TWI549473B

TWI549473B - 即時色域轉換方法

Info

Publication number: TWI549473B
Application number: TW103114709A
Authority: TW
Inventors: 王紹洋
Original assignee: 王紹洋
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2016-09-11
Also published as: TW201541936A

Description

即時色域轉換方法

本發明係有關於一種即時色域轉換方法，係將所接收色彩輸入訊號之位址以位址查找表進行查表解碼，以得到位址內所儲存相對應之預設色彩輸出訊號，解決傳統將影像資料之多原色元素各別進行亮度、對比度、伽瑪、增益值、偏移量、矩陣運算處理無法達到色域轉換之效果。

按，色域(gamut)是由一三維體定義之顏色之完整子集，係指一個彩色影像裝置實際上能夠表現出之色彩種類的多寡；然，不同的顯示裝置因製程的不同實際上能夠顯示的色彩種類亦不同，故不同顯示裝置均具有其獨特之色域範圍。

舉例而言，用於個人電腦的色域標準已於1998年由國際電工委員會(IEC)訂定的國際sRGB標準，為了在顯示設備(例如LCD顯示器、彩色印表機)上實現最忠實的顏色，需確保顯示設備和影像錄製設備(例如攝影機、照相機、掃描機)中的圖像與sRGB色彩相容；再舉例而言，為了能夠在不同種類的裝置或媒體間實現最佳的色彩，需要校正輸入與輸出裝置之間色域的差異；為達成上述的目的，目前作法中可分為硬體或軟體方式，在硬體方面，有使用背光技術(LED背光源)來擴大顯示器的色域，以實現比冷陰極背光更高的亮度和色彩，亦有使用額外的硬體設備(例如色彩增艷晶片或色彩校正器等等)來提高顯示卡或顯示晶片的輸出視訊的色彩鮮豔度，然如此卻使得產品的硬體成本增加；若在不增加硬體成本的狀況下，其方法可參閱鈞局發明專利公告第I387356號之『飽和度調整法與飽和度調整模組』以及公開第201004372之『輸入伽瑪抖動系統及方法』，其一係將色彩測試樣本分為R座標方向之資料TPR，G座標方向之資料TPG，再分別由線性查找表找出對應的資料，再將線性查找表輸出之資料經由矩陣運算單元乘以矩陣，以轉換至X-Y-Z色彩空間，詳細技術可參閱公告資料之圖10~圖12，而其二係將輸入影像資料以伽瑪處理(通常藉助一輸入伽瑪查詢表(LUT))使其線性化；而不論上述何種方式，皆將影像資料之多原色元素分別處理，舉例而言，當輸入的影像訊號為RGB色域，則將RGB值中的R值、G以及B值分別輸出至查找表中，以達到色域轉換之目的；然，由於查找表可視為一伽瑪處理，當RGB值為(255,0,0)時，G值與B值藉由伽瑪處理會得到接近或等於0，這使得當RGB值為(224,0,0)時的G值與B值，經由查找表處理後，其G值與B值會和輸入RGB值為(255,0,0)相同，如此在色域轉換後將無法完整顯示出色彩最佳的效果。

再者，由於RGB色域較大，而CMYK色域較小，藉由上述多原色元素分別以查找表處理的方式，是無法在RGB色彩中模擬表現出CMYK色域。

今，發明人即是鑑於目前在顯示裝置中進行色域模擬轉換之方法仍具有多處之缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種即時色域轉換方法，首先將所接收色彩輸入訊號之位址以位址查找表進行查表解碼，以得到位址內所儲存相對應之預設色彩輸出訊號，藉此改善傳統色彩處理方法如亮度、對比度、伽瑪、增益值、偏移量、矩陣運算等無法達到之色域轉換效果，同時本方法可應用於顯示裝置、列印裝置中進行色域模擬，例如在顯示裝置即時模擬傳統印刷色彩，可拉近顯示裝置與印刷機器的色彩差異。

為了達到上述實施目的，本發明人提出一種可應用於顯示卡、顯示晶片或顯示裝置處理單元、列印裝置處理單元中之即時色域轉換方法，其係接收一色彩輸入訊號，其中色彩輸入訊號係具有一第一色域，且色彩輸入訊號具有以數值表示之第一多原色元素；接著，提供一位址查找表，位址查找表係相對於色彩輸入訊號所指之位址內儲存有相對應之預設色彩輸出訊號；最後，將色彩輸入訊號之位址輸入位址查找表進行查表解碼，並得到一預設色彩輸出訊號，使得預設色彩輸出訊號係具有一第二色域，且預設色彩輸出訊號具有以數值表示之第二多原色元素；其中第一、二多原色元素對應之色域係選自顯示裝置光學色域、列印裝置色彩色域、感光裝置光學色域、sRGB、Adobe RGB、CMYK、SWOP、Japan Color或任一國際標準色彩所定義之色域，且具體之第一、二多原色元素可選自RGB、sRGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、LCH、YCbCr、XYZ、HSI或YIQ色域其中之一，且第一、二多原色元素之色域可相同或不相同；藉此，可避免習知因將影像資料之RGB多原色元素各別處理，導致在色域轉換後無法完整顯示出色彩最佳效果的問題。

在本發明的一個實施例中，位址查找表可為一維陣列，且陣列之長度為2^xy，寬度為n×m位元，其中m表示第二多原色元素之個數，n表示第二多原色元素每一元素之位元數，x表示第一多原色元素之個數，y表示第一多原色元素每一元素之位元數，例如當第一多原色元素中有三個原色元素，且每一元素分別為8位元值時，位址查找表可為一維陣列，且陣列之長度為2²⁴位元，而當第二多原色元素中有三個原色元素，每一元素分別為12位元值時，該陣列之寬度為36位元。

在本發明的一個實施例中，位址查找表可進一步於第一或第二多原色原素每一元素之位元數僅採部份高位元，查找後並進一步採用內插法或外插法後，再以加權平均法查找出低位元部份，以縮小位址查找表之長度，且上述之內插法、加權平均法係以包圍色彩輸入訊號之2^x個像素點，經內插法、加權平均法後取代該色彩輸入訊號，其中x表示第一多原色元素之個數；藉此，可避免因位址查找表所需之記憶體過大，造成系統處理效能不佳的問題發生。

(S1)‧‧‧步驟一

(S2)‧‧‧步驟二

(S3)‧‧‧步驟三

第一圖：本發明方法之步驟流程圖

本發明之目的及其結構設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之較佳實施例予以說明並清楚呈現，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解；值得注意的，本發明之即時色域轉換方法係可但不限制應用在電視、投影機、顯示器(例如映像管平面顯示器(CRT display)，液晶顯示器(liquid crystal display)，電漿顯示器(plasma display)、發光二極體顯示器(light-emitting diode)與有機發光二極體顯示器(organic LED display)、主動矩陣式有機發光二極體顯示器(a ctive-matrix organic light-emitting diode)，背投影式顯示器等)、手持設備(例如手機、攝影機、照相機等)之顯示裝置、行動設備之顯示裝置(如衛星導航之螢幕)、專業設備之顯示裝置(如示波器之螢幕)、印表機等其中之一，且本方法可在同一顯示設備中進行不同色域的模擬轉換，亦或是在不同種類的顯示設備間實現色域的模擬轉換；首先，請參閱第一圖所示，為本發明之即時色域轉換方法步驟流程圖，而本發明之方法包含有下列步驟：步驟一(S1)：接收一色彩輸入訊號，其中色彩輸入訊號係具有一第一色域，且色彩輸入訊號具有以數值表示之第一多原色元素；步驟二(S2)：提供一位址查找表(address lookup table)，位址查找表相對於色彩輸入訊號所指之位址內儲存相對應之預設色彩輸出訊號；舉例而言，一RGB值為(255,0,0)的色彩輸入訊號，其位址為0xff0000，而位址查找表在0xff0000位置處，即儲存一例如RGB值為(223,3,6)的預設色彩輸出訊號；其中位址查找表為一維陣列，且陣列之長度為2^xy，寬度為n×m位元，其中m表示第二多原色元素之個數，n表示第二多原色元素每一元素之位元數，x表示第一多原色元素之個數，y表示第一多原色元素每一元素之位元數；以及步驟三(S3)：將色彩輸入訊號之位址輸入位址查找表進行查表解碼，並得到一預設色彩輸出訊號，使得預設色彩輸出訊號係具有一第二色域，且預設色彩輸出訊號具有以數值表示之第二多原色元素；其中第一、二多原色元素對應之色域可選自顯示裝置光學色域、列印裝置色彩色域、感光裝置光學色域、sRGB、Adobe RGB、CMYK、SWOP、Japan Color或任一國際標準色彩所定義之色域；具體之第一、二多原色元素可選自RGB、sRGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、LCH、YCbCr、XYZ、HSI或YIQ色域其中之一，且第一、二多原色元素之色域係可相同或不相同；於一具體實施例中，欲將一顯示器原始的sRGB色域即時模擬為印刷CMYK色域時，由於顯示器具有R、G、B三個多原色元素，且當此R、G、B值皆分別為8位元值時，位址查找表即可為一維陣列，且陣列之長度為2²⁴位元，寬度為24位元；如上所述，當接收之色彩輸入訊號RGB值為(255,0,0)時，因整體(255,0,0)之位址為0xff0000，將此位址輸入至位址查找表進行查表解碼，可得到該位址內所儲存相對應之預設色彩輸出訊號，例如為(223,3,6)；再者，由於本發明之方法係將RGB值視為一整體訊號(而非分開的R值、G值與B值)，因此當接收之RGB值為(255,0,0)或(224,0,0)時，其色彩輸出訊號可得到不同的G值與B值，如此的色域模擬轉換後將獲得色彩最佳的效果，進而改善傳統色彩處理方法如亮度、對比度、伽瑪、增益值、偏移量、矩陣運算處理等無法達到之色域轉換效果；藉此，本發明之方法可避免習知因將影像資料之RGB多原色元素各別處理，導致在色域轉換後無法完整顯示出色彩最佳效果的問題；值得注意的，由於顯示器製程的物理化學性質限制，一般顯示器所宣稱具有的sRGB色域並非為國際標準的sRGB色域，藉由本發明之方法，亦可將第一多原色元素(顯示器色域)精準模擬轉換為第二多原色元素(國際sRGB色域標準)。

此外，上述當R、G、B值為8位元值時，其位址查找表係為一長度為2²⁴位元，寬度為24位元的一維陣列；當系統記憶體不夠而造成系統處理效能不佳時，則位址查找表於第一或第二多原色原素每一元素之位元數僅採部份高位元，查找後並進一步採用內插法或外插法後，再以加權平均法查找出低位元部份，以縮小該位址查找表之長度，且以內插法、加權平均法係以包圍該色彩輸入訊號之2^x個像素點，經內插法、加權平均法後取代該色彩輸入訊號，其中x表示第一多原色元素之個數；其具體實施方式可例如以包圍色彩輸入訊號之8個像素點平均值來取代色彩輸入訊號；舉例而言，當R、G、B值為8位元值，可取其高位6位元，當接收之色彩輸入訊號RGB值為(63,3,4)時，可藉由(64,0,0)、(60,0,0)、(64,4,0)、(60,4,0)、(64,0,4)、(60,0,4)、(64,4,4)、(60,4,4)包圍(63,3,4)的8個像素點，分別以其位址輸入位址查找表進行查表解碼，所得到的8個預設色彩輸出訊號再以對應色彩輸入訊號的距離以權重平均，即可達到RGB(63,3,4)的色彩輸出訊號；如此，每8個像素點的色彩輸入訊號以上述內插法可對應顯示器畫面中的1個像素點的色彩輸出訊號，即可將位址查找表的長度由2²⁴位元縮小為2¹⁸位元，藉以避免以本發明方法所造成系統處理效能不佳的問題發生。

此外，如前所述，本發明之即時色域轉換方法可結合應用於顯示卡、顯示晶片、顯示裝置之處理單元或列印裝置處理單元等硬體或軟體、適當處或其組合，因此本發明之方法，某些觀點或是其部分可能為嵌入實際媒體中之程式碼(亦即指令)，例如軟式磁碟、光碟機、硬碟機或是任何其他機器可讀儲存媒體，其中當程式碼被機器(例如一電腦)載入並執行時，此機器會變成一用以執行本發明之裝置，而在程式碼執行於可程式化電腦之情況中，此電腦裝置通常包含一處理器、一處理器可讀之儲存媒體(包含揮發性或非揮發性記憶體及/或儲存元件)、至少一輸入裝置以及至少一輸出裝置；舉例而言，本發明之方法可應用於顯示裝置中進行色域模擬，如在顯示裝置即時模擬傳統印刷色彩，即可拉近顯示裝置與印刷機器的色彩差異。

綜上所述，本發明之即時色域轉換方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

(S1)‧‧‧步驟一

(S2)‧‧‧步驟二

(S3)‧‧‧步驟三

Claims

一種即時色域轉換方法，係包括下列步驟：步驟一：接收一色彩輸入訊號，其中該色彩輸入訊號係具有一第一色域，且該色彩輸入訊號具有以數值表示之第一多原色元素；步驟二：提供一位址查找表(address lookup table)，該位址查找表相對於該色彩輸入訊號所指之位址內儲存相對應之預設色彩輸出訊號，其中該位址查找表係為一維陣列，該陣列之長度為2^xy，寬度為n×m位元，其中m表示第二多原色元素之個數，n表示第二多原色元素每一元素之位元數，x表示第一多原色元素之個數，y表示第一多原色元素每一元素之位元；以及步驟三：將該色彩輸入訊號之位址輸入該位址查找表進行查表解碼，並得到一預設色彩輸出訊號，該預設色彩輸出訊號係具有一第二色域，且該預設色彩輸出訊號具有以數值表示之第二多原色元素。
如申請專利範圍第1項所述之即時色域轉換方法，其中該第一、二多原色元素係選自RGB、sRGB、CMYK、YUV、H SV、LAB、LCH、YCbCr、XYZ、HSI或YIQ色域其中之一。
如申請專利範圍第1項所述之即時色域轉換方法，其中該第一、二多原色元素對應之色域係選自顯示裝置光學色域、列印裝置色彩色域、感光裝置光學色域、sRGB、Adobe RGB、CMYK、SWOP或Japan Color其中之一。
如申請專利範圍第1項所述之即時色域轉換方法，其中該位址查找表於第一或第二多原色原素每一元素之位元數僅採部份高位元，查找後並進一步採用內插法或外插法後，再以加權平均法查找出低位元部份，以縮小該位址查找表之長度。
如申請專利範圍第4項所述之即時色域轉換方法，其中該內插法、加權平均法係以包圍該色彩輸入訊號之2^x個像素點，經內插法、加權平均法後取代該色彩輸入訊號，其中x表示第一多原色元素之個數。