Brevet FR2921785A1 — publié le 20090403

SYSTEME APTE A AFFICHER DES IMAGES AVEC QUATRE COULEURS PRIMAIRES A PARTIR DE DONNEES VIDEO BASEES SUR TROIS COULEURS PRIMAIRES Domaine de l'invention La présente invention concerne un système d'affichage apte à afficher des images avec quatre couleurs primaires à partir de données vidéo basées sur trois couleurs primaires. Ce système est plus particulièrement utilisé pour empêcher la copie de films à l'aide de caméscopes dans les salles de cinéma. Arrière-plan technoloqique de l'invention La demande de brevet WO 2004/040899 divulgue des techniques pour modifier, de manière imperceptible pour l'oeil humain, le spectre des images affichées par un projecteur vidéo de manière à décourager la copie des images à l'aide d'un caméscope. La modification du spectre est obtenue par l'utilisation d'une quatrième composante de couleur primaire. Cette quatrième composante ("ou quatrième primaire") permet la création de spectres ayant des compositions spectrales différentes mais induisant une même perception lumineuse et colorimétrique par l'oeil humain. De tels spectres existent pour chaque couleur car l'oeil humain n'utilise que trois types de récepteurs (ou cônes) pour créer la sensation colorimétrique associée à une lumière. Des spectres produisant des effets identiques sur les trois types de récepteurs apparaissent identiques à l'oeil sans pour autant être obligatoirement spectralement identiques. De tels spectres sont alors dits métamères. On parle également de couleurs métamères ou de mélanges métamères. Les caméscopes ayant généralement des récepteurs lumineux RVB (pour Rouge, Vert, Bleu) sensiblement différents de ceux de l'oeil humain, des spectres métamères pour l'oeil humain ne le sont pas nécessairement pour le caméscope et peuvent apparaître comme différents en chrominance ou en luminance sur la copie filmée par le caméscope. Cet effet est alors utilisé pour insérer des tatouages ou motifs anti-copie dans les images projetées dans les cinémas pour dégrader la qualité des copies faites par un caméscope et pour éventuellement connaître l'origine des copies. Le motif anti-copie est par exemple un message indiquant que le film est une copie illicite ou un code identifiant le film qui a été copié ou la salle de cinéma qui a projeté le film. Si le motif anti-copie est inséré dans une partie de l'image de couleur uniforme, il est par exemple affiché en utilisant un premier mélange de couleurs primaires et le reste de la partie d'image de couleur uniforme est affiché en utilisant un deuxième mélange de couleurs primaires, ces deux mélanges étant métamères. Pour que le motif anti-copie soit le plus visible possible sur la copie illicite, le premier mélange est avantageusement un mélange dans lequel la quatrième composante de couleur primaire est maximale et le deuxième mélange est un mélange dans lequel la quatrième composante de couleur primaire est nulle. La mise en oeuvre de cette technique d'affichage nécessite l'utilisation d'un projecteur de cinéma numérique à quatre couleurs primaires ou de deux projecteurs numériques, l'un affichant trois couleurs primaires et l'autre affichant la quatrième primaire. Dans la suite de la description, on parlera plus généralement de système d'affichage. Les quatre couleurs primaires sont par exemple le rouge, le vert et le bleu et une quatrième couleur primaire qui est différente des trois autres. Cette quatrième primaire est par exemple obtenue en filtrant partiellement la lumière provenant de la source lumineuse rouge, verte et bleue d'un projecteur classique. Par ailleurs, le signal vidéo fourni au système d'affichage étant basé sur les trois composantes de couleur primaire Rouge, Verte et bleue, il convient de le transformer pour générer un signal à quatre composantes. La demande de brevet WO 2004/040899 décrit une méthode pour générer les quatre composantes de couleur primaire à partir du signal à trois composantes reçu par le projecteur mais la méthode présentée dans ce document est très complexe à mettre en oeuvre et difficile à appliquer en temps réel. Résumé de l'invention Un but de l'invention est donc de proposer un système d'affichage d'image vidéo dans lequel les données vidéo à trois composantes couleur présentes à l'entrée du système peuvent être transformées en temps réel en données vidéo basées sur quatre composantes couleur. L'invention concerne un système d'affichage d'image vidéo comprenant : -un circuit de transformation de premières données vidéo d'un pixel d'image basées sur trois composantes de couleur, dites premières composantes de couleur, en des secondes données vidéo basées sur lesdites trois premières composantes de couleur et une composante additionnelle, la valeur de la composante additionnelle desdites secondes données vidéo étant non nulle, - un dispositif d'affichage pour afficher lesdites secondes données vidéo, ledit système étant remarquable en ce que ledit circuit de transformation comporte: - un premier bloc pour transformer lesdites premières données vidéo en coordonnées colorimétriques, dites premières coordonnées colorimétriques, dans un espace de couleur indépendant de tout dispositif d'affichage, - un deuxième bloc pour déterminer, en fonction desdites premières coordonnées colorimétriques, la valeur de la composante de couleur additionnelle desdites secondes données vidéo, - un troisième bloc pour transformer ladite la valeur de composante 30 de couleur additionnelle en secondes coordonnées colorimétriques dans ledit espace de couleur, - un quatrième bloc pour soustraire les secondes coordonnées colorimétriques auxdites premières coordonnées colorimétriques et générer des troisièmes coordonnées colorimétriques dans ledit espace couleur, et -un cinquième bloc pour transformer lesdits troisièmes coordonnées colorimétriques en valeurs basées sur lesdites trois premières composantes de couleur primaire, lesdites valeurs de premières composantes de couleur étant les valeurs basées sur lesdites trois premières composantes de couleur des secondes données vidéo. Le deuxième bloc comprend avantageusement une table de conversion ou look-up table en langue anglaise. Ainsi, tous les blocs du circuit de transformation permettent une transformation en temps réel du signal à trois composantes de couleur en un signal à quatre composantes de couleur. De préférence, la valeur de la composante de couleur additionnelle desdites secondes données vidéo déterminée par le deuxième bloc est la valeur la plus élevée possible permettant l'affichage de la couleur restante représentée par les troisièmes coordonnées colorimétriques par le dispositif d'affichage (il faut que la couleur restante soit dans le gamut de couleur du dispositif d'affichage). Ainsi, si le système est utilisé pour afficher un motif anti-copie, ce motif est le plus visible possible. Dans le cadre d'un système apte à afficher des motifs anti-copie, le système comprend en outre un circuit d'autorisation de transformation intercalé entre le deuxième bloc et le troisième bloc, ledit circuit d'autorisation de transformation recevant en entrée la valeur de la composante de couleur additionnelle déterminée par le deuxième bloc et une information binaire autorisant ou non la transformation des premières données vidéo en secondes données vidéo, lequel circuit délivre ladite valeur de la composante de couleur additionnelle si ladite information binaire autorise la transformation et une valeur nulle sinon. L'information binaire est par exemple une information autorisant la transformation lorsque le pixel courant appartient à un motif anti-copie à insérer dans l'image vidéo. Ainsi, lorsque le pixel courant appartient au motif anti-copie, le pixel est affiché avec quatre couleurs primaires et, sinon, le pixel est affiché avec trois couleurs primaires (la quatrième composante de couleur primaire étant nulle). Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma général d'un premier système d'affichage d'image vidéo conforme à l'invention, - la figure 2 est un schéma général d'un second système d'affichage d'image vidéo conforme à l'invention, et - la figure 3 est un schéma détaillé du circuit de transformation du système d'affichage de la figure 1 ou 2. La figure 1 illustre le schéma d'un premier système d'affichage 10 conforme à l'invention. Ce système d'affichage 10 comporte un circuit de transformation 100 pour transformer les trois composantes de couleur primaire du signal vidéo présent à l'entrée du système d'affichage 10 en un signal à 4 composantes de couleur primaire. Le système 10 comporte également un projecteur numérique 110 connecté aux sorties du circuit de transformation 100. Ce projecteur 110 est dit quadriprimaire puisqu'il permet d'afficher quatre composantes de couleur primaire. Le circuit de transformation 100 reçoit en entrée un signal vidéo comprenant une composante rouge R;n, une composante verte Vin et une composante bleue B; n et délivre en sortie un signal vidéo comprenant une composante rouge Rout, une composante verte Vout, une composante bleue Bout et une composante additionnelle de couleur primaire Jout. La couleur primaire associée à la composante additionnelle est différente des trois autres couleurs primaires. Les quatre composantes Rout, Vout, Bout et Jout sont affichées par le projecteur 110. Le projecteur 110 est par exemple un projecteur DLP (pour Digital Light Processing en langue anglaise ou traitement numérique de la lumière) ou tout dispositif d'affichage apte à afficher plus de trois couleurs primaires. La figure 2 illustre le schéma d'un deuxième système d'affichage 10 conforme à l'invention. Ce schéma se différencie de celui de la figure 1 en ce que le projecteur quadriprimaire 110 est remplacé par deux projecteurs numériques 111 et 112. Les composantes Rout, Vout, Bout délivrées par le circuit de transformation 100 sont affichées par le projecteur 111 et la composante Jout est affichée par le projecteur 112. La couleur primaire associée à la composante additionnelle Jout est par exemple obtenue en filtrant la source de lumière du projecteur 112. Cette couleur primaire est par exemple un jaune, un bleu cyan, un rouge profond, un rouge magenta ou un vert différent du vert de la source de lumière. Les deux projecteurs numériques utilisés sont par exemple des projecteurs DLP (pour Digital Light Processing en langue anglaise ou traitement numérique de la lumière) ou tout dispositif d'affichage apte à afficher plus de trois couleurs primaires. Les composantes de couleur R;n, Vin, B;n en entrée du circuit de transformation 100 représentent la couleur d'un pixel d'image à afficher. Cette couleur peut être représentée par des coordonnées colorimétriques dans un espace de couleur indépendant du dispositif d'affichage (ou "device-independent" en langue anglaise) tel que l'espace XYZ défini par la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE). Les composantes de couleur Rout, Vout, Bout, Jout à la sortie du circuit de transformation 100 représentent la même couleur dans cet espace de couleur. Dans le cas de la figure 2, les composantes Rout, Vout, Bout sont fournies au projecteur 111 et la composante Jout est fournie au projecteur 112. En pratique, les composantes Rout, Vout, Bout sont appliquées respectivement sur les entrées vidéo R, V, B du projecteur 111 et la composante Jout est appliquée simultanément sur les trois entrées R, V, B du projecteur 112. Il est à noter que l'on pourrait envisager d'afficher différemment les couleurs, deux couleurs primaires étant affichées par le projecteur 111 et les deux autres couleurs primaires étant affichées par le projecteur 112. Le circuit de transformation 100 est chargé de calculer en temps réel les quatre composantes couleur Rout, Vout, Bout, JOUI à partir des trois composantes couleur R;n, Vin, B;n. La transformation réalisée par le circuit 100 doit être effectuée dans un domaine linéaire. C'est pourquoi les composantes R;n, Vin et B;n fournies au circuit 100 doivent êtres linéaires. Par conséquent, si tel n'est pas le cas, une transformation supplémentaire doit être appliquée aux composantes R;n, Vin et B;n pour les rendre linéaires et une transformation inverse est appliquée sur les composantes Rout, Vout, Bout et Jout. Cette transformation supplémentaire est par exemple une correction gamma. Dans la suite de la description et par souci de clarté, l'invention sera plus particulièrement décrite dans le cadre d'un système à deux projecteurs conformément à la figure 2 sans qu'on puisse y voir une quelconque limitation de la portée de l'invention à ce mode de réalisation. La couleur générée par le projecteur 111 lorsqu'il reçoit en entrée les composantes Rout, Vout, Bout peut être définie de la manière suivante : KxR Kxv K) KKK K zR K zv KZB et Xout1 Yout1 Zout1 Vout Bout R out 8 -Xout1- La matrice colonne Yout1 représente, dans l'espace des couleurs XYZ, la Zout1 couleur générée par le projecteur 111 lorsqu'il reçoit les composantes Rout, \tout, Bout et la matrice Cl définit la réponse en couleur du projecteur 111. Cette matrice Cl est prédéfinie et propre au projecteur 111. Elle dépend de 5 la réponse spectrale de chacune des couleurs primaires utilisées par le projecteur 111. Z out 2 2921785 De même, la couleur générée par le projecteur 112 lorsqu'il reçoit en entrée la composante Jout peut également être définie de la manière suivante : 10 Xout2 Yout 2 Z out 2-K' X X K' K'z C2 Y Out X out 2 La matrice colonne Yout 2 représente, dans l'espace des couleurs XYZ, la Z out 2 couleur générée par le projecteur 112 et la matrice C2 définit la réponse en couleur du projecteur 112. Cette matrice C2 est prédéfinie et propre au projecteur 112. Elle dépend de la réponse spectrale de chacune des 15 couleurs primaires utilisées par le projecteur 112. Le domaine XYZ étant additif, la couleur résultante affichée sur l'écran par les deux projecteurs 111 et 112 est la somme des couleurs produites par chacun des projecteurs : 20 + X out Yout Z out X out 1 Yout1 Zout1 Xout2 Yout2 X out Yout Z out La matrice colonne représente alors, dans l'espace des couleurs XYZ, la couleur générée par le système d'affichage selon l'invention. Quand la R out - R. in composante additionnelle J0Ut est nulle, on a Vin Bin et donc X out Yout Z _ out _ Kxx Kxv KxB KKK K zx K zv K zB cl Toutes ces notations sont utilisées ci-après pour expliquer le fonctionnement du circuit de transformation 100. La figure 3 illustre plus en détail le schéma fonctionnel du circuit de transformation 100. Le circuit 100 comprend un bloc 1001 pour transformer les composantes R;n, Vin, B;n en coordonnées colorimétriques X0ut, Ynut, Z0Ut dans l'espace XYZ. Cette transformation est opérée à l'aide de la matrice Cl prédéfinie. Le signal après transformation )(out, )(out, Z0 représente la couleur à afficher à l'aide des deux projecteurs. Un deuxième bloc 1002 est ensuite utilisé pour transformer la couleur représentée par les coordonnées X0ut, Ynut, Z0Ut en une composante J0Ut qui représente la composante additionnelle ou quatrième primaire. Ce bloc 1002 est par exemple une table de conversion (ou Look-Up Table en langue anglaise) prédéfinie qui est calculée de manière itérative comme cela est décrit plus loin dans la présente description. Dans le cadre de l'anti-copie définie dans le préambule de la présente description, il est avantageux que cette composante additionnelle J0Ut soit maximale dans l'un des mélanges métamères et soit nulle dans l'autre mélange pour que le message anti- R in Vin B: copie soit le plus visible possible. C'est pourquoi, la valeur de la composante Jout délivrée par le bloc 1002 est de préférence la plus élevée possible. Dans le cadre de l'insertion d'un motif anti-copie dans l'image affichée par le système d'affichage 10, un circuit d'autorisation de transformation 1003 est prévu à la sortie du bloc 1002 pour autoriser ou non la transformation par le circuit de transformation 100 en fonction d'une information binaire présente à l'entrée de ce circuit. Cette information binaire est dans le cas présent une indication de l'appartenance du pixel au motif anti-copie à insérer dans l'image à afficher. Si le pixel considéré appartient au motif anti-copie à insérer, le circuit 1003 délivre le signal Jout et, sinon, il délivre une valeur nulle. Le signal délivré par le circuit 1003 est fourni au projecteur 112. Le signal délivré par le circuit 1003 est également traité par un bloc 1004. Ce bloc transforme le signal Jout en coordonnées colorimétriques Xout2, Yout2 et Zout2 dans l'espace XYZ. Cette transformation est opérée à l'aide de la matrice C2 prédéfinie. Un bloc de soustraction 1005 est ensuite prévu pour soustraire les coordonnées Xout2, Yout2, Zout2 aux coordonnées Xout, Yout et Zout et obtenir xoutl = out-xout2, Youtl =Yout-Yout2 et Zout1ùZout-Zout2 Enfin, les coordonnées Xout1, Yout1, Zout1 sont transformées dans un bloc 1005 en composantes Rout, Vout, Bout à l'aide de la matrice C1-1 qui est l'inverse de la matrice Cl prédéfinie. Les composantes Rout, Vout, Bout sont alors fournies au projecteur 111. Comme mentionné précédemment, le bloc 1002 sert à déterminer une valeur Jout à partir des coordonnées Xout, Yout et Zout. Ce bloc est par exemple une table conversion prédéfinie et cette table est par exemple calculée de manière itérative comme suit : a) affecter une valeur positive maximale à la composante Jout, b) calculer les coordonnées colorimétriques Xout,, Yout1, Zout1 telles que - Xout1 Yout1 Z out 1 - X out Xout2 Yout 2 Z out 2 X out Yout Z out -K'X - K'y K'z 'fout c) vérifier que les coordonnées Xout,, Youti, Zout1 sont à l'intérieur du gamut de couleur du projecteur 111 et, tant que lesdites coordonnées Xout,, Yout1, Zout1 sont en dehors du gamut de couleur du projecteur 111, décrémenter Jout d'une quantité préfinie et recommencer à l'étape b). Si les valeurs des composantes de couleur sont comprises entre 0 et 255, on décrémente par exemple de 1 la valeur de Jout. On peut également utiliser un pas de décrémentation supérieur à 1 mais les valeurs Xout,, Youti, Zout1 obtenues seront alors sous-optimales. Dans un langage plus informatique, le procédé peut s'écrire de la façon suivante : Pour toutes les combinaisons possibles (Xout,Yout,Zout), -prendre Jout égal à une valeur maximale, par exemple 255; - calculer le triplet (Xout2,Yout2,Zout2) tel que Xout2 Yout 2 Z out 2 - K'X - K'y K'z 'Joui - calculer le triplet (Xoutl,Youtl,Zout1) tel que Xoutt Yout 1 Z out l )(out ù X out 2 Yout ù Yout 2 Zout ù Zout2 - tant que le triplet (Xoutl,Youtl,Zout1) est à l'extérieur du gamut de couleur du projecteur 111, - Jout = Jout ù 1 - calculer le triplet (Xout2,Yout2,Zout2) tel que Xout2 Yout 2 Z out 2 -K'X - K'y K'z 'Joui - calculer le triplet (Xout,,Yout,,Zout,) tel que X out 1 Yout 1 Zoutt )(out ù X out 2 Yout ù Yout 2 Zout ù Zout2 Fin - associer, dans la table conversion, la valeur J0 à la combinaison (Xout,Yout,Zout) considérée. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. En particulier, l'homme du métier pourra utiliser des composantes de couleur primaire autre que le rouge, le vert ou le bleu. Par ailleurs, l'invention ne limite pas aux modes de réalisation présentés aux figures 1 et 2 mais concerne tout système d'affichage apte à afficher au moins quatre couleurs primaires, par exemple des afficheurs DLP ou LCD comportant plus de 3 primaires pour afficher un gamut étendu. REVENDICATIONS 1) Système (10) d'affichage d'image vidéo comprenant : - un circuit de transformation (100) de premières données vidéo (R;n, Vin, B;n) d'un pixel d'image basées sur trois composantes de couleur, dites premières composantes de couleur, en des secondes données vidéo (Rouf, Vout, Bout, Jout) basées sur lesdites trois premières composantes de couleur et une composante additionnelle (Jour), la valeur de la composante additionnelle desdites secondes données vidéo (Jour) étant non nulle, - un dispositif d'affichage (110;111,112) pour afficher lesdites secondes données vidéo, caractérisé en ce que ledit circuit de transformation (100) comporte: - un premier bloc (1001) pour transformer lesdites premières données vidéo (R;n, Vin, B;n) en coordonnées colorimétriques (Xout, Yout, Zout), dites premières coordonnées colorimétriques, dans un espace de couleur (CIE XYZ) indépendant de tout dispositif d'affichage, - un deuxième bloc (1002) pour déterminer, en fonction desdites premières coordonnées colorimétriques (Xout, Yout, Zout), la valeur de la composante de couleur additionnelle (Jour) desdites secondes données vidéo, - un troisième bloc (1004) pour transformer ladite la valeur de composante de couleur additionnelle (Jour) en secondes coordonnées colorimétriques (Xout2, Yout2, Zout2) dans ledit espace de couleur, - un quatrième bloc (1005) pour soustraire les secondes coordonnées colorimétriques (Xout2, Yout2, Zout2) auxdites premières coordonnées colorimétriques (Xout, Yout, Zout) et générer des troisièmes coordonnées colorimétriques (Xout1, Yout1, Zout1) dans ledit espace couleur, - un cinquième bloc (1006) pour transformer lesdits troisièmes coordonnées colorimétriques (Xout1, Yout1, Zout1) en valeurs basées sur lesdites trois premières composantes de couleur primaire, lesdites valeursde premières composantes de couleur étant les valeurs (Rouf, \tout, Bout) basées sur lesdites trois premières composantes de couleur des secondes données vidéo. 2) Système selon la revendication 1, dans lequel le deuxième bloc (1002) comprend une table de conversion. 3) Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur de la composante de couleur additionnelle (Jour) desdites secondes données vidéo déterminée par le deuxième bloc (1002) est la valeur maximale telle que la couleur restante représentée par les troisièmes coordonnées colorimétriques (Xout1, Youti, Zout1) soit affichable par le dispositif d'affichage (110;111,112). 4) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un circuit d'autorisation de transformation (1003) intercalé entre le deuxième bloc (1002) et le troisième bloc (1004), ledit circuit d'autorisation de transformation (1003) recevant en entrée la valeur de la composante de couleur additionnelle (Jour) déterminée par le deuxième bloc (1002) et une information binaire autorisant ou non la transformation des premières données vidéo en secondes données vidéo, lequel circuit (1003) délivre ladite valeur de la composante de couleur additionnelle (Jour) si ladite information binaire autorise la transformation et une valeur nulle sinon. 5) Système selon la revendication 4, dans lequel l'information binaire est une information autorisant la transformation lorsque le pixel courant appartient à un motif anti-copie à insérer dans l'image vidéo. 6) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'affichage (110;111,112) comprend un premierprojecteur (111) pour afficher les premières composantes de couleur (Rouf, Vout, Bout) des secondes données vidéo et un second projecteur (112) pour afficher le composante additionnelle des secondes données vidéo (Jour).