СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H04N9/00 

Изобретение относится к устройствам формирования цветного изображения и может быть применено в телевизионных системах и дисплеях различного назначения.

Известен метод синтеза цвета, называемый аддитивное смешение цветов, основанный на сложении аддитивных цветов, то есть цветов непосредственно излучающих объектов. Метод основан на трехкомпонентной теории цветового зрения человека.

Смешивая три основных цвета: красный, зеленый и синий - в определенном соотношении, можно воспроизвести большинство воспринимаемых человеком цветов.

В известных матричных устройствах формирования цветного изображения, например компьютерных мониторах, каждый пиксель изображения получают путем его освещения тремя отдельными управляемыми видеосигналом источниками излучения: красного - R, зеленого - G и синего - B цветов. При наблюдении глазом за счет пространственного смешения цветов таким способом может создаваться ощущение любого цвета, расположенного внутри треугольника RGB цветового графика МКО в колометрической системе XYZ Международной комиссии по освещению, далее МКО, см. ГОСТ P ИСО 9241-8-2007, рисунок 6 и фиг.1 к настоящему описанию. Таким образом, в плоскости матрицы, как правило, включающей сотни тысяч и более пикселей, может быть сформировано цветное изображение передаваемого объекта или представляемой графической информации.

Трехцветные устройства, использующие аддитивное смешение цветов, не воспроизводят все цвета, расположенные вне треугольника, которые могут восприниматься зрительной системой человека (область В на рисунке 6 - см. ГОСТ P ИСО 9241-8-2007), а правильно воспроизводят цвета только тех цвстностей, которые расположены внутри треугольника RGB (см. ГОСТ P ИСО 9241-8-2007, рисунок 6 и фиг.1 к настоящему описанию).

Участки изображения, цветность которых находится вне цветового треугольника RGB графика цветности, всегда воспроизводится с цветовыми искажениями. Заметность этих искажений частично можно уменьшить, используя многокомпонентное воспроизведение (применяется в типографской печати для расширения шкалы цветового охвата, например, http://www.advesti.ru/glossaTv/desk/1140.

Наиболее близкими к предлагаемому являются способы двухцветного воспроизведения изображений, позволяющие воспроизвести ограниченное число цветов http.V/fotoslov.ru/vocabulary/dvuhcvetniy-sposob.html. На цветовой диаграмме они лежат на прямой, соединяющей смешиваемые цвета (Быков Р.Е. Основы телевидения и видеотехники: Учебник для вузов М: Горячая линия-Телеком, 2006.-399. См. раздел 2.8, с. 65).

В соответствии с правилом пункта 4 (Телевидение: Учебник для вузов / В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Я.В.Друзин и др.; Под ред. В. Е. Джаконии. 4-е изд., стереотипное. - М: Радио и связь, 2007. - 616 с. См. раздел 10.6, с. 220, пункт 4) может быть сформировано цветное изображение, в котором каждый элемент матрицы образует единый элемент изображения на базе двух источников излучения. Формируемое в двухцветных устройствах воспроизведения изображение при любом выборе двух основных цветов не удовлетворяет даже минимальным требованиям к качеству цветного изображения. Это является причиной редкого использования двухцветных устройств воспроизведения.

Сущность изобретения

Сущность заявляемого способа формирования цветного изображения заключается в том, что цвет каждого пикселя в плоскости изображения (матрицы пикселей) формируют двумя управляемыми по цветности источниками излучения (например, светодиодами или лазерами). Причем цветностью одного из них управляют видеосигналом и в каждый текущий момент времени определяют тщетность передаваемого участка изображения, при этом цветность второго источника излучения остается неизменной, яркость каждого источника излучения определяется цветом передаваемого участка изображения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 воспроизведен график цветности в прямоугольной системе координат (x,y) колометрической системы МКО для матричных устройствах формирования цветного изображения.

Треугольник RGB, наложенный на график цветности МКО, показывает ограничение области цветностей, воспроизводимой по известному способу в сравнении со зрительно воспринимаемыми цветностями.

Технический результат изобретения - повышение качества цветопередачи цветов и количества воспроизводимых цветов путем обеспечения воспроизведения всех цветностей области цветового графика, ограниченной кривой µ чистых спектральных цветов на фиг.1 и линией b пурпурных цветов на фиг.1.

Таким образом, повышение качества цветопередачи цветов и количества воспроизводимых цветов в устройствах регистрации, достигают за счет воспроизведения цветностей, расположенных на цветовой диаграмме вне области цветового треугольника RGB.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования цветного изображения на матрице воспроизведения, который заключается в том, что каждый элемент матрицы воспроизведения образуют двумя источниками излучения: источником излучения цветности α и источником излучения цветности β (фиг.1). При этом образуют единый элемент изображения цветности αβ (пиксель); яркостью свечения источников излучения цветности α и цветности β управляют видеосигналами таким образом, что в каждый текущий момент времени формируют два световых потока, которые за счет пространственного смешения создают ощущение цветности, параметры которой на цветовой диаграмме соответствуют точке E на прямой, соединяющей смешиваемые цвета, а насыщенность (чистота цвета) соответствует соотношению яркостей источников.

В качестве источников излучения может быть использован источник излучения постоянной цветности и источник излучения переменной цветности, при этом формирование цветности элемента изображения осуществляют путем управления видеосигналом яркостью свечения источника излучения постоянной цветности и яркостью и цветностью свечения источника излучения переменной цветности.

В качестве источника излучения постоянной цветности может быть использован монохроматический источник постоянной цветности, а в качестве источника переменной цветности используют перестраиваемый монохроматический источник.

В качестве источника излучения постоянной цветности может быть использован светодиод, а в качестве источника переменной цветности используют перестраиваемый светодиод.

В качестве источника излучения постоянной цветности может быть использован светодиод белого свечения.

Указанный технический результат достигается путем управления яркостью свечения источника излучения постоянной цветности а (опорного источника - Фиг.1) и управления яркостью и цветностью свечения источника излучения переменной цветности β. Положение линии αβ (αβ′, αβ′′ и т.д.) определяется воспроизводимой в текущий момент времени цветностью и реализуется путем управления видеосигналом.

Реализацию способа осуществляют с помощью устройства формирования цветного изображения, которое содержит матрицу отдельных пикселей, каждый из которых получают с помощью двух вышеописанных источников излучения, управляемых сетью коммутации.

Все указанные действия проводят в течение времени передачи одного элемента изображения синхронно с формированием растра изображения.

Перемещение линии αβ может носить не аналоговый характер, а дискретный в зависимости от требуемой точности воспроизведения цветов.

Выбор цветности α источника излучения (опорного источника) может зависеть от характера решаемых прикладных задач, в частности, в качестве такого источника может использоваться белый.

Математическое моделирование, доказывающее возможность реализации способа и достижение указанного технического результата, проведено на базе правил формирования цвета при смешивании двух цветов.

Задача моделирования: воспроизвести на одном из элементов изображения матрицы формирования цветного изображения некоторый цвет P (фиг.1). Как видно, при использовании трехцветного формирования RGB цветность P без искажений не воспроизводится.

Источник постоянной цветности α (опорный источник) возбуждается и излучает световой поток F_α, второй источник β′′ в это же время излучает световой поток $$F_{\beta }^{\text{'}\text{'}}$$ (Фиг.1). В соответствии с правилом 4 (Телевидение: Учебник для вузов/ В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Я.В.Друзин и др.; Под ред. В.Е.Джакония. 4-е изд., стереотипное. - М.: Радио и связь, 2007. - 616 с. См. раздел 10.6, с. 220, пункт 4.) цветность смеси двух цветов отображается точкой, расположенной на прямой, соединяющей смешиваемые цвета α и β, а насыщенность численно характеризуется чистотой цвета Р, т.е. относительным содержанием в нем спектрального цвета (монохроматического светового потока) $$F_{\beta }^{\text{'}}$$

$$P=F_{\beta }^{\text{'}\text{'}}/\left(F_{\beta }^{\text{'}\text{'}}+F_{\alpha }\right)$$

Изобретение относится к устройствам формирования цветного изображения и может быть использовано в телевизионных системах и дисплеях различного назначения. Согласно способу каждый элемент матрицы воспроизведения образуют двумя источниками излучения. Яркостью свечения источников излучения управляют видеосигналами так, что в каждый текущий момент времени формируют два световых потока, которые за счет пространственного смешения создают цветности, параметры которых на цветовой диаграмме соответствуют точке на прямой, соединяющей смешиваемые цвета, а насыщенность соответствует соотношению яркостей источников. В качестве источников излучения используют источник излучения постоянной и переменной цветности. Формирование цветности элемента изображения осуществляют путем управления видеосигналом яркостью свечения источника излучения постоянной цветности и яркостью и цветностью свечения источника излучения переменной цветности. Технический результат изобретения - повышение качества цветопередачи цветов и количества воспроизводимых цветов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования цветного изображения на матрице воспроизведения, заключающийся в том, что каждый элемент матрицы воспроизведения образуют двумя источниками излучения, причем яркостью свечения источников излучения управляют видеосигналами таким образом, что в каждый текущий момент времени формируют два световых потока, которые за счет пространственного смешения создают цветности, параметры которых на цветовой диаграмме соответствуют точке на прямой, соединяющей смешиваемые цвета, а насыщенность соответствует соотношению яркостей источников, в качестве источников излучения используют источник излучения постоянной цветности и источник излучения переменной цветности, при этом формирование цветности элемента изображения осуществляют путем управления видеосигналом яркостью свечения источника излучения постоянной цветности и яркостью и цветностью свечения источника излучения переменной цветности.

2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что в качестве источника излучения постоянной цветности используют монохроматический источник постоянной цветности, а в качестве источника переменной цветности используют перестраиваемый монохроматический источник.

3. Способ по п. 1 отличающийся тем, что в качестве источника излучения постоянной цветности используют светодиод, а в качестве источника переменной цветности используют перестраиваемый светодиод.