CN104981861A - 信号转换装置和方法以及程序和记录介质 - Google Patents

Abstract

求出输入像素数据(Ri、Gi、Bi)的每个像素的最大值(Yimax)和最小值(Yimin)，使用函数g(Yimax,Yimin)求出彩度调整值(X)，并且通过函数f(Yimin)求出白色像素数据(Wo)，使用它们求出输出像素数据(Ro、Go、Bo)。在由RGB的3色数据表示的彩度较高的情况下，也能够进行调整以将其转换成明亮度得到提高而不改变色相的RGBW的4色数据。

Description

信号转换装置和方法以及程序和记录介质

技术领域

本发明涉及信号转换装置和方法。本发明还涉及用于使计算机执行信号转换装置的功能或信号转换方法的处理的程序以及记录有程序的记录介质。

背景技术

以往，公知有能够使用在红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的3色中加上白色(W)的合计4色来显示图像的图像显示装置(液晶显示器、投影仪、有机EL显示器等)。在本说明书中将其称作RGBW型显示装置。例如通过使白色光分别通过RGB的滤色器而得到RGB的3色，但是，在通过滤色器时光量减少，因此，在仅使用RGB的3色的图像显示装置中，存在很难提高亮度的课题。W不需要滤色器(设置透明滤镜即可)，不会由于滤色器而产生光量的减少，因此，在RGBW型显示装置中，与仅利用RGB的3色来显示图像的图像显示装置相比，具有容易实现高亮度的优点。

并且，在液晶等伴有背光的RGBW型显示装置中，由于能够以更低的背光照度实现与仅利用RGB的3色来显示图像的图像显示装置相同的亮度，因此，具有能够实现节电化的优点。

通常，由于供给到显示装置的输入像素数据由RGB的3色数据构成，因此，在RGBW型显示装置中，需要将RGB的3色数据转换成RGBW的4色数据后进行显示。在未适当进行该转换的情况下，例如在全部显示色中混入W即白色，图像泛白，特别是在彩色显示中，输入像素数据成为不希望的显示。

作为从RGB的3色数据转换成RGBW的4色数据的手法，在专利文献1和非专利文献1中公开有使明亮度提高而不改变色相和彩度的手法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-147666号公报

非专利文献

非专利文献1：SID 03Digest,P.1212～1215,TFT-LCD with RGBW Color System,Beak-woon Lee等

发明内容

发明要解决的课题

但是，在这些文献公开的手法中，存在如下课题：在由RGB的3色数据表示的彩度较高的情况下，无法设定较高的值作为转换后的W的数据，无法提高明亮度。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的信号转换装置的特征在于，该信号转换装置具有：像素值比较部，其输出与各像素有关的RGB的输入像素数据Ri、Gi、Bi的最大值Yimax和最小值Yimin；彩度调整值计算部，其设根据所述最大值Yimax和所述最小值Yimin通过后述式(1)求出的值L为上限，使用不高于所述上限的第1函数g(Yimax,Yimin)求出彩度调整值X；三色像素值计算部，其使用所述输入像素数据Ri、Gi、Bi、所述最大值Yimax、所述最小值Yimin、所述彩度调整值X，通过后述式(4r)、(4g)、(4b)求出输出像素数据Ro、Go、Bo；以及白色像素值计算部，其根据所述最小值Yimin，使用第2函数f(Yimin)求出白色像素数据Wo，在所述彩度调整值X大于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，提高输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度，在所述彩度调整值X小于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，降低输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度。

发明效果

根据本发明，在由RGB的3色数据表示的彩度较高的情况下，也能够将该数据转换成使明亮度提高而不改变色相的RGBW的4色数据。

并且，能够进行如下的信号转换：在彩度调整值X取大于白色像素数据Wo的值时提高彩度，在彩度调整值X取小于白色像素数据Wo的值时降低彩度。

即，根据如何设定决定彩度调整值X的第1函数g(Yimax,Yimin)和决定白色像素数据Wo的第2函数f(Yimin)，能够改变彩度的变化方式。

并且，根据本发明，不将RGB的像素数据的各个灰度值限制成数字数据的上限值而使其连续变化，能够对彩度赋予期望的变化。

并且，由于能够不依赖于输入像素数据的彩度来决定白色像素数据的灰度值，因此，通过将白色像素数据的灰度值设定成较大的值，能够更加自由地提高利用RGBW型显示部驱动本发明的信号转换装置的输出的情况下的亮度，与以往相比，能够利用更小的电力得到必要的亮度。

进而，在利用本发明的信号转换装置的输出来驱动在由某个灰度值的RGB的像素数据显示的亮度与由相同灰度值的白色像素数据显示的亮度之间存在差异的RGBW型显示部的情况下，通过根据该亮度的差异来调整彩度调整值，能够进行适当的RGBW信号转换。

附图说明

图1是概略地示出本发明的实施方式1的信号转换装置100的结构例的框图。

图2是概略地示出实施方式1的彩度调整值计算部2的结构例的框图。

图3是示出实施方式1的函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的系数值的变化的曲线图。

图4是示出上限L相对于最小值Yimin的变化的曲线图。

图5是概略地示出本发明的实施方式2中使用的彩度调整值计算部2的结构例的框图。

图6是概略地示出实施方式2中使用的白色像素值计算部4的结构例的框图。

图7是示出实施方式2中使用的函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的一例的曲线图。

图8是示出实施方式2中使用的函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的另一例的曲线图。

图9是示出实施方式2中使用的函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的又一例的曲线图。

图10是概略地示出实施方式2中使用的彩度调整值计算部2的另一个结构例的框图。

图11是概略地示出实施方式2中使用的白色像素值计算部4的另一个结构例的框图。

图12是概略地示出本发明的实施方式3的显示装置300的结构的框图。

图13的(a)和(b)是示出构成显示部的像素的副像素的配置例子的图。

图14是示出实施方式3的由RGB显示的亮度和由W显示的亮度的曲线图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

图1是概略地示出本发明的实施方式1的信号转换装置100的结构的框图。该信号转换装置100将由与各像素有关的RGB的3色数据(输入像素数据)Ri、Gi、Bi构成的输入图像信号Di转换成由RGBW的4色数据(输出像素数据)Ro、Go、Bo构成的输出图像信号Do并进行输出。

优选输入像素数据是Ri、Gi、Bi分别是相对于R、G、B的3色的亮度直线变化的数据。但是，本发明不限于此。这是因为，在一般的图像显示上要求的显示特性中，不会根据有无去除伽马特性而对要显示的图像的画质造成重大影响。

一般情况下，位图或MPEG等图像/视频数据中包含的RGB的3色的像素数据是R、G、B分别表现0～255范围内的灰度值的8比特的数字数据，该数据大多结合显示装置的伽马特性来进行灰度转换。为了将该数字数据转换成灰度值相对于亮度直线变化的数据，需要去除伽马特性。在去除伽马特性的过程中，为了确保运算精度并抑制灰度溃败的产生，需要增加表现相对于亮度直线变化的数据的比特数。当数据的比特数增加时，信号转换装置100进行的转换处理涉及的电路变得复杂且规模变大，成本上升。

为此，可以设输入像素数据Ri、Gi、Bi为未去除伽马特性的R、G、B分别表现0～255范围内的灰度值的8比特的数字数据。即，不管输入像素数据Ri、Gi、Bi是灰度值相对于亮度直线变化的数据还是未去除伽马特性的数字数据，本发明的信号转换装置100中的信号转换都不会妨碍应用。在以后的实施方式的说明中，设输入像素数据Ri、Gi、Bi为表现0～255范围内的灰度值的8比特的数字数据。

在输入像素数据Ri、Gi、Bi为未去除伽马特性的R、G、B分别表现0～255范围内的灰度值的8比特的数字数据时，信号转换装置100的输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo也作为未去除伽马特性的数字数据给出。输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo被输出到RGBW型显示部(参照后述图12)，作为图像进行显示。

在以后的实施方式的说明中，设输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo为与输入像素数据Ri、Gi、Bi相同的8比特的数字数据，但是，为了进一步提高运算结果的精度，也可以将比特数增加到10比特或12比特等。在输出像素数据Ro、Go、Bo的比特数大于RGBW型显示部能够对应的比特数时，例如通过使用误差扩散法等，能够维持运算结果的精度并降低比特数进行输出。

在图1中，信号转换装置100具有像素值比较部1、彩度调整值计算部2、三色像素值计算部3和白色像素值计算部4。下面，对各部的动作进行说明。

像素值比较部1将输入像素数据Ri、Gi、Bi作为输入，对与各像素有关的这些数据的值(像素值)进行比较，输出其最大值(每个像素的最大值)Yimax和最小值(每个像素的最小值)Yimin。

彩度调整值计算部2将像素值比较部1输出的最大值Yimax和最小值Yimin作为输入，通过将最大值Yimax和最小值Yimin作为变量的预定的函数g(Yimax,Yimin)计算每个像素的彩度调整值X并进行输出。

图2示出实施方式1中的彩度调整值计算部2的结构。图示的彩度调整值计算部2具有上限计算部21、暂定值计算部22和决定部23。

上限计算部21将像素值比较部1输出的最大值Yimax和最小值Yimin作为输入，通过进行以下运算来求出上限L。

【数学式1】

$L=\frac{Yi\max \×Yi\min }{Yi\max -Yi\min }---\left(1\right)$

暂定值计算部22根据将最小值Yimin作为变量的预定的函数gt(Yimin)求出暂定值Xt。

【数学式2】

Xt＝gt(Yimin)       (2)

决定部23对上限L和暂定值Xt进行比较，输出较小一方的值作为彩度调整值X。即，彩度调整值X被限制成上限L以下。

另外，在最大值Yimax和最小值Yimin相等的情况下，式(1)的分母为0，因此，无法在计算机上求出上限L。因此，该情况下，认为上限L为无限大，无条件地输出暂定值Xt作为彩度调整值X。

综上所述，在彩度调整值计算部2中求出彩度调整值X的处理可以使用将最大值Yimax和最小值Yimin作为变量的函数g(Yimax,Yimin)如下表示。

【数学式3】

三色像素值计算部3将输入像素数据Ri、Gi、Bi、像素值比较部1输出的最大值Yimax和最小值Yimin、彩度调整值计算部2输出的彩度调整值X作为输入，进行由以下式子给出的运算，求出输出像素数据Ro、Go、Bo并进行输出。

【数学式4】

$Ro=Ri\×\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X---\left(4r\right)$

$Go=Gi\×\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X---\left(4g\right)$

$Bo=Bi\×\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X---\left(4b\right)$

白色像素值计算部4将像素值比较部1输出的最小值Yimin作为输入，通过将最小值Yimin作为变量的预定的函数f(Yimin)求出白色像素数据Wo并进行输出。另外，由于白色像素数据Wo是8比特的数字数据，因此，函数f(Yimin)需要取0～255的值。

【数学式5】

Wo＝f(Yimin)      (5)

在本实施方式的信号转换装置100中，对从RGB的3色的像素数据Ri、Gi、Bi转换成RGBW的4色的像素数据Ro、Go、Bo、Wo的方法进行详细说明。

作为表现颜色的方法，提出了各种颜色空间。例如，HSV颜色空间是由色相H、彩度S、明亮度V这3个成分构成的颜色空间。能够使用表示RGB的3色的颜色成分的8比特的数字数据Rn、Gn、Bn，使用以下的式子求出H、S、V。式中的Ynmax和Ynmin表示数字数据Rn、Gn、Bn的最大值和最小值。

【数学式6】

$H=Arctan\left\{\sqrt{3}\frac{Gn-Bn}{2Rn-Gn-Bn}\right\}---\left(6h\right)$

$S=\frac{Yn\max -Yn\min }{Ynmax}---\left(6s\right)$

$V=\frac{Ynmax}{255}---\left(6v\right)$

因此，输入像素数据Ri、Gi、Bi的色相Hi、再度Si、明亮度Vi分别由以下的式(7h)、式(7s)、式(7v)表示。

【数学式7】

$Hi=Arctan\left\{\sqrt{3}\frac{Gi-Bi}{2Ri-Gi-Bi}\right\}---\left(7h\right)$

$Si=\frac{Yi\max -Yi\min }{Yimax}---\left(7s\right)$

$Vi=\frac{Yi\max }{255}---\left(7v\right)$

说明通过本实施方式的信号转换而使色相H、彩度S、明亮度V如何变化。通过信号转换装置100，输入像素数据Ri、Gi、Bi被转换成输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo。通过同等地使用RGB的3色(使R、G、B的像素数据的灰度值相等)而能够表现非彩色即白色这点在转换前后没有变化，因此，能够将由转换后的白色像素数据表示的白色成分的一部分或全部同等地分配给RGB的3色的像素数据。换言之，对于RGBW的4色的像素数据，如果未将其值限制在能够由8比特表现的范围内，则能够将其置换成具有由Ro+Wo、Go+Wo、Bo+Wo表示的值的3色的像素数据。即，不管是利用通过置换而得到的3色的像素数据来驱动显示部，还是利用RGBW的4色的像素数据来驱动显示部，均能够进行相同亮度的显示。该Ro+Wo、Go+Wo、Bo+Wo这样的3色的像素数据所示的色相Ho由下述式子给出。

【数学式8】

$Ho=Arctan\left\{\sqrt{3}\frac{(Go+Wo)-(Bo+Wo)}{2(Ro+Wo)-(Go+Wo)-(Bo+Wo)}\right\}---\left(8\right)$

这里，当分别利用式(4r)、式(4g)、式(4b)来置换式(8)中的Ro、Go、Bo时，式(8)右边的分数部分的分子成为

【数学式9】

$\begin{array}{c}(Go+Wo)-(Bo+Wo)\\ (Gi\×\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X+Wo)-(Bi\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X+Wo)\\ =\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }\×(Gi-Bi)\end{array}---\left(9\right)$

另一方面，分母成为

【数学式10】

$\begin{array}{c}2(Ro+Wo)-(Go+Wo)-(Bo+Wo)\\ =2(\mathrm{Ri}\×\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X+Wo)-(Gi\×\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max )}-X+Wo)\\ -(Bi\×\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X+Wo)\\ =\frac{(X+Yi\max )}{\left(Yi\max \right)}\×(2Ri-Gi-Bi)\end{array}---\left(10\right)$

因此，

【数学式11】

$\begin{array}{c}Ho\\ =Arc\tan \left\{\sqrt{3}\frac{\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }\×(Gi-Bi)}{\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }\×(2Ri-Gi-Bi)}\right\}\\ =Arc\tan \left\{\sqrt{3}\frac{(Gi-Bi)}{(2Ri-Gi-Bi)}\right\}\\ =Hi\end{array}---\left(11\right)$

通过如上所述进行变形(右边的整理)可知，转换后的色相(由输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo表示的色相)Ho与转换前的色相(由输入像素数据Ri、Gi、Bi表示的色相)Hi相等。由此，在本实施方式的信号转换前后，色相H没有变化。

接着，对彩度S进行说明。设输出像素数据Ro、Go、Bo中的每个像素的最大值为Yomax，每个像素的最小值为Yomin。这里，在使用式(4r)、式(4g)、式(4b)的转换中，转换前的最大值Yimax在转换后成为最大值Yomax。即，当在式(4r)的Ri中代入Yimax，在Ro中代入Yomax时，如下所述。

【数学式12】

$Yomax=Yi\max \×\frac{(X+Yi\max )}{Yimax}-X=Yimax---\left(12\right)$

根据式(12)，可知Yomax与Yimax相等。

同样，Yimin被转换成Yomin。当在式(4r)的Ri中代入Yimin，在Ro中代入Yomin时，如下所述。

【数学式13】

$Yo\min =Yi\min \×\frac{(X+Yi\max )}{Yimax}-X---\left(13\right)$

另一方面，根据式(6s)，通过下述式子求出利用信号转换后的R、G、B的像素数据与W的像素数据之和Ro+Wo、Go+Wo、Bo+Wo进行显示时的彩度So。

【数学式14】

$So=\frac{(Yomax+Wo)-(Yo\min +Wo)}{Yo\max +Wo}=\frac{Yomax-Yomin}{Yomax+Wo}---\left(14\right)$

当利用式(12)、式(13)置换式(14)的Yomax、Yomin，进而使用输入像素数据的彩度Si(参照式(6s))时，能够如下式所述变形。

【数学式15】

$\begin{array}{c}So\\ =\frac{Yi\max -\{Yi\min \×\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X}{Yi\max +Wo}\\ =\frac{{\mathrm{Yimax}}^2-Yi\min \×X-Yi\min \×Yi\max +Yi\max \×X}{Yi\max \×(Yi\max +Wo)}\\ =\frac{(Yi\max -Yi\min )\×(Yi\max +X)}{Yi\max \×(Yi\max +Wo)}\\ =Si\×\frac{Yi\max +X}{Yi\max +Wo}\end{array}---\left(15\right)$

式(15)示出信号转换后的彩度(由输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo表现的彩度)So根据彩度调整值X和白色像素数据Wo的值而变化的情况。在彩度调整值X和白色像素数据Wo相等的情况下，信号转换前后的彩度相等。在彩度调整值X大于白色像素数据Wo的情况下，通过信号转换，彩度提高。相反，在彩度调整值X小于白色像素数据Wo的情况下，通过信号转换，彩度降低。

由于彩度调整值X和白色像素数据Wo分别由式(3)和式(5)给出，因此，两者的大小关系由函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)决定。

这里，为了容易理解说明，如下述式(16)所示，将求出暂定值Xt的函数gt(Yimin)假设成系数为1.2且不具有常数项的一次函数，进行以后的说明。

【数学式16】

gt(Yimin)＝1.2×Yimin        (16)

当将式(16)应用于式(3)时，得到以下的式子。

【数学式17】

并且，能够使用由输入像素数据Ri、Gi、Bi表现的彩度Si，如下所述改写式(17)。

【数学式18】

同样，如下述式(19)所示，将求出白色像素数据Wo的函数f(Yimin)假设成系数为1.1且不具有常数项的一次函数(其中，限制成上限值255)。

【数学式19】

在式(19)中，在Yimin>231.818时被限制成为f(Yimin)＝255即固定值，但是，如果将“255/Yimin”视为针对Yimin的系数，则能够捕捉到随着Yimin增大，一次函数f(Yimin)的系数值逐渐减小。

如上所述，由于式(18)和式(19)的右边均成为对Yimin乘以系数的式子，因此，函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的大小关系由其系数部分的大小来确定。

这里，横轴取1/Si，图3示出函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的系数值如何变化。由于彩度Si取0～1.0的值，因此，横轴的1/Si成为1.0～无限大的值。

在图3中，表示函数g(Yimax,Yimin)的系数的曲线图为实线CG1。在实线CG1中，1/Si为1.0～1.2的区间与利用虚线CG0表示的系数值＝1/Si的曲线图一致，在1/Si为1.2以上的区间内，系数值被固定成1.2。

另一方面，表示函数f(Yimin)的系数的曲线图为实线CF1。实线CF1不依赖于横轴1/Si的值而被固定成1.1。另外，在函数f(Yimin)被限制成上限值255的区间内，函数f(Yimin)的系数实质上取小于1.1的值。该区间是在Yimin取大于255/1.1＝231.818的值时，此时的彩度Si的最大值在Yimax＝255、Yimin＝232时成为Si＝23/255，因此，1/Si成为大于255/23≒11.08的值。

使用图3的曲线图对信号转换后的彩度So进行说明。在图3的横轴1/Si为1.0～1.1的区间Sa内，函数g(Yimax,Yimin)的系数成为小于函数f(Yimin)的系数的值。由此，在区间Sa内，彩度调整值X成为小于白色像素数据Wo的值，其结果是，根据式(15)的关系，信号转换后的彩度So小于信号转换前的彩度(由输入像素数据Ri、Gi、Bi表示的彩度)Si。

另一方面，在图3的横轴1/Si超过1.1的区间Sb内，函数g(Yimax,Yimin)的系数成为大于函数f(Yimin)的系数的值。由此，在区间Sb内，彩度调整值X成为大于白色像素数据Wo的值，其结果是，信号转换后的彩度So大于信号转换前的彩度(由输入像素数据Ri、Gi、Bi表示的彩度)Si。

在上述例子中，函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的大小关系根据输入像素数据的彩度Si而变化，但是，函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)与彩度Si的关系根据上述函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的内容而变化。并且，函数g(Yimax,Yimin)与函数f(Yimin)的大小关系也根据函数g(Yimax,Yimin)、f(Yimin)的内容而变化。在决定函数g(Yimax,Yimin)、f(Yimin)时，可以设定始终成为g(Yimax,Yimin)>f(Yimin)的函数，根据信号转换而始终使彩度上升，相反，也可以设定始终成为g(Yimax,Yimin)<f(Yimin)的函数，根据信号转换而始终使彩度降低。

但是，在本实施方式中，对函数g(Yimax,Yimin)设定由式(1)给出的上限L。在求出Yomin的式(13)中，给出Yomin不会成为负值，即Yomin成为0以上的值的条件(式(13)的右边为0以上的条件)，由此，如下所述得到该上限L的设定。

【数学式20】

$Yo\min =Yi\min \&times;\frac{(X+Yi\max )}{Yi\max }-X\&GreaterEqual;0---\left(20\right)$

当对该式子进行变形时，得到以下的不等式。

【数学式21】

$X\&le;\frac{Yimax\&times;Yi\min }{Yimax-Yi\min }=L---\left(21\right)$

图4示出纵轴取由式(1)给出的上限L，横轴取Yimin。实线L0是设Yimax＝255时的曲线图，实线L1是设Yimax＝128时的曲线图，实线L2是设Yimax＝32时的曲线图。如图4所示，上限L成为Yimax越大时则越小的值，能够设定函数g(Yimax,Yimin)的范围减小。

实际上可以说，在输入像素数据的彩度Si较高时，函数g(Yimax,Yimin)容易受到上限L的影响。在图3中，在1/Si为1.0～1.2的区间内，换言之在Si为0.833～1.0的区间内，函数g(Yimax,Yimin)的系数小于1.2的值受到限制，由此可知上述内容。该限制对应于如下情况：当由输入像素数据表示的彩度Si较高时，由于彩度S的上限值决定为1.0，因此，能够通过信号转换而使彩度上升的幅度减小，无法对彩度调整值X设定较大值。

另一方面，在本发明中，关于函数f(Yimin)，除了输出值为0～255的范围以外，没有特别制约，能够自由设定。

最后，对明亮度V进行说明。根据式(12)，由于Yomax＝Yimax，因此，利用下述式子求出明亮度Vo。

【数学式22】

$Vo=\frac{(Yomax+Wo)}{255}=Vi+\frac{Wo}{255}---\left(22\right)$

由此，通过信号转换，明亮度上升白色像素数据Wo除以255而得到的值。

这样，在本发明的信号转换中，在对信号转换前后进行比较的情况下，色相维持不变，明亮度与白色像素数据Wo成比例地上升，彩度根据彩度调整值X与白色像素数据Wo的大小关系而上升或降低。

这里，对彩度调整值X设定依赖于由输入像素数据表示的彩度Si的上限L，另一方面，对于白色像素数据Wo，只要是能够由8比特的数字数据表现的范围即可，没有特别设置制约。

即，在本实施方式的信号转换中，由于能够根据Yimin来计算任意的白色像素数据Wo，因此，能够任意决定明亮度的上升。

在现有的信号转换装置中，关于由信号转换后的像素数据表示的彩度So，不容许从由输入像素数据表示的彩度Si发生变化，因此，在由输入像素数据表示的彩度Si较高的情况下，无法将白色像素数据Wo设定成较大值，有时明亮度Vo的上升受到限制。在本发明中，容许彩度的变化，通过对彩度的变化赋予制约，消除针对该明亮度Vo的限制。

根据本实施方式，通过使明亮度Vo上升，能够提高RGBW型显示部中的亮度。相反来说，能够以更低的电力实现现有的仅使用RGB的3色的图像显示部中实现的亮度。

并且，通过以明亮度的计算方法为基准来决定彩度调整值计算部2的彩度调整值X的计算方法，能够进行信号转换前后的彩度的控制。

另外，在实施方式1中，设函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)为不具有常数项的一次函数来进行说明，但是，函数的形式没有制约，也可以是二次函数或三次函数。并且，还可以是指数函数。并且，也可以在两者中设定完全不同的函数。

能够根据如何设定彩度调整值计算部2中使用的求出彩度调整值X的函数g(Yimax,Yimin)和白色像素值计算部4中使用的求出白色像素数据Wo的函数f(Yimin)来进行控制，以使相对于由输入像素数据表示的彩度Si，由信号转换后的像素数据表示的彩度So进行期望的变化。

例如，如果是图3所示的例子，则在由输入像素数据表示的彩度Si不高的情况下，通过提高由信号转换后的像素数据表示的彩度So，能够防止由于基于白色像素数据Wo的明亮度上升而使得在视觉上看起来显示色较浅。

并且，也可以设为能够变更函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)。例如，能够通过改变式(18)、式(19)的系数的值来进行函数的变更。并且，在函数具有常数项的情况下，能够通过改变常数项的值来进行函数的变更。

也可以根据进行与从本实施方式的信号转换装置输出的像素数据对应的显示的显示部的使用环境，来进行该变更。例如，可以检测使用环境，根据检测结果自动进行上述变更，也可以根据使用者的操作输入来进行上述变更。

该变更可以自动进行，也可以根据使用者的操作输入来进行。

例如，在希望优先提高彩度的情况下，以彩度调整值X大于白色像素数据Wo的方式设定函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)，在希望优先提高明亮度的情况下，设定输出更大值的函数作为求出白色像素数据Wo的函数f(Yimin)。

这样，通过根据使用环境自动变更函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)，能够进行信号转换的切换，能够选择为了提高白天的室外等极明亮的环境下的视觉辨认性而使明亮度上升，或者为了在昏暗的室内等不需要提高明亮度的环境下丰富颜色表现而使彩度上升。

实施方式2

实施方式2的信号转换装置的整体结构与实施方式1中说明的图1的信号转换装置100相同，但是，彩度调整值计算部2和白色像素值计算部4与实施方式1不同。由于其它部分与实施方式1相同，因此省略说明。

图5是概略地示出实施方式2中的彩度调整值计算部2的结构的框图。图示的彩度调整值计算部2由转换表(LookUpTable：LUT)2a构成。

LUT2a使二维地址空间的各个坐标轴取Yimax、Yimin，将Yimax、Yimin作为地址进行输入，将由该地址指定的存储位置中存储的数据作为由上述式(1)表示的函数g(Yimax,Yimin)的值进行输出。如实施方式1所述，函数g(Yimax,Yimin)被限制成上限L以下的值。通过使用LUT，能够实现自由的函数。

图6是概略地示出实施方式2中的白色像素值计算部4的结构的框图。图示的白色像素值计算部4由转换表(LUT)4a构成。LUT4a使一维地址空间的坐标轴取Yimin，将Yimin作为地址进行输入，将由该地址指定的存储位置中存储的数据作为由式(5)表示的函数f(Yimin)的值进行输出。

关于LUT4a的输出值，只要是能够由8比特的数字数据表现的范围(0～255的范围)即可，没有除此以外的制约。通过使用LUT，能够实现自由的函数。

图7、图8、图9示出函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)的设定例。曲线图示出横轴为Yimin，纵轴为通过各个函数得到的彩度调整值X(实线G11、G21、G31)和白色像素数据Wo(虚线F11、F21、F31)。

在图7、图8、图9的任意图中，由虚线F11、F21、F31表示的f(Yimin)在Yimin＝0时为f(Yimin)＝0，在Yimin＝255(最大灰度值)时为f(Yimin)＝255(与Yimin的最大灰度值相等的值)，伴随Yimin在0～255(最大灰度值)内增加，在其整个范围内，f(Yimin)单调递增。

进而，在图7和图8中，由虚线F11、F21表示的f(Yimin)是向上凸的曲线，在图9中，由虚线F31表示的f(Yimin)是向下凸的曲线。

即，在图7所示的设定例中，将函数f(Yimin)设定成沿着向上凸的曲线F11，伴随Yimin的增加而单调递增，使函数g(Yimax,Yimin)在Yimax＝255时呈实线G11所示的弱S字状，即，在Yimin较小的范围内沿着向下凸的曲线单调递增，在Yimin较大的范围内沿着向上凸的曲线单调递增。进而，将表示Yimin较小的范围的函数g(Yimax,Yimin)的曲线设定成，随着Yimax减小，如单点划线G11a、G11b所示，逐渐接近单点划线G10，在Yimax＝Yimin时，与单点划线G10一致。通过这样设定，在输入像素数据的彩度Si较高的情况下(Yimax比较小的情况下)，降低信号转换后的彩度So，在除此以外的情况下，提高信号转换后的彩度So。

根据式(15)，通过彩度调整值X相对于白色像素数据Wo的大小来决定彩度的上升量。如图7所示，通过利用二维的LUT2a构成函数g(Yimax,Yimin)，能够自由设定彩度相对于输入像素数据的变化量。

在图8所示的设定例中，将函数f(Yimin)设定成沿着向上凸的曲线F21，伴随Yimin的增加而单调递增，如实线G21所示，将函数g(Yimax,Yimin)设定成与Yimax无关而相对于Yimin成为山型(在Yimin较小的范围内增加，在Yimin较大的范围内减小)。这样，函数g(Yimax,Yimin)能够设定成在满足不高于图4所示的上限L的条件时仅依赖于Yimin的函数。在图8的设定例中，在Yimin为“82”(第1值)以下和“204”(第2值)以上的范围内，相对于信号转换前的彩度Si，信号转换后的彩度So降低，在Yimin为“83”～“203”的范围内，信号转换后的彩度So提高。

在本实施方式中的信号转换中，式(12)示出Yomax＝Yimax。另一方面，与信号转换后的彩度So提高的情况相比，在信号转换后的彩度So降低的情况下，Yomin的值成为较大值，由输出像素数据Ro、Go、Bo、Wo显示的图像的亮度上升。

即，如图8所示，通过设定成在Yimin较大时，函数g(Yimax,Yimin)小于函数f(Yimin)，能够进一步提高输入像素数据的亮度较高部分的亮度。

在图9所示的设定例中，将函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)双方均设定成伴随Yimin的增加而沿着向下凸的曲线G31、F31单调递增，进而，设定成函数g(Yimax,Yimin)始终大于函数f(Yimin)，从g(Yimax,Yimin)减去f(Yimin)而得到的值伴随Yimin的增加而单调递增。通过这样设定，相对于信号转换前的彩度Si，能够始终提高信号转换后的彩度So。

在本实施方式中的信号转换中，在相同Yimax、Yimin的值中，由函数g(Yimax,Yimin)给出的彩度调整值X越大，则彩度的上升量越大。

即，如图9所示，通过设定成白色像素数据Wo越大则彩度调整值X越大，能够防止在图像整体范围内由于基于白色像素数据Wo的明亮度上升而使得在视觉上看起来显示色较浅，能够在全部灰度范围内连续得到该效果，不会产生不自然的感觉。

一般情况下，在要调整彩度的情况下，进行将由RGB表示的图像信号转换成由YCbCr表现的亮度色差信号并对色差信号CbCr乘以增益的处理。这里，通过乘以较大增益，在超过能够由8比特表现的色差信号的范围-128～127的情况下，进行限制处理，但是，这样会产生颜色溃败。并且，需要在输出之前将亮度色差信号再次逆转换成由RGB表现的图像信号。

在本实施方式中，在从RGB的3色数据转换成RGBW的4色数据的过程中，通过函数g(Yimax,Yimin)与函数f(Yimin)的大小关系对彩度进行调整。

在该过程中，式(12)示出Yomax＝Yimax。由此，在本实施方式中，通过信号转换，在提高彩度时成为Yomin<Yimin，在降低彩度时成为Yomin>Yimin。Yimin的值由彩度调整值X决定，在彩度调整值X与上限L相等时成为Yomin＝0。

在彩度调整值X不高于上限L的范围内，Yomin不受限制的影响，能够连续变化。连续变化对于RGB的3色中的、取不与Yomax、Yomin相等的值的颜色也是同样的。

因此，与通过针对色差信号的增益来调整彩度的情况相比，在本实施方式的信号转换中，很难引起颜色溃败。

并且，例如，由于能够根据由输入像素数据表示的彩度Si来决定使彩度如何变化，因此，彩度调整的自由度较高。进而，由于不伴有向亮度色差信号的转换，因此，能够利用更加简便的计算式来调整彩度。

也可以预先存储多个不同的函数作为函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)，能够选择要使用的函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)任意函数进行使用。

也可以根据进行与从本实施方式的信号转换装置输出的像素数据对应的显示的显示部的使用环境，来进行该选择。例如，可以检测使用环境，根据检测结果自动进行上述选择，也可以根据使用者的操作输入来进行上述选择。

例如，在希望优先提高彩度的情况下，以彩度调整值X大于白色像素数据Wo的方式设定函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)，在希望优先提高明亮度的情况下，设定输出更大值的函数作为求出白色像素数据Wo的函数f(Yimin)。

这样，通过根据使用环境自动变更函数g(Yimax,Yimin)和函数f(Yimin)，能够进行信号转换的切换，能够选择为了提高白天的室外等极明亮的环境下的视觉辨认性而使明亮度上升，或者为了在昏暗的室内等不需要提高明亮度的环境下丰富颜色表现而使彩度上升。

图10和图11示出能够选择性使用上述函数的彩度调整值计算部2和白色像素值计算部4的结构例。

除了与图5相同的LUT2a以外，图10所示的彩度调整值计算部2还具有函数存储部2b和写入控制部2c。

作为LUT2a，使用可改写的表。

函数存储部2b存储用作第1函数g(Yimax,Yimin)的多个函数(第1函数的候选)。

写入控制部2c选择函数存储部2b中存储的多个第1函数的候选中的任意函数并将其写入LUT2a。LUT2a的函数的内容由此被改写，在以后的彩度调整值X的计算中使用改写后的函数。

除了与图6相同的LUT4a以外，图11所示的白色像素值计算部4还具有函数存储部4b和写入控制部4c。

作为LUT4a，使用可改写的表。

函数存储部4b存储用作第2函数f(Yimin)的多个函数(第2函数的候选)。

写入控制部4c选择函数存储部4b中存储的多个第2函数的候选中的任意函数并将其写入LUT4a。LUT4a的函数的内容由此被改写，在以后的白色像素值Wo的计算中使用改写后的函数。

实施方式3

图12是概略地示出实施方式3的显示装置300的结构的框图。显示装置300具有受理输入图像信号Di的输入部301、将输入图像信号Di中包含的RGB的3色的像素数据Ri、Gi、Bi作为输入并将其转换成RGBW的4色的像素数据Ro、Go、Bo、Wo的信号转换装置100以及根据RGBW的4色的像素数据并使用红色、绿色、蓝色、白色的4色显示图像的显示部302。

在显示部302的显示面板上呈矩阵状排列有像素，如图13的(a)或(b)所示，各像素由R(红色)、绿色(G)、蓝色(B)、W(白色)的副像素构成，通过从信号转换装置100输出的4色的像素数据Ro、Go、Bo、Wo进行驱动，输出与该像素数据Ro、Go、Bo、Wo的灰度值对应的光量的光。

作为信号转换装置100，可以使用与实施方式1或实施方式2相同的结构。

在实施方式3中，关于显示部302，通过由某个灰度值的RGB的像素数据进行驱动而得到的白色的亮度和通过由相同灰度值的W的像素数据进行驱动而得到的白色的亮度不同。

在实施方式1中，假定如果未利用信号转换后的RGBW的4色将像素数据的值限制在能够由8比特表现的范围，则能够将其置换成Ro+Wo、Go+Wo、Bo+Wo这样的3色数据进行了说明。这种置换的前提在于，使用某个灰度值的RGB的像素数据显示的白色的亮度和使用相同灰度值的W的像素数据显示的亮度相等。

但是，根据显示部的结构，有时使用某个灰度值的RGB的像素数据显示的白色的亮度和使用相同灰度值的W的像素数据显示的亮度不同。图14示出其例子。

图14是横轴取灰度值，纵轴取亮度而示出亮度相对于灰度值的变化的曲线图。曲线LM1表示在输入灰度值彼此相等的像素数据作为RGB的3色的像素数据时在RGBW型显示部显示的白色的亮度(此时，W的像素数据的灰度值始终为0)。曲线LM2表示在输入W的像素数据时在相同RGBW型显示部显示的白色的亮度(此时，RGB的数据的灰度值始终为0)。在图14中，在RGB和W中灰度值相同的情况下，利用W的1色显示的白色的亮度高于利用RGB的3色显示的白色的亮度。

为了使RGB和W两者的亮度一致，需要进行使亮度较高的一方与亮度较低的一方一致的处理。因此，例如考虑对W的灰度值乘以小于1的值，限制W的灰度值以使其与利用RGB的3色显示的白色的亮度一致。但是，在进行这种处理的情况下，对能够利用W显示的亮度设置限制，能够显示高亮度的RGBW型显示部的优点受到损害。

在本实施方式中，不限制W的灰度值，而是根据RGBW型显示部的RGB与W的亮度差来调整彩度调整值X，由此，能够进行适当的RGBW信号转换。

下面，对RGB与W之间存在亮度差的情况下的本实施方式的信号转换进行说明。例如，在利用W显示的亮度(供给某个灰度值的W的像素数据时在显示部显示的亮度)为利用RGB显示的亮度(供给相同灰度值的RGB的像素数据时在显示部显示的亮度)的1.2倍的情况下，信号转换后的RGBW的4色的像素数据Ro、Go、Bo、Wo能够置换成具有由

Ro’＝Ro+1.2×Wo

Go’＝Go+1.2×Wo

Bo’＝Bo+1.2×Wo

给出的灰度值的3色数据Ro’、Go’、Bo’。(该情况下，假设显示部能够对应的数据的灰度值未限制成能够由8比特表现的范围，显示部的R、G、B的副像素能够发出与数据Ro’、Go’、Bo’对应的光量的光。)

能够如下所述求出进行了这种置换的情况下的本实施方式的信号转换前后的HSV颜色空间中的色相H、彩度S、明亮度V。

根据式(11)，色相H不依赖于Wo的大小，在信号转换前后没有变化。

根据式(15)，彩度S得到以下的关系式。

【数学式23】

$So=Si\&times;\frac{Yi\max +X}{Yi\max +1.2\&times;Wo}---\left(23\right)$

根据(22)，明亮度V得到以下的关系式。

【数学式24】

$Vo=Vi+\frac{1.2\&times;Wo}{255}---\left(24\right)$

式(23)示出在彩度调整值X和使白色像素数据Wo成为1.2倍的值相等的情况下，信号转换前后的彩度相等(So＝Si)。并且，在彩度调整值X大于使白色像素数据Wo成为1.2倍的值时，通过信号转换而使彩度上升。进而，在彩度调整值X小于使白色像素数据Wo成为1.2倍的值时，通过信号转换而使彩度降低。

即，如果以使决定白色像素数据Wo的函数f(Yimin)成为1.2倍为基准来设定决定彩度调整值X的函数g(Yimax,Yimin)，则能够与利用RGBW型显示部的RGB显示的白色和利用W显示的白色没有亮度差的情况同样地进行处理。

例如，通过使用具有函数g(Yimax,Yimin)的1.2倍的值的g’(Yimax,Yimin)，能够实现以使决定白色像素数据Wo的函数f(Yimin)成为1.2倍为基准来设定决定彩度调整值X的函数g(Yimax,Yimin)。

一般而言，如下所述。即，假设在驱动设RGB的输出像素数据Ro、Go、Bo全部为某个值(第1值)Ta例如灰度最大值时的显示亮度和设白色像素数据Wo为相同值Ta时的显示亮度相同的显示部时，优选使用分别由某个函数g(Yimax,Yimin)、f(Yimin)给出的值作为彩度调整值X和白色像素数据Wo。该情况下，设RGB的输出像素数据Ro、Go、Bo全部为某个值Ta时的显示亮度和设白色像素数据Wo为相同值Ta时的显示亮度不同，在驱动产生与设RGB的输出像素数据Ro、Go、Bo全部为某个值Ta时的显示亮度相同的显示亮度的W的白色像素数据Wo的值为Wa的显示部时，代替上述函数g(Yimax,Yimin)而使用由

g’(Yimax,Yimin)＝(Wa/Ta)×g(Yimax,Yimin)

给出的彩度调整值X，另一方面，作为白色像素数据Wo，直接使用由函数f(Yimin)给出的值，由此得到优选结果。

该情况下，图2所示的彩度调整值计算部2的决定部23输出对作为上限计算部21计算出的上限L和暂定值计算部22计算出的暂定值gt(Yimin)中的较小一方而求出的函数g(Yimax,Yimin)乘以Wa/Ta而得到的值，作为彩度调整值X。

这样，在利用RGBW型显示部的RGB显示的白色和利用W显示的白色存在亮度差的情况下，也不用对白色像素数据Wo乘以小于1的值，通过根据亮度差来改变彩度调整值X，能够消除要显示的白色的亮度差，因此，不会使W的亮度降低，能够控制彩度并提高明亮度。

以上说明的实施方式1～3中的信号转换装置的功能在一个方式中通过硬件电路来实现，但是，也可以通过硬件资源和软件的协作来实现。具体而言，可以通过由计算机执行图像处理程序来实现信号转换装置的功能。更具体而言，可以通过将ROM等记录介质中记录的图像处理程序读出到主存储装置并由中央处理装置(CPU)执行，实现信号转换装置的功能。图像处理程序可以记录在光盘等计算机可读取的记录介质中来提供，也可以经由因特网等通信线路来提供。

因此，不仅使用信号转换装置实施的信号转换方法构成本发明的一部分，用于使计算机执行信号转换装置的功能或信号转换方法的各步骤的处理的程序、以及记录有该程序的计算机可读取的记录介质也构成本发明的一部分。

标号说明

1：像素值比较部；2：彩度调整值计算部；2a：LUT；3：三色像素值计算部；4：白色像素值计算部；4a：LUT；21：上限计算部；22：暂定值计算部；23：决定部；100：信号转换装置；300：显示装置；301：输入部；302：显示部。

Claims (10)

1.一种信号转换装置，其特征在于，该信号转换装置具有：

像素值比较部，其输出与各像素有关的RGB的输入像素数据Ri、Gi、Bi的最大值Yimax和最小值Yimin；

彩度调整值计算部，其设根据所述最大值Yimax和所述最小值Yimin通过

【数学式25】

$L=\frac{Yi\max \&times;Yi\min }{Yi\max -Yi\min }$

求出的值L为上限，使用不高于所述上限L的第1函数g(Yimax,Yimin)求出彩度调整值X；

三色像素值计算部，其使用所述输入像素数据Ri、Gi、Bi、所述最大值Yimax、所述最小值Yimin、所述彩度调整值X，通过

【数学式26】

$Ro=Ri\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

$Go=Gi\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

$Bo=Bi\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

求出输出像素数据Ro、Go、Bo；以及

白色像素值计算部，其根据所述最小值Yimin，使用第2函数f(Yimin)求出白色像素数据Wo，

在所述彩度调整值X大于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，提高输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度，

在所述彩度调整值X小于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，降低输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度。

2.根据权利要求1所述的信号转换装置，其特征在于，

所述彩度调整值计算部具有：

上限计算部，其根据所述最大值Yimax和所述最小值Yimin求出所述上限L；

暂定值计算部，其根据所述最小值Yimin，通过第3函数gt(Yimin)求出所述第1函数的暂定值；以及

决定部，其将所述上限L和所述暂定值gt(Yimin)中的较小一方决定为所述第1函数g(Yimax,Yimin)。

3.根据权利要求1所述的信号转换装置，其特征在于，

所述彩度调整值计算部具有LUT，该LUT将所述最大值Yimax和所述最小值Yimin作为输入，将所述彩度调整值X作为输出。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的信号转换装置，其特征在于，

所述第2函数f(Yimin)是相对于所述最小值Yimin单调递增的函数，在所述最小值Yimin为零时，所述第2函数f(Yimin)也为零。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的信号转换装置，其特征在于，

所述第1函数g(Yimax,Yimin)和所述第2函数f(Yimin)能够变更。

6.一种图像显示装置，其中，该图像显示装置具有：

权利要求1～5中的任意一项所述的信号转换装置；以及

使用RGBW的4色的像素数据显示图像的显示部。

7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

所述显示部在由某个灰度值的RGB的像素数据显示的白色的亮度与由相同灰度值的W的像素数据显示的白色的亮度之间存在差异，

在产生与RGB的所述输出像素数据Ro、Go、Bo全部被设为某个第1灰度值Ta时的显示亮度相同的显示亮度的所述白色像素数据Wo为第2灰度值Wa的情况下，以通过对所述第2函数f(Yimin)乘以所述第2灰度值与所述第1灰度值之比Wa/Ta而得到的值为基准来设定所述彩度调整值X。

8.一种信号转换方法，其特征在于，该信号转换方法具有以下步骤：

像素值比较步骤，输出与各像素有关的RGB的输入像素数据Ri、Gi、Bi的最大值Yimax和最小值Yimin；

彩度调整值计算步骤，设根据所述最大值Yimax和所述最小值Yimin通过

【数学式27】

$L=\frac{Yi\max \&times;Yi\min }{Yi\max -Yi\min }$

求出的值L为上限，使用不高于所述上限L的第1函数g(Yimax,Yimin)求出彩度调整值X；

三色像素值计算步骤，使用所述输入像素数据Ri、Gi、Bi、所述最大值Yimax、所述最小值Yimin、所述彩度调整值X，通过

【数学式28】

$Ro=Ri\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

$Go=Gi\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

$Bo=Bi\&times;\frac{(X+Yimax)}{Yimax}-X$

求出输出像素数据Ro、Go、Bo；以及

白色像素值计算步骤，根据所述最小值Yimin，使用第2函数f(Yimin)求出白色像素数据Wo，

在所述彩度调整值X大于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，提高输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度，

在所述彩度调整值X小于所述白色像素数据Wo时，相对于输入像素数据Ri、Gi、Bi所示的彩度，降低输出像素数据Ro、Go、Bo和白色像素数据Wo所示的彩度。

9.一种程序，该程序用于使计算机执行权利要求8所述的信号转换方法的各步骤的处理。

10.一种计算机可读取的记录介质，该记录介质记录有权利要求9所述的程序。