[发明专利]色彩变换亮度校正方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种亮度方向上色彩校正的方法，该方法是一种色彩处理领域中的操作。

本发明还涉及一种用于亮度方向上色彩校正的设备，以及包括这种设备的电视信号接收机。

本发明还涉及一种实现该方法的基本步骤的计算机程序产品，该计算机程序产品应用于软件使能的图像处理系统中或者与该图像处理系统协同工作。

背景技术

很久以前就知道可以以多种方式来表现色彩。存在许多与设备无关的(一般的)色空间，如CIE XYZ。对于典型的遵从EBU(欧洲广播联盟)的基于CRT的电视接收机，还存在许多与设备相关的空间，例如RGB空间。

摄像机是一种可变的设备(例如，其彩色滤光器、其图像捕获设备、其可调的参数，......)，因此摄像机也产生与设备相关的色彩描述。但是默认地假定摄像机产生RGB色彩表示，这些RGB色彩表示致使在通常预期的(“标准的”)显示器上的相当精确的再现，这能够例如利用MacBeth色彩校验器(color checker)来进行校验。

电视色度学的基本标准(例如NTSC和PAL，将这些概念转换到(transfer)例如MPEG-2)在二十世纪五十年代得到了发展，从那时起人类的意识中开始有显示器的概念了。

现在，CRT显示器已经具有了完全不同的磷光体，但是更为重要的是，已经为电视观看引入了许多新型的显示技术，如LCD、PDP(等离子体显示板)，而且在将来例如为移动的/便携式的观看器(Viewer)引入电子墨水显示器。

这意味着单一的RGB色彩表示将会导致在不同的显示器上实际上再现出不同的色彩，这不是希望出现的情况。

例如，LCD通常比CRT具有更淡并且稍绿的蓝色，因此，例如[0，0，1]的RGB色彩在这两个显示器上看起来可能非常不同。对于大多数色彩来说这种不同可能尚未使一般的观众感觉不满意(因为在人脑中色觉实际上非常复杂)，但是对于一些关键的色彩(例如白点或肉色)，这可能就令人不快了。

因此，希望应用色彩变换使得在两个显示器上再现大致相同的(或至少更相似的)色彩，在理想中应该是在原始时的色彩(至少在景象照度已经降低时)。

由于在人类视觉的早期处理阶段的色觉是线性的过程，因此在理论上这是能够做到的(甚至对于非线性的再现设备，因为在模型中能够考虑显示器的非线性)，并且在线性光域(例如XYZ，线性的RGB)中，通过应用矩阵(所谓的矩阵化)将例如摄像机的RGB值，即例如从电缆中出来的RGB值(对于本发明来说忽略了向传输色彩系统和来自传输色彩系统的转变)转变成用于特殊显示器的校正的RGB^*值来完成。

但是也存在许多使色彩校正没有变为那么普遍的原因(即，在显示器中不使用矩阵或者使用理论上不正确的矩阵)。

尽管利用显示器的物理行为的知识(当为显示器提供显示驱动值R、G、B并最终为多原色显示器提供诸如Ye的其他显示驱动值(例如对于黄色的原色像素提供0和255之间的值)时不同通道的实际光输出)能够让显示器近似地再现(在特殊的校准精度、稳定性等之内)与标准的预期电视显示器相同的色彩，但是目前仍无法达到原始景象中的色彩再现。

原因之一在于尽管显示器制造商知道他们制造哪一台显示器，但是电视联播网的另一方，即记录一方还未完全标准化，因此这是不能进行补偿的变量。

摄影师可以改变例如其专业摄像机的γ传递函数(transferfunction)形状来确定参数，或者色彩校正器可以引入未知的参数，从而使景象的色彩在所用的演播室再现显示器上看起来足够逼真。但是，在该显示器上是微小差别的可能在另一台显示器上是大的差别，特别因为这些显示器具有通常非线性的γ特性时，这可能将微小的差别放大为大的色差。

在用户位置的再现一侧还存在着许多不可控制的变量，如背景照明(以及相应的观众适应性)，在显示器上的反射等，已经导致一些人完全放弃了色彩校正，因为这些校正可能小于未知的可变误差。

其次，还存在一个色域(gamut)映射的基本问题，即，尽管两个色域(例如对于标准显示器来自摄像机的色彩的源色域，以及实际的显示器色域)可能有许多色彩都是共同的，但总有一些色彩能在一个色域内再现而不能在另一个色域内再现。