[go: up one dir, main page]

RU2259602C1 - Pixel color forming method - Google Patents

Pixel color forming method Download PDF

Info

Publication number
RU2259602C1
RU2259602C1 RU2004110864/09A RU2004110864A RU2259602C1 RU 2259602 C1 RU2259602 C1 RU 2259602C1 RU 2004110864/09 A RU2004110864/09 A RU 2004110864/09A RU 2004110864 A RU2004110864 A RU 2004110864A RU 2259602 C1 RU2259602 C1 RU 2259602C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
color
vector
subpixels
signal
subpixel
Prior art date
Application number
RU2004110864/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Е. Петрачков (RU)
Д.Е. Петрачков
Original Assignee
Петрачков Дмитрий Евгеньевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Петрачков Дмитрий Евгеньевич filed Critical Петрачков Дмитрий Евгеньевич
Priority to RU2004110864/09A priority Critical patent/RU2259602C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2259602C1 publication Critical patent/RU2259602C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

FIELD: matrix indication devices.
SUBSTANCE: method presumes mounting an arbitrary number of sub-pixels in one pixel, estimation of properties of each sub-pixel, forming of control signal for each sub-pixel, calculation of difference between produced and required color signals in selected linear-independent basis and serial transfer to next sub-pixel with consideration of priorities.
EFFECT: higher efficiency, higher quality, lower costs.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к схемам и устройствам управления визуальными матричными индикаторами, в которых цвет пикселя формируется из разноцветных подпикселей, выполненных из светодиодов, жидкокристаллических и других элементов. Способ может быть использован в различных устройствах визуализации изображений, системах освещения и т.п., в которых пиксели содержат множество подпикселей с произвольным спектром.The invention relates to circuits and control devices for visual matrix indicators in which the color of a pixel is formed from multi-colored subpixels made of LEDs, liquid crystal and other elements. The method can be used in various image visualization devices, lighting systems, etc., in which the pixels contain many subpixels with an arbitrary spectrum.

Известен [1], стр.9-10, способ формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя базовых цветов (RGB), каждый из которых характеризуется известным максимальным значением цвета Ymax,i,

Figure 00000002
, заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают вектор цвета каждого подпикселя Yi равным компонентам входного векторного сигнала цвета пикселя.Known [1], pp. 9-10, a method of forming a pixel color containing three subpixels of basic colors (RGB), each of which is characterized by a known maximum color value Y max, i ,
Figure 00000002
consisting in the fact that they accept the input vector signal of the color of the pixel F, select the color vector of each subpixel Y i equal to the components of the input vector signal of the color of the pixel.

В основу этого способа положена классическая идея формирования цвета пикселя за счет трех базовых подпикселей красного (R), зеленого (G), синего (В). Изменяя яркость подпикселей, можно добиться желаемых цветности и яркости пикселя. Линейно-независимая система RGB широко применяется как при формировании цветных изображений в телевидении, компьютерной технике, фотографии, так и в самих средствах отображения: электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), жидкокристаллических (ЖК) мониторах, фотобумаге и т.п.The basis of this method is the classical idea of pixel color formation due to three basic subpixels of red (R), green (G), blue (B). By changing the brightness of the subpixels, you can achieve the desired color and brightness of the pixel. The linearly independent RGB system is widely used both in the formation of color images in television, computer equipment, photography, and in the display media themselves: cathode ray tubes (CRTs), liquid crystal (LCD) monitors, photo paper, etc.

Недостатком этого способа являются ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что он применим только при наличии трех подпикселей "чистой" цветности R, G и В.The disadvantage of this method is the limited functionality associated with the fact that it is applicable only if there are three subpixels of "pure" color R, G and B.

Наиболее близким к заявляемому является способ [2] формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя различной цветности и яркости, каждый из которых характеризуется известным вектором максимального значения цвета Ymax,i,

Figure 00000003
, заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Yi так, чтобы компоненты этого вектора не превосходили входной сигнал цвета Fi и максимальное значение цвета Ymax,i этого подпикселя.Closest to the claimed one is a method [2] of forming a pixel color containing three subpixels of different color and brightness, each of which is characterized by a known vector of maximum color value Y max, i ,
Figure 00000003
consisting in the fact that the input vector signal of the color of the pixel F is received, the vector color signal of each subpixel Y i is selected so that the components of this vector do not exceed the input color signal F i and the maximum color value Y max, i of this subpixel.

В этом способе пиксель жидкокристаллической панели помимо базовых цветов RGB содержит один дополнительный - яркостный белый подпиксель W, который позволяет повысить яркость изображения. Белый цвет достаточно часто оказывается существенным компонентом изображений, поэтому его применение вполне оправдано. Реализация данного способа заключается в том, что для нормированных сигналов RGB (фиг.1А) определяют минимальный уровень (в данном случае G), что соответствует уровню W - белого цвета. Сигнал W подают на белый подпиксель, а цвет остальных подпикселей не меняют. В результате (фиг.1В) яркость пикселя повышается при сохранении цветности.In this method, in addition to the basic RGB colors, the pixel of the liquid crystal panel contains one additional - the brightness white subpixel W, which allows to increase the brightness of the image. White color quite often turns out to be an essential component of images, so its use is justified. The implementation of this method is that for normalized RGB signals (figa) determine the minimum level (in this case, G), which corresponds to the level of W - white. The W signal is applied to a white subpixel, and the color of the remaining subpixels does not change. As a result (FIG. 1B), the brightness of the pixel increases while maintaining color.

Недостатками данного способа являются ограниченная область применения, которые заключаются в следующем:The disadvantages of this method are the limited scope, which are as follows:

- Способ не учитывает нелинейность зависимости яркости подпикселей от управляющего сигнала, что приводит к цветовым искажениям.- The method does not take into account the nonlinearity of the dependence of the brightness of the subpixels on the control signal, which leads to color distortion.

- Способ применим по входным сигналам пикселя, представленным только в базисе RGB, в то время как во многих применениях более удобны другие базисы.- The method is applicable for pixel input signals presented only in the RGB basis, while in many applications other bases are more convenient.

- Способ применим только при наличии RGB подпикселел, в то время как во многих случаях, например, при использовании светодиодов трудно, а иногда нецелесообразно получить "чистые" RGB цвета. При произвольном цвете подпикселей задача разделения входного сигнала между подпикселями не имеет очевидного решения.- The method is applicable only in the presence of RGB subpixels, while in many cases, for example, when using LEDs, it is difficult, and sometimes impractical, to obtain “pure” RGB colors. With arbitrary color of the subpixels, the task of dividing the input signal between the subpixels does not have an obvious solution.

- Способ применим только при 3-х (RGB) или 4-х (RGBW) подпикселях. В случае применения светодиодов, например, для больших индикационных панелей количество подпикселей может достигать десятков.- The method is applicable only with 3 (RGB) or 4 (RGBW) subpixels. In the case of LEDs, for example, for large display panels, the number of subpixels can reach tens.

- Способ не учитывает стоимость изготовления и затраты на эксплуатацию подпикселей. Действительно, при изготовлении ЭЛТ и ЖКИ индикаторов различия в стоимости изготовления и эксплуатации этих элементов незначительны. При исполнении подпикселей из дискретных элементов эти различия могу оказаться существенными.- The method does not take into account the manufacturing cost and operating costs of subpixels. Indeed, in the manufacture of CRT and LCD indicators, the differences in the cost of manufacture and operation of these elements are negligible. When executing subpixels of discrete elements, these differences can be significant.

Задача, решаемая в заявляемом способе, состоит в повышении качества отображения цвета пикселя при различных способах задания входной информации, произвольном количестве и сочетании цветов подпикселей, а также в снижении стоимости изготовления и эксплуатации элементов отображения.The problem solved in the claimed method consists in improving the quality of displaying the color of the pixel in various ways of setting input information, an arbitrary number and combination of colors of subpixels, as well as in reducing the cost of manufacturing and operation of display elements.

Для решения указанной задачи по п.1 формулы изобретения в способе формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя различной цветности и яркости, каждый из которых характеризуется известным максимальным значением векторного сигнала цвета Ymax,i,

Figure 00000003
, заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Yi так, чтобы компоненты этого векторного сигнала не превосходили входной векторный сигнал цвета Fi и максимальное значение векторного сигнала цвета Ymax,i этого подпикселя, в пиксель дополнительно устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости, измеряют зависимость векторного сигнала цвета Yi каждого подпикселя от управляющего сигнала Ii, устанавливают приоритеты между подпикселями, последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя Fi выбранный векторный сигнал цвета Yi подпикселя и используют результат ΔFi в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя Fi+1, в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпиксела Fi используют входной векторный сигнал цвета пикселя F, формирование управляющих сигналов Ii,
Figure 00000003
подпикселей производят с учетом зависимости векторного сигнала цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Yi(Ii) и так, чтобы сумма векторных сигналов цвета Yi всех подпикселей стремилась ко входному векторному сигналу пикселя F.To solve this problem according to claim 1, in a method of forming a pixel color containing three subpixels of different color and brightness, each of which is characterized by a known maximum value of a color vector signal Y max, i ,
Figure 00000003
consisting in the fact that the input vector signal of the color of the pixel F is received, the vector color signal of each subpixel Y i is selected so that the components of this vector signal do not exceed the input vector signal of the color F i and the maximum value of the color vector signal Y max, i of this subpixel, a pixel further comprises establishing an arbitrary number of subpixels of different chrominance and luminance measured dependence of the color signal vector Y i from each sub-pixel control signal i i, set priorities between subpixels and, sequentially from the highest priority to the less priority is subtracted from the input vector signal subpixel F i color selected vector Y color signal i subpixels and used ΔF i result as an input vector the color signal for the next subpixel F i + 1 as the input vector color signals the first subpixel F i use the input vector signal of the color of the pixel F, the formation of control signals I i ,
Figure 00000003
subpixels are produced taking into account the dependence of the vector color signal of each subpixel on the control signal Y i (I i ) and so that the sum of the vector signals of color Y i of all subpixels tends to the input vector signal of the pixel F.

По пункту 2 формулы изобретения в способе по п.1, при наличии группы равноприоритетных подпикселей, входной векторный сигнал цвета внутри группы распределяют по установленному правилу, а в качестве входного векторного сигнала цвета следующего после группы подпикселя используют разность между входным сигналом цвета группы подпикселей Fгр. и суммой выбранных векторных сигналов цвета Yi группы подпикселей.According to paragraph 2 of the claims in the method according to claim 1, in the presence of a group of equal priority subpixels, the input color vector signal within the group is distributed according to the established rule, and the difference between the input color signal of the group of subpixels F gr is used as the input color vector signal of the color following the subpixel group . and the sum of the selected vector signals of color Y i group of subpixels.

По пункту 3 формулы изобретения в способе по п.п.1, 2 для каждого подпикселя выбирают максимальным векторный сигнал цвета Yi.According to paragraph 3 of the claims in the method according to claims 1, 2, for each subpixel, the maximum color vector signal Y i is selected.

По пункту 4 формулы изобретения в способе по п.п.1, 2 многократно повторяют выбор векторов цвета Yi,

Figure 00000003
всех подпикселей, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному и увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Yi на выбранный шаг дискретизации.According to paragraph 4 of the claims in the method according to claims 1, 2, the selection of color vectors Y i is repeated many times,
Figure 00000003
of all subpixels, returning from the lowest priority subpixel to the highest priority and each time increasing the modulus of the vector signal of color Y i by the selected sampling step.

В основу заявляемого способа положены следующие соображения. В последние годы существенно возрос интерес к светодиодам. Эти приборы обладают высокой надежностью (время работы до сотен тысяч часов), что позволяет создавать на их основе долговечные приборы освещения и отображения информации, не нуждающиеся в ремонте. Такие устройства могут быть встроены в стены, полы и другие капитальные объекты. Вместе с тем, ограниченная яркость, трудность создания светодиодов заданной цветности, а также существенная нелинейность зависимости яркости от управляющего сигнала (тока I) создают определенные проблемы с их использованием для создания высококачественных цветных изображений и освещения. В этих условиях приходится использовать пиксели, состоящие не из традиционных "чистых" подпикселей RGB или W цветов, а из подпикселей, имеющих произвольный цвет и с ограниченными возможностями по яркости. Однако даже в этом случае подпиксели должны образовывать линейно-независимую систему, обеспечивающую получение любой яркости и цветности пикселя. При светодиодном выполнении пикселя для достижения заданных показателей яркости и цветности может потребоваться значительно большее количество подпикселей, чем применяющееся в аналогах. Стоимость светодиодов разных яркостей и цветностей и их энергетическая эффективность существенно различны, что позволяет найти наиболее выгодный вариант реализации и применения.The basis of the proposed method is based on the following considerations. In recent years, interest in LEDs has increased significantly. These devices have high reliability (operating time up to hundreds of thousands of hours), which allows you to create durable lighting and information display devices on their basis that do not need repair. Such devices can be built into walls, floors and other capital objects. However, the limited brightness, the difficulty of creating LEDs of a given color, as well as the significant nonlinearity of the dependence of brightness on the control signal (current I) create certain problems with their use for creating high-quality color images and lighting. Under these conditions, it is necessary to use pixels consisting not of traditional “pure” subpixels of RGB or W colors, but of subpixels having an arbitrary color and with limited brightness capabilities. However, even in this case, the subpixels must form a linearly independent system, providing any brightness and color of the pixel. With LED pixel execution, a significantly larger number of subpixels than that used in analogs may be required to achieve specified brightness and color values. The cost of LEDs of different brightnesses and colors and their energy efficiency are significantly different, which allows you to find the most profitable option for implementation and application.

Под цветностью обычно понимают обобщенную характеристику спектра излучения пикселя, ассоциированную с доминирующей длиной волны и выражаемую координатами точки в заданной единичной плоскости цветового трехмерного пространства, например, координатами (х,у) в системе XYZ МКО [3]. Под яркостью обычно понимают амплитудное значение светового излучения при заданной цветности. Под вектором цвета пикселя или подпикселя будем понимать совокупность параметров, характеризующих цветность и яркость. Вектор цвета обычно представляется в виде его координат в 3-мерном ортогональном базисе и состоит из соответствующего числа компонент, задающих вектор в этом базисе. Базис должен быть линейно-независимым, обеспечивающим возможность получения произвольных значений яркости и цветности. Кроме того, если базис ортогональный, то решение проблемы формирования заданного цвета упрощается. В таком базисе задается желаемый цвет пикселя, а также характеристики светоизлучающих элементов - подпикселей [1], стр.9-14. В качестве такого базиса могут выступать различные системы параметров. В частности, помимо широко распространенного базиса RGB, применяются системы CMY, CMYK, Lab и другие. Система CMY - субстрактивная, в которой в качестве параметров цвета задаются компоненты, получающиеся в результате вычитания из белого W компонент RGB, т.е. C=(W-R), M=(W-G) и K=(W-B). В системе CMYK к этим компонентам добавлен черный (black) цвет - К. В системе Lab яркость отделена от цветности, а цвет характеризуется яркостью L и двумя цветовыми составляющими: а - параметром, изменяющимся от зеленого до красного, и b - от синего до желтого. Выбор конкретного базиса осуществляется в зависимости от удобства технической реализации.Chromaticity is usually understood as a generalized characteristic of the pixel emission spectrum associated with the dominant wavelength and expressed by the coordinates of a point in a given unit plane of the color three-dimensional space, for example, the coordinates (x, y) in the XYZ MCO system [3]. Luminance is usually understood as the amplitude value of light radiation at a given color. By the color vector of a pixel or subpixel we mean a set of parameters characterizing color and brightness. A color vector is usually represented in the form of its coordinates in a 3-dimensional orthogonal basis and consists of the corresponding number of components defining a vector in this basis. The basis should be linearly independent, providing the ability to obtain arbitrary values of brightness and color. In addition, if the basis is orthogonal, then the solution to the problem of the formation of a given color is simplified. In this basis, the desired pixel color is set, as well as the characteristics of the light-emitting elements - subpixels [1], pp. 9-14. Various systems of parameters can serve as such a basis. In particular, in addition to the widespread RGB basis, CMY, CMYK, Lab and others are used. The CMY system is subtractive, in which the components resulting from the subtraction of the RGB components from white W are set as color parameters, i.e. C = (W-R), M = (W-G) and K = (W-B). In the CMYK system, black is added to these components - K. In the Lab system, the brightness is separated from the color, and the color is characterized by the brightness L and two color components: a - a parameter that changes from green to red, and b - from blue to yellow . The choice of a specific basis is carried out depending on the convenience of technical implementation.

Большинство технических и программных систем формируют цвет пикселя для устройства отображения в одном из традиционных линейно-независимых и ортогональных базисов (x,y,z), фиг.2, например, RGB. В результате входной векторный сигнал цвета F поступает в пиксель в виде трех координат (x,y,z), показывающих положение требуемого цвета в выбранном базисе.Most hardware and software systems generate a pixel color for a display device in one of the traditional linearly independent and orthogonal bases (x, y, z), figure 2, for example, RGB. As a result, the input vector signal of color F enters the pixel in the form of three coordinates (x, y, z), showing the position of the desired color in the selected basis.

Пиксель образуют несколько подпикселей разной цветности и яркости, например, исполненных на основе светодиодов. Если цвета подпикселей совпадают с базисом RGB, как это имеет место в аналоге и прототипе, то проблем с попаданием в заданную точку F нет. Если цвет подпикселя не совпадает ни с одной из координат (x,y,z), то его свойства могут быть заданы в этом базисе, как векторная функция Y(I), которая показывает, как цвет подпикселя зависит от входного сигнала (тока) I, а также максимальные возможности данного подпикселя Ymax. Входной сигнал I выступает как параметр функции Y. Функции Y(I) всех подпикселей образуют совокупность векторных функций. Таким образом, возникает ситуация, когда имеется линейно-независимый ортогональный базис (x,y,z), в котором задан желаемый цвет (вектор) F и совокупность векторных функций цвета подпикселей Yi(I)

Figure 00000003
, заданных в базисе (x,y,z). Функции Yi(I)
Figure 00000003
образуют базис размерности n. Задача отображения цвета состоит в том, чтобы подобрать для каждого i-го подпикселя такое значение управляющего сигнала Ii так, чтобы сумма векторов Yi(Ii) совпала с (приблизилась к) F, фиг.3. В математическом смысле эта проблема является задачей математического программирования, которая имеет достаточно сложное и трудоемкое точное решение при условии линейной независимости векторов Yi(i) при любых значениях I. Задача еще более осложняется, если размерность базиса Yi(I)
Figure 00000003
велика. Однако можно получить ее приближенное решение, используя соответствующие методы.A pixel is formed by several subpixels of different color and brightness, for example, made on the basis of LEDs. If the colors of the subpixels coincide with the RGB basis, as is the case in the analogue and prototype, then there are no problems with getting to the given point F. If the color of the subpixel does not coincide with any of the coordinates (x, y, z), then its properties can be specified in this basis as a vector function Y (I), which shows how the color of the subpixel depends on the input signal (current) I , as well as the maximum capabilities of this subpixel Y max . The input signal I acts as a parameter of the function Y. The functions Y (I) of all subpixels form a set of vector functions. Thus, a situation arises when there is a linearly independent orthogonal basis (x, y, z) in which the desired color (vector) F and a set of vector color functions of subpixels Y i (I) are specified
Figure 00000003
defined in the basis (x, y, z). Functions Y i (I)
Figure 00000003
form a basis of dimension n. The task of color display is to select for each i-th subpixel such a value of the control signal I i so that the sum of the vectors Y i (I i ) coincides with (approaches) F, Fig. 3. In the mathematical sense, this problem is a mathematical programming task that has a rather complicated and time-consuming exact solution provided that the vectors Y i (i) are linearly independent for any values of I. The task is even more complicated if the dimension of the basis Y i (I)
Figure 00000003
great. However, its approximate solution can be obtained using appropriate methods.

Одним из наиболее простых приближенных (квазиоптимальных) является способ, в соответствии с которым на каждом шаге векторы Yi(I) выбираются максимальными, но не превосходящими Fi и Ymax,i ни по одной из координат базиса. Эта процедура повторяется от наиболее приоритетного подпикселя к наименее приоритетному. Такой алгоритм наиболее прост, быстр и эффективен, если компоненты Yi(Ii) близки к базису или, если число подпикселей велико. Однако в результате его применения может возникнуть ошибка, которая зависит в основном от того, насколько Yi(Ii) соответствуют ортогональному базису.One of the simplest approximate (quasi-optimal) is the method according to which at each step the vectors Y i (I) are selected as maximum, but not exceeding F i and Y max, i in none of the coordinates of the basis. This procedure is repeated from the highest priority subpixel to the lowest priority. Such an algorithm is the simplest, fastest and most effective if the components Y i (I i ) are close to the basis or if the number of subpixels is large. However, as a result of its application, an error may occur, which depends mainly on how much Y i (I i ) correspond to the orthogonal basis.

Вторым приближенным способом является последовательное, в соответствии с приоритетами, увеличение модулей Yi(Ii) с выбранным шагом, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному. В результате ошибка приближения может не превышать выбранный шаг.The second approximate method is the sequential, in accordance with the priorities, increase the modules Y i (I i ) with the selected step, returning from the lowest priority subpixel to the highest priority. As a result, the approximation error may not exceed the selected step.

Существенные отличия заявляемого способа по сравнению с аналогами характеризуют следующие признаки.Significant differences of the proposed method in comparison with analogues characterize the following features.

В пиксель дополнительно устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости. Общее число подпикселей может составлять от 3 до произвольного числа n. В результате заявляемый способ применим при любом числе подпикселей. Дополнительные подпиксели позволяют, например, расширить динамический диапазон яркости пикселя, т.е. добиться произвольной яркости за счет параллельной работы нескольких одноцветных подпикселей. Кроме того, появляется возможность управлять цветом внутри пикселя, обеспечивая равномерное свечение, концентрацию свечения у центра, периферии и другие варианты. Таким образом, заявляемый способ применим при любом числе подпикселей.An additional number of subpixels of various color and brightness is additionally set in the pixel. The total number of subpixels can be from 3 to an arbitrary number n. As a result, the inventive method is applicable for any number of subpixels. Additional sub-pixels allow, for example, to expand the dynamic range of pixel brightness, i.e. achieve arbitrary brightness due to the parallel operation of several single-color subpixels. In addition, it becomes possible to control the color inside the pixel, providing uniform glow, the concentration of glow at the center, periphery and other options. Thus, the claimed method is applicable for any number of subpixels.

В прототипе помимо трех обычных RGB подпикселей установлен только один яркостный подпиксель - W. Большее количество подпикселей не может использоваться принципиально из-за особенностей способа [2].In the prototype, in addition to three regular RGB subpixels, only one brightness subpixel is installed - W. A larger number of subpixels cannot be used fundamentally because of the features of the method [2].

Измеряют зависимость вектора цвета Yi каждого подпикселя от управляющего сигнала Ii. Как уже отмечалось, для светодиодов эта зависимость существенно нелинейна, и при выборе управляющего сигнала I учет этой зависимости необходим для улучшения цветопередачи.The dependence of the color vector Y i of each subpixel on the control signal I i is measured. As already noted, for LEDs, this dependence is substantially nonlinear, and when choosing the control signal I, taking this dependence into account is necessary to improve color reproduction.

В прототипе указанная нелинейность не учитывается.In the prototype, the specified non-linearity is not taken into account.

Устанавливают приоритеты между подпикселями. Приоритеты позволяют выбрать наилучшую, например, с энергетической точки зрения последовательность выбора вектора цвета Yi. Это позволяет сократить энергопотребление пикселя, т.е. улучшить световую отдачу. Например, если пиксель состоит из четырех светодиодов RGBW, то энергетически выгоднее засветить один белый светодиод, чем добиваться того же уровня яркости, применяя сочетание трех светодиодов RGB. В этом случае белый светодиод назначается наиболее приоритетным, а остальные - в произвольной последовательности. При построении светодиодного прожектора, содержащего множество (десятки) светодиодов, излучатели, расположенные ближе к оптической оси прибора, должны быть более приоритетными по отношению к периферийным, поскольку обеспечивают лучшие условия прохождения света через отражатели и линзы.Prioritize between subpixels. Priorities allow you to choose the best, for example, from an energy point of view, the sequence of choosing the color vector Y i . This reduces the energy consumption of the pixel, i.e. improve light output. For example, if a pixel consists of four RGBW LEDs, it is energetically more profitable to illuminate one white LED than to achieve the same level of brightness using a combination of three RGB LEDs. In this case, the white LED is assigned the highest priority, and the rest - in an arbitrary sequence. When constructing an LED searchlight containing many (tens) LEDs, emitters located closer to the optical axis of the device should be more priority in relation to peripheral ones, since they provide better conditions for the passage of light through reflectors and lenses.

В прототипе все подпиксели равны по приоритетам.In the prototype, all subpixels are equal in priority.

Последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя Fi выбранный вектор цвета Yi подпикселя и используют результат ΔF в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя Fi+1, в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпикселя F1 используют входной векторный сигнал цвета пикселя F. Такой подход (фиг.3) позволяет постепенно приблизить вектор цвета пикселя Y={Y1,Y2,...,Yn} к желаемому входному вектору цвета F. Причем сначала параметры вектора цвета F стараются удовлетворить за счет более приоритетных подпикселей. На долю менее приоритетных подпикселей остается лишь остаток, не реализованный предшествующими. В результате в наибольшей степени задействованными оказываются приоритетные подпиксели, что позволяет снизить стоимость эксплуатации, например энергопотребление.Subsequently, the selected color vector Y i of the subpixel is subtracted from the highest priority to lower priority from the input vector signal of the subpixel color F i and the result ΔF is used as the input color vector signal for the next subpixel F i + 1 , as the input vector color signal of the first subpixel F 1 using the input signal vector color pixel F. This approach (Figure 3) allows gradually bring the pixel color vector Y = {Y 1, Y 2, ..., Y n} to the desired input vector F. Moreover, color parameters first vector u ETA F try to meet the expense of higher-priority sub-pixels. The share of less priority subpixels is only the remainder, not implemented by the previous ones. As a result, priority subpixels are most involved, which reduces the cost of operation, such as energy consumption.

В прототипе подпиксели взаимонезависимы и необходимости в установлении приоритетов нет.In the prototype, the sub-pixels are interdependent and there is no need for prioritization.

Формирование управляющих сигналов Ii,

Figure 00000003
подпикселей производят с учетом зависимости вектора цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Yi(Ii). В результате этой процедуры нужно получить сигнал Ii (ток, который надо подать в i-й подпиксель), являющийся нелинейной обратной функцией цвета подпикселя I(Yi) и известной в результате измерений, описанных выше. Эта процедура позволяет скомпенсировать нелинейную зависимость цвета подпикселя от управляющего сигнала Ii,
Figure 00000003
и за счет этого адекватно отобразить цвет подпикселя. Таким образом, пиксель оказывается независимым от индивидуальных особенностей подпикселей. Нелинейность подпикселей учитывается в его устройстве управления, и не требуется предварительного преобразования входного векторного сигнала F в какую-либо форму. Такой прием позволяет получить высокое качество отображения и использовать пиксель (матрицу пикселей) при обычных входных сигналах.The formation of control signals I i
Figure 00000003
subpixels are produced taking into account the dependence of the color vector of each subpixel on the control signal Y i (I i ). As a result of this procedure, it is necessary to obtain a signal I i (the current that must be supplied to the i-th subpixel), which is a nonlinear inverse function of the color of the subpixel I (Y i ) and is known as a result of the measurements described above. This procedure allows you to compensate for the nonlinear dependence of the color of the subpixel on the control signal I i ,
Figure 00000003
and due to this, adequately display the color of the subpixel. Thus, the pixel is independent of the individual characteristics of the subpixels. The non-linearity of the subpixels is taken into account in its control device, and no preliminary conversion of the input vector signal F into any form is required. This technique allows you to get high quality display and use a pixel (matrix of pixels) with conventional input signals.

В прототипе указанная нелинейность излучающих свойств подпикселя не учитывается.In the prototype, the indicated nonlinearity of the radiating properties of the subpixel is not taken into account.

Выбор векторных сигналов цвета подпикселей Yi выполняют так (фиг.3), чтобы их суммарное значение стремилось ко входному векторному сигналу пикселя F. Этот признак означает, суммарный сигнал цветов Yi всех подпикселей должен быть как можно ближе ко входному сигналу пикселя F.The selection of vector signals of the color of the subpixels Y i is performed in such a way (Fig. 3) that their total value tends to the input vector signal of the pixel F. This sign means that the total color signal Y i of all subpixels should be as close as possible to the input signal of the pixel F.

В аналоге [1] три компоненты (RGB) входного векторного сигнала пикселя F подаются на соответствующие подпиксели. В результате суммарный выходной сигнал подпикселей RGB совпадает с входным F, так что этот признак в заявляемом способе и аналоге совпадает. В прототипе [2] формируется дополнительный сигнал яркости W, в результате выходной суммарный сигнал RGBW оказывается большим, чем F, но при сохранении цветности.In analogue [1], the three components (RGB) of the input vector signal of the pixel F are supplied to the corresponding sub-pixels. As a result, the total output signal of the RGB subpixels coincides with the input F, so this feature in the present method and analogue matches. In the prototype [2], an additional luminance signal W is formed, as a result, the output total RGBW signal is larger than F, but while maintaining color.

По п.2. формулы признак: при наличии группы равноприоритетных подпикселей входной векторный сигнал цвета внутри группы распределяют по установленному правилу, а в качестве входного векторного сигнала цвета, следующего после группы подпикселя, используют разность ΔFгр между входным сигналом цвета группы подпикселей Fгр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Yi группы подпикселей или равную ей сумму разностей между векторным входным сигналом каждого подпикселя в группе Fi и выбранным для этого подпикселя векторным сигналом цвета Yi. Поясним это на примере. Пусть в состав пикселя входит несколько К одинаковых по цветности подпикселей, которые установлены для повышения яркости. Этим подпикселям присваивается одинаковый приоритет, и они образуют группу, имеющую общий входной сигнал Fгр. Указанный сигнал может быть распределен между ними с использованием различных, априорно установленных правил. Например, равномерно. При этом входной векторный сигнал каждого подпикселя становится равным Fгр/K. Такой вариант обеспечивает равномерность в распределении цвета пикселя. В светодиодном прожекторе для большей дальности освещения целесообразно отдать предпочтение подпикселям, расположенным ближе к оптической оси, а для получения рассеянного света - периферийным подпикселям. Возможны и другие правила распределения. При этом на вход подпикселя, следующего после группы, нужно подать, как и в предыдущих случаях, разность между входным сигналом Fгр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Yi группы.According to claim 2. formulas sign: if there is a group of equal priority subpixels, the input color vector signal inside the group is distributed according to the established rule, and the difference ΔF gr between the input color signal of the group of subpixels F gr and the sum of the selected vector color signals is used as the input color vector signal after the subpixel group Y i of the group of subpixels or an equal sum of differences between the vector input signal of each subpixel in the group F i and the vector signal of color Y i selected for this subpixel. Let us illustrate this with an example. Let a pixel include several K subpixels of the same color, which are set to increase brightness. These subpixels are assigned the same priority, and they form a group having a common input signal F gr . The specified signal can be distributed between them using various, a priori established rules. For example, evenly. In this case, the input vector signal of each subpixel becomes equal to F gr / K. This option provides uniformity in the distribution of pixel color. In a LED floodlight, for a greater range of illumination, it is advisable to give preference to subpixels located closer to the optical axis, and to obtain diffused light to peripheral subpixels. Other distribution rules are possible. In this case, the input of the subpixel following the group must be supplied, as in previous cases, the difference between the input signal F gr and the sum of the selected vector signals of color Y i groups.

В прототипе пиксель образуют всего 4 подпикселя разной (RGBW) цветности, и эта задача не решается.In the prototype, a pixel consists of only 4 subpixels of different (RGBW) color, and this problem is not solved.

По п.3 формулы изобретения признак: векторный сигнал цвета Yi каждого подпикселя выбирают максимальным, означает следующее. При выборе управляющего сигнала Ii каждого подпикселя нужно стремиться к тому, чтобы хотя бы одна компонента векторного сигнала цвета Yi совпала с соответствующей компонентой или входного векторного сигнала цвета Fi или максимального значения цвета Ymax,i этого подпикселя. Это означает, что возможности каждого подпикселя используются в полной мере для достижения требуемой яркости свечения. Таким образом, двигаясь от наиболее приоритетного подпикселя к наименее приоритетному на каждом шаге, выбираются максимальные по модулю сигналы Yi. В результате за один проход удается получить все значения управляющих сигналов Ii.According to claim 3 of the claims, a feature: a vector signal of color Y i of each sub-pixel is selected as maximum, which means the following. When choosing a control signal I i of each subpixel, it is necessary to ensure that at least one component of the vector signal of color Y i coincides with the corresponding component of either the input vector signal of color F i or the maximum color value Y max, i of this subpixel. This means that the capabilities of each sub-pixel are used to the full to achieve the desired brightness. Thus, moving from the highest priority subpixel to the lowest priority at each step, the maximum modulus signals Y i are selected. As a result, in one pass, it is possible to obtain all the values of the control signals I i .

В прототипе также может решаться задача максимизации Yi, но только для одного - яркостного - подпикселя. Для остальных подпикселей имеется строгое соответствие между входными и выходными RGB сигналами.The prototype can also solve the problem of maximizing Y i , but only for one - brightness - subpixel. For the rest of the subpixels, there is a strict correspondence between the input and output RGB signals.

По п.4 формулы изобретения признак: многократно повторяют выбор векторов цвета Yi,

Figure 00000003
всех подпикселей, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному и последовательно увеличивая каждый модуль векторного сигнала цвета на выбранный шаг дискретизации, означает следующее. При выборе векторного сигнала цвета Yi максимальным на каждом шаге, как это предусматривалось в предыдущем пункте, может возникнуть значительная ошибка - рассогласование ΔF (фиг.3), между входным сигналом F и суммой векторных сигналов цвета Yi. Эта ошибка связана с тем, что в рассматриваемом случае базис подпикселей является линейно-независимым, но не ортогональным. В ортогональном базисе (x,y,z) движение к желаемой точке F (фиг.1) может происходить по любому из маршрутов: x-y-z, y-z-x и т.п. с одинаковым успехом. При не ортогональном базисе продвижение максимальными шагами по векторам базиса в произвольном порядке может не дать хорошего результата. Для получения более качественного результата целесообразно продвигаться к F небольшими дискретными шагами, постепенно увеличивая модули векторных сигналов Yi,
Figure 00000003
. В результате после нескольких итераций ошибка может быть уменьшена до величины шага дискретизации.According to claim 4 of the claims, a sign: repeatedly select the color vectors Y i ,
Figure 00000003
of all subpixels, returning from the lowest priority subpixel to the highest priority and sequentially increasing each module of the vector color signal by the selected sampling step, means the following. When choosing a vector signal of color Y i maximum at each step, as provided for in the previous paragraph, a significant error may occur - a mismatch ΔF (Fig. 3) between the input signal F and the sum of vector signals of color Y i . This error is due to the fact that in the case under consideration, the basis of subpixels is linearly independent, but not orthogonal. In the orthogonal basis (x, y, z), movement to the desired point F (Fig. 1) can occur along any of the routes: xyz, yzx, etc. with equal success. With a non-orthogonal basis, advancing with maximum steps along the basis vectors in an arbitrary order may not give a good result. To obtain a better result, it is advisable to advance to F in small discrete steps, gradually increasing the modules of vector signals Y i ,
Figure 00000003
. As a result, after several iterations, the error can be reduced to the value of the sampling step.

В прототипе используется ортогональный базис RGB, и данная задача не решается.The prototype uses the orthogonal basis RGB, and this problem is not solved.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:

Фиг.1 - принцип действия прототипа.Figure 1 - the principle of operation of the prototype.

Фиг.2 - положение входного векторного сигнала F и функции Y(I) в базисе (x,y,z).Figure 2 - the position of the input vector signal F and the function Y (I) in the basis (x, y, z).

Фиг.3 - процесс формирования заданного входного векторного сигнала F из функций Y(I).Figure 3 - the process of generating a given input vector signal F from the functions Y (I).

Фиг.4 - схема управления подпикселем.4 is a subpixel control circuit.

Рассмотрим варианты реализации заявляемого способа.Consider the implementation options of the proposed method.

В зависимости от назначения в пиксель устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости. Количество подпикселей зависит, например, от требований по динамическому диапазону яркости. Яркостные возможности одного подпикселя ограничены некоторой величиной Ymax. Устанавливая несколько одинаковых подпикселей, можно в соответствующе число раз расширить динамический диапазон. В классических применениях (электронно-лучевых трубках, жидкокристаллических мониторах и т.п.) разработчики затратили огромные средства на создание структуры пикселя, содержащего 3-4 подпикселя базовых цветов. Эти затраты окупились массовым производством. При создании рекламных щитов, табло и других устройств визуализации в силу разнообразия требований приходится довольствоваться существующей элементной базой и выполнять такие объекты из дискретных элементов, например из светодиодов. Для достижения заданного цвета эти элементы должны иметь различные характеристики по цветности, например RGB. Однако как будет показано ниже, могут применяться подпиксели и других, в том числе смешанных, цветов, которые дешевле. Пиксель обычно рассматривается, как точечный источник с неразличимыми для наблюдателя деталями - подпикселями. Однако в некоторых применениях, например в светодиодных прожекторах, приходится управлять внутренней структурой пикселя. В частности, при наличии множества разноцветных подпикселей важное значение приобретают их взаимное положение, способы управления одноименными подпикселями и другие обстоятельства.Depending on the purpose, an arbitrary number of subpixels of different color and brightness is set in the pixel. The number of subpixels depends, for example, on the requirements for a dynamic range of brightness. The brightness capabilities of one subpixel are limited by a certain value of Y max . By setting several identical sub-pixels, you can expand the dynamic range an appropriate number of times. In classical applications (cathode ray tubes, liquid crystal monitors, etc.), the developers spent a lot of money on creating a pixel structure containing 3-4 subpixels of basic colors. These costs paid off by mass production. When creating billboards, placards and other visualization devices, due to the variety of requirements, one has to be content with the existing elemental base and carry out such objects from discrete elements, for example, from LEDs. To achieve a given color, these elements must have different color characteristics, such as RGB. However, as will be shown below, subpixels of other colors, including mixed ones, which are cheaper, can be used. A pixel is usually regarded as a point source with indistinguishable details for the observer - subpixels. However, in some applications, such as LED spotlights, it is necessary to control the internal structure of the pixel. In particular, in the presence of many multi-colored subpixels, their relative position, methods of controlling the same subpixels, and other circumstances become important.

Измеряют зависимость векторного сигнала цвета Y каждого подпикселя от управляющего сигнала I. Сигнал цвета Yi, излучаемого подпикселем, можно считать монохроматическим и линейно зависящим от управляющего сигнала только в простейших случаях, например в классических системах RGB каждый цвет считается "чистым", а яркость каждого подпикселя - линейной функцией входного сигнала I. Однако во многих случаях, например, для светодиодов такой подход не оправдан. Для оценки Y(I) могут использоваться либо паспортные данные светодиодов, либо проводиться соответствующие измерения. При этом зависимость Y(I) оказывается векторной функцией, заданной в некотором базисе (х,у,z), например (RGB).The dependence of the vector signal of color Y of each subpixel on the control signal I is measured. The signal of color Y i emitted by the subpixel can be considered monochromatic and linearly dependent on the control signal only in the simplest cases, for example, in classical RGB systems, each color is considered to be “pure”, and the brightness of each subpixel - a linear function of the input signal I. However, in many cases, for example, for LEDs, this approach is not justified. To evaluate Y (I), either the passport data of the LEDs can be used, or appropriate measurements can be made. In this case, the dependence Y (I) turns out to be a vector function given in some basis (x, y, z), for example (RGB).

Устанавливают приоритеты между подпикселями. Основаниями для установления приоритетов могут служить энергетические соображения, например, один белый подпиксель потребляет энергии меньше, чем сумма RGB, геометрические соображения - светодиод, расположенный в центре пикселя выгоднее, чем расположенный на периферии и другие соображения. При наличии нескольких, например, одинаковых подпикселей им может быть задан одинаковый приоритет.Prioritize between subpixels. The reasons for setting priorities can be energy considerations, for example, one white subpixel consumes less energy than the sum of RGB, geometric considerations - an LED located in the center of the pixel is more profitable than located on the periphery and other considerations. If there are several, for example, the same sub-pixels, they can be given the same priority.

Принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F. Задача всех схем управления подпикселями состоит в том, чтобы найти управляющие сигналы Ii для всех подпикселей, такие, чтобы сумма векторных сигналов Yi(Ii) стремилась ко входному векторному сигналу пикселя F.An input vector signal of the color of the pixel F is received. The task of all sub-pixel control circuits is to find the control signals I i for all sub-pixels, such that the sum of the vector signals Y i (I i ) tends to the input vector signal of the pixel F.

Для решения этой задачи входной векторный сигнал цвета пикселя F сначала подают на самый приоритетный подпиксель. При этом задача схемы управления данного и всех последующих подпикселей состоит в том, чтобы выбрать значение векторной функции Yi(Ii) и соответствующий ей управляющий сигнал Ii. Это сделать возможно, так как зависимость Yi(I) известна. Значение векторной функции (ее координаты в выбранном базисе) Yi(Ii) должны удовлетворять ряду условий. Во-первых, Yi(Ii) не должна превосходить максимальное значение цвета соответствующего подпикселя Ymax,i. Это условие означает, что подпиксель может выработать лишь ограниченный цвет. Во-вторых, Yi(Ii) не должна превышать ни по одной из координат входной сигнал подпикселя Fi, т.е. цвет подпикселя не должен превышать задание. В первом подпикселе - это величина F, а в остальных Fi.To solve this problem, the input vector signal of the color of the pixel F is first fed to the highest priority subpixel. The task of the control circuit of this and all subsequent subpixels is to select the value of the vector function Y i (I i ) and the corresponding control signal I i . This is possible, since the dependence Y i (I) is known. The value of the vector function (its coordinates in the selected basis) Y i (I i ) must satisfy a number of conditions. Firstly, Y i (I i ) must not exceed the maximum color value of the corresponding subpixel Y max, i . This condition means that a subpixel can only produce a limited color. Secondly, Y i (I i ) must not exceed the input signal of the subpixel F i in any of the coordinates, i.e. subpixel color should not exceed the job. In the first subpixel, this is the value of F, and in the rest, F i .

Вычитают из входного векторного сигнала цвета каждого подпикселя Fi выбранный векторный сигнал цвета Yi этого подпикселя. Результирующая величина ΔFi, фиг.2, показывает насколько сумма сигналов Yi близка к F.Subtract the selected color vector signal Y i of this subpixel from the input color vector signal of the color of each subpixel F i . The resulting value ΔF i , figure 2, shows how close the sum of signals Y i is close to F.

Полученный результат используют в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего менее приоритетного подпикселя Fi+1. Таким образом, схема управления следующим подпикселем продолжает приближать сумму сигналов Yi к F.The result obtained is used as an input color vector signal for the next lower priority subpixel F i + 1 . Thus, the control circuit of the next subpixel continues to approximate the sum of the signals Y i to F.

Указанную для одного подпикселя процедуру повторяют, продвигаясь от наиболее приоритетных подпикселей к менее приоритетным. По окончании процедуры будут сформированы управляющие сигналы I всех подпикселей, которые обеспечивают некоторое приближение суммы цветов подпикселей к заданному цвету F.The procedure indicated for one subpixel is repeated, moving from the highest priority subpixels to lower priority ones. At the end of the procedure, control signals I of all subpixels will be generated, which provide some approximation of the sum of the colors of the subpixels to a given color F.

В состав пикселя могут входить несколько подпикселей, которым присвоен одинаковый приоритет. Эти подпиксели объединяют в группу. Например, при наличии группы из нескольких одинаковых красных подпикселей задача достижения требуемой яркости по данному цвету может быть решена различными способами: совместной и равномерной засветкой этих пикселей, максимальным использованием яркости части из них и другими способами. В зависимости от выбранного способа устанавливают правило и распределяют входной сигнал цвета этой группы Fгр между подпикселями, например, разделяя его равномерно между ними. При этом принцип действия схемы управления подпикселями остается прежним, т.е. в каждом подпикселе будет сформирован управляющий сигнал Ii и разность ΔРi между распределенным по установленному правилу входным сигналом Fi этого подпикселя и выбранным значением вектора цвета Yi. Тогда в качестве входного векторного сигнала цвета F следующего после группы подпикселя нужно использовать разность между входным сигналом цвета группы подпикселей Fгр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Yi группы подпикселей либо, что эквивалентно, - разность между Fгр и суммой ΔFi в группе.A pixel may include several subpixels that are assigned the same priority. These subpixels are grouped together. For example, if there is a group of several identical red subpixels, the task of achieving the required brightness for a given color can be solved in various ways: by jointly and uniformly illuminating these pixels, making maximum use of the brightness of some of them, and in other ways. Depending on the selected method, a rule is established and the input color signal of this group F gr is distributed between subpixels, for example, dividing it evenly between them. In this case, the principle of operation of the sub-pixel control circuit remains the same, i.e. in each subpixel, a control signal I i and the difference ΔP i between the input signal F i of this subpixel distributed according to the established rule and the selected value of the color vector Y i will be generated. Then, as the input vector signal of color F of the next after the subpixel group, you need to use the difference between the input signal of the color of the group of subpixels F gr and the sum of the selected vector signals of color Y i of the group of subpixels or, equivalently, the difference between F gr and the sum ΔF i in the group.

При реализации заявляемого способа может использоваться разная стратегия выбора векторного сигнала цвета Yi(Ii).When implementing the proposed method, a different strategy for choosing a vector signal of color Y i (I i ) can be used.

Простейшим вариантом является выбор максимального значения Yi(Ii) для каждого подпикселя. При этом возможности приоритетных подпикселей будут использованы в наибольшей степени по сравнению с менее приоритетными. Такой способ обеспечивает быстрое приближение к желаемому цвету пикселя. Однако в этом случае менее приоритетные пиксели могут остаться незадействованными, а ошибка приближения Fош, фиг.2, может оказаться большой, особенно при смешанных цветностях подпикселей.The simplest option is to select the maximum value of Y i (I i ) for each subpixel. At the same time, the capabilities of priority subpixels will be used to the greatest extent compared with less priority ones. This method provides a quick approximation to the desired pixel color. However, in this case, lower priority pixels may remain unused, and the approximation error F OSH , FIG. 2, may turn out to be large, especially with mixed colors of the subpixels.

Другой вариант выбора векторных сигналов цвета Yi,

Figure 00000003
подпикселей предполагает возвращение от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному, увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Yi на выбранный шаг дискретизации. Такая многократно повторяющаяся процедура обеспечивает постепенное продвижение суммы векторов Yi к желаемому значению F. При этом окажутся задействованными все необходимые подпиксели, а точность приближения окажется выше.Another option is the selection of vector signals of color Y i ,
Figure 00000003
subpixels implies a return from the lowest priority subpixel to the highest priority, increasing each time the modulus of the vector signal of color Y i by the selected sampling step. Such a repeated procedure ensures the gradual advancement of the sum of vectors Y i to the desired value F. In this case, all necessary subpixels will be involved, and the accuracy of the approximation will be higher.

Заявляемый способ может быть реализован программно с использованием микроконтроллера и аппаратно-аналоговым или цифровым способом. В первом варианте один микроконтроллер может управлять всеми подпикселями, что делает этот вариант более дешевым и предпочтительным. Однако для большей наглядности рассмотрим приведенную на фиг.4 схему устройства управления подпикселем 7, реализующего заявляемый способ для одного подпикселя в аналоговом варианте, где:The inventive method can be implemented programmatically using a microcontroller and a hardware-analog or digital method. In the first embodiment, one microcontroller can control all subpixels, which makes this option cheaper and preferable. However, for greater clarity, consider the diagram of the sub-pixel control device 7 shown in FIG. 4, which implements the inventive method for one sub-pixel in the analogue version, where:

1. излучатель (светодиод).1. emitter (LED).

2. формирователь управляющего сигнала Ii.2. driver control signal I i .

3. формирователь векторного сигнала цвета подпикселя Yi.3. shaper of the vector signal of the color of the subpixel Y i .

4. вычитатель векторов.4. vector subtractor.

5. вычитатель векторов.5. vector subtractor.

6. схема обнаружения нуля.6. zero detection circuit.

7. схема устройства управления подпикселем.7. diagram of the sub-pixel control device.

Излучатель 1 (светодиод) предназначен для формирования светового сигнала.The emitter 1 (LED) is designed to generate a light signal.

Формирователь 2 управляющего сигнала Ii предназначен для выработки тока светодиода. Формирователь 1 может быть выполнен в виде генератора нарастающего тока на основе операционного усилителя. Генератор имеет входы запуска и остановки, которые могут быть реализованы соответствующими коммутирующими элементами (ключами).Shaper 2 of the control signal I i is designed to generate current LED. Shaper 1 can be made in the form of an increasing current generator based on an operational amplifier. The generator has start and stop inputs, which can be implemented by the corresponding switching elements (keys).

Формирователь 3 векторного сигнала цвета подпикселя Yi предназначен для преобразования тока Ii в векторный сигнал Yi, который отображает нелинейную зависимость цвета данного подпикселя от входного сигнала. Формирователь 3 в трехмерном базисе содержит три независимых блока. Каждый из блоков формирует одну координату Yi в выбранном базисе. Блоки могут быть реализованы в виде операционного усилителя с нелинейной обратной связью.Shaper 3 of the vector signal of the color of the subpixel Y i is intended to convert the current I i into a vector signal Y i , which displays the nonlinear dependence of the color of a given subpixel on the input signal. Shaper 3 in a three-dimensional basis contains three independent blocks. Each of the blocks forms one coordinate Y i in the selected basis. Blocks can be implemented as an operational amplifier with non-linear feedback.

Вычитатель векторов 4 предназначен для нахождения разности ΔFi, фиг.2, между векторным сигналом цвета Yi и входным векторным сигналом Fi. Вычитание осуществляется раздельно по координатам выбранного базиса с использованием операционных усилителей.The vector subtractor 4 is designed to find the difference ΔF i , figure 2, between the color vector signal Y i and the input vector signal F i . Subtraction is carried out separately according to the coordinates of the selected basis using operational amplifiers.

Вычитатель векторов 5 предназначен для нахождения разности между векторным сигналом цвета Yi и максимальным векторным сигналом цвета данного подпикселя Ymax,i. Вычитание осуществляется раздельно по координатам выбранного базиса с использованием операционных усилителей.The vector subtractor 5 is designed to find the difference between the vector color signal Y i and the maximum vector color signal of a given subpixel Y max, i . Subtraction is carried out separately according to the coordinates of the selected basis using operational amplifiers.

Схема обнаружения нуля 6 предназначена для определения момента, когда на одном из выходов вычитателей 4 и 5 будет обнаружено нулевое значение, и выработки сигнала окончания работы схемы управления подпикселем. Схема обнаружения нуля 6 может быть реализована на основе компараторов, обнаруживающих появление нуля на одном из выходов, объединенных выходами логической схемой ИЛИ.The zero detection circuit 6 is used to determine the moment when a zero value is detected at one of the outputs of the subtractors 4 and 5, and to generate a signal for completing the operation of the sub-pixel control circuit. The zero detection circuit 6 can be implemented on the basis of comparators detecting the appearance of zero on one of the outputs connected by the outputs of the OR logic circuit.

Устройство управления подпикселем 7 предназначено для управления цветом одного подпикселя. Все подпиксели имеют аналогичные схемы, а варианты реализации заявляемого способа отличаются внешними схемами.The sub-pixel control device 7 is designed to control the color of one sub-pixel. All subpixels have similar schemes, and embodiments of the proposed method differ in external schemes.

Устройство работает следующим образом. Будем считать, что пиксель состоит из произвольного числа подпикселей с известными характеристиками. В исходном состоянии формирователи управляющего сигнала Ii всех подпикселей обнулены. На вход вычитателя 4 наиболее приоритетного - первого - подпикселя подан входной векторный сигнал пикселя F. На входы Fi вычитателей 4 последующих подпикселей

Figure 00000004
подаются выходные сигналы ΔFi с вычитателей 4 предшествующих подпикселей Fi-1. Сигнал запуска первого подпикселя подается извне и служит для запуска схемы. Выходной сигнал "окончание i" схемы обнаружения нуля 6 i-го,
Figure 00000005
подпикселя подан на вход запуска следующего подпикселя и на собственный вход "остановка i". Перед началом работы измеряют свойства каждого подпикселя. Для этого оценивают максимальные значения векторов Ymax,i и зависимость вектора Yi(Ii). Эту информацию можно получить путем измерений или из справочников. Векторную величину Ymax,i подают на вход вычитателя 5 каждого подпикселя, а зависимость Yi(Ii) вводят в виде параметров формирователей 3 векторного сигнала цвета подпикселя.The device operates as follows. We assume that a pixel consists of an arbitrary number of subpixels with known characteristics. In the initial state, the drivers of the control signal I i of all subpixels are zeroed. An input vector signal of a pixel F is fed to the input of the subtractor 4 of the highest priority - the first - subpixel. At the inputs F i of the subtractors are 4 subsequent subpixels
Figure 00000004
ΔF i outputs from the subtractors 4 of the preceding subpixels F i-1 . The start signal of the first subpixel is supplied externally and serves to start the circuit. The output signal "end i" circuit detection zero 6 of the i-th,
Figure 00000005
subpixel is fed to the start input of the next subpixel and to its own input "stop i". Before starting work, the properties of each subpixel are measured. For this, the maximum values of the vectors Y max, i and the dependence of the vector Y i (I i ) are estimated. This information can be obtained by measurement or from reference books. The vector value Y max, i is fed to the input of the subtractor 5 of each subpixel, and the dependence Y i (I i ) is introduced in the form of parameters of the formers 3 of the subpixel color vector signal.

При подаче запускающего сигнала на вход формирователя 2 первого подпикселя сигнал I1 на его выходе начинает нарастать и увеличивается яркость свечения светодиода 1. Формирователь 3 вырабатывает нарастающий векторный сигнал Y1(I1), который соответствует текущей яркости и цветности первого светодиода. Это сигнал путем вычитания в блоках 4 и 5 сравнивается с максимальным вектором Ymax,1 и со входным сигналом подпикселя F1=F. Если сигнал Y1(I1) в некоторый момент времени хотя бы по одной из координат Ymax,1 или F1 совпадет с указанными величинами, то это означает, что либо цвет первого пикселя достиг максимальной для данного подпикселя величины, либо выходной сигнал светодиода по этой координате достиг требуемого значения. Совпадение координат фиксирует схема обнаружения нуля 6, которая через вход "Остановка i" прекращает работу формирователя 2 этого подпикселя и запускает в работу устройство управления следующим подпикселем, на вход которого подан векторный сигнал ΔF=(F1-Y1(I1)). Этот сигнал показывает, насколько цвет первого подпикселя не соответствует входному сигналу. Последующие подпиксели работают аналогично. После окончания работы последнего наименее приоритетного подпикселя в пикселе будет сформирован цвет, приближенно совпадающий с заданным. Описанный вариант соответствует схеме последовательного выбора максимальных значений Yi(Ii), по п.п.1 и 3 формулы изобретения.When a trigger signal is input to the shaper 2 of the first subpixel, the signal I 1 at its output starts to increase and the brightness of the LED 1 increases. The shaper 3 generates a rising vector signal Y 1 (I 1 ), which corresponds to the current brightness and color of the first LED. This signal by subtraction in blocks 4 and 5 is compared with the maximum vector Y max, 1 and with the input signal of the subpixel F 1 = F. If the signal Y 1 (I 1 ) at some instant in at least one of the coordinates Y max, 1 or F 1 matches the indicated values, this means that either the color of the first pixel has reached the maximum value for this subpixel, or the output signal of the LED on this coordinate reached the desired value. The coordinate coincidence is fixed by a zero detection circuit 6, which, through the “Stop i” input, stops the shaper 2 of this subpixel and starts the control device for the next subpixel, the input of which is a vector signal ΔF = (F 1 -Y 1 (I 1 )). This signal indicates how much the color of the first subpixel does not match the input signal. Subsequent subpixels work similarly. After the last least-priority sub-pixel finishes, a color will be formed in the pixel that approximately matches the specified color. The described option corresponds to a sequential selection scheme for the maximum values of Y i (I i ), according to claims 1 and 3 of the claims.

Для реализации п.2 формулы схему необходимо использовать следующую схему. Входной сигнал F группы равноприоритетных подпикселей делят между группой с использованием масштабирующих операционных усилителей с заданными коэффициентами. Условием окончания формирования цвета в группе является окончание работы всех подпикселей, т.е. поступление сигналов "окончание" со всех устройств 7. Выходной сигнал запуска схемы управления следующим после группы подпикселем формируется логической схемой И. Для формирования входного векторного сигнала цвета F следующего подпикселя необходимо сложить все сигналы ΔFi внутри группы. Эту операцию может выполнить суммирующий операционный усилитель.To implement paragraph 2 of the formula scheme, you must use the following scheme. The input signal F of the group of equal priority subpixels is divided between the group using scaling operational amplifiers with given coefficients. The condition for the end of color formation in a group is the completion of all subpixels, i.e. the arrival of “end” signals from all devices 7. The output signal for starting the control circuit by the next subpixel after the group is formed by the logic circuit I. To form the input vector signal of color F of the next subpixel, it is necessary to add all the signals ΔF i inside the group. This operation can perform a summing operational amplifier.

Для реализации п.4 формулы сигналы запуска и остановки схем управления подпикселями 7 подают извне на короткое время последовательно от наиболее приоритетного подпикселя к менее приоритетному с последующим возвратом и повторением процедуры. Такие сигналы могут быть сформированы распределителем импульсов (сдвиговым регистром). Признаком окончания работы всей схемы является появление сигналов "окончание" на выходах всех подпикселей.To implement claim 4 of the formula, the start and stop signals of the sub-pixel control circuits 7 are supplied externally for a short time sequentially from the highest priority sub-pixel to the lower priority, followed by the return and repetition of the procedure. Such signals can be generated by a pulse distributor (shift register). A sign of the end of the entire circuit is the appearance of signals "end" at the outputs of all subpixels.

Таким образом, описанное устройство подтверждает возможность технической реализации заявляемого способа.Thus, the described device confirms the possibility of technical implementation of the proposed method.

Достоинствами заявляемого способа по сравнению с известными авторам аналогами являются:The advantages of the proposed method in comparison with the known authors analogues are:

1. Расширенные возможности по яркости пикселя.1. Advanced pixel brightness.

2. Высококачественная цветопередача.2. High quality color rendering.

3. Сниженная стоимость эксплуатации.3. The reduced cost of operation.

4. Возможность применения при любом типе подпикселей (от ламп накаливания до светодиодов).4. Possibility of application for any type of subpixels (from incandescent lamps to LEDs).

5. Возможность использования при любом способе задания исходной информации (произвольном базисе).5. Ability to use with any method of setting the source information (arbitrary basis).

6. Возможность построения различных устройств отображения и освещения с заданными свойствами из недорогих компонентов.6. The ability to build various display and lighting devices with desired properties from low-cost components.

Источники информацииSources of information

1. Глушаков С.В., Кнабе Г.А. Компьютерная графика. Учебный курс, Харьков - "Фолио", Москва "ACT", 2001, 500 с.1. Glushakov S.V., Knabe G.A. Computer graphics. Training course, Kharkov - "Folio", Moscow "ACT", 2001, 500 p.

2. Патент WO 0 137251 "LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE WITR HIGH BRIGHTNESS" G 09 G 3/36, опубликовано 2001-05-25, приоритет JP 19990321902 19991112; JP 20000330859 20001030.2. Patent WO 0 137251 "LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE WITR HIGH BRIGHTNESS" G 09 G 3/36, published 2001-05-25, priority JP 19990321902 19991112; JP 20000330859 20001030.

3. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б.Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 528 с.3. Reference book on lighting engineering / ed. Yu.B. Aizenberg. M .: Energoatomizdat, 1995 .-- 528 p.

Claims (4)

1. Способ формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя различной цветности и яркости, каждый из подпикселей характеризуется известным максимальным значением векторного сигнала цвета Ymax,i, заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Yi так, чтобы компоненты этого векторного сигнала не превосходили входной векторный сигнал цвета Fi и максимальное значение векторного сигнала цвета Ymax,i этого подпикселя, отличающийся тем, что в пиксель дополнительно устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости, измеряют зависимость векторного сигнала цвета Yi каждого подпикселя от управляющего сигнала Ii, устанавливают приоритеты между подпикселями, последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному подпикселю вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя Fi выбранный векторный сигнал цвета Yi подпикселя и используют результат ΔF в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя Fi+1, в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпикселя F1 используют входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбор управляющих сигналов Ii подпикселей производят с учетом зависимости векторного сигнала цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Yi(Ii) и так, чтобы сумма векторных сигналов цвета Yi всех подпикселей стремилась ко входному векторному сигналу пикселя F.1. The method of forming the color of a pixel containing three subpixels of different color and brightness, each of the subpixels is characterized by a known maximum value of the color vector signal Y max, i , namely, that an input vector signal of the color of the pixel F is received , a vector color signal of each subpixel Y is selected i so that the signal components of the vector do not exceed the input color vector signal F i and the maximum value Y max color vector signal, i of the sub-pixel, wherein the pixel in a surcharge but set an arbitrary number of subpixels of different chrominance and luminance measured dependence Y i vector color signals of each sub-pixel on the control signal I i, set priorities between subpixels, sequentially from the highest priority to the lower priority sub-pixel is subtracted from the input vector signal subpixel color F i selected vector signal colors Y i of the subpixel and use the result ΔF as the input color vector signal for the next subpixel F i + 1 , as the input vector with the color needle of the first subpixel F 1 uses an input vector signal of the color of the pixel F, the selection of control signals I i of the subpixels is made taking into account the dependence of the vector color signal of each subpixel on the control signal Y i (I i ) and so that the sum of the vector signals of color Y i of all subpixels tended to the input vector signal of the pixel F. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наличии группы равноприоритетных подпикселей входной векторный сигнал цвета внутри группы распределяют по установленному правилу, а в качестве входного векторного сигнала цвета следующего после группы подпикселя используют разность между входным сигналом цвета группы подпикселей Fгр. и суммой выбранных векторных сигналов цвета Yi группы подпикселей.2. The method according to p. 1, characterized in that, if there is a group of equal priority subpixels, the input color vector signal within the group is distributed according to the established rule, and the difference between the input color signal of the group of subpixels F gr is used as the input color vector signal of the color following the subpixel group. and the sum of the selected vector signals of color Y i group of subpixels. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выбирают максимальным векторный сигнал цвета для каждого подпикселя Yi.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the maximum color vector signal for each subpixel Y i is selected. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что многократно повторяют выбор векторных сигналов цвета Yi,
Figure 00000006
всех подпикселей, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному и увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Yi на выбранный шаг дискретизации.
4. The method according to p. 1 or 2, characterized in that repeatedly repeat the selection of vector signals of color Y i ,
Figure 00000006
of all subpixels, returning from the lowest priority subpixel to the highest priority and each time increasing the modulus of the vector signal of color Y i by the selected sampling step.
RU2004110864/09A 2004-04-05 2004-04-05 Pixel color forming method RU2259602C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004110864/09A RU2259602C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Pixel color forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004110864/09A RU2259602C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Pixel color forming method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2259602C1 true RU2259602C1 (en) 2005-08-27

Family

ID=35846762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004110864/09A RU2259602C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Pixel color forming method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2259602C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442291C2 (en) * 2007-03-16 2012-02-10 Шарп Кабусики Кайся Visual display unit
RU2453928C2 (en) * 2006-12-20 2012-06-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Lighting device full of different main colours

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908698A (en) * 1987-05-29 1990-03-13 Fujitsu Limited Color picture image processing system for separating color picture image into pixels
EP0378780A1 (en) * 1989-01-13 1990-07-25 International Business Machines Corporation Error propagated image halftoning with time-varying phase shift
US5621546A (en) * 1993-11-02 1997-04-15 Xerox Corporation Method and apparatus for vector error diffusion with output color control
RU2190306C2 (en) * 2000-05-10 2002-09-27 Государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method and device for processing half-tone color picture using vector diffusion of chroma error

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908698A (en) * 1987-05-29 1990-03-13 Fujitsu Limited Color picture image processing system for separating color picture image into pixels
EP0378780A1 (en) * 1989-01-13 1990-07-25 International Business Machines Corporation Error propagated image halftoning with time-varying phase shift
US5621546A (en) * 1993-11-02 1997-04-15 Xerox Corporation Method and apparatus for vector error diffusion with output color control
RU2190306C2 (en) * 2000-05-10 2002-09-27 Государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method and device for processing half-tone color picture using vector diffusion of chroma error

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453928C2 (en) * 2006-12-20 2012-06-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Lighting device full of different main colours
RU2442291C2 (en) * 2007-03-16 2012-02-10 Шарп Кабусики Кайся Visual display unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190213951A1 (en) White balance adjustment method and system for display screen, and display apparatus
CN104145301B (en) Display device and display packing
CN102005181B (en) Standard dot matrix light source and image point correction method of LED display screen
TWI502570B (en) White point uniformity techniques for displays
KR101041882B1 (en) Conversion method from three-color input signal (R, G, B) to four-color output signal (', G', B ', W)
CN101630498B (en) Display apparatus, method of driving display apparatus, drive-use integrated circuit, and signal processing method
US7609240B2 (en) Light generating device, display apparatus having the same and method of driving the same
GB2547830A (en) Method and system for converting three-color data into four-color data
US9135869B2 (en) Display signal generator, display device, and method of image display
JP2009053687A (en) Backlight unit and method of using the same
CN101517627A (en) Dynamic gamut control
WO2019071783A1 (en) Display driving method, and computer apparatus
CN107038995A (en) A kind of white point color-complementing method, device and the display device of WOLED devices
US8159452B2 (en) Image display device and electronic apparatus
CN111681620B (en) Display control method, display device and computer readable storage medium
CN108922460B (en) A primary color optimization method and display device for three primary color display
CN1750072A (en) Image processing device and method
JP2013140209A (en) Liquid crystal display device
RU2259602C1 (en) Pixel color forming method
US8451199B2 (en) Color adjustment method for color sequential liquid crystal display
JP2002199231A (en) Electronic color chart device
CN107851418A (en) Self-luminous array display control method, device and equipment
WO2018161814A1 (en) Testing backlight source and operation method thereof, and testing device for display panel
CN113267928B (en) Backlight module, display module, color correction method, system and equipment
CN108873442A (en) Display device and driving method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060406

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20070527

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060406

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090406

RZ4A Other changes in the information about an invention