CN101164096A - 将三基色输入信号转换为n基色驱动信号的方法 - Google Patents

Abstract

一种将三基色输入信号(IS)转换为N基色驱动信号(DS)的方法，所述三基色输入信号在每一输入采样中都包括三个输入分量(R，G，B)，所述N基色驱动信号在用于驱动着色显示器的N个子像素(SP1，…，SPN)的每一输出采样中都包括N≥4的驱动分量(D1，…，DN)。N个子像素(SP1，…，SPN)具有N个基色。所述方法包括：给用于确定N个驱动分量(D1，…，DN)与三个输入分量(R，G，B)之间关系的三个方程增加(10)至少一个线性方程，该至少一个线性方程用于确定N个驱动分量(D1，…，DN)的第一子集和N个驱动分量(D1，…，DN)的第二子集的组合的值，从而获得一扩展组的方程。第一子集包括N个驱动分量(D1，…，DN)的1≤M1＜N的第一线性组合(LC1)，第二子集包括N个驱动分量(D1，…，DN)的1≤M2＜N的第二线性组合(LC2)。第一和第二线性组合不同。该方法进一步包括从该扩展组的方程确定(10)N个驱动分量(D1，…，DN)的解。

Description

将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的方法

技术领域

本发明涉及一种将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的方法、一种计算机程序产品、一种用于将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的***、一种包括该***的显示装置、一种包含该***的照相机、和一种便携器件。

背景技术

目前的显示器具有三种不同颜色的子像素，它们通常具有三个基色R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)。这些显示器由三个输入色彩信号驱动，对于具有RGB子像素的显示器来说，这三个输入色彩信号优选为RGB信号。该输入色彩信号可以是任何其他相关的三个一组的信号，例如YUV信号。然而，这些YUV信号必须经过处理，以获得RGB子像素的RGB驱动信号。一般地，具有三种不同颜色子像素的这些显示器具有相对小的色域。

如果第四个子像素产生由其他三个子像素的颜色所确定的色域之外的颜色，则具有不同颜色的四个子像素的显示器可提供较宽的色域。可选择地，第四个子像素可产生其他三个子像素的色域之内的颜色。第四个子像素可产生白光。具有四个子像素的显示器也称作四基色显示器。具有发射R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)和W(白色)光的子像素的显示器一般称作RGBW显示器。

一般地，具有N≥4个不同颜色子像素的显示器称作多基色显示器。通过解一组定义N个驱动信号与三个输入信号之间关系的方程，可从三个输入色彩信号计算出对于子像素的N个基色的N个驱动信号。因为仅仅可提供三个方程，而必须确定N个未知的驱动信号，所以许多解是可能的。

通过增加基色(不同的子像素)的数量，或者分辨率降低(包含子像素的像素的面积增加)，或者整体亮度降低(子像素的面积降低)。此外，注意到了时间和/或空间的闪烁假象。

发明内容

本发明的目的是提供一种多基色转换，其中可以挑选出来大量时间或空间假象。

本发明的第一个方面提供了一种如权利要求1中所述的将三基色输入信号转换为用于驱动着色显示器(color additive)的具有N个基色的N个子像素的N基色驱动信号的方法。本发明的第二个方面提供了一种如权利要求12中所述的计算机程序产品。本发明的第三个方面提供了一种如权利要求14中所述的用于将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的***。本发明的第四个方面提供了一种如权利要求15中所述的显示装置。本发明的第五个方面提供了一种如权利要求16中所述的照相机。本发明的第六个方面提供了一种如权利要求17中所述的便携器件。在从属权利要求中定义了有利的实施例。

依照本发明的第一个方面，所述方法将三基色输入信号转换为N基色驱动信号。三基色输入信号包括一系列输入采样(sample)。每个输入采样都包括三基色输入分量，其定义了三基色对该采样的贡献。三基色输入分量还称作三个输入分量。N基色驱动信号包括一系列采样，每个采样都包括N个基色驱动分量。N个基色驱动分量还称作驱动分量。N个驱动分量可用于驱动着色显示器件的一簇N个子像素。

由N个子像素显示的颜色分别具有N个基色。子像素的颜色称作基色，因为它们定义了显示器件能够显示的色域。通过求解用于定义N个驱动分量与三个输入分量之间关系的一组三个方程，可从三个输入分量计算出每一输出采样的N个驱动分量。因为仅仅可提供三个方程，而必须确定N个未知的驱动分量，所以通常许多解是可能的。该方法给这三个方程增加了至少一个线性方程，该至少一个线性方程用于确定至少N个驱动分量的第一子集和N个驱动分量的第二子集的组合的值，以获得一扩展组方程。从该扩展组方程确定N个驱动分量的解。

增加额外的线性方程为N个驱动信号提供满足由线性组合所限定的约束的该扩展组方程的解。通常为加权线性组合的线性组合定义例如驱动分量的第一和第二子集的加权亮度。所定义的约束使第一子集和第二子集的加权亮度的这个线性组合等于所述值。依照本发明的该方法具有下述优点：通过选择加权系数、线性组合和所述值来精确控制子集的驱动信号之间的差别。因而该值的选择确定了所感觉到的闪烁的量。

在权利要求2所述的实施例中，第一子集包括N个驱动分量的1≤M1＜N的第一线性组合，第二子集包括N个驱动分量的1≤M2＜N的第二线性组合。对于M1＝1的第一线性组合和/或对于M2＝1的第二线性组合仅包括N个驱动分量中的单个。第一线性组合定义第一子集的第一值，第二线性组合定义第二子集的第二值。对第二线性组合有贡献的驱动分量对第一线性组合没有贡献，或相反。因而，如果所述值定义M个驱动分量的第一子集和N-M个驱动分量的第二子集之间的亮度差，则该附加方程还称作亮度差约束。该扩展组方程的解如此提供驱动分量，使得与驱动分量第一子集相关联的子像素的亮度等于与驱动分量第二子集相关联的子像素的亮度。可增加几个另外的方程，这几个另外的方程全都提供了亮度差约束或定义另外的约束。

代替亮度(Y-分量)，线性组合还可表示XYZ色空间中的其他分量(X和/或Z)，或者甚至是不与颜色相关，但例如与电压差相关的值。

在权利要求3所述的实施例中，从第一线性组合减去第二线性组合，从而获得亮度差。该值选择为大致等于零，从而使得第一亮度和第二亮度之间的差大致为零。大致相等的第一和第二亮度使得空间非均匀性或时间闪烁(temporal flicker)最小化。

在权利要求4所述的实施例中，与M个驱动分量的第一子集相关联的第一组子像素和与N-M个驱动分量的第二子集相关联的第二组子像素相邻设置。这可将空间亮度非均匀性最小化。

在权利要求5所述的实施例中，第一子集包括用于驱动三个颜色不同的非白色子像素的三个驱动分量。第二子集包括用于驱动白色子像素的第四驱动分量。因而，在这种RGBW显示器中，其中三个不同颜色的非白色子像素具有颜色RGB(红色、绿色、蓝色)，该组RGB子像素的亮度大致与相邻的W(白色)子像素的亮度相等。当然，如果将要显示校正颜色和饱和度，这对于三基色输入信号的所有值来说不可能。但是如果在从三个输入分量到四个RGBW驱动分量的所有映射中应用等亮度约束，其中一方面对该组RGB子像素获得相同亮度，另一方面对W子像素获得相同亮度，则在视觉上可获得明显的改善。在其他情形中，可以裁减驱动分量的值，使得获得校正颜色和亮度之间尽可能小的差。

在该实施例中，三个输入分量必须映射到四个驱动分量和四个相关联的子像素上。因而通过增加一个定义亮度约束的附加方程，可获得一组四个方程。因而，通过从该四个方程求解四个驱动分量，可确定单个最佳的解。

在权利要求6所述的实施例中，三基色输入信号的相同输入采样的三个输入分量映射到相邻设置的三个非白色子像素和白色子像素。因为现在，如果W子像素的亮度和该组RGB子像素的亮度相同，则空间非均匀性被最小化。

在权利要求7所述的实施例中，由三基色输入信号定义的输入图像的特定线的特定输入采样映射到三个非白色子像素。邻近该特定输入采样的其他输入采样映射到白色子像素。该驱动算法提供了较高的分辨率，但是对空间非均匀性更加敏感。对白色子像素和该组三个非白色子像素的等亮度约束使得空间非均匀性最小化。

在权利要求8所述的实施例中，白色子像素的色点与三个非白色子像素的白色点(white point)一致。这使得产生非常简单的方程。

在权利要求9所述的实施例中，显示器是光谱连续显示器，其中在第一帧中显示第一子集，在第一帧随后的第二帧中显示第二子集。如果在特定的输入信号处可能的话，则由第一子集像素产生的亮度等于由第二子集产生的亮度，因而可将时间闪烁最小化。

在权利要求10所述的实施例中，第一子集包括用于驱动第一组两个子像素的第一组两个驱动分量。第二子集包括用于驱动第二组两个子像素的第二组驱动分量。第二组子像素具有除第一组的子像素之外的其他基色。现在，选择从三个输入分量到四个驱动分量的映射，从而使得时间闪烁最小化。例如，第一组包括R和G子像素，第二组包括B和Y(黄色)子像素。

在权利要求11所述的实施例中，N个驱动分量具有其中它们的值为有效的有效范围。在特定的实现过程中，驱动值被限制到在称作有效范围的范围。例如，如果驱动值为8位数字字，则它们的有效范围覆盖0到255。确定该扩展组方程的解是否提供处于它们的有效范围内的N个驱动分量的值。如果没有，将在它们的有效范围之外的N个驱动分量的其中至少一个值裁减为其有效范围的最近边界。在还没有公开的欧洲专利申请05102641.7中详细描述了第四驱动信号的有效范围的确定，其在这里通过参考而引入。

在权利要求12所述的实施例中，三个输入分量必须映射到四个驱动分量(N＝4)上。现在，四个驱动分量中的三个可以表示为剩余的第四驱动分量的函数。第四驱动分量的有效范围是其中所有四个驱动分量从而它们的函数都具有有效值的第四驱动分量的范围。如果四个方程的解提供第四驱动分量在其有效范围内，则第四驱动分量的该值满足等亮度约束。如果该解提供在第四驱动分量的有效范围之外的第四驱动分量的值，则将该第四驱动分量的值裁减为第四驱动分量有效范围的最近边界。

本发明的这些和其他方面将参照之后描述的实施例变得明白并得到阐明。

附图说明

附图中：

图1示意性显示了包括用于将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的***的显示装置的方块图，

图2显示了用于说明附加方程的实施例的图表，

图3显示了用于说明附加方程的另一个实施例的图表，和

图4显示了依照本发明的转换的实施的实施例的方块图。

应当注意，在不同附图中具有相同附图标记的项目具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在已经解释了这种项目的功能和/或结构的情况下，在详细描述中不必再对其重复解释。

具体实施方式

图1示意性显示了包括将三基色输入信号转换为N基色驱动信号的***的显示装置的方块图。将三基色输入信号IS转换为N基色驱动信号DS的***1包括多基色转换单元10、约束单元20、和参数单元30。这些单元可以是硬件或软件模块。约束单元20给转换单元10提供约束CON。参数单元30给转换单元10提供基色参数PCP。

转换单元10接收三基色输入信号IS并供给N基色驱动信号DS。三基色输入信号IS包括每个都包含三个输入分量R，G，B的一系列输入采样。特定输入采样的输入分量R，G，B定义该输入采样的颜色和强度。输入采样可以是例如由照相机或计算机生成的图像的采样。N基色驱动信号DS包括每个都包含N个驱动分量D1到DN的一组驱动采样。特定输出采样的驱动分量D1到DN定义驱动采样的颜色和强度。一般通过用于处理驱动采样使得获得适于驱动显示器3的输出采样的驱动电路2在显示器件3的像素上显示驱动采样。驱动分量D1到DN定义了对于像素的子像素SP1到SPN的驱动值O1到ON。在图1中，仅显示了一组子像素SP1到SPN。例如，在RGBW显示器件中，像素具有供给红色(R)，绿色(G)，蓝色(B)和白色(W)光的四个子像素SP1到SP4。特定的驱动采样具有四个驱动分量D1到D4，其使产生用于特定像素的四个子像素SP1到SP4的四个驱动值O1到O4。

显示装置进一步包括信号处理器4，其接收表示将要显示的图像的输入信号IV，以供给三基色输入信号IS。信号处理器4可以是照相机，输入信号IV可不存在。显示装置可以是便携器件(例如移动电话或个人数字助理(PDA))的一部分。

图2显示了用于说明附加方程的实施方式的图表。图2显示了其中N＝4的例子。该图表显示了作为第四驱动分量D4的函数的三个驱动分量D1到D3。第四驱动分量D4沿水平轴描述，三个驱动分量D1到D3与第四驱动分量D4一起沿垂直轴描述。一般地，驱动分量D1到D4用于驱动显示器3的各组子像素，且在下面还称作驱动信号。相同驱动采样的驱动分量D1到D4可以驱动相同像素的子像素。可选择地，相邻采样的驱动分量D1到D4可以子取样到相同像素的子像素。现在，实际上不是所有的驱动分量D1到D4都被分配给子像素。

三个驱动信号D1到D3被定义为第四个驱动信号D4的函数：F1＝D1(D4)，F2＝D2(D4)，和F3＝D3(D4)。第四个驱动信号D4是通过原点的直线，其具有为一的第一导数。四个驱动信号D1到D4的有效范围被归一化到间隔0到1。第四个驱动信号D4的公共范围VR从值D4min延伸到D4max，并包括这些边界值，在该公共范围VR中，所有四个驱动信号D1到D4都具有在它们的有效范围内的值。

在该例子中，选择线性光域(linear light domain)，其中通过线性函数确定作为第四个驱动信号D4的函数的定义三个驱动信号D1到D3的函数：

$\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{P1}^{\′}\\ {P2}^{\′}\\ {P3}^{\′}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}k1\\ k2\\ k3\end{array}\right]\×D4$

其中D1到D3是由通常为RGB信号的输入信号所定义的三个驱动信号(P1’，P2’，P3’)，系数ki定义与3个驱动值D1到D3相关联的3个基色和与第四个驱动信号D4相关联的基色的色点之间的相关性。一般这些系数是固定的并可以存储在存储器中。

为了进一步解释这些函数的元素之间的关系，现在示出了上面的函数与标准的三到四基色转换如何相关。在标准的三到四基色转换中，包含驱动信号D1到D4的驱动信号DS通过下面的矩阵操作转变为线性颜色空间XYZ。

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}t11& t12& t13& t14\\ t21& t22& t23& t24\\ t31& t32& t33& t34\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]=\left[T\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]$ 方程1

具有系数tij的矩阵定义了四个子像素的四个基色的色坐标。驱动信号D1到D4是必须由多基色转换确定的未知数。因为作为引入第四个基色的结果，存在多个可能的解，所以不能马上解出该方程1。通过施加一个约束，该约束是被加到由方程1所定义的三个方程中的第四个线性方程，从对于驱动信号D1到D4的驱动值的这些可能性中找出特定的选择。

通过给N个驱动分量D1，...，DN的第一子集和N个驱动分量D1，...，DN的第二子集的线性组合定义一个值，获得第四个方程。第一子集包括N个驱动分量D1，...，DN的1≤M1＜N的第一线性组合LC1，第二子集包括N个驱动分量D1，...，DN的1≤M2＜N的第二线性组合LC2。第一和第二线性组合不同。第一和第二线性组合可以都仅仅包括一个驱动分量或几个驱动分量。通过解该扩展组方程，找出对于N个驱动分量D1，...，DN的解。优选地，在第一组中的驱动分量不在第二组中，反之亦然，从而线性组合LC1和LC2指的是属于相同像素的子像素的不同子组。

在该例子中，线性组合LC1与像素的第一小组子像素的加权亮度相关，线性组合LC2与相同像素的第二小组的其他子像素的加权亮度相关。因而该附加方程定义了应当等于所述值的加权亮度的线性组合。第一小组子像素和第二小组子像素可仅包括一个子像素，不必一起包括像素的所有子像素。

优选地，第一线性组合LC1定义第一子集的驱动分量的亮度，第二线性组合定义第二子集的驱动分量的亮度。因而，线性组合LC1直接表示由与作为第一子集各项的驱动分量相关联的子像素产生的亮度。而且，线性组合LC2直接表示由与作为第二子集各项的驱动分量相关联的子像素产生的亮度。所述值给这些亮度的线性组合定义一个约束。例如，该约束定义第一线性组合的亮度应当等于第二线性组合的亮度，从而获得由相同像素的相邻子像素SP1到SPN的过于不同的亮度而引起的最小量的假象。对于这种等亮度约束，第一和第二子集的线性组合是减法，且所述值大致等于零。将要就图2和3对不同的实施方式解释这种等亮度约束。

但首先在下面的内容中，解释如何确定作为第四个驱动信号D4的函数的、定义三个驱动信号D1到D3的函数。

方程1可改写为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]=\left[A\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}t14\\ t24\\ t34\end{array}\right]\×D4$ $A=\left[\begin{array}{ccc}t11& t12& t13\\ t21& t22& t23\\ t31& t32& t33\end{array}\right]$ 方程2

其中矩阵[A]定义为标准三基色***中的变换矩阵。方程2的各项与逆矩阵[A-]的乘法提供了方程3。

$\left[\begin{array}{c}{P1}^{\′}\\ {P2}^{\′}\\ {P3}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\end{array}\right]+\left[A^{-1}\right]\×\left[\begin{array}{c}t14\\ t24\\ t34\end{array}\right]\×D4$ 方程3

矢量[P1’P2’P3’]表示如果显示***仅包含三个基色而获得的基色值，且由矢量[Cx  Cy  Cz]与逆矩阵[A^-1]的矩阵乘法确定。最后，方程3改写为方程4。

$\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{P1}^{\′}\\ P{2}^{\′}\\ {P3}^{\′}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}k1\\ k2\\ k3\end{array}\right]\×D4$ 方程4

因而，任何三基色D1到D3的驱动信号都由作为第四基色D4的函数的方程4表示。这些线性函数F1到F3在由第四基色D4和第四基色D4的值所定义的二位空间中定义了三条线，如图2中所图示说明的。图2中的所有值都被归一化了，其意思是四个驱动信号D1到D4的值必须在0≤Di≤1的范围内。从图2中可以直接清楚地看出，D4的公共范围VR是用于所有的函数F1到F3和第四个驱动信号D4具有在有效范围中的值。应当注意，系数k1到k3由与驱动值D1到D4相关联的子像素的色坐标预先确定。

在图2中所示的例子中，有效范围VR的边界D4min由对于小于D4min的D4的值来说具有比1高的值的函数F2确定。有效范围VS的边界D4max由对于大于D4max的D4的值来说具有比1高的值的函数F3确定。基本上，如果不存在这种公共范围VR，则输入颜色就会在四基色色域之外，从而不能被正确地再现。对于这样的颜色，应当采取裁减法，将这些颜色裁减到色域。在没有预公开的欧洲专利申请05102641.7中解释了计算公共范围D4min到D4max的方案，其在这里通过参考而被引入。公共范围VR的存在表示，对于从三个输入分量R，G，B的特定值到四个驱动分量D1到D4的转换，存在许多可能的解。有效范围VR包含提供转换的驱动分量D4所有可能值，对于该转换，四个子像素的强度和颜色恰好对应于由三个输入分量R，G，B所表示的那些。通过将驱动分量D4的选定值代入方程4中可获得其他三个驱动分量D1到D3的值。

图2进一步显示了线LC1和LC2。线LC1表示驱动分量D4的亮度，线LC2表示驱动分量D1到D3的亮度。因而，N个驱动分量的第一子集仅包括表示相关联的子像素的亮度的加权驱动分量D4。N个驱动分量的第二子集包括三个驱动分量D1到D3的加权线性组合，使得该线性组合表示与这三个驱动分量D1到D3相关联的子像素的组合的亮度。在线LC1和LC2的交点处(在该处产生驱动值D4opt)，驱动分量D4的亮度等于驱动分量D1到D3的组合的亮度。

对于在偶数帧过程中驱动一组基色而在奇数帧过程中驱动其余组基色的光谱连续显示器3，该等亮度约束尤其值得关注。该算法将在等亮度约束下由输入分量R，G，B定义的给定输入颜色处理成输出分量D1到DN，从而使得在偶数帧过程中由第一子集子像素产生的亮度等于在奇数帧过程中由第二子集子像素产生的亮度。因而，N个驱动分量的第一子集在偶数帧过程中驱动第一子集子像素，N个驱动分量的第二子集在奇数帧过程中驱动第二子集子像素，或者相反。如果对于给定输入颜色，在两种帧过程中不可能达到等亮度，则将输入颜色裁减为允许等亮度的值，或者裁减输出分量以获得尽可能相等的亮度。

例如，在RGBY显示器(R＝红色，G＝绿色，B＝蓝色，且Y＝黄色)中，仅仅蓝色和绿色子像素在偶数帧中驱动，而仅仅红色和黄色子像素在奇数帧中驱动，或者相反。当然，任何其他颜色组合也是可能的。在该例子中，在图2中，两条线LC1和LC2应分别表示蓝色加绿色驱动分量的亮度，以及黄色和红色驱动分量的亮度。在两条线LC1和LC2相交处的驱动分量D4的值D4opt是最佳值，在该最佳值处蓝色和绿色子像素的亮度等于红色和黄色子像素的亮度。该方案可将时间闪烁(temporal flicker)最小化。

实际上，方程1通过给矩阵T增加第四行而被扩展。该第四行定义附加方程

t21*D1+t22*D2-t23*D3-t24*D4＝0

因为Cy定义亮度，所以系数是t21到t24。第一子集包含驱动值D1和D2的线性组合，第二子集包含驱动值D3和D4的线性组合，所述值为零。该附加方程给方程1增加等亮度约束。因而，该扩展方程的解一方面给由驱动分量D1和D2驱动的子像素SP1和SP2提供等亮度，另一方面给由驱动分量D3和D4驱动的子像素SP3和SP4提供等亮度。该扩展方程由下述方程定义

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}t11& t12& t13& t14\\ t21& t22& t23& t24\\ t31& t32& t33& t34\\ t21& t22& -t23& -t24\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]=\left[\mathrm{TC}\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]$ 方程5

通过计算下面的式子可以很容易解出方程5

$\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}\mathrm{TC}11& \mathrm{TC}12& \mathrm{TC}13& \mathrm{TC}14\\ \mathrm{TC}21& \mathrm{TC}22& \mathrm{TC}23& \mathrm{TC}24\\ \mathrm{TC}31& \mathrm{TC}32& \mathrm{TC}33& \mathrm{TC}34\\ \mathrm{TC}41& \mathrm{TC}42& \mathrm{TC}43& \mathrm{TC}44\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]=\left[{\mathrm{TC}}^{-1}\right]\×\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]$ 方程6

其中[TC^-1]是[TC]的逆矩阵。

如果所有的驱动分量D1到D4都具有有效值，(如果被归一化，如果0≤Di≤1，i＝1到4，则所有的驱动分量D1到D4都具有有效值是真的(true))则驱动分量D1到D4的解会有意义。对于由输入分量R，G，B定义的一些输入颜色，这将是不能达到的。驱动分量D4的最佳驱动值D4opt对应于允许无闪烁操作的驱动值，且由下述方程定义

D4opt＝TC41*Cx+TC42*Cy+TC43*Z    方程6

系数TC41，TC42，TC43不依赖于输入颜色。通过使用方程4计算其他驱动分量D1到D4的值。只要最佳驱动值D4opt产生在有效范围VR内，该解就在偶数和奇数子帧中提供等亮度。

如果最佳值D4opt不产生在有效范围VR内，则将该值裁减到最近的边界值D4min或D4max，且该被裁减的值用于使用方程4确定其他驱动分量D1到D3的值。现在，亮度在偶数和奇数子帧中不相等。然而，由于通过向着最近的边界值裁减，所以产生最小误差。亮度误差由下述方程定义

ΔL＝(t21*D1+t22*D2)-(t23*D3+t24*D4)

通过代入方程4其提供

ΔL＝(P1’*t21+P2’*t22-P3’*t23)+

      D4opt(k1*t21+k2*t22-k3*t23-t24)

如果D4opt没有被裁减，则其为零。然而，该裁减给最佳值D4opt增加了误差ΔD4。最终的亮度误差为

ΔL＝ΔD4(k1*t21+k2*t22-k3*t23-t24)必须注意，项k1*t21+k2*t22-k3*t23-t24为常数，从而亮度误差ΔL仅由误差ΔD4的值确定。因而，驱动分量D4的最小误差使得在不同的子帧过程中产生子像素组的亮度的最小误差。

通过给定义三个输入分量R，G，B与四个驱动分量D1到D4之间关系的三个方程增加第四个等亮度方程而将三个输入分量R，G，B转换为四个驱动分量D1到D4的方法对于具有由四个子像素SP1到SP2所供给的四基色的任何光谱连续显示器非常有效。对于基色的色点没有限制。作为转换的一部分，所述算法还可直接用于六基色***。所述算法还可用于高于4个的任何其他数目的基色(每个像素的子像素)。但是，通常，如果不进行进一步的约束，这导致产生可能解的范围。该方案的一个优点是避免了大且昂贵的查看表。该转换是低成本，因为每个采样仅仅必须进行17个乘法，14个加法，两个最小/最大操作。

图3显示了用于解释附加方程的另一个实施方式的图表。图3显示了其中N＝4的例子，显示器是RGBW显示器，第四个方程定义了等亮度约束。在该例子中，在RGBW显示器中，驱动分量D1驱动红色子像素，驱动分量D2驱动绿色子像素，驱动分量D3驱动蓝色子像素，驱动分量D4驱动白色子像素。现在，如果在三个输入分量R，G，B的特定值处是可能的，那么RGB子像素的亮度保持等于白色像素的亮度，以将空间非均匀性最小化。代替RGBW，也可使用其他颜色，只要单个子像素的颜色可以由其他三个子像素的组合来产生。

图3显示了作为第四驱动分量D4的函数的三个驱动分量D1到D3。第四驱动分量D4沿水平轴描述，三个驱动分量D1到D3与第四驱动分量D4一起沿垂直轴描述。用于驱动显示器3的子像素的驱动分量D1到D4在下面还称作驱动信号。相同驱动采样的驱动信号D1到D4可以驱动相同像素的子像素。可选择地，相邻采样的驱动分量D1到D4可以再取样到相同像素的子像素。现在，实际上不是所有的驱动分量D1到D4都分配给子像素。

三个驱动信号D1到D3被定义为第四个驱动信号D4的函数：F1＝D1(D4)，F2＝D2(D4)，及F3＝D3(D4)。第四个驱动信号D4是通过原点的直线，且具有为一的第一导数。在该例子中，选择线性光域，其中函数F1到F3为直线。四个驱动信号D1到D4的有效范围被归一化到间隔0到1。第四个驱动信号D4的公共范围VR从值D4min延伸到D4max，并包括这些边界值，在该公共范围VR中，所有三个驱动信号D1到D3都具有在它们的有效范围内的值。

在该实施方式中，假定直线F4也表示白色子像素SP4的亮度。线Y(D4)表示对于特定的三个输入分量R，G，B的RGB子像素SP1到SP3的组合亮度。线Y(D4)表示的亮度向着白色W子像素的亮度归一化，从而使得在线Y(D4)和线D4(D4)的交点处，RGB子像素SP1到SP3的组合亮度等于W子像素SP4的亮度。该交点出现在驱动分量D4的值D4opt处。再者，通过在方程4中代入D4opt得到其他驱动分量D1到D3的值。

在W子像素SP4的色度与由RGB子像素SP1到SP3建立的色度图的白色点一致的特定情形中，函数F1到F3变得简单得多：方程4的所有系数k1到k3具有相等的负值。因而表示函数F1到F3的线与线P4＝P4以相同的角度相交。如果此外W子像素SP4的最大可能亮度等于RGB子像素SP1到SP3的最大可能亮度，则方程4的系数k1到k3具有值-1，且表示函数F1到F3的线与线P4＝P4以90度相交。

给用于定义四个驱动分量D1到D4与三个输入分量R，G，B之间关系的三个方程增加定义等亮度约束的第四个线性方程的这个方案提高了RGB与W子像素之间的空间均匀性。实际上，通过给矩阵T增加第四行扩展了方程1。第四行定义附加方程

t21*D1+t22*D2+t23*D3-t24*D4＝0

因为Cy在线性XYZ色空间中定义亮度，所以系数是t21到t24。第一子集包含驱动RGB子像素SP1，SP2，SP3的驱动值D1，D2和D3的线性组合。第二子集包含仅包括驱动值D4的线性组合。该附加方程给方程1增加等亮度约束。因而，该扩展方程的解一方面给由驱动分量D1，D2，D3驱动的子像素SP1，SP2和SP3的组合亮度提供了等亮度，另一方面给由驱动分量D4驱动的子像素SP4提供了等亮度。该扩展方程由下述方程定义

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}t11& t12& t13& t14\\ t21& t22& t23& t24\\ t31& t32& t33& t34\\ t21& t22& t23& -t24\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]=\left[{\mathrm{TC}}^{\′}\right]\×\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]$ 方程7

通过计算下面的式子很容易解方程6

$\left[\begin{array}{c}D1\\ D2\\ D3\\ D4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{TC}11}^{\′}& {\mathrm{TC}12}^{\′}& {\mathrm{TC}13}^{\′}& \mathrm{TC}14^{\′}\\ {\mathrm{TC}21}^{\′}& {\mathrm{TC}22}^{\′}& \mathrm{TC}23^{\′}& {\mathrm{TC}24}^{\′}\\ {\mathrm{TC}31}^{\′}& {\mathrm{TC}32}^{\′}& {\mathrm{TC}33}^{\′}& {\mathrm{TC}34}^{\′}\\ {\mathrm{TC}41}^{\′}& {\mathrm{TC}42}^{\′}& {\mathrm{TC}43}^{\′}& {\mathrm{TC}44}^{\′}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]=\left[{\mathrm{TC}}^{\′-1}\right]\×\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\\ 0\end{array}\right]$

其中[TC^-1]是[TC’]的逆矩阵。

驱动分量D4的最佳驱动值D4opt对应于允许最佳空间均匀性的驱动值，因而由下面的方程定义

D4opt＝TC41’*Cx+TC42’*Cy+TC43’*Cz    方程8必须注意到，方程8具有与方程6相同的结构，仅仅是矩阵系数不同。

如就图2的例子讨论的，如果确定的最佳驱动值D4opt出现在有效范围VR之外，则将该最佳驱动值裁减到最近的边界值D4min或D4max。

图4显示了依照本发明的转换的实施方式的实施例的方框图。虚线块5与将三基色输入信号IS转换为N基色驱动信号DS的***1相同。然而，在图1中，三基色输入信号IS是不必在线性光域中定义的RGB信号。在图4中，假定三基色输入信号IS由线性XYZ色空间的输入分量Cx，Cy，Cz在线性光域中定义。三基色输入信号IS可直接在线性XYZ色空间中定义，或者首先从非线性色空间(如RGB色空间)转换到线性XYZ色空间。转换***5包括计算单元51、裁减单元52、计算单元53、间隔单元50、和存储单元54。这些单元可被实施为硬件或软件模块。

间隔单元50接收输入分量Cx，Cy和Cz并确定第四驱动分量D4的边界值D4min和D4max。间隔单元50进一步计算对于矢量[P1’P2’P3’]的值，该矢量表示如果显示***仅包含三基色而获得的基色值。如关于方程2和3所阐述的，该矢量由下述方程定义

$\left[\begin{array}{c}{P1}^{\′}\\ {P2}^{\′}\\ P{3}^{\′}\end{array}\right]=\left[A^{-1}\right]\×\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]$

其中[A^-1]是方程2中定义的矩阵[A]的逆矩阵。因而，该矢量的分量P1’，P2’，P3’的值依赖于输入分量Cx，Cy，Cz的值。

存储单元54存储值B1，B2，B3和方程4的系数k1，k2，k3的值。值B1，B2，B3依赖于应用。在关于图2所讨论的实施例中，对于其中时间闪烁最小化的光谱连续显示器3，由方程6定义驱动分量D4的最佳驱动值D4opt。系数TC41，TC42，TC43不依赖于输入颜色，且被预先存储。因而，对于该实施例，值B1，B2，B3分别与系数TC41，TC42，TC43相等。在关于图3所讨论的实施例中，对于其中空间均匀性最佳化的RGBW显示器3，由方程8定义了驱动分量D4的最佳驱动值D4opt。还有现在，系数TC41’，TC42’，TC43’不依赖于输入颜色且被预先存储。因而，对于该实施例，值B1，B2，B3分别与系数TC41’，TC42’，TC43’相等。

计算单元51接收输入分量Cx，Cy，Cz以及值B1，B2，B3，以根据方程6或8确定驱动分量D4的最佳驱动值D4opt。裁减单元52接收最佳驱动值D4opt以及边界值D4min和D4max，并供给最佳驱动值D4opt’。裁减单元52检查由计算单元51计算的最佳驱动值D4opt是否出现在由间隔单元50确定的具有边界值D4min和D4max的有效范围VR内。如果最佳驱动值D4opt出现在有效范围VR内，则最佳驱动值D4opt’等于最佳驱动值D4opt。如果最佳驱动值D4opt出现在有效范围VR之外，则最佳驱动值D4opt’变得等于最接近于最佳驱动值D4opt的边界值D4min，或者D4max。

最佳驱动值D4opt’是转换***5的输出信号DS的输出分量D4。计算单元53通过将输入分量D4代入方程4中计算其他输出分量D1到D3。

应当注意，描述了对于光谱连续显示器3和RGBW显示器的等亮度约束，对于N＝4的实施方式。然而，本发明的范围比如由权利要求所确定的范围要宽得多。相同的方案对于N＞4也是可能的。增加用于定义对于N个驱动分量D1，...，DN的第一子集和N个驱动分量D1，...，DN的第二子集的线性组合的值的至少一个线性方程以获得一扩展组方程，将使由该线性方程强加的约束所限定的可能的解变窄。这种线性方程给驱动分量D1，...，DN的不同子集强加了加权亮度约束。对于N＞4可将该亮度约束与其他约束(例如驱动分量D1到DN的最小值或最大值)进行组合。

该算法对于使用光谱连续的多基色显示器的便携或移动应用领域来说非常有吸引力。然而，该算法可用在希望光谱连续方案的优点而避免闪烁的主要缺点的其他光谱连续应用领域(如TV、计算机、医疗显示器)中。该算法可仅用于特定的颜色分量或用于输入信号的特定范围。例如该算法可以不包括对闪烁没有贡献或仅有最小贡献的子像素的驱动分量。或者，该算法不用于饱和的或明亮的颜色。

应当注意，上述实施方式只是图示说明，并不限制本发明，本领域普通技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下能设计出一些可选择的实施方式。

在权利要求中，放在括号中的任何附图标记不应理解为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除存在除权利要求中所述之外的其他元件或步骤。元件前面的量词“一个”不排除存在多个这样的元件。可通过包含几个不同元件的硬件的方式，和通过合适的编程计算机的方式来实现本发明。在列举几个部件的设备权利要求中，可通过同一个硬件产品实现这些部件中的几个。在相互不同的从属权利要求中描述的某些方式不表示这些方式的组合不能获得优点。

Claims (18)

1.一种将三基色输入信号(IS)转换为N基色驱动信号(DS)的方法，所述三基色输入信号在每一输入采样中都包括三个输入分量(R，G，B)，所述N基色驱动信号在用于驱动着色显示器的N个子像素(SP 1，...，SPN)的每一输出采样中都包括N≥4个驱动分量(D1，...，DN)，所述N个子像素(SP1，...，SPN)具有N个基色，所述方法包括：

-给定义N个驱动分量(D1，...，DN)与三个输入分量(R，G，B)之间关系的三个方程增加(10)至少一个线性方程，该至少一个线性方程用于定义N个驱动分量(D1，...，DN)的第一子集和N个驱动分量(D1，...，DN)的第二子集的组合的值，以获得一扩展组方程，以及

-从该扩展组的方程确定(10)N个驱动分量(D1，...，DN)的解。

2.如权利要求1中所述的方法，其中第一子集包括N个驱动分量(D1，...，DN)的1≤M1＜N的第一线性组合(LC1)，第二子集包括N个驱动分量(D1，...，DN)的1≤M2＜N的第二线性组合(LC2)，其中对于M1＝1的第一线性组合(LC1)、和/或对于M2＝1的第二线性组合(LC2)仅包括N个驱动分量(D1，...，DN)中的单个，第一线性组合(LC1)定义第一子集的第一值，第二线性组合(LC2)定义第二子集的第二值，其中对第二线性组合(LC2)有贡献的驱动分量(D1，...，DN)对第一线性组合(LC1)没有贡献，反之亦然。

3.如权利要求2中所述的方法，其中M1等于M，M2等于N-M，其中从第一线性组合(LC1)减去第二线性组合(LC2)，所述值大致为零，以获得大致相同的第一和第二线性组合。

4.如权利要求3中所述的方法，其中与M个驱动分量(D1，...，DM)的第一子集相关联的第一组子像素(SP1，...，SPN)和与N-M个驱动分量(DM+1，...，DN)的第二子集相关联的第二组子像素(SP1，...，SPN)相邻设置。

5.如权利要求4中所述的方法，其中第一子集包括用于驱动三个非白色子像素(SP1，SP2，SP3)的第一驱动分量(D1)、第二驱动分量(D2)、和第三驱动分量(D3)，第二子集包括用于驱动白色子像素(SP4)的第四驱动分量(D4)。

6.如权利要求5中所述的方法，其中三基色输入信号(IS)的相同输入采样的第一输入分量(R)、第二输入分量(G)、和第三输入分量(B)映射到相邻设置的三个非白色子像素(SP1，SP2，SP3)和白色子像素(SP4)。

7.如权利要求5中所述的方法，其中由三基色输入信号(IS)定义的输入图像的特定线的特定输入采样映射到三个非白色子像素(SP1，SP2，SP3)，其中邻近该特定输入采样的其他输入采样映射到白色子像素(SP4)。

8.如权利要求5中所述的方法，其中白色子像素(SP4)的色点与三个非白色子像素(SP1，SP2，SP3)的白色点一致。

9.如权利要求4中所述的方法，其中显示器(3)是光谱连续显示器，其中在第一帧中显示第一子集，在第一帧随后的第二帧中显示第二子集。

10.如权利要求9中所述的方法，其中第一子集包括用于驱动第一组子像素(SP1，...，SPN)的第一组驱动分量(D1，...，DN)，其中第二子集包括用于驱动第二组子像素(SP1，...，SPN)的第二组驱动分量(D1，...，DN)，第二组的子像素(SP1，...，SPN)具有除第一组的子像素(SP1，...，SPN)之外的其他基色。

11.如权利要求1中所述的方法，其中N个驱动分量(D1，...，DN)具有其中它们的值为有效的有效范围，其中该方法进一步包括：

-确定(10)该扩展组方程的解是否提供有效的N个驱动分量(D1，...，DN)的值，如果没有，

-将N个驱动分量(D1，...，DN)的至少一个值裁减为所述有效范围的最近边界。

12.如权利要求11中所述的方法，其中N＝4，该方法进一步包括：

-定义(10)用于表示N个驱动分量中的三个分量(D1，D2，D3)的三个函数(F1，F2，F3)作为N个驱动分量的剩余的第四分量(D4)的函数，

-确定(10)第四驱动分量(D4)的有效范围(VR)，其中N个驱动分量  的所有四个分量(D1，D2，D3，D4)都具有有效值，以及

-如果所述解提供在第四驱动分量(D4)的有效范围(VR)之外的第四驱动分量(D4)的值，则将该第四驱动分量(D4)的值裁减(10)到第四驱动分量(D4)的有效范围(VR)的最近边界(D4min，D4max)。

13.一种计算机程序产品，其包括能使处理器(10)执行权利要求1的方法的处理器可读代码，该处理器可读代码包括：

-用于给定义N个驱动分量(D1，...，DN)与三个输入分量(R，G，B)之间关系的三个方程增加至少一个线性方程的代码，该至少一个线性方程定义N个驱动分量(D1，...，DN)的第一子集和N个驱动分量(D1，...，DN)的第二子集的组合的值，以获得一扩展组方程，以及

-用于从该扩展组方程确定(10)N个驱动分量(D1，...，DN)的解的代码。

14.如权利要求13中所述的计算机程序产品，其中该计算机程序产品为图像处理应用中的软件插件。

15.一种用于将三基色输入信号(IS)转换为N基色驱动信号(DS)的***，所述三基色输入信号在每一输入采样中都包括三个输入分量(R，G，B)，所述N基色驱动信号在用于驱动着色显示器的N个子像素(SP1，...，SPN)的每一输出采样中都包括N＝4个的驱动分量(D1，...，D4)，所述N个子像素(SP1，...，SPN)具有N个基色，所述***包括：

-用于给定义N个驱动分量(D1，...，DN)与三个输入分量(R，G，B)之间关系的三个方程增加(10)至少一个线性方程的装置，该至少一个线性方程定义N个驱动分量(D1，...，DN)的第一子集和N个驱动分量(D1，...，DN)的第二子集的组合的值，以获得一扩展组方程，以及

-用于从该扩展组方程确定(10)N个驱动分量(D1，...，DN)的解的装置。

16.一种显示装置，包括权利要求15的***、用于接收表示将要显示的图像的输入信号(IV)以给***供给三个输入分量(R，G，B)的信号处理器(4)、和用于给显示器件(3)的子像素(SP1，...，SPN)供给N个驱动分量(D1，...，DN)的显示器件(3)。

17.一种照相机，包括权利要求15的***、和供给三基色输入信号(IS)的图像传感器。

18.一种便携器件，包括权利要求16的显示装置或权利要求17的照相机。

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