Способ воспроизведения цветного изображения

 

Изобретение относится к телевизионной, вычислительной и полиграфической технике и к технике связи и может быть использовано в цветных телевизорах, в устройствах отображения цветной графической информации, в цветных печатающих устройствах, в цветных полиграфических машинах и в цветных факсимильных аппаратах. Целью изобретения является расширение возможностей способа. Способ воспроизведения цветного изображения заключается в том, что каждый пиксел цветного изображения воспроизводят на поверхности визуализации, разбитой на зоны, состоящие каждая из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять информацию о трех линейно независимых цветах, содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения. При этом в процессе воспроизведения цветного изображения сначала поверхность визуализации разбивают на элементы, образующие двумерный массив, составленные из одного или из нескольких соседних участков поверхности визуализации каждый, а затем множество пикселов воспроизводимого изображения взаимно однозначно отображают на множество элементов поверхности визуализации, и при этом для каждого элемента поверхности визуализации, взаимно однозначно соответствующего одному из пикселов воспроизводимого изображения, и для каждого линейно независимого цвета, визуализируемого на поверхности визуализации, количество информации о линейно независимом цвете, используемое при отображении элементом поверхности визуализации информации об этом цвете, содержащейся в соответствующем данному элементу пикселе воспроизводимого изображения, устанавливают в результате умножения количества информации об этом цвете, содержащейся в данном пикселе, на величину, равную отношению количества используемых для визуального представления информации об этом цвете участков, составляющих данный элемент, к количеству участков этой же группы, образующих область поверхности визуализации, позволяет задавать разрешение воспроизводимого цветного изображения. Технический результат изобретения состоит в повышении достоверности воспроизведения цветного изображения и создании средств, позволяющих задать разрешение воспроизводимого изображения.

Изобретение относится к телевизионной, вычислительной и полиграфической технике и к технике связи и может быть использовано в цветных телевизорах, в устройствах отображения цветной графической информации, в цветных печатающих устройствах, в цветных полиграфических машинах и в цветных факсимильных аппаратах.

Известен способ образования цвета, заключающийся в том, что цвет светового потока формируют в результате пространственного оптического смешения двух или нескольких световых потоков, исходящих от поверхности, составленной цветными точками, штрихами или полосками. Данный способ позволяет вместо отдельных цветных элементов наблюдать однотонную поверхность, если угловой размер этих элементов находится за пределами разрешающей способности глаза.

Данный способ не может быть использован в достаточной степени для воспроизведения цветного изображения [1].

Известен способ воспроизведения цветного изображения, заключающийся в том, что каждый пиксел цветного изображения воспроизводят на поверхности визуализации, разбитой на зоны, состоящие каждая из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять информацию о трех линейно независимых цветах, содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения, причем в процессе воспроизведения цветного изображения множество пикселов воспроизводимого изображения взаимно однозначно отображают на множество зон поверхности визуализации и, в результате такого отображения, на поверхности визуализации получают цветное изображение, образованное зонами, взаимно однозначно соответствующими пикселам воспроизводимого изображения, визуализирующими информацию о трех линейно независимых цветах каждая. Устанавливаемое в данном способе взаимно однозначное соответствие между множеством зон поверхности визуализации и множеством пикселов цветного изображения позволяет воспроизводить это изображение с разрешением, определяемым количеством зон поверхности визуализации.

Данный способ не позволяет задавать разрешение воспроизводимого цветного изображения [2].

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является способ воспроизведения цветного изображения, заключающийся в том, что каждый пиксел цветного изображения воспроизводят на поверхности визуализации, разбитой на зоны, состоящие каждая из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять информацию о трех линейно независимых цветах, содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения, причем в процессе воспроизведения цветного изображения множество пикселов воспроизводимого изображения взаимно однозначно отображают на множество зон поверхности визуализации и, в результате такого отображения, на поверхности визуализации получают цветное изображение, образованное зонами, взаимно однозначно соответствующими пикселам воспроизводимого изображения, визуализирующими информацию о трех линейно независимых цветах каждая. Устанавливаемое в данном способе взаимно однозначное соответствие между множеством зон поверхности визуализации и множеством пикселов цветного изображения позволяет воспроизводить это изображение с разрешением, определяемым количеством зон поверхности визуализации.

Однако данный способ не позволяет задавать разрешение воспроизводимого цветного изображения [2].

Целью изобретения является расширение возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе воспроизведения цветного изображения, заключающемся в том, что каждый пиксел цветного изображения воспроизводят на поверхности визуализации, разбитой на зоны, состоящие каждая из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять информацию о трех линейно независимых цветах, содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения, в процессе воспроизведения цветного изображения сначала поверхность визуализации разбивают на элементы, образующие двумерный массив, составленные из одного или из нескольких соседних участков поверхности визуализации каждый, а затем множество пикселов воспроизводимого изображения взаимно однозначно отображают на множество элементов поверхности визуализации, причем для каждого элемента поверхности визуализации, взаимно однозначно соответствующего одному из пикселов воспроизводимого изображения, и для каждого линейно независимого цвета, визуализируемого на поверхности визуализации, количество информации о линейно независимом цвете, используемое при отображении элементом поверхности визуализации информации об этом цвете, содержащейся в соответствующем данному элементу пикселе воспроизводимого изображения, устанавливают в результате умножения количества информации об этом цвете, содержащейся в данном пикселе, на величину, равную отношению количества используемых для визуального представления информации об этом цвете участков, составляющих данный элемент, к количеству участков этой же группы, образующих область поверхности визуализации.

Одной из основных характеристик, определяющих качество визуализированного изображения, является разрешающая способность метода или устройства, с использованием которых было воспроизведено данное изображение. Известно, что разрешающая способность метода (или способа) воспроизведения изображения определяется количеством графической информации, которое может быть показано при визуальном отображении данного изображения. Единицей графической информации, задающей наименьший элемент изображения, которому независимым образом могут быть присвоены цвет, интенсивность и другие характеристики, является пиксел. Пиксел цветного изображения несет в себе информацию о яркости (или о светлоте) и о цвете небольшого участка изображения. Доказано, что любой цвет может быть выражен через три линейно независимых цвета, а количество триад линейно независимых цветов бесконечно велико.

Метод образования цвета, при котором образование различных цветов происходит в результате оптического смешения двух или нескольких световых потоков, называется аддитивным методом. Данный метод наблюдается при рассматривании с определенной дистанции поверхности, покрытой мелкими цветными точками, штрихами или полосками, если угловой размер этих деталей находится за пределами разрешающей способности глаза. При этом вместо отдельных цветных элементов наблюдается однотонная поверхность, цвет которой образован смешением исходных цветов. Этот вид смешения цветов, называемый пространственным оптическим смешением, широко применяется на практике, например, при визуализации изображений в цветных телевизорах, в устройствах отображения цветной графической информации, в цветных печатающих устройствах, в цветных полиграфических машинах и в цветных факсимильных аппаратах.

Очевидно, что поверхность визуализации в каждом из перечисленных устройств может быть разбита на зоны, каждая из которых состоит из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения информацию о трех линейно независимых цветах. Очевидно также, что существует несколько вариантов разбиения такой поверхности визуализации на элементы, включающие в себя один или несколько соседних участков поверхности визуализации каждый. Более того, каждому разбиению некоторой поверхности визуализации на элементы может быть поставлен в соответствие графический шаблон или образ поверхности визуализации, устанавливающий взаимно однозначное соответствие между множеством пикселов некоторого цветного изображения и множеством элементов данной поверхности визуализации, который может быть использован при воспроизведении этого изображения на данной поверхности визуализации.

Процесс воспроизведения цветного изображения на поверхности визуализации предполагает визуальное представление данных, содержащихся в графическом массиве, описывающем цветное изображение. Воспроизведение первичного изображения, как известно, может содержать различные этапы, включая формирование, передачу, преобразование и хранение изображений, являющих собой некоторый образ первичного изображения. При этом каждый предыдущий образ по отношению к следующему образу может быть принят в качестве первичного изображения.

Так, цветное изображение может быть сформировано в процессе накапливания, формализации и кодирования информации о графическом объекте, например, в результате разбиения на пикселы исходного изображения в процессе пространственной дискретизации некоторой сцены телевизионной камерой или сканирующим электронным микроскопом. Другим примером формирования цветного изображения является выполнение графических построений на компьютере с использованием графического редактора или пакета прикладных программ системы автоматизированного проектирования.

Известно также, что цветное изображение может храниться и передаваться как в аналоговой, так и в цифровой форме. Изображение, заданное в аналоговой форме, включает в себя отдельные строки или сегменты, а каждый сегмент аналогового изображения может состоять из отдельных точек, отрезков или других элементов. В случае необходимости преобразование изображения из одной формы представления в другую может производиться на различных этапах воспроизведения исходного изображения. Так, например, существующее в цифровой форме изображение перед выводом на экран цветной электроннолучевой трубки должно быть преобразовано в аналоговую форму. При этом сигналы, необходимые для управления электроннолучевой пушкой (или пушками), полученные в результате цифро-аналогового преобразования, условно можно считать непрерывными. Однако изображение, полученное на экране электроннолучевой трубки, является дискретным, состоящим из областей, визуализирующих информацию о трех линейно независимых цветах. Дискретизация цветного изображения, воспроизводимого на экране цветной электроннолучевой трубки, осуществляется в процессе маскирования поверхности экрана теневой маской или теневой решеткой. Поэтому часть информации, содержащейся в цветном изображении, предназначенной для отображения на экране электроннолучевой трубки, при воспроизведении этого изображения будет утеряна вследствие маскирования поверхности экрана теневой маской или теневой решеткой.

Разбиение поверхности визуализации на элементы может быть выполнено в результате задания числа визуально различимых строк и числа элементов в строке растра. Количество элементов в строке растра может быть выбрано, например, исходя из размеров пятна, оставляемого на поверхности экрана электроннолучевой трубки неподвижным электронным лучом, тремя неподвижными электронными лучами или исходя из размеров зерна люминофора. Очевидно, что любому разбиению строки растра на элементы может быть поставлено в соответствие разбиение на пикселы сегмента цветного изображения, заданного в аналоговой форме. Это означает, что множеству элементов поверхности визуализации, визуализирующих цветное изображение, может быть поставлен во взаимно однозначное соответствие массив элементов, описывающий это изображение.

Очевидно, что качество изображения, воспроизводимого на поверхности визуализации, зависит от разрешения, с которым это изображение может быть отображено на данную поверхность визуализации, и определяется графическим шаблоном, используемым при воспроизведении этого изображения. Поэтому задача повышения качества визуализируемого цветного изображения может быть сведена к формированию графического шаблона, который бы устанавливал взаимно однозначное соответствие между множеством пикселов цветного изображения и множеством элементов поверхности визуализации, имеющих как можно меньшие размеры. В качестве таких элементов при заданном разбиении поверхности визуализации на зоны могут быть выбраны, например, области поверхности визуализации, входящие в состав таких зон.

Более того, используя различные графические шаблоны при воспроизведении на некоторой поверхности визуализации некоторого цветного изображения можно получать изображения, отличающиеся геометрическими размерами. Данные отличия обусловлены тем, что различные разбиения поверхности визуализации на элементы могут отличаться количеством участков поверхности визуализации, образующих отдельный элемент, и, как следствие, размерами элементов, во множество которых взаимно однозначно отображается множество пикселов исходного цветного изображения. Поэтому задача масштабирования воспроизводимого цветного изображения может быть сведена к формированию графического шаблона, который бы устанавливал взаимно однозначное соответствие между множеством пикселов исходного цветного изображения и множеством элементов поверхности визуализации, имеющих заданный размер. При этом из двух изображений, полученных на поверхности визуализации в разные моменты времени при воспроизведении некоторого исходного изображения, меньшие размеры и большее разрешение будет иметь то изображение, при воспроизведении которого были использованы элементы поверхности визуализации меньшего размера.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить возможности способа воспроизведения цветного изображения.

Предлагаемый способ воспроизведения цветного изображения может быть реализован следующим образом.

Рассмотрим пример реализации данного способа, позволяющего повысить разрешение получаемого изображения с одновременным масштабированием этого изображения в обычном цветном телевизоре с кинескопом типа "тринитрон", в котором для маскирования поверхности экрана используется теневая решетка.

Для реализации рассматриваемого способа сначала из полного телевизионного сигнала формируют три электрических сигнала, предназначенных для управления в кинескопе, соответственно, током "красного" электронного луча, током "зеленого" электронного луча и током "синего" электронного луча. Причем, если в данном телевизоре используется цифровая обработка изображения, то изображение, содержащееся в полном телевизионном сигнале, предварительно преобразуют из аналоговой в цифровую форму посредством разбиения каждой строки аналогового изображения на пикселы, количество которых может быть выбрано равным утроенному количеству щелей теневой решетки кинескопа. После завершения необходимых цифровых преобразований изображение из цифровой формы преобразуют обратно в аналоговую форму.

Затем сигнал, предназначенный для управления в кинескопе током "зеленого" луча, задерживают относительно сигнала, предназначенного для управления в кинескопе током "синего" луча, на время, которое понадобилось бы электронному лучу для вычерчивания на поверхности экрана кинескопа отрезка, равного расстоянию между перпендикулярами, опущенными на траекторию движения этого луча из центров двух соседних областей поверхности экрана кинескопа, лежащих на траектории движения этого луча. Одновременно сигнал, предназначенный для управления в кинескопе током "красного" луча, задерживают относительно сигнала, предназначенного для управления в кинескопе током "синего" луча, на время, равное удвоенному времени задержки сигнала, предназначенного для управления в кинескопе током "зеленого" луча. Здесь под областью поверхности экрана кинескопа следует понимать покрытый люминофором одного цвета участок поверхности экрана, на который попадает электронный луч, прошедший через щель в теневой решетке кинескопа.

Далее полученные сигналы в кинескопе преобразуются в три одноцветных оптических изображения, и в результате их оптического сложения на экране кинескопа получается одно многоцветное изображение. При этом количество пикселов цветного изображения, воспроизведенное на экране кинескопа, увеличивается в три раза без изменения геометрических размеров этого изображения.

Рассмотренный пример показывает, что использование предлагаемого изобретения позволяет повысить разрешение цветного изображения, получаемого на поверхности экрана цветного телевизора, и одновременно с этим выполнить масштабирование данного изображения.

Таким образом, предлагаемое изобретение расширяет возможности способа воспроизведения цветного изображения, позволяя задавать разрешение воспроизводимого цветного изображения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Кириллов Е.А. Цветоведение: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Легпромбытиздат, 1987, с. 19 - 24.

2. Бродский М.А. Цветное телевидение. - Мн.: Выш. шк., 1992, с. 8 - 11, 41 - 44, 48 - 50 (прототип).

Формула изобретения

Способ воспроизведения цветного изображения, заключающийся в том, что каждый пиксел цветного изображения воспроизводят на поверхности визуализации, разбитой на зоны, состоящие каждая из трех областей, включающих в себя, соответственно, область первой группы, область второй группы и область третьей группы, образуемых, соответственно, одним или несколькими участками первой группы, одним или несколькими участками второй группы и одним или несколькими участками третьей группы, позволяющими визуально представлять информацию о трех линейно независимых цветах, содержащуюся в пикселах воспроизводимого цветного изображения, отличающийся тем, что в процессе воспроизведения цветного изображения сначала поверхность визуализации разбивают на элементы, образующие двумерный массив, составленные из одного или из нескольких соседних участков поверхности визуализации каждый, а затем множество пикселов воспроизводимого изображения взаимно однозначно отображают на множество элементов поверхности визуализации, причем для каждого элемента поверхности визуализации, взаимно однозначно соответствующего одному из пикселов воспроизводимого изображения, и для каждого линейно независимого цвета, визуализируемого на поверхности визуализации, количество информации о линейно независимом цвете, используемое при отображении элементом поверхности визуализации информации об этом цвете, содержащейся в соответствующем данному элементу пикселе воспроизводимого изображения, устанавливают в результате умножения количества информации об этом цвете, содержащейся в данном пикселе, на величину, равную отношению количества используемых для визуального представления информации об этом цвете участков, составляющих данный элемент к количеству участков этой же группы, образующих область поверхности визуализации.