Конвертер RGB видеосигналов в RCYV сигналы Российский патент 2024 года по МПК H04N11/20 H04N7/01 H04N9/73 

Область техники, к которой относится изобретение

«Конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы» относится к области преобразования красного, зеленого и синего видеосигналов трехцветной видеосистемы, например, от приемника трехцветного телевизора или компьютера в сигналы красного, желтого, голубого и фиолетового «Комплекса четырехцветного цифрового телевидения Фулл Колорс».

Уровень техники

Как показано на экране (1 фиг. 1), спектр белого (2) (W от англ. White) луча солнечного света разлагается светопреломляющей призмой (3) на семь лучей: красного (4) (R от англ. Red), оранжевого (5) (О от англ. Orange), желтого (6) (Fot англ. Yellow), зеленого (7) (G от англ. Green), голубого (8) (С от англ. Cyan), синего (9) (В от англ. Blue) и фиолетового (10) (V от англ. Violet) цвета. Общепринятые границы диапазонов цветовых тонов в нм приведены в таблице (11 фиг. 1).

Известны многочисленные стандарты аналоговых и цифровых систем телевидения. В настоящее время эксплуатируются цифровые системы телевидения: европейская DVB, американская ATSC, японская ISDB, китайская DMB и корейская DMB.

Стык одной системы телевидения с другой осуществляется конвертером. При конвертации производится стыковка по частоте кадров, количеству строк в кадре, количеству пикселей в строке, по способам кодирования и декодирования цвета и т.д.

По общепринятой, но гистологами не подтвержденной, старинной гипотезе о трехкомпонентном цветовом зрении человека сетчатка глаза человека, якобы, содержит три вида светочувствительных колбочек, которые разделяют электромагнитные волны светового диапазона на красный, зеленый и синий основные спектры. Другие гипотезы цвета последовательно раскрыты в Приложении 1.

Во всех трехцветных видеосистемах сигналы красного (r), зеленого (r) и синего (b) сначала генерируются в видеокамере или в процессоре компьютера, а затем кодируются, транслируются по каналу связи и декодируются в приемном устройстве. В итоге три микроизлучателя пикселя дисплея трехцветного телевизора управляются независимыми соответствующими видеосигналами r, g и b.

Аналоговые системы NTSC, PAL, SEKAM и цифровое телевидение, например, соответствующее рекомендациям ITU-R ВТ 601, отличаются прежде всего способом кодирования и декодирования r, g, b видеосигналов.

Модель цветов rgb трехцветного телевидения показана на фиг. 2, которая является результатом наложения на белом экране луча монохроматического красного прожектора (4) (r), луча монохроматического зеленого прожектора (7) (g) и луча монохроматического синего прожектора (9) (6).

Согласно модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 в существующих трехцветных системах телевидения основными считаются три сигнала красного (4) r, зеленого (7) g и синего (9) b. Из которых путем сложения:

- красного и зеленого синтезируется монохроматический желтый (6) (у);

- зеленого и синего синтезируется монохроматический голубой (8) (с);

- красного и синего синтезируется смесь маджента (12) (М от англ. Magenta);

- красного, зеленого и синего цвета синтезируется ахроматический белый (2) (W).

Известно, что в трехцветном телевидении величина насыщенности цифровых сигналов красного r, зеленого g, синего b нормированы и изменяются в диапазоне от нуля до 100%.

На модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 оранжевый (о) и фиолетовый (v) отсутствуют, но их ненасыщенные тона возможно воспроизвести комбинацией основных цветов. Например, фиолетовый цвет получается при смешивании 100% синего b с 50%) красным r. Оранжевый цвет (о) получается при смешивании 100% зеленого g с 100% красным r. А ненасыщенный желтый цвет (у) получается при смешивании 100% зеленого света g с 50% красным цветом r, но он получается бледным, как будто его разбавили белым. Поэтому Шарп ввел технологию «Куаттрон» с субпикселем, в котором к привычным микроизлучателям r, g и b пикселя добавляется четвертый микроизлучатель желтого света (у).

Согласно альтернативной гипотезе четырехкомпонентного зрения человека, опубликованной в патенте №2711121 RU (Бюл. №2 от 15.01.2020), сетчатка глаза человека содержит один вид колбочек, но каждая колбочка имеет четыре светочувствительные зоны. Поэтому колбочка разделяет электромагнитные волны светового диапазона на четыре основных спектра: красный, желтый, голубой и фиолетовый.

Модель цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс фиг. 3 является результатом наложения на белом экране монохроматических лучей красного прожектора (4) (R), желтого прожектора (6) (У), голубого прожектора (8) (С) и фиолетового прожектора (10) (V), где:

- от наложения двух лучей смежных прожекторов синтезируется монохроматические: оранжевый цвет (5) (О), зеленый цвет (7) (G), синий цвет (9) (В) и пурпурная смесь (14) (Р от англ. Purple);

- от наложения лучей трех прожекторов синтезируется полихроматические: светло-фиолетовый, светло-голубой, светло-желтый и светло-красный;

- от сбалансированного наложения лучей четырех прожекторов (имеющих одинаковую яркость) синтезируется ахроматический белый цвет (2) (W);

- ахроматический белый цвет (2) (W) синтезируется также при сбалансированном наложении света лучей красного (4) (R) и голубого (8) (Q прожекторов;

- ахроматический белый цвет (2) (W) синтезируется также при сбалансированном наложении лучей света желтого (6) (Y) и фиолетового (10) (V) прожекторов.

Четырехкомпонентная гипотеза цвета полностью соответствует восьми цветам цветового круга фиг. 4 и полноценно учитывает их оппонентные свойства. В центре цветового круга находится ахроматический белый цвет (2) (W), который получается при сложении лучей двух оппонентных (противолежащих) тонов. Например, при наложении зеленого (7) (G) и пурпурного (14) (Р) света синтезируется белый цвет. В таблице (15) фиг. 4 для каждого цвета перечислены значения угла цветового тона γ (16).

В описательной части патента №2711121 RU предлагается отражать изменение яркости прожекторов в «Четырехмерных координатах света» фиг. 5 (далее 4 кС), у которой четыре оси ортогонально лежат в одной плоскости. В начале координат располагается центр (18).

4 кС аналогична «сторонам света» компаса и имеет четыре положительных направления:

- на «восток» от центра (18) направляется ось красного Свет R, на которой располагается точка (4) монохроматического красного цвета с насыщенностью плюс 100%;

- на «север» от центра (18) направляется ось желтого Свет Y, на которой располагается точка (6) монохроматического желтого цвета с насыщенностью плюс 100%;

- на «запад» от центра (18) направляется ось голубого Свет С, на которой располагается точка (8) монохроматического голубого цвета с насыщенностью плюс 100%;

- на «юг» от центра (18) направляется ось фиолетового Свет V, на которой располагается точка (10) монохроматического фиолетового цвета с насыщенностью плюс 100%.

Прямыми линиями, соединяющие точки (4), (6), (8) и (10), образуется ромб 100% насыщенности Фулл Колорс (20 фиг. 5) (ромб~100). Периметр ромба~100 представляет собой геометрическое место расположения точек цвета с постоянной насыщенностью, в том числе:

- в середине стороны между углами (4) и (6) находится точка монохроматического аддитивного оранжевого цвета (5) 100% насыщенности;

- в середине стороны между углами (6) и (8) находится точка монохроматического аддитивного зеленого цвета (7) 100% насыщенности;

- в середине стороны между углами (8), (10) находится точка монохроматического аддитивного синего цвета (9) 100% насыщенности;

- в середине стороны между углами (10) и (4) находится точка монохроматического аддитивного пурпурного цвета (14) 100% насыщенности;

В общем случае при перемещении по периметру ромба~100 цветовые тона плавно изменяются, но насыщенность остается постоянной. Между основными и аддитивными цветами существуют промежуточные цвета, например:

- между красным и оранжевым цветами лежит точка красно-оранжевого цвета (21) 100% насыщенности;

- между оранжевым и желтым цветами лежит точка оранжево-желтого цвета (22) 100% насыщенности;

- между желтым и зеленым цветами лежит точка желто-зеленого цвета (23) 100% насыщенности, иначе называемый салатовым;

- между зеленым и голубым цветами лежит точка зелено-голубого цвета (24) 100% насыщенности, иначе называемый морской волной.

В центре (18 фиг. 6):

- насыщенность монохроматического цвета цветового тона по мере перемещения от центра (18) к периметру ромба~100 изменяется от нуля до 100%;

- насыщенность ахроматического цвета всегда равна нулю, а светлота изменяется от нуля у черного до 100%) у белого;

- насыщенность полихроматического цвета больше нуля, но меньше 100% и насыщенность больше нуля, но меньше 100%. Полихроматический цвет состоит из смеси монохроматического и ахроматического.

Как видно на фиг. 6 проекции на оси 4 кС точек ромба ~100 (20) монохроматических оранжевого (5), зеленого (8), синего (9) и пурпурного (14) цветов равны 50%. Очевидно, сумма проекций точки любого цвета равна 100%, т.е. отражает основную характеристику ромба~100.

В общем случае сумма обеих проекции любой точки цвета, лежащей на ромбе ~100 всегда равна 100%, например:

- точка красно-оранжевого цвета (21) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 25% ее проекции на ось желтого Свет Y и 75% ее проекции на ось красного Свет R;

- точка оранжевого цвета (5) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 50% ее проекции на ось желтого Свет Y и 50% ее проекции на ось красного Свет R;

- точка оранжево-желтого цвета (22) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 75% ее проекции на ось желтого Свет Y и 25% ее проекции на ось красного Свет R.

- точка зеленого цвета (7) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 50% ее проекции на ось желтого Свет Y и 50%) ее проекции на ось голубого Свет С;

- точка синего цвета (9) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 50% ее проекции на ось голубого Свет С и 50% ее проекции на ось фиолетового Свет V;

- точка пурпурного цвета (14) 100% насыщенности состоит из скалярной суммы 50% ее проекции на ось фиолетового Свет V и 50% ее проекции на ось красного Свет R.

Таким образом ромб~100 наилучшим образом отражает скалярное сложение составляющих при синтезе цвета и оптический закон физики «Общая яркость смеси цветов равна сумме яркостей, составляющих смеси».

Аналогичными свойствами обладает ромб 25% насыщенности Фулл Колорс (ромб~25) (25) фиг. 6, на периметре которого лежат точки цвета с 25% насыщенностью 25%.

В «Комплексе четырехцветного цифрового телевидения Фулл Колорс» (патент №2711121 RU с приоритетом от 14.08.2018) основными считаются четыре сигнала красного R, желтого Y, голубого С и фиолетового V цветовых тонов. Из которых на фиг. 4 путем сложения интенсивности свечения четырех микроизлучателей пикселя дисплея телевизора Фулл Колорс:

- красного и желтого света синтезируется монохроматический оранжевый (О);

- желтого и голубого света синтезируется монохроматический зеленый (G);

- голубого и фиолетового света синтезируется монохроматический синий (В);

- фиолетового и красного света синтезируется смесь пурпурного (Р) цвета;

- красного, желтого, голубого и фиолетового синтезируется белый (W) цвет.

Сводная «Таблица синтеза цвета в четырехцветном телевидении Фулл Колорс» приведена на фиг. 7, в которой приводятся сочетания интенсивности монохроматических красного R, желтого Y, голубого С и фиолетового V, которые позволяют генерировать все известные цвета.

Из тригонометрии известно, что в прямоугольном треугольнике катеты вычисляются по гипотенузе и углу, прилегающему к ней:

где: сА - гипотенуза прямоугольного треугольника;

аΔ - катет, противолежащий углу α;

bΔ - катет, прилегающий к углу α.

Например, при угле α равным 30 градусам sinα=0,5 и cosα=0.8660254037844386:

аΔ=сΔ*0.5; bΔ=сΔ*0.8660254037844386.

Известен мультиплексор - устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход. При этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

За десятилетия функционирования цветного телевидения накопился огромный фонд фильмов, телепередач, фотографий, которые сохранены в различных форматах трехцветных цифровых системах. На серверах интернета так же хранится несметное количество видеоинформации в трехцветном формате. Поэтому при переходе на четырехцветное телевидение Фулл Колорс и на четырехцветные компьютеры актуален вопрос конвертации информации из формата rgb в формат RYCV. Очевидно, в течении достаточного длительного времени телевизоры Фулл Колорс должны быть мультисистемными, т.е. иметь функцию переключения с приема четырехцветного на трехцветное телевидение.

Аналога конвертера rgb видеосигналов в RCYV сигналы телевизора Фулл Колорс для «Комплекса четырехцветного цифрового телевидения Фулл Колорс» не существует.

Предлагаемый конвертер решает техническую проблему совместимости трехцветной кодировки цвета существующего цифрового телевидения с непосредственным воспроизведением закодированного цвета в четырехцветном пикселе дисплея телевизора Фулл Колорс.

Раскрытие сущности изобретения

«Конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы» осуществляет стык трехспектрального свечения микроизлучателей красного, зеленого и синего света пикселя трехцветного телевидения с четырехспектральным свечением микроизлучателей красного, желтого, голубого и фиолетового света пикселя «Комплекса четырехцветного цифрового телевидения Фулл Колорс».

Принцип пересчета из модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 в модель цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс фиг. 3 через треугольники конвертации цвета показан на фиг. 8. Для вычисления используются прямоугольные треугольники с вершинами в точках (18), (7), (30) фиг. 8 и (18), (9), (31) фиг. 8 в которых катеты определяются по гипотенузе и острому углу α прямоугольного треугольника:

R=r;

Y=g*cos(α)=g*k;

С=g*sin(α)+b*sin(α)=(g+b)*0.5;

V=b*cos(α)=b*k;

где: - R и r - одновременно принадлежат точке (4);

- Y - принадлежит точке (30);

- g - принадлежит точке (7);

- b - принадлежит точке (9);

- С - принадлежит точке (32);

- V - принадлежит точке (31);

- α - острый угол треугольников фиг. 8 равен 30 градусам и который определяется как разница углов цветового тона γ между осью зеленого Свет g и осью желтого Свет V (120-90), а также между осью фиолетового Свет V и осью синего Свет b (270-240);

- sin(α)=0.5;

- cos(α)=0.8660254037844386;

- константа k=cos(α)=0.8660254037844386;

- r - сигнал красного трехцветного телевидения на оси красного Свет R, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (4) фиг. 8;

- g - сигнал зеленого трехцветного телевидения на оси зеленого Свет g, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (7) фиг. 8;

- b - сигнал синего трехцветного телевидения на оси синего Свет b, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (9) фиг. 8;

- R - сигнал красного цвета четырехцветного телевидения на оси красного Свет R, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (4) фиг. 8;

- Y - сигнал желтого цвета четырехцветного телевидения на оси желтого Свет Y, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (30) фиг. 8;

- С - сигнал голубого цвета четырехцветного телевидения на оси голубого Свет С, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (32) фиг. 8;

- V - сигнал фиолетового цвета четырехцветного телевидения на оси фиолетового Свет V, который начинается в центре (18) и оканчивается в точке (31) фиг. 8;

В модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 сигналы красного r, зеленого g и синего b располагаются соответственно вдоль оси красного Свет R под углом цветового тона γ равным нулю градусов, вдоль оси зеленого Свет g под углом цветового тона γ равным 120 градусов и вдоль оси синего Свет b под углом цветового тона γ равным 240 градусов.

В модели цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс фиг. 3 сигналы красного R, желтого Y, синего С и фиолетового V лежат соответственно вдоль оси красного Свет R под углом цветового тона γ равным нулю градусов, вдоль оси желтого Свет Y под углом цветового тона γ равным 90 градусов, вдоль оси голубого Свет С под углом цветового тона γ равным 180 градусов и вдоль оси фиолетового Свет V под углом цветового тона γ равным 270 градусов.

Функционирование вышеприведенных формул проверена в электронной таблице фиг. 9.

В этой таблице рассмотрены примеры преобразования десяти цветов, включая белый, пурпурный и черный.

Исходные сигналы красного r, зеленого g и синего b цветов трехцветного телевидения введены вручную в колонки D, Е и F.

Полученные результаты красного R, желтого Y, голубого С и фиолетового V сигналов четырехцветного телевидения Фулл Колорс, рассчитанные по вышеприведенным формулам, выводятся в колонки Н, I, J и К.

Результаты конвертирования показывают, например:

- баланс белого света сохраняется, так как цвет R равен оппонентному С и цвет Y равен оппонентному V;

- красный цвет передается без искажений, так как, согласно формуле, красный цвет R равен красному цвету r;

- одноцветность зеленого цвета сохранилась. Получается синтезом желтого цвета Y с интенсивностью 86,6% и голубого цвета С с интенсивностью 50%, вместо ожидаемых 50% и 50%. Но если сравнить на цветовом круге фиг. 4 угол цветового тона γ зеленого равный 120 градусам модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 с углом цветового тона γ зеленого равным 135 градусам модели цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс фиг. 3, то становиться очевидным, что зеленый цвет в трехцветном телевидении имеет желтоватый оттенок, по сравнению с истинным зеленым. Поэтому четырехцветный дисплей правильно воспроизводит тон желтовато-зеленого цвета исходного трехцветного телевидения;

- одноцветность синего цвета сохранилась. Получается синтезом фиолетового цвета V с интенсивностью 86,6% и голубого цвета С с интенсивностью 50%, вместо ожидаемых 50% и 50%. Но если сравнить на цветовом круге фиг. 4 угол цветового тона γ синего b равный 240 градусам модели цветов rgb трехцветного телевидения фиг. 2 с углом цветового тона синего равным 225 градусам модели цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс фиг. 3, то становиться очевидным, что синий цвет трехцветного телевидения имеет фиолетовый оттенок, по сравнению с истинным синим. Поэтому четырехцветный дисплей правильно воспроизводит тон синего цвета с фиолетовым оттенком исходного трехцветного телевидения;

- конвертация желтого цвета демонстрирует принципиальную невозможность получения в трехцветном телевидении монохроматического желтого 100% насыщенности. Смешивание зеленого g с красным r не позволяет получить насыщенность желтого Y более 86.6%. Кроме того, равные между собой оппонентные сигналы G и R синтезируют белый цвет, который затем смешиваясь с желтым Y в итоге синтезируют полихроматический желтый цвет аналогичный желтому цвету трехцветного телевидения. Поэтому становиться понятным, почему в технологии «Куаттрон» понимающие толк в желтом цвете корейцы решились дополнить пиксель дисплея телевизора четвертым микроизлучателем монохроматического желтого света;

- конвертация голубого цвета показывает принципиальную невозможность получения в трехцветном телевидении насыщенного голубого. Смешивание зеленого g с синим b позволяет получить голубой. Но равные между собой оппонентные цвета Y и V синтезирует белый свет, который затем смешиваясь с голубым в итоге излучает полихроматический голубой цвет аналогичный бледному голубому цвету трехцветного телевидения;

- цвет маджента трехцветного телевидения воспроизводится микроизлучателями пикселя четырехцветного телевидения без искажений. Голубой цвет оппонирует с 50 процентами красного, что синтезирует белый свет. Оставшиеся 50% красного вместе 86,6% фиолетового синтезируют красноватый оттенок пурпурного, т.е. цвет маджента. Так как цвет маджента, который часто ошибочно называют пурпурным, на самом деле смешивается с белым и поэтому является полихроматическим.

Следует отметить:

- светлота белого (S), желтого и фиолетового цветов возрастает на 24.4%;

- светлота оранжевого и пурпурного цветов возрастает на 18,3%;

- светлота зеленого, голубого и синего цветов возрастает на 36,5%.

Повышение светлоты приводит к увеличению яркости дисплея. Для восстановления яркости достаточно уменьшить мощность излучения светодиодов подсветки дисплея примерно на 20%, что существенно снизит энергопотребление телевизора или смартфона.

Для справки и для возможности воспроизведения фиг. 9 формулы ячеек таблицы фиг. 9 раскрыты в таблице фиг. 10.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Разложение спектра натурального солнечного света на семь составляющих цветов семицветной радуги, где 1 - светоотражающий экран, 2 - луч солнечного света, 3 - светопреломляющая призма, 4 - луч красного цвета (R от англ. Red), 5 - луч оранжевого цвета (О от англ. Orange), 6 - луч желтого цвета (Y от англ. Yellow), 7 - луч зеленого цвета (G от англ. Green), 8 - луч голубого цвета (С от англ. Cyan), 9 - луч синего цвета (В от англ. Blue), 10 - луч фиолетового цвета (V от англ. Violet) цвета, 11 - таблица с общепринятыми диапазонами длин волн цветов в нанометрах и соответствующие названия цвета на английском языке

Фиг. 2. Модель цветов rgb трехцветного телевидения, где 2 - синтезированный ахроматический белый цвет (W), 4 - пятно монохроматического красного прожектора (r), 6 - синтезированный желтый цвет (у), 7 - пятно монохроматического зеленого прожектора (g), 8 - синтезированный голубой цвет (с), 9- пятно монохроматического синего прожектора (b), 12 - синтезированный цвет маджента (красноватый оттенок пурпурного) (М).

Фиг. 3. Модель цветов RYCV четырехцветного телевидения Фулл Колорс, где 2 - синтезированный ахроматический белый цвет (W), 4 - пятно красного прожектора (R), 5 - синтезированный оранжевый цвет (О), 6 - пятно желтого прожектора (Y), 7 - синтезированный зеленый цвет (G), 8 - пятно голубого прожектора (С), 9 - синтезированный синий цвет (В), 10 - пятно фиолетового прожектора (Y), 14 - синтезированная смесь пурпурного цвета (Р), цвета от наложения трех прожекторов синтезируется как полихроматические: например: светло-фиолетовый, светло-голубой, светло-желтый или светло-красный.

Фиг. 4. Цветовой круг, где 2 - в начале координат точка ахроматического белого цвета, 4 - точка красного цветового тона, 5 - точка оранжевого цветового тона, 6 - точка желтого цветового тона, 7 - точка зеленого цветового тона, 8 - точка голубого цветового тона, 9 - точка синего цветового тона, 10 - точка фиолетового цветового тона, 14 - точка пурпурного цветового тона, 15 - таблица значений угла цветового тона γ для каждого цвета, 16 - угол цветового тона γ.

Фиг. 5. Четырехмерные координаты света (далее 4 кС), где 4 - точка красного цвета 100% насыщенности, 5 - точка оранжевого цвета 100% насыщенности, 6 - точка желтого цвета 100% насыщенности, 7 - точка зеленого цвета 100% насыщенности, 8 - точка голубого цвета 100%) насыщенности, 9 - точка синего цвета 100% насыщенности, 10 - точка фиолетового цвета 100% насыщенности, 14 - точка пурпурной смеси 100% насыщенности, 18 - центр, 20 - ромб 100% насыщенности Фулл Колорс (ромб~100), 21 - точка красно-оранжевого цвета 100% насыщенности, 22 - точка оранжево-желтого цвета 100% насыщенности, 23 - точка желто-зеленого цвета 100% насыщенности, 24 - точка зелено-голубого цвета 100% насыщенности, Свет R - ось красного, Свет Y - ось желтого, Свет С - ось голубого, Свет V - ось фиолетового.

Фиг. 6. Ромбы насыщенностей Фулл Колорс, где 4 - точка красного цвета 100% насыщенности, 5 - точка оранжевого цвета 100%) насыщенности, 6 - точка желтого цвета 100% насыщенности, 7 - точка зеленого цвета 100% насыщенности, 8 - точка голубого цвета 100% насыщенности, 9 - точка синего цвета 100% насыщенности, 10 - точка фиолетового цвета 100% насыщенности, 14 - точка пурпурного цвета 100% насыщенности, 20 - ромб 100% насыщенности Фулл Колорс (ромб~100), 21 - точка красно-оранжевого цвета 100% насыщенности, 22 - точка оранжево-желтого цвета 100% насыщенности, 25 - ромб~25%), насыщенности Фулл Колорс (ромб~25), Свет R - ось красного, Свет Y - ось желтого, Свет С - ось голубого, Свет V - ось фиолетового.

Фиг. 7. Таблица синтеза цвета в четырехцветном телевидении Фулл Колорс, где R - свет красного прожектора, Y - свет желтого прожектора, С - свет голубого прожектора, V - свет фиолетового прожектора.

Фиг. 8. Треугольники конвертации цвета, где 4 - точка красного г и R, 7 - точка зеленого g, 9 - точка синего b, 18 - центр, 30 - точка желтого Y, 31 - точка фиолетового, 32 - точка голубого С, V, α - острый угол треугольника, γ - угол цветового тона, Свет R - ось красного r и R, Свет Y - ось желтого 4 кС, Свет g - ось зеленого модели цветов rgb трехцветного телевидения, Свет С - ось голубого 4 кС, Свет b - ось синего модели цветов rgb трехцветного телевидения, Свет V - ось фиолетового 4 кС.

Фиг. 9. Электронная таблица конвертации цвета из rgb в RYCV Фулл Колорс, где r - исходный сигнал красного, g - исходный сигнал желтого, b - исходный сигнал голубого, R - конвертированный сигнал красного, Y - конвертированный сигнал желтого, С - конвертированный сигнал голубого, V - конвертированный сигнал фиолетового.

Фиг. 10. Формулы ячеек электронной таблицы конвертации цвета из rgb в RYCV Фулл Колорс фиг. 9.

Фиг. 11 Блок-схема мультисистемного телевизора Фулл Колорс, где 35 - антенна телевизора, 36 - приемник трехцветного телевидения, 37 - приемник четырехцветного телевидения Фулл Колорс, 38 - конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы, 40 - мультиплексор сигналов R, 41 - мультиплексор сигналов Y, 42 - мультиплексор сигналов С, 43 - мультиплексор сигналов V, 49 - пиксель дисплея, 50 - микроизлучатель красного света пикселя дисплея, 51 - микроизлучатель желтого света пикселя дисплея, 52 - микроизлучатель голубого света пикселя дисплея, 53 - микроизлучатель фиолетового света пикселя дисплея.

Фиг. 12 Блок-схема конвертера rgb видеосигналов в RCYV сигналы, где 55 - проводник, 56 - умножитель желтого, 57 - умножитель фиолетового, 58 - сумматор, 59 - умножитель голубого, 60 - условный корпус конвертора (38) фиг. 11, через условную границу которого поступают шесть входных сигналов и отводятся четыре выходных сигнала, KY - коэффициент желтого, KV -коэффициент фиолетового, KC - коэффициент голубого, ΣC - сумма голубого.

Осуществление изобретения

«Конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы» (конвертер) (фиг. 12) встроен в мультисистемный телевизор Фулл Колорс, блок-схема которого показана на фиг. 11, что позволяет принимать телепередачи как четырехцветного, так и трехцветного телевидения.

Блок-схема мультисистемного телевизора Фулл Колорс фиг. 11 включает в себя:

- антенну телевизора (35);

- приемник трехцветного телевидения (36);

- приемник четырехцветного телевидения Фулл Колорс (37);

- конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы (38);

- мультиплексор сигналов R (40);

- мультиплексор сигналов Y (41);

- мультиплексор сигналов С (42);

- мультиплексор сигналов V (43);

- пиксель дисплея (49)

- красного света пикселя дисплея (50);

- микроизлучатель желтого света пикселя дисплея (51);

- микроизлучатель голубого света пикселя дисплея (52);

- микроизлучатель фиолетового света пикселя дисплея (53);

Телевизионный сигнал от антенны (35) одновременно поступает в приемник трехцветного телевидения (36) и в приемник четырехцветного телевидения Фулл Колорс (37).

От приемника четырехцветного телевидения Фулл Колорс (37) сигналы R, Y, С и V без изменений подаются на второй вход (нижний по блок-схеме) мультиплексоров (40), (41), (42) и (43).

От приемника трехцветного телевидения (36) сигналы красного r, g и b поступают на вход конвертера (38), преобразуются в сигналы R, Y, С и V, которые передаются на первый вход (верхний по блок-схеме) мультиплексоров (40), (41), (42) и (43).

Мультиплексоры (40), (41), (42) и (43), соответственно, управляют интенсивностью свечения микроизлучателя красного света пикселя дисплея (50), микроизлучателя желтого света пикселя дисплея (51), микроизлучателя голубого света пикселя дисплея (52) и микроизлучателя фиолетового света пикселя дисплея (53) в четырехцветном пикселе дисплея (49).

Блок-схема конвертера rgb видеосигналов в RCYV показана на фиг. 12, в которой:

- входной сигнал красного г по проводнику (55 фиг. 12) без изменения подается на выход красного R;

- входной сигнал зеленого g в умножителе желтого (56)перемножается с коэффициентом желтого KY и их произведение подается на выход желтого Y, где KY=cos(30)=k=0.8660254037844386;

- входной сигнал синего b в умножителе фиолетового (57) перемножается с коэффициентом фиолетового KV и их произведение подается на выход фиолетового V, где KV=cos(30)=k=0.8660254037844386;

- в сумматоре (58) входные сигналы зеленого g и синего b складываются в сумму голубого ΣC, которая направляется на вход умножителя голубого (59);

- в умножителе голубого (59) сумма голубого ΣC перемножается с коэффициентом голубого KC и их произведение подается на выход голубого С, где KC=sin(30)=0.5.

При необходимости улучшения качества исходного сигнала трехцветного телевидения, например, для регулировки баланса белого или воспроизведения телесного цвета, значения коэффициентов KY и/или KV могут корректироваться.

Приложение 1 Перечень гипотез цветного зрения человека

По Эмпедоклу (V век до н.э.) основными цветами являются белый, черный, желтый и красный.

Демокрит считал основными цветами черный, белый, красный и темно-зеленый.

Леонардо да Винчи (в XVI столетии) основными цветами считал белый, черный, желтый, зеленый, синий и красный.

По теории света и цвета Ньютона в качестве основных цветов впервые предложено использовать названия семи цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый и индиго. (Аналогично семи тонам)

По гипотезе М.В. Ломоносова о цветном зрении количество основных цветов сведено к трем: красный, желтый, голубой. По Ломоносову зеленый цвет это смесь голубого и желтого цветов.

В теории Томаса Юнга основными цветами признаны 3 цвета: красный, зеленый и фиолетовый.

Позже Г. Гельмгольц предположил, что в сетчатке глаза человека должны быть три вида колбочек чувствительных к красному, зеленому и синему цветам.

Геринг постулирует наличие трех типов противоположных пар процессов реакции на черный и белый, желтый и синий, красный и зеленый цвета.

Гуревич и Джеймсон развили теорию Геринга до оппонентной теории. В ней сохраняется три системы рецепторов: красно-зеленые, желто-голубые и черно-белые.

Перечисленные выше гипотезы, модели и теории прошлых веков чаще всего не согласованы, а нередко и противоречат друг другу

«Полихроматическая» гипотеза Г. Хартриджа полагала, что помимо трех основных, первичных рецепторов (оранжевого, зеленого и сине-зеленого) должно быть еще четыре или пять других дополнительных, включая желтую и синюю пару, действующую как единое целое. Модель Г. Хартриджа охватывала практически всю гамму существующих цветов.

Голландский ученый П. Уолравен предположил, что в сетчатке человека должны присутствовать три типа колбочек, причем сигналы «красной» и «зеленой» колбочек делятся на три, а «синей» - на две части.

Позже эту же модель цветовосприятия описали Давид Хьюбл (David H.Hubel) и Торстен Вайзел (Torsten N.Wiesel), получившие Нобелевскую премию. Они предположили, что мозг, возможно, может получать информацию вовсе не о красном (R), зеленом (G) и синем (В) цветах (теория Юнга - Гельмгольца), а о разнице яркости белого (Yмах) и черного (Yмин), разнице зеленого и красного цветов (G-R), разнице и синего и желтого цветов (В-Y), при этом, желтый цвет (yellow = R+G) есть сумма красного и зеленого цветов, a R, G и В - яркости цветовых составляющих - красного, зеленого, и синего.

Согласно сферической модели цветового зрения (Соколов, Измайлов) цвета располагаются на сфере. Геодезическая линия смешения цветов задается большим кругом сферы в евклидовой метрике.

В основу современной трехкомпонентной теории цветного зрения и трехцветного телевидения легли предположения М.В. Ломоносова, Томаса Юнга, Гельмгольца, Уолравена.

По общепринятой гипотезе в сетчатке глаза должны существовать три типа приемников, чувствительных к узким частям спектра красного, зеленого и синего цвета, что подтверждается экспериментами. Этой гипотезе придерживаются в настоящее время большинство ученых. Поэтому эта гипотезе с учетом предположения Давида Хьюбла и Торстена Вайзела реализована в существующем цветном телевидении.

Изобретение относится к системам цветного телевидения, в частности к конвертеру видеосигналов. Техническим результатом является обеспечение совместимости трехцветной кодировки цвета цифрового телевидения с непосредственным воспроизведением закодированного цвета в четырехцветном дисплее. Указанный результат достигается цифровым преобразованием трех входных сигналов - красного, зеленого и синего в четыре выходных сигнала - красный, желтый, голубой и фиолетовый. Преобразование производится одним сумматором и тремя умножителями. Выходные сигналы конвертора управляют яркостью красного, желтого, голубого и фиолетового микроизлучателей пикселя четырехцветного дисплея. Конвертер (60) состоит из: проводника (55), по которому входной сигнал красного r без изменения передается на выход красного R; умножителя желтого (56), в котором входной сигнал зеленого g умножается на коэффициент KY; умножителя фиолетового (57), в котором входной сигнал синего b умножается на коэффициент KV; сумматора (58), в котором входные сигналы зеленого g и синего b складываются в сумму голубого ΣC; умножителя голубого (59), в котором сумма голубого ΣC умножается на 0,5, где константа KY=KV=cos(30)≈0,8660254037844386. 12 ил.

Конвертер rgb видеосигналов в RCYV сигналы (конвертер), отличающийся тем, что цифровые сигналы r, g и b приемника трехцветного телевизора преобразуются в цифровые сигналы красного R, желтого Y, голубого С и фиолетового V по следующим формулам:

R=r;

Y=g*KY;

V=b*KV;

ΣC=(g+b);

C=ΣC*KC,

для вычисления которых:

- входной сигнал красного r передается по проводнику на красный R выход конвертера без изменений;

- в умножителе желтого входной сигнал зеленого g перемножается с коэффициентом KY и далее их произведение подается на желтый Y выход конвертера;

- в умножителе фиолетового входной сигнал синего b перемножается с коэффициентом KV и далее их произведение подается на фиолетовый V выход конвертера;

- в сумматоре входные сигналы зеленого g и синего b складываются в сумму голубого ΣC;

- в умножителе голубого сумма голубого ΣC перемножается с коэффициентом KC и далее их произведение подается на голубой С выход конвертера,

где: - KY- коэффициент желтого равен 0,8660254037844386;

- KV- коэффициент фиолетового равен 0,8660254037844386;

- KC - коэффициент голубого равен 0,5;

- ΣC - сумма голубого,

причем получаемые от конвертора цифровые сигналы красного R, желтого Y, голубого С и фиолетового V соответственно управляют интенсивностью микроизлучателя красного света пикселя дисплея, микроизлучателя желтого света пикселя дисплея, микроизлучателя голубого света пикселя дисплея и микроизлучателя фиолетового света пикселя дисплея.