(57)【要約】  電子ディスプレイの近視発生効果を評価し、低減するための技術が開示される。
2019503517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理デバイスにより、複数のピクセルを含むフレームfiに対する初期画像データを受信するステップであって、前記フレームfi内の各ピクセルに対するデータは、前記処理デバイスのそれぞれのクロックサイクルにわたって順次受信され、第1の色に対する値ri、第2の色に対する値gi、および第3の色に対する値biを含む、ステップと、
前記処理デバイスにより、前記ピクセルの部分集合に対するデータにオペレーションのシーケンスのオペレーションを同時に実行することによって、前記フレームfiに対応するフレームfmに対する修正済み画像データを生成するステップであって、前記シーケンスの異なるオペレーションは、クロックサイクル毎に、前記部分集合の異なるピクセルに対するデータに実行され、前記シーケンスの前記オペレーションは、対応する順次クロックサイクルにわたって各ピクセルに対するデータに順次実行され、前記シーケンスの前記オペレーションは、
前記部分集合内の各ピクセルについて、前記第1の色に対する前記値riおよび前記第2の色に対する前記値giに少なくとも基づき、観察者の目の中の錐体の刺激の相対的レベルを決定することと、
前記ピクセルによる観察者の目の中の錐体の刺激の決定された前記相対的レベルに少なくとも基づき、前記フレームfiに対する前記初期画像データを修正することであって、前記フレームfmに対する前記修正済み画像データは、前記ピクセルに対する前記第1の色に対する値rmおよび前記第2の色に対する値gmを含む、ことと
を含む、ステップと、
前記処理デバイスにより、前記フレームfmに対する前記修正済み画像データを電子ディスプレイに伝送するステップであって、前記フレームfmにおける各ピクセルに対するデータは、それぞれのクロックサイクルにわたって順次伝送される、ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記フレームfiに含まれる前記値ri、gi、およびbiは、小数形式で受信され、
前記方法は、
前記シーケンスの前記オペレーションを実行する前に、受信された前記値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記シーケンス内に、前記部分集合内のピクセルと同じ数だけオペレーションがある、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記部分集合内のピクセルは、前記フレームfi内のピクセルよりも少ない、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記シーケンスの前記オペレーションは、前記フレームfi内の前記ピクセルのうち後の方のピクセルに対する画像データを受信し、前記フレームfm内の前記ピクセルのうち前の方のピクセルに対する修正済み画像データを伝送しながら、前記フレームfi内の前記ピクセルの前記部分集合のデータに実行される、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
錐体の刺激の相対的レベルを決定する前記ステップが、
前記観察者の目の中の隣接する錐体の刺激の相対的レベルを決定するステップ
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記電子ディスプレイ上で見られたときに、fmは、結果として、fiと比較して観察者の目の中の隣接する錐体の間のコントラストを低減する、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
刺激の相対的レベルを決定する前記ステップが、
前記第1の色に対する前記値riを前記第2の色に対する前記値giと比較するステップ
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のピクセルのうちの少なくともいくつかについて、gi≦riのときにrm/gm<ri/giである、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
gi>riのときにrm/gm=ri/giである、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
gi≦riであるときにrm/gm=a・ri/giであり、ここで、0<a<1であり、aの値は、fiに先行するフレームのシーケンス内のフレームの数に依存する、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
aは、fiに先行する前記フレームのシーケンス内のフレームの前記数が増加すると増加する、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
fmが、rm=riおよびgm=giである少なくとも1つのピクセルを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
rm=riおよびgm=giであるfm内の前記ピクセルについて、gi>riである、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
fmにおける少なくとも1つのピクセルについて、bm≠biである、請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
刺激の相対的レベルを決定する前記ステップが、
第1のピクセルの色を表す普遍的色度空間内の座標を決定するステップ
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記色度空間が、1931 x, y CIE色度空間もしくはCIE XYZ色度空間、または1964もしくは1976 CIE色度空間である、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
刺激の前記相対的レベルが、前記観察者の目の中のL錐体およびM錐体の相対的スペクトル感度に基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項１９】
刺激の前記相対的レベルが、前記観察者の目の中のS錐体の相対的スペクトル感度にさらに基づく、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
刺激の前記相対的レベルが、前記観察者の目の中のL錐体対M錐体の相対的割合にさらに基づく、請求項18に記載の方法。
【請求項２１】
刺激の前記相対的レベルが、見られたときの前記フレームのピクセル/錐体比にさらに基づく、請求項18に記載の方法。
【請求項２２】
前記第1、第2、および第3の色が、それぞれ、赤色、緑色、および青色である、請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
前記第1、第2、および第3の色が、それぞれ、シアン、マゼンタ、および黄色である、請求項1に記載の方法。
【請求項２４】
刺激の前記相対的レベルが、fiにおける前記ピクセルのうちの少なくともいくつかに基づき決定されたL、M、およびS値に基づき決定される、請求項1に記載の方法。
【請求項２５】
受信機デバイスと、送信機デバイスと、前記受信機デバイスと前記送信機デバイスとの間に接続される処理デバイスとを備える電子処理モジュールを具備し、
前記受信機デバイスは、
複数のピクセルを含むフレームfiに対する初期画像データを受信することであって、前記フレームfi内の各ピクセルに対するデータは、第1の色に対する値ri、第2の色に対する値gi、および第3の色に対する値biを含む、ことと、
前記フレームfiにおける各ピクセルに対するデータを前記処理デバイスのそれぞれのクロックサイクルにわたって前記処理デバイスへと順次伝送することと
を行うように構成され、
前記処理デバイスは、
前記ピクセルの部分集合に対するデータにオペレーションのシーケンスのオペレーションを同時に実行することによって、前記フレームfiに対応するフレームfmに対する修正済み画像データを生成することであって、前記シーケンスの異なるオペレーションは、クロックサイクル毎に、前記部分集合の異なるピクセルに対するデータに実行され、前記シーケンスの前記オペレーションは、対応する順次クロックサイクルにわたって各ピクセルに対するデータに順次実行され、前記シーケンスの前記オペレーションは、
前記部分集合内の各ピクセルについて、前記第1の色に対する前記値riおよび前記第2の色に対する前記値giに少なくとも基づき、観察者の目の中の錐体の刺激の相対的レベルを決定することと、
前記ピクセルによる観察者の目の中の錐体の刺激の決定された前記相対的レベルに少なくとも基づき、前記フレームfiに対する前記初期画像データを修正することであって、前記フレームfmに対する前記修正済み画像データは、前記ピクセルに対する前記第1の色に対する値rmおよび前記第2の色に対する値gmを含む、ことと
を含む、こと
を行うように構成され、
前記送信機デバイスは
前記処理デバイスから前記フレームfmに対する前記修正済み画像データを受信することであって、前記フレームfmにおける各ピクセルに対するデータは、それぞれのクロックサイクルにわたって順次受信される、ことと、
前記フレームfmに対する前記修正済み画像データを電子ディスプレイに伝送することと
を行うように構成される、装置。
【請求項２６】
前記フレームfiに含まれる前記値ri、gi、およびbiは、小数形式で前記受信機デバイスによって受信され、
前記受信機デバイスが、前記処理デバイスへの伝送の前に、前記値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するように構成されるか、または
前記処理デバイスが、前記シーケンスの前記オペレーションを実行する前に、前記値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するように構成されるかのいずれかである、請求項25に記載の装置。
【請求項２７】
前記処理デバイスがFPGAデバイスである、請求項25に記載の装置。
【請求項２８】
前記FPGAデバイスが、前記部分集合内のピクセルと同じ数のオペレーションを有するオペレーションの前記シーケンスを実行するように構成される、請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
前記部分集合内のピクセルは、前記フレームfi内のピクセルよりも少ない、請求項28に記載の装置。
【請求項３０】
前記処理デバイスが、前記受信機デバイスから、前記フレームfi内の前記ピクセルのうちから後の方のピクセルに対する画像データを受信し、前記送信機デバイスに、前記フレームfm内の前記ピクセルのうち前の方のピクセルに対する修正済み画像データを伝送しながら、前記フレームfi内の前記ピクセルの前記部分集合のデータに前記シーケンスの前記オペレーションを実行するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項３１】
前記処理デバイスが、前記観察者の目の中の隣接する錐体の刺激の相対的レベルに基づき、受信された前記画像データを修正するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項３２】
前記処理デバイスが、fiにおける前記複数のピクセルのうちの少なくともいくつかのピクセルに対するriおよびgiおよびbiの前記対応する値に少なくとも基づき、刺激の前記相対的レベルを決定するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項３３】
出力から前記修正済み画像データを受信し、前記修正済み画像データに基づき、フレームの前記シーケンスを表示するように構成された電子表示パネルをさらに備える、請求項25に記載の装置。
【請求項３４】
前記電子ディスプレイが、液晶ディスプレイ、デジタルマイクロミラーディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、量子ドットディスプレイ、および陰極線管ディスプレイを含む群から選択されたディスプレイである、請求項25に記載の装置。
【請求項３５】
前記処理デバイスがASICデバイスである、請求項25に記載の装置。
【請求項３６】
前記受信機デバイス、前記処理デバイス、および前記送信機デバイスが、ASICデバイスとして集積化される、請求項25に記載の装置。
【請求項３７】
半導体チップであるか、または半導体チップを含む回路基板である、請求項25に記載の装置。
【請求項３８】
請求項25に記載の装置を備えるセットトップボックス。
【請求項３９】
別のセットトップボックス、DVDプレーヤ、ビデオゲーム機、またはインターネット接続からの入力を受信するように構成されている、請求項38に記載のセットトップボックス。
【請求項４０】
請求項25に記載の装置を備えるフラットパネルディスプレイ。
【請求項４１】
請求項25に記載の装置を備えるテレビ。
【請求項４２】
請求項25に記載の装置を備えるモバイルデバイス。
【請求項４３】
請求項25に記載の装置を備えるウェアラブルコンピュータ。
【請求項４４】
請求項25に記載の装置を備えるプロジェクションディスプレイ。
【請求項４５】
請求項25に記載の装置を備えるビデオゲーム機。
【請求項４６】
請求項25に記載の装置を備えるドングル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2016年1月18日に出願した仮出願第62/279,954号、名称「Evaluating and reducing myopiagenic effects of electronic displays」の利益を主張するものである。この優先出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイは、今日世界中に遍在している。たとえば、スマートフォンおよびタブレットコンピュータなどのモバイルデバイスは、一般に、液晶ディスプレイ(LCD)または有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイを使用している。LCDおよびOLEDディスプレイは、両方とも、フラットパネルディスプレイの例であり、デスクトップモニタ、TV、ならびに自動車および航空機用ディスプレイでも使用されている。
【０００３】
多くのLCDおよびOLEDディスプレイを含む、多くのカラーディスプレイは、色を空間的に合成する。言い換えれば、各ピクセルは、異なる色をもたらす3つのサブピクセルからなる。たとえば、各ピクセルは、赤色、緑色、もしくは青色のサブピクセル、またはシアン、マゼンタ、もしくは黄色のサブピクセルを有し得る。観察者によって知覚されるような、ピクセルの色は3つのサブピクセルの各々から来る光の相対的割合に依存する。
【０００４】
ディスプレイに対する色情報は、一般的にRGB信号として符号化され、それによって、信号は各フレーム内の各信号に対するピクセル色の赤色成分、緑色成分、および青色成分の各々に対する値からなる。いわゆるガンマ補正は、信号を強度または電圧に変換して、ディスプレイの固有の非線形性を補正するために使用され、それにより、意図された色がディスプレイによって再現される。
【０００５】
色彩科学の分野では、情報表示に適用されるときに、色はその色度によって指定されることが多く、これはその輝度に関係のない色の客観的指定である。色度は、2つの独立したパラメータ、多くの場合に色相(h)および彩度(s)として指定されるパラメータからなる。色空間(たとえば、1931 CIE XYZ色空間またはCIELUV色区間)は、一般的に色度を定量化するために使用される。たとえば、色空間内で座標として表されるときに、ピクセルの色相は、ディスプレイの白色点に相対的な座標の角度成分であり、その彩度は半径方向成分である。色空間内で色座標が指定された後、それらを他の色空間に変換することが可能である。
【０００６】
人間は、錐体細胞、または単に錐体と呼ばれる視細胞からの信号に応答して色を知覚する。錐体は、中心および周辺網膜全体にわたって存在して、中心黄斑部内の直径0.3mmの無桿体領域である中心窩内に最も密集している。中心窩から遠ざかり網膜の周辺に向かうにつれ錐体はその数を減らす。人間の目には約600万から700万個の錐体がある。
【０００７】
人間は、通常、3タイプの錐体を有し、各々可視光スペクトルにおいて異なる波長にピークがある応答曲線を有する。図1Aは、錐体の各タイプに対する応答曲線を示している。ここで、横軸は、光波長(nm単位)を示し、縦目盛は、応答度を示している。このプロットでは、曲線は、各錐体の下の面積が等しく、均等目盛上で足して10になるようにスケーリングされている。第1のタイプの錐体は、約560nmにピークがある、長波長の光に最もよく応答し、長いこと(long)を示すLで表されている。L錐体に対する分光感度特性曲線は、曲線Aとして示されている。第2のタイプは、530nmにピークがある、中波長の光に最もよく応答し、中程度であること(medium)を示す短縮記号Mで表されている。この応答曲線は、図1Aの曲線Bである。第3のタイプは、420nmにピークがある、短波長の光に最もよく応答し、短いこと(short)を示すSで表され、曲線Cとして示されている。3つのタイプは、それぞれ、564〜580nm、534〜545nm、および420〜440nmに近い典型的なピーク波長を有し、ピークおよび吸収スペクトルは、個人間で異なる。3タイプの錐体から受信した信号の差は、脳が色覚の拮抗過程を通じて、連続的範囲の色を知覚することを可能にする。
【０００８】
一般に、各錐体タイプの相対的な数は変化し得る。S錐体は、通常、全錐体の5〜7%を占める一方で、L錐体とM錐体との比は、5%L/95%Mと低い比から、95%L/5%Mと高い比まで、個人間で幅広く変化し得る。L錐体とM錐体との比も、平均して、異人種の一員間で異なることがあり、アジア人は平均して50/50 L:Mに近いと考えられ、白人は平均して63% L錐体に近いと考えられている(たとえば、米国特許第8,951,729号を参照)。色覚障害も、L錐体とM錐体との割合に影響を及ぼし、1型2色覚者は0%のL錐体を有し、2型2色覚者は0%のM錐体を有する。図1Bを参照すると、錐体は、全体として網膜上にモザイク状で配列されている。この例では、LおよびM錐体は、ほぼ等しい数で分布し、S錐体はそれよりも少ない。したがって、電子ディスプレイ上で画像を見たときに、特定のピクセルに対する人間の目の応答は、そのピクセルの色、およびピクセルが結像される網膜上の場所に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第8951729号明細書
【特許文献２】国際公開第2012/145672号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Jones, L. A. et al.，Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48，3524-3532，2007
【非特許文献２】http://www.scholarpedia.org/article/Watercolor_illusion
【非特許文献３】https://en.wikipedia.org/wiki/LMS_color_space
【非特許文献４】Adrian Ford, Alan Roberts，"Colour Space Conversions"，http://www.poynton.com/PDFs/coloureq.pdf，August 11, 1998
【非特許文献５】Brainard, Stockman，"Vision and Vision Optics"，2009，"hapter 10: Colorimetry"
【非特許文献６】http://www.dummies.com/how-to/content/nook-tablet-text-and-brightness-tools.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
屋外太陽光に晒されることは、近視に対する危険要因ではないことが当技術分野で知られている(たとえば、Jones, L. A.ら、Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48、3524〜3532頁(2007年)を参照)。太陽光は、等エネルギー(EE)発光体(equal energy (EE) illuminant)と考えられるが、それは、反対色視覚系(opponent color visual system)をトリガーしないからである(すなわち、太陽光は赤色でも緑色でもなく、また青色でも黄色でもない)。EE発光体は、CIE 1931色空間ダイアグラム内の「白色点」を表し、これは図1Cに示されている。太陽光のようなEE照明への視覚曝露とは反対に、M錐体に対するL錐体の過剰刺激は発育中の人間の目の非対称成長(asymmetric growth)を引き起こし、近視を引き起こし得る(たとえば、特許出願WO2012/145672A1を参照)ことが今般示された。これは、赤を含む、深く飽和した色と、高いコントラストを有する画像を表示するように従来最適化されている電子ディスプレイに対して重要な意義を有している。ディスプレイの近視発生効果(myopiagenic effect)は、画像中の赤い色相のピクセル彩度を低くするか、またはピクセルの色、特に赤色の量が緑色の量を超えるピクセルにおける赤色対緑色の相対量を低くすることによって低減され得ると考えられている。
【００１２】
より最近の発見では、隣接する錐体の間の全体的コントラストが目の非対称成長を刺激し、それにより近視を引き起こすとしている。これは、たとえば、M錐体に勝るL錐体の過剰な刺激である可能性があるが、そのタイプのコントラストだけに限定されない。この発見ではさらに、隣接する錐体における刺激の差は、網膜全体にわたるL対Mの全体的な比とは反対にクリティカルであるとしている。
【００１３】
本発明は、当業者によく知られている現在の方法に関して、近視発生のレベルを決定し、それを低減することができる新しい方法、アルゴリズム、およびデバイスを記述するために両方の最近の生物学的発見を基礎としている。したがって、他の態様のうちでもとりわけ、本開示では、画像上の補正に対する観察者の知覚を最小限度に抑えながら表示の近視発生効果を特徴付けおよび/または低減し、網膜内の隣接する錐体の間のコントラストを特徴付けおよび/または低減する方法を特徴とする。
【００１４】
一般に、説明されている近視発生低減技術は、様々な手段によって実装され得る。たとえば、これらの技術は、スタンドアロンのセットトップボックスを介してTV受像機内に、および/または、TV受像機それ自体、ケーブルボックス、もしくはTV受像機とインターフェースする他の製品とのハードウェア(たとえば、画像処理チップとして)および/またはソフトウェア統合で、実装され得る。TV受像機に加えて、これらの技術は、コンピュータモニタ、モバイルデバイス、自動車用ディスプレイ、航空機用ディスプレイ、ウェアラブルディスプレイ、およびカラーディスプレイを使用する他のアプリケーションで実装され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
いくつかの実施形態において、コンテンツのカラースキームは、エンドユーザが追加のハードウェアまたはソフトウェアを使用することなく近視発生の低減の恩恵を受けるようにエンドユーザに配信される前に修正され得る。たとえば、近視発生低減コンテンツは、インターネットを介して、またはケーブルプロバイダから、エンドユーザに配信され得る。
【００１６】
刺激の近視発生効果を定量化するための技術も開示される。そのような技術は、刺激に対する異なる近視発生低減アルゴリズムの比較を可能にする。実装形態では、近視発生に対する、色(たとえば、画像中に赤色がどれだけあるか)および空間(たとえば、画像中に高コントラストがどれだけ、空間周波数成分がどれだけ存在するか)における刺激の寄与度も考慮する。
【００１７】
本発明の様々な態様が以下で要約されている。
【００１８】
一般に、第1の態様において、本発明は、処理デバイスにより、複数のピクセルを含むフレームfiに対する初期画像データを受信するステップであって、フレームfiにおける各ピクセルに対するデータは、処理デバイスのそれぞれのクロックサイクルにわたって順次受信され、第1の色に対する値ri、第2の色に対する値gi、および第3の色に対する値biを含む、ステップと、処理デバイスにより、ピクセルの部分集合のデータにオペレーション(operation)のシーケンス(sequence)のオペレーションを同時に実行することによって、フレームfiに対応するフレームfmの修正済み画像データを、処理デバイスによって生成するステップであって、このシーケンスの異なるオペレーションは、クロックサイクル毎に、部分集合の異なるピクセルに対するデータに実行され、このシーケンスのオペレーションは、対応する順次クロックサイクルにわたって各ピクセルに対するデータに順次実行され、このシーケンスのオペレーションは、(i)部分集合内の各ピクセルについて、第1の色に対する値riおよび第2の色に対する値giに少なくとも基づき、観察者の目の中の錐体の刺激の相対的レベルを決定することと、(ii)ピクセルによる観察者の目の中の錐体の刺激の決定された相対的レベルに少なくとも基づき、フレームfiに対する初期画像データを修正することであって、フレームfmに対する修正済み画像データは、ピクセルに対する第1の色に対する値rmおよび第2の色に対する値gmを含む、こととを含む、ステップと、処理デバイスにより、フレームfmに対する修正済み画像データを電子ディスプレイに伝送するステップであって、フレームfmにおける各ピクセルに対するデータは、それぞれのクロックサイクルにわたって順次伝送される、ステップとを含む方法を特徴とする。
【００１９】
この方法の実装形態は、次の特徴および/または他の態様の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。いくつかの実装形態において、フレームfiに含まれる値ri、gi、およびbiは、小数形式で受信され得る。そのような場合、この方法は、このシーケンスのオペレーションを実行する前に、受信された値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するステップをさらに含む。
【００２０】
いくつかの実装形態において、部分集合内のピクセルと同じ数のオペレーションがシーケンス内にあり得る。いくつかのそのような実装形態において、部分集合内のピクセルは、フレームfi内のピクセルよりも少ない場合がある。
【００２１】
いくつかの実装形態において、このシーケンスのオペレーションは、フレームfi内のピクセルのうち後の方のピクセルに対する画像データを受信し、フレームfm内のピクセルのうち前の方のピクセルに対する修正済み画像データを伝送しながら、フレームfi内のピクセルの部分集合のデータに実行され得る。
【００２２】
いくつかの実装形態において、錐体の刺激の相対的レベルを決定するステップは、観察者の目の中の隣接する錐体の刺激の相対的レベルを決定するステップを含むことができる。いくつかの実装形態において、電子ディスプレイ上で見られたときに、fmは、結果として、fiと比較して観察者の目の中の隣接する錐体の間のコントラストを低減し得る。
【００２３】
いくつかの実装形態において、刺激の相対的レベルを決定するステップは、第1の色に対する値riを第2の色に対する値giと比較するステップを含むことができる。たとえば、複数のピクセルのうちの少なくともいくつかについて、gi≦riのときにrm/gm<ri/giである。いくつかの場合において、gi>riのときにrm/gm=ri/giである。いくつかの場合においてgi≦riであるときにrm/gm=a・ri/giであり、ここで、0<a<1であり、aの値は、fiに先行するフレームのシーケンス内のフレームの数に依存する。ここで、aは、fiに先行するフレームのシーケンス内のフレームの数が増加すると増加し得る。
【００２４】
いくつかの実装形態において、fmは、rm=riおよびgm=giである少なくとも1つのピクセルを含む。たとえば、rm=riおよびgm=giであるfm内のピクセルについて、gi>riである。いくつかの実装形態において、fm内の少なくとも1つのピクセルに対して、bm≠biである。
【００２５】
いくつかの実装形態において、刺激の相対的レベルを決定するステップは、第1のピクセルの色を表す普遍的色度空間(universal chromaticity space)内の座標を決定するステップを含むことができる。たとえば、色度空間は、1931 x, y CIE色度空間もしくはCIE XYZ色度空間、または1964もしくは1976 CIE色度空間であり得る。
【００２６】
いくつかの実装形態において、刺激の相対的レベルは、観察者の目の中のL錐体およびM錐体の相対的スペクトル感度に基づくものとしてよい。たとえば、刺激の相対的レベルは、観察者の目の中のS錐体の相対的スペクトル感度にさらに基づくものとしてよい。別の例として、刺激の相対的レベルは、観察者の目の中のL錐体対M錐体の相対的割合にさらに基づくものとしてよい。さらに別の例として、刺激の相対的レベルは、見られたときのフレームのピクセル/錐体比にさらに基づくものとしてよい。
【００２７】
いくつかの実装形態において、第1、第2、および第3の色は、それぞれ、赤色、緑色、および青色であってよい。いくつかの実装形態において、第1、第2、および、第3の色は、シアン、マゼンタ、および黄色であってよい。
【００２８】
いくつかの実装形態において、刺激の相対的レベルは、fiにおけるピクセルのうちの少なくともいくつかに基づき決定されたL、M、およびS値に基づき決定され得る。
【００２９】
一般に、別の態様では、本発明は、受信機デバイス、送信機デバイス、および受信機デバイスと送信機デバイスとの間に接続される処理デバイスを備える電子処理モジュールを具備する装置を特徴とする。ここで、受信機デバイスは、(i)複数のピクセルを含むフレームfiに対する初期画像データを受信することであって、フレームfi内の各ピクセルに対するデータは、第1の色に対する値ri、第2の色に対する値gi、および第3の色に対する値biを含む、ことと、(ii)フレームfiにおける各ピクセルに対するデータを、処理デバイスのそれぞれのクロックサイクルにわたって順次処理デバイスへ伝送することとを行うように構成される。さらに、処理デバイスは、ピクセルの部分集合のデータにオペレーションのシーケンスのオペレーションを同時に実行することによって、フレームfiに対応するフレームfmの修正済み画像データを生成するように構成され、このシーケンスの異なるオペレーションは、クロックサイクル毎に、部分集合の異なるピクセルに対するデータに実行され、このシーケンスのオペレーションは、対応する順次クロックサイクルにわたって各ピクセルに対するデータに順次実行される。このシーケンスのオペレーションは、(i)部分集合内の各ピクセルについて、第1の色に対する値riおよび第2の色に対する値giに少なくとも基づき、観察者の目の中の錐体の刺激の相対的レベルを決定することと、(ii)ピクセルによる観察者の目の中の錐体の刺激の決定された相対的レベルに少なくとも基づき、フレームfiに対する初期画像データを修正することであって、フレームfmに対する修正済み画像データは、ピクセルに対する第1の色に対する値rmおよび第2の色に対する値gmを含む、こととを含む。それに加えて、送信機デバイスは、(i)処理デバイスからフレームfmに対する修正済み画像データを受信することであって、フレームfmにおける各ピクセルに対するデータは、それぞれのクロックサイクルにわたって順次受信される、ことと、(ii)フレームfmに対する修正済み画像データを電子ディスプレイに伝送することとを行うように構成される。
【００３０】
この方法の実装形態は、次の特徴および/または他の態様の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。いくつかの実装形態において、フレームfiに含まれる値ri、gi、およびbiは、受信機デバイスによって小数形式で受信され得る。ここで、受信機デバイスは、処理デバイスへの伝送の前に、値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するように構成されるか、または、処理デバイスは、このシーケンスのオペレーションを実行する前に、値ri、gi、およびbiを整数形式に変換するように構成される。
【００３１】
いくつかの実装形態において、処理デバイスは、FPGAデバイスであってよい。ここで、FPGAデバイスは、部分集合内のピクセルと同じ数のオペレーションを有するオペレーションのシーケンスを実行するように構成され得る。いくつかの場合において、部分集合内のピクセルは、フレームfi内のピクセルよりも少ない。
【００３２】
いくつかの実装形態において、処理デバイスは、受信機デバイスからフレームfi内のピクセルのうちから後の方のピクセルに対する画像データを受信し、送信機デバイスにフレームfm内のピクセルのうち前の方のピクセルに対する修正済み画像データを伝送しながら、フレームfi内のピクセルの部分集合のデータにこのシーケンスのオペレーションを実行するように構成され得る。
【００３３】
いくつかの実装形態において、処理デバイスは、観察者の目の中の隣接する錐体の刺激の相対的レベルに基づき、受信された画像データを修正するように構成され得る。いくつかの実装形態において、処理デバイスは、fiにおける複数のピクセルのうちの少なくともいくつかのピクセルに対するriおよびgiおよびbiの対応する値に少なくとも基づき、刺激の相対的レベルを決定するように構成され得る。
【００３４】
いくつかの実装形態において、装置は、出力から修正済み画像データを受信し、修正済み画像データに基づきフレームのシーケンスを表示するように構成された電子表示パネルを備えることができる。
【００３５】
いくつかの実装形態において、電子ディスプレイは、液晶ディスプレイ、デジタルマイクロミラーディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、量子ドットディスプレイ、および陰極線管ディスプレイを含む群から選択されたディスプレイであってよい。
【００３６】
いくつかの実装形態において、処理デバイスは、ASICデバイスであってよい。いくつかの実装形態において、受信機デバイス、処理デバイス、および送信機デバイスは、ASICデバイスとして集積化され得る。いくつかの実施形態において、装置は、半導体チップであってよく、または半導体チップを含む回路基板であってもよい。
【００３７】
いくつかの実装形態において、セットトップボックスは、開示されている装置を含み得る。ここで、セットトップボックスは、別のセットトップボックス、DVDプレーヤ、ビデオゲーム機、またはインターネット接続から入力を受信するように構成され得る。
【００３８】
いくつかの実装形態において、フラットパネルディスプレイは、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、テレビは、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、モバイルデバイスは、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、ウェアラブルコンピュータは、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、プロジェクションディスプレイは、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、ビデオゲーム機は、開示されている装置を含み得る。いくつかの実装形態において、ドングルは、開示されている装置を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】S、M、およびLタイプのヒト錐体細胞の正規化された応答性スペクトルを示すプロットである。
【図１Ｂ】網膜上の錐体モザイクの一例を示す図である。
【図１Ｃ】等エネルギー発光点CIE-E、CIE-D65、およびCIE-Cを示すCIE 1931色度図である。
【図２Ａ】TV受像機の近視発生効果を低減するためのセットトップボックスを備えるシステムの一実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】TV受像機の近視発生効果を低減するためのドングルを備えるシステムの一実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】図2Bからのドングルの一実施形態の態様を示す図である。
【図２Ｄ】図2Bからのドングルの一実施形態の態様を示す図である。
【図３】TV受像機の近視発生効果を低減するためのセットトップボックスを備えるシステムの別の実施形態を示す図である。
【図４】近視発生効果が低減されたコンテンツを配信するためのサーバを含むローカルエリアネットワークの一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】近視眼および正常眼の側断面を示す図である。
【図４Ｃ】近視眼および正常眼の側断面を示す図である。
【図５Ａ】白黒の市松模様の配列からなる刺激を示す図である。
【図５Ｂ】シミュレートされた網膜内のL錐体、M錐体、およびS錐体の分布を示す図である。
【図５Ｃ】図5Aに示されている刺激による図5Bに示されているシミュレートされた網膜内の錐体の刺激のレベルを示す図である。
【図６Ａ】赤色ピクセルの配列からなる刺激を示す図である。
【図６Ｂ】シミュレートされた網膜内のL錐体、M錐体、およびS錐体の分布を示す図である。
【図６Ｃ】図6Aに示されている刺激による図6Bに示されているシミュレートされた網膜内の錐体の刺激のレベルを示す図である。
【図７Ａ】ディスプレイの近視発生効果を低減するために修正済みビデオ信号を発生するためのアルゴリズムのフローチャートを示す図である。
【図７Ｂ】図7Aのアルゴリズムを実行するように構成されている画像レンダリングシステムの態様を示す図である。
【図７Ｃ】図7Aのアルゴリズムを実行するように構成されている画像レンダリングシステムの態様を示す図である。
【図８Ａ】水彩画効果が画像の近視発生効果を低減するために使用されている刺激を示す図である。
【図８Ｂ】コーンスウィート効果が画像の近視発生効果を低減するために使用されている刺激を示す図である。
【図９】シミュレートされた網膜内で錐体刺激レベルを決定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１０】刺激の近視発生効果を定量化するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１１Ａ】シミュレートされた網膜内の錐体の可能な配置構成を示す図である。
【図１１Ｂ】シミュレートされた網膜内の錐体の可能な配置構成を示す図である。
【図１２Ａ】最高網膜解像度における視距離と錐体分離距離との間の関係を示す概略図である。
【図１２Ｂ】1080Pの60インチディスプレイに対する錐体ピクセルマッピングを示す概略図である。
【図１３】異なるテキストおよび背景色に応じて変化する計算された近視発生スケール値の三次元プロットである。
【図１４Ａ】異なるテキストおよび背景色の組合せに対する計算された近視発生スケール値と可読性の値を列挙した表である。
【図１４Ｂ】異なるテキストおよび背景色の組合せに対する計算された近視発生スケール値と可読性の値を列挙した別の表である。
【図１５Ａ】2つのテキストおよび背景色の組合せに対する計算された近視発生スケール値と可読性の値を列挙したさらなる表である。
【図１５Ｂ】図15Aの表の第1の行で指定されている色の組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域からの計算された錐体刺激を示すプロットである。
【図１５Ｃ】図15Aの表の第2の行で指定されている色の組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域からの計算された錐体刺激を示すプロットである。
【図１６Ａ】2つの追加のテキストおよび背景色の組合せに対する計算された近視発生スケール値と可読性の値を列挙した別の表である。
【図１６Ｂ】図16Aの表の第1の行で指定されている色の組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域からの計算された錐体刺激を示すプロットである。
【図１６Ｃ】図16Aの表の第2の行で指定されている色の組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域からの計算された錐体刺激を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図2Aを参照すると、テレビ(TV)受像機130の近視発生効果を低減するためのセットトップボックス100がケーブルボックス120とTV受像機130との間に接続されている。ケーブル125は、ケーブルボックス120の出力ポートをセットトップボックス100の入力ポートに接続し、別のケーブル135は、セットトップボックス100の出力ポートをTV受像機130の入力ポートに接続する。ケーブル125および135は、アナログビデオケーブル(たとえば、コンポジットビデオケーブル、Sビデオケーブル、コンポーネントビデオケーブル、SCARTケーブル、VGAケーブル)およびデジタルビデオケーブル(たとえば、シリアルデジタルインターフェース(SDI)ケーブル、デジタルビジュアルインターフェース(DVI)ケーブル、高精細マルチメディアインターフェース(HDMI（登録商標）)ケーブル、DisplayPortケーブル)を含む、ビデオ信号を搬送することができるケーブルである。
【００４１】
セットトップボックス100は、電子処理モジュール110と内部電源140とを備える。電子処理モジュール110は、セットトップボックス100の入力ポートから入力ビデオ信号を受信し、修正済みビデオ信号を出力ポートに出力するようにプログラムされた1つまたは複数の電子プロセッサを備える。一般に、適切にプログラムされた特定用途向け集積回路(ASIC)または汎用集積回路(たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイすなわちFPGA)などの様々な電子プロセッサが使用され得る。電子処理モジュール110は、他の集積回路コンポーネント(たとえば、1つまたは複数のメモリブロック)および/または電子コンポーネントを備え得る。
【００４２】
内部電源140は電源ポートに接続され、これに電源ケーブル105が接続される。電源ケーブル105は、セットトップボックス100を、標準的なプラグソケットなどの、外部電源に接続する。電源140は、外部電源から電力を受け取り、その電力を電子処理モジュール110に電力を供給するのに適した電力に変換する(たとえば、適切な電流および電圧レベルでのAC-DC変換)ように構成される。内部配線は、電源140を電子処理モジュール110に接続する。
【００４３】
TV受像機130は、たとえば、発光ダイオードディスプレイ(LED)、液晶ディスプレイ(LCD)、LEDバックライトLCD、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ、カラープロジェクターディスプレイ、量子ドットディスプレイ、陰極線管(CRT)、またはデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)などのMEMSベースのディスプレイを含む適切なカラーディスプレイを含み得る。TV受像機130は、直視型ディスプレイまたはプロジェクションディスプレイ(たとえば、フロントまたはリアプロジェクションディスプレイ)であってよい。
【００４４】
動作時に、ケーブルボックス120は、ケーブル122を介してソースから、ビデオ信号を含む入力信号を受信する。一般に、ケーブル122は、Ethernetケーブル、同軸ケーブル、DSL回線などの、ビデオ信号を搬送することができる様々なケーブルのうちのどれかのケーブルであってよい。入力信号源は、衛星放送受信アンテナ、ケーブルTVおよび/もしくはブロードバンドインターネットプロバイダ、またはVHFもしくはUHFアンテナであってよい。さらに、入力信号は、オーディオ信号、インターネットウェブページ、インタラクティブビデオゲームなどの、ビデオ信号に加えてコンテンツを含み得る。
【００４５】
ケーブルボックス120は、ケーブル125を介して入力RGBビデオ信号をセットトップボックス100に導く。入力ビデオ信号は、画像フレームのシーケンスを含む。各フレームは、場合によってはピクセル配列として配置構成される、ピクセルの一連の行および列からなり、入力ビデオ信号は、各フレーム内の各ピクセルの色に関する情報を含む。一般に、入力RGBビデオ信号は、各フレーム内の各ピクセルについて、赤色の値ri、および緑色の値gi、および青色の値biを含む。典型的には、各色に対する値が高ければ高いほど、ピクセルの色への一次的な寄与の強度は高くなる。各色に対する値の範囲は、信号のビットの数、すなわち色深度に依存する。たとえば、24ビットカラーについては、各コンポーネントカラーは、0から255の範囲内の値を有し、2563の可能な色の組合せをもたらす。他の色深度は8ビットカラー、12ビットカラー、30ビットカラー、36ビットカラー、および48ビットカラーである。
【００４６】
より一般的には、RGBへのビデオ信号におけるカラーコーディングに対する代替的形態(たとえば、Y'CbCr、Y'UV)が使用されてよく、RGB信号を他のカラー信号フォーマットに変換し、戻すためのアルゴリズムが知られている。
【００４７】
電子処理モジュール110は、入力ビデオ信号を使用して生成された画像を見ることと比較して、TV130を使用して表示される対応する画像が(i)観察者の目の中のL錐体とM錐体との間の示差的刺激の低減されたレベル、および/または(ii)隣接する錐体の間の示差的刺激の低減されたレベルのいずれかを生成するように入力ビデオ信号に基づき出力RGBビデオ信号を生成する。電子処理モジュールは、各フレーム内の各ピクセルについて、入力ビデオ信号の中の対応するフレーム内の対応するピクセルに対する少なくともそれぞれの値ri、gi、およびbiに基づき、赤色に対する値rm、緑色に対する値gm、および青色に対するbmを有するステップを含むビデオ信号を出力するステップによってこれを達成する。表示される画像において近視発生を低減するために、いくつかのピクセルについて、rm≠ri、gm≠gi、および/またはbm≠biである。一般に、ビデオ信号修正は、たとえば、TV130上の設定、見られているコンテンツ、見ている時間、観察者のレチナール組成、観察者の年齢、観察者の人種または民族、観察者の色覚状態、などを含む要因に応じて変化し得る。ビデオ信号修正に対する例示的なアルゴリズムが以下で説明される。
【００４８】
セットトップボックス100は内部電源140を備えているが、他の構成も可能である。たとえば、いくつかの実施形態において、外部電源が使用される。代替的に、またはそれに加えて、セットトップボックス100は、電池から、またはケーブルボックス120から2つのコンポーネントを接続するケーブル125もしくは別のケーブルを介して電力を引くことができる。セットトップボックス100は、処理する前の入力信号、または処理してからTV受像機130に送信するまでの間の修正済み信号をバッファリングするためのメモリバッファなどの追加のコンポーネントを備えることができる。メモリバッファは、動作時に待ち時間を短縮し得る。
【００４９】
さらに、図2Aに示されているコンポーネントは、物理的ケーブルを介して互いに接続されるが、いくつかの実装形態において、接続のうちの1つまたは複数は、ワイヤレス接続(たとえば、Wi-Fi接続またはBluetooth（登録商標）)であってよい。いくつかの実装形態において、接続のうちの1つまたは複数は、直接接続、すなわち、プラグイン接続であってよい。そのような例は、図2B〜図2Dに示されている。
【００５０】
図2Bを参照すると、近視発生効果を低減するための電子処理モジュールの一実施形態110Bは、入力ポート102Iおよび出力ポート102Oを有するドングル100B(スティックとも称される)内に収納される。入力ポート102Iおよび出力ポート102Oの一方または両方が、HDMIコネクタとして実装され得る。この例では、ドングル100Bは、オーディオビジュアルレシーバ(AVR)120B(たとえば、Denon(商標)マルチチャネルホームシアターレシーバまたは別の製造者からの類似のデバイス)、TV受像機130B、およびN≧2メディアソース、たとえば、衛星/ケーブルボックス、メディアプレーヤ(たとえば、Apple TV、Amazon stickなど)、ブルーレイプレーヤ、ビデオゲーム機、Bluetoothデバイス(たとえば、Air Play接続タブレット)、などを含む、娯楽システムにおける近視発生効果を低減するために使用される。メディアソースは、AVR120Bのそれぞれの入力に接続される。AVR120Bは、HDMI出力から、高精細度マルチメディア信号(RGBデータri、gi、biを含むことができる)をTV受像機130のHDMI入力に伝送するように構成され、これにより、TV受像機上に提示されるメディアコンテンツのソースは、AVRのユーザインターフェースからのユーザ入力に基づき選択できる。図2Bに示されている例において、ドングル100BのHDMI入力102Iは、HDMIケーブル125Bを介してAVR120BのHDMI出力に接続され、ドングル100BのHDMI出力102Oは、TV受像機130BのHDMI入力に差し込まれる。この方式で、ドングル100Bは、HDMIケーブル125Bを介して、AVR120BのHDMI出力からRGBデータri、gi、biを受信し、それを、アルゴリズム400に基づき変換し、変換されたRGBデータrm、gm、bmをTV受像機130BのHDMI入力に直接出力する。
【００５１】
図2C〜図2Dは、図2Bに概略として示されているドングルの一実施形態100B*の態様を示している。ドングル100B*は、近視発生効果を低減するための電子処理モジュール110Bと、他の電子コンポーネントとを封じ込めるためにハウジング104を使用している。ハウジング104は、入力端壁106Iから出力端壁106Oまで長さLにわたって延在する(たとえば、z軸に沿って)。長さLは、たとえば、1"、2"、3"、または4"であってよい。ハウジング104は、幅Wだけ互いに隔てられている第1の側壁108Aと第2の側壁108Bとを備える。幅Wは、たとえば、0.2"、0.5"、1"、1.2"、または1.5"であってよい。また、ハウジング104は、間にある壁を支持する一対の基部を有し、厚さTだけ隔てられている。厚さTは、たとえば、0.05"、0.1"、1"、0.2"、または0.5"であってよい。
【００５２】
図2C〜図2Dに示されている例において、ドングル100B*は、入力端壁106I上に配設されている入力HDMIコネクタ102I*(たとえば、メス)と、出力端壁106O上に配設されている出力HDMIコネクタ102O*(たとえば、オス)を備える。さらに、これらの例において、ドングル100B*は、側壁の1つ、たとえば、第2の側壁108B上に配設されている入力電源コネクタ104を備える。いくつかの実装形態において、入力電源コネクタ104は、USBコネクタであってよい。
【００５３】
図2Bを再び参照すると、いくつかの実施形態において、近視発生効果を低減するためのドングルは、上で説明されているようにTV受像機130BではなくAVR120Bに直接差し込まれ得る。たとえば、ドングルのHDMI入力は、AVR120BのHDMI出力に差し込まれるものとしてよく、ドングルのHDMI出力は、HDMIケーブル(たとえば、135)を介してTV受像機130BのHDMI入力に接続され得る。この方式で、ドングル100Bは、AVR120BのHDMI出力からRGBデータri、gi、biを直接受信し、それを、アルゴリズム400に基づき変換し、変換されたRGBデータrm、gm、bmを伝送のためHDMIケーブルを介してTV受像機130BのHDMI入力に出力することができる。
【００５４】
さらに他の実施形態において、近視発生効果を低減するための電子処理モジュール110Bは、上で説明されているような別個のドングルではなく、AVR120Bそれ自体の中に収納され得る。この方式で、電子処理モジュール110Bは、RGBデータri、gi、biをAVR120BのHDMI出力に到達する前にインターセプトし、インターセプトしたデータをアルゴリズム400に基づき変換し、変換されたRGBデータrm、gm、bmをAVRのHDMI出力に出力することができる。したがって、HDMIケーブル(たとえば、135)は、変換されたRGBデータrm、gm、bmをAVR120BのHDMI出力からTV受像機130BのHDMI入力に伝送することができる。
【００５５】
図3を参照すると、いくつかの実施形態において、近視発生効果を低減するための電子処理モジュールは、すでに説明されているような別個のセットトップボックスとしてではなく、TV受像機それ自体の中に収納される。ここで、TV受像機200は、表示パネル230およびディスプレイドライバ220に加えて電子処理モジュール210を備える。ケーブル205は、ケーブルボックス120をTV受像機200に接続する。
【００５６】
電子処理モジュール210は、ケーブルボックス120から入力ビデオ信号を受信し、低減された近視発生に対する修正済みビデオ信号を出力するという点において、上記に説明されている電子処理モジュール110と同様の仕方で動作する。電子処理モジュール210は、修正済みビデオ信号をディスプレイドライバ220に導き、次いで、駆動信号を表示パネル230に送り、修正済み画像を表示する。
【００５７】
さらに、図2および図3で説明されている前述の例では、ケーブルボックスからデジタルビデオ信号を受信するが、ビデオ信号は、他のソースからのものであってよい。たとえば、ビデオ信号は、ケーブルボックスの代わりに(またはそれに加えて)ビデオゲーム機またはテレビセットトップボックスから供給されてもよい。たとえば、市販のセットトップボックス(Roku、Apple TV、Amazon Fireなど)またはTiVOもしくは同様のものなどのデジタルビデオ記録(DVR)デバイス、X-boxコンソール(ワシントン州レドモンド所在のMicrosoft Corp.からの)、PlayStationコンソール(ニューヨーク州ニューヨーク市所在のSony Corp.からの)、もしくはWiiコンソール(ワシントン州レドモンド所在のNintendoからの)などのビデオゲーム機からのビデオ信号は修正され得る。
【００５８】
他の実装形態も可能である。たとえば、図4を参照すると、いくつかの実施形態において、修正済みビデオ信号が、WAN310(たとえば、インターネット)を介してネットワーク接続サーバ320によって1つまたは複数のエンドユーザ340〜344に提供され、エンドユーザ側では追加のハードウェアは必要とされない。元の(未修正)ビデオ信号は、ネットワーク接続サーバ320によってネットワーク接続プロバイダ330から、またはブロードキャスト信号(たとえば、VHF、UHF、もしくは衛星信号)を介してブロードキャスタ350から受信され得る。
【００５９】
前述の例は、TV受像機内で色を修正するステップに関係しているが、本明細書で開示されている概念は、一般的に、カラーディスプレイを備える他のデバイスに適用されてよい。たとえば、これらの概念は、コンピュータモニタ、デジタル標識ディスプレイ、モバイルデバイス(たとえば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、電子書籍リーダ)、および/またはウェアラブルディスプレイ(たとえば、仮想現実および拡張現実ヘッドセット、Googleグラス、およびスマートウォッチなどのヘッドマウントディスプレイ)で実装されてよい。
【００６０】
さらに、前述の例では、表示信号を修正するために専用電子処理モジュールを利用しているが、他の実装形態も可能である。たとえば、いくつかの実施形態において、ビデオ信号修正は、ソフトウェアソリューションのみを介して適用され得る。言い換えれば、ビデオ信号は、既存のハードウェア上にインストールされているソフトウェアソリューションを使用して修正され得る(たとえば、ディスプレイのビデオカードまたはコンピュータもしくはモバイルデバイスのプロセッサを使用して)。
【００６１】
いくつかの実施形態において、ビデオ信号は、たとえばインターネットからダウンロードされたアプリを使用して修正される。たとえば、モバイルデバイス(たとえば、GoogleのAndroidオペレーティングシステムまたはAppleのiOSオペレーティングシステムを実行している)上で、ダウンロードされたアプリを使用して信号修正が実装され得る。
【００６２】
より一般的に、近視発生効果を低減するためのシステムのバージョンは、ソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、デジタル電子回路、またはコンピュータのハードウェア、またはこれらの組合せで実装され得る。システムは、プログラム可能なプロセッサによる実行のため機械可読記憶装置デバイス内に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品を含むことができ、方法ステップは、入力データを操作し出力を生成することによって機能を実行する命令のプログラムを実行するプログラム可能なプロセッサによって実行され得る。システムは、データ記憶システム、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスからデータおよび命令を受信し、データ記憶システム、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスにデータおよび命令を伝送するように結合されている少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサを備えるプログラム可能なシステム上で実行可能である1つまたは複数のコンピュータプログラムで実装され得る。各コンピュータプログラムは、高水準手続き型もしくはオブジェクト指向プログラミング言語で、または望ましい場合にはアセンブリもしくは機械語で実装されてよく、いずれの場合も、言語は、コンパイラ型またはインタープリタ型言語であり得る。好適なプロセッサは、たとえば、汎用および専用マイクロプロセッサの両方を含む。一般に、プロセッサは、読出し専用メモリおよび/またはランダムアクセスメモリから命令およびデータを受け取る。一般に、コンピュータは、データファイルを記憶するための1つまたは複数の大容量記憶装置デバイスを備え、そのようなデバイスは、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、および光ディスクを含む。コンピュータプログラムの命令およびデータを有形に具現化するのに好適な記憶装置デバイスは、たとえば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにCD-ROMディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。上記のものは、ASIC(特定用途向け集積回路)によって補助されるか、またはASICに組み込まれ得る。
【００６３】
近視発生効果
ビデオ信号を修正するためのアルゴリズムについて説明する前に、電子ディスプレイの近視発生効果の原因を考察することは有益である。近視--または近眼--は、目に入った光が、正常眼について図4Cに示されているように網膜それ自体ではなく、近視眼について図4Bに示されているように網膜の前に画像焦点を形成する目の屈折効果である。理論によって拘束されることを望まずに、テレビ、読書、屋内照明、ビデオゲーム、およびコンピュータモニタはすべて、特に子供の場合に、近視の進行の原因となると信じられているが、それは、それらのディスプレイが、L錐体およびM錐体の不均一な励起(たとえば、M錐体よりもL錐体を大きく刺激する)および/または網膜内の隣接する錐体の不均一な励起を引き起こす刺激を生成するからである。小児期(約8歳)、青年期(18歳前)、および若成人期(25歳または30歳まで)において、示差的刺激のこうした要因は結果として、目の異常な伸長を引き起こし、その結果、画像の焦点が網膜上に結ばれるのを妨げる。
【００６４】
高度の網膜錐体コントラストを結果として引き起こし得る2つの要因が画像内にあり、1つは空間であり、もう1つは色である。空間要因は、画像が高い空間周波数、高いコントラスト特徴を含む程度を指す。白色のページ上の黒色テキストなどの、ファインコントラストまたはディテールは、網膜錐体モザイク上に高コントラスト刺激パターンを形成する。色要因は、高度に飽和した色の均一なブロックがどのように錐体タイプを非対称的に刺激し、したがって高コントラストパターンを網膜上に形成するかを指す。たとえば、赤色はM錐体よりもL錐体を刺激するが、緑色の光はL錐体よりもM錐体を刺激する。青色などのより短い波長の光は、LまたはM錐体のいずれよりもS錐体を刺激する。色の程度は、その色のピクセルの数さらには彩度レベルのいずれか、またはその両方を指すものとしてよい。ここで、たとえば、赤色ピクセルは、rがgおよび/またはbより閾値量またはパーセンテージ量だけ大きいピクセルとして識別され得る。代替的に、またはそれに加えて、赤色ピクセルは、1931または1976 CIE色空間内で赤色の色相を有するピクセルとして識別され得る。同様に、緑色ピクセルは、gがrおよび/もしくはbより閾値もしくはパーセンテージ量だけ大きいピクセルとして識別され得るか、または緑色ピクセルは、1931もしくは1976 CIE色空間内で緑色の色相を有するピクセルとして識別され得る。同様に、青色ピクセルは、bがrおよび/もしくはgより閾値量もしくはパーセンテージ量だけ大きいピクセルとして識別され得るか、または青色ピクセルは、1931もしくは1976 CIE色空間内で青色の色相を有するピクセルとして識別され得る。
【００６５】
図5A〜図5Cおよび図6A〜図6Cを参照すると、空間および色効果は、次のように説明され得る。各図は、網膜上の錐体の空間的モザイクに対応する、六角形モザイクを示している。錐体の配置構成は、図5Bおよび図6Bに示されており、L錐体の色は赤色、M錐体の色は緑色、およびS錐体の色は青色である。図5Aおよび図6Aは、網膜における刺激の2つの異なるタイプを示し、図5Cおよび図6Cは、それぞれの刺激による錐体応答を示している。
【００６６】
図5Aの刺激は、網膜上の白黒の高周波数高コントラストの市松模様に対応する。ここでの空間周波数は、錐体の空間周波数の半分であり、したがって、行毎では、すべての交互する錐体は、高い応答率を有し(白色光による刺激のせいで)、隣接する錐体には応答が見えない(入射光がまったくないからである)。この応答は図5Cに示されており、その結果、少なくともL錐体のいくつかとM錐体のいくつかとの間を含む、錐体モザイク内の示差的刺激の程度が高くなる。応答は、0から1のスケールで示されており、0は刺激なしであり、1は最大刺激である。このスケール上のグレースケール範囲を示す凡例が用意されている。
【００６７】
図6Aの刺激は、網膜上の均一な強度の均質な赤色光に対応する。図6Cに示されているように、MおよびS錐体による低い応答(モザイク内の黒色正方形で示されている)と、L錐体による何らかの応答(灰色の正方形で示されている)とがある。したがって、赤色の刺激の結果、網膜内に錐体の示差的刺激、特にM錐体と比較したL錐体の示差的刺激が生じる。
【００６８】
ディスプレイの近視発生効果に対処する以前のアプローチは、M錐体と比較したL錐体の過剰刺激に主眼を置いていた(たとえば、WO2012/145672A1を参照)。言い換えれば、従来のアプローチでは、画像内の赤色ピクセルの彩度を低減することに主眼を置いていた。L錐体およびM錐体上の焦点も、これらの錐体が一緒に人間の目の中の錐体の約95%を占めるので理解可能である。特に赤色の波長の焦点も、次の2つの理由、すなわち、(1)赤色の波長は、緑色光(約1:1:5)または青色光(約1:1)と比較して高い差(約4.5:1)でLおよびM錐体を刺激する、および(2)画面からの、たとえばビデオゲームおよびアニメーションからの人工光は、それが控えめに見つかる戸外世界における赤色の発生源と比較して豊富な赤色光を含む、という理由により理解可能である。しかしながら、本開示では、高空間周波数高コントラスト画像も同様に結果として同様の近視発生応答を引き起こすことがあり、より包括的な解決手段でそのような画像の効果を考慮すべきであるとさらに認識している。たとえば、補正を適用するときに画像中の赤色の量を考慮する場合、赤色の画像の近視発生効果(たとえば、L>Mを有する)は、たとえば、画像の周りに緑色のリングを導入することによって、ならびに/または、赤色レベルを下げおよび/もしくは緑色を増やすことによって赤色の画像の彩度を低減することによって低減される。しかしながら、そのようなアプローチは、隣接する錐体のコントラストに基づき画像に改善を適用することをしない。同様に、白黒の市松模様は、以前のアプローチの下で改善可能でないが、それは、各黒色ピクセルおよび各白色ピクセルは等エネルギー発光体を近似し、したがって改善されたL/M比の影響を受けないからである。しかしながら、そのような白黒の市松模様は、高い隣接錐体コントラストを生じるので本開示における改善の影響を受け、そのような画像を改善するための方法が本明細書において開示され、説明されている。したがって、単独で使用され得るか、または赤色の彩度を低減するアルゴリズムと組み合わせて使用され得る、高空間周波数効果を考慮するアルゴリズムが開示されている。
【００６９】
近視低減のためのアルゴリズム
次に表示画像の近視発生効果を低減するためのアルゴリズムを考察するが、一般に、各フレーム内の各ピクセルの色は、パラメータ、すなわち、(i)フレームそれ自体の中のピクセルの色、(ii)ピクセルからフレームのエッジへの近接度などの、フレーム内のピクセルの配置、(iii)隣接するピクセルなどの、フレーム内の別のピクセルの色、(iv)先行するフレームなどの、別のフレーム内のその同じピクセルの色、および/または(v)異なるフレーム内の異なるピクセルの色、のうちの1つまたは複数に基づき修正され得る。
【００７０】
実装形態は、画像中の赤色ピクセルの彩度を低減するか、隣接するピクセルの間のコントラストを低減するか、または両方を行い得る。図7Aは、表示されている画像の近視発生効果を低減するためのアルゴリズム400の例のフローチャートである。いくつかの実装形態において、アルゴリズム400は、セットトップボックス100の電子処理モジュール110、またはドングル100Bの電子処理モジュール110B、または上で説明されているTV受像機200の電子処理モジュール210によって実行され得る。いくつかの実装形態において、アルゴリズム400は、コンピューティングシステムの2つまたはそれ以上のコンピューティングリソース上に分散されている電子処理モジュールによって実行され得る。
【００７１】
図7Aを参照すると、ステップ410において、初期ビデオ信号が電子処理モジュールによって受信される。受信されたビデオ信号は、一連のn個の初期フレーム
【数１】
2019503517.tif 000003
に対する画像情報を含む。各フレームは、k個のピクセル、p1、p2、…、pkからなる。各ピクセルは、それぞれ、赤色、緑色、および青色に対する値に対応する、3つのカラーコンポーネント値ri、gi、およびbiからなる。
【００７２】
ステップ420において、L錐体、M錐体、および/またはS錐体の刺激の相対的レベルが、電子処理モジュールによって、値ri、gi、およびbiに基づき各フレーム内の各ピクセルについて決定される。たとえば、このステップは、あるピクセルについてriの値をgiおよび/またはbiの値と比較するステップを単に伴い得る。代替的に、またはそれに加えて、XYZ三刺激値、LMS値、または錐体刺激を測定するための他の方法が、電子処理モジュールによって、RGB値から計算され得る。
【００７３】
次に、ステップ430において、各ピクセルによるL、M、および/またはS錐体刺激の相対的レベルに基づき色修正について、電子処理モジュールによって、1つまたは複数のピクセルが識別される。たとえば、いくつかの実施形態において、赤色ピクセルは、RGB値を比較することによって、または各ピクセルの色相に基づき識別される。他の実施形態では、ピクセルは、他の隣接するピクセルとの色の対比のレベルが高いという理由で選択される。さらに他の実施形態では、ピクセルは、隣接する錐体の間の錐体刺激レベルの差が大きいという理由で選択される。
【００７４】
いくつかの実施形態において、ピクセルは、フレーム内の他のピクセルの色に基づき識別される。たとえば、隣接する赤色ピクセル(たとえば、画像中の赤色の対象に対応する)のグループは、修正のため識別され、孤立した赤色ピクセルは未修正のまま残される。代替的に、またはそれに加えて、ピクセルは、他のフレーム内の同じピクセルの色に基づき色修正のため識別され得る。たとえば、いくつかの実施形態において、複数のフレーム(たとえば、1秒もしくは数秒間、またはそれ以上)の間持続する赤色ピクセルは、色修正のために識別されてよいが、1フレームだけまたは数フレームだけ(たとえば、<1秒、<0.1秒、または<0.01秒)存在する赤色ピクセルは、未修正のまま残されてよい。
【００７５】
ステップ440において、修正済み画像データは、電子処理モジュールによって、M錐体に対するL錐体の刺激の相対的レベル、または隣接する錐体のコントラストのレベル、ならびに場合によっては、他の要因(たとえば、ユーザ選好および/または美観要因)に基づき生成される。様々な修正機能が使用されてよい。一般に、修正は、ピクセルの色の赤色の彩度のレベルを低減し、および/または隣接するピクセルもしくはピクセルの隣接するグループの間のコントラストレベルを低減する。
【００７６】
いくつかの実施形態において、色修正のために識別されたピクセルについて、修正済み画像データは、ri、gi、および/またはbiをスケーリングすることによって、たとえば、以下の式(1)で定義されている対応するスケール係数α、β、γによって生成される。
【００７７】
言い換えると、
rm=αri、
gm=βgi、および/または
bm=γbi                  (1)
である。
【００７８】
一般に、各ピクセルに対するスケール係数α、β、および/またはγは、たとえば、そのピクセルに対するri、gi、および/もしくはbi、同じフレーム内の別のピクセルのri、gi、および/もしくはbi、異なるフレーム内の同じピクセルのri、gi、および/またはbi、異なるフレーム内の異なるピクセルのri、gi、および/またはbi、ならびに/または他の要素などの、様々な要素に応じて変化し得る。
【００７９】
たとえば、いくつかの実施形態において、ピクセルにおいてri>giおよびri>biである場合、riはそのピクセルについてある量(すなわち、0<α<1)だけ減らされ得、および/またはgiはそのピクセルについてある分数量(すなわち、1<β)だけ増やされ得る。biは無変更のままであり得るか(すなわち、γ=1)、または増やされるか、もしくは減らされるものとしてよい。いくつかの実装形態において、αおよび/またはβは、riとgiとの差の関数となっている。たとえば、スケール係数は、riとgiとの差が大きければ大きいほど、修正済み信号中の赤色値が初期信号に関してより低減され、および/または修正済み信号中の緑色値がより増大されるように設定され得る。たとえば、このタイプのスケールに対する単純な数学的定式化の1つは、次の通りである。
α=kα(ri-gi)+cα、および
β=kβ(ri-gi)+cα            (2)
【００８０】
式(2)において、kαおよびkβは、比例定数であり、cαおよびcβは、定数オフセットである。kαは負であるので、riとgiとの差が大きければ大きいほどαに対する値が結果として小さくなる。逆に、kβは正であるので、βがriとgiとの差に比例して大きくなる。比例定数および定数オフセットは、経験的に決定され得る。
【００８１】
一般的に、0<α<1およびβ=γ=1である実装形態において、修正済み画像中の赤色ピクセルは初期画像にある場合と比べて暗く見える。α=γ=1および1<βである実装形態において、修正済み画像中の赤色ピクセルは初期画像にある場合と比べて明るく見える。両方の場合において、赤色ピクセルにおける赤色の彩度は、赤色の量が緑色に対して減少するにつれ減少する。
【００８２】
さらに別の実施形態において、たとえば、式(3)におけるように、以下の一次変換を形成する行列乗算が使用され得る。
【００８３】
【数２】
2019503517.tif 000004
【００８４】
いくつかの実施形態において、rm、gm、およびbmに対する値が、その対応する初期値およびrとgとの差との一次結合から導出される。本発明を制限することを意図しない例を示すと、たとえば、式(4)におけるように、
rm=ri+α(ri-gi)
gm=gi+β(ri-gi)
bm=bi+γ(ri-gi)      (4)
である。式(4)の一実施形態において、-1<α<0であり、βおよびγは両方とも0と1との間の値である。より具体的には、β=γ=-α/2である場合、式(4)に関して与えられた変換の結果、最終ピクセルは初期ピクセルと等輝度になる。等輝度の条件は、(rm+gm+bm)=(ri+gi+bi)であるときに充足される。
【００８５】
上で説明されている各コンポーネントカラーの修正は、入力コンポーネントカラー値に比例しているが、非線形スケーリングも可能である(たとえば、入力コンポーネントカラー値内に複数のスケール係数および1つまたは複数の追加の高次項を伴う)。
【００８６】
最後に、ステップ450において、修正済みビデオ信号が、電子処理モジュールによって出力され、これは一連のn個の修正済みフレーム
【数３】
2019503517.tif 000005
に対する画像情報を含み、各々初期フレームとして同じ数のピクセルkを含む。ピクセルの少なくとも部分集合について、RGB値は、入力信号から修正される。他のピクセルは、入力信号から無変更のままであるものとしてよい。たとえば、すべての赤色ピクセルの色が修正されるものとしてよく、赤色でないピクセルの色は無変更のまま残される。
【００８７】
前に指摘されているように、いくつかの実施形態において、ピクセルの色は、同じフレーム内の異なるピクセルの色に基づき修正される。たとえば、アルゴリズム400は、隣接する赤色ピクセル(たとえば、画像中の対応する赤色の対象)を含めて、孤立している赤色ピクセルを無変更のまま残すか、または異なる(たとえば、より小さい)量だけri-giを低減しながら、特定の量だけそれらのピクセルに対するri-giを低減することができる。
【００８８】
ピクセルの色修正を同じフレーム内の異なるピクセルの色に基づかせることによって、観察者の脳内の視覚的処理によって知覚される色修正の効果は、たとえば、いわゆる水彩画効果またはいわゆるコーンスウィート効果などの錯覚を使用して低減され得る。水彩画効果では、赤色の対象は、対象のエッジが内部に比べて飽和しているときに実際にそうである以上に飽和しているように見えることがある。水彩画効果は、フレーム内で対象の色を修正するときに、特に色空間内で反対方向の色度を有するピクセルまたはかなり暗いピクセルによって縁取られているときに使用され得る。たとえば、http://www.scholarpedia.org/article/Watercolor_illusionを参照。
【００８９】
図8Aを参照すると、水彩画効果は、黒色背景に赤色の円について示されている。初期画像は、高度に飽和した、均一に赤い円を特徴とする。修正済み画像は、図示されているように、円の境界のところで高度に飽和した赤色ピクセル(R=255、G=0、B=0)を維持するが、円の内部に向かって赤色の彩度を下げる(R=177、G=57、B=55)。中心に向かって径方向勾配があり、勾配は円の外側1/2から1/3上に出現し、円色の環状の不連続が見えるのを回避する。
【００９０】
コーンスウィート効果は、中心線またはセクション内の勾配が画像の片側が実際には現実に暗い以上に暗く見える印象を生じさせる錯覚である。この効果は、他の赤色の対象の縁となる赤色の対象の明度を下げる、たとえば、画像が高度に飽和しているという観察者への印象を保持しながら近視発生コントラストの低減を可能にするために利用され得る。
【００９１】
図8Bは、コーンスウィート効果の一例を示している。ここで、図の一番左側は、右側よりも明るい赤色であるように見える。実際、両側は同じ明度を有する。錯覚は、左から右へ見られたときに2つの側の間の暗から明の勾配によって生み出される。コーンスウィート効果を使用することで、最小の変化が観察者によって知覚されるより低く飽和している赤色の対象に隣接するいくつかの赤色の対象の彩度を、2つの対象の間に明から暗の勾配を導入することによって低減することが可能であり得る。
【００９２】
水彩画効果およびコーンスウィート効果のような錯覚を使用する実装形態は、その効果に対する候補であり得る画像中の赤色の対象を識別するなど、追加の画像処理ステップを含み得る。これらの効果に対する対象の候補を確立するステップは、赤色の対象のサイズおよび形状、対象の赤い色の均一さ、および/または縁取り色の性質などの要素に基づき実行され得る。
【００９３】
いくつかの実施形態において、赤色ピクセルの色への修正は、フレーム内のピクセルの配置に基づき修正され得る。たとえば、フレームのエッジの近くに配置されているピクセルが修正され得る場合に、フレームの中央により近く配置されている同じ色のピクセルは無変更であるか、または修正される程度が低い。
【００９４】
他の実施形態において、赤色ピクセルの色への修正は、ピクセルが表す対象のタイプに基づき修正され得る。いくつかの対象は、その元の色で保存するのが重要であるとみなされ得る。一例は、色が非常に認識可能である会社ロゴまたはブランドの付いた製品でもあり得る。画像解析を用いることで、それらの対象は画像データベースとの比較によって識別され、アルゴリズム400で差分処理を行うようにフラグをたてられるものとしてよい。
【００９５】
代替的に、またはそれに加えて、1つのフレーム内のピクセルの色は、別のフレーム内のそのピクセルの色に基づき修正され得る。たとえば、一連のフレーム上で永続するカラーの対象の色は、対象内の赤色の彩度が時間の経過とともに小さくなるように修正され得る。時間スケールおよび色変化速度は、効果が観察者に気付かれにくく、しかも色の彩度または全体的な網膜コントラストを効果的に低減するのに十分なものとしてよい。
【００９６】
別の例では、赤色ピクセルが修正される程度は、時間の経過とともに大きくなり得る。したがって、観察者が特定の見るセッションにおいてディスプレイを見ている時間が長ければ長いほど、赤色ピクセルの修正の程度は大きくなる。
【００９７】
アルゴリズム400を実行するように構成されている電子処理モジュールの例示的な実装形態は、図7B〜図7Cに関して次に説明される。図7Bを参照すると、処理モジュール710は、入力ポート702Aおよび出力ポート702Bを有している。この例では、処理モジュール710は、処理デバイス720と、処理デバイスおよび入力ポート702Aと結合されている受信機デバイス(RX)730と、処理デバイスおよび出力ポート702Bと結合されている送信機デバイス(TX)740とを備える。
【００９８】
動作時に、処理モジュール710は、アルゴリズム400のステップ410に従って入力ポート702Aにおいて、直列化された入力RGBデータ701を受信する--そこで、初期(非修正)値ri、gi、およびbiが直列方式でビデオソースから提供される。RX730は、入力ポート702Aから直列化された入力RGBデータ701を受信し、それを逆直列化し、並列化された入力RGBデータ703を処理デバイス720に伝送する。処理デバイス720は、並列化された入力RGBデータ703を受信し--そこで、初期値ri、gi、およびbiは並列方式でRX730から提供され、それをアルゴリズム400のステップ420、430、および440に従って修正する。処理デバイス720は、並列化された出力RGBデータ707を生成する--そこで、修正済み値rm、gm、およびbmは並列方式でTX740に伝送される。TX740は、並列化された出力RGBデータ707を直列化し、直列化された出力RGBデータ709を出力ポート702Bに伝送する。処理モジュール710は、アルゴリズム400のステップ450に従って入力ポート702Bにおいて、直列化された出力RGBデータ709を出力する--そこで、修正済み値rm、gm、およびbmは直列方式で表示デバイスに提供される。
【００９９】
いくつかの実装形態において、RX730は、HDMI受信機、たとえば、Analog Devices(商標)によって製造されている低出力165MHz HDMI受信機ADV7611として構成されている集積回路を含み得る。いくつかの実装形態において、TX740は、HDMI送信機、たとえば、Analog Devices(商標)によって製造されている225MHz HDMI送信機ADV7511として構成されている集積回路を含み得る。
【０１００】
いくつかの実装形態において、処理モジュール710の入力ポート702Aは、ドングル100B/100B*のHDMI入力102I/102I*と結合されるものとしてよく、次いで、これはビデオソースのHDMI出力と結合される。たとえば、ビデオソースは、コンピュータ、ビデオカメラ、または図2A〜図2B、図3、および図4に関連して上で説明されているビデオソースのうちの他のものであってよい。ビデオソースのこれらの例のうちのどれか1つは、処理モジュール710によって処理されるべきビデオデータ(たとえば、RGB、YUV、またはビデオデータの他の従来の表現)を制御可能に生成することができる。いくつかの実装形態において、処理モジュール710の出力ポート702Bは、ドングル100B/100B*のHDMI出力102O/102O*と結合されるものとしてよく、次いで、これは表示デバイスのHDMI入力と結合される。たとえば、表示デバイスは、コンピュータモニタ、TV受像機、または図2A〜図2B、図3、および図4に関連して上で説明されている表示デバイスのうちの他のものであってよい。いくつかの場合において、ビデオソースの前述の例のうちの少なくともいくつかは、直列化された入力RGBデータ701を暗号化された、高精細度コンテンツ保護(HDCP)データとして提供することができることに留意されたい。そのような場合において、RX730はHDCPデータを暗号解読するように構成されており、したがって、アルゴリズム400に従って処理デバイス720によって処理されるべき並列化された入力RGBデータ703は暗号解読済みデータである。また、そのような場合に、TX740は、アルゴリズム400に従って処理デバイス720によって処理されたデータを再暗号化し、直列化された出力RGBデータ709を暗号化済みデータとして出力するように構成される。
【０１０１】
いくつかの実装形態において、処理デバイス720は、FPGAデバイスとして構成されている集積回路を備えることができ、その場合、電子処理モジュール710は、FPGAデバイスをサポートするFPGAボードとして実装される。RX730およびTX740は、FPGAボード上またはそれぞれのドーターカード上のいずれかに直接配設されるものとしてよく、各々FPGAボードに接続されることに留意されたい。さらに、この場合、並列化された入力RGBデータ703を受信し、並列化された出力RGBデータ707を伝送するために、FPGAボード710の高速並列データバス(図7Bでは三重線によって表されている)がFPGAデバイス720によって使用され得る。さらに、直列化された入力RGBデータ701を受信するためにRX730によって、および直列化された出力RGBデータ709を伝送するためにTX740によって、FPGAボード710の高速シリアルデータバス(図7Bでは太い実線によって表されている)が使用され得る。
【０１０２】
また、命令および/またはコマンドをRX730およびTX740の各々との間でやり取りするために、集積回路間(I2C)通信バス(図7Bにおいて細い実線によって表されている)がFPGAデバイス720によって使用され得る。代替的に、少なくともいくつかのそのような命令/コマンドは、FPGAボード710上に配設されているフラッシュメモリ760に記憶されるものとしてよく、したがってFPGAデバイス720、RX730、およびTX740はブート起動時にそれを使用して自己構成することができる。
【０１０３】
図7Bに示されている例において、FPGAデバイス720は、データ経路ブロック722とプロセッササブシステム724(制御プレーンとも称される)とを備える。プロセッササブシステム724は、マスタースレーブインターフェースを使用してポート726を通じてデータ経路ブロック722と通信することができる。
【０１０４】
データ経路ブロック722は、アルゴリズム400に従って並列化された入力RGBデータ703を処理するように構成され得る。プロセッササブシステム724は、マイクロコントローラと、処理パラメータを記憶するための2つまたはそれ以上のレジスタとを備える。プロセッササブシステム724は、並列化された入力RGBデータ703の処理をトリガーし、および/または制御するビットおよび/またはレジスタを設定するために使用される。図7Bに示されている例において、プロセッササブシステム724の第1のレジスタは、並列化された入力RGBデータ703の変換がデータ経路ブロック722によって実行されるべきかどうかを決定する第1の処理パラメータtの値を記憶する。いくつかの場合において、第1の処理パラメータtは、閾値パラメータとも称され、0に設定され得る。また、この例では、第2のレジスタは、たとえば式(2)に従って、並列化された入力RGBデータ703の初期値riの電力低減または初期値giおよびbiの増加を決定するスケールを計算するために、データ経路ブロック722によって使用される、スケールパラメータとも称される、第2の処理パラメータpの値を記憶する。スーパーバイザエージェント(たとえば、ユーザ、スーパーバイザデバイス、またはスーパーバイザプロセス)は、第1および第2のレジスタに記憶されるパラメータ値の集合{t,p}725にアクセスし、それらを修正することができる。
【０１０５】
いくつかの実装形態において、プロセッササブシステム724は、FPGAデバイス720のローカルにある必要はなく、その代わりに、プロセッササブシステムは、ワイヤレス方式で、たとえば、WiFiチップ750を通じてパラメータ値の集合{t,p}725をデータ経路ブロック722に提供するリモートデバイスの一部として実装され得ることに留意されたい。WiFiチップ750は、FPGAボード710上またはFPGAボードと結合されているドーターカード上に直接配設されるものとしてよい。そのような実装形態において、パラメータ値の集合{t,p}725の初期インスタンス--FPGAボード710のブート起動時にデータ経路ブロック722のポート726にロードされるべき--は、FPGAボード710上に配設されているフラッシュメモリ760に記憶され得る。パラメータ集合725の値{t,p}のその後の変化は、たとえば、WiFiチップ750を介してワイヤレス方式で受信され得る。
【０１０６】
図7Bに示されている例において、FPGAデバイス720のデータ経路ブロック722は、(i)アルゴリズム400のステップ420に従って、並列化された入力RGBデータ703の初期値ri、gi、およびbiに基づき、たとえば、初期値riとgiとの間の差に基づき異なる錐体の刺激の相対的レベルを決定し、(ii)アルゴリズム400のステップ430に従って、それぞれのピクセルに関連付けられている並列化された入力RGBデータ703が修正されるべきかどうかを識別し、(iii)アルゴリズム400のステップ440に従って、式(2)および式(4)に基づき、ステップ420で決定された初期値riとgiとの間の差を使用して、識別されたピクセルに関連付けられている並列化された入力RGBデータ703を変換し、並列化された出力RGBデータ707の修正済み値rm、gm、およびbmを生成するように構成される。FPGAデバイス720のデータ経路ブロック722によって実行されるオペレーションは、以下で説明される。
【０１０７】
アルゴリズム400のステップ420に対応する、第1のオペレーションOp1は、式(2)に基づき、初期値riとgiとの間の差を計算するためにデータ経路ブロック722によって実行される。
d=ri-gi      (Op1)
【０１０８】
アルゴリズム400のステップ430に対応する、第2のオペレーションOp2は、計算された差を閾値パラメータtと比較するためにデータ経路ブロック722によって実行される。
【０１０９】
【数４】
2019503517.tif 000006
【０１１０】
計算された差が閾値パラメータtを超える場合、アルゴリズム400のステップ440に対応する修正シーケンスが次に実行される。修正シーケンスの第1のオペレーション(および第3の全体的なオペレーションOp3)として、計算された差はスケールパラメータpによってスケーリングされる。
tmp=p×d      (Op3)
【０１１１】
修正シーケンスの第2のオペレーション(および第4の全体的なオペレーションOp3)として、初期値riを修正するために、式(4)に基づき、第1の修正項が使用されると決定される。
【０１１２】
【数５】
2019503517.tif 000007
【０１１３】
修正シーケンスの第3のオペレーション(および第5の全体的なオペレーションOp5)として、初期値riおよびbiの両方を修正するために、式(4)に基づき、第2の修正項が使用されると決定される。
【０１１４】
【数６】
2019503517.tif 000008
【０１１５】
修正シーケンスの第4のオペレーション(および第6の全体的なオペレーションOp6)として、次のようにして、式(4)に従って、修正済み値rm、gm、およびbmが生成される。
rm=ri-tmp1
gm=gi+tmp2
bm=bi+tmp2      (Op6)
【０１１６】
この例では、オペレーション(1)〜(6)に基づき実行される修正は、等輝度であり、初期値riから差し引かれる電力の量は初期値giおよびbiに加えられる。たとえば、
【数７】
2019503517.tif 000009
であるので、初期値riから差し引かれた電力の量の半分が初期値giに加えられ、残り半分が初期値biに加えられる。Op6を式(4)と比較することによって、等式
【数８】
2019503517.tif 000010
が、計算された修正項に関して成り立つ。これは、等輝度である変換に必要なように
【数９】
2019503517.tif 000011
と等価である。
【０１１７】
たとえば、並列化された入力RGBデータ703の初期値[255,0,0]を修正するために、処理パラメータの集合{t=0,p=0.8}725の第1のインスタンスと併せてオペレーション(1)〜(6)が使用された結果、並列化された出力RGBデータ707の[153,51,51]の最終値が得られる。別の例として、並列化された入力RGBデータ703の初期値[240,121,44]を修正するために、処理パラメータの集合{t=0,p=0.4}725の第2のインスタンスと併せてオペレーション(1)〜(6)が使用された結果、並列化された出力RGBデータ707の[216,133,56]の最終値が得られる。
【０１１８】
図7Cは、FPGAデバイス720のデータ経路ブロック722が、データパイプライン780のN≧2個の並列インスタンスを使用して、一度に1ピクセルずつ、アルゴリズム400の特定の部分を実行するのに要するN回のオペレーションを実行することを示している。データパイプライン780は、N個のオペレーションを含むが、ただし、アルゴリズム400の特定の部分の複雑度に応じて、N=2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、50、100またはそれ以上のオペレーションである。
【０１１９】
所与のクロックサイクルにおいて、未修正ビデオフレームfiのピクセルpjに対応する入力RGBデータ703(pj;0)の初期値ri、gi、およびbiが、入力スイッチ728Aを通じて、データパイプライン780内に入力される。入力RGBデータ703(pj;0)に対してここで使用されるインデックス0は、パイプライン処理の前にこのデータにオペレーションが0回実行されていることを示していることに留意されたい。次のN個のクロックサイクルについて、ピクセルpjに対応するRGBデータ705(pj;k)は、1クロックサイクル毎に1回のオペレーションの割合で処理されており、kはオペレーションインデックスk=1 … Nである。図7Cにおいて、すでに実行されているデータパイプライン780のオペレーションは記号「x」を使用して表され、実行を待つ残っているデータパイプラインのオペレーションは記号「o」を使用して表されている。(N+1)番目のクロックサイクルにおいて、ピクセルpjに対応する出力RGBデータ707(pj;N)の修正済み値rm、gm、およびbmは、出力スイッチ728Bを通じて、データパイプライン780から出力される。出力RGBデータ707(pj;N)に対してここで使用されるインデックスNは、データパイプライン780を通る処理の一部としてこのデータにオペレーションがN回実行されているという事実を示していることに留意されたい。
【０１２０】
図7Cに示されている例において、N=6は、上で説明されているように、アルゴリズム400のステップ420、430、および440を実行するために使用されるオペレーション(1)〜(6)に対応している。さらに、図7Cは、現在のクロックサイクルに対するデータ経路ブロック722を通るRGBデータのスナップショットを示している。ここで、ピクセルpjに対応するRGBデータ705(pj;6)は、6クロックサイクル前にパイプライン780[1]の第1のインスタンス内に送り込まれており、これは、一度に1クロックサイクルずつ、オペレーション(1)〜(5)により処理されており、次に、オペレーション6で処理されている。次のピクセルpj+1に対応するRGBデータ705(pj+1;5)は、5クロックサイクル前にパイプライン780[2]の第2のインスタンス内に送り込まれており、これは、一度に1クロックサイクルずつ、オペレーション(1)〜(4)により処理されており、次に、オペレーション5で処理されている。2番目に次のピクセルpj+2に対応するRGBデータ705(pj+2;4)は、4クロックサイクル前にパイプライン780[3]の第3のインスタンス内に送り込まれており、これは、一度に1クロックサイクルずつ、オペレーション(1)〜(3)により処理されており、次に、オペレーション4で処理されている。同様にして、現在のクロックサイクルにおいてパイプライン780[6]の第6のインスタンス内に送り込まれている5番目に次のピクセルpj+5に対応するRGBデータ705(pj+5;1)まで続き、オペレーション1で処理されている。さらに現在のクロックサイクルにおいて、ピクセルpj+6に対応する入力RGBデータ703(pj+6;0)は、次のクロックサイクルでパイプライン780[1]の第1のインスタンスに送り込まれるべきデータ経路ブロック722の入力スイッチ728Aに関して上流でキュー内に置かれている。0回のオペレーションが、入力RGBデータ703(pj+6;0)、およびさらに後の入力RGBデータ、たとえば、入力RGBデータ703(pj+7;0)、などに、現在のクロックサイクルまで実行されている。また、現在のクロックサイクルにおいて、前のピクセルpj-1に対応する出力RGBデータ707(pj-1;6)は、そこから離れる方向に伝送されるべきデータ経路ブロック722の出力スイッチ728Bに関して下流でキュー内に置かれている。6回のオペレーションが、出力RGBデータ707(pj-1;6)、およびさらに前の出力RGBデータ、たとえば、出力RGBデータ707(pj-2;6)、などに、現在のクロックサイクルまで実行されている。
【０１２１】
一般に、図7Cは、未修正ビデオフレームfiのN個のピクセルのシーケンスに対応する、RGBデータ項目が、データ経路ブロック722の主データパイプライン上で直列方式で受信されることを示しており、次いでこれらは、主データパイプラインの一部のN個の並列インスタンス上で実行され、この部分は各RGBデータ項目が1オペレーションだけ互い違いになるときにクロックサイクル毎に1オペレーションずつ各RGBデータ項目が通って進むN個のオペレーションを含み、最後に、処理されたRGBデータ項目は再び主データパイプラインに直列方式で集まる。データ経路ブロック722がRGBデータを処理するデータ処理速度は、クロックサイクルの値によって決定される、すなわち、短いクロックサイクルは速いデータ処理速度に対応する。いくつかの実装形態において、クロックサイクルは、FPGAボード710上に配設されているオシレータを使用して設定される。たとえば、オンボードオシレータは、データ経路ブロック722の入力スイッチ728Aおよび出力スイッチ728Bを制御して、RGBデータ項目がデータパイプラインのそれぞれのインスタンス上に送り込まれ、Nサイクル後にそこから抽出される速度を決定することができる。入力RGBデータ703をリアルタイムで修正するために、バッファリングを要することなく、データ経路ブロック722の処理速度は、入力RGBデータのデータ転送速度に等しくなければならない。
【０１２２】
たとえば、60フレーム/秒(FPS)のリフレッシュ速度および1920×1080のピクセル解像度を有するビデオデータについては、データ転送速度は、約148.5MHzである。この場合、148.5MHzのオシレータに関連付けられているクロックサイクルを有するデータ経路ブロック722は入力RGBデータ703を、バッファリングを必要とせずにリアルタイムで修正することができる。別の例として、120FPSのリフレッシュ速度および1920×1080の同じピクセル解像度を有するビデオデータについては、データ転送速度は、約297MHzである。この場合、297MHzのオシレータに関連付けられているクロックサイクルを有するデータ経路ブロック722は入力RGBデータ703を、バッファリングを必要とせずにリアルタイムで修正することができる。上記の例のいずれも、入力RGBデータ701/703のキャッシングを必要としないので、処理デバイス720は動画を、最初にローカルにキャッシュする必要なく有利に修正することが可能である。そのようなキャッシングは、ときには一晩中行われ、観察者の体験を損ねるおそれがある。
【０１２３】
上述のクロックサイクル値を使用してデータ経路ブロック722を動作させるために、入力RGBデータ703をバッファリングする必要なく、オペレーション(1)〜(N)の各々が単一のクロックサイクル内で実行できると仮定されていることに留意されたい。オペレーション(1)〜(N)のどれかを実行するのにより長いクロックサイクルが必要とされる場合に、データ処理速度は適切に下げられなければならない。したがって、データ処理速度がビデオデータ転送速度よりも低く下げられる場合には、何らかの適切なビデオデータバッファリングがデータ経路ブロック722に先だって実行される。
【０１２４】
いくつかの実装形態において、オペレーション(1)〜(N)の各々の実行速度を上げるために、オペレーション(1)〜(N)は、小数オペレーションとは反対に整数オペレーションとして実装される。整数値に対して実行されるオペレーションは、小数値に対して実行されるオペレーションよりも高速に実行される傾向があるので、入力RGBデータ703の初期値ri、gi、およびbiならびに処理パラメータの集合{t,p}725の値は、たとえばデータ経路ブロック722内に挿入される前に、小数形式から整数(すなわち、固定小数点)形式に変換される。さらに、出力RGBデータ707の修正済み値rm、gm、およびbmは、整数形式から小数形式に、たとえば、データ経路ブロック722から出力されるときに変換される。図7Cに示されている例において、FPGAデバイス720の小数-整数変換器792は、データ経路ブロック722から上流のところに配設され、整数-小数変換器794は、データ経路ブロックから下流のところに配設される。たとえば、小数-整数変換器792は、初期値ri、gi、およびbiならびに小数形式で受信された{t,p}の値に216を乗算するための論理として実装されてよく、整数-小数変換器794は、整数形式の出力の修正済み値rm、gm、およびbmを216で除算するための論理として実装されてよい。図7Cに示されている例において、処理速度の利得は、小数オペレーションとして実装されたオペレーション(1)〜(N)とは反対に整数オペレーションとして実装されたオペレーション(1)〜(N)に従って入力RGBデータの修正を実行するときに生じる潜在的な精度の損失をはるかに上回る。
【０１２５】
他のいくつかの実装形態において、アルゴリズム400に関連付けられているオペレーション(1)〜(N)は、データ経路ブロックのデータパイプライン780上で直列方式で受信された、未修正ビデオフレームfiのN個のピクセルのK個のシーケンスに対応する、K×N個のRGBデータ項目に並列に実行され得る。受信されたK×N個のRGBデータ項目は、データパイプライン780の一部のK×N個の並列インスタンス上で処理されるものとしてよく、その一部はRGBデータ項目が1オペレーションだけ互い違いになるときにクロックサイクル毎に1オペレーションずつ各RGBデータ項目が通って進むN個のオペレーションを含む。この方式で、アルゴリズム400の少なくとも一部は、パイプライン780のN個のインスタンスで構成されているデータ経路ブロック722と比較して、データパイプライン780のK×N個のインスタンスで構成されているデータ経路ブロックによって、乗算器をK=2、5、10、12、15、20、または他の個数として、K倍速く実行される。
【０１２６】
図7Cに関して上で説明されている技術は、入力RGBデータ703のバッファリングを必要としないので、未修正ビデオフレームfiの異なる領域からのピクセルの初期値ri、gi、およびbiを異なる形で修正するために次の技術が使用され得る。いくつかの実装形態において、処理パラメータの集合{t1,p1}725の第1のインスタンスを使用するビデオフレームfiの隣接するピクセル(たとえば、GUIに提示されている第1のウィンドウ内で)の第1の集合および処理パラメータの集合{t2,p2}の第2のインスタンスを使用するビデオフレームfiの隣接するピクセル(GUIに提示されている第2のウィンドウ内で)の第2の集合の初期値ri、gi、およびbiを修正するために、1つまたは複数のカウンタがFPGAデバイス720の一部として構成され得る。そのようなカウンタは、データパイプライン780のN個のインスタンスを通じて並列に処理されるべき次のN個のピクセルが現在処理されているN個のピクセルと同じ、ビデオフレームの領域に属しているかどうかを追跡し、もしそうでなければ、現在使用中の処理パラメータの集合を次のN個のピクセルを処理するときに使用されるべき処理パラメータの他の集合に合わせて更新するために使用され得る。
【０１２７】
図7Bを再び参照すると、いくつかの実装形態において処理モジュール710がドングル100B/100B*に含まれるときに、処理モジュールは、M個の所定の設定に基づき動作するように構成されてよく、所定の設定の各々はパラメータ集合{tj,pj}725、j=1 … Mのそれぞれのインスタンスに関連付けられ、所定の修正レベル、たとえば、riの初期値においてたとえば5%、10%、15%、…、M番目の%の低減に対応する。いくつかの実装形態において、所定の設定は、ドングル100B/100B*のユーザによって、たとえば、ユーザ入力を介して設定され、および/または選択され得る。他の実装形態では、所定の設定のうちの適切な1つが、たとえば、動画の現在の画像フレームの特性に基づき、自動的に選択され得る。これらの特性は、コントラスト、色の彩度、などであってよい。図7Bに示されている例では、処理モジュール710は、第1の処理パラメータp(たとえば、plo、phiなど、最大Kまでの設定)、t(たとえば、tlo、thiなど、最大Kまでの設定)のそれぞれの値をトグル式に切り替えるために使用されるK≧2個のボタン770を備える。ボタン770は、処理パラメータ集合{t,p}725に対する値の所望の組合せを設定するためにユーザによって使用され、それにより、ドングル100B/100B*に入力RGBデータ703の初期値ri、gi、およびbiのカスタム修正を実行させることができる。
【０１２８】
いくつかの実装形態において、処理モジュール710がドングル100B/100B*に含まれるときに、処理モジュール710は、ドングル、処理モジュールの様々なコンポーネント、たとえば、処理デバイス720、RX730、TX740、WiFiチップ750、フラッシュメモリ760、およびボタン770の外部にある電源によって供給される電力を管理するための電源管理モジュールを備えることができる。HDMI接続102I*/102O*上で供給される電力は不十分な場合があるので、図7Cに関連して説明されている技術を実行するための電力がUSB接続104上でドングル100B/100B*に供給されるべきである。
【０１２９】
他の実装形態では、処理デバイス720はASICで置き換えられ、RX730、TX740、WiFiチップ750、フラッシュメモリ760、およびボタン770とともに、処理モジュール710の一部となり得る。他のいくつかの実装形態では、処理デバイス720ならびにRX730および/またはTX740は、残りのコンポーネントとともに処理モジュール710の一部となるようにASICに集積化され得る。開示されている技術のこれらまたは他のASIC実装形態のいずれかは、パイプラインの段数を減らし、処理速度を高めることができる。そのようなASICを製造するファブ技術は、安価な様々な種類のものがあり得る。
【０１３０】
一般に、アルゴリズム400は、計算効率を改善し、たとえば、画像をディスプレイに配信するときの待ち時間の問題を回避するための1つまたは複数の技術を実装し得る。たとえば、いくつかの実施形態において、ピクセルおよび/またはフレームの部分集合のみが修正のため評価される。たとえば、計算効率を目的とした場合、すべてのフレームが評価されるわけではない(たとえば、フレーム1つおきのみ、またはそれよりも少ないフレームが評価される)。そのようなサンプリングは、リアルタイムで実行されるときにアルゴリズムの待ち時間を改善し得る。
【０１３１】
いくつかの実施形態において、すべてのピクセルがすべてのフレーム内で評価されるわけではない。たとえば、フレームの中心に近い(たとえば、観察者が合焦する可能性が高い)ピクセルのみが評価される。代替的に、観察者が変化に気付く可能性が低い、フレームの中心から遠いピクセルのみが評価される。代替的に、またはそれに加えて、画像解析技術が、フレームのどの部分に焦点が合っている(したがって、観察者が合焦している可能性が高い)かを識別し、色修正を焦点が合っている部分のピクセルにのみ適用され得る。
【０１３２】
いくつかの実装形態において、アルゴリズム400は、他のピクセルを評価するかどうかを決定するために各フレーム内のピクセルを定期的にサンプリングする。たとえば、アルゴリズム400は、2個目のピクセル毎またはそれ以下のピクセル(たとえば、3個目のピクセル毎またはそれ以下、5個目のピクセル毎、10個目のピクセル毎またはそれ以下、20個目のピクセル毎)の色をチェックすることができる。この初期サンプリングで修正に対する候補であるピクセルを検出する場合、アルゴリズム400は、色修正を識別されたピクセルに適用することができる。サンプリングされた領域の間にあるピクセルは、無修正のまま残されるか、またはさらにサンプリングされてそれらが修正に対する候補であるかどうかを決定することができる。代替的に、それらは同じ一次変換によって初期サンプリングされたピクセルとして修正される可能性があるか、またはサンプリングされたピクセルの間にある補間された値が最終ピクセル値を決定するために使用される可能性もある。そのようなサンプリング技術は、アルゴリズム400の速度を改善するために有用であり得、したがって、すべてのフレーム内のすべてのピクセルを評価する必要はない。
【０１３３】
画像を符号化するために使用される圧縮技術も、効率を改善するために使用され得る。たとえば、いくつかの実施形態において、色度サブサンプリングが使用されてよい。色度サブサンプリングの例は、4:2:2、4:2:1、4:1:1、および4:2:0のサブサンプリングを含む。このサブサンプリングも、アルゴリズム400の速度を改善するために有用であり得、したがって、すべてのフレーム内のすべてのピクセルを評価する必要はない。これらの技術を使用することで、カラーピクセルの解像度は全体として、観察者に容易に気付かれることなく色のピクセルレンダリングがより容易になるように低減される。代替的に、解像度は、初期画像の場合と同じままに保たれてもよく、間のピクセルは、サンプリングされたピクセルに基づき補間値または一次変換から導出される。バッファリングは、上記の中間プロセスのうちの少なくともいくつかがアルゴリズム400を開始する前に、または完了した後にビデオのフレーム全体に実行されるべきである場合に実装されることが可能であることに留意されたい。たとえば、YUV 4:2:2からYUV 4:4:4に進む(すなわち、圧縮済み--または「サブサンプリング済み」--から未圧縮のYUVデータ)には、補間のためにリアルタイムのバッファリングが必要になる。同様に、間引きのためにYUV 4:4:4からYUV 4:2:2に進む場合にも、バッファリングが必要になる。中間処理バッファリングの前述の例は、たとえば、RX730および/またはTX740によって取り扱われ得る。
【０１３４】
追加のハードウェアコンポーネントからの入力も、上で説明されている色修正アルゴリズムを修正するために使用され得る。いくつかの実施形態において、システムは、ユーザがディスプレイ上のどの配置を見ているか追跡するために視標追跡モジュールを備えることができる。その後、色修正が、見られているディスプレイ上の配置のみに適用される。代替的に、色修正は、見られていないディスプレイ上の配置のみに適用される。市販の視標追跡ソリューションは、この目的に使用されてよい。市販のソリューションの一例は、Tobii AB(スウェーデン、ダンデリード所在)から入手可能であるTobii EyeX Controllerである。
【０１３５】
いくつかの実施形態において、アルゴリズム400は、観察者の焦点ではない画像の部分を修正するが、合焦されている画像の部分を無修正のまま残す。このようにして、見る体験に対する修正の影響は、修正済みピクセルが観察者の周辺にあるので低減される。
【０１３６】
そのようなアプローチは、電子書籍リーダおよび文書処理ソフトウェアなどの、テキストをレンダリングするアプリケーションにおいて特に有用であり得る。テキストは高コントラストの白黒で表示されることが多いが、これは、前に説明されている理由から、これらの画像が典型的には赤色ピクセルを含まないとしても特に急性の近視発生応答を引き起こし得る。いくつかの実施形態では、テキストは、画像の一部の中のみ高コントラストでレンダリングされてよく(たとえば、ビューイングバブル(viewing bubble))、この領域の外のテキストは、コントラストを下げて、および/またはぼかし効果を使用して表示されてよい。いくつかの実施形態において、画像のピンぼけ/低コントラスト部分とビューイングバブルとの間に勾配があってよい。読書をしやすくするために、このバブルは、テキスト上に移動され得るか、またはテキストは、静止バブルを通して移動され得る。相対的移動の速度は、ユーザの好ましい読書速度に従って選択され得る(たとえば、毎分20ワードまたはそれ以上、毎分50ワードまたはそれ以上、毎分80ワードまたはそれ以上、毎分100ワードまたはそれ以上、毎分150ワードまたはそれ以上、毎分200ワードまたはそれ以上、毎分250ワードまたはそれ以上、毎分300ワードまたはそれ以上、毎分350ワードまたはそれ以上、毎分400ワードまたはそれ以上、毎分450ワードまたはそれ以上、毎分500ワードまたはそれ以上、最大毎分約800ワードまで)。
【０１３７】
ビューイングバブルのサイズおよび形状も、望み通りに変えてよい。ビューイングバブルは、水平および/または垂直視線方向にユーザの視野内で約20°またはそれ未満の角度(たとえば、15°またはそれ未満、10°またはそれ未満、5°またはそれ未満)に対応することができる。ビューイングバブルは、楕円形、円形、または他の何らかの形状であるものとしてよい。いくつかの実施形態において、ユーザは、ビューイングバブルのサイズおよび/または形状を設定することができる。
【０１３８】
いくつかの実施形態において、ビューイングバブルは、テキスト数行にわたってトレースするときのユーザの指を追跡することができる。デバイスは、指の追跡にタッチスクリーンを利用してもよい。代替的に、このバブルは、スタイラス、マウス、または他の注目指標をトレースすることによって移動され得る。
【０１３９】
観察者の焦点を確立するための様々な技術が、実装形態に応じて使用できる。たとえば、視標追跡技術は、ユーザが見ているディスプレイ上の配置を辿るために使用され得る。アルゴリズム400は、視標追跡カメラからの情報を使用して修正のためのピクセルをリアルタイムで識別することができる。見られている配置から遠ざかるそれらのピクセルは、焦点の領域が未修正である(または修正の程度が低い)間に修正される。視標追跡は、たとえばモバイルデバイス(たとえば、前面カメラを使用する)、コンピュータモニタ(たとえば、ビデオ会議カメラを使用する)、および/またはビデオゲーム機を使用する場合に特に有用であり得る。
【０１４０】
代替的な錐体刺激決定および近視スケール
網膜内の、L錐体およびM錐体を含む、錐体をピクセルが示差的に刺激するかどうかを評価するためにri、gi、および/またはbi値を単純に比較するのではなく、いくつかの実施形態では、アルゴリズム400は、画像による錐体刺激の他の定量化可能な尺度を計算する。いくつかの実施形態において、これらの尺度は、L錐体およびM錐体のみを含む。他の実施形態では、S錐体の寄与も含まれる。いくつかの実施形態において、錐体刺激を計算するステップは、最初に、ピクセルのスペクトル成分を人間の視覚で生理学的に知覚される色に定量的にリンクする色空間に各ピクセルに対するRGB値を変換するステップを伴う。そのような色空間の一例は、前に説明されている、CIE 1931 XYZ色空間である。この色空間は、人間の目のLMS錐体応答に似た形でXYZ三刺激値を定義する。したがって、どのピクセルが色修正を必要とするかを評価するためにriとgiとを比較する代わりに、アルゴリズムは、XとY(または望ましい場合にはX、Y、およびZ)を比較することができる。たとえば、いくつかの場合において、色修正は、X>YおよびZであるピクセルに適用され、X≦Yおよび/またはZであるピクセルについては適用されない。
【０１４１】
代替的に、またはそれに加えて、LMS色空間内の錐体刺激値は、XYZ三刺激値から計算され得る(たとえば、https://en.wikipedia.org/wiki/LMS_color_spaceを参照)。そのような計算を実行するためのアルゴリズムが知られている(たとえば、www.imageval.com/ISET-Manual-201506/iset/color/transforms/xyz2lms.htmlから入手可能なxyz2lmsプログラムを参照)。LMS値では、色修正は、候補ピクセル、たとえば、L値が特定の閾値よりも高いピクセルおよび/またはL>M(たとえば、L>MおよびS)となるピクセルに適用され得る。
【０１４２】
代替的に、錐体刺激は、光の物理的特性を使用して直接計算できる。R、G、およびBの各々からの光強度および波長は、テレビ、コンピュータ、またはタブレットなどのデバイスから測定され得る。目を通過し、網膜に到達する各波長の強度は、計算され得る。次いで、これらの値は、たとえば、Smith-Pokorny錐体分光感度(1992)またはStockmanおよびSharpe(2000)によって修正されたような錐体分光感度を使用することによってL、M、およびS錐体の刺激に変換され得る。
【０１４３】
前述の技術は、表示されている画像を修正してその近視発生効果を低減するのに有益であり得るが、これらの技術は、画像情報にのみ基づき、人々の網膜または画像が見られる際の状態の間の変化を考慮しない。
【０１４４】
異なる錐体と観察者の目の比を変化させるステップおよび/または錐体の空間的分布を変化させるステップを考慮することも可能である。これは、異なる個人はL錐体対M錐体との異なる割合を有することが知られているので重要である。それに加えて、異なる人口集団は、平均して、L錐体対M錐体との異なる割合を有する。たとえば、白人は、平均して約63%のL錐体を有するが、アジア人は、平均して等しい数のL錐体とM錐体とを有する。したがって、特定の刺激の近視発生効果は、異なる人口集団について異なり得る。
【０１４５】
異なる網膜に対する刺激の効果は、たとえば、網膜モデル(または「シミュレートされた網膜」)に基づき計算され得る。図9を参照すると、シミュレートされた網膜上のRGBフォーマットされた刺激による錐体刺激レベルを決定するための例示的なアルゴリズム900は次の通りである。アルゴリズム900はシミュレートされた網膜を確立する(920)ことによって開始する(901)。一般的に、これは、L、M、およびS錐体の相対的な数を確定するステップと、その配置構成パターンを確定するステップとを伴う。図6Bは、シミュレートされた網膜の一例を示している。ここで、異なる数のL、M、およびS錐体は、六方充填で(すなわち、レンガパターンのグリッド上に)ランダムに配置構成される。
【０１４６】
アルゴリズム900は、RGBフォーマットで刺激パターンを受け取る(910)。RGB刺激パターンは、前に説明されているように、ピクセル配列の色に対応する。一般に、ピクセル配列は、たとえば、単一の画像フレームまたは画像フレームの一部に対応することができる。一般的に、入力ビデオファイルが解析されている場合に、各フレームは、別個のRGB刺激パターンに対応する。図6Aは、刺激パターンの一例を示している。
【０１４７】
ステップ930において、刺激パターンの各要素に対するRGB値は、XYZ三刺激値の対応する集合に変換される。そのような変換はよく知られている。たとえば、http://www.poynton.com/PDFs/coloureq.pdfから入手可能なAdrian Ford(ajoec1@wmin.ac.uk <defunct>)およびAlan Roberts(Alan.Roberts@rd.bbc.co.uk)による「Colour Space Conversions」、1998年8月11日を参照。次に、ステップ940において、LMS値は、たとえばxyz2lmsを使用して、XYZ三刺激値の各々から計算される。
【０１４８】
次いで、ステップ950において、刺激パターンは、シミュレートされた網膜上にマッピングされる。この例では、刺激パターンの要素は、シミュレートされた網膜の錐体と1:1対応関係にあり、マッピングの結果、対応する網膜配置における錐体がそれぞれL錐体であるか、M錐体であるか、またはS錐体であるかに応じて刺激パターンの各要素においてL、M、またはS値が選択される。
【０１４９】
各錐体における刺激レベルは、マッピングから決定される(ステップ960)。いくつかの実装形態において、この決定は、単純に、マッピングに基づきL、M、またはS値を各錐体に割り当てるステップを伴う。いくつかの場合において、LMS値は、特定の範囲内に収まるようにスケーリングされるか、またはLMS値は、スペクトルのいくつかの部分または他の要因による寄与分を増加または減少させるように重みを付けられる。
【０１５０】
アルゴリズムは、錐体刺激レベルを出力した(970)後に終了する(999)。
【０１５１】
実装形態は、アルゴリズム900の変更形態を伴い得る。たとえば、アルゴリズム900は1:1のピクセル対錐体マッピングを伴うが、より高いまたはより低いマッピング比が使用されてもよい。たとえば、いくつかの場合において、錐体刺激は、複数のピクセルが単一の錐体に結像される場合に刺激について計算され得る。これは、たとえば、高解像度ディスプレイにおいて、またはディスプレイが比較的遠く離れている場所から見られる場合に生じ得る。そのような配置構成において、アルゴリズムは、ピクセルのグループの色を平均してシミュレートされた網膜と同じ解像度およびグリッド形状を有する刺激パターンを形成する追加のステップを含み得る。錐体毎のピクセルの数は変わり得る。錐体1個当たり2個またはそれ以上のピクセルが使用されてよい(たとえば、錐体1個当たり3個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり4個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり5個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり6個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり7個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり8個もしくはそれ以上のピクセル、錐体1個当たり9個もしくはそれ以上のピクセル、または錐体1個当たり10個のピクセル)。
【０１５２】
いくつかの場合において、アルゴリズムは、1個より少ないピクセルが各錐体に結像されることを考慮し得る(たとえば、ピクセル1個当たり2個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり3個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり4個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり5個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり6個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり7個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり8個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり9個またはそれ以上の錐体、ピクセル1個当たり最大10個までの錐体)。これは、より低い解像度のディスプレイの場合、またはディスプレイがより近い距離から見られるときである。そのような場合、ピクセルはシミュレートされた網膜と同じ解像度およびグリッド形状を有する刺激パターンで複数のグリッド点に割り当てられ得る。
【０１５３】
いくつかの実装形態は、特定のディスプレイおよび/またはユーザに対して錐体1個当たりのピクセルの個数を計算する(すなわち、考慮する)ステップを含むことができる。たとえば、図12Aおよび図12Bを参照すると、錐体1個当たりのピクセルの個数は、次のようにディスプレイに対するピクセル密度から計算され得る。最初に、1分角の典型的な最大網膜解像度θが仮定され、さらに、典型的にはディスプレイの対角線上の寸法の≒2.5倍である視距離dが仮定される(すなわち、60"のTVは12.5'離れて見られ、5.5"のiPhone（登録商標）6は1フィート離れて見られる)。計算は、望み通りに、他の視距離について調整され得る。したがって、画面のサイズおよび解像度(たとえば、1080p 60"のTV受像機に対しては1,920×1,080、5.5"のApple iPhone 6に対しては1,334×750)を知ることで、画面の正方形領域当たりのピクセルの個数と画面の正方形領域当たりの錐体の個数とを比較することができる。これらの数の比は、錐体1個当たりのピクセルの個数を与える(またはその逆数)。これは、錐体1個当たりの画面面積が0.24mm2に等しい図12Bにおいて60" 1080PのTVに対して示されている。
【０１５４】
この計算を60" 1080PのTVおよびiPhone 6に対して適用すると、錐体1個当たりのピクセルはそれぞれ0.49および0.24である。
【０１５５】
いくつかの実施形態において、光の点広がり関数は、ピクセルから錐体に届く光を網膜内にマッピングするために使用され得る。当業者であれば理解するように、光の点広がり関数は、人間の目の不完全な光学系によるものであり、入射光が網膜錐体モザイクにどのように当たるかに対して影響を及ぼす。
【０１５６】
いくつかの実施形態において、図1Bからの等面積錐体分光感度は、L、M、およびS錐体の相対的励起を計算するために使用される。錐体分光感度の他の表現を使用する実装形態も可能である。これらは、量子、エネルギー項に合わせて補正されているもの、およびピーク値に正規化されているものに基づく錐体分光感度を含む。2度または10度のいずれかの観測者に対する錐体分光感度が使用されることが可能であるか、または錐体分光感度データが利用可能である他の観測者が使用され得る。それに加えて、これらの計算は、人の年齢、斑状色素沈着、錐体モザイク組成、および/または他の要因に対して調整され、固有のものにされ得る。
【０１５７】
いくつかの実施形態において、等エネルギー発光体D65は、RGB、XYZ、およびLMSの間の変換に使用される。他の実施形態では、CIE-A(白熱灯)、CIE-C、またはCIE-Eなどの他の発光体も使用され得る。
【０１５８】
いくつかの実施形態において、XYZ値とLMS値との間で変換を行うためにCIECAM02行列が使用される。他の実施形態では、一次変換を実行するために他の行列が使用される。この点で、許容可能な任意の変換行列が使用され得る(またはXYZ値が直接使用される場合には、まったく使用され得ない)。
【０１５９】
刺激パターンによるLMS錐体刺激に対する定量化可能な値を計算することによって、所与の刺激がL錐体およびM錐体を含む錐体を示差的に刺激する程度を定量化することが可能である。この定量化は、刺激(たとえば、特定の画像、ビデオファイル)のスコアリングを可能にし、次いで--スコアを比較することによって--異なる媒体の近視発生効果の客観的比較を可能にする。
【０１６０】
図10を参照すると、デジタルビデオファイルにスコアを付けるためのアルゴリズム1000は次の通りである。このアルゴリズム、または類似のアルゴリズムは、画像ファイルなどの、他の媒体に適用され得る。アルゴリズムは、デジタルビデオファイルのフレームによって刺激されたシミュレートされた網膜に対する錐体刺激値を受け取る(または生成する)(1010)ことによって開始する(1001)。錐体刺激値は、たとえば、図9に示されているアルゴリズム900を使用して決定され得る。
【０１６１】
各錐体について、アルゴリズムは、その錐体(c)およびその隣接要素(ni)の各々に対するLMS刺激値の平均
【数１０】
2019503517.tif 000012
を計算する(1020)。m番目に近い隣接要素に対して、
【数１１】
2019503517.tif 000013
は、式(5)に示されるように計算される。
【０１６２】
【数１２】
2019503517.tif 000014
【０１６３】
一般に、隣接要素の数は、刺激された網膜内の錐体パターン、および各錐体についていくつの隣接要素が含まれるかに依存する。一実施形態において、最も近い隣接要素のみが考察される。たとえば、グリッドパターンでは、錐体は、8個の最も近い隣接要素を有する。そのようなパターンは、図11Aに例示されている。六方充填により、各錐体は、図11Bに示されているように6個の最も近い隣接要素を有する。
【０１６４】
ステップ1030および1040において、隣接要素刺激値niと平均
【数１３】
2019503517.tif 000015
との差が計算され、平方され、
【数１４】
2019503517.tif 000016
で除算される。これは、錐体cとそれの最も近い隣接要素の各々との間の刺激の相対的差の尺度となる。1050において、これらの値は式(6)に従って総和され、錐体cに対する近傍平方和(NSS)の値が得られる。
【０１６５】
【数１５】
2019503517.tif 000017
【０１６６】
この値は、最も近い隣接要素に関する、錐体cの刺激のレベルの量的尺度となる。比較的高いNSS値は、大きい応答差を表し、低いNSS値に比べて大きい、錐体cからの近視発生応答に対応すると考えられている。
【０１６７】
平方和は、この場合に、相対的な錐体刺激の尺度を計算するために使用されるが、他のアプローチも可能である。たとえば、niと
【数１６】
2019503517.tif 000018
との差の絶対値の総和が、代わりに使用されてよい。代替的に、相対的絶対値
【数１７】
2019503517.tif 000019
または範囲全体|nmax-nmin|が使用されてよい。他の代替的手段は、値の分散または標準偏差を計算するステップを含む。
【０１６８】
刺激された網膜内の各錐体についてNSS値が計算され(1060)、次いで、NSS値はフレーム全体にわたって平均され得る(1070)。このプロセスは、各フレームについて繰り返され(1080)、次いで、NSS値はすべてのフレームにわたって平均される(1090)。
【０１６９】
最後に、フレーム平均NSS値は、所望の範囲(たとえば、パーセンテージ)に合わせてスケーリングされ(1095)、および/または媒体ファイルは、フレーム平均NSS値に基づきスコアを付けられる。
【０１７０】
以下の表1は、変化する刺激に対するそのような計算の例示的な結果をまとめたものである。1番目の列「フレーム」は、各実験に対する刺激を列挙したものである。100×100ピクセル配列が使用されており(「ピクセルカウント」)、1:1錐体ピクセルマッピングが仮定される。L対M対Sの錐体のパーセンテージは、列2〜4に示されているように変化した。各計算の結果は、列6(「生スケール」)に与えられている。スコアは、特定の値に対して生で見積もられ、正規化されていない。
【０１７１】
【表１】
2019503517.tif 000020
【０１７２】
一般に、近視発生値は、スケールに合わせて正規化され得るか、またはコンテンツの近視発生効果を示す他の何らかの識別子を割り当てられ得る。たとえば、値は、ある範囲(たとえば、1から10)内の値として、パーセンテージとして、または他の何らかの英数字識別子(たとえば、レターグレード)、カラースケール、または説明によって提示され得る。
【０１７３】
上で説明されているスケールなどの、コンテンツに対する近視発生スケールは、多くの方法において有用であり得る。たとえば、スケールは、コンテンツ(たとえば、映画または他のビデオファイル)を観察者に対する近視発生効果に関して格付けすることを可能にする。
【０１７４】
スケールは、画像の色の変化を含む、画像を修正するアルゴリズムを測定する客観的手段にもなる。これらは、隣接する錐体のコントラストを高くするか、または低くするように設計されているアルゴリズムの有効性を格付けするために使用され得る。これらは、近視発生度を高くするか、または低くするように設計されているアルゴリズムの有効性を格付けするためにも使用され得る。たとえば、それぞれのアルゴリズムを使用して修正された後に共通ビデオファイルのスコアを比較することによってアルゴリズムを比較することができる。いくつかの実施形態において、スケールを使用して異なる計算効率を有するアルゴリズムの近視発生低減に対する効果を比較することができる。たとえば、ビデオファイル内のすべてのフレームを修正するアルゴリズムと、より少ないフレーム(たとえば、フレーム1おき、3個目のフレーム毎になど)を修正するアルゴリズムとのトレードオフの関係を評価することができる。同様に、すべてのピクセルを評価するアルゴリズムとフレーム内のピクセルをサンプリングすることとの間のトレードオフの関係を評価することができる。
【０１７５】
本明細書の例では電子画像およびビデオを説明しているが、当業者であれば、そのようなスケールは、たとえば、書籍、新聞、ボードゲームなどを含む、印刷媒体の隣接する錐体のコントラストまたは近視発生を格付けするために、非デジタル世界において有用であり得ることを理解するであろう。そのような物理的媒体から反射された光は測定され、上で述べた方式で網膜刺激が計算され得る。
【０１７６】
近視発生スケールを使用して設計された電子書籍リーダおよびワードプロセッサ
定量的近視発生スケールは、媒体を評価するステップに加えて製品の設計において有用であり得る。たとえば、近視発生スケールは、いくつかのタイプのディスプレイにおいて色の組合せを評価し、近視発生スケール上で有利な格付けを得るそれらの色組合せを識別するために使用され得る。
【０１７７】
そのような色組合せは、特にディスプレイによって許されている最大コントラストで白色背景において黒色テキストを使用して一般的に表示される、テキストを表示するときに有用である。しかしながら、テキストと背景との間の高レベルのコントラストは、観察者の網膜において高レベルのコントラストを発生し、それにより近視を引き起こすと考えられている。したがって、読書の近視発生効果は、比較的低い全体的な錐体コントラストをもたらす色組合せを選択することによって低減され得ると考えられている。これは、限定はしないが、電子書籍ハードウェア、電子書籍ソフトウェア、文書処理ソフトウェア、および同様のものを含む、様々な設定におけるテキストを表示する際に有用であり得る。
【０１７８】
したがって、上で説明されているような、近視発生スケールは、テキストを表示するために色組合せを選択する上で有用であり得る。これは、スケールを使用することで、テキストおよび背景に対する色の異なる組合せを評価することによって達成され得る。
【０１７９】
たとえば、異なるコントラストのエッジを有する、候補テキストおよび背景色の100×100の市松模様を使用することでモデル化された一連の色組合せについて例示的な評価が実行された。このパターンは、50%のテキスト色と50%の背景色とを有する刺激をもたらす。テキスト色と背景色との間の異なる比をもたらす他のパターンが使用されてよく、これはいくつかのフォント、間隔、および余白をよく表し得る(たとえば、約5%のテキスト色、約10%のテキスト色、約15%のテキスト色、約20%のテキスト色、約25%のテキスト色、約30%のテキスト色、約35%のテキスト色、約40%のテキスト色、または約45%のテキスト色)。
【０１８０】
直線状の行と列のグリッドにおいて100×100の錐体のパターンを有するシミュレートされた網膜が使用され、またピクセル対錐体の1:1の比が使用された。
【０１８１】
例を目的として、8ビットカラーが仮定された。したがって、各色は、各RGBに対して0〜255の値で選択された。利用可能な色空間は、50のステップ(テキストおよび背景の各々に対して63個の値)ですべての色を使用してサンプリングされ、その結果、合計66すなわち46,656の組合せが得られた。
【０１８２】
図13を参照すると、三次元プロットが実験結果を示している。縦軸は、スケーリングされていない近視発生スコアを示す。横軸は、それぞれのテキスト色および背景色を示す。横軸上の値は、16進数で表され、0〜255のRGB値は16進数に変換され、色はRRGGBBとして報告されることに留意されたい。
【０１８３】
結果は、0の近視発生スコア(白色背景上の白色テキストおよび黒色背景上の黒色テキスト)から419.34(白色背景上の黒色テキスト)の範囲である。したがって、低減された近視発生スコアをもたらす色組合せ(たとえば、シアン上の薄緑、155のスコアを有する)が、テキストを表示するときに使用するために選択され得る。
【０１８４】
明らかに、最低のスコア(白色上に白色、黒色上に黒色)は、テキストと背景との間にコントラストを生じさせず、読むことができないので実用的でない。しかしながら、一般的に、低いがゼロでないスコアを有する色組合せが選択され得る。いくつかの場合において、テキストと背景との間の色コントラストが低いため、テキストの可読性のトレードオフの関係がある。したがって、電子書籍リーダの色組合せを選択するときに追加の基準が考慮され得る。たとえば、可読性に対する客観的指標が考察され得る。最高の可読性は、表色系がテキスト色と背景色とを最もよく区別できるときに(たとえば、LおよびM値がテキストと背景との間で最も異なるときに)生じると予想される。これは、隣接する錐体が最高の示差刺激を有するときに最高の近視発生効果が生じると仮定する近視発生スケールと異なる。言い換えれば、近視発生効果は、テキストと背景との間の両方の差に由来するが(可読性を改善するが近視を高める)、テキストおよび背景内にも由来する(可読性を改善しないが、近視を高める)。
【０１８５】
たとえば、可読性(R)は、応答者を調べることによってスコアを付けられ得る。代替的に、LMS系または別の表色系を使用してテキストと背景との間の色コントラストに基づきスコアを付けられるものとしてよい。そのような差は、以下の式などの公式を使用して定量化され得る。
【０１８６】
【数１８】
2019503517.tif 000021
【０１８７】
式(7)において、L、M、Sは、下付1がテキスト色を指し、下付2が背景色を指す、上で説明されている値である。αR、βR、およびγRは、錐体系の相対的な寄与に重みを付けるための重み係数である。これらの係数は、経験的に決定されてよい。この例では、L、M、およびSに対して等面積関数が使用されており、αR=0.17、βR=0.84、γR=0.01の値は、例を使用するために、4人の観測者の集団について決定された(3人の女性正常色覚者および1人の男性1型2色覚者)。
【０１８８】
可読性は、また、他の方法で、たとえばCIELAB空間ΔE*abにおける2つの色の間の距離により、スコアを付けられ得る。色区別のこの尺度は、BrainardおよびStockman(「Vision and Vision Optics」、2009年、「Chapter 10: Colorimetry」)によって説明されており、式(8)で与えられている。
【０１８９】
【数１９】
2019503517.tif 000022
【０１９０】
図14Aおよび図14Bを参照すると、実験からのいくつかの色組合せの結果が表にされている。各表において、列1、2、および3は背景色に対するRGB値(各々0〜255から)であり、列4〜6は対応するX、Y、Z三刺激値であり、列7〜9は対応するLMS値である。列10、11、および12はテキスト色に対するRGB値(各々0〜255から)であり、列13〜15は対応するX、Y、Z三刺激値であり、列16〜18は対応するLMS値である。テキスト50%/背景50%の100×100市松模様グリッドに基づく計算された近視発生スケールスコアは、列19に与えられており、白色背景上の黒色テキスト(行1)に関するスコアの%低減は列20に与えられている。カラースキームの一例は、列21に示されている。次の4つの列(22〜25)は、可読性スコアに関係する値を与える。特に、列22は、それぞれ、
【数２０】
2019503517.tif 000023
に対する値を与える。列25は、可読性スコアRを与え、値αR=0.17、βR=0.84、γR=0.01が使用される。列26は、可読性/近視スコアの比からなる複合スコアを与える。
【０１９１】
テキストレンダリングのためにテキスト/背景色組合せを識別するときに可読性を考察することの重要さを示すためにいくつかの例を考察することは有益である。たとえば、それぞれ背景に対する(200,150,150)およびテキストに対する(100,150,200)のRGB値を有する第1の色組合せ、ならびにそれぞれ背景に対する(250,150,100)およびテキストに対する(250,150,150)のRGB値を有する第2の色組合せを考える。図15Aは、列1、2、および3は背景色に対するRGB値であり、列4〜6は対応するX、Y、Z三刺激値であり、列7〜9は対応するLMS値である表を示している。列10、11、および12はテキスト色に対するRGB値であり、列13〜15は対応するX、Y、Z三刺激値であり、列16〜18は対応するLMS値である。列19は近視スケールスコアを示し、列20は白色背景上の黒色テキストからのパーセント低減(10進法で)を示し、列21は色組合せを使用してレンダリングされたテキストの一例を示している。列22〜24は図14における列22〜24と同じパラメータを与え、列25は可読性スコアを与える。したがって、上で説明されているスケールを使用することで、第1および第2の組合せに対する近視スコアは類似している(両方とも約18)。列21の例示的なテキストから明らかなように(少なくとも事例的には)、第1の色組合せは、第2の色組合せよりも読みやすい。これは、それぞれ約2.0および0.1である、相対的可読性スコアによって裏付けられる。
【０１９２】
これは、各々33個の錐体を有する3つの行にわたって背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域に対する錐体刺激をシミュレートする、図15Bおよび図15Cに示されているプロット中にそれぞれさらに示されている。図15Bは、第1の色組合せに対するシミュレートされた錐体刺激を示す。一般に、テキストおよび錐体は、異なるレベルの刺激を有し、テキスト刺激レベルはおおよそ32から40の範囲内で変化する。高い刺激の少数のピークを除き(この例では、シミュレートされたS錐体から結果として得られる)、背景刺激レベルはおおよそ22から30のより低い、もっぱら重なり合わない範囲内で変化する。
【０１９３】
図15Cは、第2の色組合せに対する錐体刺激レベルを示す。ここで、テキストおよび背景内の分散は、テキストと背景との間の分散に類似している。テキストと背景は両方とも、第1の色組合せと比較してより大きい分散を有する(この例ではシミュレートされたS錐体からの、背景によるより低い刺激レベルを有する少数の錐体を除き、おおよそ35から55の範囲内)。テキストの錐体刺激は、背景の錐体刺激と重なり合う。
【０１９４】
図16A〜図16Cは、2つのさらなる色組合せの例について同じ原理を示している。図16Aを参照すると、第1の色組合せは、背景に対するRGB値(150,150,150)およびテキストに対するRGB値(150,50,50)を有する。第2の色組合せは、背景に対するRGB値(250,100,250)およびテキストに対するRGB値(150,150,200)を有する。ここもまた、事例的に、第1の色組合せは、第2の色組合せに比べて可読性が著しく高い。列1〜26は、図15Aにおける列1〜26と同じパラメータを示している。
【０１９５】
図16Bは、第1の色組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域に対する錐体刺激のプロットを示している。テキストおよび背景は、テキスト内では著しく異なるレベルの刺激および分散を有し、背景内では、テキストのレベルと背景のレベルとの間の分散と比較して低い。
【０１９６】
図16Cは、第2の色組合せに対する背景の2つの細長領域の間のテキストの細長領域に対する錐体刺激のプロットを示している。テキストおよび背景内の分散は、テキストと背景との間の分散に類似している。テキストおよび背景は両方とも、第1の色組合せと比較してより大きい分散を有し、テキストの錐体刺激は、背景の錐体刺激と重なり合う。
【０１９７】
市販の電子書籍リーダは、白色背景上の黒色テキストと比較して低減された近視発生効果を有し得る白黒以外の色組合せでテキストを表示する動作モードを備えているが、開示されている実装形態は、実質的により大きい低減をもたらす色組合せを形成すると考えられている。たとえば、NookColorは、「Day」(白色背景に対する基本的な黒色テキスト)に加えて「Night」、「Gray」、「Butter」、「Mocha」、および「Sepia」などの「color text modes」を提供する(たとえば、http://www.dummies.com/how-to/content/nook-tablet-text-and-brightness-tools.htmlを参照)。
【０１９８】
しかしながら、そのようなモードは約133の最低の近視スコア(白色(255,255,255)背景上の黒色(0,0,0)テキストに対する約438のスコアを生じる、上で説明されているスケールを使用して計算されるような)および約0.48から0.60の範囲内の可読性/近視スコアの比をもたらすと考えられている。しかしながら、図14Aおよび図14Bに示されている表から明らかなように、約130未満の近視スコアを有する色組合せが可能である(たとえば、約120またはそれ未満、約110またはそれ未満、約100またはそれ未満、約90またはそれ未満、約80またはそれ未満、約70またはそれ未満、約60またはそれ未満、約50またはそれ未満、約40またはそれ未満、約30またはそれ未満、約20から約30までなど)。白黒テキストと比較して、そのような色は、約65%またはそれ以上(たとえば、約70%またはそれ以上、約75%またはそれ以上、約80%またはそれ以上、約85%またはそれ以上、約90%またはそれ以上、約95%またはそれ以上)の近視低減の改善をもたらし得る。0.80またはそれ以上(たとえば、0.85またはそれ以上、0.90またはそれ以上、0.95またはそれ以上、1.00またはそれ以上、1.05またはそれ以上、1.10またはそれ以上、1.15またはそれ以上、1.20またはそれ以上、1.25またはそれ以上、1.30またはそれ以上、1.35またはそれ以上、1.40またはそれ以上、1.45など)の複合可読性/近視スコアを有する色組合せが可能である。
【０１９９】
一般に、上記に基づく電子書籍リーダまたは文書処理ソリューションは、様々な手段によって実装され得る。たとえば、カラーディスプレイを備える電子書籍リーダまたはモバイルデバイス上の電子書籍リーダアプリケーションでは、有利な近視発生スコアおよび可読性スコアを有する色組合せは、ユーザによってオプションとして選択され得る。たとえば、セットアップ時に、電子書籍リーダはユーザに、様々な色組合せオプションを提示することができ、そこからユーザは望ましい選択肢を選択することができる。これは、好ましい色組合せがユーザ毎に異なると予想され、選択肢の選択を提供するステップは、各ユーザがそれらに最も望ましい色組合せを使用することを可能にするので有利である。同様に、文書処理ソリューションは、同様の仕方で決定されることが可能であろう。
【０２００】
その一方で、上で説明されているものなどのスケールに基づく低減された近視発生スコアおよび比較的良好な可読性を有する色組合せを有する、電気泳動ディスプレイを使用するものなどのモノクローム電子書籍リーダが使用され得る。
【０２０１】
他の実施形態は、添付の特許請求の範囲にある。
【符号の説明】
【０２０２】
100  セットトップボックス
100B  ドングル
100B*  実施形態
102I  入力ポート
102I*  入力ポート
102O  出力ポート
102O*  出力ポート
104  ハウジング
105  電源ケーブル
106I  入力端壁
106O  出力端壁
108A  第1の側壁
108B  第2の側壁
110  電子処理モジュール
110B  実施形態
120  ケーブルボックス
120B  オーディオビジュアルレシーバ(AVR)
122  ケーブル
125  ケーブル
125B  HDMIケーブル
130  TV受像機
130B  TV受像機
135  ケーブル
140  内部電源
200  TV受像機
205  ケーブル
210  電子処理モジュール
220  ディスプレイドライバ
230  表示パネル
310  WAN
320  ネットワーク接続サーバ
330  ネットワーク接続サーバ
330  ネットワーク接続プロバイダ
340，341，342，343，344  エンドユーザ
350  ブロードキャスタ
400  アルゴリズム
701  直列化されたRGBデータ
702A  入力ポート
702B  出力ポート
703  並列化された入力RGBデータ
707  並列化された出力RGBデータ
709  直列化された出力RGBデータ
710  処理モジュール
710  FPGAボード
720  処理デバイス
720  FPGAボード
722  データ経路ブロック
724  プロセッササブシステム
725  パラメータ値の集合{t,p}
726  ポート
728A  入力スイッチ
728B  出力スイッチ
730  受信機デバイス(RX)
740  送信機デバイス(TX)
750  WiFiチップ
760  フラッシュメモリ
770  ボタン
780  データパイプライン
728B  出力スイッチ
792  小数-整数変換器
794  整数-小数変換器
900  アルゴリズム
1000  アルゴリズム
【図１Ａ】
2019503517.tif 000024
【図１Ｂ】
2019503517.tif 000025
【図１Ｃ】
2019503517.tif 000026
【図２Ａ】
2019503517.tif 000027
【図２Ｂ】
2019503517.tif 000028
【図２Ｃ】
2019503517.tif 000029
【図２Ｄ】
2019503517.tif 000030
【図３】
2019503517.tif 000031
【図４】
2019503517.tif 000032
【図４Ｂ】
2019503517.tif 000033
【図４Ｃ】
2019503517.tif 000034
【図５Ａ】
2019503517.tif 000035
【図５Ｂ】
2019503517.tif 000036
【図５Ｃ】
2019503517.tif 000037
【図６Ａ】
2019503517.tif 000038
【図６Ｂ】
2019503517.tif 000039
【図６Ｃ】
2019503517.tif 000040
【図７Ａ】
2019503517.tif 000041
【図７Ｂ】
2019503517.tif 000042
【図７Ｃ】
2019503517.tif 000043
【図８Ａ】
2019503517.tif 000044
【図８Ｂ】
2019503517.tif 000045
【図９】
2019503517.tif 000046
【図１０】
2019503517.tif 000047
【図１１Ａ】
2019503517.tif 000048
【図１１Ｂ】
2019503517.tif 000049
【図１２Ａ】
2019503517.tif 000050
【図１２Ｂ】
2019503517.tif 000051
【図１３】
2019503517.tif 000052
【図１４Ａ】
2019503517.tif 000053
【図１４Ｂ】
2019503517.tif 000054
【図１５Ａ】
2019503517.tif 000055
【図１５Ｂ】
2019503517.tif 000056
【図１５Ｃ】
2019503517.tif 000057
【図１６Ａ】
2019503517.tif 000058
【図１６Ｂ】
2019503517.tif 000059
【図１６Ｃ】
2019503517.tif 000060
【国際調査報告】
2019503517.tif 000061
2019503517.tif 000062