Способ и устройство для рендеринга цветных изображений

Изобретение относится к области рендеринга цветных изображений. Технический результат заключается в улучшении качества изображения. Предложена система для рендеринга цветных изображений на электрооптическом дисплее, когда электрооптический дисплей имеет цветовой охват с ограниченной палитрой основных цветов и/или цветовой охват плохо структурирован. Система использует итеративный процесс для идентификации наилучшего цвета для данного пикселя из палитры, измененной для диффузии ошибки цвета по всему электрооптическому дисплею. Система дополнительно учитывает изменения цвета, вызванные перекрестными помехами между близлежащими пикселями. 15 з.п. ф-лы, 20 ил., 2 табл.

 

[Абзац 1] Ссылка на родственные заявки

[Абзац 2] Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии со следующими заявками:

1) предварительной заявкой №62/467,291, поданной 6 марта 2017 года;

2) предварительной заявкой №62/509,031, поданной 19 мая 2017 года;

3) предварительной заявкой №62/509,087, поданной 20 мая 2017 года;

4) предварительной заявкой №62/585,614, поданной 14 ноября 2017 года;

5) предварительной заявкой №62/585,692, поданной 14 ноября 2017 года;

6) предварительной заявкой №62/585,761, поданной 14 ноября 2017 года; и

7) предварительной заявкой №62/591,188, поданной 27 ноября 2017 года.

[Абзац 3] Настоящая заявка является родственной заявке №14/277,107, поданной 14 мая 2014 года (публикация №2014/0340430, в настоящее время патент США №9,697,778); заявке №14/866,322, поданной 25 сентября 2015 года (публикация №2016/0091770); патентам США №№9,383,623 и 9,170,468, заявке №15/427,202, поданной 8 февраля 2017 года (публикация №2017/0148372) и заявке №15/592,515, поданной 11 мая 2017 года (публикация №2017/0346989). Содержания этих совместно рассматриваемых заявок и патентов (которые далее по тексту могут именоваться патентами на «электрофоретический цветной дисплей» или «ЭЦД») и всех остальных патентов США и опубликованных и совместно рассматриваемых заявок, упомянутых ниже, полностью посредством ссылки включаются в настоящее описание.

[Абзац 4] Кроме того, настоящая заявка является родственной патентам США №№5,930,026; 6,445,489; 6,504,524; 6,512,354; 6,531,997; 6,753,999; 6,825,970; 6,900,851; 6,995,550; 7,012,600; 7,023,420; 7,034,783; 7,061,166; 7,061,662; 7,116,466; 7,119,772; 7,177,066; 7,193,625; 7,202,847; 7,242,514; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,408,699; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,679,813; 7,683,606; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311; 7,733,335; 7,787,169; 7,859,742; 7,952,557; 7,956,841; 7,982,479; 7,999,787; 8,077,141; 8,125,501; 8,139,050; 8,174,490; 8,243,013; 8,274,472; 8,289,250; 8,300,006; 8,305,341; 8,314,784; 8,373,649; 8,384,658; 8,456,414; 8,462,102; 8,514,168; 8,537,105; 8,558,783; 8,558,785; 8,558,786; 8,558,855; 8,576,164; 8,576,259; 8,593,396; 8,605,032; 8,643,595; 8,665,206; 8,681,191; 8,730,153; 8,810,525; 8,928,562; 8,928,641; 8,976,444; 9,013,394; 9,019,197; 9,019,198; 9,019,318; 9,082,352; 9,171,508; 9,218,773; 9,224,338; 9,224,342; 9,224,344; 9,230,492; 9,251,736; 9,262,973; 9,269,311; 9,299,294; 9,373,289; 9,390,066; 9,390,661; и 9,412,314 и публикациям заявок на выдачу патента США №№2003/0102858; 2004/0246562; 2005/0253777; 2007/0091418; 2007/0103427; 2007/0176912; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0136774; 2008/0291129; 2008/0303780; 2009/0174651; 2009/0195568; 2009/0322721; 2010/0194733; 2010/0194789; 2010/0220121; 2010/0265561; 2010/0283804; 2011/0063314; 2011/0175875; 2011/0193840; 2011/0193841; 2011/0199671; 2011/0221740; 2012/0001957; 2012/0098740; 2013/0063333; 2013/0194250; 2013/0249782; 2013/0321278; 2014/0009817; 2014/0085355; 2014/0204012; 2014/0218277; 2014/0240210; 2014/0240373; 2014/0253425; 2014/0292830; 2014/0293398; 2014/0333685; 2014/0340734; 2015/0070744; 2015/0097877; 2015/0109283; 2015/0213749; 2015/0213765; 2015/0221257; 2015/0262255; 2015/0262551; 2016/0071465; 2016/0078820; 2016/0093253; 2016/0140910; и 2016/0180777. Для удобства эти патенты и заявки далее по тексту могут совместно именоваться заявками на «СПВЭОД» (СПособы Возбуждения ЭлектроОптических Дисплеев).

[Абзац 5] Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[Абзац 6] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для рендеринга цветных изображений. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу полутонирования цветных изображений в случаях, когда имеется ограниченный набор основных цветов, и этот ограниченный набор может не быть хорошо структурирован. Этот способ может ослабить эффекты блуминга пиксельной панели (т.е., из-за того, что пиксель взаимодействует с близлежащими пикселями, пиксели дисплея не имеют намеченного цвета), что может изменять вид цветного электрооптического (например, электрофоретического) или подобного дисплея в ответ на изменения условий окружения, включая температуру, освещение или уровень питания. Кроме того, настоящее изобретение относится к способам оценки цветового охвата цветного дисплея.

[Абзац 7] Термин «пиксель» используется в настоящем описании в своем обычном значении в области формирования изображений и означает наименьший элемент изображения, способный создавать все цвета, которые может показывать сам дисплей.

[Абзац 8] Полутонирование на протяжении многих десятилетий используется в полиграфической промышленности для представления серых тонов (полутонов) путем покрытия варьирующей пропорции каждого пикселя белой бумаги черной краской. Подобные схемы полутонирования могут использоваться с системами цветной печати CMY (Cyan - бирюзовый, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый) или CMYK (Cyan - бирюзовый, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый, BlacK - черный), причем цветные каналы изменяются независимо друг от друга.

[Абзац 9] Однако есть много цветных систем, в которых цветные каналы не могут изменяться независимо друг от друга, поскольку каждый пиксель может отображать любой один из ограниченного набора основных цветов (такие системы далее по тексту могут именоваться «дисплеями с ограниченной палитрой» или «ДОП»); к этому типу относятся цветные дисплеи по патентам на ЭЦД. Для того чтобы создать другие цвета, основные цвета должны преобразовываться с использованием пространственного дизеринга для создания правильного ощущения цвета.

[Абзац 10] В дисплеях с ограниченной палитрой могут использоваться стандартные алгоритмы дизеринга, такие как алгоритмы диффузии ошибки (в которых «ошибка», вносимая печатью одного пикселя конкретного цвета, отличающегося от цвета, теоретически требуемого в этом пикселе, распределяется между соседними пикселями, так что в целом создается правильное ощущение цвета). Имеется огромный объем литературы, посвященный диффузии ошибки, обзор которой приведен в статье Pappas, Thrasyvoulos N. «Model-based halftoning of color images», IEEE Transactions on Image Processing 6.7 (1997): 1014-1024.

[Абзац 11] Системы ЭЦД отличаются определенными особенностями, которые необходимо учитывать при разработке алгоритмов дизеринга для использования в таких системах. Общим признаком в этих системах являются межпиксельные артефакты. Один тип артефакта вызывается так называемым «блумингом» (оптической пересветкой), причем как в монохромных, так и в цветных системах имеет место тенденция, заключающаяся в том, что электрическое поле, создаваемое пиксельным электродом, действует на зону электрооптической среды, шире таковой самого пиксельного электрода, так что фактически оптическое состояние одного пикселя распространяется на части зон соседних пикселей. Другой вид помех возникает, когда возбуждение соседних пикселей вызывает конечное оптическое состояние в зоне между пикселями, отличающееся от такового, достигнутого любыми из самих пикселей, причем это конечное оптическое состояние вызывается усредненным электрическим полем, воспринимаемым в межпиксельной зоне. Подобные эффекты наблюдаются монохромных системах, но поскольку эти системы являются одномерными в цветовом пространстве, межпиксельная зона обычно отображает серое состояние - промежуточное состояние двух соседних пикселей, и это промежуточное серое состояние не оказывает большого влияния на среднюю отражательную способность зоны, или оно может легко моделироваться как эффективный блуминг. Однако в цветном дисплее межпиксельная зона может отражать цвета, отсутствующие в любом соседнем пикселе.

[Абзац 12] Вышеупомянутые проблемы в цветных дисплеях имеют серьезные последствия для цветового охвата и линейности цвета, прогнозируемых пространственным дизерингом основных цветов. Рассмотрим использование преобразованного с использованием пространственного дизеринга паттерна насыщенных красного и желтого цветов из палитры основных цветов ЭЦД-дисплея в попытке создать требуемый оранжевый цвет. При отсутствии помех комбинацию, требуемую для создания оранжевого цвета, можно совершенно точно предсказать в дальнем поле, используя законы линейного аддитивного (слагательного) смешения цветов. Поскольку красный и желтый цвета находятся на границе цветового охвата, этот прогнозируемый оранжевый цвет также будет на границе цветового охвата. Однако, если вышеупомянутые эффекты создадут в межпиксельной зоне между соседними красным и желтым пикселями (скажем) голубоватую полосу, результирующий цвет будет намного более нейтральным, чем прогнозируемый оранжевый цвет. Это дает в результате «выемку» в границе цветового охвата или, чтобы быть точнее, поскольку граница фактически является трехмерной, раковину. Таким образом, примитивный подход дизеринга не только не позволяет точно прогнозировать требуемый дизеринг, но и может, как в этом случае, пытаться создать цвет, который недоступен, поскольку находится вне достижимого цветового охвата.

[Абзац 13] В идеальном случае хотелось бы иметь возможность прогнозировать достижимый цветовой охват посредством экстенсивного измерения паттернов или усовершенствованного моделирования. Это может оказаться практически неосуществимым при большом числе основных цветов устройства, или если ошибки от помех большие по сравнению с ошибками, внесенными квантованием пикселей в основные цвета. В настоящем изобретении предлагается способ дизеринга, включающий модель ошибок блуминга/помех, благодаря чему реализованный цвет на дисплее ближе к прогнозируемому цвету. Кроме того, способ стабилизирует диффузию ошибки в случае, если требуемый цвет находится вне реализуемого цветового охвата, поскольку обычно диффузия ошибки создаст неограниченные ошибки при дизеринге в цвета вне выпуклого множества основных цветов.

[Абзац 14] На фиг. 1 прилагаемом графическом материале представлена блок-схема известного способа диффузии ошибки, обозначенного общей позицией 100, как описано в вышеупомянутой статье Pappas («Model-based halftoning of color images», IEEE Transactions on Image Processing 6.7 (1997): 1014-1024). На входе 102 значения xi,j цвета подают в процессор 104, где их прибавляют к выходному сигналу фильтра 106 ошибок (описанного ниже) для получения измененного входного сигнала ui,j. (В этом описании принимается, что входные значения xi,j таковы, что измененные входные сигналы ui,j находятся в пределах цветового охвата устройства. Если это не так, может потребоваться некоторое предварительное изменение входных значений или измененных входных значений для обеспечения их нахождения в пределах соответствующей цветового охвата). Измененные входные сигналы ui,j подают в пороговый модуль 108. Модуль 108 определяет соответствующий цвет для рассматриваемого пикселя и подает соответствующие цвета в контроллер устройства (или сохраняет значения цвета для передачи в контроллер устройства позже). Выходные сигналы yi,j подают в модуль 110, который вносит в эти выходные сигналы поправки на эффект перекрытия точек в выходном устройстве. Измененные входные сигналы ui,j и выходные сигналы y'i,j из модуля 110 подают в процессор 112, который рассчитывает значения ei,j ошибок по формуле:

ei,j=ui,j-y'i,j

Затем значения ei,j ошибок подают в фильтр 106 ошибок, который служит для распределения значений ошибок между одним или несколькими выбранными пикселями. Например, если диффузию ошибки выполняют на пикселях слева направо в каждой строке и сверху вниз в изображении, фильтр 106 ошибок мог бы распределять ошибку на следующий пиксель в обрабатываемой строке и три ближайших соседа обрабатываемого пикселя в следующей строке ниже. Альтернативно, фильтр 106 ошибок мог бы распределять ошибку на следующие два пикселя в обрабатываемой строке и ближайших соседей обрабатываемого пикселя в следующих двух строках ниже. Ясно, что фильтр ошибок не обязательно должен прикладывать одну и ту же долю ошибки на каждый из пикселей, среди которых распределяется ошибка; например, если фильтр 106 ошибок распределяет ошибку на следующий пиксель в обрабатываемой строке, а также три ближайших соседа обрабатываемого пикселя в следующей строке ниже, может быть целесообразным распределять больше ошибки на следующий пиксель в обрабатываемой строке и на пиксель непосредственно под обрабатываемым пикселем и меньше ошибки на два соседа обрабатываемого пикселя по диагонали.

[Абзац 15] К сожалению, если обычные способы диффузии ошибки (например, способ, показанный на фиг. 1) применяются к ЭЦД и подобным дисплеям с ограниченной палитрой, то генерируются мощные артефакты, которые могут сделать результирующие изображения не пригодными для использования. Например, пороговый модуль 108 действует на измененные ошибкой входные значения ui,j, чтобы выбрать выходной основной цвет, а затем следующую ошибку рассчитывают, применяя модель к результирующей выходной зоне (или к тому, что случайно известно о ней). Если выходной цвет модели значительно отклоняется от выбранного основного цвета, могут генерироваться огромные ошибки, которые могут привести к в высокой степени зернистому выходному сигналу из-за огромных размахов выборов основных цветов или нестабильных результатов.

[Абзац 16] Целью настоящего изобретения является создание способа рендеринга цветных изображений, уменьшающего или полностью исключающего проблемы нестабильности, вызванные этими обычными способами диффузии ошибки. Предлагается способ обработки изображений, предназначенный для уменьшения шума дизеринга при одновременном повышении видимой контрастности и преобразовании цветового охвата для цветных дисплеев, особенно цветных электрофоретических дисплеев, чтобы обеспечить намного более широкий диапазон контента, показываемого на дисплее, без серьезных артефактов.

[Абзац 17] Кроме того, настоящее изобретение относится к аппаратной системе для рендеринга изображений на устройстве на электронной бумаге, в частности, цветных изображений на электрофоретическом дисплее, например, на четырехчастичном электрофоретическом дисплее с активноматричной объединительной панелью. Путем введения параметров окружающей среды из устройства на электронной бумаге дистанционный процессор может выдавать данные изображения для оптимального просмотра. Кроме того, система обеспечивает распределение расчетов с большим объемом вычислений, таких как определение цветового пространства, оптимального как для условий окружающей среды, так и для изображения, которое будет отображаться.

[Абзац 18] Электронные дисплеи обычно содержат активноматричную объединительную панель, ведущий контроллер, локальное запоминающее устройство (локальную память) и несколько коммуникационных и интерфейсных портов. Ведущий контроллер принимает данные через коммуникационные/интерфейсные порты или извлекает их из памяти устройства. После того как данные находятся в ведущем контроллере, они преобразуются в набор команд для активноматричной объединительной панели. Активноматричная объединительная панель получает эти команды из ведущего контроллера и создает изображение. В случае цветного устройства выполняемые в устройстве расчеты цветового охвата могут потребовать ведущего контроллера с повышенной вычислительной мощностью. Как уже отмечалось, способы рендеринга для цветных электрофоретических дисплеев зачастую требуют больших объемов вычислений, и хотя, как подробно описывается ниже, настоящее изобретение само по себе предлагает способы для уменьшения вычислительной нагрузки, накладываемой рендерингом, как стадия рендеринга (дизеринга), так и другие стадии процесса рендеринга в целом попрежнему могут накладывать значительные нагрузки на системы вычислительной обработки данных устройства.

[Абзац 19] В некоторых случаях применения повышенная вычислительная мощность, требуемая для рендеринга изображений, снижает преимущества электрофоретических дисплеев. В частности, повышается себестоимость изготовления устройства, а также возрастает потребление устройством энергии, если ведущий контроллер сконфигурирован для выполнения сложных алгоритмов рендеринга. Кроме того, дополнительное тепло, создаваемое контроллером, требует терморегулирования. Соответственно, по меньшей мере, в некоторых случаях, таких как, например, когда за короткое время необходимо выдать изображения с очень высоким разрешением или большое число изображений, многие из расчетов рендеринга может потребоваться вывести из самого электрофоретического устройства.

[Абзац 20] Краткое раскрытие настоящего изобретения

[Абзац 21] Соответственно, в одном аспекте настоящего изобретения предлагается система для создания цветного изображения. Система содержит электрооптический дисплей, имеющий пиксели и цветовой охват, включающий палитру основных цветов; и процессор в сообщении с электрооптическим дисплеем. Процессор выполнен с возможностью рендеринга цветных изображений для электрооптического устройства путем выполнения следующих стадий: а) прием первого и второго наборов входных значений, представляющих цвета первого и второго пикселей изображения, подлежащего отображению на электрооптическом дисплее; Ь) приравнивание первого набора входных значений к первому измененному набору входных значений; с) проецирование первого измененного набора входных значений на цветовой охват для получения первого спроецированного измененного набора входных значений, если первый измененный набор входных значений, полученный на стадии (b), находится вне цветового охвата; d) сравнение первого измененного набора входных значений со стадии (b) или первого спроецированного измененного набора входных значений со стадией (с) с набором значений основных цветов, соответствующих основным цветам палитры, выбор набора значений основных цветов, соответствующих основному цвету с наименьшей ошибкой, тем самым определяя первый наилучший набор значений основных цветов, и выдача первого наилучшего набора значений основных цветов как цвета первого пикселя; е) замена первого наилучшего набора значений основных цветов в палитре первым измененным набором входных значений со стадии (b) или первым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (с) для получения измененной палитры; f) расчет разницы между первым измененным набором входных значений со стадии (b) или первым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (с) и первым наилучшим набором значений основных цветов со стадии (е) для получения первого значения ошибки; g) прибавление ко второму набору входных значений первого значения ошибки для создания второго измененного набора входных значений; h) проецирование второго измененного набора входных значений на цветовой охват для получения второго спроецированного измененного набора входных значений, если второй измененный набор входных значений, полученный на стадии (g), находится вне цветового охвата; i) сравнение второго измененного набора входных значений со стадии (g) или второго спроецированного измененного набора входных значений со стадии (h) с набором значений основных цветов, соответствующих основным цветам измененной палитры, выбор набора значений основных цветов, соответствующих основному цвету из измененной палитры с наименьшей ошибкой, тем самым определяя второй наилучший набор значений основных цветов, и выдача второго наилучшего набора значений основных цветов как цвета второго пикселя. Согласно некоторым вариантам осуществления процессор дополнительно j) заменяет второй наилучший набор значений основных цветов в измененной палитре вторым измененным набором входных значений со стадии (g) или вторым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (h) для получения второй измененной палитры. Процессор выполнен с возможностью передачи наилучших значений основных цветов для соответствующих пикселей контроллеру электрооптического дисплея, при этом эти цвета показываются в соответствующих пикселях электрооптического дисплея.

[Абзац 22] В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается способ рендеринга цветных изображений на выходном устройстве, имеющем цветовой охват, полученный из палитры основных цветов, причем указанный способ предусматривает:

a. получение последовательности входных значений, каждое из которых представляет цвет пикселя рендерируемого изображения;

b. для каждого входного значения после первого входного значения прибавление к входной величине значения ошибки, полученного из по меньшей мере одного входного значения, обработанного ранее для получения измененного входного значения;

c. если измененное входное значение, полученное на стадии (b), находится вне цветового охвата, проецирование измененного входного значения на цветовой охват для получения спроецированного измененного входного значения;

d. для каждого входного значения после первого входного значения изменение палитры для обеспечения возможности эффектов выходного значения по меньшей мере одного уже обработанного пикселя, чтобы тем самым получить измененную палитру;

e. сравнение измененного входного значения со стадии (b) или спроецированного измененного входного значения со стадии (с) с основными цветами в измененной палитре, выбор основного цвета с наименьшей ошибкой и выдача этого основного цвета как значения цвета для пикселя, соответствующее обрабатываемому входному значению;

f. расчет разницы между измененным или спроецированным измененным входным значением, используемым на стадии (е), и выходным сигналом основного цвета со стадии (с) для получения значения ошибки и использование по меньшей мере части этого значения ошибки как ввода значения ошибки для стадии (b) для по меньшей мере одного обрабатываемого позже входного значения; и

g. использование выходного значения основного цвета со стадии (е) на стадии (d) для по меньшей мере одного обрабатываемого позже входного значения.

[Абзац 23] Способ согласно настоящему изобретению может дополнительно предусматривать отображение по меньшей мере части выходных сигналов основных цветов как изображения на устройстве отображения, имеющем цветовой охват, используемый в предлагаемом способе.

[Абзац 24] В одной форме предлагаемого способа проецирование на стадии (с) осуществляют вдоль линий постоянных яркости и цветового тона в линейном цветовом пространстве RGB на номинальный цветовой охват. Сравнение («квантование») на стадии (e) могут осуществлять, используя квантователь по минимальному евклидову расстоянию в линейном пространстве RGB. Альтернативно, сравнение могут выполнять барицентрической пороговой обработкой (выбором основного цвета, связанного с наибольшей барицентрической координатой), как описано в вышеупомянутой заявке №15/592,515. Если, однако, используют барицентрическую пороговую обработку, цветовой охват, который используют на стадии (с) способа, должен быть цветовым охватом измененной палитры, которую используют на стадии (е) способа, в противном случае барицентрическая пороговая обработка дает непредсказуемые и нестабильные результаты.

[Абзац 25] В одной форме предлагаемого способа входные значения обрабатывают в порядке, соответствующем растровому сканированию пикселей, и на стадии (d) изменение палитры позволяет получить выходные значения, соответствующие пикселю в уже обработанной строке, имеющему общий край с пикселем, соответствующим обрабатываемому входному значению, и уже обработанному пикселю в той же строке, имеющему общий край с пикселем, соответствующим обрабатываемому входному значению.

[Абзац 26] Вариант предлагаемого способа, в котором используют барицентрическое квантование, можно вкратце описать следующим образом:

1. Разделение цветового охвата на тетраэдры с использованием триангуляции Делоне;

2. Определение выпуклой оболочки цветового охвата устройства;

3. Для цвета вне выпуклой оболочки цветового охвата:

a. Проецирование обратно на границу цветового охвата вдоль некоторой линии;

b. Осуществление расчета пересечения этой линии с тетраэдрами, содержащими цветовое пространство;

c. Нахождение тетраэдра, вмещающего цвет и связанные барицентрические веса;

d. Определение преобразованного с использованием дизеринга цвета по вершине тетраэдра, имеющей наибольший барицентрический вес.

4. Для цвета внутри выпуклой оболочки:

a. Нахождение тетраэдра, вмещающего цвет, и связанных барицентрических весов;

b. Определение преобразованного с использованием дизеринга цвета по вершине тетраэдра, имеющей наибольший барицентрический вес.

[Абзац 27] Однако этот вариант предлагаемого способа обладает тем недостатком, что требует расчетов как триангуляции Делоне, так и выпуклой оболочки цветового пространства, и эти расчеты требуют большой вычислительной мощности в такой степени, что при нынешнем состоянии технологии использовать этой вариант осуществления на практике в автономном процессоре невозможно. Кроме того, при использовании барицентрического квантования внутри выпуклой оболочки цветового охвата ухудшается качество изображения. Соответственно, требуется дополнительный вариант предлагаемого способа, более эффективный в вычислительном отношении и обеспечивающий улучшенное качество изображения путем выбора как способа проецирования, используемого для цветов вне выпуклой оболочки цветового охвата, так и способа квантования, используемого для цветов внутри оболочки цветового охвата.

[Абзац 28] С использованием того же формата, что и описанный выше, этот дополнительный вариант способа согласно настоящему изобретению (который далее по тексту может именоваться «треугольным барицентрическим» или «ТБ-» способом) можно вкратце описать следующим образом:

1. Определение выпуклой оболочки цветового охвата устройства;

2. Для цвета (измененного ошибкой входного цвета или ИОВЦ) вне цветового охвата выпуклой оболочки:

a. Проецирование обратно на границу цветового охвата вдоль некоторой линии;

b. Осуществление расчета пересечения этой линии с треугольниками, образующими поверхность цветового охвата;

c. Нахождение треугольника, вмещающего цвет, и связанных барицентрических весов;

d. Определение преобразованного с использованием дизеринга цвета по вершине треугольника, имеющей наибольший барицентрический вес.

3. Для цвета (ИОВЦ) внутри выпуклой оболочки определение «ближайшего» основного цвета из основных цветов, причем «ближайший» рассчитывают как евклидово расстояние в цветовом пространстве, и использования этого ближайшего основного цвета как преобразованного с использованием дизеринга цвета.

[Абзац 29] Иными словами, в треугольном барицентрическом варианте предлагаемого способа осуществляют стадию (с) способа путем расчета пересечения проекции с поверхностью цветового охвата, а затем осуществляют стадию (е) двумя разными путями в зависимости от того, находится ли ИОВЦ (продукт стадии (b)) внутри цветового охвата или нет. Если ИОВЦ находится вне цветового охвата, определяют треугольник, вмещающий вышеупомянутое пересечение, определяют барицентрические веса для каждой вершины этого треугольника, и выходной сигнал со стадии (е) является вершиной треугольника, имеющей наибольший барицентрический вес. Однако если ИОВЦ находится внутри цветового охвата, выходной сигнал со стадии (е) является ближайшим основным цветом, рассчитанным по евклидову расстоянию.

[Абзац 30] Как можно видеть из вышеприведенного краткого описания, ТБ-способ отличается вышеописанных вариантов предлагаемого способа использованием отличающихся способов дизеринга в зависимости от того, находится ли ИОВЦ внутри цветового охвата или нет. Если ИОВЦ находится внутри цветового охвата, то для нахождения преобразованного с использованием дизеринга цвета используют способ ближайшего соседа; это улучшает качество изображения, поскольку преобразованный с использованием дизеринга цвет могут выбирать из любого основного цвета, а не просто из четырех основных цветов, образующих вмещающий тетраэдр, как в предыдущих способах барицентрического квантования. (Следует отметить, что поскольку основные цвета часто распределены весьма беспорядочным образом, ближайший сосед вполне может быть основным цветом, не являющимся вершиной вмещающего тетраэдра).

[Абзац 31] Если, с другой стороны, ИОВЦ находится вне цветового охвата, осуществляют проецирование обратно вдоль некоторой линии до пересечения этой линии с выпуклой оболочкой цветового охвата. Поскольку учитывают лишь пересечение с выпуклой оболочкой, а не триангуляцию Делоне цветового пространства, необходимо лишь рассчитать пересечение линии проекции с треугольниками, содержащими выпуклую оболочку. Это существенно уменьшает вычислительное бремя способа и обеспечивает, что цвета на границе цветового охвата теперь представлены по большей мере тремя преобразованными с использованием дизеринга цветами.

[Абзац 32] ТБ-способ предпочтительно проводят в оппонентном цветовом пространстве, так что проецирование на цветовой охват гарантированно сохраняет угол цветового тона ИОВЦ; это является усовершенствованием по сравнению со способом в заявке №62/467,291. Кроме того, для наилучших результатов расчет евклидова расстояния (для идентификации ближайшего соседа для ИОВЦ, лежащего внутри цветового охвата) должен выполняться с использованием перцептуально релевантного цветового пространства. Хотя желательным могло бы показаться использование (нелинейного) цветового пространства (колориметрической системы) Манселла, требуемые трансформации линейной модели блуминга, значений пикселей и номинальных основных цветов привносят ненужную сложность. Напротив, отличные результаты можно получить при выполнении линейной трансформации оппонентного цветового пространства, в котором светлота L и две хроматические компоненты (O1, O2) являются независимыми. Линейная трансформация из линейного цветового пространства RGB выглядит следующим образом:

[Абзац 33] Согласно этому варианту осуществления линию, по которой выполняют проецирование на стадии 2(a), можно определить как линию, соединяющую входной цвет и u Vy, где:

и w, b - соответствующие точка белого и точка черного в оппонентном цветовом пространстве. Скаляр α находят по формуле

где подстрочный индекс L относится к компоненте светлоты. Иными словами, используемая линия проецирования - это линия, соединяющая ИОВЦ с точкой на ахроматической оси, имеющей такую же светлоту. При правильном выборе цветового пространства это проецирование сохраняет угол цветового тона первоначального цвета; оппонентное цветовое пространство отвечает этому требованию.

[Абзац 34] Однако эмпирически установлено, что даже предпочтительный в настоящее время вариант осуществления ТБ-способа (описанный ниже со ссылками на формулы (4)-(18)) все равно оставляет некоторые артефакты изображения. Эти артефакты, обычно именуемые «червями», имеют горизонтальные или вертикальные структуры, которые вносятся процессом накопления ошибок, присущим схемам диффузии ошибки, таким как ТБ-способ. Хотя добавлением в процесс, выбирающий основной выходной цвет (так называемая «пороговая модуляция»), небольшого количества шума эти артефакты можно убрать, это может дать в результате неприемлемо зернистое изображение.

[Абзац 35] Как уже отмечалось, ТБ-способ использует алгоритм дизеринга, отличающийся в зависимости от того, лежит ли ИОВЦ внутри цветового охвата выпуклой оболочки или нет. Большинство остающихся артефактов возникают из барицентрического квантования для ИОВЦ вне выпуклой оболочки, поскольку выбранный цвет дизеринга может быть лишь одним из трех, связанных с вершинами треугольника, вмещающего спроецированный цвет; отклонение результирующего паттерна дизеринга соответственно намного больше, чем для ИОВЦ внутри выпуклой оболочки, где преобразованный с использованием дизеринга цвет может выбираться из любого одного из основных цветов, число которых обычно существенно больше трех.

[Абзац 36] Соответственно, предлагается дополнительный вариант ТБ-способа, цель которого заключается в уменьшении или полном исключении артефактов дизеринга. Эта цель достигается модуляцией выбора цвета дизеринга для ИОВЦ вне выпуклой оболочки с использованием маски синего шума, специально разработанной с перцептуально приятными свойствами шума. Этот дополнительный вариант далее по тексту может именоваться «сине-шумовым треугольным барицентрическим» или «СШТБ» вариантом способа согласно настоящему изобретению.

[Абзац 37] Таким образом, настоящее изобретение предлагает также способ, в котором стадию (с) осуществляют путем расчета пересечения проекции с поверхностью цветового охвата, а стадию (е) осуществляют следующим образом: (i) если результат стадии (b) находится вне цветового охвата, определяют треугольник, вмещающий вышеупомянутое пересечение, определяют барицентрические веса для каждой вершины этого треугольника, и барицентрические веса, рассчитанные таким образом, сравнивают со значением маски синего шума в местоположении пикселя, причем выходной сигнал со стадии (е) является цветом вершины треугольника, в которой общая сумма барицентрических весов превышает значение маски; или (ii) если результат стадии (b) находится внутри цветового охвата, выходной сигнал со стадии (е) представляет собой ближайший основной цвет, рассчитанный по евклидову расстоянию.

[Абзац 38] По существу, в СШТБ-варианте для выбора цветов дизеринга для ИОВЦ вне выпуклой оболочки применяют пороговую модуляцию, оставляя неизменным выбор цветов дизеринга для ИОВЦ внутри выпуклой оболочки. Могут использовать методы пороговой модуляции иные, нежели использование маски синего шума. Соответственно, последующее описание будет сосредоточено на изменениях обработки ИОВЦ вне выпуклой оболочки, при этом читатель может обратиться к предшествующему описанию за более подробной информацией о других стадиях способа. Установлено, что введение пороговой модуляции посредством маски синего шума убирает артефакты изображения, видимые в ТБ-способе, давая в результате отличное качество изображения.

[Абзац 39] Маска синего шума, используемая в предлагаемом способе, может относиться к типу, описанному в статье Mitsa, Т., and Parker, K.J., «Digital halftoning technique using a blue noise mask,» J. Opt. Soc. Am. A, 9(11), 1920 (ноябрь 1992 года), и особенно показанному на фиг. 1 в этой статье.

[Абзац 40] Хотя СШТБ-способ позволяет значительно уменьшить артефакты дизеринга, характерные для ТБ-способа, эмпирически установлено, что некоторые из паттернов дизеринга по-прежнему довольно зернисты, и некоторые цвета, такие какие встречаются в телесных оттенках, искажаются процессом дизеринга. Это прямой результат использования барицентрического способа для ИОВЦ, лежащего за границей цветового охвата. Поскольку барицентрический способ позволяет выбирать из самое большее трех основных цветов, дисперсия паттерна дизеринга высока, и это проявляется как видимые артефакты; кроме того, поскольку выбор основных цветов в принципе является ограниченным, некоторые цвета становятся искусственно насыщенными. Следствием этого является ухудшение свойства оператора проецирования в части сохранения цветового тона, определенного формулами (2) и (3) выше.

[Абзац 41] Соответственно, в одном дополнительном варианте способа согласно настоящему изобретению ТБ-способ дополнительно изменяют с целью уменьшения или полного устранения остающихся артефактов дизеринга. Эта цель достигается полным отказом от использования барицентрического квантования и квантованием спроецированного цвета, используемого для ИОВЦ вне выпуклой оболочки, методом ближайшего соседа с использованием только цветов границы цветового охвата. Этот вариант предлагаемого способа далее по тексту может именоваться вариантом «ближайший сосед - цвет границы цветового охвата» или «БСЦГЦГ».

[Абзац 42] Таким образом, в варианте БСЦГЦГ стадию (с) способа согласно настоящему изобретению осуществляют путем расчета пересечения проекции с поверхностью цветового охвата, а стадию (е) осуществляют следующим образом: (i) если результат стадии (b) находится вне цветового охвата, определяют треугольник, вмещающий вышеупомянутое пересечение, определяют основные цвета, лежащие на выпуклой оболочке, и выходной сигнал со стадии (е) является ближайшим основным цветом, лежащим на выпуклой оболочке, рассчитанным по евклидову расстоянию; или (ii) если результат стадии (b) находится внутри цветового охвата, выходной сигнал со стадии (е) представляет собой ближайший основной цвет, рассчитанный по евклидову расстоянию.

[Абзац 43] По существу, в варианте БСЦГЦГ квантование по методу «ближайший сосед» применяют как к цветам в цветовом охвате, так и к проекциям цветов вне цветового охвата, за исключением того, что в первом случае имеются все основные цвета, в то время как в последнем случае имеются лишь основные цвета на выпуклой оболочке.

[Абзац 44] Установлено, что диффузию ошибки, которую используют в способе рендеринга согласно настоящему изобретению, можно использовать с целью уменьшения числа или полного устранения дефектных пикселей на дисплее, например, пикселей, отказывающихся изменять цвет, даже если соответствующий сигнал прикладывают повторно. По существу, эта цель достигается путем обнаружения дефектных пикселей, а затем отмены нормального выбора выходного основного цвета и установки выходного сигнала для каждого дефектного пикселя на выходной цвет, который дефектный пиксель фактически показывает. Признак предлагаемого способа рендеринга в части диффузии ошибки, который нормально работает на отличии между выбранным выходным основным цветом и цветом изображения на соответствующем пикселе, будет в случае дефектных пикселей работать на отличии между фактическим цветом дефектного пикселя и цветом изображения на соответствующем пикселе и обычным путем распределять это отличие на соседние пиксели. Установлено, что этот метод скрытия дефектов позволяет значительно уменьшить визуальное воздействие дефектных пикселей.

[Абзац 45] Соответственно, настоящее изобретение предлагает также вариант (для удобства далее по тексту именуемый вариантом «скрытия дефектных пикселей» или «СДП») уже описанных способов рендеринга, который дополнительно предусматривает:

(i) идентификацию пикселей дисплея, не переключающихся правильно, и цветов, представленных этими дефектными пикселями;

(ii) в случае каждого дефектного пикселя выдачу со стадии (е) цвета, фактически представленного дефектным пикселем (или по меньшей мере некоторого приближения к этому цвету); и

(iii) в случае каждого дефектного пикселя на стадии (f) расчет разницы между измененным или спроецированным измененным входным значением и цветом, фактически представленным дефектным пикселем (или по меньшей мере некоторым приближением к этому цвету).

[Абзац 46] Ясно, что способ согласно настоящему изобретению основывается на точном знании цветового охвата устройства, для которого выдается изображение. Как подробнее рассмотрено ниже, алгоритм диффузии ошибки может привести к цветам на входном изображении, которые невозможно реализовать. Способы, такие как некоторые варианты ТБ, СШТБ и БСЦГЦГ способов согласно настоящему изобретению, в которых входные цвета вне цветового охвата обрабатывают путем проецирования измененных ошибкой входных значений обратно на номинальный цветовой охват, чтобы сдержать рост значения ошибки, могут хорошо проявлять себя при небольших отличиях между номинальным и реализуемым цветовыми охватами. Однако при больших отличиях на выходе алгоритма дизеринга могут возникать визуально нарушенные паттерны и искажения цветов. Таким образом, существует необходимость в лучшей, без выпуклой оболочки оценке достижимого цветового охвата при выполнении преобразования цветового охвата исходного изображения, чтобы алгоритм диффузии ошибки мог всегда достигать своего целевого цвета.

[Абзац 47] Таким образом, в одном дополнительном аспекте настоящего изобретения (который далее по тексту может именоваться способом «разграничения цветового охвата» или «РЦО» согласно настоящему изобретению) определяют достижимый цветовой охват.

[Абзац 48] Способ РЦО определения достижимого цветового охвата может предусматривать пять стадий, а именно: (1) измерение тестовых (контрольных) паттернов для получения информации о перекрестных помехах среди соседних основных цветов; (2) преобразование результатов измерений со стадии (1) в модель блуминга, прогнозирующую отображаемый цвет произвольных паттернов основных цветов; (3) использование модели блуминга, полученной на стадии (2), для прогнозирования действительных цветов паттернов на дисплее, которые нормально использовались бы для получения цветов на выпуклой оболочке основных цветов (т.е. на поверхности номинального цветового охвата); (4) описание поверхности реализуемого цветового охвата с использованием прогнозов, сделанных на стадии (3); и (5) использование модели поверхности реализуемого цветового охвата, полученной на стадии (4), на стадии преобразования цветового охвата процесса рендеринга, преобразующего входные (исходные) цвета в цвета устройства.

[Абзац 49] Процесс рендеринга стадии (5) способа РЦО может представлять собой любой процесс рендеринга в соответствии с настоящим изобретением.

[Абзац 50] Будет ясно, что вышеописанные способы рендеринга цветов могут составлять лишь часть (обычно заключительную часть) процесса рендеринга в целом для рендеринга цветных изображений на цветном дисплее, особенно на цветном электрофоретическом дисплее. В частности, способу согласно настоящему изобретению могут предшествовать (в следующем порядке) (i) операция дегаммы; (ii) HDR-обработка; (iii) коррекция цветового тона; и (iv) преобразование цветового охвата. Такая же последовательность операций может использоваться со способами дизеринга, отличных от способов согласно настоящему изобретению. Этот процесс рендеринга в целом может далее в настоящем документе для удобства именоваться предлагаемым способом «дегамма/HDR-обработка/цветовой тон/преобразование цветового охвата» или «ДОЦН».

[Абзац 51] В одном дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается решение вышеупомянутых проблем, вызываемых чрезмерными требованиями к вычислительной мощности электрофоретического устройства, путем выведения из самого устройства многих из расчетов рендеринга. При использовании системы в соответствии с этим аспектом настоящего изобретения можно создавать высококачественные изображения на электронной бумаге, требуя на самом устройстве лишь ресурсов для связи, минимального кэширования изображений и функциональных возможностей драйвера дисплея. Таким образом, настоящее изобретение значительно снижает себестоимость и массу дисплея. Кроме того, наличие облачных вычислений и беспроводных сетей позволяет широко использовать системы согласно настоящему изобретению в инженерных сетях или иной инфраструктуре с минимальной модификацией.

[Абзац 52] Соответственно, в одном дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается система рендеринга изображения, содержащая электрооптический дисплей, содержащий датчик условий окружающей среды; и дистанционный процессор, по сети соединенный с электрооптическим дисплеем, причем дистанционный процессор выполнен с возможностью приема данных изображения и приема от датчика по сети данных об условиях окружающей среды, рендеринга данных изображения для отображения на электрооптический дисплей с учетом принятых данных об условиях окружающей среды, тем самым создавая рендерированные данные изображения, и передачи по сети рендерированных данных изображения в электрооптический дисплей.

[Абзац 53] Этот аспект настоящего изобретения (включая дополнительную систему рендеринга изображения и стыковочную станцию, речь о которой пойдет ниже) может далее в настоящем документе для удобства именоваться «дистанционной системой рендеринга изображения» или «ДСРИ». Электрооптический дисплей может содержать слой материала электрофоретического дисплея, содержащий электрически заряженные частицы, находящиеся в текучей среде и способные перемещаться по текучей среде при прикладывании к текучей среде электрического поля, причем материал электрофоретического дисплея находится между первым и вторым электродами, и по меньшей мере один из электродов является светопропускающим. Материал электрофоретического дисплея может содержать четыре типа заряженных частиц, имеющих разные цвета.

[Абзац 54] Настоящее изобретение дополнительно предлагает систему рендеринга изображения, содержащую электрооптический дисплей, локальный хост и дистанционный процессор, все соединенные через сеть, причем локальный хост содержит датчик условий окружающей среды и выполнен с возможностью выдачи дистанционному процессору по сети данных об условиях окружающей среды, и дистанционный процессор выполнен с возможностью приема данных изображения, приема данных об условиях окружающей среды от локального хоста по сети, рендеринга данных изображения для отображения на дисплее на основе электронной бумаге с учетом принятых данных об условиях окружающей среды, тем самым создавая рендерированные данные изображения, и передачи рендерированных данных изображения. Данные об условиях окружающей среды могут включать в себя температуру, влажность, светосилу света, падающего на дисплей, и цветовой спектр света, падающего на дисплей.

[Абзац 55] В любой из вышеупомянутых систем рендеринга изображения электрооптический дисплей может содержать слой материала электрофоретического дисплея, содержащий электрически заряженные частицы, находящиеся в текучей среде и способные перемещаться по текучей среде при прикладывании к текучей среде электрического поля, причем материал электрофоретического дисплея находится между первым и вторым электродами, и по меньшей мере один из электродов является светопропускающим. Кроме того, в вышеупомянутых системах передавать данные изображения дистанционному процессору может локальный хост.

[Абзац 56] Настоящее изобретение также предоставляет стыковочную станцию, содержащую интерфейс, предназначенный для связи с электрооптический дисплеем, причем стыковочная станция выполнена с возможностью приема по сети рендерированных данных изображения и обновления изображения на электрооптическом дисплее, связанном со стыковочной станцией. Эта стыковочная станция может дополнительно содержать источник питания, предназначенный для подачи в электрооптический дисплей, связанный со стыковочной станцией, нескольких напряжений.

[Абзац 57] Краткое описание фигур

[Абзац 58] Как уже отмечалось, на фиг. 1 прилагаемого графического материала представлена блок-схема известного способа диффузии ошибки, описанного в вышеупомянутой статье Pappas.

[Абзац 59] На фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ согласно настоящему изобретению.

[Абзац 60] На фиг. 3 представлена маска синего шума, которая может использоваться в СШТБ-варианте настоящего изобретения.

[Абзац 61] На фиг. 4 представлено изображение, обработанное с использованием ТБ-способа согласно настоящему изобретению, и показаны присутствующие червеобразные дефекты.

[Абзац 62] На фиг. 5 представлено то же изображение, что и на фиг. 4, но обработанное с использованием СШТБ-способа, и на этот раз без присутствующих червеобразных дефектов.

[Абзац 63] На фиг. 6 представлено то же изображение, что и на фиг. 4 и 5, но обработанное с использованием способа БСЦГЦГ в соответствии с настоящим изобретением.

[Абзац 64] На фиг. 7 представлен пример модели цветового охвата, демонстрирующей вогнутости.

[Абзац 65] На фиг. 8А и 8В представлены пересечения плоскости под данным углом цветового тона с исходным и целевым цветовыми охватами.

[Абзац 66] На фиг. 9 представлены границы исходного и целевого цветовых охватов.

[Абзац 67] На фиг. 10А и 10В представлен сглаженный целевой цветовой охват, полученный после операций накачивания/откачки в соответствии с настоящим изобретением.

[Абзац 68] На фиг. 11 представлена блок-схема общего способа рендеринга цветного изображения для электрофоретического дисплея в соответствии с настоящим изобретением.

[Абзац 69] На фиг. 12 показано графическое представление серии выборочных точек для тройки входного цветового охвата (R, G, В) и тройки выходного цветового охвата (R', G', В').

[Абзац 70] На фиг. 13 представлена иллюстрация разбиения элементарного куба на шесть тетраэдров.

[Абзац 71] На фиг. 14 представлен схематический разрез, на котором показаны положения разных частиц в электрофоретической среде, которые могут возбуждаться способами согласно настоящему изобретению и использоваться в системах рендеринга согласно настоящему изобретению, причем электрофоретическая среда иллюстрируется при отображении черного, белого, трех субтрактивных основных и трех аддитивных основных цветов.

[Абзац 72] На фиг. 15 представлена форма сигнала, которая может использоваться для возбуждения четырехцветной электрофоретической среды на фиг. 14 в иллюстративное цветное состояние.

[Абзац 73] На фиг. 16 представлена дистанционная система рендеринга изображения согласно настоящему изобретению, посредством которой электрооптический дисплей взаимодействует с дистанционным процессором.

[Абзац 74] На фиг. 17 представлена дистанционная система рендеринга изображения (ДСРИ) согласно настоящему изобретению, посредством которой электрооптический дисплей взаимодействует с дистанционным процессором и локальным хостом.

[Абзац 75] На фиг. 18 представлена ДСРИ согласно настоящему изобретению, посредством которой электрооптический дисплей взаимодействует с дистанционным процессором через стыковочную станцию, которая может также действовать как локальный хост и может содержать источник питания для зарядки электрооптического дисплея и обеспечения обновления отображения рендерированных данных изображения.

[Абзац 76] На фиг. 19 представлена блок-схема более проработанной ДСРИ согласно настоящему изобретению, содержащей различные дополнительные компоненты.

[Абзац 77] На фиг. 20А представлен фотоснимок изображения на дисплее, на котором показаны темные дефекты.

[Абзац 78] На фиг. 20В представлена более крупным планом часть дисплея на фиг. 20А, на которой показаны некоторые из темных дефектов.

[Абзац 79] На фиг. 20С представлен фотоснимок, подобный показанному на фиг. 20А, но с изображением, исправленным способом диффузии ошибки согласно настоящему изобретению.

[Абзац 80] На фиг. 20D представлен более крупный план, подобный показанному на фиг. 20В, но на котором показана часть изображения на фиг.20С.

[Абзац 81] Подробное раскрытие настоящего изобретения

[Абзац 82] Один предпочтительный вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению проиллюстрирован на фиг. 2 прилагаемого графического материала, где представлена блок-схема, родственная таковой на фиг. 1. Как и в известном способе, проиллюстрированном на фиг. 1, способ, проиллюстрированный на фиг. 2, начинают на входе 102, где значения цвета xi,j подают в процессор 104, где их прибавляют к выходному сигналу фильтра 106 ошибок для получения измененного входного сигнала ui,j, который может далее в настоящем документе именоваться «измененными ошибкой входными цветами» или «ИОВЦ». Измененные входные сигналы ui,j подают в проектор 206 цветового охвата. (Специалистам в области обработки изображений будет ясно, что цветовые входные значения xi,j могут предварительно изменять для гамма-коррекции, учета цвета окружающего света (особенно в случае отражательных выходных устройств), фонового цвета помещения, в котором просматривается изображение, и т.д.).

[Абзац 83] Как отмечалось в вышеупомянутой статье Pappas, одним хорошо известным недостатком в основанной на модели диффузии ошибки является то, что процесс может стать нестабильным, поскольку входное изображение принимается лежащим в (теоретической) выпуклой оболочке основных цветов (т.е. цветового охвата), однако действительный реализуемый цветовой охват может быть меньшим из-за потери цветового охвата вследствие перекрытия точек. Следовательно, алгоритм диффузии ошибки может стремиться достичь цветов, которые на практике фактически достичь невозможно, и с каждой последующей «коррекцией» ошибка продолжает расти. Ранее предложено решать эту проблему путем клиппинга ошибки или ее ограничения иным образом, но это приводит к другим ошибкам.

[Абзац 84] Предлагаемый способ имеет тот же недостаток. Идеальным решением было бы иметь лучшую, без выпуклой оболочки оценку достижимого цветового охвата при выполнении преобразования цветового охвата исходного изображения, так чтобы алгоритм диффузии ошибки мог всегда достичь своего целевого цвета. Может быть возможным аппроксимировать его из самой модели или определить эмпирически. Однако ни один из способов коррекции не является совершенным, и поэтому в предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению включен блок проецирования цветового охвата (проектор 206 цветового охвата). Этот проектор 206 цветового охвата подобен проектору, предложенному в вышеупомянутой заявке №15/592,515, но служит иной цели: в предлагаемом способе проектор цветового охвата используют, чтобы держать ошибку ограниченной, но более естественным образом, чем усечение ошибки, как в известном уровне технике. Вместо этого измененное ошибкой изображение непрерывно клиппируют до номинальной границы цветового охвата.

[Абзац 85] Проектор 206 цветового охвата предусмотрен на случай того, что даже если входные значения xi,j находятся в пределах цветового охвата системы, измененные входные сигналы ui,j могут не быть в этих пределах, т.е., что коррекция ошибки, внесенная фильтром 106 ошибок, может брать измененные входные сигналы ui,j, находящиеся вне цветового охвата системы. В таком случае квантование, которое осуществляют позже в способе, может дать нестабильные результаты, поскольку генерировать правильный сигнал ошибки для значения цвета, лежащего вне цветового охвата системы, невозможно. Хотя можно придумать и другие пути решения этой проблемы, единственный путь, который, как установлено, дает стабильные результаты заключается в проецировании измененного значения ui,j на цветовой охват системы перед дальнейшей обработкой. Это проецирование может выполняться целым рядом путей; например, проецирование может выполняться в сторону нейтральной оси вдоль постоянных светлоты и цветового тона, таким образом сохраняя цветность и цветовой тон за счет насыщения; в цветовом пространстве L*a*b* это соответствует движению радиально вовнутрь в сторону оси L*, параллельной плоскости а*b*, но в других цветовых пространствах ситуация будет не столь простой. В предпочтительной на данный момент форме предлагаемого способа проецирование осуществляют вдоль линий постоянных яркости и цветового тона в линейном цветовом пространстве RGB на номинальный цветовой охват. (Однако, смотри ниже, в некоторых случаях может потребоваться изменение этого цветового охвата, например, при использовании барицентрической пороговой обработки.) Возможны лучшие и более точные способы проецирования. Следует отметить, что хотя на первый взгляд может показаться, что значение ошибки ei,j (рассчитанное, как описано ниже) должно рассчитываться с использованием первоначального измененного входного сигнала ui,j, а не спроецированного входного сигнала (обозначенного u'i,j на фиг. 2), фактически, именно последний используется для определения значения ошибки, поскольку использование первого могло бы иметь результатом нестабильный способ, в котором значения ошибки могли бы увеличиваться без какого-либо ограничения.

[Абзац 86] Измененные входные значения u'i,j подают в квантователь 208, который также принимает набор основных цветов; квантователь 208 исследует основные цвета на предмет, какое влияние будет иметь выбор каждого из них на ошибку, и квантователь выбирает основной цвет с наименьшей (по некоторой метрике) ошибкой, если выбран. Однако в предлагаемом способе основные цвета, которые подают в квантователь 208, являются не естественными основными цветами системы, {Pk}, а представляют собой откорректированный набор основных цветов, {P~k}, которые обеспечивают цвета по меньшей мере некоторых соседних пикселей и их влияние на квантифицируемый пиксель в силу блуминга или иных межпиксельных взаимодействий.

[Абзац 87] Согласно предпочтительному на данный момент варианту осуществления способа согласно настоящему изобретению используют стандартный фильтр ошибок Флойда-Стейнберга и пиксели обрабатывают в растровом порядке. Принимая, как это обычно делается, что дисплей обрабатывается сверху вниз и слева направо, логично использовать лежащих сверху и слева кардинальных соседей пикселя, рассматриваемых для расчета блуминга или иных межпиксельных эффектов, поскольку эти два соседних пикселя уже определены. При этом учитываются все смоделированные ошибки, вызываемые соседними пикселями, поскольку перекрестные помехи от лежащих снизу и справа соседей учитываются при посещении этих соседей. Если модель рассматривает лишь соседей сверху и слева, откорректированный набор основных цветов должен быть функцией состояний этих соседей и рассматриваемого основного цвета. Простейший подход заключается в принятии того, что модель блуминга аддитивна, т.е. что цветовой сдвиг из-за соседа слева и цветовой сдвиг из-за соседа сверху независимы и аддитивны. В этом случае есть только «N выбор 2» (что равняется N*(N-1)/2) параметров модели (цветовых сдвигов), которые необходимо определить. Для N=64 или менее эти параметры можно определить по результатам колориметрических измерений шахматных паттернов всех этих возможных пар основных цветов, вычитая из результата измерения значение по идеальному закону смешения.

[Абзац 88] Для конкретного примера рассмотрим случай дисплея, имеющего 32 основных цвета. Если рассматривать только соседей сверху и слева, для 32 основных цветов есть 496 возможных соседних наборов основных цветов для данного пикселя. Поскольку модель линейна, необходимо сохранить лишь эти 496 цветовых сдвигов, так как аддитивный эффект обоих соседей может продуцироваться во время работы без большого потребления ресурсов. Так, например, если неоткорректированный набор основных цветов содержит (Р1…Р32) и текущие верхние, левые соседи - Р4 и Р7, измененные основные цвета - (Р~1…Р~32), то откорректированные основные цвета, которые подают в квантователь, описываются как:

где dP(i,j) - эмпирически определенные значения в таблице цветовых сдвигов.

[Абзац 89] Возможны, естественно, и более сложные модели межпиксельных взаимодействий, например: нелинейные модели, модели, учитывающие углового (диагонального) соседа, или модели, использующие непричинное соседство, для которого цветовой сдвиг на каждом пикселе обновляется по мере того, как становятся известными больше его соседей.

[Абзац 90] Квантователь 208 сравнивает откорректированные входные сигналы u'i,j с откорректированными основными цветами {Р~k} и выдает на выход наиболее соответствующий основной цвет yi,k. При этом могут использовать любой подходящий способ выбора соответствующего основного цвета, например, квантователь по минимальному евклидову расстоянию в линейном пространстве RGB; преимущество этого решения заключается в том, что оно требует меньше вычислительной мощности, чем некоторые альтернативные способы. Альтернативно, квантователь 208 может выполнять барицентрическую пороговую обработку (выбор основного цвета, связанного с наибольшей барицентрической координатой), как описано в вышеупомянутой заявке №15/592,515. Следует, однако, отметить, что если используется барицентрическая пороговая обработка, откорректированные основные цвета {Р~k} должны подаваться не только в квантователь 208, но и в проектор 206 цветового охвата (как показано пунктирной линией на фиг. 2), и этот проектор 206 цветового охвата должен генерировать измененные входные значения u'i,j путем проецирования на цветовой охват, определенный откорректированными основными цветами {Р~k}, а не на цветовой охват, определенный не откорректированными основными цветами {Pk}, поскольку барицентрическая пороговая обработка даст весьма непредсказуемые и нестабильные результаты, если откорректированные входные сигналы u'i,j, подаваемые в квантователь 208, будут представлять цвета вне цветового охвата, определенного откорректированными основными цветами {Р~k}, и, таким образом, вне всех возможных тетраэдров, имеющихся для барицентрической пороговой обработки.

[Абзац 91] Выходные значения yi,k из квантователя 208 подают не только на выход, но и в буфер 210 соседей, где их хранят для использования при генерировании откорректированных основных цветов для позже обрабатываемых пикселей. Значения измененного входного сигнала u'i,j и значения выходного сигнала yi,j подаются в процессор 212, который рассчитывает:

и пропускает эту ошибку на фильтр 106 ошибок таким же образом, как описано выше со ссылками на фиг. 1.

[Абзац 92] ТБ-способ

[Абзац 93] Как уже отмечалось, ТБ-вариант предлагаемого способа можно вкратце описать следующим образом:

1. Определение выпуклой оболочки цветового охвата устройства;

2. Для цвета (ИОВЦ) вне выпуклой оболочки цветового охвата:

a. Проецирование обратно на границу цветового охвата вдоль некоторой линии;

b. Осуществление расчета пересечения этой линии с треугольниками, образующими поверхность цветового охвата;

c. Нахождение треугольника, вмещающего цвет и связанные барицентрические веса;

d. Определение преобразованного с использованием дизеринга цвета по вершине треугольника, имеющей наибольший барицентрический вес.

3. Для цвета (ИОВЦ) внутри выпуклой оболочки определение «ближайшего» основного цвета из основных цветов, причем «ближайший» рассчитывают как евклидово расстояние в цветовом пространстве, и использование этого ближайшего основного цвета как преобразованного с использованием дизеринга цвета.

[Абзац 94] Далее приводится описание предпочтительного способа реализации трехступенчатого алгоритма эффективным в части вычислительных ресурсов, удобным для пользователя в части аппаратных средств образом, хотя чисто для иллюстрации, поскольку специалистам в области цифрового формирования изображения будут очевидными многочисленные изменения конкретного описанного способа.

[Абзац 95] Как уже отмечалось, стадия 1 алгоритма состоит в определении того, находится ли ИОВЦ (далее по тексту обозначенный u) внутри или вне выпуклой оболочки цветового охвата. С этой целью рассматривают набор откорректированных основных цветов PPk, соответствующий набору номинальных основных цветов Р, измененных моделью блуминга; как рассмотрено выше со ссылками на фиг. 2, эта модель типично состоит из линейной модификации Р, определенной основными цветами, уже помещенными на пиксели слева и выше текущего цвета. (Для упрощения в этом рассмотрении ТБ-способа примем, что входные значения обрабатываются в обычном растровом порядке сканирования, то есть слева направо и сверху вниз экрана дисплея, так что для любого данного обрабатываемого входного значения пиксели непосредственно выше и слева от пикселя, представленного входным значением, будут уже обработаны, в то время как пиксели непосредственно справа и ниже не будут обработаны. Очевидно, что другие паттерны сканирования могут потребовать изменения этого выбора уже обработанных значений.) Рассмотрим также выпуклую оболочку основных цветов PPk, имеющую вершины и нормальные векторы Из простой геометрии следует, что точка u находится вне выпуклой оболочки, если

где «⋅» представляет скалярное произведение (векторов), а нормальные векторы определяются как направленные вовнутрь. Крайне важно, что вершины νk и нормальные векторы могут предварительно вычисляться и сохраняться заранее. Кроме того, формулу (4) можно легко рассчитать на компьютере простым путем

где - произведение Адамара (покомпонентное произведение).

[Абзац 96] Если установлено, что u лежит вне выпуклой оболочки, то необходимо определить оператора проецирования, проецирующего u обратно на поверхность цветового охвата. Предпочтительный оператор проецирования уже определен формулами (2) и (3) выше. Как уже отмечалось, эта линия проецирования является линией, соединяющей u и точку на ахроматической оси, имеющую такую же светлоту. Направление этой линии

так что формулу линии проецирования можно записать как

где 0≤t≤1. Теперь рассмотрим k-й треугольник в выпуклой оболочке и выразим местоположение некоторой точки xk внутри этого треугольника через его края

где и pk, qk - барицентрические координаты. Таким образом, представление xk в барицентрических координатах (pk, qk) выглядит следующим образом:

Из определений барицентрических координат и длины t линии линия пересекает k-й треугольник в выпуклой оболочке, если и только если:

Если параметр L определен как:

то расстояние tk просто определяется как

Таким образом, параметр, используемый в вышеприведенной формуле (4) для определения, находится ли ИОВЦ внутри или вне выпуклой оболочки, может использоваться и для определения расстояния от этого цвета до треугольника, который пересекается линией проецирования.

[Абзац 97] Рассчитать барицентрические координаты лишь не намного труднее. Из простой геометрии:

где

и «×» - скрещенное (векторное) произведение.

[Абзац 98] Резюмируя вышеизложенное, необходимые вычисления для реализации предпочтительной формы трехступенчатого алгоритма, описанного ранее, представляют собой следующее:

(а) определение, находится ли цвет внутри или вне выпуклой оболочки, по формуле (5);

(b) если цвет находится вне выпуклой оболочки, определение, на какой треугольник выпуклой оболочки необходимо проецировать цвет, путем тестирования каждого из к треугольников, образующих оболочку, по формулам (10)-(14);

(c) для одного треугольника k=j, для которого справедливы все формулы (10), осуществление расчета точки проецирования u' по следующей формуле:

и ее барицентрические веса по следующей формуле:

Эти барицентрические веса затем используют для дизеринга, как описано выше.

[Абзац 99] Если примем подобное оппонентному цветовое пространство, определенное формулой (1), u состоит из одной компоненты яркости и двух компонент цветности, u=[uL, uO1, uO2], и по операции проецирования по формуле (16) d=[0, uO1, uO2], поскольку проецирование выполняют непосредственно в сторону ахроматической оси.

[Абзац 100] Можно записать:

Раскладывая скрещенное произведение и упуская члены, оцениваемые равными нулю, находим, что

Формула (18) проста для расчета в аппаратных средствах, поскольку требует лишь умножений и вычитаний.

[Абзац 101] Соответственно, эффективный, удобный для пользователя в части аппаратных средств ТБ-способ дизеринга согласно настоящему изобретению можно вкратце описать следующим образом:

1. Определение (в автономном режиме) выпуклой оболочки цветового охвата устройства и соответствующих краев и нормальных векторов треугольников, образующих выпуклую оболочку;

2. Для всех k треугольников в выпуклой оболочке осуществление расчета формулы (5) для определения, лежит ли ИОВЦ u вне выпуклой оболочки;

3. Для цвета u, лежащего вне выпуклой оболочки:

a. Для всех k треугольников в выпуклой оболочке осуществление расчета формул (12), (18), (2), (3), (6) и (13);

b. Определение одного треугольника j, отвечающего всем условиям формулы (10);

c. Для треугольника j осуществление расчета спроецированного цвета u' и соответствующих барицентрических весов по формулам (15) и (16), а также выбор в качестве преобразованного с использованием дизеринга цвета вершины, соответствующей максимальному барицентрическому весу;

4. Для цвета (ИОВЦ) внутри выпуклой оболочки определение «ближайшего» основного цвета из основных цветов, причем «ближайший» рассчитывают как евклидово расстояние в цветовом пространстве, и использование этого ближайшего основного цвета как преобразованного с использованием дизеринга цвета.

[Абзац 102] Из вышеизложенного можно видеть, что ТБ-вариант предлагаемого способа накладывает намного более низкие требования к вычислительной мощности, чем вышерассмотренные варианты, позволяя, таким образом, использовать необходимый дизеринг в относительно скромных аппаратных средствах.

[Абзац 103] Однако возможны следующие дополнительные вычислительные эффективности:

для цветов вне цветового охвата рассмотрение лишь вычислений относительно малого числа кандидатов граничных треугольников. Это представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с предыдущим способом, в котором рассматривали все граничные треугольники цветового охвата; и

для цветов внутри цветового охвата расчет операции «ближайший сосед», используя двоичное дерево, использующее предварительно вычисляемое двоичное разбиение пространства. Это сокращает время вычислений с O(N) до O(log N), где N - число основных цветов.

[Абзац 104] Условие для нахождения точки u вне выпуклой оболочки уже дано в формуле (4) выше. Как уже отмечалось, вершины νk и нормальные векторы могут предварительно вычисляться и сохраняться заранее. Формулу (5) можно альтернативно записать как:

и, следовательно, мы знаем, что соответствуют цвету u, лежащему вне цветового охвата, лишь треугольники k, для которых t'k<0. Если все tk>0, то и лежит внутри цветового охвата.

[Абзац 105] Расстояние от точки u до точки, в которой она (линия) пересекает треугольник k, обозначается как tk, причем tk определяется по формуле (12) выше, a L - по формуле (11) выше. Кроме того, как уже отмечалось, если u находится вне выпуклой оболочки, необходимо определить оператора проецирования, который перемещает точку u обратно на поверхность цветового охвата. Линию, вдоль которой мы проецируем на стадии 2(a), можно определить как линию, соединяющую входной цвет u и Vy, где

и w, b - соответствующие точка белого и точка черного в оппонентном цветовом пространстве. Скаляр α находим из

где подстрочный индекс L относится к компоненту светлоты. Иными словами, линия определяется как линия, соединяющая входной цвет и точку на ахроматической оси, имеющую такую же светлоту. Направление этой линии дано формулой (6), а формулу линии можно записать как формулу (7). Выражение для точки в пределах треугольника на выпуклой оболочке, барицентрические координаты этой точки и условия для пересечения линии проецирования конкретного треугольника уже описаны со ссылками на приведенные выше формулы (9)-(14).

[Абзац 106] По причинам, уже рассмотренным, работы с формулой (13) желательно избегать, поскольку она требует операции разбиения. Кроме того, как уже отмечалось, u лежит вне цветового охвата, если любой из k треугольников имеет t'k<0, и, кроме того, поскольку для треугольников, у которых u могло бы быть вне цветового охвата, t'k<0, то член Lk всегда должен быть меньше нуля, чтобы выполнялось условие 0<t'k<1, требуемое формулой (10). Если это условие выполняется, есть один и только один треугольник, для которого выполняются барицентрические условия. Следовательно, для k такого, что t'k<0, мы должны иметь

и

что значительно упрощает логику принятия решений по сравнению с предыдущими способами из-за малого числа треугольников-кандидатов, для которых t'k<0.

[Абзац 107] В заключение, в оптимизированном способе по формуле (5 А) находят k треугольников, для которых t'k<0, и только эти треугольники необходимо дополнительно тестировать на предмет пересечения по формуле (52). Для треугольника, для которого справедлива формула (52), тестируем и рассчитываем новый спроецированный цвет u' по формуле (15), где

или простое скалярное деление. Кроме того, интерес представляет лишь наибольший барицентрический вес, max(αu), из формулы (16):

который используют для выбора вершины треугольника j, соответствующей цвету, который необходимо выдать.

[Абзац 108] Если все t'k>0, то и лежит в пределах цветового охвата, и выше для расчета основного выходного цвета предлагалось использовать способ «ближайшего соседа». Однако если дисплей имеет N основных цветов, способ ближайшего соседа требует N вычислений евклидова расстояния, что становится «узким местом» с точки зрения вычислений.

[Абзац 109] Это узкое место можно уменьшить, если не полностью устранить, предварительным вычислением двоичного разбиения пространства для каждого из измененных блумингом пространств РР основных цветов, используя затем структуру двоичного дерева для определения ближайшего основного цвета к u в PP. Хотя для этого требуются некоторые предварительные действия и хранение данных, время вычислений по способу ближайшего соседа сокращается с O(N) до O(log N).

[Абзац 110] Таким образом, высокоэффективный, удобный для пользователя в части аппаратных средств способ дизеринга можно вкратце описать (используя ту же номенклатуру, что и прежде) следующим образом:

1. Определение (в автономном режиме) выпуклой оболочки цветового охвата устройства и соответствующих краев и нормальных векторов треугольников, образующих выпуклую оболочку;

2. Нахождение k треугольников, для которых t'k<0, по формуле (5 А). Если любой t'k<0, u находится вне выпуклой оболочки, значит:

а. Для k треугольников осуществление нахождения треугольника j, удовлетворяющего

3. Для цвета u, лежащего вне выпуклой оболочки:

а. Для всех k треугольников в выпуклой оболочке осуществление расчета формул (12), (18), (2), (3), (6) и (13);

b. Определение одного треугольника у, отвечающего всем условиям формулы (10);

c. Для треугольника j осуществление расчета спроецированного цвета u' и соответствующих барицентрических весов по формулам (15), (54) и (55) и выбора в качестве преобразованного с использованием дизеринга цвета вершины, соответствующей максимальному барицентрическому весу;

4. Для цвета (ИОВЦ) внутри выпуклой оболочки (все t'k>0) определение «ближайшего» основного цвета, причем «ближайший» рассчитывают, используя структуру двоичного дерева против предварительно вычисленного двоичного разбиения пространства основных цветов.

[Абзац 111] СШТБ-способ

[Абзац 112] Как уже отмечалось, СШТБ-способ отличается от вышеописанного ТБ-способа тем, что для выбора цветов дизеринга для ИОВЦ вне выпуклой оболочки применяют пороговую модуляцию, выбор цветов дизеринга для ИОВЦ внутри выпуклой оболочки оставляя неизменным.

[Абзац 113] Предпочтительная форма СШТБ-способа - модификация предпочтительного четырехстадийного ТБ-способа, описанного выше; в СШТБ-модификации стадия 3с заменена стадиями 3с и 3d следующим образом:

c. Для треугольника j осуществление расчета спроецированного цвета u' и соответствующих барицентрических весов по формулам (15) и (16); и

d. Сравнение вычисленных таким образом барицентрических весов со значениями маски синего шума в местоположении пикселя и осуществление выбора в качестве преобразованного с использованием дизеринга цвета первой вершины, в которой общая сумма барицентрических весов превышает значение маски.

[Абзац 114] Как хорошо известно специалистам в области формирования и обработки изображений, пороговая модуляция - это просто способ изменения выбора цвета дизеринга путем применения к способу выбора цвета пространственно изменяющейся рандомизации. Для уменьшения или предотвращения зернистости в обработанном изображении желательно прикладывать шум с предпочтительно формированными спектральными характеристиками, как, например, в маске дизеринга синего шума Tmn, показанной на фиг. 1, представляющей собой матрицу М х М значений в диапазоне 0-1. Хотя М может варьировать (и на самом деле может использоваться прямоугольная, а не квадратная маска), для эффективной реализации в аппаратных средствах М в целях удобства задается равным 128, а пиксельные координаты изображения, (х, у), связаны индексом (m, n) маски следующим образом:

так что маска дизеринга эффективно вымощена по изображению.

[Абзац 115] В пороговой модуляции используют тот факт, что барицентрические координаты и функции плотности вероятности, такие как функция синего шума, обе составляют в сумме единицу. Соответственно, пороговую модуляцию, использующую маску синего шума, могут осуществлять путем сравнения общей суммы барицентрических координат со значением маски синего шума при данном значении пикселя для определения вершины треугольника и, таким образом, преобразованного с использованием дизеринга цвета.

[Абзац 116] Как уже отмечалось, барицентрические веса, соответствующие вершинам треугольников, определяют по следующей формуле:

так что эту общую сумму, обозначенную «CDF» (кумулятивная функция распределения), этих барицентрических весов определяют по следующей формуле:

и вершину ν (и соответствующий преобразованный с использованием дизеринга цвет), в которой CDF первый раз превышает значение маски в соответствующем пикселе, определяют по следующей формуле:

[Абзац 117] Желательно, чтобы СШТБ-способ согласно настоящему изобретению можно было эффективно реализовать на автономных аппаратных средствах, таких как программируемая пользователем вентильная матрица (ППВМ) или специализированная заказная интегральная схема (СЗИС), и с этой целью важно минимизировать число операций деления, требуемых при вычислениях дизеринга. С этой целью формулу (16) можно переписать как:

и формулу (20) можно переписать как:

или, для исключения деления на Lj.

Формула (21) для выбора вершины ν (и соответствующего преобразованного с использованием дизеринга цвета), в которой CDF первый раз превышает значение маски в соответствующем пикселе, принимает следующий вид:

Использование формулы (25) лишь немного усложняется тем фактом, что CDF' и Lj теперь представляют собой числа со знаком. Для того чтобы допустить это усложнение, и с учетом того факта, что формула (25) требует лишь двух сравнений (поскольку последний элемент CDF - единица, если первые два сравнения оказываются неудачными, должна быть выбрана третья вершина треугольника), формулу (25) можно реализовать удобно для пользователя в части аппаратных средств с использованием следующего псевдокода:

ν=1

для i=1-2

если е

ν=ν+1

конец

конец

[Абзац 118] Улучшение качества изображения, которого можно добиться при использовании способа согласно настоящему изобретению, можно легко увидеть при сравнении фиг. 2 и 3. На фиг. 2 представлено изображение, преобразованное дизерингом с использованием описанного предпочтительного четырехстадийного ТБ-способа. В обведенных кружками зонах видно присутствие значительных червеобразных дефектов. На фиг.3 представлено то же изображение, но обработанное дизерингом с использованием предпочтительного СШТБ-способа, и на этот раз без присутствия этих дефектов изображения.

[Абзац 119] Из вышеизложенного очевидно, что СШТБ-способ представляет собой способ дизеринга для цветных дисплеев, обеспечивающий лучшее качество преобразованного с использованием дизеринга изображения, чем ТБ-способ, и который можно легко осуществлять на аппаратной платформе ППВМ, СЗИС или иной платформе аппаратных средств с фиксированной запятой.

[Абзац 120] Способ БСЦГЦГ

[Абзац 121] Как уже отмечалось, способ БСЦГЦГ предусматривает квантование спроецированного цвета, используемого для ИОВЦ вне выпуклой оболочки, методом ближайшего соседа с использованием только цветов границы цветового охвата, и квантование ИОВЦ внутри выпуклой оболочки методом ближайшего соседа с использованием всех имеющихся основных цветов.

[Абзац 122] Предпочтительный вариант осуществления способа БСЦГЦГ можно описать как модификацию четырехстадийного ТБ-способа, описанного выше. Стадия 1 модифицируется следующим образом:

1. Определение (в автономном режиме) выпуклой оболочки цветового охвата устройства и соответствующих краев и нормальных векторов треугольников, образующих выпуклую оболочку. Также в автономном режиме из N основных цветов находят М граничных цветов Pb, то есть основных цветов, лежащих на границе выпуклой оболочки (причем М<N);

и стадия 3с заменяется следующим образом:

с. Для треугольника j осуществление расчета спроецированного цвета u', а также определение «ближайшего» основного цвета из М граничных цветов Pb, причем «ближайший» рассчитывают как евклидово расстояние в цветовом пространстве, и использование этого ближайшего основного цвета в качестве преобразованного с использованием дизеринга цвета.

[Абзац 123] Предпочтительная форма способа согласно настоящему изобретению очень близко соответствует предпочтительному четырехстадийному ТБ-способу, описанному выше, за исключением того, что вычислять барицентрические веса по формуле (16) не требуется. Вместо этого преобразованный с использованием дизеринга цвет ν выбирают как граничный цвет в наборе Pb, что минимизирует евклидову норму с u', то есть:

Поскольку число граничных цветов М обычно намного меньше общего числа основных цветов N, расчеты, требуемые формулой (26), выполняются относительно быстро.

[Абзац 124] Как и в случае ТБ- и СШТБ-способов согласно настоящему изобретению, желательно, чтобы способ БСЦГЦГ можно было эффективно реализовать на автономных аппаратных средствах, таких как программируемая пользователем вентильная матрица (ППВМ) или специализированная заказная интегральная схема (СЗИС), и с этой целью важно минимизировать число операций деления, требуемых при вычислениях дизеринга. С этой целью формулу (16) можно переписать в виде формулы (22), как уже описывалось, а формулу (26) можно обрабатывать подобным образом.

[Абзац 125] Улучшение качества изображения, которого можно добиться при использовании способа согласно настоящему изобретению, можно легко увидеть при сравнении прилагаемых фиг. 4, 5 и 6. Как уже отмечалось, на фиг. 4 представлено изображение, смешанное предлагаемым ТБ-способом, и в обведенных кружками зонах изображения видно присутствие значительных червеобразных дефектов. На фиг. 5 представлено то же изображение, смешанное предпочтительным СШТБ-способом; хотя и значительно лучше, чем изображение на фиг. 4, изображение на фиг. 5 в разных точках по-прежнему зернистое. На фиг.6 показано то же изображение, смешанное способом БСЦГЦГ согласно настоящему изобретению, на котором зернистость значительно меньше.

[Абзац 126] Из вышеизложенного очевидно, что способ БСЦГЦГ представляет собой способ дизеринга для цветных дисплеев, который обеспечивает в целом лучшее качество преобразованного с использованием дизеринга изображения, чем ТБ-способ, и который можно легко осуществлять на аппаратной платформе ППВМ, СЗИС или иной платформе аппаратных средств с фиксированной запятой.

[Абзац 127] Способ СДП

[Абзац 128] Как уже упоминалось, настоящее изобретение предоставляет вариант скрытия дефектных пикселей или СДП уже описанных способов рендеринга, который дополнительно предусматривает:

(i) идентификацию пикселей дисплея, не переключающихся правильно, и цветов, представленных этими дефектными пикселями;

(ii) в случае каждого дефектного пикселя выдачу со стадии (е) цвета, фактически представленного дефектным пикселем (или по меньшей мере некоторого приближения к этому цвету); и

(iii) в случае каждого дефектного пикселя на стадии (f) расчет отличия между измененным или спроецированным измененным входным значением и цветом, фактически представленным дефектным пикселем (или по меньшей мере некоторым приближением к этому цвету).

Выражение «некоторого приближения к этому цвету» означает возможность того, что цвет, фактически представленный дефектным пикселем, может находиться значительно за пределами цветового охвата дисплея и, следовательно, может превратить способ диффузии ошибки в нестабильный. В этом случае может потребоваться аппроксимировать фактический цвет дефектного пикселя одним из рассмотренных выше способов проецирования.

[Абзац 129] Поскольку способы пространственного дизеринга, такие как способы согласно настоящему изобретению, направлены на создание впечатления среднего цвета, выдаваемого набором дискретных основных цветов, отклонения пикселя от его ожидаемого цвета могут компенсироваться соответствующим изменением его соседей. Если довести этот аргумент до его логического завершения, ясно, что дефектные пиксели (например, пиксели, застрявшие на конкретном цвете) можно очень легко компенсировать и способом дизеринга. Следовательно, вместо того чтобы устанавливать для выходного цвета, связанного с пикселем, цвет, определенный способом дизеринга, для выходного цвета устанавливают действительный цвет дефектного пикселя, так что способ дизеринга автоматически делает поправку на дефект в этом пикселе путем распространения результирующей ошибки на соседние пиксели. Этот вариант способа дизеринга можно объединить с оптическим измерением, чтобы он сочетал в себе полное измерение дефектного пикселя и процесс ремонта, что можно вкратце описать следующим образом.

[Абзац 130] Во-первых, визуально проверяют дисплей на предмет дефектов; это может быть столь же простым, как и сделать фотоснимок высокого разрешения с некоторыми метками совмещения, и по результатам оптических измерений определяют местоположение и цвет дефектных пикселей. Пиксели, застрявшие на белом или черном цветах, можно просто найти проверкой дисплея, настроенного на сплошной черный или белый цвет соответственно. Однако в более общем случае каждый пиксель можно было бы измерить, когда дисплей настроен на сплошной белый цвет и сплошной черный цвет, и для каждого пикселя определить разницу. Любой пиксель, для которого эта разница ниже некоторого предварительно определенного порога, можно рассматривать как «застрявший» и дефектный. Для нахождения пикселей, в которых один пиксель «заперт» в состояние одного из своих соседей, дисплей настраивают на паттерн линий шириной в один пиксель черного и белого цветов (используя два отдельных изображения с линиями, проходящими вдоль строки и столбцов соответственно) и в паттерне линий ищут ошибку.

[Абзац 131] Затем строят таблицу преобразования дефектных пикселей и их цветов и передают эту таблицу в механизм дизеринга; для этих целей неважно, выполняется ли способ дизеринга с использованием программного обеспечения или аппаратных средств. Механизм дизеринга выполняет преобразование цветового охвата и дизеринг стандартным образом за исключением того, что выходные цвета, соответствующие местоположениям дефектных пикселей, принудительно приведены в их дефектные цвета. Затем алгоритм дизеринга автоматически и по определению вносит поправку на их присутствие.

[Абзац 132] На фиг. 20A-20D представлен способ СДП согласно настоящему изобретению, которым по существу скрывают темные дефекты. На фиг. 20А представлен общий вид изображения, содержащего темные дефекты, и на фиг. 20В представлен более крупный план, на котором показаны некоторые из темных дефектов. На фиг. 20С представлен вид, подобный виду на фиг. 20А, но с изображением после исправления способом СДП, и на фиг. 20D представлен более крупный план, подобный показанному на фиг. 20В, но с изображением после исправления способом СДП. На фиг. 20D нетрудно заметить, что алгоритм дизеринга придал яркость пикселям, окружающим каждый дефект, чтобы поддержать среднюю яркость зоны, тем самым значительно уменьшив визуальное воздействие дефектов. Как будет ясно специалистам в области технологии электрооптических дисплеев, способ СДП можно легко расширить на яркие дефекты или дефекты от соседних пикселей, в которых один пиксель принимает цвет своего соседа.

[Абзац 133] Способ РЦО

[Абзац 134] Как уже отмечалось, для определения достижимого цветового охвата предлагается способ разграничения цветового охвата (РЦО), предусматривающий пять стадий, а именно: (1) измерение тестовых (контрольных) паттернов для получения информации о перекрестных помехах среди соседних основных цветов; (2) преобразование результатов измерений со стадии (1) в модель блуминга, прогнозирующую отображаемый цвет произвольных паттернов основных цветов; (3) использование модели блуминга, полученной на стадии (2), для прогнозирования действительных цветов паттернов на дисплее, которые обычно применялись бы для получения цветов на выпуклой оболочке основных цветов (т.е. на поверхности номинального цветового охвата); (4) описание поверхности реализуемого цветового охвата с использованием прогнозов, сделанных на стадии (3); и (5) использование модели поверхности реализуемого цветового охвата, полученной на стадии (4), на стадии преобразования цветового охвата процесса рендеринга цветов, преобразующего входные (исходные) цвета в цвета устройства.

[Абзац 135] Стадии (1) и (2) этого способа могут соответствовать процессу, описанному выше в связи с основным способом рендеринга согласно настоящему изобретению. В частности, для N основных цветов отображают и измеряют число «N выбор 2» шахматных паттернов. Разницу между номинальным значением, ожидаемым по законам идеального смешения цветов, и фактическим измеренным значением приписывают взаимодействиям краев. Эту ошибку рассматривают как линейную функцию краевой плотности. Таким путем цвет любой пиксельной заплатки основных цветов можно прогнозировать посредством интегрирования этих эффектов по всем краям в паттерне.

[Абзац 136] На стадии (3) способа рассматривают паттерны дизеринга, которые можно ожидать на поверхности цветового охвата, и вычисляют действительный цвет, прогнозируемый моделью. В общем случае поверхность цветового охвата состоит из треугольных граней, вершины которых представляют собой цвета из основных цветов в линейном цветовом пространстве. Если бы не было блуминга, эти цвета в каждом из этих треугольников могли бы затем репродуцироваться соответствующей долей трех связанных основных цветов вершин. Есть, однако, много паттернов, которые можно выполнить, имеющих эту правильную долю основных цветов, но критическим для модели блуминга является то, какой паттерн используется, поскольку типы соседства основных цветов необходимо пересчитать. Чтобы понять это, рассмотрим эти два крайних случая использования 50% Р1 и 50% Р2. В одном крайнем случае можно использовать шахматный паттерн Р1 и Р2; причем в этом случае краевая плотность Р1|Р2 является максимальной и ведущей к наиболее вероятному отклонению от идеального смешения. В другом крайнем случае есть две очень большие заплаты: одна у Р1 и одна у Р2, и в этом случае плотность соседства Р1|Р2 с увеличением размера заплаты стремится к нулю. Этот второй случай будет воспроизводить почти правильный цвет даже в присутствии блуминга, но из-за крупнозернистости паттерна зрительно будет неприемлемым. Если используемый алгоритм полутонирования способен собирать пиксели, имеющие одинаковый цвет, в кластеры, могло бы быть разумным выбирать как реализуемый цвет некоторый компромисс между этими крайностями. Однако на практике при использовании диффузии ошибки этот тип объединения в кластеры приводит к плохим червеобразным артефактам, и, кроме того, разрешение большинства дисплеев с ограниченной палитрой, особенно цветных электрофоретических дисплеев, таково, что объединение в кластеры становится очевидным и отвлекающим. Соответственно, обычно желательно использовать как можно наиболее диспергированный паттерн, даже если это означает исключение некоторых цветов, которые могли бы быть получены посредством объединения в кластеры. Усовершенствования в технологии дисплеев и алгоритмах полутонирования могут в конечном итоге сделать полезными менее консервативные модели паттернов.

[Абзац 137] Согласно одному варианту осуществления пусть Р1, Р2, Р3 будут тремя основными цветами, определяющими треугольную грань на поверхности цветового охвата. Любой цвет на этой грани может быть представленным линейной комбинацией

Теперь пусть Δ1,2, Δ1,3, Δ2,3 будут моделью для отклонения цвета из-за блуминга, если все соседства основных цветов в паттерне являются пронумерованного типа, т.е. шахматный паттерн пикселей Р1, Р2 по прогнозу имеет цвет

Без ущерба для общности, примем, что

условие, определяющее субтреугольник на грани с углами

Для максимально диспергированных популяций пикселей основных цветов можем оценить прогнозируемый цвет в каждом из этих углов как

Принимая, что наши паттерны могут предназначаться для линейного изменения краевой плотности между этими углами, теперь имеем модель для субграни границы цветового охвата. Поскольку есть 6 путей упорядочения есть шесть этих субграней, заменяющих каждую грань описания границы номинального цветового охвата.

[Абзац 138] Следует понимать, что можно принять и другие подходы. Например, можно было бы использовать модель случайного размещения основных цветов, которая менее диспергирована, чем модель, упомянутая выше. В этом случае доля краев каждого типа пропорциональна их вероятностям, т.е. доля краев Р1|Р2 выражается произведением . Из-за нелинейности в новую поверхность, представляющую границу цветового охвата, потребовалось бы триангулировать или пропускать на последующие стадии, такие как параметризация.

[Абзац 139] Еще один подход, не следующий только что обозначенной парадигме, представляет собой эмпирический подход: фактически использовать алгоритм дизерингга с поправкой на блуминг (с использованием модели со стадий 1, 2) для определения, какие цвета должны быть исключены из модели цветового охвата. Это можно проделать отключением стабилизации в алгоритме дизеринга и затем попыткой смешать постоянную заплату одного цвета. Если выполняется критерий нестабильности (т.е. нестабильные векторы ошибок), то этот цвет исключается из цветового охвата. Начиная с номинального цветового охвата, для определения реализуемого цветового охвата можно было бы использовать метод разобщения (метод «разделяй и властвуй»).

[Абзац 140] На стадии (4) способа РЦО каждая из этих субграней представлена как треугольник с вершинами, упорядоченными таким образом, что правило правой руки будет направлять нормальный вектор в соответствии с выбранным условием для направления обращения внутри/снаружи. Совокупность всех этих треугольников образует новую непрерывную поверхность, представляющую реализуемый цветовой охват.

[Абзац 141] В некоторых случаях модель будет прогнозировать, что новые цвета, находящиеся не в номинальном цветовом охвате, можно будет реализовать путем использования блуминга; однако при этом большинство эффектов отрицательны в смысле уменьшения реализуемого цветового охвата. Например, цветовой охват по модели блуминга может демонстрировать глубокие вогнутости, а это означает, что некоторые цвета, находящиеся глубоко внутри номинального цветового охвата, фактически не могут воспроизводиться на дисплее, как проиллюстрировано, например, на фиг. 7. (Вершины на фиг. 7 приведены в таблице 1, а треугольники, образующие поверхность оболочки, указаны в таблице 2.)

[Абзац 142]

[Абзац 143]

[Абзац 144] Это может создать определенные трудности для преобразования цветового охвата, как описывается ниже. Кроме того, полученная модель цветового охвата может быть самопересекающейся и, таким образом, не обладающей простыми топологическими свойствами. Поскольку вышеописанный способ действует лишь на границе цветового охвата, он не допускает случаев, в которых цвета внутри номинального цветового охвата (например, встроенный основной цвет) оказываются за границей моделированного цветового охвата, если, фактически, они реализуемы. Для того чтобы решить эту проблему, может потребоваться рассмотреть все тетраэдры в цветовом охвате, а также как их субтетраэдры преобразуются моделью блуминга.

[Абзац 145] На стадии (5) модель поверхности реализуемого цветового охвата, созданную на стадии (4), используют на этапе преобразования цветового охвата процесса рендеринга цветного изображения, при этом можно придерживаться стандартной процедуры преобразования цветового охвата, измененной на одной или нескольких стадиях для учета невыпуклого характера границы цветового охвата.

[Абзац 146] Способ РЦО желательно осуществляют в трехмерном цветовом пространстве, в котором цветовой тон (h*), светлота (L*) и насыщенность (С*) независимы. Поскольку для цветового пространства L*a*b* это не так, образцы (L*, а*, b*), полученные из модели цветового охвата, должны преобразовываться в цветовое пространство, линеаризированное цветовым тоном, такое как пространство CIECAM или Munsell. Однако в последующем описании будет сохраняться номенклатура (L*, а*, b*) с

[Абзац 147] Затем цветовой охват, обозначенный, как описано выше, могут использовать для преобразования цветового охвата. В соответствующем цветовом пространстве исходные цвета могут преобразовывать в целевые цвета (цвета устройства), учитывая границы цветового охвата, соответствующие данному углу h* цветового тона. Этого можно добиться вычислением пересечения плоскости под углом h* с моделью цветового охвата, как показано на фиг. 8А и 8В; пересечение плоскости с цветовым охватом показано красной линией. Обратите внимание, что целевой цветовой охват ни гладкий, ни выпуклый. Для того чтобы упростить операцию преобразования, трехмерные данные, взятые из пересечений плоскости, трансформируют в значения L* и С* для получения границ цветового охвата, показанных на фиг. 9.

[Абзац 148] В стандартных схемах преобразования цветового охвата исходный цвет переносят в точку на границе целевого цветового охвата или внутри его. Существует много возможных стратегий достижения этого преобразования, таких как проецирование вдоль оси С* или проецирование к постоянной точке на оси L*, и рассматривать здесь этот вопрос более подробно нет необходимости. Однако, поскольку граница целевого цветового охвата может теперь быть высоко сложнопрофильной (см. фиг. 10A), это может привести к трудностям с переносом в «правильную» точку, что теперь является трудным и неопределенным. Для того чтобы уменьшить или полностью решить эту проблему, к границе цветового охвата можно применить операцию сглаживания, чтобы уменьшить «шиповатость» границы. Одной приемлемой операцией сглаживания является двухмерная модификация алгоритма, что описано в статье Balasubramanian and Dalal, «А method for quantifying the Color Gamut of an Output Device». В сборнике «Color Imaging: Device - Independent Color, Color Hard Copy, и Graphic Arts II», том 3018 трудов Общества специалистов по фотооптическому оборудованию (SPIE), (1997, г. Сан-Хосе, штат Калифорния, США).

[Абзац 149] Эта операцию сглаживания могут начинать с накачивания границы исходного цветового охвата. Для этого на оси L* определяют точку R, которую берут как среднее значений L* исходного цветового охвата. Затем могут рассчитывать евклидово расстояние D между точками цветового охвата и точкой R, нормальный вектор d и максимальное значение D, которое обозначим Dmax,. Затем могут рассчитать

где γ представляет собой константу для регулирования степени сглаживания; новые точки С* и L*, соответствующие накачанной границе цветового охвата, записываются как

Если теперь возьмем выпуклую оболочку накачанной границы цветового охвата, а затем выполним обратную трансформацию для получения С* и L*, получим сглаженную границу цветового охвата. Как показано на фиг. 10А, сглаженный целевой цветовой охват следует за границей целевого цветового охвата за исключением общих вогнутостей и значительно упрощает операцию результирующего преобразования цветового охвата на фиг. 10В.

[Абзац 150] Преобразованный цвет можно теперь рассчитать по формулам:

и координаты (L*, а*, b*) можно, если нужно, трансформировать обратно в систему sRGB.

[Абзац 151] Этот процесс преобразования цветового охвата повторяют для всех цветов в исходном цветовом охвате, чтобы можно было получить взаимно-однозначное преобразование цветов из исходных в целевые. Предпочтительно, в исходном цветовом охвате sRGB можно отобрать 9×9×9=729 равноотстоящих цветов; это просто удобно для аппаратной реализации.

[Абзац 152] Способ ДОЦН

[Абзац 153] Способ ДОЦН в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг.11 прилагаемого графического материала, на которой представлена собой блок-схему. Способ, проиллюстрированный на фиг. 11, может предусматривать по меньшей мере пять стадий: операция дегаммы, HDR-обработка, коррекция цветового тона, преобразование цветового охвата и пространственный дизеринг. Ниже каждая стадия рассматривается отдельно.

[Абзац 154] 1. Операция дегаммы

[Абзац 155] На первой стадии способа применяют операцию дегаммы (1) для удаления кодирования по степенному закону во входных данных, связанных с входным изображением (6), при этом все последующие операции обработки цветов применяют к линейным значениям пикселей. Операцию дегаммы предпочтительно выполняют, используя 256-элементую таблицу преобразования, содержащую 16-битные значения, куда адресуется 8-битный входной сигнал sRGB, что типично в цветовом пространстве sRGB. Альтернативно, если позволяют аппаратные средства процессора дисплея, эту операцию можно было бы выполнять путем использования аналитической формулы. Например, аналитическое определение операции дегаммы в цветовом пространстве sRGB выглядит следующим образом:

где а=0,055, С соответствует значениям красного, зеленого или синего пикселей, и С' - соответствующие значения пикселей дегаммы.

[Абзац 156] 2. HDR-обработка

[Абзац 157] На цветных электрофоретических дисплеях, имеющих архитектуру, полученную с использованием дизеринга, часто видны артефакты дизерингга с низкими полутоновыми значениями. При применении операции дегаммы это явление можно усугубить, поскольку стадией дегаммы входные значения пикселей RGB эффективно увеличивают экспоненциально с показателем степени более единицы. Следствием этого является сдвиг значений пикселей к более низким значениям, при которых артефакты дизеринга становятся более заметными.

[Абзац 158] Для того чтобы уменьшить влияние этих артефактов, предпочтительно использовать способы тональной коррекции, которые действуют либо локально, либо глобально, для увеличения пиксельных значений в темных зонах. Эти способы хорошо известны специалистам в области архитектур обработки в расширенном динамическом диапазоне (HDR), в которых изображения, захваченные или рендерированные с очень широким динамическим диапазоном, впоследствии рендерируют для отображения на дисплее с более узким динамическим диапазоном. Согласование динамического диапазона контента и отображения достигается тональной компрессией и зачастую дает в результате подсвечивание темных частей сцены для предотвращения потери детали.

[Абзац 159] Таким образом, одним аспектом стадии (2) HDR-обработки является обработка исходного sRGB-контента как HDR относительно цветного электрофоретического дисплея, благодаря чему минимизируется вероятность неприемлемых артефактов дизеринга в темных зонах. Кроме того, разные типы улучшения цвета, выполняемые алгоритмами HDR, могут обеспечивать дополнительное преимущество максимального улучшения цветового зрительного восприятия для цветного электрофоретического дисплея.

[Абзац 160] Как уже отмечалось, специалистам в данной области техники известны алгоритмы HDR-рендеринга. Стадия (2) HDR-обработки в способах в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения предпочтительно включает в качестве своих составных частей локальную тональную компрессию, хроматическую адаптацию и локальное улучшение цвета. Одним примером алгоритма HDR-рендеринга, который может использоваться как стадия HDR-обработки, служит вариант модели iCAM06, описанной в статье Kuang, Jiangtao et al. «iCAM06: A refined image appearance model for HDR image rendering.», J. Vis. Commun. Image R. 18 (2007): 406-414, содержание которой посредством ссылки полностью включается в настоящее описание.

[Абзац 161] Для алгоритмов HDR характерно использование определенной информации об окружающей среде, такой как яркость сцены или адаптация зрителя. Как проиллюстрировано на фиг. 11, эта информация могла бы подаваться в виде данных (7) об окружающей среде на стадию (2) HDR-обработки в конвейере рендеринга устройством с яр костной чувствительностью и/или датчиком приближения, например. Данные (7) об окружающей среде могут поступать из самого дисплея или могут подаваться отдельным подключенным к сети устройством, например, локальным хостом, например, мобильным телефоном или планшетом.

[Абзац 162] 3. Коррекция цветового тона

[Абзац 163] Поскольку алгоритмы HDR-рендеринга могут использовать физические визуальные модели, эти алгоритмы могут вызывать изменение цветового тона выходного изображения в такой степени, что он будет существенно отличаться от цветового тона первоначального входного изображения. Это может быть особенно заметным в изображениях, содержащих пользовательские цвета. Для того чтобы предотвратить этот эффект, способы в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения могут предусматривать этап (3) коррекции цветового тона, предназначенную для обеспечения, чтобы выход HDR-обработки (2) имел тот же угол цветового тона, что и sRGB-контент входного изображения (6). Специалистам в данной области техники известны алгоритмы коррекции цветового тона. Один пример алгоритма коррекции цветового тона, который может использоваться на этапе (3) коррекции цветового тона в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, описан в статье Pouli, Tania et al. «Color Correction for Tone Reproduction)), CIC21: Twenty-first Color and Imaging Conference, стр. 215--220 - ноябрь 2013 года, содержание которой посредством ссылки полностью включается в настоящее описание.

[Абзац 164] 4. Преобразование цветового охвата

[Абзац 165] Поскольку цветовой охват цветного электрофоретического дисплея может быть значительно меньше sRGB-ввода входного изображения (6), в способы в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения включен этап (4) преобразования цветового охвата, предназначенный для переноса входного контента в цветовое пространство дисплея. Этап (4) преобразования цветового охвата может включать модель (9) хроматической адаптации, в которой несколько номинальных основных цветов (10) принимают составляющими цветовой охват, или более сложную модель (11), включающую взаимодействия соседних пикселей («блуминг»).

[Абзац 166] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения изображение с преобразованным цветовым охватом предпочтительно получают из ввода sRGB-цветового охвата посредством трехмерной таблицы преобразования (3D LUT), так, как в процессе, описанном в книге Henry Kang, (Computational color technology)), SPIE Press, 2006, содержание которой посредством ссылки полностью включается в настоящее описание. Обычно этап (4) преобразования цветового охвата могут выполнять офлайновой трансформацией на дискретных образцах, определенных в исходном и целевом цветовых охватах, и результирующие трансформированные значения используют для заполнения таблицы 3D LUT. Согласно одному варианту осуществления могут использовать таблицу 3D LUT, имеющую длину 729 RGB-элементов и использующую технологию тетраэдральной интерполяции, как в нижеприведенном примере.

[Абзац 167] Пример

[Абзац 168] Для того чтобы получить трансформированные значения для 3D LUT, определяют набор равноотстоящих точек выборки (R, G, В) в исходном цветовом охвате, причем каждая из этих троек (R, G, В) соответствует эквивалентной тройке (R', G', В') в выходном цветовом охвате. Чтобы найти взаимозависимость между (R, G, В) и (R', G', В') в других точках, чем точки выборки, т.е. в «произвольных точках», можно использовать интерполяцию, предпочтительно, тетраэдральную интерполяцию, подробнее описанную ниже.

[Абзац 169] Например, как показано на фиг. 12, входное цветовое пространство RGB концептуально расположено в виде куба 14, и набор точек (R, G, В) (15a-h) лежит в вершинах подкуба (16); каждое значение (R, G, В) (15a-h) имеет соответствующее значение (R', G', B') в выходном цветовом охвате. Чтобы найти значение (R', G', В') выходного цветового охвата для значения произвольного пикселя входного цветового охвата (R G В), показанного синим кружком (17), мы просто осуществляем интерполяцию между вершинами (15a-h) подкуба (16). Таким путем можно найти значение (R', G', В') для произвольного значения (R, G, В), используя лишь разреженные выборки входного и выходного цветовых охватов. Кроме того, тот факт, что (R, G, В) отбираются равномерно, упрощает реализацию аппаратных средств.

[Абзац 170] Интерполяцию в подкубе можно осуществить целым рядом способов. В одном предпочтительном способе согласно настоящему изобретению используют тетраэдральную интерполяцию. Поскольку куб может быть построен из шести тетраэдров (см. фиг. 13), интерполяцию можно выполнять путем нахождения тетраэдра, вмещающего RGB, и использования барицентрической интерполяции для выражения RGB как взвешенных вершин вмещающего тетраэдра.

[Абзац 171] Барицентрическое представление трехкоординатной точки в тетраэдре с вершинами ν1234 находят путем вычисления весов α12340, где

и |⋅| представляет собой детерминант (определитель). Поскольку α0=1, барицентрическое представление предоставлено формулой (33)

Формула (33) дает веса, используемые для выражения RGB посредством вершин тетраэдра входного цветового охвата. Таким образом, для интерполяции между значениями R'G'B' в этих вершинах могут использоваться одни и те же веса. Поскольку соответствие между значениями вершин цветовых пространств RGB и R'G'B' дает значения для заполнения таблицы 3D LUT, формула (33) может быть преобразована в формулу (34):

где LUT(ν1234) представляют собой RGB-значения выходного цветового пространства в вершинах выборки, используемых для входного цветового пространства.

[Абзац 172] Для аппаратной реализации выполняют выборку во входном и выходном цветовых пространствах, используя n3 вершин, что требует (n-1)3 элементарных кубов. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления для обеспечения разумного компромисса между точностью интерполяции и вычислительной сложностью n=9. Аппаратная реализация может протекать в соответствии со следующими стадиями:

[Абзац 173] 1.1 Нахождение подкуба

[Абзац 174] Во-первых, находят тройку вмещающего подкуба, RGB0, вычисляя

где RGB является входной RGB-тройкой, и представляет собой оператор округления до ближайшего целого в меньшую сторону, и 1≤i≤3. Смещение в кубе, rgb, затем находим по формуле:

где 0≤RGB0(i)≤7 и 0≤rgb(i)≤31, если n=9.

[Абзац 175] 1.2 Барицентрические вычисления

[Абзац 176] Поскольку вершины ν1234 тетраэдров известны заранее, формулы (28)-(34) можно упростить путем прямого вычисления детерминант. Вычислений требует лишь один случай из шести:

rgb(1)>rgb(2) и rgb(3)>rgb(1)

rgb(1)>rgb(2) и rgb(3)>rgb(2)

rgb(1)>rgb(2) и rgb(3)<rgb(2)

rgb(1)<rgb(2) и rgb(1)>rgb(3)

rgb(1)<rgb(2) и rgb(3)>rgb(2)

rgb(1)<rgb(2) и rgb(2)>rgb(3)

[Абзац 177] 1.3 LUT-индексация

[Абзац 178] Поскольку точки выборки входного цветового пространства являются равноотстоящими, соответствующие точки выборки целевого цветового пространства, содержащиеся в таблице 3D LUT, LUT(v1234), определяют по формуле (43)

[Абзац 179] 1.4 Интерполяция

[Абзац 180] На заключительной стадии R' G' В' -значения могут определять по формуле (17),

[Абзац 181] Как уже отмечалось, в конвейер обработки может также включаться стадия (9) хроматической адаптации с целью коррекции для отображения уровней белого в выходном изображении. Точка белого, обеспечиваемая белым пигментом цветного электрофоретического дисплея, может значительно отличаться от точки белого, принимаемой в цветовом пространстве входного изображения. Для решения проблемы этого отличия дисплей может либо поддерживать точку белого входного цветового пространства, и в этом случае белое состояние получают преобразованием с использованием дизеринга, либо сдвигать точку белого цветового пространства к таковой белого пигмента. Последнюю операцию осуществляют посредством хроматической адаптации, и она может существенно уменьшить шум дизеринга (подмешиваемый псевдослучайный шум) в белом состоянии за счет сдвига точки белого.

[Абзац 182] Кроме того, этап (4) преобразования цветового охвата могут параметризировать условиями окружающей среды, в которых используется дисплей. Цветовое пространство СIЕСАМ, например, содержит параметры для учета яркости как дисплея, так и окружения, и степени адаптации. Таким образом, согласно одному варианту осуществления, этапом (4) преобразования цветового охвата могут управлять с учетом данных (8) об условиях окружающей среды из внешнего датчика.

[Абзац 183] 5. Пространственный дизеринг

[Абзац 184] Заключительным этапом в конвейере обработки для получения данных (12) выходного изображения является пространственный дизеринг (5). На этапе (5) пространственного дизеринга могут использовать любой из целого ряда алгоритмов пространственного дизеринга, известных специалистам в данной области техники, включая без ограничения алгоритмы, описанные выше. Когда полученное с использованием дизеринга изображение рассматривают на достаточном расстоянии, отдельные окрашенные пиксели сливаются зрительной системой человека в воспринимаемые однородные цвета. Из-за компромисса между глубиной цвета и пространственным разрешением преобразованные с использованием дизеринга изображения при близком рассмотрении имеют характерную зернистость по сравнению с изображениями, в которых цветовая палитра, присутствующая в каждом местоположении пикселя, имеет ту же глубину, что и требуется для рендеринга изображений на дисплей в целом. Однако дизеринг уменьшает присутствие цветовой полосатости, которая зачастую неприемлема в большей степени, чем зернистость, особенно при рассмотрении на расстоянии.

[Абзац 185] Разработаны алгоритмы для придания конкретных цветов конкретным пикселям, чтобы избежать неприятных паттернов и текстур на изображениях, рендеринг которых был осуществлен с использованием дизеринга. Эти алгоритмы могут включать диффузию ошибки - метод, в котором ошибка, вызванная различием между цветом, требуемым на определенном пикселе, и ближайшим цветом в попиксельной палитре (т.е. остаток квантования) распределяется между соседними (еще не квантованными) пикселями. Эти методы подробно описаны в европейском патенте №0677950, и в патенте США №5,880,857 описывается метрика для сравнения методов дизеринга. Патент США №5,880,857 посредством ссылки полностью включается в настоящее описание.

[Абзац 186] Из вышеизложенного видно, что способ ДОЦН согласно настоящему изобретению отличается от предыдущих способов рендеринга изображений для цветных электрофоретических дисплеев по меньшей мере в двух аспектах. Во-первых, в способах рендеринга в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения контент входных данных изображения обрабатывают, как если бы это был сигнал расширенного динамического диапазона для цветного электрофоретического дисплея с узким цветовым охватом и узким динамическим диапазоном, так что возможен рендеринг очень широкого диапазона контента без пагубных артефактов. Во-вторых, способы рендеринга в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечивают альтернативные способы коррекции изображений, основанные на условиях внешней окружающей среды, контролируемых датчиками приближения или яркости. Тем самым обеспечиваются расширенные преимущества удобства использования, например, обработка изображения изменяется в зависимости от того, находится ли дисплей возле лица зрителя или далеко от него, или являются ли условия окружения темными или светлыми.

[Абзац 187] Дистанционная система рендеринга изображения

[Абзац 188] Как уже отмечалось, настоящее изобретение предлагает систему рендеринга изображения, содержащую электрооптический дисплей (который может представлять собой электрофоретический дисплей, особенно дисплей на электронной бумаге) и дистанционный процессор, подсоединенный по сети. Дисплей содержит датчик условий окружающей среды и выполнен с возможностью выдачи по сети информации об условиях окружающей среды в дистанционный процессор. Дистанционный процессор выполнен с возможностью приема данных изображения, приема из дисплея по сети информации об условиях окружающей среды, рендеринга данных изображения для отображения на дисплее с учетом сообщенных данных об условиях окружающей среды, тем самым создавая рендерированные данные изображения, и передачи рендерированных данных изображения. Согласно некоторым вариантам осуществления система рендеринга изображения содержит слой материала электрофоретического дисплея, расположенный между первым и вторым электродами, причем по меньшей мере один из электродов является светопропускающим. Среда электрофоретического дисплея типично содержит заряженные пигментные частицы, перемещающиеся при прикладывании между электродами электрического потенциала. Часто заряженные пигментные частицы содержат более одного цвета, например, белые, бирюзовые, пурпурные и желтые заряженные пигментные частицы. Если присутствуют четыре набора заряженных частиц, первый и третий наборы частиц могут иметь первую полярность заряда, а второй и четвертый наборы могут иметь вторую полярность заряда. Кроме того, первый и третий наборы могут иметь разные величины заряда, и второй и четвертый наборы имеют разные величины заряда.

[Абзац 189] Однако настоящее изобретение не ограничивается четырехчастичными электрофоретическими дисплеями. Например, дисплей может содержать массив цветных фильтров. Массив цветных фильтров может быть спаренным с рядом разных сред, например, с электрофоретическими средами, электрохромными средами, отражающими жидкими кристаллами или окрашенными жидкостями, например, с электросмачивающим устройством. Согласно некоторым вариантам осуществления электросмачивающее устройство может не содержать массив цветных фильтров, но может содержать пиксели окрашенных электросмачивающих жидкостей.

[Абзац 190] Согласно некоторым вариантам осуществления датчик условий окружающей среды считывает определенный параметр, выбранный из температуры, влажности, интенсивности падающего света и спектра падающего света. Согласно некоторым вариантам осуществления дисплей выполнен с возможностью приема рендерированных данных изображения, переданных дистанционным процессором, и обновления изображения на дисплее. Согласно некоторым вариантам осуществления рендерированные данные изображения принимаются локальным хостом, а затем передаются из локального хоста в дисплей. Иногда рендерированные данные изображения передаются беспроводным способом из локального хоста в дисплей на электронной бумаге. Необязательно, локальный хост дополнительно принимает от дисплея беспроводным способом информацию об условиях окружающей среды. В некоторых случаях локальный хост дополнительно передает информацию об условиях окружающей среды из дисплея в дистанционный процессор. Как правило, дистанционный процессор представляет собой серверный компьютер, подключенный к сети Интернет. Согласно некоторым вариантам осуществления система рендеринга изображения содержит также стыковочную станцию, выполненную с возможностью приема рендерированных данных изображения, переданных дистанционным процессором, и обновления изображения на дисплее, когда дисплей и стыковочная станция находятся в контакте.

[Абзац 191] Следует отметить, что изменения рендеринга изображения, зависящие от параметра «окружающая температура», могут включать изменение числа основных цветов, с которыми изображение рендерируется. Блуминг - это сложная функция электрической проницаемости различных материалов, присутствующих в электрооптической среде, вязкости текучей среды (в случае электрофоретических сред) и других зависящих от температуры свойств, поэтому не удивительно, что и сам блуминг очень зависит от температуры. Эмпирически установлено, что цветные электрофоретические дисплеи могут работать только в ограниченных температурных диапазонах (как правило, при температуре порядка 50°С), и что в более низких пределах температуры блуминг может значительно варьировать.

[Абзац 192] Специалистам в области технологии электрооптических дисплеев хорошо известно, что блуминг может вызывать изменение достижимого цветового охвата дисплея, поскольку в некоторой пространственно промежуточной точке между соседними пикселями, использующими разные преобразованные с использованием дизеринга основные цвета, блуминг может вызывать цвет, значительно отклоняющийся от ожидаемого среднего двух. На практике эту проблему неидеальности можно решить путем определения разных цветовых охватов дисплея для разных температурных диапазонов, причем каждый цветовой охват должен учитывать величину блуминга в этом температурном диапазоне. При изменении температуры и вводе нового температурного диапазона процесс рендеринга должен автоматически осуществлять повторный рендеринг изображения с учетом изменения цветового охвата дисплея.

[Абзац 193] По мере повышения рабочей температуры «вклад» от блуминга может стать настолько серьезным, что поддерживать адекватные характеристики дисплея, используя то же число основных цветов, что и при более низкой температуре, будет невозможно. Соответственно, способы рендеринга и устройство согласно настоящему изобретению могут предусматриваться такими, что при изменении считанной температуры изменяется не только цветовой охват дисплея, но и число основных цветов. При комнатной температуре, например, способы могут рендерировать изображение, используя 32 основные цвета, поскольку вклад блуминга поддается управлению; при более высоких температурах, например, может оказаться возможным использовать только 16 основных цветов.

[Абзац 194] На практике система рендеринга согласно настоящему изобретению может содержать несколько отличающихся предварительно вычисленных трехмерных таблиц преобразования (3D LUT), каждая из которых соответствует номинальному цветовому охвату дисплея в данном температурном диапазоне, и для каждого температурного диапазона перечень Р основных цветов и модель блуминга, имеющую Р×Р записей. При пересечении порога температурного диапазона механизм рендеринга уведомляется об этом, и осуществляется повторный рендеринг изображения в соответствии с новым цветовым охватом и перечнем основных цветов. Поскольку способ рендеринга согласно настоящему изобретению может использоваться с произвольным числом основных цветов и любой произвольной моделью блуминга, использование нескольких таблиц преобразования, перечня основных цветов и моделей блуминга в зависимости от температуры обеспечивает важную степень свободы для оптимизации характеристик систем рендеринга согласно настоящему изобретению.

[Абзац 195] Кроме того, как уже отмечалось, настоящее изобретение предлагает систему рендеринга изображения, содержащую электрооптический дисплей, локальный хост и дистанционный процессор, причем эти три компонента соединены по сети. Локальный хост содержит датчик условий окружающей среды и выполнен с возможностью выдачи по сети информации об условиях окружающей среды в дистанционный процессор. Дистанционный процессор выполнен с возможностью приема данных изображения, приема по сети информации об условиях окружающей среды из локального хоста, рендеринга данных изображения для отображения на дисплее с учетом сообщенных данных об условиях окружающей среды, тем самым создавая рендерированные данные изображения, и передачи рендерированных данных изображения. Согласно некоторым вариантам осуществления система рендеринга изображения содержит слой среды электрофоретического дисплея, расположенный между первым и вторым электродами, причем по меньшей мере один из электродов является светопропускающим. Согласно некоторым вариантам осуществления локальный хост может также посылать данные изображения в дистанционный процессор.

[Абзац 196] Кроме того, как уже отмечалось, настоящее изобретение включает в себя стыковочную станцию, содержащую интерфейс, предназначенный для связи с электрооптическим дисплеем. Стыковочная станция выполнена с возможностью приема по сети рендерированных данных изображения и для обновления изображения на дисплее рендерированными данными изображения. Как правило, стыковочная станция содержит источник питания, предназначенный для подачи в дисплей на электронной бумаге нескольких напряжений. Согласно некоторым вариантам осуществления источник питания выполнен с возможностью прикладывания в дополнение к нулевому напряжению трех разных величин положительного и отрицательного напряжений.

[Абзац 197] Таким образом, настоящее изобретение предлагает систему для рендеринга данных изображения с целью представления на дисплее. Поскольку вычисления для рендеринга изображений выполняются дистанционно (например, дистанционным процессором или сервером, например в облаке), количество электронного оборудования, необходимого для представления изображения, уменьшается. Соответственно, дисплей для использования в предлагаемой системе требует лишь среды для воспроизведения изображений, объединительной платы, включающей в себя пиксели, передней плоскости, небольшого количества кэша, некоторого устройства хранения энергии и подключения к сети. В некоторых случаях дисплей может подключаться посредством физического соединения, например, через стыковочную станцию или аппаратный ключ. Дистанционный процессор будет принимать информацию об окружении электронной бумаги, например, о температуре. Затем параметры окружающей среды вводятся в конвейер для получения набора основных цветов для дисплея. Изображения, принятые дистанционным процессором, затем подвергаются рендерингу для оптимального просмотра, т.е. для получения рендерированных данных изображения. Рендерированные данные изображения посылаются затем в дисплей для создания на нем изображения.

[Абзац 198] Согласно одному предпочтительному варианту осуществления средой для воспроизведения изображений будет цветной электрофоретический дисплей типа, описанного в публикациях патентов США №№2016/0085132 и 2016/0091770, в которых описывается четырехчастичная система, как правило, содержащая белые, желтые, бирюзовые и пурпурные пигменты. Каждый пигмент имеет уникальную комбинацию полярности и величины заряда, например +высокий, +низкий, -низкий и -высокий. Как показано на фиг. 14, комбинация пигментов может выполняться такой, чтобы представлять зрителю белый, желтый, красный, пурпурный, синий, бирюзовый, зеленый и черный цвета. Рабочая поверхность экрана дисплея находится вверху (как проиллюстрировано), т.е. пользователь видит дисплей с этого направления, и с этого направления падает свет. Согласно предпочтительным вариантам осуществления лишь одна из четырех частиц, используемых в электрофоретической среде, по существу рассеивает свет, и на фиг. 14 принимается, что этой частицей является белый пигмент. Собственно говоря, эта белая светорассеивающая частица образует белый рефлектор, на фоне которого рассматриваются любые частицы, лежащие выше белых частиц (как проиллюстрировано на фиг. 14). Свет, входящий в рабочую поверхность экрана дисплея, проходит через эти частицы, отражается от белых частиц, проходит обратно через эти частицы и выходит из дисплея. Таким образом, частицы, лежащие выше белых частиц, могут поглощать различные цвета, и цвет, появляющийся пользователю, является цветом, получающимся в результате комбинации частиц, лежащих выше белых частиц. Любые частицы, расположенные ниже белых частиц (с точки зрения пользователя - сзади них), маскируются белыми частицами и не влияют на отображаемый цвет. Поскольку вторые, третьи и четвертые частицы являются по существу не рассеивающими свет, их порядок или расположение относительно друг друга роли не играет, но по уже изложенным причинам их порядок или расположение относительно белых (светорассеивающих) частиц является критическим.

[Абзац 199] Более конкретно, если бирюзовые, пурпурные и желтые частицы лежат ниже белых частиц (случай [А] на фиг. 14), над белыми частицами других частиц нет, и пиксель просто отображает белый цвет. Если выше белых частиц находится одна частица, отображается цвет этой одной частицы - желтый, пурпурный и бирюзовый в случаях [В], [D] и [F] соответственно на фиг. 14. Если выше белых частиц лежат две частицы, отображаемый цвет представляет собой комбинацию цветов этих двух частиц; на фиг. 14 в случае [С] пурпурная и желтая частицы отображают красный цвет, в случае [Е] бирюзовая и пурпурная частицы отображают синий цвет, и в случае [G] желтая и бирюзовая частицы отображают зеленый цвет. Наконец, если выше белых частиц лежат все три окрашенные частицы (случай [Н] на фиг. 14), весь входящий свет поглощается этими тремя частицами субстрактивных основных цветов, и пиксель отображает черный цвет.

[Абзац 200] Возможно, что один субтрактивный основной цвет мог бы рендерироваться частицей, рассеивающей свет, чтобы дисплей содержал два типа светорассеивающих частиц, одна из которых была бы белой, а другая окрашенной. Однако в этом случае было бы важным положение светорассеивающей окрашенной частицы относительно других окрашенных частиц, лежащих поверх белых частиц. Например, при рендеринге черного цвета (когда все три окрашенные частицы лежат поверх белых частиц) светорассеивающая окрашенная частица не может лежать поверх не светорассеивающих окрашенных частиц (в противном случае они будут частично или полностью скрыты за рассеивающей частицей, и рендерированный цвет будет цветом светорассеивающей окрашенной частицы, а не черным).

[Абзац 201] На фиг. 14 представлена идеализированная ситуация, в которой цвета незагрязненные (т.е., светорассеивающие белые частицы полностью маскируют любые частицы, лежащие ниже белых частиц). На практике маскирование белыми частицами может быть не идеальным, и при этом может иметь место некоторое небольшое поглощение света частицей, которая в идеальном случае была полностью маскированной. Это загрязнение обычно снижает как светлоту, так и насыщенность рендерируемого цвета. В электрофоретической среде, используемой в системе рендеринга согласно настоящему изобретению, указанное загрязнение цвета должно быть минимизировано в такой степени, чтобы полученные цвета отвечали отраслевому стандарту на цветопередачу. Особенно подходящим стандартом является SNAP (стандарт на производство газетной рекламы), который оговаривает значения L*, а* и b* для каждого из восьми основных цветов, упоминаемых выше. (Далее в настоящем документе термин «основные цвета» будет использоваться означающим восемь цветов: черный, белый, три субтрактивных основных цвета и три аддитивных основных цвета, как показано на фиг. 14.)

[Абзац 202] В известном уровне технике описаны способы электрофоретического расположения множества разных окрашенных частицы в «слоях», как показано на фиг. 14. Простейший из этих способов включает «гонки» пигментов, имеющих разные электрофоретические подвижности; см., например, патент США №8,040,594. Эти гонки являются более сложными, чем могли бы показаться на первый взгляд, поскольку само движение заряженных пигментов изменяет электрические поля, локально воздействующие в электрофоретической текучей среде. Например, поскольку положительно заряженные частицы движутся к катоду, а отрицательно заряженные движутся к аноду, их заряды экранируют электрическое поле, воспринимаемое заряженными частицами на полпути между двумя электродами. Считается, что хотя в электрофоретические среды, используемые в системах согласно настоящему изобретению, и вовлечена гонка пигментов, это не единственное явление, ответственное за расположения частиц, которые проиллюстрированы на фиг. 14.

[Абзац 203] Второе явление, которое может использоваться для управления движением множества частиц, представляет собой гетероагрегацию между разными типами пигментов; см., например, заявку на патент США №2014/0092465. Эта агрегация может быть опосредствованной зарядом (кулоновской) или может возникать в результате, например, образования водородной связи или взаимодействий Ван-дер-Ваальса. На силу взаимодействия может влиять выбор поверхностной обработки пигментных частиц. Например, кулоновские взаимодействия могут ослабевать, если кратчайшее расстояние сближения противоположно заряженных частиц максимально увеличено посредством стерического барьера (обычно полимера, привитого или адсорбированного к поверхности одной или обеих частиц). В средах, используемых в системах согласно настоящему изобретению, указанные полимерные барьеры используются на первом и втором типах частиц и могут использоваться или не использоваться на третьем и четвертом типах частиц.

[Абзац 204] Третье явление, которое может использоваться для управления движением множества частиц, представляет собой зависящую от напряжения или тока подвижность, что подробно описывается в вышеупомянутой заявке №14/277,107.

[Абзац 205] Механизмы возбуждения для создания цветов в индивидуальных пикселях непросты и обычно включают сложный ряд импульсов напряжения (иначе называемых формами сигнала), как показано на фиг. 15. Далее будут описаны общие принципы, используемые при получении восьми основных цветов (белый, черный, бирюзовый, пурпурный, желтый, красный, зеленый и синий) с использованием этой второй схемы возбуждения, применимой к дисплею согласно настоящему изобретению (такому как показанный на фиг. 14). Будет принято, что первый пигмент - белый, второй - бирюзовый, третий - желтый, и четвертый - пурпурный. Специалисту в данной области техники будет ясно, что при изменении назначения цветов пигментов цвета, отображаемые дисплеем, изменятся.

[Абзац 206] Самые высокие положительное и отрицательное напряжения (обозначенные на фиг. 15 как ± Vmax), приложенные к пиксельным электродам, создают соответственно цвет, образованный смесью вторых и четвертых частиц или одними третьими частицами. Эти синий и желтый цвета не обязательно являются наилучшими синим и желтым цветами, достижимыми дисплеем. Положительное и отрицательное напряжения среднего уровня (обозначенные на фиг. 15 как ± Vmid), приложенные к пиксельным электродам, создают цвета, являющиеся соответственно черным и белым.

[Абзац 207] Из этих синего, желтого, черного или белого оптических состояний могут быть получены другие четыре основных цвета путем перемещения только вторых частиц (в данном случае бирюзовых частиц) относительно первых частиц (в данном случае белых частиц), что достигается путем использования самых низких прикладываемых напряжений (обозначенных на фиг. 15 как ±V min). Таким образом, выведение бирюзового цвета из синего (путем прикладывания -Vmin к пиксельным электродам) создает пурпурный цвет (см. фиг. 14, случаи [Е] и [D] для синего и пурпурного цветов соответственно); введение бирюзового цвета в желтый (путем прикладывания + Vmin к пиксельным электродам) создает зеленый цвет (см. фиг. 14, случаи [В] и [G] для желтого и зеленого цветов соответственно); выведение бирюзового цвета из черного (путем прикладывания -Vmin к пиксельным электродам) создает красный цвет (см. фиг. 14, случаи [Н] и [С] для черного и красного цветов соответственно), и введение бирюзового цвета в белый (путем прикладывания + Vmin к пиксельным электродам) создает бирюзовый цвет (см. фиг. 14, случаи [А] и [F] для белого и бирюзового цветов соответственно).

[Абзац 208] Хотя эти общие принципы и пригодны при построении форм сигнала для получения конкретных цветов в дисплеях согласно настоящему изобретению, на практике вышеописанное идеальное поведение может не наблюдаться, и, соответственно, используются модификации базовой схемы.

[Абзац 209] Характерная форма сигнала, воплощающая модификации вышеописанных базовых принципов, проиллюстрирована на фиг. 15. На этой фигуре абсцисса представляет время (в произвольных единицах), а ордината представляет разность напряжений между пиксельным электродом и общим передним электродом. Величины трех положительных напряжений, используемых в схеме возбуждения и проиллюстрированных на фиг. 15, могут лежать между примерно +3 В и +30 В, а трех отрицательных напряжений - между примерно -3 В и -30 В. Согласно одному эмпирически предпочтительному варианту осуществления самое высокое положительное напряжение + Vmax равно +24 В, среднее положительное напряжение +Vmid равно 12 В, и самое низкое положительное напряжение +Vmin, равно 5 В. Подобным образом, отрицательные напряжения -Vmax, -Vmid и -Vmin равны согласно одному предпочтительному варианту осуществления -24 В, -12 В и -9 В. Вовсе не обязательно, чтобы абсолютные величины напряжений были равными (|+V|=|-V|) для любого из трех уровней напряжения, хотя в некоторых случаях это может быть предпочтительным.

[Абзац 210] В типичной форме сигнала, проиллюстрированной на фиг. 15, есть четыре отличающиеся фазы. В первой фазе («А» на фиг. 15) есть подаваемые импульсы (в настоящем описании «импульс» означает однополюсный прямоугольный сигнал, т.е. прикладывание постоянного напряжения в течение предопределенного времени) при +Vmax и -Vmax, служащие для стирания предыдущего изображения, рендерируемого на дисплее (т.е. для «сброса» дисплея). Длительности этих импульсов (t1 и t3) и периодов покоя (т.е. периодов нулевого напряжения между ними (t2 и t4)) могут выбираться так, чтобы вся форма сигнала (т.е. интеграл напряжения по времени по всей форме сигнала, как проиллюстрировано на фиг. 15) сбалансирована по постоянному току (т.е. интеграл напряжения по времени по существу равен нулю). Баланс по постоянному току может достигаться путем регулирования длительностей импульсов и периодов покоя в фазе А так, чтобы чистый импульс, подаваемый в этой фазе, был равным по величине и противоположным по знаку чистому импульсу, подаваемому в комбинации фаз В и С, в течение которых, как описано ниже, дисплей переключается на конкретный требуемый цвет.

[Абзац 211] Форма сигнала, показанная на фиг. 15, служит чисто для иллюстрации структуры характерной формы сигнала и не предназначена каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения. Так, на фиг. 15 отрицательный импульс в фазе А показан предшествующим положительному импульсу, но это не требование настоящего изобретения. Не требуется также, чтобы в фазе А были только один отрицательный и только один положительный импульсы.

[Абзац 212] Как уже отмечалось, характерная форма сигнала по своей природе сбалансирована по постоянному току, и согласно некоторым вариантам осуществления изобретения это может быть предпочтительным. Альтернативно, импульсы в фазе А могут обеспечивать баланс по постоянному току нескольким цветовым переходам, а не одному цветовому переходу подобно тому, как предусмотрено в некоторых черно-белых дисплеях известного уровня техники; см., например, патент США №7,453,445.

[Абзац 213] Во второй фазе формы сигнала (фазе В на фиг. 15) подаются импульсы максимальной и средней величин напряжения. В этой фазе предпочтительно рендерируются цвета белый, черный, пурпурный, красный и желтый. В более общем случае в этой фазе формы сигнала формируются цвета, соответствующие частицам типа 1 (принимая, что белые частицы заряжены отрицательно), комбинации частиц типов 2, 3 и 4 (черные), частицам типа 4 (пурпурные), комбинации частиц типов 3 и 4 (красные) и частицам типа 3 (желтые).

[Абзац 214] Как уже отмечалось, белый цвет может рендерироваться импульсом или несколькими импульсами при -Vmid. Однако в некоторых случаях белый цвет, созданный таким образом, может загрязняться желтым пигментом и казаться бледно-желтым. Для того чтобы устранить это загрязнение цвета, может потребоваться ввести некоторые импульсы положительной полярности. Так, например, белый цвет может быть получен одной последовательностью или повторением последовательности импульсов, содержащей импульс длительностью T1 и амплитудой +Vmax или +Vmid, за которым следует импульс длительностью Т2 и амплитудой -Vmid, причем Т2>T1. Последний импульс должен быть отрицательным. На фиг. 15 показаны четыре повторения последовательности +Vmax в течение времени t5, за которым следует -Vmid в течение времени t6. Во время этой последовательности импульсов вид дисплея колеблется между пурпурным цветом (хотя обычно не идеальным пурпурным цветом) и белым цветом (т.е. белому цвету будет предшествовать состояние более низкого значения координаты L* и более высокого значения координаты а*, чем в конечном белом состоянии).

[Абзац 215] Как уже отмечалось, черный цвет может быть получен (рендерирован) импульсом или несколькими импульсами (разделенными периодами нулевого напряжения) при +Vmid.

[Абзац 216] Как уже отмечалось, пурпурный цвет может быть получен одной последовательностью или повторением последовательности импульсов, содержащей импульс длительностью Т3 и амплитудой +Vmax или +Vmid, за которым следует импульс длительностью Т4 и амплитудой -Vmid, причем Т43. Для получения пурпурного цвета чистый импульс в этой фазе формы сигнала должен быть более положительным, чем чистый импульс, используемый для получения белого цвета. Во время последовательности импульсов, используемой для получения пурпурного цвета, дисплей будет колебаться между состояниями, являющимися по существу синим и пурпурным. Пурпурному цвету будет предшествовать состояние более отрицательного значения координаты а* и более низкого значения координаты L*, чем в конечном пурпурном состоянии.

[Абзац 217] Как уже отмечалось, красный цвет может быть получен одной последовательностью или повторением последовательности импульсов, содержащей импульс длительностью Т5 и амплитудой +Vmax или +Vmid, за которым следует импульс длительностью Т6 и амплитудой -Vmax или -Vmid. Для получения красного цвета чистый импульс должен быть более положительным, чем чистый импульс, используемый для получения белого или желтого цвета. Предпочтительно, для получения красного цвета используемые положительное и отрицательное напряжения имеют по существу одинаковую величину (либо оба Vmax, либо оба Vmid), длительность положительного импульса больше длительности отрицательного, и последний импульс - отрицательный. Во время последовательности импульсов, используемой для получения красного цвета, дисплей будет колебаться между состояниями, являющимися по существу черным и красным. Красному цвету будет предшествовать состояние более низкого значения координаты L*, более низкого значения координаты а* и более низкого значения координаты b*, чем в конечном красном состоянии.

[Абзац 218] Желтый цвет может быть получен одной последовательностью или повторением последовательности импульсов, содержащей импульс длительностью Т7 и амплитудой +Vmax или +Vmid, за которым следует импульс длительностью Т8 и амплитудой -Vmax. Последний импульс должен быть отрицательным. Альтернативно, как уже отмечалось, желтый цвет может быть получен одним или несколькими импульсами при -Vmax.

[Абзац 219] В третьей фазе формы сигнала (фазе С на фиг. 15) подаются импульсы средней и минимальной величин напряжения. В этой фазе формы сигнала синий и бирюзовый цвета создаются после возбуждения белого цвета во второй фазе формы сигнала, а зеленый цвет создается после возбуждения желтого цвета во второй фазе формы сигнала. Таким образом, когда будут наблюдаться переходные состояния формы сигнала дисплея согласно настоящему изобретению, синему и бирюзовому цветам будет предшествовать цвет, у которого значение координаты b* более положительно, чем значение координаты b* окончательного бирюзового или синего цвета, а зеленому цвету будет предшествовать более желтый цвет, у которого значение координаты L* выше, а значения координат а* и b* более положительны, чем значения координат L*, а* и b* окончательного зеленого цвета. В более общем случае, когда дисплей согласно настоящему изобретению осуществляет рендеринг цвета, соответствующему цвету первой и второй частиц, этому состоянию будет предшествовать состояние, являющее по существу белым (т.е. имеющее значение С* менее примерно 5). Когда дисплей согласно настоящему изобретению осуществляет рендеринг цвета, соответствующего комбинации цветов одной из первой и второй частиц и частицы из третьей и четвертой частиц, имеющей противоположный этой частице заряд, дисплей вначале будет осуществлять рендеринг по существу цвета частицы из третьей и четвертой частиц, имеющей заряд, противоположный одной из первой и второй частиц.

[Абзац 220] Как правило, бирюзовый и зеленый цвета будут создаваться последовательностью импульсов, в которой должно использоваться +Vmin. Это объясняется тем, что бирюзовый пигмент может перемещаться независимо от пурпурного и желтого пигментов относительно белого пигмента только при этом низком положительном напряжении. Это движение бирюзового пигмента необходимо для рендеринга бирюзового цвета, начиная с белого, или зеленого цвета, начиная с желтого.

[Абзац 221] Наконец, в четвертой фазе формы сигнала (фазе D на фиг. 15) подается нулевой напряжение.

[Абзац 222] Хотя дисплей, показанный на фиг. 14, описан как создающий восемь основных цветов, на практике предпочтительно, чтобы на пиксельном уровне создавалось как можно больше цветов. Полноцветное полутоновое изображение может затем рендерироваться дизерингом между этими цветами с использованием методов, хорошо известных специалистам в области формирования и обработки изображений. Например, в дополнение к восьми основным цветам, полученным, как описано выше, дисплей может быть выполнен с возможностью рендеринга дополнительных восьми цветов. Согласно одному варианту осуществления этими дополнительными цветами являются следующие: светло-красный, светло-зеленый, светло-синий, темно-бирюзовый, темно-пурпурный, темно-желтый и два уровня серого цвета между черным и белым. Термины «светло-» и «темно-», используемый в этом контексте, относятся к цветам, имеющим по существу одинаковый угол цветового тона в цветовом пространстве, таком как СIE L*a*b*, в качестве эталонного цвета, но соответственно более высокое или более низкое значение координаты L*.

[Абзац 223] Как правило, светлые цвета получают таким же образом, как и темные, но с использованием форм сигнала, имеющих в фазах В и С немного отличающийся чистый импульс. Так, например, формы сигнала светло-красного, светло-зеленого и светло-синего цветов имеют в фазах В и С более отрицательный чистый импульс, чем соответствующие формы сигнала красного, зеленого и синего цветов, а формы сигнала темно-бирюзового, темно-пурпурного и темно-желтого цветов имеют в фазах В и С более положительный чистый импульс, чем соответствующие формы сигнала бирюзового, пурпурного и желтого цветов. Изменение чистого импульса может достигаться путем изменения длительностей импульсов, числа импульсов или величин импульсов в фазах В и С.

[Абзац 224] Серые цвета обычно достигаются последовательностью импульсов, колеблющихся между низким и средним напряжениями.

[Абзац 225] Специалисту в данной области техники будет ясно, что в дисплее согласно настоящему изобретению, возбуждаемом с использованием матрицы тонкопленочных транзисторов (ТПТ), имеющиеся приращения времени на оси абсцисс на фиг. 15 обычно будут квантоваться частотой кадров дисплея. Подобным образом, будет ясно, что дисплей адресуется изменением потенциала пиксельных электродов относительно переднего электрода, и что это может осуществляться путем изменения потенциала либо пиксельных электродов, либо переднего электрода, либо обоих. В известном уровне техники матрица пиксельных электродов обычно присутствует на задней объединительной панели, а передний электрод является общим для всех пикселей. Следовательно, изменение потенциала переднего электрода отражается на адресации всех пикселей. Базовая структура формы сигнала, описанная выше со ссылками на фиг. 15, является неизменной независимо от того, изменяются или нет напряжения, прикладываемые к переднему электроду.

[Абзац 226] Типичная форма сигнала, проиллюстрированная на фиг. 15, требует, чтобы при обновлении выбранной строки дисплея электроника возбуждения подавала целых семь разных напряжений в линии передачи данных. Хотя имеются драйверы многоуровневого источника питания, способные подавать семь разных напряжений, многие имеющиеся на рынке драйверы источника питания для электрофоретических дисплеев позволяют подавать в течение одного кадра лишь три разных напряжения (обычно положительное напряжение, нуль и отрицательное напряжение). В настоящем описании термин «кадр» означает одно обновление всех строк в дисплее. Для реализации трехуровневой архитектуры драйвера источника питания типичную форму сигнала на фиг. 15 можно изменять при условии, что три напряжения, подаваемые на панель (обычно +V, 0 и -V), можно изменять от кадра к кадру (т.е., например, в кадре n могли бы подаваться напряжения (+Vmax, 0, -Vmin), а в кадре n+1 - напряжения (+Vmid, 0, -Vmax)).

[Абзац 227] Поскольку изменения напряжений, подаваемых на исходные драйверы, влияют на каждый пиксель, форму сигнала необходимо соответственно изменять, чтобы форма сигнала, используемая для получения каждого цвета, соответствовала подаваемым напряжениям. Добавление дизеринга и градаций серого усложняет набор данных изображения, которые должны генерироваться для получения требуемого изображения.

[Абзац 228] Иллюстративный конвейер для рендеринга данных изображения (например, файл растрового отображения) описан выше со ссылками на фиг. 11. Этот конвейер содержит пять стадий: операция дегаммы, HDR-обработка, коррекция цветового тона, преобразование цветового охвата и пространственный дизеринг, и вместе эти пять стадий представляют собой существенную вычислительную загрузку. Дистанционная система рендеринга изображения (ДСРИ) согласно настоящему изобретению дает решение, как убрать эти сложные расчеты из процессора, фактически встроенного в дисплей, например, цветную фоторамку. Соответственно, себестоимость дисплея снижается, а его размеры уменьшаются, что может позволить получить, например, легкие и гибкие дисплеи. Один простой вариант осуществления показан на фиг. 16; согласно этому варианту осуществления дисплей непосредственно обменивается данными с дистанционным процессором посредством соединения беспроводного Интернета. Как показано на фиг. 16, дисплей посылает параметры окружающей среды в дистанционный процессор, использующий эти параметры окружающей среды как входные данные, например, для гаммы-коррекции. Затем дистанционный процессор возвращает рендерированные данные изображения, которые могут быть в виде команд формы сигнала.

[Абзац 229] Существует целый ряд альтернативных архитектур, о чем свидетельствуют фиг. 17 и 18. На фиг. 17 локальный хост служит в качестве промежуточного звена между электронной бумагой и дистанционным процессором. Локальный хост дополнительно может быть источником исходных данных изображения, например, снимка, сделанного камерой мобильного телефона. Локальный хост может принимать от дисплея параметры окружающей среды, или же локальный хост может предоставлять параметры окружающей среды, используя свои датчики. Необязательно, непосредственно сообщаться с дистанционным процессором будут и дисплей, и локальный хост. Кроме того, локальный хост может встраиваться в стыковочную станцию, как показано на фиг. 18. Стыковочная станция может иметь проводное соединение с сетью Интернет и физическое соединение с дисплеем. Кроме того, стыковочная станция может иметь источник питания, предназначенный для подачи разных напряжений, необходимых для получения формы сигнала, подобной показанной на фиг. 15. Благодаря исключению из дисплея источника питания дисплей можно изготовить недорогим, при этом требование к внешнему питанию является незначительным. Кроме того, дисплей может связываться со стыковочной станцией проводом или ленточным соединительным кабелем.

[Абзац 230] На фиг. 19 показан «реальный» вариант осуществления, в котором каждый дисплей именуется «клиентом». Каждый «клиент» имеет уникальный идентификатор и сообщает «хосту» метаданные о своих характеристиках (таких как температура, состояние печати, версия электрофоретической краски и т.д.), используя способ, предпочтительно представляющий собой протокол передачи данных с низким энергопотреблением/энергоснабжением. Согласно этому варианту осуществления «хост» представляет собой персональное мобильное устройство (смартфон, планшет, наушники дополненной реальности или лэптоп), прогоняющее программное приложение. «Хост» может осуществлять связь с «сервером печати» и «клиентом». Согласно одному варианту осуществления «сервер печати» представляет собой облачное решение, которое может устанавливать связь с «хостом» и предлагать «хосту» целый ряд сервисов, таких как аутентификация, поиск изображений и рендеринг.

[Абзац 231] Если пользователи решают отобразить изображение на «клиенте» (дисплее), они открывают приложение на своем «хосте» (мобильном устройстве) и отбирают изображение, которое хотят отобразить, и конкретного «клиента», на котором хотят отобразить его. Затем «хост» опрашивает этого конкретного «клиента» на предмет его уникального идентификатора и метаданных устройства. Как уже отмечалось, эта операция может осуществляться с использованием протокола малого радиуса действия с низким энергопотреблением, подобного Bluetooth 4. После того как «хост» получает идентификатор и метаданные устройства, он объединяет это с аутентификацией пользователя и идентификатором изображения и посылает все это в «сервер печати» по беспроводному соединению.

[Абзац 232] Получив аутентификацию, идентификатор изображения, идентификатор и метаданные клиента, «сервер печати» извлекает изображение из базы данных. Эта база данных могла бы представлять собой распределенное хранилище (подобное еще одному облаку) или могла бы находиться внутри «сервера печати». Изображения могли бы быть предварительно загруженными пользователем в базу данных изображений или могли бы быть шаблонными изображениями или изображениями, доступными для покупки. Извлекши из хранилища выбранное пользователем изображение, «сервер печати» выполняет операцию рендеринга, которая изменяет извлеченное изображение для правильного отображения на «клиенте». Операция рендеринга может выполняться на «сервере печати» или может быть доступной через отдельный программный протокол на выделенном облачном сервере рендеринга (предлагающем «сервис рендеринга»). Это может быть также ресурс, предназначенный для рендеринга всех изображений пользователя заранее и их хранения в самой базе данных изображений. В этом случае «сервер печати» просто имел бы таблицу (LUT), упорядоченную по метаданным клиентов, и извлекал бы правильное предварительно рендерированное изображение. Получив рендерированное изображение, «сервер печати» пошлет эти данные обратно «хосту», и «хост» передаст эту информацию «клиенту», используя тот же протокол передачи данных с низким энергопотреблением, что и описанный выше.

[Абзац 233] В случае четырехцветной электрофоретической системы, описанной в отношении фиг. 14 и 15 (известной также как цветная электронная бумага нового поколения или АСеР), этот рендеринг изображений использует в качестве входных данных информацию о цвете, связанную с конкретной электрофоретической средой, возбуждаемой с использованием конкретных форм сигнала (которая могла бы быть предварительно загруженной в АСеР-модуль или передана из сервера), вместе с самим изображением, выбранным пользователем. Выбранное пользователем изображение могло бы быть в любом из нескольких стандартных форматов RGB (JPG, TIFF и т.д.). Выход (обработанное изображение) представляет собой индексированное изображение, например, 5 бит на пиксель АСеР-модуля. Это изображение могло бы быть в закрытом формате и сжатым.

[Абзац 234] На «клиенте» контроллер изображений возьмет обработанные данные изображения, где они могут храниться, ставиться в очередь для отображения или непосредственно отображаться на АСеР-экране. После завершения «распечатки» дисплеем «клиент» передаст соответствующие метаданные «хосту», и «хост» ретранслирует их в «сервер печати». Все метаданные будут внесены в том данных, хранящий изображения.

[Абзац 235] На фиг. 19 показан поток данных, в котором «хост» может быть телефоном, планшетом, ПК и т.д., клиент представляет собой АСеР-модуль, а сервер печати находится в облаке. Возможно также, что сервер печати и хост могли бы представлять собой одну и ту же машину, например, ПК. Как уже отмечалось, локальный хост может также интегрироваться в стыковочную станцию. Возможно также, что хост сообщается с клиентом и облаком для запроса изображения для рендеринга, и что в дальнейшем сервер печати передает обработанное изображение непосредственно клиенту без вмешательства хоста.

[Абзац 236] Один вариант осуществления настоящего изобретения, который может быть более подходящим для применений в электронных указателях и ценниках, сводится к удалению «хоста» из операций. Согласно этому варианту осуществления «сервер печати» будет сообщаться непосредственно с «клиентом» через сеть Интернет.

[Абзац 237] Далее приводится описание некоторых конкретных вариантов осуществления. В одном из этих вариантов осуществления информация о цвете, связанная с конкретными формами сигнала, являющаяся входными данными обработки изображений (как описано выше), будет изменяться, поскольку выбираемые формы сигнала могут зависеть от температуры АСеР-модуля. Таким образом, одно и то же выбранное пользователем изображение может дать в результате несколько разных обработанных изображений, каждое из которых соответствует конкретному температурному диапазону. Как один из вариантов решения этой проблемы, хост передает в сервер печати информацию о температуре клиента, а клиент принимает только соответствующее изображение. Альтернативно, клиент мог бы принимать несколько обработанных изображений, каждое из которых связано с возможным температурным диапазоном. Как еще одна возможность, мобильный хост мог бы оценивать температуру находящегося поблизости клиента, используя информацию, полученную от своих бортовых датчиков температуры и/или оптических датчиков.

[Абзац 238] Согласно другому варианту осуществления режим формы сигнала или режим рендеринга изображений мог бы быть переменным в зависимости от предпочтений пользователя. Например, пользователь мог бы выбрать высококонтрастную опцию формы сигнала/рендеринга или высокоскоростную, менее контрастную опцию. Возможно также, что новый режим формы сигнала становится доступным после установки АСеР-модуля. В таких случаях метаданные, касающиеся режима формы сигнала и/или рендеринга, посылались бы из хоста в сервер печати, и опять-таки соответственно обработанные изображения, возможно, сопровождаемые формами сигнала, посылались бы клиенту.

[Абзац 239] Хост обновлялся бы облачным сервером в соответствии с имеющимися режимами формы сигнала и режимами рендеринга.

[Абзац 240] Место, где хранится специфическая для АСеР-модуля информация, может быть разным. Эта информация может находиться в сервере печати, упорядоченной, например, по порядковым номерам, которые посылались бы вместе с запросом изображения из хоста. Альтернативно, эта информация может храниться в самом АСеР-модуле.

[Абзац 241] Информация, передаваемая из хоста в сервер печати, может быть зашифрованной, равно как и информация, ретранслируемая из сервера в сервис рендеринга. Метаданные могут содержать ключ шифрования для обеспечения шифрования и дешифрования.

[Абзац 242] Из вышеизложенного будет ясно, что настоящее изобретение может обеспечить улучшенный цвет на дисплеях с ограниченной палитрой с меньшим числом артефактов, чем получается при использовании обычных методов диффузии ошибки. В настройке основных цветов перед квантованием настоящее изобретение коренным образом отличается от известного уровня техники, в котором (как описано выше со ссылками на фиг. 1) вначале выполняют пороговую обработку, а эффект перекрытия точек или иные межпиксельные взаимодействия вносят лишь при последующем расчете ошибки, подлежащей диффузии. «Прогнозный» подход или подход «предварительной настройки», используемый в предлагаемом способе, дает важные преимущества, если блуминг или иные межпиксельные взаимодействия являются мощными и немонотонными, помогает стабилизировать выход способа и значительно снижает изменчивость этого выхода. Настоящее изобретение также предлагает простую модель межпиксельных взаимодействий, учитывающую ближайших соседей независимо. Это обеспечивает причинную и быструю обработку и сокращает число параметров модели, которые необходимо рассчитывать, что важно для большого числа (скажем, 32 или более) основных цветов. В известном уровне техники не учитывали независимые взаимодействия соседей, поскольку физическое перекрытие точек обычно охватывало большую часть пикселя (в ЭЦД-дисплеях это узкая, но интенсивная полоса вдоль края пикселя), и не учитывало большое число основных цветов, поскольку принтер обычно имеет лишь несколько.

[Абзац 243] За более подробной информацией о системах цветного отображения, к которым может быть применимым настоящее изобретение, читатель может обратиться к вышеупомянутым патентам на ЭЦД (в которых приводятся также подробные описания электрофоретических дисплеев) и к следующим патентам и публикациям:

патенты США №№6,017,584; 6,545,797; 6,664,944; 6,788,452; 6,864,875; 6,914,714; 6,972,893; 7,038,656; 7,038,670; 7,046,228; 7,052,571; 7,075,502; 7,167,155; 7,385,751; 7,492,505; 7,667,684; 7,684,108; 7,791,789; 7,800,813; 7,821,702; 7,839,564; 7,910,175; 7,952,790; 7,956,841; 7,982,941; 8,040,594; 8,054,526; 8,098,418; 8,159,636; 8,213,076; 8,363,299; 8,422,116; 8,441,714; 8,441,716; 8,466,852; 8,503,063; 8,576,470; 8,576,475; 8,593,721; 8,605,354; 8,649,084; 8,670,174; 8,704,756; 8,717,664; 8,786,935; 8,797,634; 8,810,899; 8,830,559; 8,873,129; 8,902,153; 8,902,491; 8,917,439; 8,964,282; 9,013,783; 9,116,412; 9,146,439; 9,164,207; 9,170,467; 9,182,646; 9,195,111; 9,199,441; 9,268,191; 9,285,649; 9,293,511; 9,341,916; 9,360,733; 9,361,836; и 9,423,666; и публикации заявок на выдачу патента США №№2008/0043318; 2008/0048970; 2009/0225398; 2010/0156780; 2011/0043543; 2012/0326957; 2013/0242378; 2013/0278995; 2014/0055840; 2014/0078576; 2014/0340736; 2014/0362213; 2015/0103394; 2015/0118390; 2015/0124345; 2015/0198858; 2015/0234250; 2015/0268531; 2015/0301246; 2016/0011484; 2016/0026062; 2016/0048054; 2016/0116816; 2016/0116818; и 2016/0140909.

[Абзац 244] Специалистам в данной области техники будет ясно, что возможны многочисленные изменения и модификации конкретных вышеописанных вариантов осуществления в пределах объема настоящего изобретения. Соответственно, все вышеприведенное описание следует интерпретировать в иллюстративном, а не в ограничительном смысле.

1. Система для получения цветного изображения, содержащая:

электрооптический дисплей, имеющий пиксели и цветовой охват, включающий палитру основных цветов; и

процессор в сообщении с электрооптическим дисплеем, причем процессор выполнен с возможностью рендеринга цветных изображений для электрооптического устройства путем:

a. приема первого и второго наборов входных значений, представляющих цвета первого и второго пикселей изображения, подлежащего отображению на электрооптическом дисплее;

b. приравнивания первого набора входных значений к первому измененному набору входных значений;

c. проецирования первого измененного набора входных значений на цветовой охват для получения первого спроецированного измененного набора входных значений, если первый измененный набор входных значений, полученный на стадии (b), находится вне цветового охвата;

d. сравнения первого измененного набора входных значений со стадии (b) или первого спроецированного измененного набора входных значений со стадии (с) с набором значений основных цветов, соответствующих основным цветам палитры, выбора набора значений основных цветов, соответствующих основному цвету с наименьшей ошибкой, тем самым определяя первый наилучший набор значений основных цветов, и выдачи первого наилучшего набора значений основных цветов как цвета первого пикселя;

e. замены первого наилучшего набора значений основных цветов в палитре первым измененным набором входных значений со стадии (b) или первым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (с) для получения измененной палитры;

f. расчета разницы между первым измененным набором входных значений со стадии (b) или первым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (с) и первым наилучшим набором значений основных цветов со стадии (е) для получения первого значения ошибки;

g. прибавления ко второму набору входных значений первого значения ошибки для создания второго измененного набора входных значений;

h. проецирования второго измененного набора входных значений на цветовой охват для получения второго спроецированного измененного набора входных значений, если второй измененный набор входных значений, полученный на стадии (g), находится вне цветового охвата;

i. сравнения второго измененного набора входных значений со стадии (g) или второго спроецированного измененного набора входных значений со стадии (h) с набором значений основных цветов, которые соответствуют основным цветам измененной палитры, выбора набора значений основных цветов, соответствующих основному цвету из измененной палитры с наименьшей ошибкой, тем самым определяя второй наилучший набор значений основных цветов, и выдачи второго наилучшего набора значений основных цветов как цвета второго пикселя.

2. Система по п. 1, в которой процессор дополнительно:

j. заменяет второй наилучший набор значений основных цветов в измененной палитре вторым измененным набором входных значений со стадии (g) или вторым спроецированным измененным набором входных значений со стадии (h) для получения второй измененной палитры.

3. Система по п. 1 или 2, в которой проецирование на стадии (c) осуществлено вдоль линий постоянных яркости и цветового тона в линейном цветовом пространстве RGB на номинальный цветовой охват.

4. Система по любому из пп. 1-3, в которой сравнение на стадии (е) осуществлено с использованием квантователя по минимальному евклидову расстоянию в линейном пространстве RGB.

5. Система по любому из пп. 1-4, в которой сравнение на стадии (f) осуществлено с использованием барицентрической пороговой обработки.

6. Система по п. 5, в которой цветовой охват, используемый на стадии (h), представляет собой цветовой охват измененной палитры, полученной на стадии (e).

7. Система по любому из пп. 1-6, в которой процессор выполнен с возможностью рендеринга цветов для нескольких пикселей, и входные значения для каждого пикселя обработаны в порядке, соответствующем растровому сканированию пикселей электрооптическим дисплеем, и

на стадии (е) изменение палитры позволяет получить набор выходных значений, соответствующих пикселю в уже обработанной строке, имеющему общий край с пикселем, соответствующим набору обрабатываемых входных значений, и уже обработанному пикселю в той же строке, имеющему общий край с пикселем, соответствующим набору обрабатываемых входных значений.

8. Система по любому из пп. 1-7, в которой на стадии (c) процессор рассчитывает пересечение проекции с поверхностью цветового охвата, и на стадии (d):

(i) если выход стадии (b) находится вне цветового охвата, процессор определяет треугольник, вмещающий указанное пересечение, а затем определяет барицентрический вес для каждой вершины этого треугольника, и выход со стадии (f) представляет собой вершину треугольника, имеющую наибольший барицентрический вес; или

(ii) если выход стадии (b) находится внутри цветового охвата, выход со стадии (d) представляет собой ближайший основной цвет, рассчитанный по евклидову расстоянию.

9. Система по п. 8, в которой проецирование сохраняет угол цветового тона входа для стадии (с).

10. Система по любому из пп. 1-7, в которой на стадии (c) процессор рассчитывает пересечение проекции с поверхностью цветового охвата, и на стадии (d):

(i) если выход стадии (b) находится вне цветового охвата, процессор:

определяет треугольник, вмещающий вышеупомянутое пересечение,

определяет барицентрический вес для каждой вершины этого треугольника, и

сравнивает барицентрический вес для каждой вершины со значением маски синего шума в местоположении пикселя, где общая сумма барицентрических весов превышает значение маски на выходе со стадии (d), которое является также цветом вершины треугольника; или

(ii) если выход стадии (b) находится внутри цветового охвата, процессор:

определяет, что выход со стадии (d) представляет собой ближайший основной цвет.

11. Система по п. 10, в которой проецирование сохраняет угол цветового тона входа для стадии (с).

12. Система по любому из пп. 1-7, в которой на стадии (c) процессор определяет пересечения проекции с поверхностью цветового охвата, и стадия (d) дополнительно предусматривает следующее:

(i) если выход стадии (b) находится вне цветового охвата, процессор:

определяет треугольник, вмещающий вышеупомянутое пересечение, и

определяет основные цвета, лежащие на выпуклой оболочке цветового охвата, причем выход со стадии (d) представляет собой ближайший основной цвет, лежащий на выпуклой оболочке; или

(ii) если выход стадии (b) находится внутри цветового охвата, процессор определяет, что выход со стадии (d) представляет собой ближайший основной цвет.

13. Система по п. 12, в которой проецирование сохраняет угол цветового тона входа для стадии (с).

14. Система по любому из пп. 1-13, в которой процессор дополнительно:

(i) идентифицирует пиксели дисплея, не переключающиеся правильно, и идентифицирует цвета, представленные этими дефектными пикселями;

(ii) выдает со стадии (d) цвет, фактически представленный каждым дефектным пикселем; и

(iii) рассчитывает на стадии (f) разницу между измененным или спроецированным измененным входным значением и цветом, фактически представленным дефектным пикселем.

15. Система по любому из пп. 1-14, в которой процессор определяет цветовой охват путем:

(1) приема измеренных тестовых паттернов для получения информации о перекрестных помехах среди соседних основных цветов в соседних пикселях электрооптического дисплея;

(2) преобразования информации со стадии (1) в модель блуминга, прогнозирующую отображаемый цвет произвольных паттернов основных цветов;

(3) использования модели блуминга, полученной на стадии (2), для прогнозирования действительных цветов паттернов на дисплее, которые нормально использовались бы для получения цветов на выпуклой оболочке поверхности цветового охвата; и

(4) расчета поверхности реализуемого цветового охвата с использованием прогнозов, выполненных на стадии (3).

16. Система по любому из пп. 1-15, в которой первый и второй наборы входных значений, полученные на стадии (a), получены из набора данных изображения путем выполнения в следующем порядке: (i) операции дегаммы, (ii) HDR-обработки, (iii) коррекции цветового тона и (iv) преобразования цветового охвата.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в снижении энергопотребления отображающей панели.

Изобретение относится к допускающим изгиб архитектурам для тонких допускающих изгиб устройств для чтения электронных документов с большой площадью. Технический результат заключается в обеспечении возможности управлять изгибом в гибком дисплее, предотвращая образование перегибов.

Настоящее изобретение относится к области электронных технологий, а более конкретно к дисплейной панели, способу, устройству и считываемому компьютером носителю данных для фотоэлектрического обнаружения.

Автоматическое изменение яркости дисплейного устройства. Технический результат заключается в экономии мощности посредством автономного уменьшения яркости.

Изобретение относится к схемам отображения. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения.

Дисплей // 2693643
Изобретение относится к устройству отображения, а именно - к дисплеям. Технический результат заключается в расширении средств визуализации.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение качества отображения информации при переключении угла обзора.

Изобретение относится к области технологии дисплеев, параллаксному барьеру, устройству отображения и соответствующему способу управления состоянием дисплея. Технический результат заключается в повышении надежности защиты конфиденциальности отображаемой информации.

Изобретение относится к подложке матрицы, средству отображения и способу управления средством отображения. Технический результат заключается в снижении нагрузки на подложку матрицы.

Изобретение относится к области жидкокристаллических дисплеев. Технический результат – уменьшение площади, занимаемой управляющими линиями, и увеличения формата изображения плоскопанельного дисплея.

Изобретение относится к устройствам отображения. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты глаз пользователя.

Изобретение относится к способу, устройствам и машиночитаемому носителю для отображения информационного содержимого при выключенном экране. Технический результат заключается в снижении энергопотребления при отображении при выключенном экране.

Изобретение относится к области светодиодных дисплеев. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения.

Изобретение относится к подложке матрицы, средству отображения и способу управления средством отображения. Технический результат заключается в снижении нагрузки на подложку матрицы.

Изобретение относится к области жидкокристаллических дисплеев. Технический результат – уменьшение площади, занимаемой управляющими линиями, и увеличения формата изображения плоскопанельного дисплея.

Изобретение относится к компьютерным системам, а именно к системам виртуальной реальности, и предназначено, в частности, для создания игровых симуляторов. Технический результат заключается в упрощении калибровки системы при упрощении конструкции без потери точности распознавания.

Группа изобретений относится к области отображения данных. Техническим результатом является улучшение эффективности выполнения пространственной фильтрации.

Группа изобретений относится к области отображения данных. Техническим результатом является улучшение эффективности выполнения пространственной фильтрации.

Изобретение относится к области отображения данных. Технический результат – обеспечение возбуждения матричной подложки высокого разрешения посредством одной пиксельной схемы.

Изобретение относится к области экранов дисплеев. Техническим результатом является уменьшение потребления энергии экрана дисплея за счет формирования изображения как в полноэкранном режиме, так и в неполноэкранном режиме, что обеспечивает различные размеры области отображения в каждом режиме отображения.

Изобретение относится к области рендеринга цветных изображений. Технический результат заключается в улучшении качества изображения. Предложена система для рендеринга цветных изображений на электрооптическом дисплее, когда электрооптический дисплей имеет цветовой охват с ограниченной палитрой основных цветов иили цветовой охват плохо структурирован. Система использует итеративный процесс для идентификации наилучшего цвета для данного пикселя из палитры, измененной для диффузии ошибки цвета по всему электрооптическому дисплею. Система дополнительно учитывает изменения цвета, вызванные перекрестными помехами между близлежащими пикселями. 15 з.п. ф-лы, 20 ил., 2 табл.

Наверх