TW201841038A - 用於演繹彩色影像的方法及設備 - Google Patents

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Abstract

一種用於當一電光顯示器具有含有限原色調色板的色域及/或該色域結構不佳(亦即非球體或橢圓體)時，在該電光顯示器上演繹彩色影像的系統。該系統使用一迭代處理，以自一調色板識別用於一給定像素的最佳顏色，該調色板經修改而將顏色誤差擴散於該整個電光顯示器上。該系統額外考量因鄰近像素間串擾所致的顏色變化。

Description

用於演繹彩色影像的方法及設備 【相關申請案的參照】
本申請案主張以下權益：1.2017.3.6申請的第62/467,291臨時申請案；2.2017.5.19申請的第62/509,031號臨時申請案；3.2017.5.20申請的第62/509,087號臨時申請案；4.2017.11.14申請的第62/585,614號臨時申請案；5.2017.11.14申請的第62/585,692號臨時申請案；6.2017.11.14申請的第62/585,761號臨時申請案；及7.2017.11.27申請的第62/591,188號臨時申請案。
本申請案係關於2014.5.14申請的第14/277,107號申請案(公開第2014/0340430號，現為美國專利號9,697,778)；2015.9.25申請的第14/866,322號申請案(公開第2016/0091770號)；美國專利號9,383,623及9,170,468，2017.2.8申請的第15/427,202號申請案(公開第2017/0148372號)及2017.5.11申請的第15/592,515號申請案(公開第2017/0346989號)。這些同時係屬中申請案及專利的所有內容(以下可稱之為「電泳彩色顯示器」或「ECD」專利)，及下述所有其他美國專利及已公 開與同時係屬中的申請案，均在此以參照方式併入本文。
本申請案亦係關於美國專利第5,930,026號；第6,445,489號；第6,504,524號；第6,512,354號；第6,531,997號；第6,753,999號；第6,825,970號；第6,900,851號；第6,995,550號；第7,012,600號；第7,023,420號；第7,034,783號；第7,061,166號；第7,061,662號；第7,116,466號；第7,119,772號；第7,177,066號；第7,193,625號；第7,202,847號；第7,242,514號；第7,259,744號；第7,304,787號；第7,312,794號；第7,327,511號；第7,408,699號；第7,453,445號；第7,492,339號；第7,528,822號；第7,545,358號；第7,583,251號；第7,602,374號；第7,612,760號；第7,679,599號；第7,679,813號；第7,683,606號；第7,688,297號；第7,729,039號；第7,733,311號；第7,733,335號；第7,787,169號；第7,859,742號；第7,952,557號；第7,956,841號；第7,982,479號；第7,999,787號；第8,077,141號；第8,125,501號；第8,139,050號；第8,174,490號；第8,243,013號；第8,274,472號；第8,289,250號；第8,300,006號；第8,305,341號；第8,314,784號；第8,373,649號；第8,384,658號；第8,456,414號；第8,462,102號；第8,514,168號；第8,537,105號；第8,558,783號；第8,558,785號；第8,558,786號；第8,558,855號；第8,576,164號；第8,576,259號；第8,593,396號；第8,605,032號；第8,643,595號；第 8,665,206號；第8,681,191號；第8,730,153號；第8,810,525號；第8,928,562號；第8,928,641號；第8,976,444號；第9,013,394號；第9,019,197號；第9,019,198號；第9,019,318號；第9,082,352號；第9,171,508號；第9,218,773號；第9,224,338號；第9,224,342號；第9,224,344號；第9,230,492號；第9,251,736號；第9,262,973號；第9,269,311號；第9,299,294號；第9,373,289號；第9,390,066號；第9,390,661號；及第9,412,314號；及美國專利公開第2003/0102858號；第2004/0246562號；第2005/0253777號；第2007/0091418號；第2007/0103427號；第2007/0176912號；第2008/0024429號；第2008/0024482號；第2008/0136774號；第2008/0291129號；第2008/0303780號；第2009/0174651號；第2009/0195568號；第2009/0322721號；第2010/0194733號；第2010/0194789號；第2010/0220121號；第2010/0265561號；第2010/0283804號；第2011/0063314號；第2011/0175875號；第2011/0193840號；第2011/0193841號；第2011/0199671號；第2011/0221740號；第2012/0001957號；第2012/0098740號；第2013/0063333號；第2013/0194250號；第2013/0249782號；第2013/0321278號；第2014/0009817號；第2014/0085355號；第2014/0204012號；第2014/0218277號；第2014/0240210號；第2014/0240373號；第2014/0253425號；第2014/0292830號；第2014/0293398號；第 2014/0333685號；第2014/0340734號；第2015/0070744號；第2015/0097877號；第2015/0109283號；第2015/0213749號；第2015/0213765號；第2015/0221257號；第2015/0262255號；第2015/0262551號；第2016/0071465號；第2016/0078820號；第2016/0093253號；第2016/0140910號；及第2016/0180777號。為便利之故，以下將這些專利及申請案統稱為「MEDEOD」(Methods for Driving Electro-Optic Displays)申請案。
本發明係關於用於演繹彩色影像的方法及設備。更特別言之，本發明係關於在可得之原色組有限且此有限組可能結構不佳時，用於半色調彩色影像的方法。此方法可緩解像素化面板模糊現象(亦即因顯示像素與鄰近像素相互作用導致顯示像素係非預期的顏色)，其可回應於包含溫度、照明或功率位準等周遭環境而改變彩色電光(例如電泳)或類似顯示的外觀。本發明亦係關於用於估計彩色顯示的色域的方法。
此處使用的術語「像素」係如其在顯示技術中的習知意義，指示可產生顯示本身可展示的所有顏色的最小顯示之單元。
在印刷業中已藉由將黑色墨水覆蓋白色紙的各像素的一變化比例而使用半色調呈現灰色調數十年。類似的半色調方案可併同CMY或CMYK彩色列印系統使用，其中彩色通道彼此獨立變化。
但有許多彩色系統中的彩色通道無法彼此獨立變化，頂多各像素可顯示一受限組原色(以下將此類系統稱之為「受限調色板顯示器」或「LPD」)；ECD專利彩色顯示器即屬此型。為產生其他顏色，須將原色空間抖動以產生正確的色覺。
標準抖動演算法如誤差擴散演算法(其中因以異於理論要求顏色的一特定顏色列印一像素而引入的「誤差」會分布在相鄰像素間，使得整體而言產生正確的色覺)可併同受限調色板顯示器使用。關於誤差擴散的文獻眾多；回顧可見Pappas、Thrasyvoulos N.於IEEE Transactions on Image Processing 6.7(1997)：1014-1024中的「Model-based halftoning of color images」。
ECD系統呈現一定的特殊性，在設計供此類系統使用的抖動演算法時須納入考量。像素間假影在此類系統中係常見特徵。一型假影係因所謂的「模糊現象」所致；在單色及彩色系統兩者中，有像素電極產生的電場影響電光介質面積較像素電極本身面積寬的傾向，使得實際上一像素的光學狀態外擴至部份之相鄰的像素區域。驅動相鄰像素時經歷的另一種串擾導致在異於像素本身所及的像素間區域中的最終光學狀態，此最終光學狀態係因像素間區域中經歷的平均電場所致。但由於此類系統在彩色空間中係一維，故像素間區域常顯示在兩相鄰像素狀態中間的灰色狀態，且此一中間灰色狀態並不會大幅影響該區域的平均反射率，或者其易於模型化 為有效模糊現象。但在一彩色顯示器中，像素間區域可顯示在任一相鄰像素均未呈現的顏色。
前述彩色顯示中的問題對於色域及由空間抖動原色預測的顏色的線性有嚴重後果。考量利用出自ECD顯示器的原色調色板的飽和紅色與黃色的空間抖動圖案來嘗試產生所要的橘色。在無串擾下，可藉由使用線性加色混合定律於遠場中完美預測產生橘色所需的組合。由於紅色與黃色係在色域邊界上，此經預測橘色亦應在色域邊界上。但若前述效應在相鄰紅色與黃色像素間的像素間區域中產生(所謂的)藍色帶，則所得顏色將遠比經預測的橘色更中性。此造成在色域邊界中的「凹痕(dent)」，或者更精確言之，由於邊界實際上係三維，扇貝形。因此，不僅單純的抖動方式無法精確預測所需抖動，且在此情況下可能嘗試產生無法獲得的顏色，因為其在可達成的色域外。
理想上，希望能藉由廣泛圖案測量或先進模型化預測可達成的色域。若裝置原色多或與因將像素量化為一原色引入的誤差相較的串擾誤差大，則可能無法達成。本發明提供一種併入模糊現象/串擾誤差之模型的抖動方法，使得在顯示器上實現的顏色較接近經預測顏色。此外，在所要顏色落在可實現色域外的情況下，該方法穩定了誤差擴散，因為一般誤差擴散當在抖動至原色的凸包外的顏色時將產生無限制的誤差。
隨附圖式的第1圖係先前技術誤差擴散方法的概略流程圖，一般標示為100，如前述Pappas論文 (IEEE Transactions on Image Processing 6.7(1997)：1014-1024的「Model-based halftoning of color images」)。在輸入102處，顏色值x i,j 被饋送至處理器104，在該處被加入誤差過濾器106(如下述)的輸出以產生經修改的輸入u i,j 。(此描述假設輸入值x i,j 使得經修改的輸入u i,j 在裝置的色域內。若非如此，則可能需要對輸入或經修改輸入作一些初步修改，以確保其等落在適當的色域內。)經修改輸入u i,j 被饋送至臨限模組108。模組108判定用於被考量的像素的適當顏色並將其饋送至裝置控制器(或儲存顏色值供後續傳輸至裝置控制器)。輸出y i,j 被饋送至模組110，其針對在輸出裝置中的點重疊效應修正這些輸出。經修改輸入u i,j 與模組110的輸出y’ i,j 兩者被饋送至處理器112，其計算誤差值e i,j ，其中：e i,j =u i,j -y’ i,j
接著將誤差值e i,j 饋送至誤差過濾器106，其用以分布誤差值於一個以上經選擇像素。例如若誤差擴散係於影像中的各列自左至右並自上至下施行於像素上，則誤差過濾器106可能分布誤差於正被處理列中的次一像素，及在下方次一列中正被處理的像素的三個最近相鄰。或者，誤差過濾器106可分布誤差於正被處理列中的次兩個像素，及在下方次兩列中正被處理的像素的最近相鄰。將會理解的是，誤差過濾器無須施加相同比例的誤差於被分布誤差的各像素；例如當誤差過濾器106分布誤差於正被處理列中的次一像素及在下方次一列中 正被處理的像素的三個最近相鄰時，其可適當分布較多誤差至正被處理列中的次一像素及在正被處理的像素下方緊鄰的像素，並分布較少誤差於正被處理的像素的兩對角鄰。
不幸地，當應用習知誤差擴散方法(例如第1圖)於ECD及類似的受限調色板顯示器時，所產生的嚴重假影可能演繹所得影像不可用。例如臨限模組108運作於誤差經修改輸入值u i,j 以選擇輸出原色，且接著藉由應用該模型於所得輸出區域(或因果關係是已知)而計算次一誤差。若該模組輸出顏色與所選原色差異過大，則會產生巨大誤差，其會因原色選擇中的巨大擺動導致非常粒狀的輸出，或不穩定的結果。
本發明尋求提供一種演繹彩色影像的方法，可減少或消除因此類習知誤差擴散方法導致的不穩定的問題。本發明提供一種影像處理方法，其經設計以減少抖動雜訊，同時增加彩色顯示器(尤其是彩色電泳顯示器)的顯著對比與色域映對，以便允許在無嚴重假影下於顯示器上顯示更廣泛的內容範圍。
本發明亦係關於用於在電子紙裝置上演繹影像的硬體系統，尤其是電泳顯示器上的彩色影像，例如具有主動矩陣背板的四粒子電泳顯示器。藉由併入來自電子紙裝置的環境資料，一遠端處理器可演繹影像資料供最佳觀看。該系統額外允許運算密集型計算的分布，諸如判定對於環境條件及待顯示影像最佳的彩色空間。
電子顯示器一般包含一主動矩陣背板、一主 控制器、一本地記憶體及一組通信與介面埠。主控制器經由通信/介面埠接收或自裝置記憶體取得資料。一旦資料位在主控制器中，其即將之轉譯為用於主動矩陣背板的一組指令。主動矩陣背板自主控制器接收這些指令並產生影像。在彩色裝置的情況中，裝置上色域運算可能需要具增強運算能力的主控制器。如上述，彩色電泳顯示器用演繹方法常係運算密集型，但如以下的詳細描述，本發明本身即提供用以降低因演繹所增添運算負載的方法，演繹(抖動)步驟及整體演繹過程的其他步驟均仍可能增添裝置運算處理系統上的主要負載。
影像演繹所需的增強運算能力減少電泳顯示器在一些應用中的優勢。特別言之，裝置製造成本增加，當主控制器經組態以施行複雜的演繹演算法時的裝置耗能增加。此外，由控制器產生的額外熱需要熱管理。因此，至少在一些情況下，例如當極高解析度影像或需於短時間內演繹大量影像時，可能欲將許多演繹計算移離電泳裝置本身。
因此，在一態樣中本發明提供一種用於產生一彩色影像的系統。該系統包含一電光顯示器，其具有像素及一色域，該色域包含原色的一調色板；及與該電光顯示器通信的一處理器。該處理器經組態以藉由施行下列步驟演繹用於該電光裝置的彩色影像：a)接收第一及第二組輸入值，其代表待顯示於該電光顯示器上的一影像的第一與第二像素的顏色；b)使該第一組輸入值等 同於一第一經修改組輸入值；c)當在步驟b中產生的該第一經修改組輸入值超出該色域時，將該第一經修改組輸入值映射於該色域上，以產生一第一經映射的經修改組輸入值；d)將出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值與對應於該調色板的該等原色的一組原色值做比較，選擇與具有最小誤差的該原色對應的該組原色值，藉此界定一第一最佳原色值組，且輸出該第一最佳原色值組做為該第一像素的顏色；e)以出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值取代在該調色板中的該第一最佳原色值，以產生一經修改調色板；f)計算出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值與出自步驟e的該第一最佳原色值組之間的差異以推估一第一誤差值；g)將該第一誤差值加入該第二組輸入值以產生一第二經修改組輸入值；h)當在步驟g中產生的該第二經修改組輸入值超出該色域時，將該第二經修改組輸入值映射於該色域上，以產生一第二經映射的經修改組輸入值；i)將出自步驟g的該第二經修改組輸入值或出自步驟h的該第二經映射的經修改組輸入值與對應於該調色板的該等原色的該組原色值做比較，選擇與出自該經修改調色板的具有最小誤差的該原色對應的該組原色值，藉此界定一第二最佳原色值組，且輸出該第二最佳原色值組做為該第二像素的顏色。
在一些實施例中，該處理器額外施行j)以出自步驟 g的該第二經修改組輸入值或出自步驟h的該第二經映射的經修改組輸入值取代該經修改調色板中的該第二最佳原色值，以產生一第二經修改調色板。該處理器經組態以交遞用於個別像素的最佳原色值至電光顯示器的控制器，藉此將該等顏色顯示於電光顯示器的個別像素處。
在另一態樣中，本發明提供一種在一輸出裝置上演繹具有自原色調色板推估的色域的彩色影像的方法，該方法包括：a.接收輸入值的一序列，該等輸入值各代表待演繹的影像像素的顏色；b.對於在第一輸入值後的各輸入值，將自先前經處理的至少一個輸入值推估的誤差值加入輸入值以產生一經修改輸入值；c.若在步驟b中產生的該經修改輸入值超出該色域，則將該經修改輸入映射在該色域上以產生一經映射的經修改輸入值；d.對於在第一輸入值後的各輸入值，修改調色板以允許先前經處理的至少一個像素的輸出值e的實現，藉此產生一經修改調色板；e.比較出自步驟b的該經修改輸入值或出自步驟c的該經映射的經修改輸入值與該經修改調色板中的原色，該原色具最小誤差，並輸出此原色做為用於像素的對應於正被處理的輸入值的顏色值；f.計算步驟e中使用的該經修改或經映射的經修改輸入值與出自步驟e的原色輸出間差異，以推估一誤差 值，並利用至少一部份此誤差作為輸入至步驟b的誤差值，用於至少一個稍後處理的輸入值；及g.利用出自步驟e的原色輸出值於至少一個稍後處理的輸入值的步驟d中。
本發明的方法可進一步包括顯示至少一部份原色輸出作為在一顯示器裝置上的具有在本方法中使用的色域的影像。
在本方法的一形式中，在步驟c中的該映射係沿著一線性RGB顏色空間中的亮度與色相恆定線而於標稱色域上實現。在步驟e中的該比較(「量化」)可於一線性RGB空間中利用一最小歐幾里得(Euclidean)距離量化器而實現。或者，該比較可利用在前述第15/592,515號申請案中所述重心臨限化(顯則與最大重心座標相關的原色)而實現。但若利用重心臨限化，在該方法的步驟c中使用的色域應為該方法的步驟e中使用的經修改調色板的色域，以免重心臨限化給出不可預測及不穩定的結果。
在本方法的一形式中，輸入值係以對應於像素的一光柵掃描的順序處理，且在步驟d中調色板的修改允許輸出值對應於先前經處理列中的像素，其與對應於正被處理的該輸入值的該像素共用一邊緣，及在該相同列中的該先前經處理像素與對應於正被處理的該輸入值的該像素共用一邊緣。
使用重心量化的本方法的變體可摘要如下：
1.利用德勞內(Delaunay)三角測量將色域分割為四 面體；
2.判定裝置色域的凸包；
3.對於超出色域凸包的顏色：a.沿著一些線映射回到色域邊界上；b.計算該線與包括顏色空間的四面體的交點；c.找出封圍該顏色的四面體及相關重心權重；d.由具有最大重心權重的四面體頂點判定抖動顏色。
4.對於凸包內的顏色：a.找出封圍該顏色的四面體及相關重心權重；b.由具有最大重心權重的四面體頂點判定抖動顏色。
但本方法的此變體缺點在於需要德勞內三角測量與待計算顏色空間的凸包兩者，且這些計算造成廣大的的計算需求，達到這樣的程度，就本技術狀態而言，本變體實際上不可能在一獨立處理器上使用。此外，影像品質藉由使用色域包內的重心量化而妥協。因此，需要本方法的進一步變體，藉由選擇超出色域包的顏色使用的映射方法及在色域內的顏色使用的量化方法兩者，可更有效率地計算並顯現經改良的影像品質。
使用如上相同格式，本發明的方法的此進一步變體(以下可稱之為「三角形重心」或「TB」方法)可摘要如下：
1.判定裝置色域的凸包；
2.對於超出色域凸包的顏色(EMIC)： a.沿著一些線映射回到色域邊界上；b.計算該線與構成色域表面的三角形的交點；c.找出封圍該顏色的三角形及相關重心權重；d.由具有最大重心權重的三角形頂點判定抖動顏色。
3.對於凸包內的顏色(EMIC)，判定各原色內「最接近的」顏色，其中「最接近的」係以顏色空間中的歐幾里得距離計算並採用最接近的原色作為抖動顏色。
換言之，本方法的三角形重心變體藉由計算映射與色域表面的交點而實現方法的步驟c，且接著視EMIC(步驟b的產物)在色域內或外而以兩種不同方式實現步驟e。若EMIC在色域外，則判定封圍前述交點的三角形，判定用於此三角形各頂點的重心權重，且步驟e的輸出係具有最大重心權重的三角形頂點。但若EMIC在色域內，則步驟e的輸出係由歐幾里得距離計算的最接近的原色。
如前述摘要可見，TB方法異於利用不同抖動方法的前述本方法的變體處在於係視EMIC在色域內或外而定。若EMIC在色域內，則利用最近相鄰方法找出抖動顏色；此因可自任何原色而非僅限於先前重心量化法構成封圍四面體的四原色選擇抖動顏色而改善影像品質。(注意由於各原色常以高度不規則方式分布，故最近相鄰可洽為非封圍四面體頂點的一原色。
換言之，若EMIC在色域外，則沿一些線實現反向映射直到線與色域的凸包相交。由於僅考量與凸 包而未考量與顏色空間的德勞內三角測量的交點，故僅需計算映射線與包括凸包的三角形的交點。此大幅降低本方法的計算負載並確保在色域邊界上的顏色現係由最多三個抖動顏色表示。
TB方法較佳係於相對型顏色空間中施行，使得以確保色域上的映射保留EMIC色相角；此代表透過‘291方法的改善。此外，為達最佳結果，應利用感知相關顏色空間計算歐幾里得距離(用以識別落在色域內的EMIC的最近相鄰)。雖然採用(非線性)孟賽爾(Munsell)顏色空間可能看起來符合所期，但線性模糊現象模型、像素值及標稱原色所需轉換增添了非必要的複雜性。反之，藉由對相對型空間施行線性轉換可獲得優良結果，其中亮度L與兩色度分量(O1,O2)相互獨立。自線性RGB空間的線性轉換給定如下：
在此實施例中，在步驟2(a)中實現映射所沿的線可定義為連接輸入顏色u與Vy的線，其中：V y =w+α(w-b) (2)及w、b係在相對空間中的個別白色點與黑色點。純量係取自 其中下標L係指亮度分量。換言之，所採用的映射線係 連接EMIC至消色差軸上具相同亮度點的線。若適當選擇顏色空間，則此映射保留原始顏色的色度角；相對顏色空間滿足此需求。
但已於經驗發現即使是本TB方法的目前較佳實施例(以下參考方程式(4)至(18)描述)，仍會殘留一些影像假影。這些假影一般稱之為「蟲」，其具有因諸如TB方法的誤差擴散機制中固有的誤差累積過程引入的水平或垂直結構。雖然這些假影可藉由加入少量雜訊於選擇原色輸出顏色(所謂的「臨界調制」)的過程中而移除，但此可造成不可接受的粒狀影像。
如上述，TB方法採用不同的抖動演算法，其相依於EMIC是否落在色域凸包內或外。大部分殘餘假影係因在凸包外的EMIC重心量化而起，因為所選抖動顏色可僅為關聯於封圍經映射顏色的三角形頂點的三者之一；所得抖動圖案的變異數因此遠大於針對凸包內EMIC所得，其中可自原色中任一者選擇抖動顏色，一般數量遠大於三。
因此，本發明提供TB方法的進一步變體，以減少或消除殘餘抖動假影。此係藉由調變在凸包外的EMIC的抖動顏色的選擇而實現，其中利用經特殊設計而具感知愉悅雜訊性質的藍色雜訊遮罩。為便利之故，以下將此進一步變體稱之為本發明的方法的「藍色雜訊三角形重心」或「BNTB」變體。
因此，本發明亦提供本發明的一種方法，其中步驟c係藉由計算映射與色域表面的交點而實現，且 步驟e係藉由以下方式實現：(i)若步驟b的輸出在色域外，則判定封圍前述交點的三角形，判定對於此三角形各頂點的重心權重，及將因而計算出的重心權重與在像素位置處的藍色雜訊遮罩值做比較，步驟e的輸出係重心權重的累積和超出遮罩值的三角形頂點的顏色；或(ii)若步驟b的輸出在色域內，則步驟e的輸出係由歐幾里得距離計算出的最接近的原色。
本質上，BNTB變體應用臨界調制於凸包外EMIC的抖動顏色選擇，而在凸包內EMIC的抖動顏色維持不變。可使用除藍色雜訊遮罩外的臨界調制技術。因此，下述將聚焦於凸包外EMIC處理的變化，至於本方法的其他步驟細節則請讀者參考先前討論。已發現藉由藍色雜訊遮罩引入臨界調制可移除TB方法中可見的影像假影，造成優良的影像品質。
本方法中採用的藍色雜訊遮罩可屬以下類型：Mitsa,T.，與Parker,K.J.，在J.Opt.Soc.Am.A,9(11),1920(1992.11)中的「Digital halftoning technique using a blue-noise mask」，尤其是其中的第1圖。
雖然BNTB方法明顯減少TB所經歷的抖動假影，已於經驗發現部分抖動圖案仍呈相當的粒狀及特定顏色，諸如在皮膚色調所見者，因抖動過程而失真。此係針對位於色域邊界外的EMIC採用重心技術的直接結果。由於重心方法僅允許至多選擇三原色，抖動圖案變異數高，且此顯示為可見假影；此外，由於原色選擇的固有限制。有些顏色變為人為飽和。此造成擾亂由上 述方程式(2)與(3)定義的映射運算子的色相保留性質。
因此，本發明的方法的進一步變體進一步修改TB方法以減少或消除殘餘抖動假影。此係藉由捨棄一起使用重心量化且藉有僅利用色域邊界顏色的最近相鄰方式量化在凸包外的EMIC所採用的經映對顏色。為便利之故，以下將本方法的此變體稱之為「最近相鄰色域邊界顏色」或「NNGBC」變體。
因此，在NNGBC變體中，本發明的方法的步驟c係藉由計算映射與色域表面的交點而實現，且步驟e係藉由以下方式實現：(i)若步驟b的輸出在色域外，則判定封圍前述交點的三角形，判定位於凸包上的原色，及步驟e的輸出係位於由歐幾里得距離計算出的凸包上的最接近的原色；或(ii)若步驟b的輸出在色域內，則步驟e的輸出係由歐幾里得距離計算出的最接近的原色。
實質上，NNGBC變體應用「最近相鄰」量化於色域內的顏色及色域外的顏色的映射兩者，例外處在於前者所有原色均可用，而後者僅有在凸包上的原色可用。
已發現本發明的演繹方法中使用的誤差擴散可用於減少或消除顯示器中的缺陷像素，例如即使重複施加適當的波形時仍不變色的像素。實質上，此係藉由偵測缺陷像素且接著超越正常原色輸出選擇並將各缺陷像素的輸出設定為缺陷像素實際顯現的輸出顏色。本演繹方法的誤差擴散特徵一般係在經選擇輸出原色與相關 像素處的影像顏色間有差異時運作，在具缺陷像素的情況下，將在缺陷像素的實際顏色與相關像素處的影像顏色間有差異且以常見方式散布此差異至相鄰像素時運作。已發現到此缺陷隱藏技術可大幅減少缺陷像素的可見衝擊。
因此，本發明亦提供已描述的本演繹方法的一變體(為便利之故，以下稱之為「缺陷像素隱藏」或「DPH」變體)，其進一步包括：(i)識別無法正確切換的顯示器的像素，及由此等缺陷像素呈現的顏色；(ii)在各缺陷像素的情況下，自步驟e輸出缺陷像素實際呈現的顏色(或至少與此顏色部分近似)；及(iii)在各缺陷像素的情況下，在步驟f中計算經修改或經映射的經修改輸入值與缺陷像素實際呈現的顏色間的差異(或至少與此顏色部分近似)。
將會理解的是，本發明的方法有賴於對影像正被演繹的裝置的色域的正確理解。如下更詳細討論，一誤差擴散演算法可導致在輸入影像中無法實現的顏色。方法如本發明的TB、BNTB及NNGBC方法的一些變體，藉由映射誤差修改輸入值回到標稱色域上以限制誤差值的成長而處理色域外輸入顏色，針對標稱與可實現的色域間的小差異可良好運作。但對於較大誤差，會在抖動演算法的輸出中發生可見擾動圖案與色偏。因此，在施行來源影像的色域映對時需要更佳的對可達成色域的非頂點估計，使得誤差擴散演算法總是能達成其 目標顏色。
因此，本發明的進一步態樣(為便利之故，以下稱之為本發明的「色域劃分」或「GD」方法)提供可達成色域的估計。
用於估計一可達成色域的GD方法可包含五個步驟，亦即：(1)測量一測試圖案以推估在一彩色電光顯示器中鄰近原色間串擾相關資訊；(2)將出自步驟(1)的該等測量轉換為一模糊現象模型，其預測在該彩色電光顯示器上任意原色圖案所顯示的顏色；(3)利用在步驟(2)中推估的該模糊現象模型預測實際顯示圖案顏色，其一般係用以在該等原色的凸包(亦即標稱色域表面)上產生顏色；(4)利用在步驟(3)中所做的該等預測描述該可實現的色域表面；及(5)利用在步驟(4)中推估的該可實現的色域表面，藉由映射輸入(來源)顏色演繹一顏色組。
該GD處理的步驟(5)的顏色演繹處理可為本發明的任何顏色演繹處理。
將會理解的是，前述顏色演繹方法可僅構成用於在彩色顯示器(尤其是彩色電泳顯示器)上演繹彩色影像的整體演繹處理的部分(一般為最終部分)。特定言之，本發明的方法可依序經歷(i)一去伽瑪(degamma)操作；(ii)HDR型處理；(iii)色相修正及(iv)色域映射。相同的操作序列可併同異於本發明所述的抖動方法使用。為便利之故，以下將此整體演繹處理稱之為本發明的「去伽瑪/HDR型處理/色相修正/色域映射」或「DHHG」方法。
本發明的一進一步態樣提供一種對於前述因將演繹計算移離電泳裝置本身多次所致電泳裝置額外計算需求問題的解決方案。利用依本發明的此態樣的系統可於電子紙上提供高品質影像，同時僅需用於通信、最小影像快取及裝置本身顯示驅動器功能的資源。因此，本發明大幅降低顯示器的成本及體積。此外，雲端計算及無線網路的普及允許本發明的系統可在最少公用設施或其他基礎設施更新下廣泛開展。
因此，在一進一步態樣中本發明提供一種影像演繹系統，其包括一電光顯示器，其包括一環境情況感測器；及一遠端處理器，其經由一網路連接至該電光顯示器，該遠端處理器經組態以接收影像資料，及經由該網路接收來自該感測器的環境情況資料，在該所接收的環境情況資料下演繹用於顯示於該電光顯示器上的該影像資料，藉此產生經演繹影像資料，及將該經演繹影像資料經由該網路傳輸至該電光顯示器。
為便利之故，以下將本發明之此態樣(包含下述額外影像演繹系統及攜行電腦站)稱之為「遠端影像演繹系統」或「RIRS」。該電光顯示器可包括一層電泳顯示材料，其包括設置在一流體中且在施加電場於該流體時可經由該流體移動的帶電粒子，該電泳顯示材料設置在第一與第二電極間，該等電極的至少一者係透光的。該電泳顯示材料包括四種具有不同顏色的帶電粒子。
本發明進一步提供一種影像演繹系統，其包含一電光顯示器、一本地主機及一遠端處理器，其等所 有均經由一網路連接，該本地主機包括一環境情況感測器且經組態以經由該網路提供環境情況資料至該遠端處理器，及該遠端處理器經組態以接收影像資料，經由該網路接收來自該本地主機的該環境情況資料，在該所接收的環境情況資料下演繹該影像資料用於顯示於電子紙顯示器上，藉此產生經演繹影像資料，及傳輸該經演繹影像資料。該環境情況資料可包含溫度、濕度及入射於該顯示器上的光的照度，及入射於該顯示器上的光的色譜。
在任一上述影像演繹系統中，電光顯示器可包括一層電泳顯示材料，其包括設置在一流體中且在施加電場於該流體時可經由該流體移動的帶電粒子，該電泳顯示材料設置在第一與第二電極間，該等電極的至少一者係透光的。此外，在上述系統中，該本地主機傳輸該影像資料至該遠端處理器。
本發明亦提供一種攜行電腦站，其包括用於與一電光顯示器耦合的一介面，該攜行電腦站經組態以經由一網路接收經演繹影像資料，及更新耦合至該配接站的一電光顯示器上的一影像。該攜行電腦站可進一步包括一電源，其經配置以提供複數個電壓至耦合至該攜行電腦站的一電光顯示器。
1‧‧‧去伽瑪操作
2‧‧‧HDR型處理
3‧‧‧色相修正階段
4‧‧‧色域映對階段
5‧‧‧空間抖動階段
6‧‧‧輸入影像
7‧‧‧環境資料
8‧‧‧環境情況資料
9‧‧‧色度調適模型
10‧‧‧原色
11‧‧‧模型
12‧‧‧輸出影像資料
14‧‧‧正立方體
15a‧‧‧-h RGB值
16‧‧‧子正立方體
17‧‧‧藍色圓
100‧‧‧流程圖
102‧‧‧輸入
104‧‧‧處理器
106‧‧‧誤差過濾器
108‧‧‧臨限模組
110‧‧‧模組
112‧‧‧處理器
206‧‧‧色域映射器
208‧‧‧量化器
210‧‧‧鄰近緩衝區
212‧‧‧處理器
如前述，隨附圖式的第1圖係在前述Pappas論文中所述先前技術誤差擴散方法的概略流程圖。
第2圖係例示本發明的方法的概略流程圖。
第3圖例示可用於本發明的BNTB變體的藍色雜訊遮罩。
第4圖例示使用本發明的TB方法處理的影像，並例示存在蟲狀缺陷。
第5圖例示與第4圖相同影像，差別在於其係使用BNTB方法處理且不存在蟲狀缺陷。
第6圖例示與第4及5圖相同影像，差別在於其係使用本發明的NNGBC方法處理。
第7圖係禁止凹陷的色域模型的示例。
第8A與8B圖例示在一給定色相角處的一平面與來源及目標色域的交點。
第9圖例示來源與目標色域邊界。
第10A與10B圖例示在依本發明的膨脹/壓縮操作獲得的平滑化目標色域。
第11圖係依本發明用於電泳顯示的整體彩色影像演繹方法的概略流程圖。
第12圖係用於輸入色域三原色(R,G,B)及輸出色域三原色(R’,G’,B’)的一系列取樣點的代表圖。
第13圖例示將一單位立方體分解為六個四面體。
第14圖係顯示可由本發明的方法驅動且可用於本發明的演繹系統中的一電泳介質中的各粒子的位置的概略剖面，所例示的電泳介質係當顯示黑色、白色、三減法原色及三加法原色。
第15圖例示可用於驅動第14圖的四色電泳介質至 一示例性顏色狀態的波形。
第16圖例示本發明的遠端影像演繹系統，電光顯示器藉此與遠端處理器相互作用。
第17圖例示本發明的RIRS，電光顯示器藉此與遠端處理器及本地主機相互作用。
第18圖例示本發明的RIRS，電光顯示器藉此經由一攜行電腦站與遠端處理器相互作用，該攜行電腦站亦充作一本地主機並可包含一電源，以將電光顯示器充電並使之更新而顯示經演繹影像資料。
第19圖係本發明的包含各附加組件的更清晰的RIRS的方塊圖。
第20A圖係顯示暗缺陷的成像顯示的照片。
第20B圖係顯示部分暗缺陷的第20A圖的部分顯示特寫。
第20C圖係與第20A圖類似但具有由本發明的誤差擴散方法修正的影像的照片。
第20D圖係類似於第20B圖但顯示第20C圖的部分影像的特寫。
本發明的方法的一較佳實施例例示於隨附圖式的第2圖，其係關於第1圖的一概略流程圖。如第1圖所示先前技術方法，第2圖所示方法始於一輸入102，在該輸入102處將顏色值x i,j 饋送至一處理器104，在該處理器104處將顏色值x i,j 添加至一誤差過濾器106的輸出以產生一經修改輸入u i,j ，以下可稱之為「誤差經修 改的輸入顏色」或「EMIC」。該經修改輸入u i,j 被饋送至一色域映射器206。(熟悉影像處理者將顯而易見顏色輸入值x i,j 可先經修改以允許伽瑪(gamma)修正周遭光顏色(尤其在反射性輸出裝置的情況下)，觀看影像的房間的背景顏色等。)
如前述Pappas論文，在基於模型的誤差擴散中一眾所周知的議題在於該處理並不穩定，因為假設輸入影像落在原色(即色域)的(理論上的)凸包中，但實際可實現的色域可能因點重疊造成的色域損失而較小。因此，誤差擴散演算可能會嘗試實現實際上無法真正實現的顏色且誤差持續隨各相繼「修正」而增長。已提出藉由剪除或限制該誤差來控制此問題，但此會導致其他誤差。
本方法遭受相同問題。理想解決方式將在施行來源影像的色域映對時具有可達成色域的較佳非頂點估計，使得誤差擴散演算法總是可達成其目標顏色。可能自模型本身趨近或依經驗判定之。但無任一修正方法是完美的，且因而將一色域映射方塊(色域映射器206)納入本方法的較佳實施例中。此色域映射器206類似於前述第15/592,515號申請案中所提，但用途不同；在本方法中，色域映射器係用以維持誤差受限，但相較於先前技術中將誤差截斷更為自然。反之，誤差經修改的影像經持續剪切至標稱色域邊界。
色域映射器206經提供以處理即使輸入值x i,j 在系統的色域內，但經修改輸入u i,j 可能不在其內的可 能性，亦即誤差過濾器106引入的誤差修正可能將經修改輸入u i,j 帶出系統的色域外。在此情況下，可能在本方法中稍後實現的量化產生不穩定結果，因為不可能產生落在系統的色域外的色值用的適當誤差信號。雖然可預見此問題的其他解決方式，唯一可見達成穩定結果的是在進一步處理前將經修改輸入u i,j 映射在系統的色域上。可以多種方式達成此映射；例如可朝向沿恆定亮度與色相的中性軸實現映射，因而在犧牲飽和下保留色度與色相；在L*a*b*顏色空間中，此對應於徑向向內移動與a*b*平面平行的L*軸，但在其他顏色空間中，將較不直接。在本方法的本較佳形式中，映射係沿著線性RGB顏色空間中的恆定亮度與色相線至標稱色域上。(但以下可見到關於在特定情況下修改此色域的需求，諸如重心臨限化的使用。)較佳且較精確的映射方法是可能的。注意雖然可能先顯現應利用原始經修改輸入u i,j 而非經映射輸入(在第2圖中標示為u’ i,j )計算的誤差值e i,j (計算如後)，但實際上後者係用已判定誤差值，因為使用前者可能造成其中誤差值可無限制增加的不穩定方法。
經修改輸入值u’ i,j 被饋送至量化器208，量化器208也接收一組原色；量化器208檢查各經選擇原色對誤差的影響。但在本方法中，被饋送至量化器208的原色並非系統的自然原色{Pk}，而係經調整組原色{P~ k}，此允許至少一些相鄰像素的顏色，且藉由模糊現象或其他像素間相互作用量化其等對像素的影響。
本發明的方法的目前較佳實施例採用標準弗 洛依德-斯坦伯格(Floyd-Steinberg)誤差過濾器並以光柵順序處理向素。假設如習知般，顯示器經上到下及左到右處理，使用經考量的像素的上方及左方的主要相鄰計算模糊現象或其他像素間效應是合乎邏輯的，因為這兩個相鄰已經過判定。按此方式，由鄰近像素導致的所有模型化誤差均經考量，因為當該等鄰近像素被造訪時，右方及下方相鄰串擾被考量在內。若模型僅考量上方及左方相鄰，則經調整組原色須為該等相鄰的狀態及所考量原色的函數。最簡單方式係假設模糊現象模型具加成性，亦即因左方相鄰造成著色偏及因上方相鄰造成的色偏係相互獨立且具加成性的。在此情況下，僅需判定「N取2」(等於N*(N-1)/2)模型參數(色偏)。對於N=64或更小者，這些可藉由自所有可能原色對的棋盤式圖案的比色量測減去理想混合定律值而自該量測估計。
舉一特定示例，考量具有32個原色的顯示器的情況。若僅考量上方及左方相鄰，對於32原色而言，一給定像素具有496個可能的鄰近組原色。因模型為線性，故僅需儲存這496個色偏，因兩相鄰的加成效應可在無過多負載下於執行期間產生。故例如若未經調整原色組包括(P1...P32)且你目前的上方、左方相鄰係P4與P7，則經修改的原色(P~ 1...P~ 32)，該經調整的原色被饋送至量化器，如下所示：P~ 1=P1+dP(1,4)+dP(1,7)；.......P~ 32=P32+dP(32,4)+dP(32,7), 其中dP(i,j)係色偏表中的經驗判定值。
當然可能有更複雜的像素間相互作用模型，例如已知有非線性模型，考量角落(對角)相鄰的模型，或採用非因果相鄰的模型，其中在各像素處色偏的更新不只其相鄰。
量化器208比較經調整輸入u’ i,j 與經調整原色{P~ k}並輸出最適原色y i,k 至一輸出。可採用選擇適當原色的任何適當方法，例如在一線性RGB空間中的最小歐幾里得距離量化器；其優點在於所需運算能力較一些替代方法低。或者，如前述第15/592,515號申請案中所述，量化器208可造成重心臨限化(選擇關於最大重心座標的原色)。但應注意若採用重心臨限化，則經調整原色{P~ k}不僅須被供應至量化器208，還須至色域映射器206(如第2圖中破折線所示)，且此色域映射器206須藉由映射至經調整原色{P~ k}所定義的色域上而非未經調整原色{Pk}定義的色域上來產生經修改輸入值u’ i,j ，因為若被饋送至量化器208的經調整輸入u’ i,j 代表超出經調整原色所定義色域的顏色，且因而超出重心臨限化可得的所有可能四面體，則重心臨限化將給出高度不可預測且不穩定結果。
量化器208的y i,k 輸出值不僅被饋送至輸出，還被饋送至鄰近緩衝區210，其等被儲存於該處供產生稍後要處理的像素的經調整原色之用。經修改輸入u’ i,j 值與輸出y i,k 值兩者被供應至一處理器212，其計算如下： e i,j =u’ i,j -y i,j
且以與以上參考第1圖所述相同方式將此誤差信號傳送至誤差過濾器106上。
TB方法
如上述，本方法的TB變體概述如下：
1.判定裝置色域的凸包；
2.對於超出色域凸包的顏色(EMIC)：a.沿著一些線映射回到色域邊界上；b.計算該線與構成色域表面的三角形的交點；c.找出封圍該顏色的三角形及相關重心權重；d.由具有最大重心權重的三角形頂點判定抖動顏色。
3.對於凸包內的顏色(EMIC)，判定各原色內「最接近的」顏色，其中「最接近的」係以顏色空間中的歐幾里得距離計算並採用最接近的原色作為抖動顏色。
現將描述以具運算效率、硬體友善方式施行此三步驟演算法的較佳方法，但僅係例示，因為所述特定方法的多個變體對熟悉此數位成像技術者將是顯而易見的。
如已註記者，演算法的步驟1係用以判定EMIC(以下標註為u)在色域的凸包內或外。因此，考量一組經調整原色PP k，其對應於由一模糊現象模型修改的該組標稱原色P，如以上參考第2圖所述，此一模型一般係由對P的一線性修改組成，此係由已置放於目前顏色的左方及上方的像素處的原色判定。(為簡化之故， TB方法的此討論將假設輸入值係以習知光柵掃描順序處理，亦即顯示螢幕的左至右及上至下，使得對於正被處理的任何給定輸入值而言，輸入值表示的像素的緊鄰上方與左方的像素將已經過處理，緊鄰右方及下方的則未經過處理。顯然其他掃描圖案可能需要修改此選擇的先前處理值。)亦考量PP k的凸包，其具有頂點(,,)及法向量。其依循簡單幾何，其中若 ，則點u超出凸包，其中「．」代表(向量)內積且其中法向量定義為指向內。關鍵在於可預先計算並事先儲存頂點v k 及法向量。此外，方程式(4)易於以下列簡單方式由電腦計算 其中「。」係哈達瑪(Hadamard)(元素乘元素)積。
若發現u超出凸包之外，則須定義映射運算子，將u映射回到色域表面上。較佳映射運算子已由以上方程式(2)與(3)定義。如前所標註，此映射線係連接u與具相同亮度的消色差軸上點的線。此線的方向為d=u-V y (6)故該映射線的方程式可寫為u=V y +(1-t)d (7)其中0t1。現考量凸包中的第k個三角形，並以其邊與表示該三角形內的一些點x k 的位置 其中及及p k 、q k 係重心座標。因此，在重心座標(p k 、q k )中的x k 的表示式為 自重心座標與線長度t的定義而言，若且惟若 ，則該線與凸包中的第k個三角形相交。若參數L定義為： 則距離簡單給定如下 因此，在以上方程式(4)中用以判定EMIC在凸包內或外的參數亦可用已判定顏色與和映射線相交的三角形的距離。
重心座標的計算僅略微困難。自簡單幾何： 其中 且「×」係(向量)外積。
概言之，為施行前述三步驟演算法的較佳形勢所需的運算係：
(a)利用方程式(5)判定一顏色在凸包內或外；
(b)若該顏色在凸包外，則利用方程式(10)-(14)，藉由測試構成該包的k個三角形的每一者，判定在凸包的哪一個三角形上映射該顏色。
(c)對於其中方程式(10)之所有為真的該三角形，藉由下式計算映射點u’：u'=V y +(1-t j )d (15)並藉由下式計算其重心權重：α u =[1-p j -q j, p j ,q j ] (16)接著如前述將這些重心權重用於抖動。
若採取由方程式(1)定義的類似相對(opponent-like)顏色空間，則u係由一照度分量與兩色度分量組成，u=[u L ,u O1 ,u O2 ]，且在方程式(16)的映射操作下，d=[0,u O1 ,u O2 ]，因為該映射直接實現朝向消色差軸。
可寫成： 藉由展開外積並將經估計為零的項目消除，得出 方程式(18)對硬體的計算負載甚微，因為僅需乘法與減 法。
因此，可將本發明的一有效率的、硬體友善的抖動TB方法概述如下：1.判定(離線)裝置色域的凸包及包括該凸包的三角形的對應邊與法向量；2.對於在凸包中的所有k個三角形，計算方程式(5)以判定EMIC u是否落在凸包外；3.對於落在凸包外的一顏色u：a.對於在凸包中的所有k個三角形，計算方程式(12)、(18)、(2)、(3)、(6)及(13)；b.判定滿足方程式(10)所有條件的該一三角形j；c.對於三角形j，計算方程式(15)與(16)的經映射顏色u’及相關重心權重；4.對於凸包內的顏色(EMIC)，判定原色中「最接近的」原色，其中「最接近的」係以顏色空間中的歐幾里得距離計算並採用最接近的原色作為抖動顏色。
自前述可見本方法的TB變體較先前討論的變體加諸遠少得多的運算需求，因此允許在相對適中的硬體下使用必要的抖動。
但可能需要以下的進一步運算效率：對於色域顏色外，僅就小量候選邊界三角形考量運算。與先前考量所有色域邊界三角形的方法相較，此係顯著改善；及對於色域顏色內，利用二元樹計算「最近相鄰」操作，其中採用預計算的二元空間分割。此改善了自O(N) 至O(logN)的運算時間，其中N係原色數。
對於點u超出凸包的情況，已給定於以上方程式(4)中。如已註記者，可預計算頂點v k 與法向量並事先儲存。以上方程式(5)可另寫為： 且因此吾人可知僅有t’k<0的三角形k對應於色域外的u。若所有的tk>0，則u在色域中。
自點u至其與一三角形k相交點的距離給定為tk，其中tk係由以上方程式(12)給定，而L係由以上方程式(11)定義。此外，如上述，若u超出凸包，則需定義將點u移回色域表面的映射運算子。在步驟2(a)中映射所沿的線可定義為連接輸入顏色u與V y 的線，其中V y =w+α(w-b) (50)及w、b係在相對空間中的個別白色點與黑色點。純量可自下式求得 其中下標L係指亮度分量。換言之，該線定義為連接輸入顏色與消色差軸上具相同亮度點。此線的方向係由以上方程式(6)給定，且該線的方程式可寫為以上方程式(7)。在凸包上的一個三角形內的一點的表示；此點的重心座標及映射線與一特定三角形相交的條件，已參考以上方程式(9)-(14)討論。
對於已討論的原因，希望避免採行以上方程式(13)，因為需要一除法運算。亦如前述，若k個三角 形中任一個t’ k <0，則u超出色域，且此外，由於對於u可能超出色域的三角形的t’ k <0，故L k 須小於0以允許條件(10)要求的0<t’ k <1。在固定此條件下，有一個且僅有一個三角形的重心條件固定。因此，對於使得t’ k <0的k而言，吾人須使得 且p k =-d．p k ' q k =d．q k ' (53)與先前方法相較，其顯著減少決定邏輯，因為t’ k <0的候選三角形數較少。
概言之，接著一最佳方法利用方程式(5A)找出t’ k <0的k個三角形，且僅有這些三角形需進一步藉由方程式(52)測試找出交點。對於方程式(52)固定的三角形，吾人藉由方程式(15)測試計算新的映射顏色u’，其中 其係一簡單純量除法。此外，僅關注最大重心權重max(α u )，自方程式(16)可知其為：max(α u )=min([L j -d．p' j -d．p' j ,d．p' j ,d．q' j ]) (55)且利用此選擇對應於待輸出顏色的三角形j的頂點。
若所有的t’ k >0，則u係在色域中，以上已提出利用「最近相鄰」方法計算輸出原色。但若顯示器有N個原色，則最近相鄰方法需要N次歐幾里得距離運 算，成為運算上的瓶頸。
藉由針對經模糊現象修改原色空間PP的每一者，藉由預計算二元空間分割可緩解(若未消除)此瓶頸，接著利用二元樹架構判定在PP中u的最近原色。雖然此需要一些前置投入與資料儲存，但減少了自O(N)至O(logN)的最近相鄰運算。
因此，可將一高效率的、硬體友善的抖動方法概述(利用與先前相同的術語)如下：1.判定(離線)裝置色域的凸包及包括該凸包的三角形的對應邊與法向量；2.對於t’ k <0的k個三角形，每一方程式(5A)。若任何t’ k <0，則u超出凸包，使得：a.對於k個三角形，找出滿足以下條件的三角形j3.對於落在凸包外的一顏色u：a.對於在凸包中的所有k個三角形，計算方程式(12)、(18)、(2)、(3)、(6)及(13)；b.判定滿足方程式(10)所有條件的該一三角形j；c.對於三角形j，自方程式(15)、(54)與(55)計算經映射顏色u’及相關重心權重，並選擇與最大重心權重對應的頂點作為抖動顏色；4.對於凸包內的顏色(EMIC)(所有t’ k >0)，判定原色中「最接近的」原色，其中「最接近的」係利用就原色預計算的二元空間分割的二元樹架構。
BNTB方法
如前述，BNTB方法異於上述TB處在於應用 臨界調制於凸包外EMIC的抖動顏色選擇，而在凸包內EMIC的抖動顏色維持不變。
BNTB方法的一較佳形式係上述四步驟較佳TB方法的一修改；在BNTB修改中，步驟3c被以下的步驟3c與3d取代：c.對於三角形j，自方程式(15)與(16)計算經映射顏色u’與相關重心權重；及d.比較因而計算的重心權重與在像素位置處的藍色雜訊遮罩值，並選擇重心權重累積和超出遮罩值處的一頂點作為抖動顏色。
如熟悉成像技術者所週知者，臨界調制僅係藉由應用空間變化隨機化於顏色選擇方法的改變抖動顏色選擇的方法。為減少或避免在經處理影像中的粒狀情況，希望應用優先成形光譜特性的雜訊，例如第1圖中所示藍色雜訊抖動遮罩Tmn，其係值在0-1範圍的M x M矩陣。雖然M可變(且確實可採用矩形而非正方形遮罩)，但為了硬體施行效率考量，將M設定為128較為便利，且影像的像素座標(x,y)與遮罩指數(m,n)相對關係為：m=mod(x-1,M)+1 n=mod(y-1,M)+1 (19)使得抖動遮罩可有效在影像上磚填。
臨界調製利用了重心坐標和機率密度函數(例如藍色雜訊函數)總和為一的事實。因此，可以通過將重心坐標的累積和與給定像素值處的藍色雜訊遮罩的 值進行比較來實現使用藍色雜訊遮罩的臨界調製，以確定三角形頂點並因而確定抖動顏色。
如上標註，對應於三角形頂點的重心權重給定為：α u =[1-p j -q j, p j ,q j ] (16)使得這些重心權重的累積和(標註為「CDF」)給定為：CDF=[1-p j -q j, 1-q j, 1] (20)且頂點v及CDF首先超出在相關像素處的遮罩值的對應抖動顏色給定為：
希望本發明的BNTB方法可於標準硬體如場可程式化閘極陣列(FPGA)或特殊應用積體電路(ASIC)上有效率地施行，為達此目的，重要的是將抖動計算中所需除法運算數降至最低。為達此目的，可將方程式(16)改寫為： 且方程式(20)可改寫為： 或者以L j 消除除法：CDF'=[L j -d．p' j -d．q' j ,L j -d．q' j ,L j ] (24)用於選擇頂點v及CDF首先超出在相關像素處的遮罩值的對應抖動顏色的方程式(21)成為： 使用方程式(25)略為複雜處僅在於CDF’與L j 兩者線係帶正負號數。為允許此複雜性，及方程式(25)僅需兩比較的事實(因為CDF的最後元素是單一個，若前兩個比較失敗，則須選擇三角形的第三個頂點)，方程式(25)可利用下列虛擬碼以硬體友善方式施行：
可利用本發明的方法達成的影像品質改善，藉由第2與3圖的比較顯而易見。第2圖顯示由所述較佳四步驟TB方法抖動的影像。將可見到影像經圈選區域中存在蟲狀缺陷。第3圖顯示由較佳BNTB方法抖動的相同影像，則不存在此類影像缺陷。
自前述將可見到BNTB方法提供用於彩色顯示的抖動方法，提供較TB方法好的抖動影像品質，且易於在FPGA、ASIC或其他定點硬體平台上達成。
NNGBC方法
如已註記者，NNGBC方法藉由僅採用色域邊界顏色的一最近相鄰方式量化用於凸包外的EMIC的經映射顏色，同時藉由利用所有可得原色的最近相鄰方式 量化凸包內的EMIC。
NNGBC方法的一較佳形式可描述為上述四步驟TB方法的一修改。步驟1經修改如下：1.判定(離線)裝置色域的凸包及包括該凸包的三角形的對應邊與法向量。亦離線，找出N個原色中的M個邊界色P b ，亦即落在凸包邊界上的原色(注意M<N)；且步驟3c改成：c.對於三角形j，計算經映射顏色u’，並自M個邊界色P b 判定「最接近的」原色，其中「最接近的」係計算為顏色空間中的歐幾里得距離，並利用最接近的邊界顏色作為抖動顏色。
本發明的方法的較佳形式非常接近上述較佳四步驟TB方法，例外處在於無需利用方程式(16)計算重心權重。取而代之者，抖動顏色v經選擇為集合P b 中以u’，將歐幾里得範數最小化的邊界顏色，亦即：v=argmin v {∥u'-P b (v)∥} (26)由於邊界顏色數M常遠小於原色總數N，故方程式(26)所需計算相對較快。
就本發明的TB及BNTB方法而言，希望NNGBC方法可於獨立硬體如現場可程式閘極陣列(FPGA)或特殊應用積體電路(ASIC)上有效率地施行，且為達此目的，重要的是將抖動計算中所需除法運算數最小化。為達此目的，以上方程式(16)可重寫為已描述的方程式(22)的形式，且方程式(26)可以類似方式為之。
可利用本發明的方法達成的影像品質改善， 藉由第4、5與6圖的比較顯而易見。如前所述，第4圖顯示藉由較佳TB方法抖動影像，將可見到影像經圈選區域中存在蟲狀缺陷。第5圖顯示由較佳BNTB方法抖動的相同影像；雖然較第4圖的影像具顯著改善，但在各點上仍呈粒狀。第6圖顯示由本發明的NNGBC方法抖動的相同影像，粒狀大幅減少。
自前述將可見到NNGBC方法提供用於彩色顯示的抖動方法，一般提供較TB方法好的抖動影像品質，且易於在FPGA、ASIC或其他定點硬體平台上達成。
DPH方法
如前述，本發明提供已描述的該等演繹方法的一種缺陷像素隱藏或DPH，其進一步包括：(i)識別無法正確切換的顯示器的像素，及由此等缺陷像素呈現的顏色；(ii)在各缺陷像素的情況下，自步驟e輸出缺陷像素實際呈現的顏色(或至少與此顏色部分近似)；及(iii)在各缺陷像素的情況下，在步驟f中計算經修改或經映射的經修改輸入值與缺陷像素實際呈現的顏色間的差異(或至少部分近似於此顏色)。
參照「部分近似於此顏色」係指缺陷像素實際呈現的該顏色可能遠超出顯示色域，且可能因而使得誤差擴散方法不穩定的可能性。在此情況下，可能希望藉由前述映射方法之一趨近缺陷像素的實際顏色。
由於空間抖動方法如本發明中所述者尋求傳遞給定一組個別原色的一平均顏色的意象，像素與其預 期顏色的偏差可藉由其相鄰的適當修改而補償。將此爭議納入其邏輯，清楚可見缺陷像素(諸如陷於特定顏色的像素)亦可藉由抖動方法以非常直接的方式補償。但並非設定像素相關輸出顏色為抖動方法所判定的顏色，而係將輸出顏色設定為缺陷像素的實際顏色，使得抖動方法藉由傳播所得誤差至相鄰像素而自動考量在該像素處的缺陷。抖動方法的此變體可與光學測量耦合以包括一完整的缺陷像素測量與修復過程，其可摘要如下。
首先，光學檢測顯示器缺陷；此可如拍攝具有一些登記標示的高解析度照片一樣容易，並自光學測量判定缺陷像素的位置及顏色。陷於白色或黑色中的像素可僅藉由檢測經個別設定為全黑色及白色時的顯示而定位。但更一般而言，可在顯示經設定為全白色與全黑色時測量各像素，並判定各像素差異。此差異低於某些預定臨限的任何像素均可視為「陷於」及缺陷。為定位其中一像素被「鎖定」為其相鄰之一的狀態的像素，設定顯示為黑色與白色的單一像素寬的線的圖案(利用具有個別沿著列與行行進的線的兩個別影像)，並找尋在該線圖案中的誤差。
接著建立缺陷像素及其顏色的查詢表，並將此LUT轉換為抖動引擎；為達此目的，以軟體或硬體施行抖動均無差異。抖動引擎以標準方式施行色域映對與抖動，例外處在於對應於缺陷像素位置的輸出顏色被迫為其缺陷顏色。接著抖動演算法自動藉由定義補償其呈現。
第20A-20D圖例示實質上隱藏暗缺陷的本發明的DPH方法。第20A圖顯示含暗缺陷的影像全圖，及第20B圖係顯示部分暗缺陷的特寫。第20C圖係類似於第20A圖但顯示藉由DPH方法修正後的影像，而第20D圖係類似於第20B圖但顯示經DPH修正影像的特寫。自第20D圖將易於看出抖動演算法具有圍繞個缺陷的經點亮像素，以維持該區域的平均亮度，因此大幅減少缺陷的視覺衝擊。熟悉電光顯示器技術者將顯而易見該DPH方法易於擃展至明亮缺陷，或其中一像素取代其相鄰顏色的鄰近像素缺陷。
GD方法
如前述，本發明提供用於估計一可達成色域的GD方法包含五個步驟，亦即：(1)測量測試圖案以推估在鄰近原色間串擾相關資訊；(2)將出自步驟(1)的該等測量轉換為一模糊現象模型，其預測任意原色圖案所顯示的顏色；(3)利用在步驟(2)中推估的該模糊現象模型預測實際顯示圖案顏色，其一般係用以在該等原色的凸包(亦即標稱色域表面)上產生顏色；(4)利用在步驟(3)中所做的該等預測描述該可實現的色域表面；及(5)利用在步驟(4)中推估的該可實現的色域表面於顏色演繹過程的色域映對階段中，該顏色演繹過程將輸入(源)顏色映對至裝置顏色。
本方法的步驟(1)與(2)可依循上述併同本發明的基本顏色演繹方法的過程。特定言之，對於N個原色，顯示及測量棋盤式圖案的「N取2」個數。自理想顏 色混合定律預期的標稱值與實際測量值間的差異歸因為邊緣交互作用。此誤差被視為邊緣密度的一線性函數。藉此方式，原色的任何像素斑塊的顏色均可藉由整合這些缺陷於圖案中所有邊緣上而預測。
本發明的步驟(3)考量可能預期在色域表面上的抖動圖案並計算藉由模型預測的實際顏色。概言之，色域表面係由三角面組成，其中的點頂係在線性顏測空間中的原色。若不具模糊現象，則在這些三角形各者中的這些顏色接著可藉由相關頂點原色的適當比例再造。但有許多圖案會被製成具有此一原色修正比例，而所使用的的圖案對於模糊現象模型係屬關鍵，因為需列舉原色相鄰性類型。為了解此部分，考量採用50%的P1與50%的P2的兩極端情況。在一極端情況中，可採用P1與P2的棋盤式圖案，在此情況下，P1|P2邊緣密度最大化，導致與理想混合的最大可能偏差。在另一極端情況中，有兩個極大的斑塊，一係P1，另一係P2。其具有隨著斑塊尺寸增加而趨近於零的P1|P2相鄰性密度。這第二種情況將再造近乎正確顏色，即使存在模糊現象下亦然，但因圖案的粗糙性而將為視覺上不可接受。若可於具有相同顏色的叢集化像素中採用半色調演算法，則可能在這些極端間合理選擇一些折衷方案作為可實現的顏色。但實際上，當採用誤差擴散時，此型叢集化導致不良蟲狀假影，且此外，最受限調色板顯示器的解析度，尤其是彩色電泳顯示器，使得叢集化變得明顯且引人分神。因此，一般希望採用最分散的可行圖案，即使此意 味著會消除可藉由叢集化獲得的一些顏色。在顯示器技術及半色調演算法中的改善可實際演繹較少可用的保守性圖案模型。
在一實施例中，令P 1、P 2、P 3為三原色的顏色，定義在色域表面上的三角面。在此小平面上的任何顏色均可由以下線性組合表示α1 P 1+α2 P 2+α3 P 3其中α1+α2+α3=1.現令△1,2，、△1,3，、△2,3為因模糊現象造成的顏色偏差所用模型，若圖案中所有原色相鄰性均屬經編號類型，亦即P 1、P 2像素的棋盤式圖案經預測具有如下顏色 不損及一般性，假設α1 α2 α3其定義小平面上的子三角形，其角如下(1,0,0),(,,0),(,,)對於原色的最大分散像素族群，吾人可評估在該等角的各者處的經預測顏色為 P 1 ++△1,2 藉由假設，圖案可經設計以在這些角間線性改變邊緣密度，吾人現具有針對色域邊界的子小平面的模型。由於具有6種順序α1、α2、α3，故具有六種此類子小平面，用 以取代標稱色域邊界描述的各小平面。
應了解可採行其他方式。例如可採用隨機原色取代模型，其較前述者較少分散。在此情況下，各類型的邊緣的比例正比於其機率，亦即P1|P2邊緣的比例係由乘積α1α2給定。由於在α i 中此非線性，故代表色域邊界的新表面將需被三角形化或通過後續參數化步驟。
另一方式並未依循前述範例而係採經驗方式，實際採用模糊現象補償抖動演算法(利用出自步驟1、2的模型)判定何種顏色應自色域模型排除。此可藉由關閉抖動演算法中的穩定化並接著嘗試抖動單一顏色的一恆定斑塊而達成。若符合一不穩定標準(亦即脫逃誤差項)，則此顏色被排除在色域外。藉由始於標稱色域，可利用一分治方式判定可實現的色域。
在GD方法的步驟(4)中，這些子小平面的各者係以三角形表示，其頂點有序化使得右手定則將依向內/向外的經選擇慣例指出法向量。所有這些三角形的集合構成表示可實現的色域的新的連續表面。
在一些情況下，該模型將預測未在標稱色域中而可利用模糊現象實現的新顏色；但就減少可實現的色域觀之，大部分的效應是負面的。例如模糊現象模型色域可顯現深凹面，憶及深入標稱色域中的某些顏色實際上無法再現於顯示器上，例如第7圖中所示。(第7圖中的頂點給定於下表1中，而構成凸表面的三角形則律定於下表2)。
表1：在L*a*b*顏色空間中的頂點
此可導致如下述色域映對的一些困惑。此 外，所產生的色域模型會自我相交且因而不具簡單拓樸性質。由於上述方法僅於色域邊界操作，即使實際上可實現，亦不允許在標稱色域內的顏色(例如嵌入原色)出現在模型化色域邊界外。為解決此問題，可能需要考量在色域內的所有四面體及其子四面體如何在模糊現象模型下映對。
在步驟(5)中，將在步驟(4)產生的可實現的色域表面模型用於顏色影像演繹過程的色域映對階段中，可依循在一個以上步驟中修改的標準色域映對程序考量色域邊界的非凸性質。
希望在三維顏色空間中施行GD方法，其中色相(h*)、亮度(L*)及色度(C*)係獨立的。由於此並非針對L*a*b*顏色空間的情況，自色域模型推估的(L*,a*,b*)樣本應轉換為色相線性化顏色空間，諸如CIECAM或Munsell空間。但以下討論將維持(L*,a*,b*)術語為及h*=atan(b*/a*).
如上述劃定的色域可接著用於色域映對。在一適當的顏色空間中，藉由考量對應於一給定色相角h*的色域邊界，來源顏色可映對於目標(裝置)顏色。此可藉由計算在角度h*處的平面與色域模型的交點而達成，示如第8A與8B圖；紅線指示該平面與色域的交點。注意目標色域既非平滑亦非凹面。為簡化映對操作，自平面交點取得的三維資料經轉換為L*與C*值，以給出第9圖所示色域邊界。
在標準色域映對機制中，一來源顏色經映對至目標色域邊界上或內的一點。有許多用以達成此映對的可行策略，諸如沿著C*軸的映射或映射朝向L*軸上一定點，及無需在此就此更詳細討論。但由於目標色域邊界現可係高度不規則(見第10A圖)，此可導致伴隨映對至「正確」點的困難度現係困難且不確定。為減少或克服此問題，可將平滑化操作應用於色域邊界，使可降低邊界的「突尖」。一種適用的平滑化操作係Balasubramanian與Dalal在「In Color Imaging：Device-Independent Color,Color Hard Copy,and Graphic Arts II,volume 3018 of Proc.SPIE,(1997,San Jose,CA)」的「A method for quantifying the Color Gamut of an Output Device」中所述演算法的二維修改。
此平滑化操作可始於膨脹來源色域邊界。為達此目的，定義L*軸上一點R，其係取自來源色域的L*值得平均值。可接著計算色域上點與R間歐幾里得距離D，法向量d，及標註為D max 的D的最大值。可接著計算 其中 係用以控制平滑化角度的定值，對應於膨脹色域邊界的C*與L*點接著係C*'=D'd及L*'=R+D'd.若現取出膨脹色域邊界的凸包，並接著實行逆轉換以獲 得C*與L*，即可產生一平滑化色域邊界。如第10A圖所示，平滑化目標色域依循目標色域邊界，例外處在於總凹面，大幅簡化在第10B圖中所得色域映對操作。
現可藉由下式計算經映對顏色：a*=C*cos(h*)及b*=C* cos(h*)及若希望，可將(L*,a*,b*)座標轉換回sRGB系統。
針對來源色域中所有顏色重複此色域映對過程，使得可獲得自來源至目標顏色的一對一映對。較佳可取樣sRGB來源色域中的9x9x9=729個均勻間隔顏色；此對硬體施行極為便利。
DHHG方法
依本發明的一實施例的DHHG方法示例如隨附圖式的第11圖，其係概略流程圖。第11圖所示方法可包括至少五步驟：去伽瑪操作；HDR型處理；色相修正；色域映射及空間抖動操作；以下分別討論每一步驟。
1.去伽瑪操作
在本方法的第一步驟中，應用去伽瑪操作(1)以移除編碼在與輸入影像(6)相關的輸入資料中的冪定律，使得所有接續顏色處理操作應用於線性像素值。去伽瑪操作較佳伴隨使用包含16位元值的256元素查詢表(LUT)，其係由一般在sRGB顏色空間中的8位元sRGB輸入定址。或者，若顯示處理器硬體允許，可利用解析公式施行該操作。例如sRGB去伽瑪操作的解析定義為 其中a=0.055，C對應於紅色、綠色或藍色像素值，及C’係對應的去伽瑪像素值。
2.HDR型處理
對於具抖動架構的彩色電泳顯示器，常可見到低灰階值的抖動假影。此在應用去伽瑪操作時可能加劇，因為輸入RGB像素值因去伽瑪步驟而有效提升至大於一的指數。此使得像素值偏移至抖動假影變成更明顯可見的較低值。
為減少假影衝擊，較佳係利用色調修正方法，其用以局部或整體增加在暗區域中的像素值。此等方法係熟悉高動態範圍(HDR)處理架構者所熟知，其中具有極寬動態範圍的捕捉或演繹影像後續經演繹用於低動態範圍顯示器上的顯示。藉由色調映對達成內容與顯示的動態範圍相符，且常造成場景中暗部的亮化以免損失細節。
因此，HDR型處理步驟(2)的一態樣係將來源sRGB內容處理為相關於彩色電泳顯示器的HDR，使得以將暗區域中的可映射抖動假影的機會降至最低。此外，藉由HDR演算法施行的顏色強化類型可具有最大化彩色電泳顯示器用顏色顯現的附加優點。
如上註記，HDR演繹演算法係熟悉此技術者所週知。在依本發明的各實施例的方法中的HDR型處理步驟(2)較佳包含局部色調映對、色素調適及局部顏色強 化作為其組成部分。可作為一HDR型處理步驟的HDR演繹演算法的一示例係描述於Kuang,Jiangtao等人在「J.Vis.Commun.Image R.18(2007)：406-414」的「iCAM06：A refined image appearance model for HDR image rendering.」中的iCAM06的一變體，茲將其所有內容以參照方式併入本文。
HDR型演算法一般會利用一些環境相關資訊，諸如場景照度或觀察者調適。如第11圖所示，可藉由例如照度敏感裝置及/或趨近感測器將此資訊以環境資料(7)形式提供給演繹序列的HDR型處理步驟(2)。環境資料(7)可來自顯示器本身，或者其可由例如本地主機如行動電話或平板電腦的個別網路化裝置提供。
3.色相修正
由於HDR演繹演算法可利用實體可見模型，故該等演算法傾向於修改輸出影像的色相，使得其後續異於原始輸入影像的色相。這係對含有記憶體顏色的影像特別關注處。為避免此效應，依本發明的各實施例的方法可包含色相修正階段(3)，以確保HDR型處理(2)的輸出與輸入影像(6)的sRGB內容具相同色相角。色相修正演算法係熟悉此技術者所週知。可在本發明的各實施例中的色相修正階段(3)中採用的色相修正演算法的一示例描述於Pouli,Tania等人在「CIC21：Twenty-first Color and Imaging Conference,page 215--220-November 2013」中的「Color Correction for Tone Reproduction」，茲將其全部內容參照方式併入本文。
4.色域映對
由於彩色電泳顯示器的色域可明顯小於輸入影像(6)的sRGB輸入，故可將色域映對階段(4)納入依本發明的各實施例的方法中，將輸入內容映對至顯示的顏色空間中。色域映度階段(4)可包括一色度調適模型(9)，其中假設有多個標稱原色(10)構成色域或含括鄰近像素交互作用(「模糊現象」)的更複雜模型(11)。
在本發明的一實施例中，一色域映對影像較佳係藉由三維查詢表(3D LUT)自sRGB色域輸入推估而成，諸如Henry Kang在「SPIE Press,2006」的「Computational color technology」中所述處理，茲將其全部內容參照方式併入本文。概言之，可藉由在定義於來源與目標色域上的個別樣本上離線轉換達成色域映對階段(4)，所得轉換值用以充實3D LUT。在一施行中，可利用729 RGB元素長且採用四面體內插技術的3D LUT，諸如以下示例。
示例
為獲取3D LUT的轉換值，定義在來源色域中的一組均勻間隔取樣點(R,G,B)，其中這些(R,G,B)三元組的每一者均對應於輸出色域中的一等效三元組(R’,G’,B’)。為找出異於取樣點處的(R,G,B)與(R’,G’,B’)的關係，亦即「任意點」處，可利用內插，較佳地為以下更詳細描述的四面體內插。
例如參考第12圖，輸入RGB顏色空間概念上係配置成正立方體14形式，且該組點(R,G,B)(15a-h) 位在一個子正立方體(16)的頂點處；各(R,G,B)值(15a-h)具有在輸出色域中的對應(R’,G’,B’)值。為找出任一輸入色域像素值(R,G,B)的輸出色域值(R’,G’,B’)，如藍色圓(17)所示，吾人僅於子正立方體(16)的頂點(15a-h)間內插。以此方式，吾人可僅利用輸入與輸出色域的稀疏取樣來找出任意(R,G,B)的(R’,G’,B’)值。此外，(R,G,B)係均勻取樣的事實，使得可直接利用硬體施行。
可由多種方法達成子正立方體內的內插。在依本發明的一實施例的一較佳方法中，採用四面體內插。由於一個正立方體可由六個四面體構成(見第13圖)，故可藉由對封圍RGB的四面體的定位並利用重心內插將RGB表示為被封圍四面體的加權頂點來完成內插。
在具有頂點v 1,2,3,4的四面體中三維點的重心表示係藉由計算權重α1,2,3,4/α0找出，其中
及|．|係行列式。由於α0=1，故重心表示係由方程式(33)提供 方程式(33)提供以輸入色域的四面體頂點表示RGB的權重。因此，相同權重可用以內插於該等頂點處的R’G’B’值間。由於RGB與R’G’B’頂點值間的對應性提供填充3D LUT的值，故方程式(33)可轉換為方程式(34)： 其中LUT(v 1,2,3,4)係在用於輸入顏色空間的取樣頂點處的輸出顏色空間的RGB值。
對於硬體施行，利用頂點n 3取樣輸入與輸出顏色空間需要(n-1)3個單位正立方體。在一較佳實施例中，n=9以提供內插精確性與運算複雜性間的合理折衷。硬體施行可依下列步驟進行：
1.1找出子正立方體
首先藉由以下計算找出封圍子正立方體三元組RGB0 其中RGB係輸入RGB三元組，及．係底限運算子及1 i 3。接著可自下式找出正立方體內的偏移rgb： 其中若n=9，則0 RGB 0 (i) 7且0 rgb(i) 31。
1.2重心運算
由於事先已知四面體頂點v 1,2,3,4，故可藉由明確計算行列式來簡化方程式(28)-(34)。六種情況中僅一種需經計算：
rgb(1)>rgb(2)且rgb(3)>rgb(1)
α=[32-rgb(3)rgb(3)-rgb(1)rgb(1)-rgb(2)rgb(2)]v 1=[0 0 0]v 2=[0 0 1]v 3=[1 0 1]v 4=[1 1 1] (37)
rgb(1)>rgb(2)且rgb(3)>rgb(2)
α=[32-rgb(1)rgb(1)-rgb(3)rgb(3)-rgb(2)rgb(2)] v 1=[0 0 0]v 2=[1 0 0]v 3=[1 0 1]v 4=[1 1 1] (38)
rgb(1)>rgb(2)且rgb(3)<rgb(2)
α=[32-rgb(1)rgb(1)-rgb(2)rgb(2)-rgb(3)rgb(3)]v 1=[0 0 0]v 2=[1 0 0]v 3=[1 1 0]v 4=[1 1 1] (39)
rgb(1)<rgb(2)且rgb(1)>rgb(3)
α=[32-rgb(2)rgb(2)-rgb(1)rgb(1)-rgb(3)rgb(3)]v 1=[0 0 0]v 2=[0 1 0]v 3=[0 1 1]v 4=[1 1 1] (40)
rgb(1)<rgb(2)且rgb(3)>rgb(2)
α=[32-rgb(3)rgb(3)-rgb(1)rgb(2)-rgb(1)rgb(1)]v 1=[0 0 0]v 2=[0 0 1]v 3=[0 1 1]v 4=[1 1 1] (41)
rgb(1)<rgb(2)且rgb(2)>rgb(3)
α=[32-rgb(2)rgb(2)-rgb(3)rgb(3)-rgb(1)rgb(1)]v 1=[0 0 0]v 2=[0 1 0]v 3=[0 1 1]v 4=[1 1 1] (42)
1.3 LUT索引
由於輸入顏色空間具均勻間隔，故3D LUT中所含對應目標顏色空間樣本LUT(v1,2,3,4)係依方程式(43)提供， LUT(v 1)=LUT(81×RGB 0(1)+9×RGB 0(2)+RGB 0(3)+1) LUT(v 2)=LUT(81×(RGB 0(1)+v 2(1))+9×(RGB 0(2)+v 2(2))+(RGB 0(3)+v 2(3))+1) LUT(v 3)=LUT(81×(RGB 0(1)+v 3(1))+9×(RGB 0(2)+v 3(2))+(RGB 0(3)+v 3(3))+1) LUT(v 4)=LUT(81×(RGB 0(1)+v 4(1))+9×(RGB 0(2)+v 4(2))+(RGB 0(3)+v 4(3))+1) (43)
1.4 內插
在最終步驟中，R’G’B’值可由方程式(44)判定，
如上註記，亦可將色度調適步驟(9)併入處理序列中，以修正輸出影像中用於白階顯示的修正。彩色電泳顯示器的白色顏料提供的白色點可明顯異於輸入影像的顏色空間中假設的白色點。為解決此差異，該顯示器可維持輸入顏色空間白色點，在此情況下抖動白色狀態，或將顏色空間白色點偏移至白色顏料的白色點。後者操作係藉由色度調適達成，且在耗費白色點偏移下，可實質上減少在白色狀態中的抖動雜訊。
亦可藉由採用該顯示器的環境情況參數化色域映對階段(4)。CIECAM顏色空間例如包含用以考量顯示與周遭亮度與調適程度的參數。因此，在一施行中，可藉由來自外部感測器的環境情況控制色域映對階段(4)。
5.空間抖動
在用以產生輸出影像資料(12)的處理序列中的最終階段係空間抖動(5)。熟悉此技術者已知可採用多種空間抖動演算法的任一者作為空間抖動階段(5)，其包 含但不限於如上述者。當在足夠距離觀看抖動影像時，個別彩色像素被人類視覺系統合併成可察覺的均勻顏色。由於顏色深度與空間解析度間的權衡，當近看抖動影像時，與在各像素位置處可得的顏色調色板具有在顯示器上整體演繹影像所需相同深度的影像相較會呈特徵粒狀。但抖動減少色帶的存在，這通常較粒狀更令人反感，尤其是在遠距觀看時。
已發展出用以指定特定顏色給特定像素的演算法，以避免因抖動演繹的影像中的令人不悅圖案及紋理。此類演算法可含括誤差擴散，其係在特定像素所需顏色與在每一像素調色板中最接近的顏色間差異所致誤差(亦即量化殘餘)被分佈至尚未經處理的鄰近像素的技術。歐洲專利第0677950號詳述此類技術，而美國專利第5,880,857號描述用以比較抖動技術的指標。茲將美國專利第5,880,857號將其全部內容以參照方式併入本文。
自前述可知本發明的DHHG方法異於彩色電泳顯示器用的先前影像演繹方法處在於至少兩個面向。首先，依本發明的各實施例的演繹方法處理影像輸入資料內容彷若其係與窄色域的彩色電泳顯示器的低動態範圍性質相對的高動態範圍信號，使得可在不具有害假影下演繹極廣範圍內容。再者，依本發明的各實施例的演繹方法提供用以基於藉由接近或照度感測器監視的外部環境情況調整影像輸出的替代方法。此提供提升可用性的益處，例如影像處理經修改以考量接近/遠離觀看者面部或周遭情況係暗或亮的顯示。
遠端影像演繹系統
如前述，本發明提供一種影像演繹系統，其包含一電光顯示器(其可為電泳顯示器，尤其是電子紙顯示器)及經網路連接的遠端處理器。該顯示器包含一環境情況感測器，及經組態以經由該網路提供環境情況資訊至遠端處理器。該遠端處理器經組態以接收影像資料，經網路接收來自該顯示器的環境情況資訊，演繹用於在該經接收環境情況下顯示於該顯示器上的影像資料，藉此產生經演繹影像資料，並傳輸該經演繹影響資料。在一些實施例中，該影像演繹系統包含配置於第一與第二電極間的一層電泳顯示材料，其中該等電極的至少一者可透光。電泳顯示介質一般包含帶電顏料粒子，其在施加電位於該等電極間時移動。帶電顏料粒子常包括不只一種顏色，例如白色、青色、洋紅色及黃色帶電顏料。當出現四組帶電粒子時，第一及第三組粒子可具有第一電極性，且第二及第四組粒子可具有第二電極性。此外，第一及第三組粒子可具有不同電荷量，且第二及第四組粒子可具有不同電荷量。
但本發明不限於四粒子電泳顯示器。例如該顯示器可包括一顏色過濾器陣列。該顏色過濾器陣列可與多個不同介質配對，例如電泳介質、電色度介質、反射型液晶或彩色液體，例如電潤濕裝置。在一些實施例中，電濕潤裝置可能不包含一顏色過濾器陣列，但可包含彩色電濕潤液體的像素。
在一些實施例中，環境情況感測器感測選自 溫度、濕度、入射光強度及入射光譜的參數。在一些實施例中，該顯示器經組態以接收遠端處理器傳輸的經演繹影像資料並更新顯示器上的影像。在一些實施例中，經演繹影像資料被一本地主機接收並接著自該本地主機傳輸至該顯示器。有時經演繹影像資料係自該本地主機無線傳輸至電子紙顯示器。視需要，本地主機另自顯示器無線接收環境情況資訊。在一些實例中，本地主機另將環境情況資訊自顯示器傳輸至遠端處理器。一般而言，遠端處理器係連接至網際網路的伺服器電腦。在一些實施例中，影像演繹系統亦包含攜行電腦站，其經組態以接收由遠端處理器傳輸的經演繹影像資料並在顯示器與攜行電腦站接觸時更新顯示器上的影像。
應注意在相依於環境溫度參數的影像演繹的變化可包含經演繹影像的原色的數量變化。模糊現象係在電光介質中出現的各種材料的電氣導磁率、流體黏度(在電泳介質的情況下)及其他溫度相依性質的複雜函數，因此並不令人意外地，模糊現象本身係強烈溫度相依。已於經驗發現彩色電泳顯示器僅可在有限溫度範圍內有效操作(一般約為50℃)，且該模糊現象可隨小得多的溫度區間顯著變化。
熟悉電光顯示技術者已週知模糊現象可導致可達成顯示色域的變化，因為在相鄰像素間的一些空間中間點處使用不同的抖動原色，模糊現象可導致顏色與預期的兩者平均具顯著偏差。在生產上，此非理想性可藉由針對不同溫度範圍定義不同顯示色域而處理，各色 域考量在該溫度範圍處的模糊現象強度。隨著溫度變化及新溫度範圍的導入，演繹處理應自動演繹影像以考量顯示色域中的變化。
隨著操作溫度增加，來自模糊現象的貢獻可嚴重至使得無法利用如同低溫下的相同數量原色維持適當的顯示性能。因此，本發明的演繹方法與設備可經配置使得隨著經感測溫度變化，不僅顯示色域，還有原色數量均改變。例如在室溫下，該等方法可利用32原色演繹影像，因為模糊現象貢獻係可管控的；例如在較高溫下，可能僅可使用16原色。
實際上，本發明的演繹系統可具有多個不同的預計算的3D查詢表(3D LUT)，其各對應於在一給定溫度範圍下的標稱顯示色域，且對於具有一系列P原色的各溫度範圍而言，一模糊現象模型具有PxP項。隨著跨越一溫度範圍臨限，演繹引擎經通知且影像經依新色域與系列原色重演繹。由於本發明的演繹方法可處理任意數量個原色，及任何模糊現象模型，採用多個查詢表，系列原色及溫度相依模糊現象模型，提供用以最佳化本發明的演繹系統性能的重要自由度。
亦如前述，本發明提供一種影像演繹系統，其包含依電光顯示器、一本地主機及一遠端處理器，其中這三個組件經由一網路連接。本地主機包含一環境情況感測器，及經組態以經由該網路提供環境情況資訊至遠端處理器。該遠端處理器經組態以接收影像資料，經網路接收來自該本地主機的環境情況資訊，演繹用於在 該經接收環境情況下顯示於該顯示器上的影像資料，藉此產生經演繹影像資料，並傳輸該經演繹影響資料。在一些實施例中，該影像演繹系統包含配置於第一與第二電極間的一層電泳顯示材料，該等電極的至少一者可透光。在一些實施例中，該本地主機亦可傳送影像資料至遠端處理器。
亦如前述，本發明包含一攜行電腦站，其包括用於與電光顯示器耦合的介面。該攜行電腦站經組態以經由網路接收經演繹影像資料並以該經演繹影像資料更新顯示器上的影像。一般而言，攜行電腦站包含用以提供複數個電壓至電子紙顯示器的電源。在一些實施例中，電源經組態以除了零電壓外，提供三種不同大小的正與負電壓。
因此，本發明提供一種用於在一顯示器上呈現的演繹影像資料系統。由於影像演繹運算係在遠端執行(例如經由例如在雲端中的處理器或伺服器)，故影響呈現所需電子儀器數量降低。因此，系統用顯示器僅需成像介質、包含像素的一背板、一前板、少量快取記憶體、一些電力儲存器及一網路連接。在一些實例中，顯示器可經一實體連接如攜行電腦站或伺服器鑰作為介面。遠端處理器將接收電子紙環境如溫度相關資訊。接著將環境資訊輸入一序列中以產生顯示用原色組。接著將遠端處理器接收的影像演繹供最佳觀看之用，亦即經演繹影像資料。接著將該經演繹影像資料傳送至顯示器以在其上產生影像。
在一較佳實施例中，成像介質將係美國專利公開第2016/0085132號與第2016/0091770號中所述類型之彩色電泳顯示器，其中描述一種四粒子系統，一般包括白色、黃色、青色及洋紅色顏料。各顏料具有電極性與電量的一獨特組合，例如+高、+低、-低及-高。如第14圖所示，可進行顏料組合以呈現白色、黃色、紅色、洋紅色、藍色、青色、綠色及黑色予觀看者。顯示器的觀看表面在上方(如例示)，亦即使用者自此方向觀看顯示器且光係自此方向入射。在較佳實施例中，電泳介質中採用的四粒子中僅一者會實質散射光，及在第14圖中，假設此粒子係白色顏料。基本上，光散射白色粒子構成白色反射器，按此可看到白色粒子上的任何粒子(如第14圖所示)。經過這些粒子進入顯示器觀看表面的光自白色粒子反射，傳回經過這些粒子並自顯示器聚集。因此，該等白色粒子上的粒子可吸收各種顏色且呈現給使用者的顏色係自白色粒子上的粒子組合而成。配置在白色粒子下的任何粒子(在使用者觀點後方)均被白色粒子遮罩，且不影響所顯示的顏色。由於第二、第三及第四粒子係實質上不光散射，故其相對於彼此的順序或配置並不重要，但為已描述之故，其等相對於白色(光散射)粒子的順序或配置至關重要。
更特定言之，當青色、洋紅色及黃色粒子位於白色粒子下時(第14圖的情境[A])，並無粒子在白色粒子上且像素僅顯示白色。當單一粒子在白色粒子上時，顯示該單一例子的顏色，各如第14圖中情境[B]、 [D]與[F]中的黃色、洋紅色與青色。當兩粒子位於白色粒子上時，所顯示的顏色係這兩例子的組合；在第14圖中的情境[C]中，洋紅色與黃色粒子顯示紅色，在情境[E]中。青色與洋紅色粒子顯示藍色，及在情境[G]中，黃色與青色粒子顯示綠色。最終，當三色粒子均位在白色粒子上時(第14圖中情境[H])，所有的入射光均被這三種相消性原色粒子吸收且像素顯示黑色。
可能一種減法三原色可由散射光的一粒子演繹，使得顯示可包括兩類光散射粒子，一者係白色而另一者彩色。但在此情況下，光散射彩色粒子與其他彩色粒子的相對位置與白色粒子重疊是重要的。例如在演繹黑色中(當三種彩色粒子均位在白色粒子上時)，散射彩色粒子不能位在非散射彩色粒子上(否則其等將部分或完全隱藏在散射粒子之後且經演繹顏色將係散射彩色粒子的顏色而非黑色)。
第14圖顯示一理想情境，其中的顏色未受汙染(亦即光散射白色粒子完全遮罩位在白色粒子後的任何粒子)。實際上，白色粒子遮罩可能不完整，使得可能有未完全被遮罩粒子的少量光吸收。此類汙染一般會降低被演繹的顏色的亮度與色度。在本發明的演繹系統中採用的電泳介質中，應將此類顏色汙染最小化至形成顏色的點與顏色演繹的業界標準相當。一種特別偏好的標準係SNAP(報紙廣告產生用標準)，其律定上述八原色的各者的L*、a*與b*值。(以下將用「原色」稱呼八種顏色，黑色、白色、三相消性原色及三加成性原色)，如第 14圖所示。)
第14圖所示用於電泳配置複數個不同彩色粒子於「數層」的方法已在先前技術中描述過。此等方法中最簡單者含括具不同電泳移動率的「競爭」顏料；見於例如美國專利第8,040,594號。此一競爭較可能先見到的更為複雜，因為帶電顏料本身的移動會改變電泳流體內局部經歷的電場。例如隨著帶正電粒子移向陰極且帶負電粒子移向陽極，其等電荷遮蔽在兩電極間中途的帶電粒子經歷的電場。思考雖然在本發明的系統中採用的電泳介質中涉及顏料競爭，但其並非第14圖中所示粒子配置相關的僅有現象。
可用以控制複數個粒子移動的第二現象係不同顏料類型間的異質累積；見於例如美國2014/0092465。此累積可為電荷介導的(庫倫性(Coulombic))或可係例如氫鍵或凡德瓦力(van der Waals)交互作用所致。交互作用強度可受顏料粒子表面處理的選擇影響。例如庫倫性交互作用可在相反電荷粒子接近的最近距離因立體障壁(一般係被接引或吸收至一或兩粒子表面的聚合物)最大化時弱化。在本發明的系統中採用的介質中，此類聚合物障壁係用於第一與第二型粒子上，並可或可不用於第三與第四型粒子上。
可用以控制複數個粒子移動的第三現象係電壓或電流相依移動率，如前述第14/277,107號申請案中所詳述。
在個別像素產生顏色的驅動機制並非直接， 一般涉及如第15圖所示的複雜電壓脈衝系列(a.k.a.波形)。現將描述利用施加於本發明的顯示器的此第二驅動機制的用以產生八原色(白色、黑色、青色、洋紅色、黃色、紅色、綠色與藍色)的一般原則(諸如第14圖所示)。將假設第一顏料為白色，第二青色，第三黃色及第四洋紅色。熟悉此技術的一般技巧者將清楚，顯示器展現的顏色將隨指定顏料顏色之變而變。
施加於像素電極的最大正與負電壓(在第15圖中標示為±Vmax)分別產生由第二與第四粒子混合或第三粒子獨自形成的顏色。這些藍色與黃色無需係顯示器可達成的最佳藍色與黃色。施加於像素電極的中度正與負電壓(在第15圖中標示為±Vmid)分別產生黑色與白色。
自這些藍色、黃色、黑色或白色光學狀態，可藉由僅相對於第一粒子(在此情況下為白色粒子)移動第二粒子(在此情況下為青色粒子)而獲得其他四原色，此係利用最小施加電壓(在第15圖中標示為±Vmin)達成。因此，將青色移出藍色之外(藉由施加-Vmin至像素電極)產生洋紅色(比照第14圖，情境[E]與[D]分別係藍色與洋紅色)；將青色移入黃色內(藉由施加+Vmin至像素電極)提供綠色(比照第14圖，情境[B]與[G]分別係黃色與綠色)；將青色移出黑色之外(藉由施加-Vmin至像素電極)提供紅色(比照第14圖，情境[H]與[C]分別係黑色與紅色)；及將青色移入白色內(藉由施加+Vmin至像素電極)提供青色(比照第14圖，情境[A]與[F]分別係白色 與青色)。
雖然這些一般原則可用於建構用以產生本發明的顯示器中特定顏色的波形，實際上，可能觀察不到上述理想行為，並希望採用對基本機制的修改。
蘊含上述基本原則修改的通用波形例示如第15圖，其中橫座標代表時間(任意單位)及縱座標代表一像素電極與共同前電極間的電壓差。在第15圖中所示驅動機制中採用的三個正電壓的大小可介於約+3V與+30V間，三個負電壓的大小則可介於約-3V與-30V間。在一經驗上較佳實施例中，最高正電壓+Vmax係+24V，中間正電壓+Vmid係12V，及最低正電壓+Vmin係5V。在一類似方式中，負電壓-Vmax、-Vmid與-Vmin在一較佳實施例中係-24V、-12V與-9V。對三種電壓位準中的任一種均無需電壓大小|+V|=|-V|，但在一些情況下按此可較佳。
在第15圖中所例示通用波形有四個不同階段。在第一階段中(第15圖中的「A」)，具有+Vmax與-Vmax的供應脈衝(其中「脈衝」係指單極方波，亦即在一預定時間內施加一恆定電壓)，用以清除在顯示器上演繹的先前影像(亦即「重置」該顯示器)。可選擇這些脈衝(t1與t3)及介於其間的靜止(亦即零電壓時段)(t2與t4)的長度，使得整個波形(亦即就時間上相對於第15圖中所示全波形的整體電壓)係DC平衡的(亦即整體實質上為零)。可藉由調整階段A中脈衝與靜止的長度達成DC平衡，使得在此階段中供應的淨脈衝大小等於且正負號 相反於在階段B與C的組合中供應的淨脈衝，如下述，在B與C階段中，顯示器切換至一特定所要顏色。
第15圖中所示波形僅供例示通用波形結構之用，且非欲以任何方式以之限制本發明的範疇。因此，在第15圖中，在階段A中所示的一負脈衝前係一正脈衝，但此非本發明之要求。亦未要求在階段A中僅具單一負與單一正脈衝。
如上述，該通用波形本質上係DC平衡的，且此在本發明的特定實施例中可較佳。或者，在階段A中的脈衝可提供DC平衡至一系列顏色過渡而非單一過渡，此方式與先前技術中特定黑色與白色顯示中提供者類似，見於例如美國專利第7,453,445號。
在第二階段中(第15圖中的階段B)，具有採用最大與中間電壓大小的供應脈衝。在此階段中，白色、黑色、洋紅色、紅色與黃色經較佳演繹。更一般言之，在波形的此階段中，形成的顏色對應於類型1粒子(假設白色粒子帶負電)，類型2、3與4粒子的組合(黑色)，類型4粒子(洋紅色)，類型3與4粒子的組合(紅色)及類型3粒子(黃色)。
如上述，白色可由-Vmid的一脈衝或複數個脈衝演繹而成。但在一些情況中，以此方式產生的白色可受黃色顏料汙染而呈淡黃色。為修正此顏色汙染，可能須導入一些正極性脈衝。因此，例如可由單一實例或一序列的脈衝的重複實例獲得白色，該序列的脈衝包括具長度T1與大小+Vmax或+Vmid的一脈衝接著長度T2 與大小-Vmid的一脈衝，其中T2>T1.。最終脈衝應為負脈衝。在第15圖中，顯示時間t5有一序列+Vmax的四個重複，接著為時間t6的-Vmid。在此序列的脈衝期間，顯示器的呈現係在洋紅色(但一般並非理想洋紅色)與白色(亦即白色前係與最終白色狀態相較較低的L*與較高的a*的一狀態)間振盪。
如上述，可藉由+Vmid的一脈衝或複數個脈衝(由數個週期的零電壓間隔開)演繹獲得黑色。
如上述，可由單一實例或一序列的脈衝的重複實例獲得洋紅色，該序列的脈衝包括具長度T3與大小+Vmax或+Vmid的一脈衝接著長度T4與大小-Vmid的一脈衝，其中T4>T3。為產生洋紅色，在該波形的此階段中的淨脈衝應較用以產生白色的淨脈衝更正。在用以產生洋紅色的該序列的脈衝期間，顯示將在本質上的藍色與洋紅色的狀態間振盪。洋紅色前將係與最終洋紅色狀態相較更負的a*與較低的L*的一狀態。
如上述，可由單一實例或一序列的脈衝的重複實例獲得紅色，該序列的脈衝包括具長度T5與大小+Vmax或+Vmid的一脈衝接著長度T6與大小-Vmax或-Vmid的一脈衝。為產生紅色，淨脈衝應較用以產生白色或黃色的淨脈衝更正。為產生紅色，較佳所採用的正與負電壓實質上大小相同(Vmax兩者或Vmid兩者)，正脈衝的長度較負脈衝的長度長，且最終脈衝係負脈衝。在用以產生紅色的該序列的脈衝期間，顯示將在本質上的黑色與紅色的狀態間振盪。紅色前將係與最終紅色狀 態相較較低的L*、較低的a*極較低的b*的一狀態。
可由單一實例或一序列的脈衝的重複實例獲得黃色，該序列的脈衝包括具長度T7與大小+Vmax或+Vmid的一脈衝接著長度T8與大小-Vmax的一脈衝。最終脈衝得為負脈衝。或者，如上述，可藉由-Vmax的單一脈衝或複數個脈衝獲得黃色。
在波形的第三階段中(第15圖中的階段C)，具有採用中間與最小電壓大小的供應脈衝。在波形的此階段中，藍色與青色係在波形的第二階段後向白色的驅動產生，及綠色係在波形的第二階段後向黃色的驅動產生。因此，當觀察到本發明的顯示的波形暫態時，藍色與青色之前將係其中b*較最終青色或藍色的b*值更正的顏色，及綠色之前將係其中L*較高且a*與b*較最終綠色的a*與b*更正的更黃色。更一般言之，當本發明的顯示正演繹對應於第一與第二粒子的一顯色粒子的顏色時，該狀態之前將係本質上為白色的狀態(亦即具有約小於5的C*)。當本發明的顯示正演繹對應於第一與第二粒子的一顯色粒子及第三與第四粒子中所帶電荷與此粒子相反的粒子的組合的顏色時，該顯示本質上將先演繹第三與第四粒子中所帶電荷與第一與第二粒子的該顯色粒子相反的該粒子的顏色。
一般而言，青色與綠色將由其中須使用+Vmin的一脈衝序列產生。此係因僅有在此最小正電壓下，青色顏料可相對於白色顏料而獨立於洋紅色與黃色顏料移動。青色顏料的此移動需演繹始於白色的青色或 始於黃色的綠色。
最終，在波形的第四階段中(第15圖中的階段D)，供應零電壓。
雖然以描述第14圖所示顯示為產生八原色，實際上，較佳係盡可能在像素層級處產生愈多顏色。接著可藉由這些顏色間的抖動演繹全彩灰階影像，此係利用熟悉成像技術者所熟知的技術為之。例如，除了如上述產生的八原色外，該顯示可經組態以演繹額外八色。在一實施例中，這額外八色係：淡紅色、淡綠色、淡藍色、暗青色、暗洋紅色、暗黃色，及黑色與白色間的兩個灰階。本文中所用術語「淡」與「暗」係指在顏色空間中具有實質上相同色相角，諸如CIE L*a*b*為參考色，但分別具較高或較低L*。
概言之，淡色獲得方式與暗色相同，但在階段B與C中採用具些微差異淨脈衝的波形。因此，例如在階段B與C中，淡紅色、淡綠色與淡藍色波形與對應的紅色、綠色與藍色波形相較具有較負的淨脈衝，而在階段B與C中，暗青色、暗洋紅色與暗黃色與對應的青色、洋紅色與黃色波形相較具有較正的淨脈衝。在淨脈衝中的變化可藉由改變在階段B與C中的脈衝長度、脈衝數或脈衝大小達成。
灰色一般係由在低或中電壓間振盪的一序列的脈衝實現。
熟悉此技術者將清楚在利用薄膜電晶體(TFT)陣列驅動的本發明的顯示器中，在第15圖的橫座標上可 用的時間增量一般將由顯示器的訊框率量化。類似地，將清楚可藉由改變像素電極相對於前電極的電位而定址顯示器，且此可藉由改變像素電極或前電極或兩者的電位而達成。在最新技術中，像素電極矩陣一般呈現在背板上，而前電極係所有像素共用。因此，當改變前電極電位時，所有像素的定址受到影響。參考第15圖的上述波形的基本結構相同，與是否改變施加至前電極的電壓無涉。
第15圖中所示通用波形需要驅動電子器件在顯示器的所選列更新期間提供多達七個不同電壓至資料線。雖可獲得可傳送七個不同電壓的多階源驅動器，許多電泳顯示器用的市售源驅動器在單一訊框期間僅允許傳送三個不同電壓(一般為一正電壓、零及一負電壓)。此處所用術語「訊框」係指在顯示器中所有列的單一更新。可修改第15圖的通用波形以容納三階源驅動器架構，其中可自一訊框至次一訊框改變供應至面板的三個電壓(亦即使得例如可在訊框n中供應電壓(+Vmax,0,-Vmin)，而在訊框n+1中可供應電壓(+Vmid,0,-Vmax)。
由於供應至源驅動器的電壓改變會影響所有像素，故需按此修改波形，使得用以產生各色的波形須與所供應電壓對齊。抖動與灰階的添加使得為產生所要影像須產生的影像資料組更為複雜。
前已參考第11圖描述用於演繹影像資料(例如點陣圖檔)的示例序列。此序列包括五步驟：去伽瑪操 作；HDR型處理；色相修正；色域映射及空間抖動操作，及這五步驟整體代表大量運算負載。本發明的RIRS提供將這些複雜計算自處理器移除的解決方式，其經實際整合於顯示器中，例如一彩色照片圖框。因此，可削減顯示器的成本與體積，其可允許例如輕質可撓性顯示器。第16圖中顯示簡單實施例，解此顯示器可經無線網際網路連接與遠端處理器直接通訊。如第16圖所示，顯示器傳送環境資料至遠端處理器，其使用環境資料作為例如去伽瑪修正的輸入。接著遠端處理器回傳經演繹影像資料，其可為波形指令形式。
如第17與18圖可證，可獲得多種替代架構。在第17圖中，本地主機充作電子紙與遠端處理器間的中介者。本地主機可另為原始影像資料源，例如行動電話攝影機拍攝的照片。本地主機可自顯示器接收環境資料，或者本地主機可利用其感測器提供環境資料。顯示器與本地主機兩者將視需要與遠端處理器直接通訊。本地主機亦可併入攜行電腦站中，如第18圖所示。攜行電腦站可具有對顯示器的經構連網際網路連接或一實體連接。攜行電腦站亦可具有電源，以提供為提供與第15圖所示類似波形所需的各種電壓。藉由將電源移出顯示器外，顯示器價格降低且具少許針對外部電源的需求。顯示器亦可經線狀或帶狀電纜耦合至攜行電腦站。
第19圖顯示「實境」實施例，其中各顯示器較佳為「客戶」。各「客戶」具有專屬ID並較佳利用低功率/微功率通訊協定回報有關其性能的元資料(諸如溫 度、列印狀態、電泳墨水版本等)至「主機」。在此實施例中，「主機」係執行軟體應用程式的個人行動裝置(智慧型手機、平板、AR耳機或膝上型電腦)。「主機」可與「列印伺服器」及「客戶」通訊。在一實施例中，「列印伺服器」係一基於雲端的解決方式，其可與「主機」通訊並提供「主機」多種服務如鑑認、影像恢復及演繹。
當使用者決定在「客戶」(顯示器)上顯示影像時，會開啟在其「主機」(行動裝置)上的應用程式，並取出欲顯示的影像及所欲顯示影像的特定「客戶」。「主機」接著輪詢「客戶」的專屬裝置ID與元資料。如上述，此交易可透過短距微功率協定如藍芽4為之。一旦「主機」取得裝置ID及元資料，即將之與使用者鑑認及影像ID組合，並透過無線連接將之傳送至「列印伺服器」。
「列印伺服器」接收到鑑認、影像ID、客戶ID與元資料後，接著自資料庫獲取影像。此資料庫可為分散式儲存體(類似另一雲端)或可在「列印伺服器」內部。影像可能已先由使用者上載至影像資料庫，或可係庫存影像或供購置影像。「列印伺服器」已自儲存起獲取使用者所選影像後，即執行演繹操作，其修改所獲取影像以正確顯示於「客戶」端。可於「列印伺服器」上執行演繹操作或可經由一獨立軟體協定在基於專屬雲的演繹伺服器(提供「演繹服務」)上進入演繹操作。其亦可係可事先有效率地演繹所有使用者影像並將之儲存於其影像資料庫中的資源。在該情況中，「列印伺服器」 將僅藉由客戶元資料索引LUT並獲取正確的經預演繹影像。「列印伺服器」已取得經演繹影像後，將此資料回傳至「主機」，且該「主機」將此資訊經由前述相同的微功率通訊協定傳送至「客戶」。
在參考第14與15圖所述四色電泳系統的情況中(亦知為先進彩色電子紙或ACeP)，此影像演繹採用與特定電泳介質相關的顏色資訊作為利用特定波形(可已預載入ACeP模組或自伺服器傳輸)併同使用者所選影像本身驅動時的輸入。使用者所選影像可為數種標準RGB格式(JPG、TIFF等)的任一種。輸出的經處理影像係具索引影像，其具有例如ACeP顯示模組的每像素5位元。此影像可係專屬格式並可壓縮。
在「客戶」處的影像控制器將取得經處理影像資料，並可儲存，置入顯示串列，或直接在ACeP螢幕上顯示。在完成顯示「列印」後，「客戶」將適當元資料傳送至「主機」，且該「主機」將之中繼至「列印伺服器」。所有的元資料均將被記錄於儲存影像的資料體中。
第19圖顯示一資料流，其中的「主機」可為電話、平板、PC等，客戶係ACeP模組，列印伺服器存在雲端中。列印伺服器與主機亦可為同一機器，例如一PC。如前述，本地主機亦可整合於攜行電腦站中。主機亦可與客戶及雲端通訊以要求演繹影像，後續印書伺服器將經處理影像直接傳送至客戶端而無主機介入，
此實施例的一變體更適於涉及將「主機」自 交易中移除的電子標誌或貨架標籤應用。在此實施例中，「列印伺服器」將透過網際網路直接與「客戶」通訊。
現將描述某些特定實施例，該等實施例的一者中，被輸入至影像處理的特定波形相關顏色資訊(如上述)將會變化，因為可視ACeP模組溫度選擇波形。因此，相同的使用者所選影像可造成數個不同的經處理影像，每一者均適於特定溫度範圍。針對主機的一選項係傳送關於客戶端溫度的列印伺服器資訊，客戶端則僅接收適當影像。或者，客戶可接收數個經處理影像，每一者均與可能的溫度範圍相關聯。另種可能性係行動主機可利用自其機上溫度感測器及/或光感測器取得的資訊估計鄰近客戶的溫度。
在另一實施例中，波形模式或影像演繹模式可視使用者偏好而變。例如使用者可選擇高對比波形/演繹選項，或高速、低對比選項。甚至可在已安裝ACeP模組後取得新的波形模式。在這些情況中，波形及/或演繹模式相關元資料會自主機傳送至列印伺服器，且可能伴隨波形經適當處理的影像會被傳送至客戶端。
可藉由雲端伺服器就可得波形模式及演繹模式更新主機。
儲存ACeP模組特定資訊的位置可變。此資訊可駐存於列印伺服器中，由例如併同自主機要求的影像傳送的序號索引。或者，此資訊可駐存於ACeP模組中。
自主機傳輸到列印伺服器的資訊可被加密，自伺服器中繼至演繹服務的資訊亦可被加密。元資料可包含用以促進加密與解密的加密鍵。
自前述可知，本發明可提供對受限調色板顯示中的顏色改善，其所具假影少於利用習知誤差擴散技術所得假影。本發明本質上異於先前技術處在於在量化前調整原色，然而先前技術(如以上參考第1圖所述)會先影響臨限且在待擴散誤差的後續計算期間僅導入點重疊或其他像素間交互作用的效應。本方法中採用的「前置」或「預調整」技術所具重要優點在於模糊現象或其他像素間交互作用強且非單調，有助於穩定本方法的輸出及動態減少輸出變動。本發明亦提供獨立考量相鄰像素的像素間交互作用的簡單模型。此允許連動及快速處理，並減少估計所需的模型參數量，其對高數量(如32或更高)原色是重要的。先前技術未考量獨立相鄰交互作用，因為實體點重疊經常涵蓋一像素的絕大部分(然而在ECD顯示中，其係沿著像素邊緣的窄而密集帶)，且未考量高數量原色，因為一般印表機的原色數不高。
對於適用本發明的彩色顯示系統的進一步細節，讀者可針對前述ECD專利(其等亦提供電泳顯示的細部討論)及下列專利與公開案：美國專利第6,017,584號；第6,545,797號；第6,664,944號；第6,788,452號；第6,864,875號；第6,914,714號；第6,972,893號；第7,038,656號；第7,038,670號；第7,046,228號；第7,052,571號；第 7,075,502號；第7,167,155號；第7,385,751號；第7,492,505號；第7,667,684號；第7,684,108號；第7,791,789號；第7,800,813號；第7,821,702號；第7,839,564號；第7,910,175號；第7,952,790號；第7,956,841號；第7,982,941號；第8,040,594號；第8,054,526號；第8,098,418號；第8,159,636號；第8,213,076號；第8,363,299號；第8,422,116號；第8,441,714號；第8,441,716號；第8,466,852號；第8,503,063號；第8,576,470號；第8,576,475號；第8,593,721號；第8,605,354號；第8,649,084號；第8,670,174號；第8,704,756號；第8,717,664號；第8,786,935號；第8,797,634號；第8,810,899號；第8,830,559號；第8,873,129號；第8,902,153號；第8,902,491號；第8,917,439號；第8,964,282號；第9,013,783號；第9,116,412號；第9,146,439號；第9,164,207號；第9,170,467號；第9,182,646號；第9,195,111號；第9,199,441號；第9,268,191號；第9,285,649號；第9,293,511號；第9,341,916號；第9,360,733號；第9,361,836號；及第9,423,666號；及美國專利申請案公開第2008/0043318號；第2008/0048970號；第2009/0225398號；第2010/0156780號；第2011/0043543號；第2012/0326957號；第2013/0242378號；第2013/0278995號；第2014/0055840號；第2014/0078576號；第2014/0340736號；第2014/0362213號；第2015/0103394號；第2015/0118390號；第 2015/0124345號；第2015/0198858號；第2015/0234250號；第2015/0268531號；第2015/0301246號；第2016/0011484號；第2016/0026062號；第2016/0048054號；第2016/0116816號；第2016/0116818號；及第2016/0140909號。
熟悉此技術者將顯而易見可在不背離本發明的範疇下，對上述本發明的特定實施例進行多種改變與修改。因此，所有前述均應被視為例示而無限制之意。

Claims (26)

  1. 一種用於產生一彩色影像的系統，其包括：一電光顯示器，其具有像素及一色域，該色域包含原色的一調色板；及與該電光顯示器通信的一處理器，該處理器經組態以藉由以下方式演繹用於該電光裝置的彩色影像：a.接收第一及第二組輸入值，其代表待顯示於該電光顯示器上的一影像的第一與第二像素的顏色；b.使該第一組輸入值等同於一第一經修改組輸入值；c.當在步驟b中產生的該第一經修改組輸入值超出該色域時，將該第一經修改組輸入值映射於該色域上，以產生一第一經映射的經修改組輸入值；d.將出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值與對應於該調色板的該等原色的一組原色值做比較，選擇與具有最小誤差的該原色對應的該組原色值，藉此界定一第一最佳原色值組，且輸出該第一最佳原色值組做為該第一像素的顏色；e.以出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值取代在該調色板中的該第一最佳原色值，以產生一經修改調色板；f.計算出自步驟b的該第一經修改組輸入值或出自步驟c的該第一經映射的經修改組輸入值與出自步驟e的該第一最佳原色值組之間的差異以推估一第一 誤差值；g.將該第一誤差值加入該第二組輸入值以產生一第二經修改組輸入值；h.當在步驟g中產生的該第二經修改組輸入值超出該色域時，將該第二經修改組輸入值映射於該色域上，以產生一第二經映射的經修改組輸入值；i.將出自步驟g的該第二經修改組輸入值或出自步驟h的該第二經映射的經修改組輸入值與對應於該調色板的該等原色的該組原色值做比較，選擇與出自該經修改調色板的具有最小誤差的該原色對應的該組原色值，藉此界定一第二最佳原色值組，且輸出該第二最佳原色值組做為該第二像素的顏色。
  2. 如請求項1之系統，其中該處理器額外進行：j.以出自步驟g的該第二經修改組輸入值或出自步驟h的該第二經映射的經修改組輸入值取代該經修改調色板中的該第二最佳原色值，以產生一第二經修改調色板。
  3. 如請求項1之系統，其中在步驟c中的該映射係沿著一線性RGB顏色空間中的亮度與色相恆定線而於標稱色域上實現。
  4. 如請求項1之系統，其中在步驟e中的該比較係於一線性RGB空間中利用一最小歐幾里得距離量化器而實現。
  5. 如請求項1之系統，其中在步驟f中的該比較係利用重心臨限化而實現。
  6. 如請求項5之系統，其中在步驟h中使用的該色域係在步驟e中產生的該經修改調色板的色域。
  7. 如請求項1之系統，其中該處理器經組態以演繹用於複數個像素的顏色，且用於各像素的該等輸入值係由該電光顯示器以對應於該等像素的一光柵掃描的順序處理，及在步驟e中該調色板的該修改允許該組輸出值對應於該先前經處理列中的一像素，其與對應於正被處理的該組輸入值的該像素共用一邊緣，及在該相同列中的該先前經處理像素與對應於正被處理的該組輸入值的該像素共用一邊緣。
  8. 如請求項1之系統，其中在步驟c中該處理器計算該映射與該色域的表面的交點，且在步驟d中：(i)當步驟b的該輸出超出該色域時，該處理器判定封圍該交點的一個三角形且後續判定用於該三角形的各頂點的該重心權重，且步驟f的該輸出係具有最大重心權重的該三角形頂點；或(ii)當步驟b的該輸出係在該色域內時，步驟d的該輸出係由歐幾里得距離計算出的最近原色。
  9. 如請求項8之系統，其中該映射保持該輸入的色相角至步驟c。
  10. 如請求項1之系統，其中在步驟c中該處理器計算該映射與該色域的表面的交點，且在步驟d中：(i)當步驟b的該輸出超出該色域時，該處理器進行： 判定封圍該前述交點的三角形，判定用於該三角形的各頂點的一重心權重，且比較用於各頂點的該重心權重與在像素位置處的一藍色雜訊遮罩的值，其中該等重心權重的累積和超出步驟d的該輸出處的遮罩值，該累積和亦係該三角形頂點的該顏色；或(ii)當步驟b的該輸出係在該色域內時，該處理器：判定步驟d的該輸出係該最近原色。
  11. 如請求項10之系統，其中該映射保持該輸入的色相角至步驟c。
  12. 如請求項1之系統，其中在步驟c中該處理器判定該映射與該色域的表面的交點，且步驟d進一步包括：(i)當步驟b的該輸出超出該色域時，該處理器：判定封圍該交點的三角形，且判定該等原色落在該色域的凸包上，其中步驟d的該輸出係落在該凸包上的最近原色；或(ii)當步驟b的該輸出係在該色域內時，該處理器判定步驟d的該輸出係該最近原色。
  13. 如請求項12之系統，其中該映射保持該輸入的色相角至步驟c。
  14. 如請求項1之系統，其中該處理器額外進行：(i)識別未正確切換的該顯示器的像素，且由這種缺陷像素識別所呈現的顏色；(ii)自步驟d輸出由各缺陷像素呈現的實際顏 色；及(iii)在步驟f中計算該經修改或經映射的經修改輸入值與由該缺陷像素實際呈現的顏色間的差異。
  15. 如請求項1之系統，其中該處理器藉由下列方式推估該色域：(1)接收經測量的測試圖案以推估在該電光顯示器的相鄰像素中鄰近原色間串擾相關資訊；(2)將出自步驟(1)的該資訊轉換為一模糊現象模型，其預測任意原色圖案所顯示的顏色；(3)利用在步驟(2)中推估的該模糊現象模型預測實際顯示圖案顏色，其一般係用以產生在色域表面的一凸包上的顏色；(4)利用在步驟(3)中所做的該等預測計算一可實現的色域表面。
  16. 如請求項1之系統，其中在步驟(a)中接收的該第一與第二組輸入值已依序經歷(i)一去伽瑪(degamma)操作；(ii)HDR型處理；(iii)色相修正及(iv)色域映射而自一組影像資料產生。
  17. 一種用於估計在一彩色電光顯示器中的一可達成色域的方法，該方法包括：(1)測量一測試圖案以推估在一彩色電光顯示器中鄰近原色間串擾相關資訊；(2)將出自步驟(1)的該等測量轉換為一模糊現象模型，其預測在該彩色電光顯示器上任意原色圖案所顯示的顏色； (3)利用在步驟(2)中推估的該模糊現象模型預測實際顯示圖案顏色，其一般係用以在該等原色的凸包(亦即標稱色域表面)上產生顏色；(4)利用在步驟(3)中所做的該等預測描述該可實現的色域表面；及(5)利用在步驟(4)中推估的該可實現的色域表面模型，藉由映射輸入(源)顏色演繹一顏色組。
  18. 一種在一彩色顯示器裝置上演繹一組彩色影像資料的方法，其中該組資料依序經歷(i)一去伽瑪操作；(ii)HDR型處理；(iii)色相修正；(iv)色域映射及(v)一空間抖動操作。
  19. 一種影像演繹系統，其包括：一電光顯示器，其包括一環境情況感測器；及一遠端處理器，其經由一網路連接至該電光顯示器，該遠端處理器經組態以接收影像資料，及經由該網路接收來自該感測器的環境情況資料，在該所接收的環境情況資料下演繹用於顯示於該電光顯示器上的該影像資料，藉此產生經演繹影像資料，及將該經演繹影像資料經由該網路傳輸至該電光顯示器。
  20. 如請求項19之影像演繹系統，其中該電光顯示器包括一層電泳顯示材料，其包括設置在一流體中且在施加電場於該流體時可經由該流體移動的帶電粒子，該電泳顯示材料被設置在第一與第二電極間，該等電極的至少一者係透光的。
  21. 如請求項20之影像演繹系統，其中該電泳顯示材料 包括四種具有不同顏色的帶電粒子。
  22. 一種影像演繹系統，其包含一電光顯示器、一本地主機及一遠端處理器，其等所有均經由一網路連接，該本地主機包括一環境情況感測器且經組態以經由該網路提供環境情況資料至該遠端處理器，及該遠端處理器經組態以接收影像資料，經由該網路接收來自該本地主機的該環境情況資料，在該所接收的環境情況資料下演繹該影像資料用於顯示於電子紙顯示器上，藉此產生經演繹影像資料，及傳輸該經演繹影像資料。
  23. 如請求項22之影像演繹系統，其中該電光顯示器包括一層電泳顯示材料，其包括設置在一流體中且在施加電場於該流體時可經由該流體移動的帶電粒子，該電泳顯示材料設置在第一與第二電極間，該等電極的至少一者係透光的。
  24. 如請求項22之影像演繹系統，其中該本地主機傳輸該影像資料至該遠端處理器。
  25. 一種攜行電腦站，其包括用於與一電光顯示器耦合的一介面，該攜行電腦站經組態以經由一網路接收經演繹影像資料，及更新耦合至該攜行電腦站的一電光顯示器上的一影像。
  26. 如請求項25之攜行電腦站，其包括一電源，其經配置設有複數個電壓耦合至該攜行電腦站的一電光顯示器。
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