Способ формирования цвета пикселя. Сравнительная характеристика видов принтеров

Новичкам и занимающимся созданием схем. Полезности. Как определить цвет пикселя.

Мне нравится довести схему до совершенства, в моем понимании этого слова. Гармония цвета для меня значит достаточно много, и когда выбивается какой-то цвет из ряда вон, меня это раздражает.

Например, когда страница загружается, а первая страница вступает в диссонанс с тем, что покажется потом. Часто, заходя на страницу в Ли Ру, открывается зеленое поле, а затем голубая схема. Мне это не нравится. Предпочитаю, чтобы из основного цвета схемы состояла первая загружаемая страница. Если кто-то не понял, где это, вот расклад: "фон страницы" - это то, что мы видим до того, как раскроется схема. И для глаза лучше, если это будет подготовительный этап. Например, страница в голубом дизайне, но голубых оттенков много. Выбор цвета нам дают настройки дизайна, но это маленький набор цветов. Фон страницы должен быть из набора цветов фоновой картинки. Когда страничка грузится и, порой подвисает, то фон страницы и текст уже видно, а картинка еще не раскрыта. Так вот, текст должен уже читаться на фоне первичном. Даже у продвинутых лирушников порой вижу, что бледный фон загрузился, потом текст, светлый же и читать бы уже можно, пусть догружаются цветочки, а н нет, молоко в молоке не читаемо. Схема она как пирог слоеный, фон странички, потом картинка фоновая, потом фон сообщений и текст уже. Так получается, что первыми грузятся нижнее и верхнее, потом уже картинки и фон сообщений. Учитывать это не обязательно, но знать почему, желательно. И тогда можно учесть при создании схем. Чем устойчивее и быстрее линия интернет, тем меньше эти огрехи видны пользователям. А вот при медленном как раз все и видно.

Мастер и этим управится может, а гурману хочется большего. Можно расширить возможности, используя таблицы и флешки, где выбирать подходящий цвет легче. Но на глаз выбрать нужный цвет, абсолютно тот, что на картинке, довольно трудно. Поэтому есть очень удобный онлайн конвертер, где с картинки можно определить цвет пикселя в любой точке. Я им пользуюсь давно. Кому интересно, это

Какую картинку вы закачаете, не имеет значения, но для определения цветов при создании схемы, лучше закачать картинку, которую вы собираетесь использовать, как фон для схемы.

Пока схема в процессе создания, лучше конвертер с закачанной картинкой не закрывать, потому что для определения цветов рамок и текста, удобно обращаться туда же. Кто работает с фотошопом, или корелом, там тоже есть возможности определения цвета пиксела, но порой картинка готова и открывать фотошоп нет необходимости, тогда под рукой сервис определения цвета.

Чтобы не бегать в поисках нужного сервиса, я сохраняю нужные мне ссылки в . Он доступен всем. То, что не нужно делать достоянием общественности, удобно сохранять в верхний пост, указав "только для хозяина дневника". Туда же можно в спешке сохранять информацию в комментариях. Это удобнее, чем в черновике. Как это выглядит в эпиграфе.

Почему я сохраняю в эпиграфе? Так мне доступно с любого компьютера и мои ссылки не пропадают, если вдруг придется переустанавливать программу в случае сбоя любого характера. В эпиграф сохранять просто, для новичков напоминаю, идем:

Настройки->Старые настройки->Настройки дневника->Внизу страницы окошко "эпиграф"->Вносим изменения в эпиграф->Сохранить настройки.

Для начинающих, если не уверены в себе, то прежде, чем в очередной раз вносить изменения в эпиграф, сохраните его содержимое на черновик. В случае, если начудите, просто вернетесь к прежнему варианту. Между ссылками в эпиграфе ставьте какие-то значки типа * или °° чтобы строчки не сливались, будет удобнее пользоваться.

Ну и напоследок хочу напомнить, что снимок экрана должен уметь делать каждый пользователь, это удобно и порой просто необходимо. Чтобы иметь любую картинку, интересную вам, достаточно освоить, как делать скришнот. Это

В графическом режиме есть возможность управлять состоянием каждой точки экрана независимо от состояния других точек. Данный режим обозначается Gr или APA.

В графическом режиме каждой точке экрана соответствует ячейка памяти, которая сканируется синхронно с движением луча по экрану. Это постоянно циклически сканируемая память называется видеопамятью VRAM.

Процесс постоянного регенерирования видеопамяти называется регенерацией изображения.

Количество бит отводимые на каждый пиксель, определяет возможное число состояний пикселя – цвет, яркость, мерцание. При одном бите на пиксель возможно только два состояния: светится или не светится.

При двух битах на пиксель возможно изображение четырех цветов.

При четырех битах - 16 цветов.

При восьми битах – 256 цветов.

Неплохие показатели в режимах: HighColor: 15 бит – 32768 цветов; 16 бит – 65536 цветов. TrueColor: 24 бита – 16,7 млн цветов.

При 15 и 24 бит распределение между базисными цветами такое: 5:5:5; 8:8:8.

Логически видеопамять может быть организована по-разному в зависимости от количества бит на пиксель, каждая ячейка (байт) соответствует 8 или 4 соседним пикселям, таким способом называют линейный способ.

При использовании 8, 16, 24 бит на пиксель также используют линейную организацию, но каждый байт отвечает за цвет пикселя.

Многослойная организация – не эффективна.

Растровый формат хранения информации, при котором биты отображают пиксели, называется битовой картой.

Объем видеопамяти в битах, необходимый для образа экрана, равен произведению количества пикселей в строке на количество пикселей в столбце и на количество бит на пиксель.

Если физический объем видеопамяти больше необходимого отображения матрицы всего экрана, то видеопамять разбивается на страницы.

Видеостраница – объем видеопамяти, необходимый для отображения одного экрана.

Производительность графического адаптера зависит от объема установленной видеопамяти.

Если в графическом режиме в каждой точке экрана есть своя ячейка видеопамяти, то в текстовом режиме видеопамять хранит информацию о символе, занимающем на экране определенный установленный формат.

Знакоместо – матрица точек, в которой отображается один символ.

В видеопамяти хранятся код и атрибуты символа. Адаптер, работающий в текстовом режиме, имеет дополнительный блок – знакогенератор (запоминающее устройство в ОЗУ или в ПЗУ). В знакогенератор поступает код символа, соответствующего данному коду. Объем видеопамяти знакогенератора определяется количеством памяти, необходимым для отображения одного символа и числом символов в знакогенераторе.

Самый простой знакогенератор имеет формат символа 8х8 точек (сюда же входит межсимвольный промежуток, чтобы не сливались символы в строке). Для такого знакогенератора необходимо 8х2 8 = 2кб. Лучшую читаемость имеют матрицы 9х14, 9х16.

Не смотря на то, что текстовый видеоадаптер, по сравнению с графическим, имеет большее число узлов, цена его ниже. Это связано с объемом памяти. В текстовом режиме 25 строк по 80 символов. Требуется: 2кб видеопамяти для символов; 2кб – для атрибутов, при этом матрица может быть 9х14. Графический режим 720х350. Для отображения такой же матрицы в монохромном режиме потребуется 32кб, а в 16-ти цветном – 128кб.

В текстовых режимах экран рассматривается, как совокупность текселов (прямоугольных областей для размещения символов). Каждому текселу соответствует 2 байта в видеопамяти. Четный байт хранит код символа в таблице ASCII, нечетный байт (следующий за ним) кодирует цвет тексела и фона, и другие атрибуты. Этот байт называется байтом атрибутов. При побитной расшифровке байт атрибутов выглядит так: 0, 1, 2 биты – код цвета символа; 3 – яркость символа; 4, 5, 6 – цвет фона; 7 – режим мерцания.

Производительность дисплейного адаптера характеризуется:

1) типом локальной шины (ее разрядностью), теневой видеопамятью и BIOS;

2) эффективностью акселератора (ускорителя);

3) производительностью трехмерных построений;

4) качеством декодирования.

Производительность конкретного адаптера зависит от разрешения, количества цветов, частоты режима развертки.

Формирование цвета

Используется аддитивная система смешивания. Этот механизм аналогичен восприятию цвета человеческим глазом. Три основных цвета: красный, зеленый, синий, комбинации которых дают возможность получить белый цвет. Яркость воспринимается палочками. Интенсивность – колбочками.

Тип фосфорицирующего материала определяет цвет изображения. Для цветных дисплеев используют три различных покрытия, дающих три основных цвета. Основной цвет образуется отдельными точками за счет обстрела их электронами. Дополнительные цвета получают за счет комбинаций основных, изменяя интенсивность обстрела, расширяя спектр.

Цветные дисплеи имеют три электронных пушки, каждая из которых нацелена на фосфорицирующую точку определенного цвета (по горизонтали, по вершинам треугольника). Каждый луч должен попасть в точку нужной триады. Триада – группа из трех точек, каждая из которых дает один из основных цветов. Лучи должны регулироваться, чтобы каждый из них сходился в нужной триаде.

Сравнительная характеристика видов принтеров.

Параллельный порт – самое простое средство для подключения к ПК принтеров.

Преимущества ударных принтеров :

Они реализованы на базе хорошо продуманной технологии, конструкции понятны;

Могут использовать любые вещества, имеющие свойства чернил и любую бумагу;

Дают возможность получать некоторое число копий за счет копировальной бумаги.

Недостатки:

Низкая скорость;

Слабое качество.

Струйные принтеры

Технология, используемая в струйных принтерах, намного проще, чем в лазерных; для нее необходимы менее дорогостоящие материалы. В струйных принтерах жидкие чернила распыляются непосредственно на бумагу-в те места, где в лазерном принтере формируется массив из точек.

В настоящее время существует два основных типа струйной печати: термическая и пьезоэлектрическая. Эти термины описывают технологию разбрызгивания чернил из картриджа через сопла. Картридж состоит из резервуара с жидкими чернилами и небольшими (около одного микрона) отверстиями, сквозь которые чернила выталкиваются на бумагу. Количество отверстий зависит от разрешения принтера и может колебаться от 21 до 256 на один цвет. В цветных принтерах используются четыре (или больше) резервуара с различными цветными чернилами (голубой, пурпурный, желтый и черный). При смешивании этих четырех цветов можно воспроизвести практически любой цвет. В некоторых моделях принтеров используется один картридж с тремя резервуарами с цветными чернилами (голубой, пурпурный и желтый).

Улучшение качества струйной печати

ü Изменение размеров и формы сопел. Уменьшая диаметр сопла, можно получить меньшую каплю, т.е. увеличить разрешение.

ü Многокрасочная слоевая печать. используется капля объемом 5 пиколитров и 29 цветов в единичной точке, что позволяет получить около 3 500 комбинаций цветов в одной точке.

ü Снижение объема капли..

ü Улучшение программного обеспечения.

Сильной стороной струйных принтеров является фотопечать. У специальных фотопринтеров, кроме основных четырех цветов добавляются еще два: светло-пурпурный, светло-голубой.

Лазерные принтеры в отличие от матричных и струйных являются постраничными. Страница формируется в памяти. Полный цикл обработки состоит из пяти этапов:

1. Данные принимает, находящийся в принтере процессор.

2. Перенос данных на экспонирующий барабан.

3. Перенос тонера на барабан.

4. Закрепление тонера.

5. Уборка излишек тонера.

При цветной печати используются тонеры основных цветов: черного, красного, желтого, голубого.

В лазерных принтерах объем памяти от 12 до 24 Мб, максимальный – 208Мб, скорость печати до 32 страниц в минуту, энергопотребление от 11 до 56Вт.

Цв.струйн.принт.

Проще и дешевле всего обойдется печать документа на цветном струйном принтере.

Практически все существующие на сегодняшний день струйные принтеры обладают возможностями цветной печати. В них используется два картриджа: один содержит черные чернила, а другой- три остальных цвета. Преимуществом такого конструктивного исполнения является упрощенная процедура замены картриджа, а недостатком - увеличение стоимости цветного картриджа (в случае, если один цвет закончился раньше остальных).

Цв.лазерн.принтеры

Для данного типа печати применяется та же технология, что и в монохромных моделях, только вместо одноцветного тонера используется четырехцветный. Цветные лазерные принтеры печатают не все цвета одновременно, а лишь один. Это объясняется наличием только одного фоточувствительного барабана; одна страница печатается за четыре прохода.

Механизм подачи бумаги в цветном лазерном принтере весьма сложен. При монохромной печати требуется обеспечить одинаковую скорость поворота барабана и подачи бумаги, а при цветной необходимо вернуть напечатанный лист и повторить процесс печати четыре раза.

Цветная лазерная печать - самая качественная технология печати. Но стоимость все еще довольно высока. Однако скорость печати таких принтеров невысокая.

Мало распространены такие виды:

Принтеры с тверд чернилами

Существуют “твердые” струйные принтеры, в которых вместо жидких чернил используются твердые стержни. Такие модели выпускаются фирмой Tektronix (фирма Xerox).

В процессе печати стержень расплавляется и краска переносится на барабан, а с него на бумагу.

Каждый пиксель растрового изображения содержит информацию о цвете. Представление информации в компьютере основывается на двоичной системе счисления. Минимальный размер цветовой информации в пикселе - 1 бит, т.е. в простейшем случае пиксели на экране могут быть "включены" или "выключены", представляя собой белый и черный цвет. Количество оттенков, которые может воспроизводить отдельный пиксель определяется глубиной цвета (максимум - 32 бита), позволяющей показывать на экране монитора до 16,7 млн. цветовых оттенков.

К полноцветным относятся типы изображений с глубиной цвета не менее 24 бит, то есть каждый пиксель такого изображения кодируется как минимум 24 битами, что дает возможность отобразить не менее 16,7 миллиона оттенков. Поэтому иногда полноцветные типы изображения называют True Color (истинный цвет).

Если мы работаем с черно-белыми изображениями, то цвет кодируется нулем или единицей. Никаких проблем в этом случае не возникает. Для несложных рисунков, содержащих 256 цветов или столько же градаций серого цвета, нетрудно пронумеровать все используемые цвета. Но, для изображений в истинном цвете, содержащих миллионы разных оттенков, простая нумерация не подходит. Для них разработаны несколько моделей представления цвета, помогающих однозначно определить любой оттенок. Цветовые модели позволяют с помощью математического аппарата описать определенные цветовые области спектра.

Цветовая модель (режим) представляет собой правило обозначения цветов пикселей документа. Так как компьютер использует для обозначений цветов числа, необходимо ввести некоторое правило преобразования этих чисел в отображаемые устройствами вывода цвета и наоборот. Таких правил может быть несколько, поэтому каждое из них получает свое название.

Наиболее распространенными цветовыми моделями являются:

· битовый - 2 цвета - черный и белый;

· cерый - 256 градаций серого;

· RGB - red, green, blue - красный, зеленый, синий;

· CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, blacK - голубой, пурпурный, желтый, черный.

Разные режимы нужны для того, чтобы отобразить в файле особенности последующего вывода изображения на какое-либо устройство или сохранения в файле. Разные устройства вывода изображений могут работать по различным принципам, используя физические явления, не имеющие друг с другом практически ничего общего. Например, на экране монитора с электронно-лучевой трубкой (а также аналогичного телевизора) изображение строится при помощи засветки люминофора пучком электронов. При таком воздействии люминофор начинает излучать свет. В зависимости от состава люминофора, этот свет имеет ту или иную окраску. Для формирования полноцветного изображения используется люминофор со свечением трех цветов - красным, зеленым и синим. Поэтому такой метод формирования цвета называют RGB (Red, Green, Blue - Красный, Зеленый,Синий ). Сами по себе зерна люминофора разных цветов позволяют получить только чистые цвета (чистый красный, чистый зеленый и чистый синий). Промежуточные оттенки получаются за счет того, что разноцветные зерна расположены близко друг к другу. При этом их изображения в глазу сливаются, а цвета образуют некоторый смешанный оттенок. Регулируя яркость зерен, можно регулировать получающийся смешанный тон. Например, при максимальной яркости всех трех типов зерен будут получен белый цвет, при отсутствии засветки - черный, а при промежуточных значениях - различные оттенки серого. Если же зерна одного цвета засветить не так, как остальные, то смешанный цвет не будет оттенком серого, а приобретет окраску. Такой способ формирования цвета напоминает освещение белого экрана в полной темноте разноцветными прожекторами. Свет от разных источников складывается, давая различные оттенки. Поэтому такое представление цвета (цветовую модель) называют аддитивной (суммирующей).

При выводе изображения на печать используются другие технологии. Это может быть, например, струйная печать или многокрасочная печать на типографской машине. В этом случае изображение на бумаге создается при помощи чернил разных цветов. Накладываясь на бумагу и друг на друга, чернила поглощают часть света, проходящего сквозь них и отражающегося от бумаги. Если чернила густые, то они сами отражают свет, но не весь. Таким образом, отраженный от картинки цвет приобретает ту или иную окраску, в зависимости от того, какие красители и в каких количествах были использованы при печати. Обычно при таком способе цветопередачи для получения промежуточных оттенков используются чернила четырех цветов: голубой, пурпурный, желтый и черный.

Такую цветовую модель называют CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, Blасk (Голубой, Пурпурный, Желтый, Черный ). Теоретически для получения любого из оттенков достаточно только голубого, желтого и пурпурного цветов.

Однако на практике крайне сложно получить их смешением чистый черный цвет или оттенки серого. Так как в цветовой модели CMYK оттенки образуются путем вычитания определенных составляющих из белого, ее называют субтрактивной (вычитающей). Кроме различных печатающих устройств, эта цветовая модель используется в фотопленке и фотобумаге. Там также содержатся слои, чувствительные к голубому, желтому и пурпурному свету.

В файлах изображений, сохраненных в режимах RGB и CMYK, для каждого пикселя записываются значения всех трех или четырех компонентов. Для вывода изображения на черно-белые (монохромные) устройства, а также для некоторых других целей лучше всего подходит изображение в режиме градаций серого (grayscale). В этом режиме для каждого пиксела записывается только одно значение - его яркость.

При печати изображений на некоторых принтерах, а также для получения определенных изобразительных эффектов используется режим Bitmap (Битовый). В этом режиме любая точка изображения может быть либо белой, либо черной. Существуют и другие цветовые режимы. Например, для записи изображений в форматах, ограничивающих допустимое число цветов (таких как GIF), эти изображения надо предварительно перевести врежим индексированных цветов . При этом составляется палитра, которая и используется при дальнейшей работе. Палитра (palette) - набор цветов, используемых в изображении или при отображении видеоданных. Палитру можно воспринимать как таблицу кодов цветов (обычно в виде RGB-троек байтов в модели RGB). Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели. Палитра может принадлежать изображению, части изображения, операционной системе или видеокарте. При попытке использовать не входящий в палитру цвет он заменяется ближайшим цветом, занесенным в нее.

Литература

1. http://www.nat-soul.ru/?set=lib-inf&mc=3&full - Портал Поповой Натальи Алексеевны. Базовый курс Windows и Интернет. Методическое пособие.
2. http://www.ppf.krasu.ru/informatica/graph/slide_graph.htm - технология работы с графической информацией. Лекция.
3. http://www.cultinfo.ru/cultura/2004-08/v_gostyach.htm - ежемесячный журнал о культуре Вологодской области. В гостях у Максима Кудерского.
4. http://doc.trecom.tomsk.su/Papers/Open%20System/os/33-2.rhtml.htm - Карл Маховер. Четыре десятилетия машинной графики.
5. http://compgraph.ad.cctpu.edu.ru/- Ю. Дёмин, А. В. Кудинов. Компьютерная графика.
6. http://www.computerbooks.ru/books/Graphics/32/index.html - ComputerBooks.ru - Электронные книги по графическим программам. Мануал Photoshop 7.0.
7. http://lit999.narod.ru/images.html - Владимир Чаплинский. Короткая информация о форматах хранения изображений.
8. http://www.seegix.net/page.php - Seegix - учебник по компьютерной графике.
9. http://www.vladobladm.vtsnet.ru/pc_katalog/pc_doc/Xara/1.htm - региональный информационно-компьютерный каталог. Книга по созданию графики в Corel Xara.
10. http://club-edu.tambov.ru/methodic/fio/p4.doc - Иванова О.Г., Орлов В.В., Радченко И.М., Сабурова А.В. Подготовка мультимедийных материалов. Создание мультимедийных презентаций. Учебно-методическое пособие (doc-файл). Тамбов 2002 г.

http://club-edu.tambov.ru/methodic/cg/content.html

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08

Изобретение относится к схемам и устройствам управления матричными индикаторами, в которых цвет пикселя формируется из разноцветных подпикселей, выполненных из светодиодов и других элементов. Его применение при построении больших индикационных панелей, светодиодных прожекторов и других устройств освещения и индикации позволяет получить технический результат в виде обеспечения управления цветом пикселя при произвольном количестве и спектре подпикселей, высокого качества отображения цвета, снижения стоимости изготовления и эксплуатации. Заявляемый способ предполагает установку в пиксель произвольного числа подпикселей, оценку свойств каждого подпикселя, формирование управляющего сигнала каждого подпикселя, вычисление разницы между полученным и требуемым сигналами цвета в выбранном линейно-независимом базисе и последовательный переход к следующему подпикселю с учетом приоритетов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

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.

Известен , стр.9-10, способ формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя базовых цветов (RGB), каждый из которых характеризуется известным максимальным значением цвета Y max,i , , заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают вектор цвета каждого подпикселя Y i равным компонентам входного векторного сигнала цвета пикселя.

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.

Недостатком этого способа являются ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что он применим только при наличии трех подпикселей "чистой" цветности R, G и В.

Наиболее близким к заявляемому является способ формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя различной цветности и яркости, каждый из которых характеризуется известным вектором максимального значения цвета Y max,i , , заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Y i так, чтобы компоненты этого вектора не превосходили входной сигнал цвета F i и максимальное значение цвета Y max,i этого подпикселя.

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.

Недостатками данного способа являются ограниченная область применения, которые заключаются в следующем:

Способ не учитывает нелинейность зависимости яркости подпикселей от управляющего сигнала, что приводит к цветовым искажениям.

Способ применим по входным сигналам пикселя, представленным только в базисе RGB, в то время как во многих применениях более удобны другие базисы.

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.

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.

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.

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.

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 Y max,i , , заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Y i так, чтобы компоненты этого векторного сигнала не превосходили входной векторный сигнал цвета F i и максимальное значение векторного сигнала цвета Y max,i этого подпикселя, в пиксель дополнительно устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости, измеряют зависимость векторного сигнала цвета Y i каждого подпикселя от управляющего сигнала I i , устанавливают приоритеты между подпикселями, последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя F i выбранный векторный сигнал цвета Y i подпикселя и используют результат ΔF i в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя F i+1 , в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпиксела F i используют входной векторный сигнал цвета пикселя F, формирование управляющих сигналов I i , подпикселей производят с учетом зависимости векторного сигнала цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Y i (I i) и так, чтобы сумма векторных сигналов цвета Y i всех подпикселей стремилась ко входному векторному сигналу пикселя 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 F гр. и суммой выбранных векторных сигналов цвета Y i группы подпикселей.

По пункту 3 формулы изобретения в способе по п.п.1, 2 для каждого подпикселя выбирают максимальным векторный сигнал цвета Y i .

По пункту 4 формулы изобретения в способе по п.п.1, 2 многократно повторяют выбор векторов цвета Y i , всех подпикселей, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному и увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Y i на выбранный шаг дискретизации.

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.

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 . 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 , 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.

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.

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 Y max . 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 Y i (I) , заданных в базисе (x,y,z). Функции Y i (I) образуют базис размерности n. Задача отображения цвета состоит в том, чтобы подобрать для каждого i-го подпикселя такое значение управляющего сигнала I i так, чтобы сумма векторов Y i (I i) 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 Y i (i) при любых значениях I. Задача еще более осложняется, если размерность базиса Y i (I) велика. Однако можно получить ее приближенное решение, используя соответствующие методы.

Одним из наиболее простых приближенных (квазиоптимальных) является способ, в соответствии с которым на каждом шаге векторы Y i (I) выбираются максимальными, но не превосходящими F i и Y max,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 Y i (I i) близки к базису или, если число подпикселей велико. Однако в результате его применения может возникнуть ошибка, которая зависит в основном от того, насколько Y i (I i) соответствуют ортогональному базису.

Вторым приближенным способом является последовательное, в соответствии с приоритетами, увеличение модулей Y i (I i) с выбранным шагом, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному. В результате ошибка приближения может не превышать выбранный шаг.

Существенные отличия заявляемого способа по сравнению с аналогами характеризуют следующие признаки.

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.

В прототипе помимо трех обычных RGB подпикселей установлен только один яркостный подпиксель - W. Большее количество подпикселей не может использоваться принципиально из-за особенностей способа .

Измеряют зависимость вектора цвета Y i каждого подпикселя от управляющего сигнала I i . Как уже отмечалось, для светодиодов эта зависимость существенно нелинейна, и при выборе управляющего сигнала I учет этой зависимости необходим для улучшения цветопередачи.

В прототипе указанная нелинейность не учитывается.

Устанавливают приоритеты между подпикселями. Приоритеты позволяют выбрать наилучшую, например, с энергетической точки зрения последовательность выбора вектора цвета Y i . 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.

В прототипе все подпиксели равны по приоритетам.

Последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя F i выбранный вектор цвета Y i подпикселя и используют результат ΔF в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя F i+1 , в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпикселя F 1 используют входной векторный сигнал цвета пикселя F. Такой подход (фиг.3) позволяет постепенно приблизить вектор цвета пикселя Y={Y 1 ,Y 2 ,...,Y n } 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.

В прототипе подпиксели взаимонезависимы и необходимости в установлении приоритетов нет.

Формирование управляющих сигналов I i , подпикселей производят с учетом зависимости вектора цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Y i (I i). В результате этой процедуры нужно получить сигнал I i (ток, который надо подать в i-й подпиксель), являющийся нелинейной обратной функцией цвета подпикселя I(Y i) и известной в результате измерений, описанных выше. Эта процедура позволяет скомпенсировать нелинейную зависимость цвета подпикселя от управляющего сигнала I i , 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.

В прототипе указанная нелинейность излучающих свойств подпикселя не учитывается.

Выбор векторных сигналов цвета подпикселей Y i выполняют так (фиг.3), чтобы их суммарное значение стремилось ко входному векторному сигналу пикселя F. Этот признак означает, суммарный сигнал цветов Y i всех подпикселей должен быть как можно ближе ко входному сигналу пикселя F.

В аналоге 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 формируется дополнительный сигнал яркости W, в результате выходной суммарный сигнал RGBW оказывается большим, чем F, но при сохранении цветности.

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 ΔF гр между входным сигналом цвета группы подпикселей F гр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Y i группы подпикселей или равную ей сумму разностей между векторным входным сигналом каждого подпикселя в группе F i и выбранным для этого подпикселя векторным сигналом цвета Y i . 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 F гр. Указанный сигнал может быть распределен между ними с использованием различных, априорно установленных правил. Например, равномерно. При этом входной векторный сигнал каждого подпикселя становится равным F гр /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 F гр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Y i группы.

В прототипе пиксель образуют всего 4 подпикселя разной (RGBW) цветности, и эта задача не решается.

По п.3 формулы изобретения признак: векторный сигнал цвета Y i каждого подпикселя выбирают максимальным, означает следующее. При выборе управляющего сигнала I i каждого подпикселя нужно стремиться к тому, чтобы хотя бы одна компонента векторного сигнала цвета Y i совпала с соответствующей компонентой или входного векторного сигнала цвета F i или максимального значения цвета Y max,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 Y i . В результате за один проход удается получить все значения управляющих сигналов I i .

В прототипе также может решаться задача максимизации Y i , но только для одного - яркостного - подпикселя. Для остальных подпикселей имеется строгое соответствие между входными и выходными RGB сигналами.

По п.4 формулы изобретения признак: многократно повторяют выбор векторов цвета Y i , 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 Y i 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 Y i . 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 Y i , . В результате после нескольких итераций ошибка может быть уменьшена до величины шага дискретизации.

В прототипе используется ортогональный базис RGB, и данная задача не решается.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:

Фиг.1 - принцип действия прототипа.

Фиг.2 - положение входного векторного сигнала F и функции Y(I) в базисе (x,y,z).

Фиг.3 - процесс формирования заданного входного векторного сигнала F из функций Y(I).

Фиг.4 - схема управления подпикселем.

Рассмотрим варианты реализации заявляемого способа.

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 Y max . 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.

Измеряют зависимость векторного сигнала цвета Y каждого подпикселя от управляющего сигнала I. Сигнал цвета Y i , 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).

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.

Принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F. Задача всех схем управления подпикселями состоит в том, чтобы найти управляющие сигналы I i для всех подпикселей, такие, чтобы сумма векторных сигналов Y i (I i) стремилась ко входному векторному сигналу пикселя 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 Y i (I i) и соответствующий ей управляющий сигнал I i . Это сделать возможно, так как зависимость Y i (I) известна. Значение векторной функции (ее координаты в выбранном базисе) Y i (I i) должны удовлетворять ряду условий. Во-первых, Y i (I i) не должна превосходить максимальное значение цвета соответствующего подпикселя Y max,i . Это условие означает, что подпиксель может выработать лишь ограниченный цвет. Во-вторых, Y i (I i) не должна превышать ни по одной из координат входной сигнал подпикселя F i , т.е. цвет подпикселя не должен превышать задание. В первом подпикселе - это величина F, а в остальных F i .

Вычитают из входного векторного сигнала цвета каждого подпикселя F i выбранный векторный сигнал цвета Y i этого подпикселя. Результирующая величина ΔF i , фиг.2, показывает насколько сумма сигналов Y i близка к F.

Полученный результат используют в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего менее приоритетного подпикселя F i+1 . Таким образом, схема управления следующим подпикселем продолжает приближать сумму сигналов Y i к 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.

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 F гр 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 I i и разность ΔР i между распределенным по установленному правилу входным сигналом F i этого подпикселя и выбранным значением вектора цвета Y i . Тогда в качестве входного векторного сигнала цвета F следующего после группы подпикселя нужно использовать разность между входным сигналом цвета группы подпикселей F гр и суммой выбранных векторных сигналов цвета Y i группы подпикселей либо, что эквивалентно, - разность между F гр и суммой ΔF i в группе.

При реализации заявляемого способа может использоваться разная стратегия выбора векторного сигнала цвета Y i (I i).

Простейшим вариантом является выбор максимального значения Y i (I i) 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 F ош, фиг.2, может оказаться большой, особенно при смешанных цветностях подпикселей.

Другой вариант выбора векторных сигналов цвета Y i , подпикселей предполагает возвращение от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному, увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Y i на выбранный шаг дискретизации. Такая многократно повторяющаяся процедура обеспечивает постепенное продвижение суммы векторов Y i к желаемому значению F. При этом окажутся задействованными все необходимые подпиксели, а точность приближения окажется выше.

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:

1. излучатель (светодиод).

2. формирователь управляющего сигнала I i .

3. формирователь векторного сигнала цвета подпикселя Y i .

4. вычитатель векторов.

5. вычитатель векторов.

6. схема обнаружения нуля.

7. схема устройства управления подпикселем.

Излучатель 1 (светодиод) предназначен для формирования светового сигнала.

Формирователь 2 управляющего сигнала I i 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).

Формирователь 3 векторного сигнала цвета подпикселя Y i предназначен для преобразования тока I i в векторный сигнал Y i , 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 Y i в выбранном базисе. Блоки могут быть реализованы в виде операционного усилителя с нелинейной обратной связью.

Вычитатель векторов 4 предназначен для нахождения разности ΔF i , фиг.2, между векторным сигналом цвета Y i и входным векторным сигналом F i . Вычитание осуществляется раздельно по координатам выбранного базиса с использованием операционных усилителей.

Вычитатель векторов 5 предназначен для нахождения разности между векторным сигналом цвета Y i и максимальным векторным сигналом цвета данного подпикселя Y max,i . Вычитание осуществляется раздельно по координатам выбранного базиса с использованием операционных усилителей.

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.

Устройство управления подпикселем 7 предназначено для управления цветом одного подпикселя. Все подпиксели имеют аналогичные схемы, а варианты реализации заявляемого способа отличаются внешними схемами.

Устройство работает следующим образом. Будем считать, что пиксель состоит из произвольного числа подпикселей с известными характеристиками. В исходном состоянии формирователи управляющего сигнала I i всех подпикселей обнулены. На вход вычитателя 4 наиболее приоритетного - первого - подпикселя подан входной векторный сигнал пикселя F. На входы F i вычитателей 4 последующих подпикселей подаются выходные сигналы ΔF i с вычитателей 4 предшествующих подпикселей F i-1 . Сигнал запуска первого подпикселя подается извне и служит для запуска схемы. Выходной сигнал "окончание i" схемы обнаружения нуля 6 i-го, 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 Y max,i и зависимость вектора Y i (I i). Эту информацию можно получить путем измерений или из справочников. Векторную величину Y max,i подают на вход вычитателя 5 каждого подпикселя, а зависимость Y i (I i) вводят в виде параметров формирователей 3 векторного сигнала цвета подпикселя.

При подаче запускающего сигнала на вход формирователя 2 первого подпикселя сигнал I 1 на его выходе начинает нарастать и увеличивается яркость свечения светодиода 1. Формирователь 3 вырабатывает нарастающий векторный сигнал Y 1 (I 1), который соответствует текущей яркости и цветности первого светодиода. Это сигнал путем вычитания в блоках 4 и 5 сравнивается с максимальным вектором Y max,1 и со входным сигналом подпикселя F 1 =F. Если сигнал Y 1 (I 1) в некоторый момент времени хотя бы по одной из координат Y max,1 или F 1 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=(F 1 -Y 1 (I 1)). 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 Y i (I i), по п.п.1 и 3 формулы изобретения.

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 ΔF i внутри группы. Эту операцию может выполнить суммирующий операционный усилитель.

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.

Таким образом, описанное устройство подтверждает возможность технической реализации заявляемого способа.

Достоинствами заявляемого способа по сравнению с известными авторам аналогами являются:

1. Расширенные возможности по яркости пикселя.

2. Высококачественная цветопередача.

3. Сниженная стоимость эксплуатации.

4. Возможность применения при любом типе подпикселей (от ламп накаливания до светодиодов).

5. Возможность использования при любом способе задания исходной информации (произвольном базисе).

6. Возможность построения различных устройств отображения и освещения с заданными свойствами из недорогих компонентов.

Источники информации

1. Глушаков С.В., Кнабе Г.А. Компьютерная графика. Учебный курс, Харьков - "Фолио", Москва "ACT", 2001, 500 с.

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.

3. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б.Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 528 с.

1. Способ формирования цвета пикселя, содержащего три подпикселя различной цветности и яркости, каждый из подпикселей характеризуется известным максимальным значением векторного сигнала цвета Y max,i , заключающийся в том, что принимают входной векторный сигнал цвета пикселя F , выбирают векторный сигнал цвета каждого подпикселя Y i так, чтобы компоненты этого векторного сигнала не превосходили входной векторный сигнал цвета F i и максимальное значение векторного сигнала цвета Y max,i этого подпикселя, отличающийся тем, что в пиксель дополнительно устанавливают произвольное число подпикселей различной цветности и яркости, измеряют зависимость векторного сигнала цвета Y i каждого подпикселя от управляющего сигнала I i , устанавливают приоритеты между подпикселями, последовательно от наиболее приоритетного к менее приоритетному подпикселю вычитают из входного векторного сигнала цвета подпикселя F i выбранный векторный сигнал цвета Y i подпикселя и используют результат ΔF в качестве входного векторного сигнала цвета для следующего подпикселя F i+1 , в качестве входного векторного сигнала цвета первого подпикселя F 1 используют входной векторный сигнал цвета пикселя F, выбор управляющих сигналов I i подпикселей производят с учетом зависимости векторного сигнала цвета каждого подпикселя от управляющего сигнала Y i (I i) и так, чтобы сумма векторных сигналов цвета Y i всех подпикселей стремилась ко входному векторному сигналу пикселя 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 F гр. и суммой выбранных векторных сигналов цвета Y i группы подпикселей.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выбирают максимальным векторный сигнал цвета для каждого подпикселя Y i .

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что многократно повторяют выбор векторных сигналов цвета Y i , всех подпикселей, возвращаясь от наименее приоритетного подпикселя к наиболее приоритетному и увеличивая каждый раз модуль векторного сигнала цвета Y i на выбранный шаг дискретизации.

Любой цвет можно представить в виде комбинации трёх основных цветов: красного, зелёного и синего (их называют цветовыми составляющими). Если закодировать цвет точки с помощью трёх байтов (24 бита), то первый байт будет нести информацию о красной составляющей, второй - зелёной, а третий - синей. Чем больше значение байта цветовой составляющей, тем ярче этот цвет. Задавая любые значения (от 0 до 255) для каждого из трёх байтов, с помощью которых кодируется цвет, можно закодировать любой из 16,5 миллионов цветов.

8 Вопрос. Cmyk

Система CMYK создана и используется для типографической печати.

Аббревиатура CMYK означает названия основных красок, использующихся для четырехцветной печати: голубой (Сyan), пурпурный (Мagenta) и желтый (Yellow). Буквой К обозначают черную краску (BlacK), позволяющую добиться насыщенного черного цвета при печати. Используется последняя, а не первая буква слова, чтобы не путать Black и Blue. Иногда его называют еще «Контур».

Формирование цвета в cmyk:

Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию.

Пример: для получения тёмно-оранжевого цвета следует смешать 30% голубой краски, 45% пурпурной краски, 80% жёлтой краски и 5% чёрной. Это можно обозначить следующим образом: (30/45/80/5).

Применение cmyk:

Область применения цветовой модели CMYK - полноцветная печать. Именно с этой моделью работает большинство устройств печати.

9 Вопрос. Rgb

Цифровая цветовая модель RGB

Цвет компьютерного экрана изменяется от черного (отсутствие цвета) до белого (максимальная яркость всех составляющих цвета: красного, зеленого и синего). На бумаге, напротив, отсутствию цвета соответствует белый, а смешению максимального количества красок - темно-бурый, который воспринимается как черный.

Аббревиатура RGB означает названия трех цветов, использующихся для вывода на экран цветного изображения: Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).

Формирование цвета в RGB: Цвет на экране монитора формируется при объединении лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет.

Любой цвет, который мы видим на экране, можно описать тремя числами, обозначающими яркость красной, зеленой и синей цветовых составляющих в цифровом диапазоне от 0 до 255. Графические программы позволяют комбинировать требуемый RGB-цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Итого получается 256 х 256 х 256 = 16,7 миллионов цветов.

Применение RGB: Изображения в RGB используются для показа на экране монитора. При создании цветов, предназначенных для просмотра в браузерах, как основа используется та же цветовая модель RGB.

10 Вопрос. Интерполяция

Интерполяция изображений работает в двух измерениях и пытается достичь наилучшего приближения в цвете и яркости пикселя, основываясь на значениях окружающих пикселей.

Способы интерполяции изображений в Adobe Photoshop

При интерполяции по соседним (Nearest Neighbor) для добавляемого программой пикселя берется значение пикселя соседнего с ним. То есть, если соседний пиксель красный, то и программа увеличивает разрешение изображения добавлением красного пикселя.

В случае билинейной (Bilinear) интерполяции графический редактор берет среднее цветовое значение пикселов с каждой стороны от вновь создаваемого. Например, между красным и белым цветом появится розовый.

Бикубическая (Bicubic) интерполяция усредняет значение группы не только непосредственно граничащих, но и всех соседних пикселов. Какой диапазон пикселов выбирается для усреднения и по какому алгоритму это усреднение происходит - этим отличаются способы бикубической интерполяции. На иллюстрации выше мы видим варианты бикубической интерполяции в Adobe Photoshop.

Примечание

Разрешение изображения, полученное с помощью программной интерполяции всегда хуже реального (физического) разрешения, так как искусственное добавление пикселей снижает качество изображения (происходит потеря мелких его деталей). Иначе говоря, чем сильнее трансформируется изображение, тем больше оно деградирует.