Brevet FR2737635A1 — publié le 19970207

PROCÉDÉ POUR CORRECTION DES DÉFAUTS DE CHROMATICITÉ ET DE LUMINANCE D'UN tCRAN MATRICIEL ET ÉCRAN MATRICIEL ET CIRCUIT METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCÉDÉ. La présente invention se rapporte au domaine de la visualisation d'images par un projecteur ou rétroprojecteur formant une image sur un écran distant du projecteur. Elle concerne en particulier des projecteurs mettant en oeuvre un écran matriciel plus particulièrement un écran de type LCD. On entendra dans la suite du texte par "projecteur" tout moyen propre à former à distance une image sur un écran. L'invention concerne plus particulièrement la correction de défauts d'équilibre chromatique et de luminance. De tels projecteurs sont connus dans l'état de la technique. L'homme de métier s'est attaché à réduire les défauts affectant les images, en particulier lorsqu'il s'agit d'images de haute qualité destinées à être visualisées sur un écran de grande dimension, tel qu'un mur d'image. Les défauts liés à ce type de projection sont de différents ordres: - défauts géométriques: l'image présente des déformations en barillet en l'absence de correction - défauts de focalisation - défauts d'alignement des tubes formant l'image trichrome - défauts dus à des variations dans le temps. On a proposé dans l'état de la technique des procédés et moyens permettant de corriger au moins en partie de tels défauts. A titre d'exemple, le brevet FR2652695 décrit un procédé de correction automatique de défauts consistant à analyser l'écran au travers d'un filtre spatial et à recourir à deux phases successives d'acquisition d'une image test et de correction des paramètres de formation de l'image vidéo. Ce procédé ne permet toutefois pas de corriger de façon satisfaisante les défauts relatifs à l'équilibre chromatique, notamment dans les zones périphériques de l'écran, ou à la non homogénéité de la luminance. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients par un procédé et des moyens consistant à analyser l'image formée avant correction, à comparer l'image projetée avec l'image de référence, à calculer une table de correction, à charger cette table de correction dans une mémoire rapide et à corriger le signal vidéo commandant les moyens de formation de l'image avec les données ainsi mémorisées. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance des image formées par un projecteur, notamment un projecteur, mettant en oeuvre des écrans matriciels tels que les écrans à cristaux liquides LCD, consistant à enregistrer dans au moins une table de compensation desdits défauts et à multiplier, pixel par pixel, les signaux vidéos R-G-B par le contenu de ladite mémoire. Selon une variante de réalisation, on applique une correction unitaire sur la partie faiblement altérée des images. Ce mode de mise en oeuvre du procédé permet de réduire la capacité des mémoires, la correction n'étant appliquée que sur les zones de plus fortes aberrations, telles les zones périphériques de l'écran. Selon une autre variante de mise en oeuvre, on pondère, pour chaque pixel, la correction apportée aux trois composantes R-G-B du signal vidéo par le signal de luminance. Ce mode de mise en oeuvre permet de privilégier la fidélité chromatique au détriment de l'homogénéité de la luminance Selon une autre variante, on pondère, pour chaque pixel, la correction apportée aux trois composantes R-G-B du signal vidéo par la valeur du plus grand des signaux R-G-B. L'invention sera mieux comprise dans ce qui suit, à la lecture de la description faisant référence aux dessins annexés o: - les figures 1 et 2 représentent un exemple des courbes de la répartition spatiale de l'intensité lumineuse; - la figure 3 représente le schéma de principe d'un circuit de correction pour la mise en oeuvre d'une première variante de réalisation du circuit de correction; - la figure 4 représente le schéma de principe d'un circuit de correction pour la mise en oeuvre d'une deuxième variante de réalisation du circuit de correction. - la figure 5 représente un mode de réalisation du circuit de correction. La figure 1 représente un exemple des courbes spatiales de répartition de l'intensité lumineuse, pour le rouge (courbe en gris) et pour le vert et le bleu (courbe noire). Les défauts chromatiques et de non-homogonéité de la luminance sont principalement imputables à la source lumineuse et aux filtres dichroïques. Par ailleurs, lorsque le spectre d'émission de la source lumineuse est déséquilibré, l'écran présente des taches colorées. Le procédé selon l'invention est destiné à compenser les deux principaux types d'aberrations suivants - les pertes de luminosité dans les angles de l'écran, - les déséquilibres chromatiques locaux se traduisant par des taches colorées sur une plage blanche. Le premier type d'aberration concerne les trois composantes R-G-B du signal vidéo. Il se traduit par un affaiblissement de l'intensité lumineuse dans des zones périphériques et plus particulièrement dans les angles. La compensation de ces aberrations spatiales consiste à appliquer une correction dont la courbe représentée en figure 2 est complémentaire de la courbe de répartition spatiale de l'intensité lumineuse. Pour déterminer la courbe de répartition spatiale avant correction, on utilise une image de référence, par exemple une image formée par une zone uniformément blanche ou grise, et on mesure, point par point, la luminosité, à l'aide d'une caméra ou d'un analyseur de luminosité, pour réaliser une cartographie, pour les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu, précise de la luminosité de l'image réelle formée par le projecteur LCD. On transcrit cette information représentative des aberrations spatiales sur un support informatique de façon à mémoriser une table numérique permettant de calculer la table de compensation. La figure 3 représente le schéma de principe d'un premier circuit de correction. Ce circuit de correction est interposé entre le décodeur de couleurs et l'étage finale du circuit vidéo délivrant les signaux de commande des panneaux LCD correspondant aux trois couleurs RGB. Le circuit reçoit les trois signaux numériques RGB codés en 8 ou 12 bits par exemple. Le circuit comporte 3 tables de conversion (Lock Up Table) LUTR, LUTG et LUTB adressées par le signal de balayage XYprovenant des circuits de commande au drivers X et Y. Ces tables de conversion sont constituées par une mémoire de type RAM d'une capacité de M*N*r*3 bits, o M*N désignant le nombre de pixels de l'écran et r le nombre de bits de codage, par exemple 960*560*8 bits pour chacune des 3 couleurs. 5. En réponse & chaque combinaison de signaux de balayage (xy), la mémoire LUT génère un signal numérique CR.x.Yi de correction]CG.xy codé sur 8 bits. Une série de 3 multiplicateurs (1, 2, 3) délivre des signaux vidéo corrigés qui sont ensuite traités par des Circuits d'écrêtage (4, 5, 6). Le circuit de correction selon ce premier mode de réalisation délivre donc un signal de sortie [R.1 [m n(100,R,, *CR,,XT) jo |X-min(100o,G,, *C,,) (x, y) LB j min alimentant 1' écran LCD. Le circuit selon ce premier mode de réalisation peut être amélioré de manière & augmenter l'efficacité de la correction dans quelques situations particulières: - lorsque la compensation doit affecter un pixel dont le niveau de luminosité atteint la valeur maximale; - lorsque la correction appliquée à l'un des signaux RGB est importante et dépasse le seuil d'êcretage. Dans cette situation particulière, le signal vidéo présente un défaut chromatique - lorsque 1l défaut de luminance ou de chromaticité est très ponctuel et ne concerne qu'un très faible nombre de pixels. Cette situation se traduit par la perte de certains détails de l'image. La première situation est impossible à améliorer: lorsque l'image & projeter correspond à une image totalement blanche, pour laquelle chacune des composante vidéo Rin, Gin et Bin correspond à la valeur maximale avant traitement par le circuit de correction selon l'invention, il n'est pas possible d'augmenter l'une des composantes chromatiques en multipliant le signal d'entrée par le contenu de la mémoire LUT. La deuxième situation concerne l'écrétage de l'un seulement des signaux corrigé par multiplication avec le signal délivré par la mémoire LUT, qui se traduit par une distorsion chromatique. Afin d'éviter une telle distorsion chromatique, on peut appliquer au signal vidéo (Rin, Gin, Bin) (x,y) une correction plafonnée par une valeur LUTout = (Rin, Gin, Bin,)max/ LUTin La figure 4 représente le schéma de principe d'un circuit de correction pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de correction. Il comprend outre les mémoires dans lesquelles sont enregistrées les tables de corrections LUTR, LUTG, LUTB une mémoire (8) LUTmax dont l'entrée est raccordée à un comparateur (7) délivrant en sortie la valeur du plus grand des trois signaux numériques Rin, Gin, Bin reçus à l'entrée du circuit de correction. Les multiplicateurs (1, 2, 3) reçoivent les signaux provenant respectivement de trois comparateurs (9, 10, 11) délivrant un signal dont la valeur numérique correspond à la valeur du plus petit des signaux venant pour le premier de la mémoire LUTmax (8) et pour le second de la table de correction correspondant respectivement à la composante rouge, à la composante verte et à la composante bleue. Une autre amélioration du procédé selon l'invention consiste à lisser les facteurs de correction afin d'éviter la disparition de certains détails de l'image du fait d'une trop forte correction chromatique. On accepte selon cette variante une distorsion chromatique ponctuelle afin de préserver la finesse de la restitution des images. Un circuit pour la mise en oeuvre de cette variante est décrite en figure 5. Le facteur de correction généré par les tables de corrections LUTR, LUTG, LUTB sont transmises & une série de registres & décalage (12, 13, 14) et & un additionneur (15) de. faon & transmettre au multiplicateur (1, 2, 3) un facteur correspondant & une correction moyennée sur plusieurs pixels consécutifs./ Ainsi, la correction peut âtre réalisée en multipliant pour chaque pixel Pi les Sign&ux vidéos Rin, Gin et Bin provenant du décodeur de couleurs, par un coefficient correspondant & la valeur moyenne sur une pluralité de pixels précédents {Pi-n; Pi} du contenu des mémoires respectivement LUTR, LUTG, LUT8. Selon un autre mode de réalisation, la correction peut être obtenue en déterminant pour chaque pixel Pi, des facteurs de correction Ci^, o, n correspondant & la plus petite des valeurs VI et V2 o - Vl désigne la valeur de correction maximale applicable aux signaux Rin, Gin et Bin sans écretage par le circuit de correction, et - V2 désigne la valeur des tables de correction LUTR, LUT0, LUTB et en multipliant les signaux vidéos Rin, Gin et Bin provenant du décodeur. de couleurs, par des coefficients CR, G, B correspondant & la valeur moyenne des signaux sur une pluralit6 de pixels précédents {Pi-n; Pi} des coefficients CiR, a, A. Les aberrations se produisent essentiellement sur les zones périphériques de l'image, en particulier dans les angles. Afin de réduire la capacité des mémoires LUTR, LUTG, LUT3B, il est possible de n'appliquer une correction que pour des valeurs (x,y) correspondant auxdites zones périphériques,. et & appliquer une correction unitaire pour les autres zones. L'6cretage des signaux peut être réalisé par le troncage des signaux issus des multiplicateurs, pour transformer par exemple des signaux de 12 bits en signaux ne comportant plUB que les 8 bits les moins significatifs. La présente invention est décrite dans ce qui précède de façon non limitative. Il est bien évident que l'Homme de Métier sera & même de réaliser différentes variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance des images formées par un projecteur, notamment un projecteur mettant en oeuvre des écrans matriciels, consistant à enregistrer dans au moins une mémoire, au moins une table de compensation desdits défauts et à multiplier, pixel par pixel, les signaux vidéos Rin, Ginet Bin provenant du décodeur de couleurs, par le contenu de la carte mémoire. 2 - Procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique une correction unitaire sur la partie faiblement altérée des images. 3 - Procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé, en ce que, pour chaque pixel, on limite la correction apportée aux trois composantes R-GB du signal vidéo par une valeur plafond LUTout = (Rin, Gin, Bin,)max/ LUTin. 4 - Procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour chaque pixel Pi, on multiplie les signaux vidéos Rin, Ginet Bin provenant du décodeur de couleurs, par un coefficient correspondant à la valeur moyenne sur une pluralité de pixels précédents {Pi-n; Pi} du contenu des mémoires respectivement LUTR, LUTG, LUTB. - Procédé de correction des défauts de chromaticité et de luminance selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque pixel Pi, on détermine des facteurs de correction CiR, G, B correspondant à la plus petite des valeurs Vl et V2 o - V1 désigne la valeur de correction maximale applicable aux signaux Rin, Ginet Bin sans écretage par le circuit de correction, et - V2 désigne la valeur des tables de correction LUTR, LUTG, LUTB et en ce que l'on multiplie les signaux vidéos Rin, Ginet Bin provenant du décodeur de couleurs, par des coefficients CR, G, B correspondant à la valeur moyenne des signaux sur une pluralité de pixels précédents {Pi-n; Pi} des coefficients CiR, G, B- 6 - Circuit de correction des défauts de chromaticité et de luminance des images formées par un projecteur, notamment un projecteur mettant en oeuvre des écrans matriciels, caractérisé en ce qu'il comporte trois mémoires dans lesquelles sont enregistrées les tables de corrections LUTR, LUTG, LUTB pour la compensation desdits défauts, et trois multiplicateurs délivrant des signaux de sortie Rout, Gout et Bout correspondant au produit entre respectivement les signaux vidéo Rin, Gin et Bin provenant du décodeur de couleurs par le contenu desdites mémoires respectivement LUTR, LUTG, LUTB. 7 - Circuit de correction des défauts de chromaticité et de luminance des images formées par un projecteur, notamment un projecteur mettant en oeuvre des écrans matriciels, selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit comparateur propre à délivrer un signal (RGB)max correspondant à la plus grande trois valeurs Rin, Gin et Bin, et une mémoire délivrant un signal LUTout = (RGB)max/LUTin, le circuit de correction comportant en outre 3 comparateurs recevant en entrée d'une part le signal LUTout et d'autre part le signal délivré respectivement par les mémoires LUTR, LUTG, LUTB et délivrant des signaux de sortie correspondant à la plus petite desdites deux valeurs, lesdits signaux de sortie étant transmis aux multiplicateurs délivrant les signaux de sortie Rout, Gout et Bout. 8 - Circuit de correction des défauts de chromaticité et de luminance des images formées par un projecteur, notamment un projecteur mettant en oeuvre des écrans matriciels, selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre trois additionneurs délivrant aux multiplicateurs (1 à 3) des signaux de correction correspondant à la valeur moyenne des signaux de correction pour une pluralité de pixels précédents.