專利名稱：用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻信號(hào)發(fā)生方法及裝置，特別是一種用于電視信號(hào)檢查和測(cè)試的全彩色視頻信號(hào)的發(fā)生方法及裝置。
背景技術(shù)：
在電視的生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要利用彩色信號(hào)發(fā)生裝置對(duì)電視的色彩相關(guān)功能進(jìn)行檢查和測(cè)試?，F(xiàn)有的彩色信號(hào)發(fā)生器一般設(shè)置于電視機(jī)內(nèi)，由于測(cè)試手段及條件限制，其所能發(fā)生的視頻信號(hào)一般為標(biāo)準(zhǔn)彩條、灰階、單色場(chǎng)、多波群等信號(hào)，它只能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三基色和品、黃、青三種飽和色及白色7種彩色信號(hào)，不能表述其它非飽和色以及它們千變?nèi)f化的各種混合色。而電視實(shí)時(shí)播出的彩色信號(hào)則往往包括了膚色、藍(lán)天、草地等色彩區(qū)域的所有色彩，所以這樣的信號(hào)發(fā)生器因?yàn)闊o(wú)法產(chǎn)生出較多種類的彩色信號(hào)，不能用于電視全色彩還原與失真的檢查和測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法及裝置，該方法及裝置可隨時(shí)根據(jù)需要生成所檢測(cè)的任何彩色信號(hào)，便于電視機(jī)的視頻信號(hào)的檢查和測(cè)試。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法及裝置，該方法和裝置是利用可以呈現(xiàn)我們?nèi)庋鬯芸吹降膸缀跛械念伾?，從而進(jìn)行電視全色彩的檢查和測(cè)試，提高電視機(jī)的測(cè)試效率，可以為消費(fèi)者提供滿意的最終產(chǎn)品。
首先，本發(fā)明的原理是引起色感的彩色光由三個(gè)基本參量來(lái)決定的，即亮度、色調(diào)和飽和度。亮度是光作于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺(jué)。色調(diào)反映了顏色的類別，如紅色和綠色指的就是色調(diào)。飽和度是指彩色光所呈現(xiàn)彩色的深淺程度。對(duì)同一色調(diào)而言，飽和度越高，則顏色越深。高飽和度的彩色光可以參乳白光而使飽和度降低，因而飽和度也反映了色的純度。色調(diào)和飽和度又合稱色度，它既反映了顏色的類別，又反映了顏色的深淺程度。
彩色圖像的重現(xiàn)并不要求恢復(fù)原景物反射光的光譜成分，而是獲得與原景物同樣的色彩感。自然界中絕大多數(shù)顏色都可以由紅、綠、藍(lán)三種基色光按照一定的比例混合而成。根據(jù)三基色原理，任何一種彩色光F都可以用紅、綠、藍(lán)按不同比例混配而得，可用數(shù)學(xué)方程式表示為F＝R[R]+G[G]+B[B](1)此方程稱為配色方程。其中，[R]、[G]、[B]稱基色單位，簡(jiǎn)稱基色量，是由CIE(國(guó)際照明委員會(huì))規(guī)定的；R、G、B是混配系數(shù)，也稱三色系數(shù)或三刺激值，可以通過(guò)配色實(shí)驗(yàn)得到；R[R]、G[G]、B[B]稱F色光的三個(gè)基色分量，即三色分量；方程式中的等號(hào)表示人眼視覺(jué)上的顏色相等，即等式兩邊是同色異譜色。這個(gè)方程式表示F色光可由R個(gè)紅基色單位，G個(gè)綠基色單位和B個(gè)藍(lán)基色單位混配而得。
為了準(zhǔn)確的對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)算，CIE規(guī)定其波長(zhǎng)各為標(biāo)準(zhǔn)紅基色的波長(zhǎng)選為700nm，標(biāo)準(zhǔn)綠基色光選為546.1nm，標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)基色光為435.8nm。CIE還規(guī)定當(dāng)各以1個(gè)單位的上述紅、綠、藍(lán)三基色光混合時(shí)，恰能產(chǎn)生出等能白(即E白)光，這時(shí)的紅、綠、藍(lán)的單位量稱為基色量或基色單位，并用符號(hào)[R]、[G]、[B]標(biāo)記，即E白＝1[R]+1[G]+1[B] (2)RGB計(jì)色系統(tǒng)是利用物理三基色和規(guī)定的基色量[R]、[G]、[B]建立的一套計(jì)色系統(tǒng)，因此也稱為物理計(jì)色系統(tǒng)，用它可以對(duì)一切彩色進(jìn)行計(jì)量和表示。
在只考慮彩色光的色度而不考慮其光通量(即亮度)時(shí)，起作用的是三色系數(shù)R、G、B的比例關(guān)系，而不是其數(shù)值大小。所以，可以將三色系數(shù)R、G、B分別對(duì)三色系數(shù)總和(R+G+B)進(jìn)行歸一化，得到r、g、b三個(gè)數(shù)，即R+G+B=mr=Rm,g=Gm,b=Bm---(3)]]>其中，m稱為色模，代表彩色光所含三基色單位的總量，也是三色系數(shù)的總和；r、g、b稱為相對(duì)色系數(shù)，也稱色坐標(biāo)，分別表示當(dāng)三基色單位總量為1時(shí)，混配某一色光所需的[R]、[G]、[B]的系數(shù)。顯然，r+g+b＝1。
由于相對(duì)色系數(shù)的總和為1，所以r、g、b三個(gè)值中只有任兩個(gè)值是獨(dú)立的，也就是說(shuō)，用其中的兩個(gè)量就可以明確表示色度。這樣一來(lái)，各種彩色的色度就可以用二維的色度圖來(lái)表示。一般采用r、g兩個(gè)參量，并以r-g平面直角坐標(biāo)標(biāo)記色度。即以r、g兩值為坐標(biāo)值，每種顏色的色度可在r-g直角坐標(biāo)系中一一表示出來(lái)。這樣得到的平面幾何圖形稱為RGB色度圖或r-g色度圖，如圖1所示。在圖1中a)紅基色單位[R]的色度坐標(biāo)為r＝1，g＝b＝0；綠基色單位[G]的色度坐標(biāo)為g＝1，r＝b＝0；藍(lán)基色單位[B]的色度坐標(biāo)為b＝1，r＝g＝0。而r=g=b=13,]]>表示等能白光E白。
b)由[R]，[G]，[B]三點(diǎn)連成的三角形稱為彩色三角形。舌型曲線稱為譜色軌跡，曲線上的數(shù)據(jù)表示相應(yīng)譜色光的波長(zhǎng)，譜色軌跡不包括[R]，[B]兩點(diǎn)的直線，因?yàn)樵撝本€上的彩色光是非譜色光。
c)越靠近曲線軌跡，對(duì)應(yīng)的彩色就越純，飽和度就越高；越靠近E點(diǎn)，飽和度就越低。
d)曲線出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明某些顏色不能由配色試驗(yàn)配出，而要把某一光移到待配光一邊。
RGB計(jì)色系統(tǒng)采用物理三基色，因而物理意義清楚，但使用起來(lái)卻很不方便。為此，CIE規(guī)定了另一種計(jì)色系統(tǒng)，即XYZ計(jì)色系統(tǒng)，又稱標(biāo)準(zhǔn)計(jì)色系統(tǒng)。
在XYZ計(jì)色系統(tǒng)中，基色XYZ并不是實(shí)際存在的顏色，它們只是假想的三基色，但是借助它們來(lái)計(jì)算各種實(shí)際顏色卻十分方便。選擇XYZ計(jì)色系統(tǒng)的目的就是為了克服RGB計(jì)色系統(tǒng)的缺點(diǎn)，因此，在確定基色量[X]、[Y]、[Z]時(shí)有一些特定的要求a)用配色方程F＝X[X]+Y[Y]+Z[Z]配色時(shí)，三個(gè)色系數(shù)均應(yīng)為正值；b)為便于計(jì)算，合成彩色光F的亮度應(yīng)僅由Y[Y]項(xiàng)的系數(shù)Y決定，與X、Z值無(wú)關(guān)，且要求1[Y]的亮度即為11w。不過(guò)，合成光F的色度仍由X、Y、Z的比例關(guān)系決定。
c)X＝Y(jié)＝Z時(shí)，仍代表等能白光，且其光通量為11w。
根據(jù)這三點(diǎn)要求，可在RGB色度圖上確定[X]、[Y]、[Z]的位置，如圖2所示。
由圖2可知，整個(gè)舌形圖全部包含在由X、Y、Z連成的三角形內(nèi)。另外，還可找出XYZ計(jì)色系統(tǒng)與RGB計(jì)色系統(tǒng)之間的關(guān)系，即XYZ計(jì)色系統(tǒng)中的三基色單位量[X]、[Y]、[Z]與RGB計(jì)色系統(tǒng)中的三基色單位量[R]、[G]、[B]的關(guān)系為[X][Y][Z]=0.4185-0.09120.0009-0.15870.2524-0.0025-0.0828-0.01570.1786·[R][G][B]---(4)]]>[R][G][B]=2.76901.00000.00001.75134.59070.05651.1300.06015.5943·[X][Y][Z]---(5)]]>XYZ計(jì)色系統(tǒng)中的三色系數(shù)X、Y、Z與RGB計(jì)色系統(tǒng)中的三色系數(shù)R、G、B的關(guān)系為[X][Y][Z]=2.76891.75181.13021.00004.59070.06010.00000.05655.5943·[R][G][B]---(6)]]>[R][G][B]=0.4185-0.1587-0.0828-0.09120.2524-0.01570.0009-0.00250.1786·[X][Y][Z]---(7)]]>與RGB計(jì)色系統(tǒng)相仿，XYZ計(jì)色系統(tǒng)也可以引入相對(duì)色系數(shù)x、y、z，即x=Xm′]]>y=Ym′---(8)]]>z=Zm′]]>其中m’為色模，且m′＝X+Y+Z(9)
由于x、y、z滿足x+y+z＝1，故可用x-y直角坐標(biāo)系表示各種彩色的色度，這樣就得到了XYZ色度圖或稱x-y色度圖。如圖3所示。
圖3中從380nm到780nm的譜色軌跡形成一條舌形曲線全部位于第一象限內(nèi)，舌形曲線上的每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一種波長(zhǎng)的譜色光。將380nm和780nm兩點(diǎn)連接起來(lái)的連線是非譜色光，代表不同的(偏紅或偏藍(lán))品色。從而得到一個(gè)封閉的舌形曲線，自然界中一切實(shí)際彩色的色度在舌形區(qū)內(nèi)都有對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置。其中a)E白所處位置坐標(biāo)為x=y=z=13.]]>b)舌型曲線內(nèi)任一點(diǎn)表示一種實(shí)色，其色度可由x，y計(jì)算得出，y代表亮度。
c)圖中還同時(shí)標(biāo)出了各種基準(zhǔn)白的色度坐標(biāo)位置。過(guò)E白畫一條直線交舌型線于M，N兩點(diǎn)，則M，N為互補(bǔ)色，越靠近E白飽和度越低。E白為飽和度為0％的白色區(qū)域，舌形曲線邊緣是飽和度為100％的各種譜色色調(diào)，中央到邊緣是飽和度自0％向100％漸增的各種色調(diào)。
d)任兩點(diǎn)連線上的所有點(diǎn)，表示這兩種顏色所有的配色。
e)任何三種基色(如RGB三基色)的所有混色包含在這三點(diǎn)(如RGB三點(diǎn))所包圍的三角形內(nèi)，包圍面積越大，混色越豐富。
因?yàn)樽罱K電視屏幕上呈現(xiàn)的彩色圖像是由電視顯像管中所用的紅、綠、藍(lán)熒光粉發(fā)光相加混色而成。所以，電視三基色就是顯像三基色。
顯像三基色的選取要考慮兩方面首先，三基色熒光粉的光色應(yīng)盡可能接近物理三基色，以使顯像三基色構(gòu)成的彩色三角形的面積盡量大，即重現(xiàn)的色域盡量大；其次，所選三基色熒光粉的發(fā)光效率應(yīng)足夠高，以使彩色圖像有足夠高的亮度。
對(duì)于顯像三基色，以混配出輻射功率為1瓦波長(zhǎng)為λ的譜色光所需的三色系數(shù) 為分布色系數(shù)，所畫出的三條曲線稱為顯像熒光粉的混色曲線。沿用對(duì)輻射功率為1光瓦波長(zhǎng)為λ的同一譜色光，滿足re‾(λ)(Re)+ge‾(λ)(Ge)+be‾(λ)(Be)=x‾(λ)(X)+y‾(λ)(Y)+z‾(λ)(Z)]]>對(duì)NTSC制熒光粉，推導(dǎo)后得出
re‾(λ)ge‾(λ)be‾(λ)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·x‾(λ)y‾(λ)z‾(λ)---(10)]]>以此公式計(jì)算后可作出顯像三基色混色曲線如圖4所示。
由圖4可知，混色曲線上任一譜色光的 值中至少有一個(gè)為負(fù)值，這是因?yàn)樵趚-y色度圖上譜色軌跡在熒光粉顯像三基色組成的彩色三角形之外。
接下來(lái)，計(jì)算出色度圖中每一點(diǎn)的YCrCb值a)將XYZ色度圖中的x軸，y軸與電視機(jī)屏幕上的x方向，y方向?qū)?yīng)起來(lái)。
具體說(shuō)明1)設(shè)色度信號(hào)發(fā)生器的X方向和Y方向的彩色分辨率分別為Nxresolution和Nyresolution，為計(jì)算方便，取Nxresolution＝256，Nyresolution＝144。
色度圖在XY平面內(nèi)的坐標(biāo)區(qū)域設(shè)定為x[Ax，Bx]取Ax＝0，Bx＝0.8y[Ay，By]取Ay＝0.1，By＝0.7XY單位長(zhǎng)度為Δx=Bx-AxNxresolution=0.8-0256=0.003125]]>Δy=By-AyNyresolution=0.7-0.1144=0.004167]]>2)XY的取值可以通過(guò)下式得到xi→i=1ΛNxresolutionΔx×i=Bx-AxNx×i=0.8-0256×i=0.003125×i]]>yj→j=1ΛNyresolutionΔy×j=By-AyNy×j=0.7-0.1144×j=0.004167×j]]>由式(10)和x+y+z＝1，可得
rgb(xi,yj)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·xiyj1-xi-yj---(11)]]>從而可得到R，G，B的值。
因此，只要給出坐標(biāo)平面上各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)，就可以計(jì)算出這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的RGB值。通過(guò)該值可以生成具體的彩色信號(hào)。
基于此，本發(fā)明是按照如下方式實(shí)現(xiàn)的一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其步驟是1、計(jì)算所要檢測(cè)的色彩對(duì)應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的色度值，2、將上述的色度值存儲(chǔ)到相應(yīng)的地址中，3、將上述的色度值從相應(yīng)的地址中讀出，并生成標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)格式輸入到電視機(jī)的輸入端，即可完成電視機(jī)任意點(diǎn)彩色視頻信號(hào)的檢查與測(cè)試。
所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其對(duì)于色度值的計(jì)算，首先根據(jù)所要檢測(cè)的色彩范圍確定XYZ色度圖中三角形大小，并將三角形以外的區(qū)域決定為黑色，其三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)定為白色(或其它顏色)。接下來(lái)在所確定的三角形中任取數(shù)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，將所取坐標(biāo)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)白點(diǎn)定為黑色，再通過(guò)之前所述的公式計(jì)算出三角形內(nèi)各點(diǎn)的色度值。
所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其步驟二是將不同視頻信號(hào)的各點(diǎn)Y、Cb、Cr分量值，放入相應(yīng)的地址區(qū)域內(nèi)。
上述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其色度值的計(jì)算方式是a)將XYZ色度圖中的x軸，y軸與電視機(jī)屏幕上的x方向，y方向?qū)?yīng)起來(lái)。
具體說(shuō)明設(shè)色度信號(hào)發(fā)生器的X方向和Y方向的彩色分辨率分別為Nxresolution和Nyresolution，為計(jì)算方便，取Nxresolution＝256，Nyresolution＝144。
色度圖在XY平面內(nèi)的坐標(biāo)區(qū)域設(shè)定為x[Ax，Bx]取Ax＝0，Bx＝0.8y[Ay，By]取Ay＝0.1，By＝0.7XY單位長(zhǎng)度為
Δx=Bx-AxNxresolution=0.8-0256=0.003125]]>Δy=By-AyNyresolution=0.7-0.1144=0.004167]]>XY的取值可以通過(guò)下式得到xi→i=1ΛNxresolutionΔx×i=Bx-AxNx×i=0.8-0256×i=0.003125×i]]>yj→j=1ΛNyresolutionΔy×j=By-AyNy×j=0.7-0.1144×j=0.004167×j]]>由式(10)和x+y+z＝1，可得rgb(xi,yj)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·xiyj1-xi-yj---(11)]]>從而可得到R，G，B的值；b)將R，G，B的值作γ校正攝像管光電變換引起的γ失真，其值為γ1＝0.95，顯像管電光轉(zhuǎn)換引起的γ失真，其值為γ2＝2.8，選取γ=1.26γ1·γ2=0.474]]>在實(shí)際的色度信號(hào)發(fā)生器中，選取的γ值為1/0.474＝2.11，取近似值為2；c)將RGB的值進(jìn)行γ校正并做數(shù)字化、歸一化處理1.數(shù)字化首先，求出RGB的最大值Rmax、Gmax、Bmax將C白點(diǎn)的XY坐標(biāo)值(0.316，0.316)代入(11)式，計(jì)算出C白點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的R白G白B白值R白＝G白＝B白＝0.316＝1/3Rmax＝1/3Gmax＝1/3Bmax，所以有Rmax＝Gmax＝Bmax＝0.948；設(shè)Rd，Gd和Bd為傳輸后的RGB值，數(shù)字化后的Rd＝Gd＝Bd＝Nresolution(這里設(shè)顯示器的最高分辨率Nresolution＝256)，所以
Rdmax=Gdmax=Bdmax=NresolutionRmax=2560.948=270]]>2.γ校正并歸一化、取整intRγintGγintBγ=[Rγ][Gγ][Bγ]=[NresolutionRdNresolutionγ][NresolutionGdNresolutionγ][NresolutionBdNresolutionγ]→γ≈2Nx=256[256×Rd256][256×Gd256][256×Bd256]]]>d)計(jì)算YCrCb三個(gè)分量值YCrCb=0.2570.5040.980.439-0.368-0.071-0.148-2910.439·intRγintGγintBγ+16128128]]>通過(guò)以上的各組公式就可以在給定一組坐標(biāo)值的情況下計(jì)算出各點(diǎn)的Y、Cr、Cb值。
一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其主要由存儲(chǔ)器，可編程邏輯器件、視頻編碼芯片、視頻解碼芯片四個(gè)部分組成，其中存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)生成的彩色信號(hào)的數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)；可編程邏輯器件是將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)調(diào)用并生成為標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式，并調(diào)用相應(yīng)視頻編、解碼芯片的寄存器數(shù)據(jù)，并將其寫入視頻編碼芯片及視頻解碼芯片中，控制他們正常工作；視頻編碼芯片是將可編程邏輯器件產(chǎn)生的視頻格式，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)及S-VIDEO格式信號(hào)輸出；視頻解碼芯片則產(chǎn)生一組標(biāo)準(zhǔn)的分量信號(hào)輸出，即Y輸出信號(hào)，Cb輸出信號(hào)以及Cr輸出信號(hào)；可編程邏輯器件通過(guò)I2C總線與上述的存儲(chǔ)器、視頻編碼芯片、視頻解碼芯片進(jìn)行連接及數(shù)據(jù)的傳輸。
所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其還包括有微控制器，微控制器連接于可編程邏輯器件上，其主要作用就是控制指示燈，按照操作正常點(diǎn)亮，以指示工作狀態(tài)。
所述的可編程邏輯器件是CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)芯片。
上述的CPLD芯片可用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片或DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片等可編程邏輯器件代替。
本裝置的數(shù)字視頻流的產(chǎn)生是依據(jù)前面所描述的理論公式，計(jì)算出，然后以二進(jìn)制的文件格式輸出至存儲(chǔ)器，最后，按照CCRI(國(guó)際無(wú)線電協(xié)商委員會(huì))601標(biāo)準(zhǔn)取各點(diǎn)的值放入存儲(chǔ)器中固定的區(qū)段即可。
使用時(shí)，只需將本裝置的分量輸出信號(hào)連接至電視機(jī)的分量輸入端，即可在電視機(jī)屏幕上顯示出一個(gè)彩色坐標(biāo)圖，以進(jìn)行電視色彩還原與失真的檢查和測(cè)試。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)CIE色度圖中可以呈現(xiàn)我們?nèi)庋鬯芸吹降膸缀跛械念伾?，所以本發(fā)明的彩色信號(hào)發(fā)生裝置可以產(chǎn)生電視常用的膚色、藍(lán)天、草地等色彩區(qū)域的所有色彩，從而進(jìn)行電視全色彩的檢查和測(cè)試。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為RGB色度圖，圖2為已確定[X]、[Y]、[Z]位置的RGB色度圖，圖3為XYZ色度圖，圖4為包括顯像三基色混色曲線的XYZ色度圖，圖5為本發(fā)明彩色信號(hào)發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為彩色信號(hào)數(shù)字視頻流產(chǎn)生的流程圖。
具體實(shí)施方式顯像三基色混色曲線如圖4所示。
由圖4可知，混色曲線上任一譜色光的 值中至少有一個(gè)為負(fù)值，這是因?yàn)樵趚-y色度圖上譜色軌跡在熒光粉顯像三基色組成的彩色三角形之外。
接下來(lái)，計(jì)算出色度圖中每一點(diǎn)的YCrCb值e)將XYZ色度圖中的x軸，y軸與電視機(jī)屏幕上的x方向，y方向?qū)?yīng)起來(lái)。
具體說(shuō)明3)設(shè)色度信號(hào)發(fā)生器的X方向和Y方向的彩色分辨率分別為Nxresolution和Nyresolution，為計(jì)算方便，取Nxresolution＝256，Nyresolution＝144。
色度圖在XY平面內(nèi)的坐標(biāo)區(qū)域設(shè)定為x[Ax，Bx]取Ax＝0，Bx＝0.8y[Ay，By]取Ay＝0.1，By＝0.7XY單位長(zhǎng)度為Δx=Bx-AxNxresolution=0.8-0256=0.003125]]>Δy=By-AyNyresolution=0.7-0.1144=0.004167]]>4)XY的取值可以通過(guò)下式得到xi→i=1ΛNxresolutionΔx×i=Bx-AxNx×i=0.8-0256×i=0.003125×i]]>yj→j=1ΛNxresolutionΔy×j=By-AyNy×j=0.7-0.1144×j=0.004167×j]]>由式(10)和x+y+z＝1，可得rgb(xi,yj)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·xiyj1-xi-yj---(11)]]>從而可得到R，G，B的值。
因此，只要給出坐標(biāo)平面上各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)，就可以計(jì)算出這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的RGB值。
f)將R，G，B的值作γ校正γ失真會(huì)引起彩色電視機(jī)的彩色失真和灰度失真。γ失真由攝像管的光電轉(zhuǎn)換以及顯象管的電光轉(zhuǎn)換引起。所以在電路中要進(jìn)行γ校正。
因?yàn)殡娨暼噬盘?hào)發(fā)生器相當(dāng)于一個(gè)電視信號(hào)源，由于其電路中沒(méi)有γ校正電路，所以要使信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)重現(xiàn)時(shí)不產(chǎn)生γ失真，就需要信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)帶有γ校正信息。
攝象管光電變換引起的γ失真，其值為γ1＝0.95，顯象管電光轉(zhuǎn)換引起的γ失真，其值為γ2＝2.8。理論上我們選取的γ值應(yīng)為γ=1γ1·γ2=0.376]]>實(shí)際情況中，顯象管有一定的底色亮度及外來(lái)光照射，會(huì)降低圖像的灰度對(duì)比，再加上人們比較喜歡對(duì)比度大的圖像，因?yàn)榭梢缘玫捷^為鮮艷的色彩，因此一般采用系統(tǒng)的γ值為1.26，所以最終我們選取的γ=1.26γ1·γ2=0.474]]>在實(shí)際的色度信號(hào)發(fā)生器中，選取的γ值為1/0.474＝2.11，取近似值為2。
g)將RGB的值進(jìn)行γ校正并做數(shù)字化、歸一化處理1.數(shù)字化首先，求出RGB的最大值Rmax、Gmax、Bmax將C白點(diǎn)的XY坐標(biāo)值(0.316，0.316)代入(11)式，計(jì)算出C白點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的R白G白B白值R白＝G白＝B白＝0.316＝1/3Rmax＝1/3Gmax＝1/3Bmax，所以有Rmax＝Gmax＝Bmax＝0.948。
設(shè)Rd，Gd和Bd為傳輸后的RGB值，數(shù)字化后的Rd＝Gd＝Bd＝Nresolution(這里設(shè)顯示器的最高分辨率Nresolution＝256)，所以Rdmax=Gdmax=Bdmax=NresolutionRmax=2560.948=270]]>2.γ校正并歸一化、取整
intRγintGγintBγ=[Rγ][Gγ][Bγ]=[NresolutionRdNresolutionγ][NresolutionGdNresolutionγ][NresolutionBdNresolutionγ]→γ≈2Nx=256[256×Rd256][256×Gd256][256×Bd256]]]>h)計(jì)算YCrCb三個(gè)分量值YCrCb=0.2570.5040.980.439-0.368-0.071-0.148-2910.439·intRγintGγintBγ+16128128]]>通過(guò)以上的各組公式就可以在給定一組坐標(biāo)值的情況下計(jì)算出各點(diǎn)的YCrCb值。
本發(fā)明彩色信號(hào)器的較佳實(shí)施方式的硬件結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由存儲(chǔ)器10、20，CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)芯片30、視頻編碼芯片40、視頻解碼芯片50和微控制器60五個(gè)部分組成。各部分的主要功能為存儲(chǔ)器10、20用來(lái)存儲(chǔ)彩色信號(hào)的數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)；CPLD芯片30的作用是將存儲(chǔ)器10、20中的數(shù)據(jù)調(diào)用并生成為標(biāo)準(zhǔn)的ITU 656視頻格式，即8位的YUV數(shù)據(jù)流，并且產(chǎn)生一組標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線，從存儲(chǔ)器10、20中調(diào)用相應(yīng)編、解碼的寄存器數(shù)據(jù)，并將其寫入視頻編碼芯片40及視頻解碼芯片50中，控制他們正常工作；視頻編碼芯片40的作用是將CPLD芯片30產(chǎn)生的656格式，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)71及S-VIDEO格式信號(hào)73輸出；視頻解碼芯片50的作用是產(chǎn)生一組標(biāo)準(zhǔn)的分量信號(hào)輸出，即Y輸出信號(hào)75，Cb輸出信號(hào)77以及Cr輸出信號(hào)79；微控制器60的主要作用就是控制指示燈，按照操作正常點(diǎn)亮。
在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，可以將CPLD芯片30用FPGA(FieldProgrammable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片或DSP(Digital SignalProcessor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片等可編程邏輯器件代替。
存儲(chǔ)器10、20中的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)是通過(guò)C語(yǔ)言程序產(chǎn)生并寫入的，其中的二進(jìn)制數(shù)就是本彩色數(shù)字視頻色度形各點(diǎn)的Y、Cb、Cr分量值。
本裝置的數(shù)字視頻流的產(chǎn)生是依據(jù)前面所描述的理論公式，在一電腦中(圖未示)通過(guò)C語(yǔ)言計(jì)算出不同視頻信號(hào)的各點(diǎn)Y、Cb、Cr分量值，放入相應(yīng)的地址區(qū)域內(nèi)，然后以二進(jìn)制的文件格式輸出至存儲(chǔ)器10、20。其流程圖如圖6所示首先根據(jù)所要檢測(cè)的色彩范圍確定XYZ色度圖中三角形大小，并將三角形以外的區(qū)域決定為黑色，其三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)定為白色(或其它顏色)。接下來(lái)在所確定的三角形中任取數(shù)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，將所取坐標(biāo)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)白點(diǎn)定為黑色，再通過(guò)之前所述的公式計(jì)算出三角形內(nèi)各點(diǎn)的色度值。最后，按照CCRI(國(guó)際無(wú)線電協(xié)商委員會(huì))601標(biāo)準(zhǔn)取各點(diǎn)的值放入存儲(chǔ)器10、20中固定的區(qū)段即可。使用時(shí)，只需將本裝置的分量輸出信號(hào)連接至電視機(jī)的分量輸入端，即可在電視機(jī)屏幕上顯示出一個(gè)彩色坐標(biāo)圖，以進(jìn)行電視色彩還原與失真的檢查和測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其特征在于彩色信號(hào)的發(fā)生步驟是a、計(jì)算所要檢測(cè)的色彩對(duì)應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的色度值，b、將上述的色度值存儲(chǔ)到相應(yīng)的地址中，c、將上述的色度值從相應(yīng)的地址中讀出，并生成標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)格式輸入到電視機(jī)的輸入端，即可完成電視機(jī)任意點(diǎn)彩色視頻信號(hào)的檢查與測(cè)試。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其特征在于對(duì)于色度值的計(jì)算，首先根據(jù)所要檢測(cè)的色彩范圍確定XYZ色度圖中三角形大小，并將三角形以外的區(qū)域設(shè)定為黑色，其三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)定為白色，接下來(lái)在所確定的三角形中任取數(shù)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，將所取坐標(biāo)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)白點(diǎn)定為黑色，再通過(guò)之前所述的公式計(jì)算出三角形內(nèi)各點(diǎn)的色度值。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其特征在于其步驟二是將不同彩色信號(hào)的各點(diǎn)Y、Cb、Cr分量值，放入相應(yīng)的地址區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其特征在于其色度值的計(jì)算方式是a、將XYZ色度圖中的x軸，y軸與電視機(jī)屏幕上的x方向，y方向?qū)?yīng)起來(lái)，從而得到欲在電視機(jī)屏幕上顯示的R、G、B的值；b、將R，G，B的值作γ校正；c、對(duì)γ校正后的RGB值進(jìn)行數(shù)字化、歸一化處理，計(jì)算出各點(diǎn)的Y、Cr、Cb值。
5.如權(quán)利要求4所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法，其色度值的計(jì)算方式是a)將XYZ色度圖中的x軸，y軸與電視機(jī)屏幕上的x方向，y方向?qū)?yīng)起來(lái)，具體說(shuō)明設(shè)色度信號(hào)發(fā)生器的X方向和Y方向的彩色分辨率分別為Nxresolution和Nyresolution，為計(jì)算方便，取Nxresolution＝256，Nyresolution＝144。色度圖在XY平面內(nèi)的坐標(biāo)區(qū)域設(shè)定為x[Ax，Bx]取Ax＝0，Bx＝0.8y[Ay，By]取Ay＝0.1，By＝0.7XY單位長(zhǎng)度為Δx=Bx-AxNxresolution=0.8-0256=0.003125]]>Δy=By-AyNyresolution=0.7-0.1144=0.004167]]>XY的取值可以通過(guò)下式得到xi→i=1ΛNxresolutionΔx×i=Bx-AxNx×i=0.8-0256×i=0.003125×i]]>yj→j=1ΛNyresolutionΔy×j=By-AyNy×j=0.7-0.1144×j=0.004167×j]]>而對(duì)NTSC制熒光粉有re‾(λ)ge‾(λ)be‾(λ)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·x‾(λ)y‾(λ)z‾(λ)---(10)]]>由式(10)和x+y+z＝1，可得rgb(xiyj)=1.910-0.532-0.288-0.9851.999-0.0280.058-0.1180.897·xiyj1-xi-yj---(11)]]>從而可得到R，G，B的值；a)將R，G，B的值作γ校正攝像管光電變換引起的γ失真，其值為γ1＝0.95，顯像管電光轉(zhuǎn)換引起的γ失真，其值為γ2＝2.8，選取γ=1.26γ1·γ2=0.474]]>在實(shí)際的色度信號(hào)發(fā)生器中，選取的γ值為1/0.474＝2.11，取近似值為2；b)將RGB的值進(jìn)行γ校正并做數(shù)字化、歸一化處理1.數(shù)字化首先，求出RGB的最大值Rmax、Gmax、Bmax將C白點(diǎn)的XY坐標(biāo)值(0.316，0.316)代入(11)式，計(jì)算出C白點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的R白G白B白值R白＝G白＝B白＝0.316＝1/3Rmax＝1/3Gmax＝1/3Bmax，所以有Rmax＝Gmax＝Bmax＝0.948；設(shè)Rd，Gd和Bd為傳輸后的RGB值，數(shù)字化后的Rd＝Gd＝Bd＝Nresolution(這里設(shè)顯示器的最高分辨率Nresolution＝256)，所以Rdmax=Gdmax=Bdmax=NresolutionRmax=2560.948=270]]>2.γ校正并歸一化、取整intRγintGγintBγ=[Rγ][Gγ][Bγ]=[NresolutionRdNresolutionγ][NresolutionGdNresolutionγ][NresolutionBdNresolutionγ]→Nx=256γ≈2[256×Rd256][256×Gd256][256×Bd256]]]>c)計(jì)算YCrCb三個(gè)分量值YCrCb=0.2570.5040.980.439-0.368-0.071-0.148-2910.439·intRγintGγintBγ+16128128]]>通過(guò)以上的各組公式就可以在給定一組坐標(biāo)值的情況下計(jì)算出各點(diǎn)的Y、Cr、Cb值。
6.一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于該裝置主要由存儲(chǔ)器，可編程邏輯器件、視頻編碼芯片、視頻解碼芯片四個(gè)部分組成，其中存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)生成的彩色信號(hào)的數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)；可編程邏輯器件是將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)調(diào)用并生成為標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式，并調(diào)用相應(yīng)視頻編、解碼芯片的寄存器數(shù)據(jù)，并將其寫入視頻編碼芯片及視頻解碼芯片中，控制他們正常工作；視頻編碼芯片是將可編程邏輯器件產(chǎn)生的視頻格式，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)及S-VIDEO格式信號(hào)輸出；視頻解碼芯片則產(chǎn)生一組標(biāo)準(zhǔn)的分量信號(hào)輸出，即Y輸出信號(hào)，Cb輸出信號(hào)以及Cr輸出信號(hào)；可編程邏輯器件通過(guò)I2C總線與上述的存儲(chǔ)器、視頻編碼芯片、視頻解碼芯片進(jìn)行連接及數(shù)據(jù)的傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于該裝置還包括有微控制器，微控制器連接于可編程邏輯器件上，其主要作用就是控制指示燈，按照操作正常點(diǎn)亮，以指示彩色信號(hào)發(fā)生裝置的工作狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述的可編程邏輯器件是CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)芯片。
9.如權(quán)利要求8所述的用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于上述的CPLD芯片可用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片或DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片等可編程邏輯器件代替。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于電視的彩色信號(hào)發(fā)生方法及裝置，該方法和裝置是利用存儲(chǔ)器，可編程邏輯器件、視頻編碼芯片、視頻解碼芯片，計(jì)算所要檢測(cè)的色彩對(duì)應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的色度值，將上述的色度值存儲(chǔ)到相應(yīng)的地址中，并將上述的色度值從相應(yīng)的地址中讀出，并生成標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)格式輸入到電視機(jī)的輸入端，即可完成電視機(jī)任意點(diǎn)彩色視頻信號(hào)的檢查與測(cè)試可以呈現(xiàn)我們?nèi)庋鬯芸吹降膸缀跛械念伾?，從而進(jìn)行電視全色彩的檢查和測(cè)試，提高電視機(jī)的測(cè)試效率，可以為消費(fèi)者提供滿意的最終產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H04N17/02GK1905690SQ200510036249
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者黃凱華, 孟凱旋, 楊紅 申請(qǐng)人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司