WO2020036568A1 - Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом - Google Patents

Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом Download PDF

Info

Publication number
WO2020036568A1
WO2020036568A1 PCT/UA2018/000105 UA2018000105W WO2020036568A1 WO 2020036568 A1 WO2020036568 A1 WO 2020036568A1 UA 2018000105 W UA2018000105 W UA 2018000105W WO 2020036568 A1 WO2020036568 A1 WO 2020036568A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
color
image
colors
coordinate
chromatic
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Васильевич ШОВГЕНЮК
Анатолий Владимирович ГЛУЩЕНКО
Василий Геннадиевич НАЗАРЕНКО
Мария Рудольфовна СЕМЕНИВ
Богдан Михайлович КОВАЛЬСКИЙ
Original Assignee
Институт Физики Конденсированных Систем Нан Украины
Фысикал Сциенце Ресеарч Ассоциатес, Лтд, Us
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Физики Конденсированных Систем Нан Украины, Фысикал Сциенце Ресеарч Ассоциатес, Лтд, Us filed Critical Институт Физики Конденсированных Систем Нан Украины
Publication of WO2020036568A1 publication Critical patent/WO2020036568A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/77—Circuits for processing the brightness signal and the chrominance signal relative to each other, e.g. adjusting the phase of the brightness signal relative to the colour signal, correcting differential gain or differential phase

Definitions

  • the invention relates to methods for displaying a color image on a display screen, in particular, converting RGB color data to WRGB color data and can be used to output a color image to a liquid crystal display matrix (LCD), LEDs (LED display), micro-LEDs (pLED-display), organic LEDs (OLED-display), television monitor structure WRGB, including for ultra-high resolution TV monitor.
  • LCD liquid crystal display matrix
  • LEDs LED display
  • pLED-display micro-LEDs
  • OLED-display organic LEDs
  • television monitor structure WRGB including for ultra-high resolution TV monitor.
  • LCD panels liquid crystal panels
  • LEDs LEDs
  • CEEO panels micro-LEDs
  • Maxwell's physical model is used to display the image, which describes the physical process of forming a color image in three primary colors - red (R), green (G) and blue (B).
  • Each pixel of the image consists of red (R), green (G) and blue (B) subpixels, the ⁇ different brightnesses of which add up to the same color, and together all the pixels form a color image.
  • the display panels of the RGB structure are not efficient enough, energy-consuming, and have limited color management capabilities.
  • a LCD panel with four WRGB subpixels is widely used for LCD displays to improve display quality.
  • An image display technology has entered the market, which is formed by RGB subpixels and white subpixels (W) in one pixel.
  • the subpixel W is not reached with any color filters, and the light transmission of the display panel can be increased by adjusting the corresponding gray scale of the white subpixel to control the transmitting amount of light.
  • the WminRGB algorithm is the most common algorithm for converting RGB signals to WRGB signals.
  • Patent [1] describes an OLED display device and a color management method for solving a subpixel overload problem.
  • the OLED display device converts the three-color input data R, G, B of red, green, and blue to the four-color data W d , R d , G d , B d of red, green, blue, and white.
  • the pixel color control operator obtains the maximum limit value W d of the white light subpixel and, accordingly, the minimum limit values R d , G d , B d .
  • the process of managing the color of the pixel is that by decreasing the value of W d , new color data R G ', B is obtained in smaller sizes and, accordingly, the load of the input subpixels R, G, B is reduced.
  • the patent [2] proposes a system and method for converting input color data of an RGB image to output color data of RGBW for display on a display screen. The method includes performing such operations. At the initial stage, for the input color data R i , G i , B i 5 pixels, the minimum m in (R i , G i , B i ) and the maximum that ⁇ R i , G i , B i ) values of all image colors are determined.
  • a feature of the method is that for the color data of the pixels, the luminances L t of all image colors are calculated. The obtained brightness values of C colors allow us to compare all the colors of the image with an achromatic scale
  • RGB output values which means that color saturation can be improved while maintaining the full brightness of the image.
  • the disadvantage of displays of the 4 subpixel structure of WRGB is that the addition of a white subpixel leads to increase the size of the pixel and, accordingly, to reduce the resolution of the image.
  • Patent [3] describes an option for improving the panel structure of WRGB.
  • the color subpixel contains an area dedicated to white light W. This improves the transmittance of the display panel, reduces the power consumption and cost of the display panel, and, the main advantage is the high resolution of the color image output.
  • the patent [4] describes a 4-subpixel RGBY structure and the principle of operation of a 4-color pixel PK display.
  • the RGBY pixel structure is divided into two groups of subpixels: the first group of green G and yellow Y subpixels, which are characterized by high brightness, are alternately placed between the second group of red R and blue B subpixels, which have lower brightness.
  • the difference in brightness levels between the two color groups is governed by the area of subpixels, the ratio of which is 1.0: 1.6.
  • RGBY you need an algorithm for converting RGB data to RGBY to display the image.
  • the algorithm for converting RGB color data to RGBY is described in publ. [8]
  • RGB input data is first transferred to the normalized brightness, and then transforms (1.1) are performed.
  • the brightness of the color on the display screen is described by a nonlinear dependence in accordance with the characteristics of the human eye.
  • the visual perception of a color image on the display screen is characterized by more complex nonlinear dependencies on the color data of the digital image, which can be described in a certain approximation in different ways. Therefore, most display manufacturers have their own proprietary algorithms to increase the brightness and quality of image output.
  • Patent [5] describes a method for converting RGB data to WRGB data, including carrying out color gain for RGB input values, for which the saturation is digitally processed in the HSV color space (Hue color tone, Saturation saturation, Value value of the achromatic color component) S pixel colors according to the sinusoidal law S new - ksm ⁇ S / 2) to obtain new color values R'G'B 'and then convert these values to output values W ”R” G ”B”.
  • This method of converting color data can increase the throughput of the display, while increasing the saturation of the display image and providing the effect of color enhancement.
  • This patent also uses inverse transformation formulas from the coordinates (H, S, V) to the coordinates (R, G, B) of the image colors.
  • the advantage of using the HSV space is that all the colors of the image on the chromatic plane are described by two chromatic coordinates - color tone H and color saturation S, and the achromatic coordinate V, which describes the brightness of the image colors.
  • a method for increasing the color saturation of a WRGB image includes the following steps.
  • the method allows you to continuously increase the color saturation with variable contrast for different colors of the image.
  • Using this method allows to increase the color saturation of the LCD-display, to achieve the effect of reproducing brighter colors and improve the image quality of the color image.
  • the method solves the problems associated with the appearance of the "afterimage" of the so-called watermarks on the screen in separate sections of the gray scale that occur in displays of the WRGB structure.
  • the basis of the invention is the task to achieve a significant reduction in the load of color subpixels for direct output to the display screen of a color image by ensuring the maximum use of white light, creating (forming) an image pixel in just two colors and white light, which, in turn, will improve the quality images and will ensure the economical use of power supply of the image reproduction system on the display screen, or monitor.
  • the problem is achieved in that in the method of displaying a color image on the display screen in two colors and white light, namely, that the input color coordinates of the image are converted into a new color space in which each color of the image on the chromatic plane is determined by two chromatic coordinates and achromatic coordinate , perform the conversion of color coordinates in a new space and get new color coordinates, according to the invention, using a computer program, the input Vetovo image coordinates (R, G, B) are converted into color space opponentnoe WfS l C 2 of human color vision, in which color separation is carried out color data of subpixels of the input image, as a result of which the first chromatic coordinate C is formed as the difference of a pair of red (R) and green (G) pixel colors
  • the second chromatic coordinate C 2 is formed as the difference of a pair of yellow (7 0 ) and blue (B) pixel colors
  • the second With 2 take the vertical axis of the chromatic color chart of the image and determine the sign of the difference chromatic coordinate C 2 , with a positive color difference C 2 > 0 for the studied color of the image pixel, the second will be yellow (Y) color, with a negative color difference C 2 ⁇ 0 for the studied color of the image pixel, the second will be blue (2?) color, the achromatic coordinate W 0 of the subpixel of white light is determined by highlighting the minimum equal amount of min (7 0 , 5) yellow and blue, achromatic to the coordinate W 0 of the subpixel of white light and the two chromatic coordinates of the color subpixels, this process is repeated for all pixels of the color image, as a result, the output color data of all the colors of the image are used, which are used to directly output the color image to display screen.
  • the value of the first difference coordinate C ⁇ is taken as the initial first chromatic coordinate of the color of the subpixel, characterizing the minimum brightness of the red subpixel (R op ) under the condition C j > 0, or the minimum brightness of the green subpixel
  • the value of the second difference coordinate C 2 is taken as the initial second chromatic color coordinate of the subpixel, characterizing the minimum brightness of the yellow subpixel (Y op ) under the condition C 2 > 0, or the minimum brightness of the blue subpixel
  • yellow (7 0 ) color is obtained with a minimum equal amount of min (i?, G) of red and green colors, which as a result of color separation is completely allocated from the red (R) and green (G) colors of the subpixels of the input image.
  • the color tone of the pixel colors of the input image is determined by two colors of chromatic coordinates and
  • the achromatic coordinate W 0 of the white light subpixel is independent of the chromatic coordinates of two color subpixels and provides for minimum brightness of color subpixels of the formation of identical (identical) colors of the input image
  • the residual information in the form of tm (Y 0 , 5) of minimal and equal amounts of yellow and blue colors forms a neutral gray color W 0 , which is completely filtered (extracted) from the chromatic coordinate C during color separation 2 of the second opponent color subpixel and the magnitude of the achromatic coordinate of white
  • subpixel always provides the required minimum brightness of white light for direct output to the image display screen.
  • the color vision of a person is achieved a complete separation of white light W 0 from the opponent colors 15 of the image, which provides color separation of the input image into two colors and white light.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for displaying a display screen.
  • a color image pixel in two colors and white light in FIG. 2 shows a chromatic color chart of an image based on a physiological Hubel model;
  • FIG. 3 illustrates color formation in the RY region — the region of orange colors of the image;
  • FIG. 4 illustrates color formation in the GB region — the cyan region of the image;
  • FIG. 5 shows an example of image synthesis in two colors and white light according to the Hubel model;
  • FIG. 6 shows an embodiment of the use of a 3 subpixel structure of a WCiC 2 display; in FIG. 7 shows an embodiment of using a 4 subpixel WRGB display structure.
  • the method is as follows.
  • the color data (R, G, B) of the individual pixel 1 is read.
  • the first pair of color data R, G enters the color block 2 of pixel 1, in which the operation of subtracting red R and green G colors is performed:
  • the value C of the chromatic coordinate of the first base color of pixel 1 is calculated.
  • the residual color information enters the filtering unit 3, in which the constant component R Q - G q , forming a total yellow color with a color coordinate of 7 0 , undergoes a complete yellow filtering with the first chromatic Y coordinates 0 .
  • the formed new yellow color with the input coordinate Y 0 enters the color block 4, in which this color, together with the input coordinate B of the blue color of the pixel 1, forms the second pair of color data U 0 , B.
  • operation (2) is subtracted from yellow Y 0 and blue B colors.
  • the C 2 value of the chromatic coordinate of the second base color of the pixel 1 is calculated.
  • the residual color information enters the filtering unit 5, in which the constant component U 0 - B 0 , forming a total neutral gray color with the color coordinate W 0 , which serves as a characteristic of white light.
  • the filtering unit 5 there is a complete filtration of white color from the second chromatic coordinate C 2 . Emerging the white color with the achromatic coordinate W Q forms a white subpixel 6.
  • the process of forming three W 0 , C l , C 2 opponent pixel coordinates is completed.
  • the described digital processing process is repeated for all pixels of a color image, as a result, the output color data of all image colors used to directly output the color image to the display screen is obtained.
  • the described digital processing algorithm reveals the physiological principle of color separation of an image into two colors and white light, which is successfully and uniquely used at the neural level by a person’s color vision system to visually assess the quality of a color image displayed on a display screen or other color information output devices.
  • Hubel s physiological model currently most fully reveals the fundamental principles of complex processes for processing color information and identifying colors that human color vision has [9, Sec. VIII].
  • Hubel established and developed the methodological basis of the processes of visual perception of color and formulated the basic principles of the transmission and processing of information in the cerebral cortex. He discovered two types of opponent neuronal brain cells that perform the recognition function. color, and at the neural level, he revealed color identification mechanisms based on the analysis of incoming color information obtained at the receptor level by the color-sensitive cones of the eye.
  • red R and green G colors are compared by forming the difference of the color information signals received from the photosensitive L - cones and the green sensitive M - cones of the human eye.
  • the chromatic C axis of red-green colors is formed in the form of a color difference in the opponent's color vision space [9].
  • the value is taken as the chromatic coordinate of the first base color. If the color difference is positive C> 0, then the red R color will dominate for the color under study, and, accordingly, the first R base color is the red R color with the coordinate + C g . Conversely, if the color difference is negative C j ⁇ 0, then the green G color will dominate for the color under study, and, accordingly, the green color G with the coordinate -C x will be selected as the first base color.
  • the C 2 value is adopted by the chromatic coordinate of the second base color. If the color difference is positive C 2 > 0, then the yellow Y color will be dominant for the color under study and, accordingly, the yellow color with the + C 2 coordinate will be chosen as the second base color. On the contrary, if the color difference is negative C 2 ⁇ 0, then the blue color will dominate for the color under study, and, accordingly, blue color with the coordinate -C 2 will be chosen as the second base color.
  • the analysis of color data is performed in pairs of R - G and Y - B in four colors, and as a result, two basic colors are obtained that synthesize the color under study.
  • the third basic color of the color synthesis is white light, which is detected by all three cones of the eye.
  • FIG. 2 illustrates the chromatic color chart of the Hubel model, which is formed in the opponent's color vision space of a person.
  • the chromatic axis C forms the horizontal axis of the color chart, in which the red R base color is in the positive direction at a unit distance, and the green G base color is in the negative direction at the same distance.
  • the second chromatic axis C 2 forms the vertical axis of the color chart, on which a yellow Y base color is located at the top in the positive direction at a unit distance, and at the bottom in the negative direction at the same distance is blue in the base color.
  • the two chromatic axes C and C 2 form the coordinate system of the chromatic coordinates of the image colors, in which, at the intersection of the axes, there is a white light point W characterizing the third achromatic color coordinate.
  • the two chromatic axes C j and C 2 divide the chromatic diagram into four groups of image colors.
  • quadrant I there is an area of 7 orange colors of the image, for which there will be red R and yellow Y two basic colors.
  • red R and yellow Y two basic colors.
  • FIG. 2 is orange which has in the opponent's color5
  • the proposed the invention the synthesis of a color image in just two colors and white light based on the Hubel model and the synthesis of a color image in three primary colors based on the Maxwell model provide for the formation of identical colors on the display screen without loss:
  • a special computer program has been created based on the Hubel physiological model that allows digital processing of a color image and calculates the value of the color coordinates of all the colors of the image pixels for direct image display on the display screen.
  • the synthesis of a color image with three basic colors based on traditional color separation technology consists in the fact that the image divided into colors, for example, of one red color, is formed on the display screen only by red subpixels.
  • red subpixels When green subpixels are added to a single-color red image, a bright image is synthesized with saturated colors and a constant yellow background, which are formed by red and green colors.
  • blue subpixels when blue subpixels are added, a full-color image is formed on the display screen, which in brightness and color saturation already differs little from the two-color image of red and green subpixels.
  • two of the three basic colors have a dominant effect for image formation.
  • the formation of a bright color image according to the Maxwell model requires the use of high brightness of the constituent colors, with which, mainly, the arising problems of overloading the color subpixels of the display screen are associated.
  • part of the brightness of the three color subpixels, which form the achromatic coordinate of the pixel color is replaced with an equivalent brightness value of the white light subpixel.
  • FIG. 5 A significantly different process for synthesizing a color image as a result of using the inventive method for directly displaying an image on a display screen with only two basic colors and white light based on the Hubel model is illustrated in FIG. 5.
  • the color image 21 is formed by the superposition of four color-separated images R + Y + G + B, in which each image pixel contains only two colors.
  • the table shows the numerical values of percent (by area) of the basic colors of the decomposition of the image.
  • the claimed method of color separation of the image into two colors and white light allows you to use the minimum number of decomposition colors, which is especially important for displaying the image on the display screen using the minimum brightness of the color sub-pixels.
  • the proposed method uses only 17% of the colors, therefore, the image 21 is visually perceived as dark, in which the color image information as hidden as possible.
  • the black and white color-separated image 22, completely separated from the color image, modulates for each pixel the required amount of white light.
  • the amount of white light is less than the average level of use of basic colors in the traditional method of color separation of the image.
  • FIG. 6 shows a better use case of the invention.
  • the pixel structure must have a subpixel of white light.
  • the base colors should change in two color subpixels in accordance with the change in the sign of the chromatic coordinates of the pixel color.
  • the advantage of using this method is that a 3-subpixel pixel structure allows a high-resolution color image to be output to the display screen.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment of using the invention to display a display with a 4 subpixel WRGB structure.
  • one of the color subpixels is “zero”, that is, it is not used.
  • the disadvantage of this method of use is that the presence of an extra fourth “zero” color subpixel affects the resolution of displaying a color image on the screen.
  • Patent US Ns 2017270843. ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF OPERATING THE SAME // Inventors: LEE Kyungryun, AHN Sangjin, KWON Miyeon. Applicant: LG Electronics Inc. (KR). Int. Cl .: G09G 3/20; G09G 3/3291. Publ. 09/21/2017.
  • Patent US Ns 2012307163 DISPLAY DEVICE AND TELEVISION RECEIVER // Inventors: FUJINE Toshiyuki, NOUTOSHI Tomoharu.
  • Patent US Ns 20160335984. SYSTEM AND METHOD FOR CONVERTING RGB DATA TO WRGB DATA // Inventor: WU Jinjun. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). IntCl .: G09G 5/02. Publ. 11/17/2016.
  • Patent US Ns 20160293080 METHOD OF RAISING WRGB COLOR SATURATION // Inventor: FAN Youg. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). Int. Cl .: G09G 3/20; G09G 3/36. Publ. 10/06/2016.
  • Patent UA Ns 105961 A method for separating the colors of a digital image into two color and black inks for printing with four and more paints // Applicant: Shovgenyuk M.V. Cl .: B41J 2/21; H04N 1/50. Publ. 07/10/2014.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом, где входные цветовые координаты изображения (R,G,B) преобразуют в оппонентное цветовое пространство W0C1C2 цветового зрения человека, в котором осуществляют цветоделение цветовых данных субпикселей входного изображения, в результате которого первую хроматическую координату C1 формируют в виде разности пары красного (R) и зеленого (G) цветов пикселя, С1 принимают горизонтальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты С1 вторую хроматическую координату С2 формируют в виде разности пары желтого (Y0) и синего (В) цветов пикселя, С2 принимают вертикальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты С2, ахроматическую координату W0 субпикселя белого света определяют в результате выделения минимального равного количества min(Y0,B) желтого и синего цветов, получают ахроматическую координату W0 субпикселя белого света и две хроматические координаты цветных субпикселей, процесс повторяют для всех пикселей цветного изображения, получают выходные цветовые данные всех цветов изображения, используемые для вывода цветного изображения на экран дисплея.

Description

СПОСОБ ВЫВОДА НА ЭКРАН ДИСПЛЕЯ ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДВУМЯ ЦВЕТАМИ И БЕЛЫМ СВЕТОМ
Область техники
5
Изобретение касается способов вывода на экран дисплея цветного изображения, в частности преобразования цветовых данных RGB в цветовые данные WRGB и может быть использовано для вывода цветного изображения на дисплей с матрицей экрана на жидких кристаллах (LCD- Ю дисплей), светодиодах (LED-дисплей), микро- светодиодах (pLED- дисплей), органических светодиодах (OLED-дисплей), телевизионного монитора структуры WRGB, в т.ч. для TV- монитора сверхвысокой разрешающей способности.
^ Предшествующий уровень техники
В настоящее время экраны выводных устройств, имеющих жидкокристаллические панели (LCD-панели), на светодиодах (LED- панели), микро-светодиодах (цЕЕО-панели) или панели на органических
20
светодиодах (OLED-панели), для вывода изображения используют физическую модель Максвелла, которая описывает физический процесс формирования цветного изображения тремя основными цветами - красный (R), зеленый (G) и синий (В). Каждый пиксель изображения состоит из красного (R), зеленого (G) и синего (В) субпикселей, ^ различные яркости которых в сумме образуют один цвет, а в совокупности все пиксели формируют цветное изображение.
Панели дисплеев структуры RGB недостаточно эффективны, энергозатратные, имеют ограниченные возможности управления цветом. Для отображения качественного цветного изображения, особенно в светлых участках, насыщенных чистых цветов, необходимы максимальные яркости базовых цветов RGB, что приводит к появлению известных эффектов "перегрузки субпикселей" и, соответственно, негативно влияет на качество вывода цветного изображения.
На сегодняшний день для LCD-дисплеев широко используется дисплейная панель с четырьмя субпикселями WRGB для улучшения качества отображения. На рынок вышла технология отображения изображения, которое формируется RGB субпикселями и субпикселями белого цвета (W) в одном пикселе.
Субпиксель W не додается с помощью любых цветных фильтров, а пропускание света панели дисплея может быть увеличена путем регулирования соответствующей серой шкалы белого субпикселя для управления передающим количеством света. Алгоритм WminRGB - это самый распространенный алгоритм преобразования сигналов RGB в сигналы WRGB.
В патенте [1] описано устройство отображения OLED- дисплея и способ управления цветом для решения проблемы перегрузки субпикселей. Согласно патенту устройство OLED-дисплея превращает трехцветные входные данные R,G,B красного, зеленого и синего цветов в четырехцветные данные Wd,Rd,Gd,Bd красного, зеленого, синего и белого цветов. В результате оператор управления цветом пикселя получает предельное максимальное значение Wd субпикселя белого света и, соответственно, минимальные предельные значения Rd,Gd,Bd . Процесс управления цветом пикселя состоит в том, что уменьшая величину Wd получают новые цветовые данные R G',B меньшие по размерам и, соответственно, уменьшают нагрузку входных субпикселей R,G,B . В патенте [2] предлагается система и способ конвертации входящих цветовых данных RGB изображения в выходные цветовые данные RGBW для вывода на экран дисплея. Способ включает выполнение таких операций. На начальной стадии для входных цветовых данных Ri,Gi,Bi 5 пикселей определяются минимальное m in(Ri,Gi,Bi) и максимальное та {Ri,Gi,Bi) значения всех цветов изображения. Особенностью способа является то, что для цветовых данных пикселей рассчитываются яркости Lt всех цветов изображения. Полученные значения яркостей Ц цветов позволяют сопоставить все цвета изображения с ахроматической шкалой
10
нейтрально серых цветов, что важно для установления предельных границ изменения цветовых данных Ri,Gi,Bi.
В этом способе преобразование цветовых данных Ri,Gi,Bi , численное значение субпикселя W0 белого цвета определяется по 15 формуле: 0 = -[тт(Д,.,е,.,5()]2, где К- коэффициент усиления цветовых данных пикселя. Соответственно, исходные значения цветовых данных цветных субпикселей определяются по формулам:
20 *о = М · Ri · W0 / maxC
G0 = M - G W0 / max(R
B0 = M - Bi - W0 / maxO R
Figure imgf000005_0001
где M - процент пикселей, отвечающих значению бинаризации яркости. Соответственно, добавление субпиксельного блока W0 не уменьшает у с
выходные значения RGB, а значит, насыщенность цветов может быть улучшена при сохранении всей яркости изображения.
Недостатком дисплеев 4-х субпиксельной структуры WRGB является то, что добавление субпикселя белого цвета приводит к увеличению размера пикселя и, соответственно, к уменьшению разрешающей способности изображения.
В патенте [3] описан вариант совершенствования панели структуры WRGB. В частности цветной субпиксель содержит область, выделенную для белого света W. Это улучшает светопропускание на дисплейной панели, уменьшение энергопотребления и стоимости панели дисплея и, главное преимущество - гарантируется высокая разрешающая способность вывода цветного изображения.
В патенте [4] описана 4-х субпиксельная структура RGBY и принцип действия 4-х цветового пикселя РК- дисплея. Благодаря добавлению желтого субпикселя Y, яркость синего субпикселя В должна быть увеличена, чтобы поддерживать баланс белого цвета LCD - дисплея. Согласно патента [4] структуру пикселя RGBY разделяют на две группы субпикселей: первую группу из зеленого G и желтого Y субпикселей, характеризующиеся высокой яркостью, поочередно размещают между второй группой из красного R и синего В субпикселей, которые имеют меньшую яркость. Разница уровней яркостей двух групп цветов регулируется площадью субпикселей, соотношение которых составляет 1,0: 1,6.
Кроме этого, на LCD-экране, использующего структуру пикселя
RGBY, нужен алгоритм преобразования данных RGB в RGBY для отображения изображения. Алгоритм преобразования цветовых данных RGB в RGBY описан в публ. [8]
Figure imgf000006_0001
где ( R1N,GIN,BIN ) - цветовые данные входного изображения, а
Figure imgf000006_0002
являются исходными данными для вывода изображений на экране дисплея. Этот алгоритм является приближенным, так как добавляется желтый Y субпиксель, существенно меняется баланс по-серому четырех цветов для каждого пикселя изображения. Для этого входные данные RGB сначала перечисляют на нормированную яркость, а затем выполняют преобразования (1.1). Необходимо учитывать, что яркость цвета на экране дисплея описывается нелинейной зависимостью в соответствии с характеристиками человеческого глаза. Визуальное восприятие цветного изображения на экране дисплея характеризуется более сложными нелинейными зависимостями от цветовых данных цифрового изображения, которые можно в определенном приближении описывать разными способами. Поэтому большинство производителей дисплеев имеют собственные фирменные алгоритмы для повышения яркости и качества вывода изображения.
В патенте [5] описан способ преобразования данных RGB на данные WRGB, включающий проведение цветного усиления для входных значений RGB, для чего в цветовом пространстве HSV (Hue-цветовой тон, Saturation-насыщенность, Value- величина ахроматической компоненты цвета) выполняют цифровую обработку насыщенности S цвета пикселей по синусоидальному закону Snew - ksm^S / 2) для получения новых цветовых значений R’G’B’ и последующего преобразования этих значений в выходные значения W”R”G”B”. Такой способ преобразования цветовых данных позволяет повысить пропускную способность дисплея, одновременно увеличивая насыщенность изображения дисплея и обеспечивая эффект усиления цвета.
В патенте [6], избранным прототипом заявляемого изобретения, более подробно описан способ преобразования входных цветовых данных (R,G,B) в цветовом пространстве HSV. Переход от цветовых координат (R,G,B) к новым цветовым координатам ( H,S,V ) каждого цвета изображения осуществляется на основе формул:
0°, if max = min
G - B
60 х + 0° if max = R, G > B
max- min
Figure imgf000008_0001
G - R
H = 60" x— - - h 360°, if max = R, G < B
max- min
Figure imgf000008_0002
В этом патенте также используют формулы обратного преобразования от координат ( H,S,V ) к координатам ( R,G,B ) цветов изображения.
Преимущество использования пространства HSV в том, что все цвета изображения на хроматической плоскости описывают двумя хроматическими координатами - цветовой тон Н и насыщенность S цвета и ахроматической координатой V , которой описывают яркость цветов изображения.
Способ повышения насыщенности цветов WRGB изображения включает выполнение следующих этапов.
Вначале вводят входные значения цветовых данных WRGB. Далее на основе формул (1.2) - (1.3) осуществляют преобразование входных цветовых данных RGB в цветовое пространство HSV. Суть способа повышения насыщенности цветов заключается в том, что по формулам:
Figure imgf000009_0001
где N, M - константы больше 1, выполняют расчет новых значений насыщенности S' и величины яркости V'. Таким образом, получают новые координаты H,S',V' цветов изображения в пространстве HSV.
Путем изменения константы N способ позволяет непрерывно увеличивать насыщенность цвета с переменным контрастом для различных цветов изображения.
На основе данных H,S',V' цвета путем обратного перехода от пространства HSV к пространству RGB получают новые цветовые данные
R',G',B' . Далее применяют алгоритм W" = min(R'G'B') замены цвета на белый свет и получают исходные данные ( W",R",G",B ") для вывода изображений на экран дисплея.
Использование этого способа позволяет повысить насыщение цветов LCD-дисплея, достичь эффекта воспроизведения более ярких цветов и улучшить качество изображения цветного изображения. Способ решает проблемы, связанные с появлением "остаточного изображения" т.н. водяных знаков на экране в отдельных участках серой шкалы, которые возникают в дисплеях структуры WRGB.
Однако повышение в пространстве HSV насыщенности S' и величины яркости V приводит к увеличению в пространстве RGB цветовых координат двух цветов, которые определяют цветовой тон Н , и уменьшение цветовой координаты третьего цвета. В результате чего уменьшается координата W" = vcim{R'G' В') белого света и, соответственно, эффективность замены перегрузки цветных субпикселей белым светом. Кроме этого смена двух координат цвета в пространстве HSV - хроматической координаты насыщенности S' и ахроматической координаты яркости V' приводит к существенному изменению баланса всех цветов изображения на нейтрально серых тонах, что имеет определяющее влияние для оценки качества воспроизведения цветного изображения на экране дисплея.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена задача, достичь существенного уменьшения нагрузки цветных субпикселей для прямого вывода на экран дисплея цветного изображения, путем обеспечения возможности максимального использования белого света, создавая (формируя) пиксель изображения всего двумя цветами и белым светом, что, в свою очередь, повысит качество изображения и обеспечит экономное использование энергии питания системы воспроизведения изображения на экране дисплея, или монитора.
Поставленная задача достигается тем, что в способе вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом, заключающийся в том, что входные цветовые координаты изображения преобразуют в новое цветовое пространство, в котором каждый цвет изображения на хроматической плоскости определяют двумя хроматическими координатами и ахроматической координатой, выполняют преобразование цветовых координат в новом пространстве и получают новые цветовые координаты, согласно изобретения с помощью компьютерной программы входные цветовые координаты изображения ( R,G,B ) преобразуют в оппонентное цветовое пространство WfSlC2 цветового зрения человека, в котором осуществляют цветоделение цветовых данных субпикселей входного изображения, в результате которого первую хроматическую координату С формируют в виде разности пары красного (R ) и зеленого (G ) цветов пикселя
CX = R - G ,
принимают горизонтальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты Cj , при положительной разности цветов Сх > 0 для исследуемого цвета пикселя изображения первым будет красный цвет, при отрицательной разности цветов Сх < 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, первым будет зеленый цвет, вторую хроматические координату С2 формируют в виде разности пары желтого (70 ) и синего (В) цветов пикселя
C2 = Y0 -B,
С2 принимают вертикальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты С2 , при положительной разности цветов С2 > 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, вторым будет желтый (У ) цвет, при отрицательной разности цветов С2 < 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, вторым будет синий (2? ) цвет, ахроматическую координату W0 субпикселя белого света определяют в результате выделения минимального одинакового количества min(70,5) желтого и синего цветов, получают ахроматическую координату W0 субпикселя белого света и две хроматические координаты цветных субпикселей, такой процесс повторяют для всех пикселей цветного изображения, в результате получают выходные цветовые данные всех цветов изображения, используемые для прямого вывода цветного изображения на экран дисплея.
Согласно изобретения величину первой разностной координаты С} принимают исходной первой хроматической координатой цвета субпикселя, характеризующей минимальную яркость красного субпикселя (Rop) при условии Cj > 0 , или минимальную яркость зеленого субпикселя
( Gop ) при условии С1 < 0.
Согласно изобретения величину второй разностной координаты С2 принимают исходной второй хроматической координатой цвета субпикселя, характеризующей минимальную яркость желтого субпикселя (Yop) при условии С2 > 0 , или минимальную яркость синего субпикселя
(Вор) при условии С2 < 0.
Согласно изобретения желтый (70) цвет получают минимальным одинаковым количеством min(i?,G) красного и зеленого цветов, который в результате цветоделения полностью выделяется от красного ( R ) и зеленого (G) цветов субпикселей входного изображения.
Согласно изобретения цветовой тон цвета пикселей входного изображения определяют двумя цветами хроматических координат и
С2 таким образом, что на хроматической диаграмме пара цветов красного и желтого
Figure imgf000012_0001
образует область оранжевых цветов, пара цветов зеленого и желтого Gop,YopJ образует вторую область желто-зеленых цветов, пара цветов зеленого и синего {Gop,Bop образует третью область голубых цветов и пара цветов красного и синего {Rop,Bop образует четвертую область фиолетовых и пурпурных цветов.
Ахроматическая координата W0 субпикселя белого света не зависит от хроматических координат двух цветных субпикселей и обеспечивает для минимальных яркостей цветных субпикселей формирования идентичных (тождественных) цветов входного изображения
Figure imgf000013_0001
В результате сравнения пары желтого и синего цветов входного ^ изображения остаточная информация в виде тт(У0,5) минимальных и равных количеств желтого и синего цветов образует нейтральный серый цвет W0 , который в процессе цветоделения полностью фильтруется (выделяется) от хроматической координаты С2 второго оппонентного цвета субпикселя и величина ахроматической координаты белого цвета
10
субпикселя всегда обеспечивает необходимую минимальную яркость белого света для прямого вывода на экран дисплея изображения. Таким образом в оппонентном пространстве
Figure imgf000013_0002
цветового зрения человека достигается полное разделение белого света W0 от оппонентных цветов 15 изображения, что обеспечивает цветоделение входного изображения на два цвета и белый свет.
В результате цветоделения входного изображения в оппонентном пространстве цветового зрения человека формируются идентичные цвета входного изображения при минимальной яркости субпикселя белого света 20 и цветных субпикселей, что обеспечивает возможность прямого вывода на экран дисплея цветного изображения без потери разрешающей способности и цветовых характеристик входного изображения, что, в свою очередь, повысит качество изображения и обеспечит экономное использование энергии питания системы воспроизведения изображения 25 на экране дисплея, и монитора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена блок-схема способа вывода на экран дисплея пикселя цветного изображения двумя цветами и белым светом; на фиг. 2 показана хроматическая диаграмма цветов изображения на основе физиологической модели Хьюбела; фиг. 3 иллюстрирует формирование цвета в области RY - область оранжевых цветов изображения; фиг. 4 иллюстрирует формирование цвета в области GB - область голубых цветов изображения; на фиг. 5 приведен пример синтеза изображения двумя цветами и белым светом по модели Хьюбела; на фиг 6 показан вариант использования 3-х субпиксельной структуры WCiC2 дисплея; на фиг. 7 показан вариант использования 4-х субпиксельной структуры WRGB дисплея.
Способ осуществляют следующим образом.
На основе использования физиологической модели цветового зрения человека предлагается способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом, блок-схема которого приведена на фиг 1.
Вначале проходит считывание цветовых данных ( R,G,B ) отдельного пикселя 1. Первая пара цветовых данных R,G поступает в блок 2 цвета пикселя 1, в котором выполняют операцию вычитания красного R и зеленого G цветов:
Cl - R - G . (1)
В результате вычисляют величину С хроматической координаты первого базового цвета пикселя 1. Далее определяют знак величины Cl . Если величина Сх положительная, то первым базовым цветом является красный, имеющий оппонентную координату Rop = С , которая формирует исходную цветовую координату Rop красного субпикселя 6. В ином случае, первым базовым цветом будет зеленый, имеющий оппонентную координату Gop = [ ] , которая формирует исходную цветовую координату Gop зеленого субпикселя 6.
В результате цифровой обработки цветовых данных R,G в блоке 2 остаточная цветовая информация поступает в блок 3 фильтрации, в котором постоянная составляющая RQ - Gq , образующая в сумме желтый цвет с цветовой координатой 70 , проходит полная фильтрация желтого цвета с первой хроматической координаты Y0. Образованный новый желтый цвет с входной координатой У0 поступает в блок 4 цвета 2, в котором этот цвет вместе с входной координатой В синего цвета пикселя 1 образует вторую пару цветовых данных U0,B .
Аналогичным образом, в блоке 4 выполняют операцию (2) вычитание желтого У0 и синего В цветов.
C2 = Y0 - B (2)
В результате вычисляют величину С2 хроматической координаты второго базового цвета пикселя 1. Далее определяют знак величины С2 . Если величина С2 положительная, то второй базовый цвет - желтый, имеющий оппонентную координату Yop = С2 , которая формирует исходную цветовую координату Uor желтого субпикселя 6. В ином случае, вторым базовым цветом будет синий, имеющий оппонентную координату Вор = |С2| , которая формирует исходную цветовую координату В0 синего субпикселя 6.
Далее, в результате цифровой обработки, в блоке 4 второй пары цветовых данных U0,B остаточная цветовая информация поступает в блок 5 фильтрации, в котором постоянная составляющая U0 - B0 , образующая в сумме нейтрально серый цвет с цветовой координатой W0, что служит характеристикой белого света. В блоке 5 проходит полная фильтрация белого цвета со второй хроматической координаты С2 . Образующийся белый цвет с ахроматической координатой WQ формирует белый субпиксель 6. Таким образом, завершается процесс формирования трех W0,Cl, С 2 оппонентных координат пикселя. Описанный процесс цифровой обработки повторяют для всех пикселей цветного изображения, в результате получают выходные цветовые данные всех цветов изображения, используемые для прямого вывода цветного изображения на экран дисплея.
Описанный алгоритм цифровой обработки раскрывает физиологический принцип цветоделения изображения на два цвета и белый свет, который успешно и уникальным образом используется на нейронном уровне системой цветового зрения человека для визуальной оценки качества вывода цветного изображения на экран дисплеев, или других устройств вывода цветовой информации.
Необходимо отметить, что предложенный в изобретении принцип цветоделения изображения на два цвета и белый свет на основе физиологической модели Хьюбела позволяет реализовать простой способ преобразования входных цветовых данных изображения, заданных тремя базовыми цветами на основе модели Максвелла, используя минимум цветовой информации, необходимой для прямого вывода на экран дисплея цветного изображения.
Физиологическая модель Хьюбела в настоящее время наиболее полно раскрывает фундаментальные принципы сложных процессов обработки цветовой информации и идентификации цветов, которыми располагает цветовое зрение человека [9, разд. VIII]. Хьюбел установил и развил методологическую основу процессов визуального восприятия цвета и сформулировал базовые принципы передачи и обработки информации в коре головного мозга. Открыл два типа оппонентных нейронных клеток мозга, которые выполняют функцию распознавания цвета, и на нейронном уровне раскрыл механизмы идентификации цвета на основе анализа входящей цветовой информации, полученной на рецепторном уровне цветочувствительными колбочками глаза.
Суть базовых положений модели Хьюбела, заложенных в основу изобретения, заключается в том, что процесс распознавания цвета в оппонентном пространстве цветового зрения человека проходит в два этапа, в которых происходит определение хроматических координат цвета.
На первом этапе в оппонирующих нейронных клетках головного мозга, т.н. r+g~ - клетках, происходит сравнение красного R и зеленого G цветов путем формирования разности сигналов цветовой информации, полученных от красночувствительных L - колбочек и зеленочувствительных М - колбочек глаза человека. В результате такого сравнения в оппонентном пространстве цветового зрения формируется хроматические ось С красных-зеленых цветов в виде разницы цветов [9].
Согласно заявленному изобретению величина принимается хроматической координатой первого базового цвета. Если разница цветов положительная С > 0 , то для исследуемого цвета доминирующим будет красный R цвет и, соответственно, первым базовым цветом выбирают красный R цвет с координатой +Сг . Наоборот, если разница цветов отрицательная Cj < 0 , то для исследуемого цвета доминирующим будет зеленый G цвет и, соответственно, первым базовым цветом выбирают зеленый G цвет с координатой -Сх .
На втором этапе в другой группе оппонентных нейронных клеток головного мозга, т.н. у+Ъ~ - клетках, происходит сравнение желтого У, полученного от реакций L - и М - колбочек глаза, и синего В цвета от синечувствительных S - колбочек глаза человека. В результате такого сравнения в оппонентном пространстве цветового зрения формируется вторая хроматические ось С2 желтых - синих цветов в виде разницы цветов [9].
Согласно изобретения величина С2 принимается хроматической координатой второго базового цвета. Если разница цветов положительная С2 > 0 , то для исследуемого цвета доминирующим будет желтый Y цвет и, соответственно, вторым базовым цветом выбирают желтый Y цвет с координатой +С2. Наоборот, если разница цветов отрицательная С2 < 0 , то для исследуемого цвета доминирующим будет синий В цвет и, соответственно, вторым базовым цветом выбирают синий В цвет с координатой -С2 .
Таким образом, на нейронном уровне для каждого цвета, который регистрируется тремя цветочувствительными LMS колбочками глаза, анализ цветовых данных выполняется парами R - G и Y - В четырех цветов, а в результате получают два базовых цвета, которыми синтезируется исследуемый цвет. Согласно с изобретением третьим базовым цветом синтеза цветов выбирается белый свет, который регистрируется всеми тремя колбочками глаза.
Фиг. 2 иллюстрирует хроматическую диаграмму цветов модели Хьюбела, которая формируется в оппонентном пространстве цветового зрения человека. Хроматическая ось С образует горизонтальную ось цветовой диаграммы, на которой в положительном направлении на единичном расстоянии находится красный R базовый цвет, а в отрицательном направлении на том же расстоянии находится зеленый G базовый цвет. Вторая хроматическая ось С2 образует вертикальную ось цветовой диаграммы, на которой вверху в положительном направлении на единичном расстоянии находится желтый Y базовый цвет, а внизу в отрицательном направлении на том же расстоянии находится синий В базовый цвет. Две хроматические оси С, и С2 образуют координатную систему хроматических координат цветов изображения, в которой, в точке пересечения осей, находится точка W белого света, характеризующая третью ахроматическую координату цвета. Перпендикулярно к хроматической диаграмме через точку W белого света проходит ахроматическая ось, на которой располагается весь диапазон нейтрально серого цвета изображения от точки черного цвета JVmin = 0 к точке белого цвета Wmax = 1.
Две хроматические оси Cj и С2 разделяют хроматическую диаграмму на четыре группы цветов изображения. В квадранте I находится область 7 оранжевых цветов изображения, для которых будут красный R и желтый Y двумя базовыми цветами. Например, на фиг. 2 приводится оранжевый цвет
Figure imgf000019_0001
, который имеет в оппонентном цветовом5
пространстве хроматические координаты ( Rop,Yop ) . Соответственно, в квадранте II находится область 8 желто-зеленых цветов изображения, для которых будут уже зеленый G и желтый Y двумя базовыми цветами, в квадранте III находится область 9 голубых цветов изображения, дляо которых будут уже зеленый G и синий В двумя базовыми цветами, и, наконец, в квадранте IV находится область 10 пурпурных и фиолетовых цветов изображения, для которых будут уже красный R и синий В двумя базовыми цветами. Таким образом, хроматическая диаграмма СХС2 иллюстрирует принцип цветоделения всех цветов изображения только на5 два базовых цвета, которые при добавлении белого света будут синтезироваться на экране дисплея. Ранее аналогичный принцип цветоделения изображения на два цвета описан автором в патенте [7].
Необходимо также отметить, что предложенный в заявленном изобретении синтез цветного изображения всего двумя цветами и белым светом на основе модели Хьюбела и синтез цветного изображения тремя основными цветами на основе модели Максвелла обеспечивают формирование на экране дисплея идентичных цветов без потерь:
Вариант осуществления изобретения
Для практического использования заявленного способа разделения изображения на два цвета и белый свет на основе физиологической модели Хьюбела создана специальная компьютерная программа, которая позволяет выполнять цифровую обработку цветного изображения, рассчитывать значение цветовых координат всех цветов пикселей изображения для прямого вывода изображения на экран дисплея.
Рассмотрим характерные случаи цветоделения тестового изображения и проведем сравнительный анализ синтеза цветного изображения по традиционной технологии цветоделения изображения на три цвета и на основе использования заявленного способа цветоделения изображения на два цвета и белый свет.
Синтез цветного изображения тремя базовыми цветами на основе традиционной технологии цветоделения заключается в том, что разделенное на цвета изображение, например одного красного цвета, формируется на экране дисплея только красными субпикселями. При добавлении к одноцветному красному изображению зеленых субпикселей синтезируется яркое изображение с насыщенными цветами и постоянным желтым фоном, которые формируются красным и зеленым цветами. Далее, при добавлении синих субпикселей на экране дисплея формируется полноцветное изображение, которое по яркости и насыщенности цветов уже мало отличается от двухцветного изображения красных и зеленых субпикселей. Таким образом, для формирования изображения доминирующее влияние имеют два из трех базовых цветов. С другой стороны, формирование по модели Максвелла яркого цветного изображения требует использования высоких яркостей составляющих цветов, с чем, в основном, связаны возникающие проблемы перегрузки цветных субпикселей экрана дисплеев. Для этого в существующих способах вывода часть яркостей трех цветных субпикселей, которые формируют ахроматическую координату цвета пикселя, заменяют на эквивалентную величину яркости субпикселя белого света.
Существенно отличающийся процесс синтеза цветного изображения в результате использования заявленного в изобретении способа прямого вывода изображения на экран дисплея только двумя базовыми цветами и белым светом на основе модели Хьюбела, иллюстрирует фиг. 5. Цветное изображение 21 образуется в результате наложения четырех цветоразделенных изображений R + Y + G + B, в котором каждый пиксель изображения содержит только два цвета.
В таблице приведены чисельные значения процентов (по площади) базовых цветов разложения изображения.
Figure imgf000021_0001
Как видно, заявленный способ цветоделения изображения на два цвета и белый свет позволяет использовать минимальное количество цветов разложения, что особенно важно для вывода изображения на экран дисплея, используя минимальные яркости цветных субликселей. По сравнению с традиционным способом цветоделения на три основных цвета в предложенном способе используют лишь 17% цветов, поэтому изображение 21 визуально воспринимается темным, в котором цветовая информации изображения максимально скрытая.
Черно-белое цветоразделенное изображение 22, полностью выделенное из цветного изображения, модулирует для каждого пикселя необходимое количество белого света. В процентном выражении количество белого света меньше среднего уровня использования базовых цветов при традиционном способе цветоделения изображения.
В результате наложения цветного 21 и черно-белого 22 разделенных на цвета изображений на экране дисплея будет формироваться цветное изображение высокой яркости, полностью эквивалентного синтезированному тремя цветами изображению 23. Таким образом, использование заявленного способа цветоделения обеспечивает формирование на экране дисплея цветного изображения высокого качества без потерь цветовой информации.
На фиг. 6 приводится лучший вариант использования изобретения. Для реализации этого варианта структура пикселя должна иметь субпиксель белого света. Кроме того, в двух цветных субпикселях должны меняться базовые цвета в соответствии с изменением знака хроматических координат цвета пикселя. Преимущество использования такого способа в том, что 3-х субпиксельная структура пикселя позволяет выполнять вывод на экран дисплея цветное изображение с высокой разрешающей способностью.
На фиг. 7 приводится вариант использования изобретения для вывода на экран дисплея с 4-х субпиксельной структурой WRGB. В этом случае один из цветных субпикселей является "нулевым", то есть не используется. Недостаток такого способа использования в том, что наличие лишнего четвертого "нулевого" цветного субпикселя влияет на разрешающую способность вывода на экран цветного изображения. Источники информации:
1. Патент US Ns 2017270843. ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF OPERATING THE SAME // Inventors: LEE Kyungryun, AHN Sangjin, KWON Miyeon. Applicant: LG Electronics Inc. (KR). Int.Cl.: G09G 3/20; G09G 3/3291. Публ. 21.09.2017.
2. Патент US Ns 2016267874. RGB-TO-RGBW COLOR CONVERTING SYSTEM AND METHOD // Inventor: CHEN Lixuan. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). Int.Cl.: G09G 3/20; G09G 3/3208; G09G 5/02. Публ. 15.09.2016.
3. Заявка WO Ns 2017201771. DISPLAY PANEL AND WRGB PIXEL
STRUCTURE // Inventor: JIANG Zhixiong. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). Int.Cl.: G02F 1/13357; G09F 9/30. Публ. 30.11.2017.
4. Патент US Ns 2012307163. DISPLAY DEVICE AND TELEVISION RECEIVER // Inventors: FUJINE Toshiyuki, NOUTOSHI Tomoharu.
Applicant: Sharp KK (JP). Int.Cl.: G09G 3/36; G09G 5/02; H04N 3/02Л1убл. 06.12.2012.
5. Патент US Ns 20160335984. SYSTEM AND METHOD FOR CONVERTING RGB DATA TO WRGB DATA // Inventor: WU Jinjun. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). IntCl.: G09G 5/02. Публ. 17.11.2016.
6. Patent US Ns 20160293080. METHOD OF RAISING WRGB COLOR SATURATION // Inventor: FAN Youg. Applicant: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (CN). Int.Cl.: G09G 3/20; G09G 3/36. Публ. 06.10.2016.
7. Патент UA Ns 105961. Способ разделения цветов цифрового изображения на две цветные и черную краски для печатания четырьмя и более красками // Заявитель: Шовгенюк М.В. Кл.: B41J 2/21 ; H04N 1/50. Публ. 10.07.2014.
(Аналог: Заявка WO 2014088525. Публ. 12.06 2014).
8. Hong S.-J., Kwon О. -К. An RGB to RGBY Color Conversion Algorithm for Liquid Crystal Display Using RGW Pixel with Two-Field Sequential Driving Method // J. Opt. Soc. Korea, Vol. 18, No. 6, pp. 777-782 (2014).
9. Hubei H. David. Eye, Brain and Vision. - New York: Scientific American Library (1988); Пер. - Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. - М.: Мир (1990).

Claims

Формула изобретения
1. Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом, заключающийся в том, что входные цветовые координаты изображения преобразуют в новое цветовое пространство, в котором каждый цвет изображения на хроматической плоскости определяют двумя хроматическими координатами и ахроматической координатой, выполняют преобразование цветовых координат в новом пространстве и получают новые цветовые координаты, отличающийся тем, что с помощью компьютерной программы входные цветовые координаты изображения ( R,G,B ) преобразуют в оппонентное цветовое пространство WQClC2 цветового зрения человека, в котором осуществляют цветоделение цветовых данных субпикселей входного изображения, в результате которого первую хроматическую координату Cj формируют в виде разности пары красного (R ) и зеленого (G ) цветов пикселя
CX = R - G ,
Cj принимают горизонтальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты Cj , при положительной разности цветов > О для исследуемого цвета пикселя изображения первым будет красный цвет, при отрицательной разности цветов Сх < 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, первым будет зеленый цвет, вторую хроматическую координату С2 формируют в виде разности пары желтого (70 ) и синего (В) цветов пикселя
C2 = Y0 - B ,
С2 принимают вертикальной осью хроматической диаграммы цветов изображения и определяют знак разностной хроматической координаты C2 , при положительной разности цветов С2 > 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, вторым будет желтый (Yop ) цвет, при отрицательной разности цветов С2 < 0 для исследуемого цвета пикселя изображения, вторым будет синий ( Вор ) цвет, ахроматическую координату W0 субпикселя белого света определяют в результате выделения минимального одинакового количества min(70,S) желтого и синего цветов, получают ахроматическую координату W0 субпикселя белого света и две хроматические координаты цветных субпикселей, такой процесс повторяют для всех пикселей цветного изображения, в результате получают выходные цветовые данные всех цветов изображения, используемые для прямого вывода цветного изображения на экран дисплея.
2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что величину первой разностной координаты Сх принимают исходной первой хроматической координатой цвета субпикселя, характеризующей минимальную яркость красного субпикселя (Rop) при условии Сх > 0, или минимальную яркость зеленого субпикселя ( Gop ) при условии Сх < 0.
3. Способ по п. 1 отличающийся тем, что величину второй разностной координаты С2 принимают исходной второй хроматической координатой цвета субпикселя, характеризующей минимальную яркость желтого субпикселя ( Y ) при условии С2 > 0 , или минимальную яркость синего субпикселя (В ) при условии С2 < 0.
4. Способ по п. 1 отличающийся тем, что желтый (70 ) цвет получают минимальным одинаковым количеством min (R,G) красного и зеленого цветов, который в результате цветоделения полностью выделяется от красного (R ) и зеленого ( G ) цветов субпикселей входного изображения.
5. Способ по п. 1 отличающийся тем , что цветовой тон цвета пикселей входного изображения определяют двумя цветами хроматических координат Cj и С2 таким образом, что на хроматической диаграмме пара цветов красного и желтого {Rop,Yop образует область оранжевых цветов, пара цветов зеленого и желтого
Figure imgf000027_0001
образует вторую область желто-зеленых цветов, пара цветов зеленого и синего третью область голубых цветов и пара цветов красного
Figure imgf000027_0002
образует четвертую область фиолетовых и пурпурных цветов.
PCT/UA2018/000105 2018-08-16 2018-09-25 Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом WO2020036568A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201808766 2018-08-16
UAA201808766 2018-08-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020036568A1 true WO2020036568A1 (ru) 2020-02-20

Family

ID=69525587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000105 WO2020036568A1 (ru) 2018-08-16 2018-09-25 Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020036568A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111784780A (zh) * 2020-06-16 2020-10-16 北京理工大学 基于深度学习的彩色摄像机的颜色标定方法
CN113689423A (zh) * 2021-09-09 2021-11-23 深圳新致软件有限公司 基于灰度和色彩鉴别算法的保险审核材料鉴定方法、系统以及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050047657A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Color saturation adjusting apparatus and method used for a display system
CN101742339A (zh) * 2010-01-14 2010-06-16 中山大学 一种彩色图像增强的方法
US20120307163A1 (en) * 2010-03-15 2012-12-06 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and television receiver
US20160293080A1 (en) * 2014-08-12 2016-10-06 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Method of raising wrgb color saturation
US9589534B2 (en) * 2014-11-04 2017-03-07 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd System and method for converting RGB data to WRGB data

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050047657A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Color saturation adjusting apparatus and method used for a display system
CN101742339A (zh) * 2010-01-14 2010-06-16 中山大学 一种彩色图像增强的方法
US20120307163A1 (en) * 2010-03-15 2012-12-06 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and television receiver
US20160293080A1 (en) * 2014-08-12 2016-10-06 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Method of raising wrgb color saturation
US9589534B2 (en) * 2014-11-04 2017-03-07 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd System and method for converting RGB data to WRGB data

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111784780A (zh) * 2020-06-16 2020-10-16 北京理工大学 基于深度学习的彩色摄像机的颜色标定方法
CN111784780B (zh) * 2020-06-16 2023-06-16 北京理工大学 基于深度学习的彩色摄像机的颜色标定方法
CN113689423A (zh) * 2021-09-09 2021-11-23 深圳新致软件有限公司 基于灰度和色彩鉴别算法的保险审核材料鉴定方法、系统以及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104981861B (zh) 信号转换装置和方法
US8184087B2 (en) Display method for LCD device with reduced color break-up
CN105551452B (zh) 数据转换单元和方法
EP2206352B1 (en) Optimal spatial distribution for multiprimary display
EP1569195B1 (en) Method for displaying an image, image display apparatus, method for driving an image display apparatus and apparatus for driving an image display panel
WO2011102343A1 (ja) 表示装置
JP4799823B2 (ja) 属性を向上させるカラー表示装置および方法
CN105575363B (zh) 数据转换装置及方法
WO2016150041A1 (zh) 像素排列方法、像素渲染方法及图像显示装置
CN106128382B (zh) 一种四色显示器白平衡过程中颜色漂移的调整方法
WO2013035679A1 (ja) 多原色表示装置
US20140267470A1 (en) Color adjustment device, method for adjusting color, and display
CN104851398B (zh) 显示器的图像处理方法
TWI443639B (zh) 影像顯示裝置及驅動該影像顯示裝置的方法
CN105472364B (zh) 液晶显示屏的色彩信号转换方法及装置
WO2018040227A1 (zh) 显示装置及其亮度调整方法
WO2015152004A1 (ja) 多原色表示装置
WO2018113050A1 (zh) 一种显示面板的驱动方法及驱动装置
WO2020036568A1 (ru) Способ вывода на экран дисплея цветного изображения двумя цветами и белым светом
JP2008233803A (ja) 表示装置
US9305519B2 (en) Image color adjusting method and electronic device using the same
KR101999546B1 (ko) 색보정 방법, 다원색 매트릭스 표시장치의 기계 구현 방법 및 영상 데이터 신호 처리 장치
CN104144332B (zh) 图像色彩调整方法与其电子装置
CN111540325B (zh) 图像增强方法和图像增强装置
Chen et al. A quantitative measurement of binocular fusion for achromatic and chromatic colors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18929967

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18929967

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1