TWI817601B - 色彩校正方法及色彩校正裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的實施例提供一種色彩校正方法及色彩校正裝置。所述方法包括:取得顯示器的原生伽瑪資訊及原生色點資訊;取得目標色彩空間的目標伽瑪資訊及目標色點資訊;基於原生伽瑪資訊及目標伽瑪資訊取得關聯於顯示器的伽瑪校正參數;基於目標伽瑪資訊決定第一虛擬伽瑪參數;基於目標伽瑪資訊的伽瑪反運算決定第二虛擬伽瑪參數;基於原生色點資訊及目標色點資訊決定虛擬色彩空間轉換矩陣;以及依序基於第一虛擬伽瑪參數、虛擬色彩空間轉換矩陣及第二虛擬伽瑪參數更新顯示器的三維查找表。
Description
本發明是有關於一種顯示技術,且特別是有關於一種色彩校正方法及色彩校正裝置。
一般而言,筆記型電腦、一體式(All in one,AIO)電腦等電子產品皆包含顯示器,而顯示器的顯示色彩精準度即為這些產品的效能指標之一。例如,sRGB顯示器的顯示色彩越接近標準sRGB色彩,則表示越精準。
另外,現今的顯示器產品也可能提供不同的色彩空間讓使用者選擇及切換。例如,顯示器可允許使用者自行在sRGB、AdobeRGB或其他色彩空間之間切換。
對於使用者而言(特別是對色彩精準度要求較高的使用者),若顯示器能在不同的色彩空間下達到相對應的色彩精準度,則應能提升使用者體驗。
欲校準顯示色彩,開發者可依據圖像處理單元(GPU)開發商所提供的可存取的色彩調整功能模組(例如,伽瑪(Gamma)、色彩空間轉換(color space convert,CSC)、三維查找表(3D look-up table,3D-LUT等)及其參數,設計色彩校準方法,以校準顯示色彩。
請參照圖1A,其是習知的色彩校準機制示意圖。在圖1A中,假設GPU開發商可提供CSC模組112,且在此CSC模組112前後各有伽瑪模組111、113。在此架構下,開發者能透過伽瑪模組111、113,讓CSC模組112操作在線性空間下,並透過CSC模組112校準色域(Color Gamut)、色溫(Color temperature)。同時,還可透過伽瑪模組111、113校準伽瑪。圖1A機制的好處在於,能透過搭配的校正流程方法,較精準地同時校正色域、色溫、伽瑪,使顯示色彩更接近目標色彩空間。然而,GPU開發商可能因設計資源及複雜度上等考量,而未提供此架構。
請參照圖1B,其是習知另一種色彩校準機制的示意圖。在圖1B情境中,若GPU開發商僅提供一個CSC模組121及一個伽瑪模組122,則開發者將難以讓CSC模組121操作在線性空間下,也就難以透過CSC模組121精準地調整色域、色溫。因此,GPU開發商可能會在CSC模組121前後各加一個固定式的伽瑪模組123及反伽瑪模組124,且通常是基於sRGB。
在此架構下,針對特定目標色彩空間(例如,sRGB),也能精準校正色域、色溫、伽瑪。然而,色彩精準度也可能相應地侷限於特定目標色彩空間。例如,圖1B的作法可能僅適用於sRGB(其伽瑪參數近似2.2),而不適用於Theater-P3(其伽瑪參數為2.6)。其原因在於,若基於sRGB的伽瑪進行線性化,則線性化效果有限,而可能影響CSC模組121作用的精準度。
有鑑於此,本發明的實施例提供一種色彩校正方法及色彩校正裝置,其可用於解決上述技術問題。
本發明的實施例提供一種色彩校正方法,適於一色彩校正裝置,包括:取得一顯示器的一原生伽瑪資訊及一原生色點資訊;取得一目標色彩空間的一目標伽瑪資訊及一目標色點資訊;基於原生伽瑪資訊及目標伽瑪資訊取得關聯於顯示器的至少一伽瑪校正參數;基於目標伽瑪資訊決定一第一虛擬伽瑪參數;基於目標伽瑪資訊的一伽瑪反運算決定一第二虛擬伽瑪參數;基於原生色點資訊及目標色點資訊決定一虛擬色彩空間轉換矩陣;以及依序基於第一虛擬伽瑪參數、虛擬色彩空間轉換矩陣及第二虛擬伽瑪參數更新顯示器的三維查找表。
本發明的實施例提供一種色彩校正裝置,包括儲存電路及處理器。儲存電路儲存一程式碼。處理器耦接儲存電路並存取程式碼以執行:取得一顯示器的一原生伽瑪資訊及一原生色點資訊;取得一目標色彩空間的一目標伽瑪資訊及一目標色點資訊;基於原生伽瑪資訊及目標伽瑪資訊取得關聯於顯示器的至少一伽瑪校正參數;基於目標伽瑪資訊決定一第一虛擬伽瑪參數;基於目標伽瑪資訊的一伽瑪反運算決定一第二虛擬伽瑪參數;基於原生色點資訊及目標色點資訊決定一虛擬色彩空間轉換矩陣;以及依序基於第一虛擬伽瑪參數、虛擬色彩空間轉換矩陣及第二虛擬伽瑪參數更新顯示器的三維查找表。
請參照圖2,其是依據本發明之一實施例繪示的色彩校正裝置示意圖。在不同的實施例中,色彩校正裝置200可實現為各式智慧型裝置及/或電腦裝置。在其他實施例中,色彩校正裝置200也可實現為顯示器,但可不限於此。
在圖2中,色彩校正裝置200包括儲存電路202及處理器204。儲存電路202例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory,ROM)、快閃記憶體(Flash memory)、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合,而可用以記錄多個程式碼或模組。
處理器204耦接於儲存電路202,並可為一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位訊號處理器、多個微處理器(microprocessor)、一個或多個結合數位訊號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、現場可程式閘陣列電路(Field Programmable Gate Array,FPGA)、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine,ARM)的處理器以及類似品。
在本發明的實施例中,處理器204可存取儲存電路202中記錄的模組、程式碼來實現本發明提出的色彩校正方法,其細節詳述如下。
請參照圖3,其是依據本發明之一實施例繪示的色彩校正方法流程圖。本實施例的方法可由圖2的色彩校正裝置200執行,以下即搭配圖2所示的元件說明圖3各步驟的細節。
在步驟S310中,處理器204取得顯示器(以下以S代稱)的原生伽瑪資訊及原生色點資訊。
在一實施例中,顯示器S的原生伽瑪資訊可包括多個色彩個別的原生伽瑪資訊,而顯示器S的原生色點資訊可包括所述多個色彩個別的原生色點資訊。
在本發明的實施例中,所述多個色彩例如可包括第一色彩、第二色彩、第三色彩及參考色彩。為便於說明,以下將假設第一色彩、第二色彩、第三色彩及參考色彩分別為紅、綠、藍、白(以下分別以R、G、B、W代稱),但可不限於此。
在一實施例中,各色彩的原生伽瑪資訊可包括顯示器S中R、G、B的原生伽瑪參數。另外,各色彩的原生色點資訊可包括顯示器A中R、G、B、W的原生色點資訊。在一些實施例中,上述各色彩的原生伽瑪資訊及/或原生色點資訊可在進行圖3方法的當下量測而得,或是經事先量測而得到並儲存於儲存電路202中的資料,但可不限於此。
在步驟S320中,處理器204取得目標色彩空間(以下以T代稱)的目標伽瑪資訊及目標色點資訊。
在不同的實施例中,所考慮的目標色彩空間T可為一般顯示器通用的標準色彩空間(例如,sRGB、AdobeRGB、P3等)或特殊定義之色彩空間。在不同的實施例中,目標色彩空間T可由處理器204自動依據顯示器原生特性判斷、選擇。在其他實施例中,目標色彩空間T亦可由開發者事先給定,或是由使用者自行選擇,但可不限於此。
在一實施例中,目標色彩空間T的目標伽瑪資訊可包括各色彩的目標伽瑪資訊,例如目標色彩空間T中R、G、B的目標伽瑪參數。另外,各色彩的目標色點資訊可包括目標色彩空間T中R、G、B、W的目標色點資訊,但可不限於此。
在步驟S330中,處理器204基於原生伽瑪資訊及目標伽瑪資訊取得關聯於顯示器S的伽瑪校正參數。
在一實施例中,所述伽瑪校正參數可包括對應於R的第一伽瑪校正參數。在一實施例中,處理器204可基於R的目標伽瑪參數(例如2.2)對R的原生伽瑪參數(例如2.0)進行第一伽瑪運算,以產生第一運算結果。之後,處理器204可基於R的原生伽瑪參數(例如2.0)對第一運算結果進行第一伽瑪反運算(例如Gamma 1/2.0運算),以產生第二運算結果作為對應於R的第一伽瑪校正參數。
在另一實施例中,處理器204亦可透過查表的方式決定對應於R的第一伽瑪校正參數。舉例而言,假設R的原生伽瑪參數包括對應於多個色階(例如256階)的第一亮度,而R的目標伽瑪參數亦包括對應於所述多個色階的第二亮度,則處理器204例如可基於同一色階的第一亮度及第二亮度來決定將此第一亮度校正為第二亮度的第一伽瑪校正參數,但可不限於此。
在一實施例中,所述伽瑪校正參數還可包括分別對應於G、B的第二伽瑪校正參數、第三伽瑪校正參數。在此情況下,處理器204可對G、B進行相似於以上教示的操作,以產生分別對應於G、B的第二伽瑪校正參數、第三伽瑪校正參數。
例如,處理器204可基於G的目標伽瑪參數(例如2.2)對G的原生伽瑪參數(例如2.0)進行第二伽瑪運算,以產生第三運算結果。之後,處理器204可基於G的原生伽瑪參數(例如2.0)對第三運算結果進行第二伽瑪反運算(例如Gamma 1/2.0運算),以產生第四運算結果作為對應於G的第二伽瑪校正參數。
又例如,處理器204可基於B的目標伽瑪參數(例如2.2)對B的原生伽瑪參數(例如2.0)進行第三伽瑪運算,以產生第五運算結果。之後,處理器204可基於B的原生伽瑪參數(例如2.0)對第五運算結果進行第三伽瑪反運算(例如Gamma 1/2.0運算),以產生第六運算結果作為對應於B的第三伽瑪校正參數,但可不限於此。
此外,對於G、B而言,處理器204亦可透過上述查表的方式決定第二伽瑪校正參數、第三伽瑪校正參數,而其細節於此不另贅述。
在步驟S340中,處理器204基於目標伽瑪資訊決定第一虛擬伽瑪參數。在一實施例中,處理器204可將所述第一虛擬伽瑪參數設定為所述目標伽瑪參數,或是其他接近所述目標伽瑪參數的伽瑪參數,但可不限於此。舉例而言,假設所述目標伽瑪參數為2.2,則處理器204可將第一虛擬伽瑪參數設定為2.2或其他接近2.2的伽瑪參數,但可不限於此。
在步驟S350中,處理器204基於目標伽瑪資訊的伽瑪反運算決定第二虛擬伽瑪參數。舉例而言,假設所述目標伽瑪參數為2.2,則處理器204可將第二虛擬伽瑪參數設定為1/2.2或其他接近1/2.2的伽瑪參數,但可不限於此。
在步驟S360中,處理器204基於原生色點資訊及目標色點資訊決定虛擬色彩空間轉換矩陣(以
表示)。
在一實施例中,各色彩的原生色點資訊可包括各色彩在XYZ空間中的原生座標值,而各色彩的目標色點資訊可包括各色彩在XYZ空間中的目標座標值。
基此,處理器204可基於各色彩在XYZ空間中的原生座標值及各色彩在RGB空間中的原生座標值決定第一矩陣(下稱
)。
在一實施例中,第一矩陣可表徵為:
(式1)
,其中(
,
,
)為R在RGB空間中的原生座標值,(
,
,
)為G在RGB空間中的原生座標值,(
,
,
)為B在RGB空間中的原生座標值,(
,
,
)為W在RGB空間中的原生座標值。另外,(
,
,
)為R在XYZ空間中的原生座標值,(
,
,
)為G在XYZ空間中的原生座標值,(
,
,
)為B在XYZ空間中的原生座標值(
,
,
)為W在XYZ空間中的原生座標值。
在本發明的實施例中,R、G、B、W在XYZ空間及RGB空間中的原生座標值皆為已知,故可直接基於上式1取得第一矩陣,但可不限於此。
之後,處理器204可基於第一矩陣、各色彩在XYZ空間中的目標座標值決定各色彩在RGB空間中的目標座標值。
在一實施例中,各色彩在RGB空間中的目標座標值表徵為:
(式2)
,其中(
,
,
)為R在RGB空間中的目標座標值,(
,
,
)為G在RGB空間中的目標座標值,(
,
,
)為B在RGB空間中的目標座標值,(
,
,
)為W在RGB空間中的目標座標值。另外,(
,
,
)為R在XYZ空間中的目標座標值,(
,
,
)為G在XYZ空間中的目標座標值,(
,
,
)為B在XYZ空間中的目標座標值(
,
,
)為W在XYZ空間中的目標座標值。
在一實施例中,由於第一矩陣及R、G、B、W在XYZ空間中的目標座標值皆為已知,故可直接基於上式2取得R、G、B、W在RGB空間中的目標座標值,但可不限於此。
接著,處理器204可基於各色彩在RGB空間中的原生座標值及各色彩在RGB空間中的目標座標值決定上述虛擬色彩空間轉換矩陣。
在一實施例中,所述虛擬色彩空間轉換矩陣可表徵為:
。
在步驟S370中,處理器204依序基於第一虛擬伽瑪參數、虛擬色彩空間轉換矩陣及第二虛擬伽瑪參數更新顯示器S的三維查找表。
在一實施例中,顯示器S的三維查找表可包括多個採樣點個別的RGB輸出值,而其可如下表一所例示。
表1
採樣點編號 | 輸出值 | ||
r | g | b | |
1 | 0/( N-1) | 0/( N-1) | 0/( N-1) |
2 | 0/( N-1) | 0/( N-1) | 1/( N-1) |
3 | 0/( N-1) | 0/( N-1) | 2/( N-1) |
… | …. | …. | … |
N | 0/( N-1) | 0/( N-1) | ( N-1)/( N-1) |
… | …. | …. | … |
0/( N-1) | ( N-1)/( N-1) | ( N-1)/( N-1) | |
… | …. | …. | … |
-1 | ( N-1)/( N-1) | ( N-1)/( N-1) | ( N-2)/( N-1) |
( N-1)/( N-1) | ( N-1)/( N-1) | ( N-1)/( N-1) |
在表1情境中,顯示器S的三維查找表例如是具有RGB等3軸向的三維映射表,其中每個軸向包括N個採樣點(N例如是17),故上述三維查找表可包括NxNxN個採樣點,且每個採樣點可具有對應的RGB輸出值。一般而言,各採樣點的RGB輸出值為介於0與1之間的數值。
在一實施例中,處理器204可透過依序對各採樣點的RGB輸出值執行對應於第一虛擬伽瑪參數的第一虛擬伽瑪運算、對應於虛擬色彩空間轉換矩陣的色彩空間轉換運算以及對應於第二虛擬伽瑪參數的第二虛擬伽瑪運算,更新顯示器S的三維查找表。
為使以上概念更易於理解,以下另輔以圖4作進一步說明。請參照圖4,其是依據本發明之一實施例繪示的應用情境圖。
在圖4中,處理器204可依據步驟S330取得的伽瑪校正參數設定伽瑪模組413。此外,處理器204可依據在步驟S340取得的第一虛擬伽瑪參數設定第一虛擬伽瑪模組411,並依據在步驟S350取得的第二虛擬伽瑪參數設定第二虛擬伽瑪模組412。
之後,對於顯示器S的三維查找表410中每個採樣點的RGB輸出值而言,處理器204可依序執行:(1)透過第一虛擬伽瑪模組411執行第一虛擬伽瑪運算;(2)基於虛擬色彩空間轉換矩陣執行色彩空間轉換運算;(3)透過第二虛擬伽瑪模組412執行第二虛擬伽瑪運算。藉此,可相應地更新顯示器S的三維查找表410中各採樣點的RGB輸出值。
之後,顯示器S即可基於更新後的三維查找表410進行相應的色彩校正。
在一實施例中,由於第二虛擬伽瑪模組412所使用的第二虛擬伽瑪參數(例如1/2.2)係基於目標伽瑪參數(例如2.2)的伽瑪反運算而定,故第二虛擬伽瑪模組412可用於將經伽瑪模組413(其對應於目標伽瑪參數)校正後的色彩線性化,從而讓處理器204可在線性空間中基於虛擬色彩空間轉換矩陣(即,
)執行色彩空間轉換運算。
並且,在處理器204在線性空間中基於虛擬色彩空間轉換矩陣(即,
)執行色彩空間轉換運算之後,即可相應地將色彩在RGB空間中的原生座標值校正為對應的目標座標值。
另外,由於第一虛擬伽瑪模組411所使用的第一虛擬伽瑪參數(例如2.2)係對應於目標伽瑪參數,故第一虛擬伽瑪模組411所執行的運算可理解為用於補償第二虛擬伽瑪模組412所執行的運算,但可不限於此。
透過本發明實施例提出的機制,所達到的色彩校正精準度除了可接近圖1A架構的表現之外,更可優於圖1B架構的表現。
綜上所述,本發明實施例可在GPU開發商提供顯示器的三維查找表及伽瑪模組的情況下,透過所取得的第一虛擬伽瑪參數、虛擬色彩空間轉換矩陣及第二虛擬伽瑪參數更新所述三維查找表。藉此,可因應於不同的目標色彩空間進行精準的色彩校正,從而提升使用者體驗。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
111, 113, 122, 123, 413:伽瑪模組
112, 121:CSC模組
124:反伽瑪模組
200:色彩校正裝置
202:儲存電路
204:處理器
410:三維查找表
411:第一虛擬伽瑪模組
412:第二虛擬伽瑪模組
:虛擬色彩空間轉換矩陣
S310~S370:步驟
圖1A是習知的色彩校準機制示意圖。
圖1B是習知另一種色彩校準機制的示意圖。
圖2是依據本發明之一實施例繪示的色彩校正裝置示意圖。
圖3是依據本發明之一實施例繪示的色彩校正方法流程圖。
圖4是依據本發明之一實施例繪示的應用情境圖。
S310~S370:步驟
Claims (12)
- 一種色彩校正方法,適於一色彩校正裝置,包括:取得一顯示器的一原生伽瑪資訊及一原生色點資訊;取得一目標色彩空間的一目標伽瑪資訊及一目標色點資訊;基於該原生伽瑪資訊及該目標伽瑪資訊取得關聯於該顯示器的至少一伽瑪校正參數;基於該目標伽瑪資訊決定一第一虛擬伽瑪參數;基於該目標伽瑪資訊的一伽瑪反運算決定一第二虛擬伽瑪參數;基於該原生色點資訊及該目標色點資訊決定一虛擬色彩空間轉換矩陣;以及依序基於該第一虛擬伽瑪參數、該虛擬色彩空間轉換矩陣及該第二虛擬伽瑪參數更新該顯示器的三維查找表。
- 如請求項1所述的方法,其中該至少一伽瑪校正參數包括對應於一第一色彩的一第一伽瑪校正參數,該顯示器的該原生伽瑪資訊包括該第一色彩的一第一原生伽瑪參數,該目標色彩空間的該目標伽瑪資訊包括該第一色彩的一第一目標伽瑪參數,且基於該原生伽瑪資訊及該目標伽瑪資訊取得關聯於該顯示器的該至少一伽瑪校正參數的步驟包括:基於該第一目標伽瑪參數對該第一原生伽瑪參數進行一第一伽瑪運算,以產生一第一運算結果; 基於該第一原生伽瑪參數對該第一運算結果進行一第一伽瑪反運算,以產生一第二運算結果作為對應於該第一色彩的該第一伽瑪校正參數。
- 如請求項1所述的方法,其中該目標伽瑪資訊包括一目標伽瑪參數,且基於該目標伽瑪資訊決定該第一虛擬伽瑪參數的步驟包括:將該第一虛擬伽瑪參數設定為該目標伽瑪參數。
- 如請求項1所述的方法,其中該目標伽瑪資訊包括一目標伽瑪參數,且基於該目標伽瑪資訊的該反運算決定該第二虛擬伽瑪參數的步驟包括:基於該目標伽瑪參數的該伽瑪反運算決定該第二虛擬伽瑪參數。
- 如請求項1所述的方法,其中該顯示器的該原生伽瑪資訊包括多個色彩個別的原生伽瑪資訊,該目標色彩空間的該目標伽瑪資訊包括各該色彩的目標伽瑪資訊。
- 如請求項1所述的方法,其中該顯示器的該原生色點資訊包括多個色彩個別的原生色點資訊,該目標色彩空間的該目標色點資訊包括各該色彩的目標色點資訊。
- 如請求項6所述的方法,其中各該色彩的該原生色點資訊包括各該色彩在一XYZ空間中的原生座標值,各該色彩的該目標色點資訊包括各該色彩在該XYZ空間中的目標座標值,且 該基於該原生色點資訊及該目標色點資訊決定該虛擬色彩空間轉換矩陣的步驟包括:基於各該色彩在該XYZ空間中的該原生座標值及各該色彩在一RGB空間中的原生座標值決定一第一矩陣;基於該第一矩陣、各該色彩在該XYZ空間中的該目標座標值決定各該色彩在該RGB空間中的目標座標值;基於各該色彩在該RGB空間中的該原生座標值及各該色彩在該RGB空間中的該目標座標值決定該虛擬色彩空間轉換矩陣。
- 如請求項1所述的方法,其中該三維查找表包括多個採樣點個別的RGB輸出值,且依序基於該第一虛擬伽瑪參數、該虛擬色彩空間轉換矩陣及該第二虛擬伽瑪參數更新該顯示器的該三維查找表的步驟包括: 透過依序對各該採樣點的該RGB輸出值執行對應於該第一虛擬伽瑪參數的一第一虛擬伽瑪運算、對應於該虛擬色彩空間轉換矩陣的一色彩空間轉換運算以及對應於該第二虛擬伽瑪參數的一第二虛擬伽瑪運算,更新該顯示器的該三維查找表。
- 一種色彩校正裝置,包括:一儲存電路,其儲存一程式碼;一處理器,其耦接該儲存電路並存取該程式碼以執行:取得一顯示器的一原生伽瑪資訊及一原生色點資訊;取得一目標色彩空間的一目標伽瑪資訊及一目標色點資訊;基於該原生伽瑪資訊及該目標伽瑪資訊取得關聯於該顯示器的至少一伽瑪校正參數;基於該目標伽瑪資訊決定一第一虛擬伽瑪參數;基於該目標伽瑪資訊的一伽瑪反運算決定一第二虛擬伽瑪參數;基於該原生色點資訊及該目標色點資訊決定一虛擬色彩空間轉換矩陣;以及依序基於該第一虛擬伽瑪參數、該虛擬色彩空間轉換矩陣及該第二虛擬伽瑪參數更新該顯示器的三維查找表。
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