TWI399697B - Color reading and writing system and its reading and writing method - Google Patents

Description

色彩讀寫系統與其讀寫方法

本發明係有關一種利用色彩學原理的存取技術，特別係一種色彩讀寫系統與其讀寫方法。

按，光碟片與光碟機乃是光資訊儲存產業的代表性產品，其中光碟片之基本結構是具有一個塑膠圓形基片，直徑為12公分、厚度為0.12公分，並在圓形基片上設置一資料層，其係一層金屬薄膜且存在凹陷的訊坑(Pit)以決定所儲存的資料內容，且金屬薄膜之材質通常是鋁合金或銅合金，最後在資料層上覆蓋一層保護層以保護資料層免於氧化或受損。

之後，光碟機之雷射讀寫頭發出雷射光，並經由透鏡將雷射光照射至光碟片資料層上之訊坑或非訊坑位置而產生光束變化，再反射回雷射讀寫頭以後續將光束轉成0與1的編碼資料，並由微處理器將這些0與1的編碼資料轉換成相應的數據或聲音。

因此，從前述之光碟片與光碟機的作動原理可知，一旦光碟片的訊坑排的越密，則在相同面積的光碟片中，所具有的儲存容量也就愈大。其中，當今的單面單層DVD光碟片之儲存容量可達4.7GB，表示每一位元組(byte)所佔面積為2.406e－12m² ，單面雙層DVD光碟片之容量為8.5GB。

目前的光儲存產業雖仍致力追求如何讓同樣面積的單張光碟儲存容量持續提高，惟，此種透過增加訊坑數以提高儲存容量的效果確實有效，因此，係有必要在存取技術領域中，提供一種創新的存取技術，以克服習知技藝的限制與缺失。

在此具體且詳細敘述本發明之目的，其為了克服習知技藝之缺點，遂提出一種色彩讀寫系統與其方法，主要是利用色彩學原理實現一種創新的存取技術，讓電腦系統先將資料編碼成色點設定值，之後一色點讀寫裝置根據色點設定值將資料以色點形式寫入至一色點記錄媒體上，如此資料就記錄在色點記錄媒體上，電腦系統並可透過色點讀寫裝置讀取色點記錄媒體上的色點，色點讀寫裝置將色點轉換成色點設定值，電腦系統進而再將色點設定值解碼成原本資料而讀取出來。

為達到上述之目的，根據本發明所揭示的色彩讀寫系統係包括一包點讀寫裝置，一用以記錄色點形式資料的色點記錄媒體，以及一連接色點讀寫裝置的電腦系統。電腦系統將至少一資料編碼成色點設定值，即RGB色點設定值，再透過色點讀寫裝置根據RGB色點設定值，使資料以RGB色點形式寫在色點記錄媒體上，且電腦系統尚可透過色點讀寫裝置利用色彩學原理讀取色點記錄媒體中的RGB色點，接著色點讀寫裝置將RGB色點轉換成RGB色點設定值，電腦系統再將RGB色點設定值解碼成原本此資料。

根據本發明所揭示用於色彩讀寫系統的讀寫方法，係包括將至少一資料編碼成一色點設定值，並根據色點設定值，使資料以一色點形式寫在一色點記錄媒體上，以及從色點紀錄媒體讀取色點，並利用色彩學原理計算色點的CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)，然後利用一轉換矩陣將CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)轉換成色點設定值，之後對色點設定值解碼，即可讀取出原本的資料。其中，此寫入方式係一印刷方式，如利用一噴墨印表機或一雷射印表機等可著色設備。

假若是使用噴墨印表機，噴墨印表機之墨點直徑約0.6 μm~1 μm，因此在相同大小的色點記錄媒體中，即色點記錄媒體同習知光碟片，是直徑12公分的圓形碟片，利用本發明則可達到11.310GB~31.416GB的儲存容量，故可以助於儲存容量大量提升。

本發明之目的或其他目的對於此技藝之通常知識者而言，閱讀以下實施例之詳細內容後係顯而易知的。

先前的概述與接下來的詳細敘述都是範例，以便能進一步解釋本發明之專利請求項。

請參照第一圖，係本發明之一種色彩讀寫系統示意圖。如圖所示，本發明之色彩讀寫系統10乃包括一電腦系統12，一色點讀寫裝置14耦接電腦系統12，以及一用以記錄色點形式資料的色點記錄媒體16。其中，色點讀寫裝置14具有一彩色輸出單元141與一色點感測單元142，且彩色輸出單元141可是一噴墨印表機或一雷射印表機等可著色設備。

承上述之色彩讀寫系統，以下是先敘述如何應用本發明之色彩讀寫系統來將資料寫在色點記錄媒體14上。電腦系統12需先依照色彩學原理將資料編碼成色點設定值，即RGB色點設定值，所以電腦系統12所顯示的RGB色點設定值皆分別可為0~255，接著電腦系統12藉由色點讀寫裝置14之彩色輸出單元141，以根據RGB色點設定值將資料以色點形式列印在色點記錄媒體16上，這就完成將資料儲存於色點記錄媒體16上，且因為RGB色點設定值皆分別可由0~255，故最多可達到256³ 種資訊。

且，假若彩色輸出單元141係採用噴墨印表機，則噴墨印表機之墨點直徑約0.6 μm~1 μm，因此在相同大小的色點記錄媒體16中，即色點記錄媒體14同習知光碟片，亦是圓形狀、直徑12公分，利用本發明乃可達到11.310GB~31.416GB的儲存容量。由此可知，本發明之利用色彩原理的儲存技術能大大提升儲存量。再者，現行儲存媒體中，1位元組(Byte)等同8位元(bit)，即2⁸ ＝256種訊號，故本發明可以讓1位元組等同噴墨印表機可呈現出來的色彩數量，理想狀態可以呈現256³ ＝16777216色，即1位元組可以表現出16777216種訊號。

然後，電腦系統12要讀取儲存於色點記錄媒體16的資料時，係透過色點讀寫裝置14的色點感測單元142感測色點記錄媒體16上的色點，色點感測單元142透過色彩學原理計算色點的CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)，再透過一轉換矩陣，如一多階轉換矩陣來將CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)轉換到RGB色點設定值，之後色點感測單元142並發出一感測訊號至電腦系統12，以將RGB色點設定值解碼成原本的資料，完成讀取動作。其中，色點感測單元142可是一光譜儀來感測色點。

請參照第二圖，係本發明之一種用於色彩讀寫系統10之讀寫方法流程圖。如圖所示，在步驟S1中，一電腦系統依照色彩學原理將至少一資料編碼成一RGB色點設定值，接著進行步驟S2，一色點讀寫裝置根據RGB設定值，使資料以色點形式寫在色點紀錄媒體上，其中寫入方式係色點讀寫裝置之彩色輸出單元以列印方式進行，如噴墨印表機或雷射印表機等可著色設備，於此即完成色彩讀寫系統10之寫入方法，然後進行步驟S3，色點讀寫裝置之色點感測單元從色點紀錄媒體讀取RGB色點，色點讀寫裝置利用一色彩原理計算RGB色點的CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)，然後利用一多階轉換矩陣將CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)轉換成RGB色點設定值，電腦系統再對此RGB色點設定值進行解碼，即可讀取出原本資料，於此即完成色彩讀寫系統的讀取方法。

其中，一多階轉換矩陣內的參數推導方式如下，假設電腦系統原先的RGB設定值為(α ,β ,γ )，色點紀錄媒體上之色點的CIE XYZ三刺激值為(X,Y,Z)，及電腦系統最後透過色點讀寫裝置之色點感測單元所感測的RGB設定值為(,,)，則由CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)至RGB設定值為(,,)如下列之公式(1)所示：

對於電腦中真實的設定值為(α ,β ,γ )而言，使用最小誤差平方法(Least Square Method)，下列之公式(2)所示： 再將誤差平方設定為最小(Least Square Errors)，而最小值會出現在微分後的極值點，如下列公式(3)，可得轉換矩陣各參數的方程式，如下列公式(4)所示： 且，公式(4)以矩陣形式表達，則如公式(5)所示： 其中B又可表示為下列之公式(6)。

再透過矩陣運算來求得矩陣內的參數，如公式(7)式及公式(8)所示： 最後轉換矩陣內的各參數即可求得。

且，對於更高階的項次亦可藉由此方式來推算，如將3個參數由(X,Y,Z)延伸到二次項並包含常數項(1,X,Y,X,XY,XZ,YZ,X² ,Y² ,Z² )，共10個參數，而推導轉換矩陣的方式亦如同公式(1)~(8)。依此方法延伸到m次項(1,X,Y,Z,XY,XL,YZ,X² ,Y² ,Z² ,…,Z^m )可得到轉換矩陣的各參數，如下列公式(9)所示：

綜上所述，本發明所揭示的色彩讀寫系統，主要是根據色彩原理讓資料以色點形式受到儲存或讀取，且由於色點尺寸甚小，所以可以助於同樣面積的單張光碟儲存容量有效地提高。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10．．．色彩讀寫系統

12．．．電腦系統

14．．．色點讀寫裝置

141．．．彩色輸出單元

142．．．色點感測單元

16．．．色點記錄媒體

第一圖為本發明之色彩讀寫系統示意圖。

第二圖為本發明之用於色彩讀寫系統之讀寫方法流程圖。

10．．．色彩讀寫系統

12．．．電腦系統

14．．．色點讀寫裝置

141．．．彩色輸出單元

142．．．色點感測單元

16．．．色點記錄媒體

Claims (10)

1. 一種色彩讀寫系統，包括：一色點讀寫裝置；一色點記錄媒體，用以記錄色點形式的資料；一電腦系統，其耦接該色點讀寫裝置，用以將至少一資料編碼成一色點設定值，且透過該色點讀寫裝置根據該色點設定值使該資料以一色點形式寫在該色點記錄媒體上，且該電腦系統可透過該色點讀寫裝置讀取該色點記錄媒體上之至少一色點，進而計算該色點之一CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)，並利用一轉換矩陣將該CIE XYZ三刺激值轉換成該色點設定值，再將該色點設定值解碼成原本該資料而讀取出來。
2. 如申請專利範圍第1項所述之色彩讀寫系統，其中該色點讀寫裝置包括：一彩色輸出單元，根據該色點設定值，以將該色點列印在該色點紀錄媒體上儲存；及一色點感測單元，用以感測該色點，以產生一感測訊號給該電腦系統來將該色點之設定值解碼成原本該資料而讀取出來。
3. 如申請專利範圍第2項所述之色彩讀寫系統，其中該色點感測器可係一光譜儀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之色彩讀寫系統，其中該色點設定值為RGB設定值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之色彩讀寫系統，其中該彩色輸出單元係一噴墨印表機或一雷射印表機。
6. 一種用於色彩讀寫系統的讀寫方法，包括下列步驟： 將至少一資料編碼成一色點設定值；根據該色點設定值，使該資料以一色點形式寫在該色點記錄媒體上；及從該色點紀錄媒體讀取至少一色點，計算該色點之一CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)，以及利用一轉換矩陣將該CIE XYZ三刺激值轉換成該色點設定值，再解碼該色點設定值，即可讀取出原本該資料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之用於色彩讀寫系統的讀寫方法，其中該色點設定值為RGB設定值。
8. 如申請專利範圍第6項所述之用於色彩讀寫系統的讀寫方法，其中該色點寫入至該色點紀錄媒體的方式係利用列印方式。
9. 如申請專利範圍第6項所述之用於色彩讀寫系統的讀寫方法，其中該CIE XYZ三刺激值(X,Y,Z)係利用一色彩學原理計算而得。
10. 如申請專利範圍第6項所述之用於色彩讀寫系統的讀寫方法，其中該轉換矩陣係一多階轉換矩陣。