたセットを持つ入力テスト画像信号ＩＳに対して、色域マッピングが適用される。ステップＳ３１において、入力テスト画像ＩＳに応じて表示された種々の色の輝度ＢＲがチェックされる。ステップＳ３２において、対応する反射スペクトルＲＳの輝度ＬＵに略一致する輝度ＢＲを得るための原色ＲＷ、ＧＷ、ＢＷ、ＹＷの少なくとも１つの色度が変更される。代替として、又はこれに加えて、一致する輝度ＬＵからかなりの逸脱をもたらす原色の１つの対応する反射スペクトルＲＳの輝度ＬＵに略一致する輝度ＢＲを得るため、既に存在する原色に更なる原色が追加されても良い。例えば、特定の色について輝度ＬＵに対して高過ぎる輝度ＢＲが検出された場合には、新たな原色が、当該色又は略当該色を与えられる。

図１３は、略一致する輝度を持つ色域の例を示す。

第１の色域ＧＡ１は、それぞれ以下のｘ，ｙ，Ｙ座標を持つ４つの原色Ｒ、ＹＧ、ＧＣ、Ｂにより定義される。
Ｒ１： ０．６７１７，０．３１８１，１９．６
ＹＧ１：０．３５６４，０．６３１９，６８．１
ＧＣ１：０．０９５９，０．６９５８，３３．１
Ｂ１： ０．１４２９，０．０４５８， ７．１

第２の色域ＧＡ２は、それぞれ以下のｘ，ｙ，Ｙ座標を持つ５つの原色Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｙにより定義される。
Ｒ２： ０．６７７６，０．３１５３，１７．１
Ｇ２： ０．２１１５，０．７５６９，３４．４
Ｂ２： ０．１４４９，０．０４８６， ７．１
Ｃ２： ０．０２１５，０．６０６９，１０．５
Ｙ２： ０．３６８１，０．６２０８，７０．５

第３の色域ＧＡ３は、それぞれ以下のｘ，ｙ，Ｙ座標を持つ６つの原色Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙにより定義される。
Ｒ３： ０．６６５８，０．３２６４，２０．０
Ｇ３： ０．２８７１，０．６６５３，６６．９
Ｂ３： ０．１４６８，０．０５１４， ６．６
Ｃ３： ０．０５６７，０．３２９２， ９．９
Ｍ３： ０．３４０７，０．０９８６，１０．３
Ｙ３： ０．４３０８，０．５５９７，８４．８

上述した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、当業者は添付される請求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ることは、留意されるべきである。

例えば、輝度の厳密な補償が必要とされない場合には、ルックアップテーブル１は、反射物体の正確な輝度を有する必要はない。反射物体のおおよその輝度を保存することで、十分となり得る。例えば、±１０％の精度が十分であると考えられる。

本色マッピングは、表示色域が入力信号色域と異なる限り、ディスプレイにおいて利用される原色の数にかかわらず、有利に実装されることができる。

以上のマッピング技術は、後に特定のディスプレイに提供されるべき装置依存のフォーマットでデータをセーブすることを可能とする、種々の装置又はソフトウェア（例えば画像処理ソフトウェアの一部を形成しても良い）において実施化され得ることは、理解されるであろう。補正は、例えばインターネット上の専用チャネルを介して改善された信号を提供するようなプロフェッショナルなサービスにより適用されても良いし、又はメモリ上の改善された信号（例えば店からメモリスティックに購入可能な）として適用されても良い。また、家庭用のコンピュータにおいて適用するため、補正プロファイル（例えばＬＵＴ）をダウンロードしても良いし、プラグイン等を受信しても良い。

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。以下に本発明の実施形態の例を項目として記載する。
［項目１］
表示色域を定義する原色を持つ３つ以上のサブ画素を持つ表示画素を有するディスプレイのための出力画像信号へと、入力画像信号をマッピングする色マッピング方法であって、方法は、
表示色域内の種々の色度に対応する種々の色を持つ現実世界の物体の反射スペクトルの所望の輝度を用いるステップを有し、ここで反射スペクトルとは現実世界の物体のそれぞれにより反射される光のスペクトルであり、所望の輝度とは現実世界の物体の対応する１つにより反射された光の総量であり、方法は更に、
入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ入力画像信号を色域マッピングし、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号を得るステップを有し、ここで入力画素色は、表示色域とは異なる入力色域内にあり、方法は更に、
マッピングされた輝度よりも所望の輝度に近い出力輝度を得るため、所望の輝度とマッピングされた輝度との間の差分に依存する係数を用いることによりマッピングされた輝度を適応させるステップを有し、出力画像信号は、マッピングされた色度及び出力輝度により定義される方法。
［項目２］
所望の輝度を用いるステップは、ルックアップテーブルから所望の輝度を取得するステップを有する、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目３］
所望の輝度を用いるステップは、斯かる所望の輝度を生成するように設計された数学的なモデルを適用するステップを有する、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目４］
現実世界の物体により反射された光のスペクトルは、所定の光源を用いて照明された現実世界の物体を測定することにより得られる、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目５］
所定の光源は、等エネルギースペクトル又は昼光スペクトルのような広域スペクトル光源である、項目４に記載の色マッピング方法。
［項目６］
所望の輝度のそれぞれは、好適には各波長に対して１００％か又は０％の透過率を持つスペクトルのような各色度についての理論的なスペクトルにより選択された光源を乗算することにより決定される、反射された光の略最大の総量であり、
項目１に記載の色マッピング方法。
［項目７］
マッピングされた輝度を適応させるステップは、マッピングされた輝度を、保存された輝度に略クリッピングするステップを有する、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目８］
入力信号の入力色度においてルックアップテーブルに保存された輝度をルックアップすることにより更なるルックアップされた輝度を取得するステップを更に有し、マッピングされた輝度を適応させるステップは、マッピングされた色度におけるルックアップされた輝度と入力色度におけるルックアップされた輝度との比率に略等しい係数により、マッピングされた輝度をスケーリングするステップを有する、項目２に記載の色マッピング方法。
［項目９］
色域マッピングは、入力色度に対してのみ色域マッピングを適用し、マッピングされた輝度は入力輝度である、項目１又は８に記載の色マッピング方法。
［項目１０］
色域マッピングは色強調を提供する、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目１１］
色強調は彩度増大である、項目１０に記載の色マッピング方法。
［項目１２］
ディスプレイは、３よりも多い数の原色を持つ多原色ディスプレイである、項目１に記載の色マッピング方法。
［項目１３］
表示色域を定義する原色を持つサブ画素を持つ表示画素を有するディスプレイのための出力画像信号へと、入力画像信号をマッピングするための色マッピング回路であって、色マッピング回路は、
表示色域内の種々の色度に対応する種々の色を持つ現実世界の物体の反射スペクトルの所望の輝度を生成するための所望輝度ユニットを有し、ここで反射スペクトルのそれぞれが、現実世界の物体により反射される光のスペクトルであり、所望の輝度のそれぞれが、対応する現実世界の物体により反射された光の総量であり、色マッピング回路は更に、
入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ入力画像信号を色域マッピングし、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号を得るための色域マッピング器を有し、ここで入力画素色は、表示色域とは異なる入力色域内にあり、色マッピング回路は更に、
マッピングされた輝度よりも所望の輝度に近い出力輝度を得るため、所望の輝度とマッピングされた輝度との間の差分に依存する係数を用いるための適応回路を有し、出力画像信号は、マッピングされた色度及び出力輝度により定義される色マッピング回路。
［項目１４］
表示色域を定義する原色を持つサブ画素を持つ表示画素と、項目１３に記載の色マッピング回路と、を有するディスプレイ。
［項目１５］
少なくとも４つの原色を生成するための、関連する色フィルタを持つ少なくとも４つのサブ画素を有する画素を持つ、ＬＣＤディスプレイパネルと、
画像出力信号を受信して、少なくとも４つのサブ画素に駆動電圧を供給するための駆動回路と、
ディスプレイパネルを照明するためのバックライトユニットと、
を有する、項目１４に記載のディスプレイ。
［項目１６］
画像出力信号を表示するための色順次ディスプレイである、項目１４に記載のディスプレイ。
［項目１７］
表示色域内の種々の色度における反射スペクトルの輝度を決定又は利用することと、
少なくとも４つの原色を選択して、表示色域内で、選択された画素色のセットであって当該選択されたセットの画素色に対応する色度における反射スペクトルの輝度と略一致する画素色のセットの輝度を得ることと、
によってディスプレイが設計され、ここで反射スペクトルとは、種々の色度において略最大の反射率を持つ反射物体のスペクトルである、項目１３に記載のディスプレイ。
［項目１８］
プロセッサに項目１に記載の方法のステップを実行させることが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、ステップとは、
入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ入力画像信号を色域マッピングし、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号を得るステップであって、ここで入力画素色は、表示色域とは異なる入力色域内にあるステップと、
マッピングされた輝度よりもルックアップされた輝度に近い出力輝度を得るため、所望の輝度とマッピングされた輝度との間の差分に依存する係数を用いることによりマッピングされた輝度を適応させるステップであって、出力画像信号は、マッピングされた色度及び出力輝度により定義されるステップと、
である、コンピュータプログラム。

Claims (16)

1. 表示色域を定義する原色を持つ３つ以上のサブ画素を持つ表示画素を有するディスプレイのための出力画像信号へと、入力画像信号をマッピングする色マッピング方法であって、前記方法は、
   予めルックアップテーブルに格納された、前記表示色域内における特定の色度を有する最大の反射率を持つ反射物体の最大の輝度を用いるステップを有し、前記方法は更に、
   入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ前記入力画像信号を色域マッピングし、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号を得るステップを有し、ここで前記入力画素色は、前記表示色域とは異なる入力色域内にあり、前記方法は更に、
   前記最大の輝度と前記マッピングされた輝度との間の差分に依存する係数で前記マッピングされた輝度を乗算して前記マッピングされた輝度よりも前記最大の輝度に近い出力輝度を得るステップを有し、前記出力画像信号は、前記マッピングされた色度及び前記出力輝度により定義される色マッピング方法。
2. 前記最大の輝度を用いるステップは、前記マッピングされた色度によりルックアップテーブルを参照することにより前記最大の輝度を取得するステップを有する、請求項１に記載の色マッピング方法。
3. 前記反射物体により反射された光の前記最大の輝度は、所定の光源を用いて照明された前記反射物体を測定することにより得られる、請求項１又は２に記載の色マッピング方法。
4. 前記所定の光源は、等エネルギースペクトル又は昼光スペクトルのような広域スペクトル光源である、請求項３に記載の色マッピング方法。
5. 前記マッピングされた輝度を乗算するステップは、前記マッピングされた輝度を、実質的に前記最大の輝度に制限するステップを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の色マッピング方法。
6. 前記入力画像信号の入力色度において前記ルックアップテーブルに保存された前記最大の輝度をルックアップすることにより更なるルックアップされた前記最大の輝度を取得するステップを更に有し、前記マッピングされた輝度を乗算するステップは、前記マッピングされた色度における前記ルックアップされた前記最大の輝度と前記入力色度における前記ルックアップされた前記最大の輝度との比率に略等しい係数により、前記マッピングされた輝度をスケーリングするステップを有する、請求項２に記載の色マッピング方法。
7. 前記色域マッピングは、前記入力色度に対してのみ色域マッピングを適用し、前記マッピングされた輝度は前記入力輝度である、請求項１又は６に記載の色マッピング方法。
8. 前記色域マッピングは色強調を提供する、請求項１から７のいずれか１項に記載の色マッピング方法。
9. 前記色強調は彩度増大である、請求項８に記載の色マッピング方法。
10. 前記ディスプレイは、３よりも多い数の原色を持つ多原色ディスプレイである、請求項１から９のいずれか１項に記載の色マッピング方法。
11. 表示色域を定義する原色を持つサブ画素を持つ表示画素を有するディスプレイのための出力画像信号へと、入力画像信号をマッピングするための色マッピング回路であって、前記色マッピング回路は、
    予めルックアップテーブルに格納された、前記表示色域内における特定の色度を有する最大の反射率を持つ反射物体の最大の輝度を生成するための最大輝度ユニットを有し、前記色マッピング回路は更に、
    入力輝度及び入力色度により定義される入力画素色を持つ前記入力画像信号を色域マッピングし、マッピングされた輝度及びマッピングされた色度により定義される対応するマッピングされた画素色を持つマッピングされた画像信号を得るための色域マッピング器を有し、ここで前記入力画素色は、前記表示色域とは異なる入力色域内にあり、前記色マッピング回路は更に、
    前記最大の輝度と前記マッピングされた輝度との間の差分に依存する係数で前記マッピングされた輝度を乗算して前記マッピングされた輝度よりも前記最大の輝度に近い出力輝度を得る適応回路を有し、前記出力画像信号は、前記マッピングされた色度及び前記出力輝度により定義される色マッピング回路。
12. 表示色域を定義する原色を持つサブ画素を持つ表示画素と、請求項１１に記載の色マッピング回路と、を有するディスプレイ。
13. 少なくとも４つの原色を生成するための、関連する色フィルタを持つ少なくとも４つのサブ画素を有する画素を持つ、ＬＣＤディスプレイパネルと、
    前記出力画像信号を受信して、前記少なくとも４つのサブ画素に駆動電圧を供給するための駆動回路と、
    前記ディスプレイパネルを照明するためのバックライトユニットと、
    を有する、請求項１２に記載のディスプレイ。
14. 前記出力画像信号を表示するための色順次ディスプレイであり、請求項１１に記載の色マッピング回路を有するディスプレイ。
15. 前記サブ画素は、原色に対応する色度においてディスプレイが出力する最大の輝度と、前記原色に対応する色度における反射物体の最大の輝度とが一致する４つの原色のセットに含まれる原色を表示する、請求項１２から１４のいずれか１項に記載のディスプレイ。
16. プロセッサに請求項１から１０のいずれか１項に記載の色マッピング方法のステップを実行させるコードを有するコンピュータプログラム。

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