[发明专利]多变量数字数据转换装置

说明书

发明领域

本发明主要涉及数据处理技术，更具体涉及一种适合于彩色数据转换的存储器系统。

发明背景

颜色学长期以来被认为是一门复杂的科学。一般来说，在称为三色激励空间的三维空间中已经找到可能的和方便的方法来代表激励颜色矢量。实际上，1931年国际照明委员会(CIE)定义了三基色(X，Y，Z)可以组合起来定义用眼睛可感知的所有对光的感觉(即，通过指定与理想观察者的颜色匹配函数一致的三个独立的波长函数来定义一个理想的三基色观察者的颜色匹配特性，形成指定颜色的一个国际标准)。这种三维结构的基本原理一在些出版物中得到讨论，如由Billmeger和Saltzman合著的《色彩技术原理》，该书由John Wiley &Sons公司出版，1981年版(第二版)，以及《色彩科学：概念和方法，量化数据和公式》，Wyszecki和Stiles著，John Wiley&Sons公司1982年出版(第二版)，在此做为参考引用了该书的一些内容，特别是119页到130页。

三原色模型系统—如红、绿、蓝(RGB)、青、深红、黄、黑(CMYK)；色调、饱和度、数值(HSV)；色调、亮度、饱和度(HLS)；辉度、红黄比例，绿蓝比例(La*b*)；应用于商业彩色电视广播的YIQ，等诸如此类—为系统的设计者提供了多种方法。参见以下下著作：Foley和Van Dam著、Addison-Wesley出版公司的《交互式计算机图形学基础》，该书在此做为参考引用了相关的章节，特别是601页到621页，描述了各种三变量色彩模型。

在数字数据处理中模型系统之间的颜色转换给起初的设备制造商带来了很多问题。由于系统之间的关系常常是非线性的，所以从一个系统到另一个系统的数据插值是很困难的。因此，一个关键的问题是保持输入设备(例如彩色扫描器，CRT显示，数字照相机，计算机软件/固件产生，以及诸如此类)来的原始图象与输出设备(例如CRT显示，彩色激光打印机、彩色喷墨打印机，以及诸如此类)产生的转换过的复制件之间的色彩完整性。

例如，计算机技术人员需要在计算机的视频设备上产生彩色图象的能力，并且需要有在硬拷贝上提供相同颜色的打印机。或者，可以用扫描仪数字化一张原始的彩色照片，得到的数据经过转换可在视频监视器上显示或由激光打印机、喷墨打印机或热转换打印机以硬拷贝的方式复制出来。正如上述的参考资料中所讨论的，颜色可以构造成加性原色：红、绿和蓝(RGB)或减性原色青、深红、黄和黑(CMYK)的体现。可能需要从RGB彩色空间，例如计算机的视频监视器到CMYK彩色空间，例如，激光打印机的硬拷贝之间的转换。从一个彩色空间到另一个彩色空间的转换需要在多维空间中进行复杂的、非线性计算。因为无法进行数字描述，所以通常需要使用一个庞大的查找表，即50兆字节的包含转换数据表，以实现从RGB系统到CMYK系统的转换。[注：为了保证打印时黑色的纯度，常常用一个分开的黑色墨水或调色剂，而不是打即所有的三个青、深红、黄色；这样一个分开的黑色复现机制的使用是为了揭示本发明的目的而采用的。]

为实现从一个三色激励  系统到另一个之间的转换，最好的办法是使用三线性插值的方法，正如这方面的技术人员所熟知的。在使用三线性插值法时，对应于三维空间的数据字节数用一个立方体的角来代表，全部的查找表就是由很多这样立方体组成的。每个立方体与其相邻的立方体共享信息。换句话说，考虑一个内部立方块的一个角时，如果存储器结构看作是一个立体的立方点阵，可以看到这样的一个点(即，只读存储器的一个单元或一个可寻址的8单元字节)是由八个块所共享的。

为了得到表示，例如，构造一个特定颜色的RGB三色激励空间的三个变量的数据点，或者需要对点阵寻址八次，使处理速度降低8倍，或者查找表必须在硬件存储器中重复8次，这些产生使系统增加存贮量需求的明显的缺陷。为了理解本发明的目的，由于已知存贮设备是二维的，三线性插值问题归结为同时进行三维存取数据的需求，而不需要上面提到的冗余的查找表。

一种算法插值的方案在1992年11月9日的《电子工程时代》的第35页《转换颜色的高速处理器》中做了简短描述，作者为Junko Yoshida。但是，Yoshida的“新算法”本身并未在文中公开。

在RGB空间和CMYK空间使用插值进行颜色数据转换，需要有一种机制允许访问8个相邻的数据点，即，查找表内任一个立方结构的所有顶点，同时又不复制查找表。这里给出的普遍的方法和装置可以扩展到多维表示的任何类型数据的非线性插值。