(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置に関連する処理装置であって、前記ディスプレイ装置が、複数の画素を有し、各画素が複数の画素サブコンポーネントを有する、前記の処理装置において、前記ディスプレイ装置上に画像を表示するための準備として画像データを処理する方法であって、前記画素サブコンポーネントが前記画像のうちの前記各画素に対応する領域内の空間的に互いに異なる部分を表し、かつ前記画像が所望の度合いの輝度精度とこれに対応する所望の度合いの色精度とでレンダリングされるようにし、前記方法が、
前記画像データが符号化された信号をローパスフィルタに通すことによってフィルタリングするステップであって、前記信号が、それぞれ前記画像の異なる色成分を表す複数のチャネルを有し、該フィルタリングするステップが、前記色精度と前記輝度精度との間の所望のトレードオフを確立するために、前記ローパスフィルタのフィルタリング係数を選択するためのステップを含み、前記フィルタリング係数を選択するための前記ステップは、前記フィルタリング係数が前記ディスプレイ装置のために構成される誤差測定基準を最小にするように行われ、前記誤差測定基準は、前記ディスプレイ装置の色誤差および輝度誤差を表す、ステップと、
フィルタリングされた信号から前記複数の画素に対するフィルタリングされた画像データを生成するステップであって、前記フィルタリングされた画像データが前記複数のチャネルが表す前記画像のフィルタリングされた異なった色成分を含み、前記フィルタリングされた画像データのうちの各画素に対応する領域内の空間的に異なる部分を表すデータが、前記各画素の個々の画素サブコンポーネントにマッピングされる、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記誤差測定基準はパラメータ化され、これによって前記パラメータの値を選択することにより、所望の度合いの色精度と所望の度合いの輝度精度とのために前記誤差測定基準を調整することができる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ディスプレイ装置に関連する処理装置であって、前記ディスプレイ装置が、複数の画素を有し、各画素が複数の画素サブコンポーネントを有する、前記の処理装置において、前記ディスプレイ装置上に画像を表示するための準備として画像データを処理する方法であって、前記画素サブコンポーネントが前記画像のうちの前記各画素に対応する領域内の空間的に互いに異なる部分を表し、かつ前記画像が所望の度合いの輝度精度とこれに対応する所望の度合いの色精度とでレンダリングされるようにし、前記方法が、
前記画像データが符号化された信号をローパスフィルタに通すことによってフィルタリングするステップであって、前記信号が、それぞれ前記画像の異なる色成分を表す複数のチャネルを有し、該フィルタリングするステップが、前記色精度と前記輝度精度との間の所望のトレードオフを確立するために、前記ローパスフィルタのフィルタリング係数を選択するためのステップを含み、前記フィルタリング係数を選択するための前記ステップは、前記フィルタリング係数が前記ディスプレイ装置のために構成される誤差測定基準を最小にする最適化されたフィルタのフィルタリング係数を近似するように行われ、前記誤差測定基準は、前記ディスプレイ装置の選択された部分の前記色誤差および前記輝度誤差を表す、ステップと、
フィルタリングされた信号から前記複数の画素に対するフィルタリングされた画像データを生成するステップであって、前記フィルタリングされた画像データが前記複数のチャネルが表す前記画像のフィルタリングされた異なった色成分を含み、前記フィルタリングされた画像データのうちの各画素に対応する領域内の空間的に異なる部分を表すデータが、前記各画素の個々の画素サブコンポーネントにマッピングされる、ステップと、
を含む方法。
【請求項４】
ディスプレイ装置に関連する処理装置であって、前記ディスプレイ装置が、複数の画素を有し、各画素が複数の画素サブコンポーネントを有する、前記の処理装置において、前記ディスプレイ装置上に画像を表示する方法であって、前記画素サブコンポーネントが前記画像のうちの前記各画素に対応する領域内の空間的に互いに異なる部分を表し、かつ前記画像が所望の度合いの輝度精度とこれに対応する所望の度合いの色精度とでレンダリングされるようにし、前記方法が、
画像データが符号化された信号を複数のローパスフィルタに通すことによってフィルタリングするステップであって、前記信号が、それぞれ前記画像の異なる色成分を表す複数のチャネルを有し、前記複数のフィルタは、前記ディスプレイ装置のために構成された誤差測定基準を最小にする最適化されたフィルタの係数を少なくとも近似するように選択されたフィルタリング係数を有するフィルタを含む、ステップと、
フィルタリングされた信号から前記複数の画素に対するフィルタリングされた画像データを生成するステップであって、前記フィルタリングされた画像データが前記複数のチャネルが表す前記画像のフィルタリングされた異なった色成分を含み、前記フィルタリングされた画像データのうちの各画素に対応する領域内の空間的に異なる部分を表すデータが、前記各画素の個々の画素サブコンポーネントにマッピングされる、ステップと、
を含む方法。
【請求項５】
前記複数のフィルタは、前記各画素の前記複数の画素サブコンポーネントそれぞれに対して１つのみのフィルタを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のフィルタは、前記複数のチャネルに含まれるチャネルの数と、前記各画素の前記複数の画素サブコンポーネントに含まれる画素サブコンポーネントの数とを掛け合わせることによって得られる積に等しい数のフィルタを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記誤差測定基準は、色精度と輝度精度との間の所望のトレードオフを確立するために選択され、該誤差測定基準は、前記ディスプレイ装置の選択された部分の色誤差および輝度誤差を表す、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記誤差測定基準はパラメータ化され、これによって前記パラメータの値を選択することにより、所望の度合いの色精度と所望の度合いの輝度精度のために前記誤差測定基準を調整することができる、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、個別に制御可能な画素サブコンポーネントを有する画素を備えるディスプレイ装置上で画像をレンダリングすることに関する。より詳細には、本発明は、所望の度合いの輝度精度および色精度を得るために画像データをフィルタリングし、その後、変位させてサンプリングすることに関する。
【０００２】
２．従来技術の説明
現代社会において、コンピュータがあらゆる分野で用いられるようになるにつれて、コンピュータユーザが、ディスプレイ装置上で画像を視認するために費やす時間が長くなった。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のようなフラットパネルディスプレイ装置、および陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ装置は、文字およびグラフィクスを表示するために用いられるディスプレイ装置の中の最も一般的な２つのタイプの装置である。ＣＲＴディスプレイ装置は、走査電子ビームを用いて、画面上に配列される燐光体を活性化する。ＣＲＴディスプレイ装置の各画素は、それぞれ異なる色を有する３組の燐光体からなる。１つの画素に含まれる燐光体は、特定の色相、彩度および強度によって規定される選択色を有する光の点あるいは領域としてユーザによって視認されるものを生成するために、ともに制御される。ＣＲＴディスプレイ装置の画素内の燐光体は、個別に制御することはできない。ＣＲＴディスプレイ装置は、デスクトップパーソナルコンピュータ、ワークステーションと組み合わせて、および可搬性が重要な要件ではない他のコンピューティング環境において幅広く用いられている。
【０００３】
対照的に、ＬＣＤディスプレイ装置は、個別に制御可能な多数の画像サブコンポーネントからなる画素を有する。典型的なＬＣＤ装置は、３つの画素サブコンポーネントを有する画素を備えており、それらは通常、赤色、緑色および青色を有する。ＬＣＤ装置は、小型、軽量で、電力要件が比較的低いことにより、ポータブルコンピュータあるいはラップトップコンピュータにおいて幅広く用いられるようになってきている。しかしながら、ここ何年間かの間に、ＬＣＤ装置は、他のコンピューティング環境においても一般的な装置になり始めており、可搬式ではないパーソナルコンピュータでも幅広く用いられるようになってきている。
【０００４】
従来の画像データおよび画像レンダリングプロセスは、ＣＲＴディスプレイ装置上で画像を表示するために開発され、最適化されていた。ＣＲＴディスプレイ装置上で個別に制御可能な最小の単位は画素である。各画素に含まれる３つの燐光体は、所望の色を生成するために、ともに制御される。従来の画像処理技術は、画素に対して画像データをサンプリングし、３つの燐光体がともに画像の１つの部分を表わしている。言い換えると、ＣＲＴディスプレイ装置の各画素は、画像データの１つの領域に対応する、すなわち１つの領域を表わしている。
【０００５】
ＬＣＤ装置で用いられる画像データおよび画像レンダリングプロセスは、もともとＣＲＴのために開発された、３つの燐光体画素モデルのものである。したがって、ＬＤＣ装置で用いられる従来の画像レンダリングプロセスは、個別に制御可能な性質のＬＣＤ画素の画像サブコンポーネントを利用せず、代わりに、所望の色を生成するために、３つの画素サブコンポーネントに適用されることになる輝度値を合わせて生成する。これらの従来のプロセスを用いると、３つの部分からなる各画素が、画像データの１つの領域を表わす。
【０００６】
ディスプレイ装置の解像度、およびその装置上に表示される文字が改善されるのに応じて、コンピュータユーザによって頻繁に経験されている眼精疲労および他の読取り上の問題点が低減されることがわかっている。解像度が低い場合の問題点は、ＬＣＤのような、解像度７２あるいは９６ドット（すなわち、画素）／インチ（ｄｐｉ）を有し、大部分のＣＲＴディスプレイ装置より低い解像度であるフラットパネルディスプレイ装置においては特に顕著である。そのようなディスプレイ解像度は、大部分のプリンタによって対応可能な６００ｄｐｉの解像度よりはるかに低い。さらに高い解像度は、市販されている、本および雑誌のような大部分の印刷された文字に見られる。ＬＣＤ装置の比較的少ない画素では、滑らかな文字の形状を、特に１０、１２および１４ポイントタイプの標準的な文字サイズで描き出すには不十分である。そのような標準的な文字レンダリングサイズでは、文字の部分が、ＣＲＴディスプレイ装置上で表示されたり、印刷されたりする場合に比べて、ディスプレイ装置上で浮き出して、粗く見える。
【０００７】
当分野において経験されている上記の問題点に鑑みて、ＬＣＤディスプレイ装置上で表示される画像の解像度を改善する技術が必要とされる。解像度を改善するとともに、画像データに符号化された画像を厳密に再現する表示画像を生成するように、所望の度合いまで画像の色を正確にレンダリングすることも望まれるであろう。
【０００８】
発明の概要
本発明は、画像データ処理技術および画像レンダリング技術に関し、それによれば、画像が、個別に制御可能な画素サブコンポーネントを有する画素を備えるディスプレイ装置上に表示される。画像データの空間的に異なる領域が、画素ではなく、個々の画像サブコンポーネントにマッピングされる。１つのボックスフィルタから直接画素サブコンポーネントに生成される点サンプルまたはサンプル（point samples or samples）をマッピングすることにより、色の誤差、あるいは解像度の低下のいずれかが生じることがわかっている。さらに、色精度を改善することと、輝度精度を改善することとの間には固有のトレードオフがあることがわかっている。本発明の方法およびシステムは、色精度と輝度精度との間の所望のバランスを最適化するか、あるいは準最適化するように選択されたフィルタを有する。
【０００９】
本発明は特に、種々の色からなる複数の画素サブコンポーネントを有する画素を備えるＬＣＤディスプレイ装置あるいは他のディスプレイ装置で用いるのに適している。たとえば、ＬＣＤディスプレイ装置は、同色の画素サブコンポーネントからなる垂直方向あるいは水平方向いずれかのストライプを形成するために、ディスプレイ装置上に配列される赤色、緑色および青色の画素サブコンポーネントを有する画素を備える場合がある。
【００１０】
本発明の画像処理方法は、画像データが、後のオーバーサンプリングに備えてスケーリングされるようにするスケーリング動作と、ディスプレイ装置の特定の画素サブコンポーネント位置に、画像の細部を適合させるために用いることができるヒンティング動作とを含むことができる。画像データ信号は、それぞれ画像の異なる色成分を表わす３つのチャネルを有することができ、ローパスフィルタに通され、色エイリアシングを低減するように選択された、カットオフ周波数より高い周波数を除去する。その周波数成分を除去しなければ、色エイリアシングが生じることになろう。画素ナイキスト周波数をカットオフ周波数として用いることができるが、より高いカットオフ周波数を用いることができることがわかっている。カットオフ周波数を高くすると、色エイリアシングを幾分犠牲にすることになるが、高い鮮明度が得られる。
【００１１】
色精度と輝度精度との間のトレードオフを最適化、あるいは準最適化するために、ローパルフィルタが選択される。ローパスフィルタの係数が画像データに適用される。一実装形態では、ローパスフィルタは、色チャネルと画素サブコンポーネントとの各組み合わせに対して１つのフィルタを含む、最適化された９個一組のフィルタである。他の実装形態では、ローパスフィルタは、一般的な９個一組のフィルタのフィルタリング機能を近似するように選択することができる。
【００１２】
フィルタリングされたデータは、画素ではなく、画素の個々の画素サブコンポーネントにマッピングされるサンプルを表わす。そのサンプルを用いて、画素サブコンポーネントに適用されることになる光度値を選択する。このようにして、画像のビットマップ表現、あるいはディスプレイ装置上に表示されることになる画像の走査線を収集することができる。その処理およびフィルタリングは、画像のラスタ化およびレンダリングを実行中に行うことができる。別法では、その処理およびフィルタリングは、表示される画像に繰返し含まれることになる、テキスト文字のような特定の画像に対して行うことができる。この場合、テキスト文字は、最適化して表示するために準備され、ドキュメントにおいて後に用いるためにバッファあるいはキャッシュに格納されることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の特徴および利点は以下の説明に記載されており、部分的にはその説明から明らかになり、本発明に習熟することにより理解されるようになるであろう。本発明の特徴および利点は、添付の請求の範囲に特に示される機器および組み合わせを用いて理解し、実現することもできる。本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の説明および添付の請求の範囲から完全に明らかになるか、あるいは以下に記載されるような本発明に習熟することにより理解されるようになるであろう。
【００１４】
本発明の上記の、および他の利点および特徴が得られるようにするために、添付の図面に示されるその特定の実施形態を参照しつつ、上で簡単に記載された本発明のさらに具体的な説明が行われるであろう。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、それゆえ発明の範囲を制限するものと考えられるべきではなく、本発明は、その添付の図面を用いて、特徴および細部を付け加えながら明細書中に記載、および説明されることを理解されたい。
【００１５】
発明の詳細な説明
本発明は、画像データ処理および画像レンダリング技術に関し、それによれば、画像データは、異なる色からなる個別に制御可能な多数の画素サブコンポーネントをそれぞれ有する画素を含む、パターン化されたフラットパネルディスプレイ装置上にレンダリングされる。従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のようなディスプレイ装置に適用される際に、その画像データ処理動作は、赤色、緑色および青色画素サブコンポーネントにマッピングされるサンプルを得るフィルタを通してその画像データを表現する３チャネルの連続した信号をフィルタリングすることを含む。そのフィルタは、色精度と輝度精度との間の所望のトレードオフを確立するように選択される。一般に、色精度が高くなると、それに応じて輝度精度は低くなり、その逆も成り立つ。画素サブコンポーネントにマッピングされたサンプルは、画素サブコンポーネントのための光度値を生成するために用いられる。
【００１６】
画像レンダリング処理は、個別に制御可能な多数の画素サブコンポーネントを有する画素を備えるＬＣＤ装置あるいは他のディスプレイ装置で用いるようになされる。本発明は、本明細書では主にＬＣＤ装置を参照して記載されるが、個別に制御可能な画素サブコンポーネントを有する画素を備える他のディスプレイ装置で実施することもできる。
【００１７】
Ｉ．典型的なコンピューティング環境
本発明のフィルタリング動作およびサンプリング動作を詳細に記載する前に、本発明を実施することができる典型的なコンピューティング環境が提供される。本発明の実施形態は、以下にさらに詳細に記載されるように、種々のコンピュータハードウエアを含む専用および汎用のコンピュータを含むことができる。本発明の範囲内にある実施形態は、コンピュータ実行可能命令、あるいはデータ構造をその上に格納するためのコンピュータ読取り可能媒体も含む。そのようなコンピュータ読取り可能媒体として、専用および汎用コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体を用いることができる。例として、限定はしないが、そのようなコンピュータ読取り可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは、コンピュータ実行可能命令またはデータ構造の形で所望のプログラムコード手段を収容あるいは格納するために用いることができ、汎用および専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含むことができる。
【００１８】
情報が、ネットワークあるいは別の通信接続（有線、無線、あるいはその組み合わせ）上でコンピュータに転送、あるいは供給されるとき、コンピュータは、その接続をコンピュータ読取り可能媒体として適切に視認する。したがって、任意のそのような接続は、厳密にはコンピュータ読取り可能媒体と呼ばれる。上記の組み合わせも、コンピュータ読取り可能媒体の範囲に含まれることになる。コンピュータ実行可能命令は、たとえば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、あるいは専用のプロセッシング装置が、ある一定の機能あるいは一群の機能を実行できるようにする命令およびデータを含む。
【００１９】
図１Ａおよび以下の説明は、本発明を実施することができる適当なコンピューティング環境についての簡単で、一般的な説明を提供することを意図している。必ずしもそうではないが、本発明は全般に、ネットワーク環境内のコンピュータによって実行されている、プログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能命令に関して記載されるであろう。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。コンピュータ実行可能命令、関連するデータ構造、およびプログラムモジュールは、本明細書に開示される方法のステップを実行するためのプログラムコード手段の例を表わしている。そのような実行可能命令あるいは関連するデータ構造の特定のシーケンスは、そのようなステップに記載される機能を実施するための対応する動作の例を表す。
【００２０】
本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサ系あるいはプログラマブルコンシューマ電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む、多数のタイプのコンピュータシステム構成を備えるネットワークコンピューティング環境において実施することができることは、当業者には理解されよう。また、本発明は、リンクされた（有線リンク、無線リンク、あるいは有線／無線リンクの組み合わせのいずれかによる）ローカルおよびリモートプロセッシング装置によって、通信ネットワークを介して、タスクが実行される分散形のコンピューティング環境において実施することもできる。分散形のコンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートメモリ記憶装置の両方に配置される場合がある。
【００２１】
図１Ａを参照すると、本発明を実施するための典型的なシステムは、プロセッシングユニット２１と、システムメモリ２２と、システムメモリ２２を含む種々のシステム構成要素をプロセッシングユニット２１に接続するシステムバス２３とを含む、従来のコンピュータ２０の形態をとる汎用のコンピューティング装置を備える。システムバス２３には、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、および種々のバスアーキテクチャのうちの任意のアーキテクチャを用いるローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のうちの任意のバス構造を用いることができる。システムメモリは、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２５を備える。起動時などに、コンピュータ２０内の構成要素間で情報を転送できるようにする基本ルーチンを含む、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）２６は、ＲＯＭ２４に格納することができる。
【００２２】
また、コンピュータ２０は、磁気ハードディスク３９に対して読出し、および書込みを行うための磁気ハードディスクドライブ２７と、着脱式の磁気ディスク２９に対して読出し、および書込みを行うための磁気ディスクドライブ２８と、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光媒体のような着脱式の光ディスク３１に対して読出し、および書込みを行うための光ディスクドライブ３０とを備える場合もある。磁気ハードディスクドライブ２７、磁気ディスクドライブ２８および光ディスクドライブ３０は、それぞれハードディスクドライブインターフェース３２、磁気ディスクドライブインターフェース３３および光ドライブインターフェース３４によってシステムバス２３に接続される。ドライブおよび関連するコンピュータ読取り可能媒体は、コンピュータ実行可能命令、データ構造、プログラムモジュール、およびコンピュータ２０のための他のデータの不揮発性記憶装置を提供する。本明細書に記載される典型的な環境は、磁気ハードディスク３９、着脱式の磁気ディスク２９および着脱式の光ディスク３１を用いるが、データを格納するために、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、高密度カートリッジ（ベルヌーイカートリッジ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む、他のタイプのコンピュータ読取り可能媒体を用いることができる。
【００２３】
オペレーティングシステム３５、１つあるいは複数のアプリケーションプログラム３６、他のプログラムモジュール３７、およびプログラムデータ３８を含む、１つあるいは複数のプログラムモジュールを含むプログラムコード手段は、ハードディスク３９、磁気ディスク２９、光ディスク３１、ＲＯＭ２４あるいはＲＡＭ２５に格納することができる。ユーザは、キーボード４０、ポインティング装置４２、あるいはマイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライトディッシュ、スキャナ等のような他の入力装置（図示せず）を通して、コンピュータ２０にコマンドおよび情報を入力することができる。これらの入力装置および他の入力装置は、システムバス２３に接続されるシリアルポートインターフェース４６を通してプロセッシングユニット２１に接続される場合もある。別法では、入力装置は、パラレルポート、ゲームポートあるいはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）のような他のインターフェースによって接続される場合もある。また、ＬＣＤ装置４７も、ビデオアダプタ４８のようなインターフェースを介して、システムバス２３に接続される。ＬＣＤ装置に加えて、パーソナルコンピュータは典型的には、スピーカおよびプリンタのような、他の周辺出力装置（図示せず）を含む。
【００２４】
コンピュータ２０は、リモートコンピュータ４９ａおよび４９ｂのような１つあるいは複数のリモートコンピュータへの論理接続を用いて、ネットワーク接続された環境で動作することができる。リモートコンピュータ４９ａおよび４９ｂにはそれぞれ、別のパーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピア装置あるいは他の共通ネットワークノードを用いることができ、典型的には、コンピュータ２０に対して上で記載した構成要素の多く、あるいは全てを含むが、図１Ａには、メモリ記憶装置５０ａおよび５０ｂ、およびその関連するアプリケーションプログラム３６ａおよび３６ｂのみが示されている。図１Ａに示される論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５１およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）５２を備えているが、それらは例示であって、それらには限定されない。そのようなネットワーク接続環境は、オフィス規模あるいは企業体規模のコンピュータネットワーク、イントラネットおよびインターネット内でよく見られる。
【００２５】
ＬＡＮのネットワーク接続環境において用いられる際に、コンピュータ２０は、ネットワークインターフェースあるいはアダプタ５３を介してローカルネットワーク５１に接続される。ＷＡＮのネットワーク接続環境において用いられる際に、コンピュータ２０は、モデム５４、ワイヤレスリンク、あるいはインターネットのようなワイドエリアネットワーク５２上で通信を確立するための他の手段を備える場合がある。モデム５４は内部あるいは外部に存在することができ、シリアルポートインターフェース４６を介してシステムバス２３に接続される。ネットワーク接続環境では、コンピュータ２０に対して示されたプログラムモジュール、およびその一部は、リモートメモリ記憶装置に格納される場合がある。示されるネットワーク接続は典型的なものであり、ワイドエリアネットワーク５２上で通信を確立する他の手段を用いることもできることは理解されよう。
【００２６】
上記のように、本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサ系あるいはプログラマブルコンシューマ電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む、多数のタイプのコンピュータシステム構成を備えるネットワークコンピューティング環境において実施される場合がある。１つのそのような典型的なコンピュータシステム構成が、ポータブルコンピュータ６０として図１Ｂに示されており、それは磁気ディスクドライブ２８と、光ディスクドライブ３０および対応する着脱式の光ディスク３１と、キーボード４０と、モニタ４７と、ポインティング装置６２と、ハウジング６４とを備える。コンピュータ６０は、図１Ｂに示されるのと同じ構成要素の多くを有することができる。
【００２７】
ポータブルコンピュータ６０のような、ポータブルパーソナルコンピュータは、モニタ４７として図１Ｂに示されるように、画像データを表示するためにフラットパネルディスプレイ装置を用いる傾向がある。フラットパネルディスプレイ装置の一例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。フラットパネルディスプレイ装置は、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイのような他のディスプレイ装置に比べて、小型、軽量を達成することができる。さらに、フラットパネルディスプレイ装置は、同等の大きさのＣＲＴディスプレイよりも消費電力が低い傾向があり、バッテリで駆動される応用形態に、より適している。こうして、フラットパネルディスプレイ装置は、普及がさらに進んできている。その品質は向上し、コストは下がり続けているので、フラットパネルディスプレイは、デスクトップの応用形態でもＣＲＴディスプレイに置き換わり始めている。
【００２８】
図２Ａおよび図２Ｂは、典型的なＬＣＤディスプレイ装置の物理的な特性を示す。図２Ａに示されるＬＣＤ７０の一部は、複数の行Ｒ１〜Ｒ１６と、複数の列Ｃ１〜Ｃ１６とを含む。カラーＬＣＤは、ここではそれぞれ画素および画素サブコンポーネントと呼ばれる、多数の個別に指定可能な構成要素およびサブエレメントを用いる。図２Ｂは、ＬＣＤ７０の左上部分を詳細に示しており、画素と、画素サブコンポーネントとの間の関係を示す。
【００２９】
各画素は、それぞれ赤色（Ｒ）画素サブコンポーネント７２、緑色（Ｇ）画素サブコンポーネント７４、および青色（Ｂ）画素サブコンポーネント７６として示される３つの画素サブコンポーネントを含む。画素サブコンポーネントは正方形ではなく、同じ色の画素サブコンポーネントからなる垂直方向ストライプを形成するようにＬＣＤ７０上で配列される。ＲＧＢストライプは通常、ディスプレイの全幅あるいは全高にわたって一方向に延在する。大部分のポータブルコンピュータに現在用いられている通常のＬＣＤディスプレイは、高さより幅が広く、ＬＣＤ７０によって示されるように、ＲＧＢストライプは垂直方向に延在する傾向がある。高さより幅が広いそのような装置の例は、たとえば６４０×４８０、８００×６００、あるいは１０２４×７６８の列方向対行方向比を有する。また、ＬＣＤディスプレイ装置は、同じ色からなる画素サブコンポーネントの水平方向ストライプ、ジグザグパターンあるいはデルタパターンを含む、他のパターンに配列される画素サブコンポーネントでも製造される。さらに、ＬＣＤディスプレイ装置の中には、３つの画素サブコンポーネント以外の複数の画素サブコンポーネントを有する画素を含むものもある。本発明は、そのディスプレイ装置の画素が個別に制御可能な画素サブコンポーネントを備えてさえいれば、どのＬＣＤディスプレイ装置あるいはフラットパネルディスプレイ装置にも用いることができる。
【００３０】
１組のＲＧＢ画素サブコンポーネントが画素を構成する。したがって、本明細書で用いられる「画素サブコンポーネント」は、１つの画素内に含まれる複数の個別に制御可能な構成要素のうちの１つである。図２Ｂを参照すると、その１組の画素サブコンポーネント７２、７４および７６は１つの画素を形成する。言い換えると、行Ｒ２および列Ｃ１の交差部のような、行および列の交差部は、１つの画素、すなわち（Ｒ２，Ｃ１）を表わす。さらに、各画素サブコンポーネント７２、７４および７６の幅は、画素の３分の１、あるいは約３分の１であり、一方高さは、画素の高さに等しいか、あるいは概ね等しい。したがって、３つの画素サブコンポーネント７２、７４および７６を組み合わせて、１つの概ね正方形の画素を形成する。
【００３１】
ＩＩ．フィルタの選択、特性および使用法
本発明の画像レンダリングプロセスにより、空間的に異なる組の画像データの１つあるいは複数のサンプルが、ＬＣＤディスプレイ装置あるいは別のタイプのディスプレイ装置に含まれる画素のそれぞれ個別に制御可能な画素サブコンポーネントにマッピングされるようになる。サンプルのうちの少なくともいくつかのサンプルは、画素の中心から「変位している」。たとえば、典型的なＬＣＤディスプレイ装置は、緑色画素サブコンポーネントを中心とする画素を有する。本発明によれば、赤色画素サブコンポーネントにマッピングされるサンプルの組が、画素の中央に対応する画像データの点から変位している。
【００３２】
図３は、輝度精度と色精度との間の所望のトレードオフを有する表示画像を生成するために、画像データを表わす連続した３チャネルの信号が処理される方法を示すブロック図である。画像データ２００は、画像のぞれぞれ赤色成分、緑色成分および青色成分を表わす成分２０２、２０４および２０６を有する連続した３チャネル信号である。別法では、画像データ２００は、ディスプレイの画素ナイキストレートより非常に高いレート（たとえば、画素ナイキストレートの２０倍）でサンプリングされる、サンプリングされた画像データであることができる。
【００３３】
本発明のフィルタリング技術を用いることができる画像データ処理および画像レンダリングプロセスは、スケーリング動作およびヒンティング動作を含むことができる。したがって、画像データ２００は、スケーリングされ、および／またはヒンティングされたデータにすることができる。スケーリング動作は、本発明の線形フィルタリング動作と組み合わせてオーバーサンプリングされることになる画像データを準備するために有用である。
【００３４】
ヒンティング動作は、ディスプレイ装置の特定の表示特性により、テキストのような画像の位置およびサイズを調整するために用いることができる。また、ヒンティング動作は、テキスト文字の太縦線のような画像の境界と、特定の色の画素サブコンポーネント間の選択された境界とを位置合わせし、コントラストを最適化し、かつ読み取りやすさを向上させるために実行されることもできる。
【００３５】
画像データ２００は、図３に示されるようなローパスフィルタ２０８に通される。表示される画像は、ある限度までのみ精細な細部を、具体的には、画素幅当たり０．５サイクルの周波数までの正弦波を表わすことができることがよく知られている。したがって、アンチエイリアシング効果を排除するために、従来のレンダリングプロセスは、画像データ信号をローパスフィルタに通して、ナイキスト周波数より高い周波数を排除する。ナイキスト周波数は、画素幅当たり０．５サイクルの値を有するものと定義される。本発明によれば、以下にさらに詳細に説明するように、画素当たり１サイクルに近い周波数になるまで、エイリアシング効果が著しく大きくならないことが実験的にわかっている。したがって、ローパスフィルタ２０８は、画素当たり０．５サイクルの値と、画素当たり１サイクルに近い値との間のカットオフ周波数を有するように選択することができる。たとえば、本発明でなければ画素当たり０．５サイクルのカットオフ周波数を用いて得られる空間解像度を改善しつつ、カットオフ周波数が、約０．６〜約０．９の範囲内、より好ましくは画素当たり約０．６７サイクルであれば、適当なアンチエイリアシング機能を実現することができる。
【００３６】
ローパスフィルタ２０８は、表示される画像を生成するために個々の画素サブコンポーネントに適用されることになる光度値を指示するビットマップ表現２１６あるいは別のデータ構造を作成するために、走査変換モジュール２１４において個々の画素サブコンポーネントにマッピングされる画像データのサンプルを得るように動作する。ローパスフィルタの動作は、画素サブコンポーネントを線形にフィルタリングし、その後、画素サブコンポーネントの位置において変位させてサンプリングするものとして数学的に表わすことができる。当分野において知られているように、フィルタリングして、その後サンプリングすることは１つのステップに結合することができ、そのステップでは、所望のサンプリング位置においてサンプルを生成する画像の領域にフィルタが適用されるだけである。ここで用いられるように、ローパスフィルタ２０８は、フィルタリングと、変位サンプリングとを結合した動作を行う。
【００３７】
本明細書で開示される線形フィルタリング動作は、スケーリングされ、オプションでヒンティングされた画像データの走査変換に関連する。本発明のサンプリングフィルタおよび線形フィルタリング動作で用いるようになされる走査変換動作の一般的な原理は、１９９８年１０月７日出願の「Methods and Apparatus for Performing Image Rendering and Rasterization Operations」というタイトルの米国特許出願第０９／１６８，０１４号に開示されており、その明細書は参照して本明細書に援用している。
【００３８】
ローパスフィルタ２０８は、鮮明度あるいは空間解像度として知覚される所望の度合いの輝度精度を保持しつつ、所望の度合いの色精度を得るために選択される。さらに以下に記載されるように、画素ではなく、個々の画素サブコンポーネントにサンプルをマッピングする間に、ＬＣＤディスプレイ上で、輝度精度を高めることと、色精度を高めることとの間には固有のトレードオフが存在する。
【００３９】
図４は、画像データをフィルタリングし、その後、その画像データを変位させてサンプリングする一例を示す。本発明による、画像データをフィルタリングする一般化された例は、図５を参照しつつ以下に記載されるが、図４のフィルタリングは、フィルタリングし、その後、変位させてサンプリングする概念を例示するために与えられる。画像データ２００は、赤色、緑色および青色成分２０２、２０４および２０６を有する３チャネルの連続した信号であり、図３を参照して上に記載されたように、ローパスフィルタを通されている。フィルタ２２０ａは、この例では、３つの画素サブコンポーネントに対応する幅を有しており、チャネル２０２に適用される。チャネル２０２は、画像の赤色成分を表す。フィルタ２２０ａから得られるサンプリングされたデータは、１つの画素サブコンポーネントに適用されるので、２３０ａにおいて示されるサンプリングされたデータは、１つのサンプルと呼ぶことができる。したがって、本発明のこの実施形態による有効なサンプリングレートは、画素サブコンポーネント当たり１サンプル、あるいは画素当たり３サンプルである。
【００４０】
サンプル２３０ａは、ガンマ補正動作２４０にかけられ、図４に示されるような赤色画素サブコンポーネント２５０ａにマッピングされる。したがって、赤色画素サブコンポーネント２５０ａにマッピングされたサンプルは、赤色画素サブコンポーネント２５０ａ、緑色画素サブコンポーネント２５０ｂおよび青色画素サブコンポーネント２５０ｃを含む画素２６０の中心から１画素の３分の１だけ変位している。
【００４１】
同様に、フィルタ２２０ｂは、図４の要素２３０ｂによって表わされるサンプルを得るために、画像の緑色成分を表わすチャネル２０４に適用される。同様に、フィルタ２２０ｃは、図４の要素２３０ｃとして示されるサンプルを生成するために、画像の青色成分を表すチャネル２０６に適用される。サンプル２３０ｂおよび２３０ｃは、それぞれ緑色画素サブコンポーネント２５０ｂおよび青色画素サブコンポーネント２５０ｃにマッピングされる。
【００４２】
図４を参照して記載された上記のサンプリングおよびフィルタリング動作は、最小の色歪みと、適当な空間解像度を有する表示される画像を生成する。より高い空間解像度を得るために、本発明の実施形態は、最適化されているか、あるいはそうでなければ、色精度と空間解像度との間の所望のトレードオフを確立するために選択されている１組のサンプリングフィルタを用いる。
【００４３】
図６の一般化された１組のフィルタの具体的な細部を説明する前に、フィルタを選択するための数学的な根拠の説明が与えられるであろう。最適化されたフィルタを選択するための数学的な根拠に関する以下の説明は、フィルタの値を計算するための技術の一例を表わしているにすぎないことを理解されたい。当業者であれば、本明細書に開示されることを習得する際に、フィルタを選択する問題に適用することができる、他の計算技術および色／輝度モデルを理解することができ、本発明は、そのような技法にしたがって選択されたフィルタを用いて画像データを処理することにも及ぶ。
【００４４】
さらに高い水平方向解像度のＬＣＤ画素サブコンポーネントアレイを用いることは、最適化の問題として表現することができる。画像データは、画素サブコンポーネント解像度を有する輝度値と、画素解像度を有する色値とからなる所望のアレイを規定する。画像データに基づいて、所望の輝度および色にできるだけ近い画像を生成する画素サブコンポーネント値を生成するように、本発明にしたがってフィルタを選択することができる。最適化の問題を数学的に規定するために、上記のように、画像データによって規定される、ＬＣＤ画素サブコンポーネントアレイの検出される出力と所望の出力との間の誤差を測定する誤差モデルを数学的に定義することができる。以下に記載されるように、その誤差モデルは、輝度と色精度との間の所望のバランスに達する最適フィルタを構成するために用いられるであろう。
【００４５】
適切なフィルタを如何に選択できるかをさらに示すために、Ｙ、Ｕ、Ｖ色空間の輝度および色を検出することに関連して、最適化問題を定義し、かつ解決する方法が以下に提供される。本発明により構成される最適フィルタの特性を特定するための準備として、人間の目に対して、画素サブコンポーネントの走査線上に表示される画像の現れ方が、輝度および色からなる所望のアレイに如何に近いかを特定する誤差測定基準が定義される。ＬＣＤ装置は、互いから変位している画素サブコンポーネントを有する画素を含むが、誤差測定基準を構築するための根拠は、画素が一緒に位置する３つの色［Ｒ、Ｇ、Ｂ］からなるものと仮定するとき、輝度および色が如何に規定されるかを最初に検査することにより理解することができる。
【００４６】
一緒に配置される画素の輝度Ｙは以下のように定義される。
【数１】
0004820004.tif 000002
【００４７】
色に関する２つの次元が輝度から分離される。これらの２つの色の次元を定義する１つの便利な従来の方法は以下の通りである。
【数２】
0004820004.tif 000003
【００４８】
Ｕ＝Ｖ＝０であるとき、画素は単色（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）である。一緒に配置される色源の場合に、Ｙ、Ｕ，Ｖの上記の定義を詳述すると、画素サブコンポーネントが互いから変位されているＬＣＤ装置の場合の適当なＹ、Ｕ、Ｖを定義することができる。あるＬＣＤの場合の色（Ｕ、Ｖ）の定義に関しては、赤色画素サブコンポーネントが、それに隣接する緑色および青色画素サブコンポーネントより輝度が高いときに、表示される物体のエッジが赤みを帯びて見えることが知られている。さらに、目は、ある位置における信号を、その位置の周囲の領域にわたって積分された関連する信号と比較するという意味で、「中心／周囲」と呼ばれる関数を計算することがよく知られている。これらの観測に基づいて、ＬＣＤに関するＵのための適当なモデルは、赤色画素サブコンポーネントと、その周囲の画素サブコンポーネントの輝度とを比較することである。図５Ａは、画素サブコンポーネントの走査線において画素に適用されることになるＵｉの値を計算するための技術を図式的に表わす。
【数３】
0004820004.tif 000004
【００４９】
図５Ａを参照すると、走査線３００は、画素３０２ｉ−１、３０２ｉおよび３０２ｉ＋１を含む。値Ｕｉは、ＧiおよびＢi-1の値とともに、値Ｒiに基づいて、この色モデルにしたがって計算される。ただし、ＧiおよびＢi-1はその赤色画素サブコンポーネントに隣接するが、別の画素内に存在する。目は低解像度で色を認識するので、Ｕは、赤色画素サブコンポーネント上に中心がある、第３の画素サブコンポーネント毎にのみ、このモデルにおいて考慮される。
【００５０】
同様に、ＬＣＤ上に表示される物体のエッジは、青色画素サブコンポーネントがそれに隣接する画素サブコンポーネントより輝度が高いときに、青みがかって見える。図５Ｂに示されるように、画素サブコンポーネントの走査線内の画素に適用されることになるＶiの値は、以下のように計算することができる。
【数４】
0004820004.tif 000005
【００５１】
再び、目によって認識される色解像度が比較的低いことに起因して、Ｖは、青色画素サブコンポーネント上に中心がある、第３の画素サブコンポーネント毎にのみ、この色モデルにおいて考慮される。図５Ｂに示されるように、Ｖiの値は、ＧiおよびＲi+1の値とともに、Ｂiの値に基づいて、この色モデルにおいて計算される。ただし、ＧiおよびＲi+1は、青色画素サブコンポーネントに隣接するが、異なる画素内に存在する。
【００５２】
ＵiおよびＶiのこれらの定義を用いて、色誤差の測定基準を定義することができる。色誤差の測定基準は、ＬＣＤ走査線上に表示される、画像データを検査することにより判定される画像の色が、理想的な色から如何に偏移しているかを表わす。Ｒi、ＧiおよびＢiとして指定される画素サブコンポーネントのアレイと、Ｕi*およびＶi*の所望の色値とを与えると、色誤差の測定基準は、個々の色誤差の二乗誤差の和であり、以下のように定義される。
【数５】
0004820004.tif 000006
ただし、αおよびβはパラメータであり、その値は、全般に以下にさらに記載されるように、Ｕ、Ｖおよび色成分の相対的な重要度を指示するために、所望に応じて選択することができる。
【００５３】
その誤差の残りの部分は輝度誤差に関係する。ＬＣＤが一定の色（たとえば、赤色）を表示するとき、赤色画素サブコンポーネントのみがオンされ、緑色および青色はオフされる。それゆえ、画素レベルでは、画面にわたって不均一な輝度のパターンが存在する。しかしながら、目は不均一な輝度のパターンを認識せず、代わりに、画面にわたって０．３の一定の輝度を視認する。したがって、適当な輝度モデルは、目がサブピクセルの輝度エッジを認識することができるという事実を利用しつつ、この観測結果をモデル化することになる。
【００５４】
上記の制限にしたがって輝度モデルを定義するための１つのアプローチは、３つの画素サブコンポーネント毎に、標準的な輝度の式を適用することにより、画素サブコンポーネント毎に輝度値を計算することである。Ｙj*は、ｊ番目の画素サブコンポーネントの所望の輝度として定義される。ｉ番目の画素の場合、Ｙ3i-2*は、赤色画素サブコンポーネントにおける所望の輝度であり、Ｙ3i-1*は、緑色画素サブコンポーネントにおける所望の輝度であり、Ｙ3i*は、青色画素サブコンポーネントにおける所望の輝度である。図５Ｃに図式的に示されるように、Ｙ3i-2*、Ｙ3i-1*およびＹ3i*は、目によって認識されるような輝度値を表わしており、以下のように計算することができる。
【数６】
0004820004.tif 000007
【００５５】
輝度のためのこのモデルは２つの制限を満足する。一定の色が走査線に適用される場合には、輝度は走査線にわたって一定である。しかしながら、画素サブコンポーネント内に鋭いエッジが存在する場合には、同じサブピクセル位置に中心がある認識されるエッジの鋭さはそれに応じて小さくなるであろう。上記の内容に基づいて、ＬＣＤ走査線上に表示される画像の場合に目によって認識されるような輝度のための二乗誤差測定基準は以下の通りである。
【数７】
0004820004.tif 000008
【００５６】
ＬＣＤ走査線のための全誤差測定基準は以下の通りである。
【数８】
0004820004.tif 000009
【００５７】
３つの画素サブコンポーネント毎の場合、５つの制限、すなわち３つの輝度と２つの色の制限がある。したがって、個々の画素サブコンポーネントにサンプルをマッピングすることにより、ＬＣＤ走査線上に画像を表示するタスクには、極端な制約が加えられる。画素サブコンポーネントアレイは完全には、色誤差を含まずに高周波数の輝度を表示することはできない。しかしながら、この式Ｅcolor内のパラメータαおよびβは、色精度と鮮明度との間のトレードオフを制御する。αおよびβが大きいとき、色誤差は、輝度誤差よりも重要であると考えられる。逆に、αおよびβが小さい場合には、高解像度の輝度を表わすことは、色誤差よりも重要であると考えられる。したがって、αおよびβは、色精度と輝度精度との間のバランスを変更するために所望に応じて調整することができるパラメータである。本発明の実装形態に応じて、αおよびβの値は、製造業者が設定することができるか、あるいはＬＣＤディスプレイ装置を個人の好みに調整するためにユーザが選択することができる。
【００５８】
全誤差測定基準を用いて、Ｒi、ＧiおよびＢiの最適な値を求めることができる。Ｙj*、Ｕj*およびＶj*の値は、たとえば、（Ｒj*、Ｇj*およびＢj*）に対応する点サンプルを生成するために３倍だけオーバーサンプリングされている画像データを検査することにより計算することができる。最も簡単なのは、所望の画像が、テキストの場合に多く見られるように黒色と白色の場合である。白黒画像の場合、全ての画素ｉの場合に、Ｕi*＝Ｖi*＝０である。Ｙj*の値は、Ｙの従来通りの定義を用いて以下のように計算することができる。
【数９】
0004820004.tif 000010
【００５９】
フィルタを用いずにＹj*を計算すると、Ｙjに関して強制的に最適な結果が得られ、可能な限り輝度誤差が小さくなり、結果として、可能な限り鮮明度が高くなる。
【００６０】
フルカラー画像の場合、Ｕi*およびＶi*の値は、３つのサンプル、すなわち３つの画素サブコンポーネントの幅を有するボックスフィルタを画像データに適用し、特定された（Ｒj*、Ｇj*、Ｂj*）に関して従来のＵおよびＶの定義を用いることにより計算することができる。ボックスフィルタが所望のＵi*およびＶi*値を適切に近似することがわかっているが、他のフィルタを用いることもできる。Ｙj*の値は、白黒の場合を参照して記載されたのと同じように計算される。
【００６１】
最適な画素サブコンポーネント値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）は、画素サブコンポーネント変数それぞれに関して全誤差測定基準を最小にする、言い換えると、Ｒi、ＧiおよびＢiに関して、誤差関数の偏導関数を０に設定することにより計算することができる。
【数１０】
0004820004.tif 000011
【００６２】
変数Ｒi、ＧiおよびＢiは、二次式の誤差判定基準においてのみ現れるので、その導関数は線形である。したがって、上記の式は、線形系に結合することができる。
【数１１】
0004820004.tif 000012
ただし、行列Ｍは一定で、５項を有し、その主要項と、主要項に直に隣接する２つの項でのみ０ではないエントリを有する。画素の残りの部分とともに計算され、後に破棄される２つの余分な画素（Ｒ0、Ｇ0、Ｂ0）および（ＲN+1、ＧN+1、ＢN+1）を加えることにより、端部効果を取り扱うことができる。
【００６３】
線形系を用いて、上記の線形系内の左側のベクトルの値を計算するためにいくつかの方法がある。最初に、右側のベクトルを、Ｙj*、Ｕj*およびＶj*の所望の値を用いて計算することができる。その後、左側のベクトルのための線形系は、任意の適当な計算技法を用いて解くことができる。その技法の一例は、帯状行例求解法（banded matrix solver）である。
【００６４】
左側ベクトルのための線形系を解く別の方法は、右側ベクトルに適用される際に、その線形系を近似的に解く直接フィルタを見つけることである。この技法は、Ｙj*、Ｕj*およびＶj*の所望の値を用いて右側ベクトルを計算し、その後、直接フィルタで右側ベクトルをたたみ込むことを含む。その解法を近似するためのこのアプローチは、３つの行が１画素だけシフトされていることを除いて、Ｍの逆行列が３行毎に近似的に繰り返すという観測結果に基づいて有効である。この繰返しパターンは、色精度と鮮明度との間の正確なバランスに到達することになるフィルタリングを近似するために、本発明で用いることができる直接フィルタを表す。
【００６５】
この近似は、無限の長さを有する走査線の場合に厳密であろう。直接フィルタは、大きな走査線のための行列Ｍの逆行列を求め、その後、その逆行列の中心あるいは中心付近で３つの行をとることにより数値として導出することができる。一般に、より大きなαおよびβの値によって、直接フィルタは少ない桁で打ち切られることができるようになる。
【００６６】
第３のアプローチは、右側ベクトルの計算を直接フィルタリングと組み合わせ、３倍だけオーバーサンプリングされた画像データ（すなわち、Ｒj*、Ｇj*、Ｂj*）を直接画素サブコンポーネント値にマッピングする９個のフィルタを形成することを含む。この第３のアプローチにしたがって選択される一般化された９個一組のフィルタが、図６および図７を参照して以下にさらに記載される。
【００６７】
上記の例にしたがって画像データを処理するためのフィルタを選択するための数学的な技法のさらに詳細な説明は、米国仮特許出願第６０／１１５，５７３号および米国仮特許出願第６０／１１５，７３１号に見ることができ、その特許出願は本明細書において参照して援用する。
【００６８】
上記の計算技法のうちの任意の技法を用いて、色精度と鮮明度との間の所望のトレードオフを確立、あるいは概ね確立するフィルタを生成することができる。フィルタを選択するための数学的アプローチの上記の説明は、例示するためのものであり、制限するためのものではないことを理解されたい。実際には、フィルタが選択される態様にかかわらず、本発明は、本明細書に開示される一般的な原理に一致するフィルタを利用する画像処理およびフィルタリング技術に及ぶ。画像データを処理およびフィルタリングするためのそのような技術を含むことに加えて、本発明は、本明細書に開示されるような、解析的アプローチを用いてフィルタを選択するプロセスにも及ぶ。
【００６９】
本発明は、同色の画素サブコンポーネントのストライプを有するＬＣＤディスプレイ装置を参照して記載されている。このタイプのＬＣＤ装置の場合、本明細書で提供される色および輝度解析は、１次元、すなわち走査線の向きに一致する直線方向のみを考慮する。言い換えると、ストライプ式のＬＣＤディスプレイ装置上でＹ、ＵおよびＶを表現するための上記のモデルは、走査線の向きに平行な方向に画素サブコンポーネントを並置することによって生成される効果のみを考慮に入れる。当業者であれば、本明細書に開示される内容を習得する際に、そのモデルを、他の画素サブコンポーネントの上、下および横にある画素の位置および効果を考慮に入れる２次元で如何に定義することができるかを理解されよう。１次元モデルは、ストライプ式のＬＣＤ装置の色の知覚を適当に記述するが、デルタパターンのような他の画素サブコンポーネントパターンは、２次元解析に向いている。あらゆる場合に、本発明は、色モデルに関連する次元数あるいは他のそのようなモデルの詳細とは無関係に、誤差判定基準の最適化の観点から選択されたフィルタ、あるいはそのような最適化に一致するか、またはそのような最適化を近似するフィルタに及ぶ。
【００７０】
上記の色のモデル化は、色空間の色のＲ、Ｇ、ＢおよびＹ、Ｕ、Ｖ測定を参照して記載されてきた。個別に制御可能な画素サブコンポーネントを有するディスプレイ装置上の画像の色および輝度の知覚をモデル化することは、色空間内の他の色の次元に関しても実行することができる。色空間内の色をローテーションすることは単なる線形動作なので、「誤差判定基準」は、任意の特定のモデルにおいて用いられる色の次元に関係なく、色の誤差および輝度の誤差を正確、かつ適切に表現するものと考えられる。さらに、用いられる色の次元に関係なく、最適化問題は、色精度と輝度精度との間のバランスに達することに関して適切に記述される。
【００７１】
一般化された１組の最適化されたフィルタが、図６に示される。図６の線形フィルタは、上記の線形系の解法によって生成されているか、あるいはその線形系の解法に一致する特性を有する。図６では、信号３００は、チャネル３０２、３０４、３０６を有しており、９個のフィルタ、すなわち１つのチャネルと１つの画素サブコンポーネントとの各組み合わせに対して１つのフィルタを含む１組のフィルタ３１０に通される。具体的には、１組のフィルタ３１０は、Ｒ→Ｒ、Ｒ→Ｇ、Ｒ→Ｂ、Ｇ→Ｒ、Ｇ→Ｇ、Ｇ→Ｂ、Ｂ→Ｒ、Ｂ→ＧおよびＢ→Ｂの組み合わせで、チャネルを画素サブコンポーネントにマッピングするフィルタを含む。
【００７２】
色精度と輝度精度との間の所望のバランスを生成、あるいは概ね生成することがわかっているフィルタ係数の一例が図７に与えられる。図７の最適フィルタと従来のアンチエイリアシングフィルタとの間には、少なくとも主に２つの違いがある。第１に、同色（Ｒ→Ｒ、Ｇ→ＧおよびＢ→Ｂ）フィルタは、従来のアンチエイリアシングフィルタと非常によく似た形状になるが、各同色フィルタは、画素の中心ではなく、概ね、対応する画素サブコンポーネントの場所に中心がある。従来のアンチエイリアシングは、緑色画素サブコンポーネントと一致するかのように、赤色および青色画素サブコンポーネント値を計算し、その後、１画素の１／３だけ左側あるいは右側にシフトした赤色および青色成分を表示する。ある画像内の物体が２つ以上の原色を含む場合には、以前の技術を用いてこれらの原色をシフトすると、不鮮明になる可能性が高い。しかしながら、本発明によりアンチエイリアシングフィルタを変位させることにより、そのフィルタによって、わずかな色縁は現れるが、不鮮明さが排除される。第２の違いは、全ての入力色が、全ての画素サブコンポーネント色に結合されることである。この結合は、画素ナイキスト周波数付近で最も強くなり、その結果、縁付近で輝度に鮮明度が加わる。
【００７３】
上記のように、図７の典型的な最適フィルタは、９個全ての線形フィルタの場合に、３つの画素サブコンポーネントそれぞれのための３つの異なる線形フィルタとして完全に記述されることができる。ディスプレイ装置上に画像を表示するための準備として画像データを処理するために、３つの各線形フィルタは、３倍だけオーバーサンプリングされている、言い換えると、画素に対応する画像データの各領域のために３つのサンプルを有する、画像信号の対応する色成分に適用される。また、本発明は、他のファクタによって画像データをサンプリングし、かつサンプルの数に対応するようにフィルタを調整することにより実施することもできる。図７では、ｘ軸は、３倍だけオーバーサンプリングされている画像データを示しており、ｙ軸は、フィルタ係数を表す。図７の９個の線形フィルタは、フィルタの形状を示すためにグラフ上で互いに上下に移動していることに留意されたい。したがって、係数の値は、ｙ軸上のゼロ点からではなく、各フィルタの基線のセロから測定される。
【００７４】
また、最適フィルタは、その入力および出力が同じ色であり、標準的なボックスフィルタより急激なロールオフを与える、わずかに負のローブを有する滑らかな特性を有するボックスフィルタであることにも留意されたい。また、Ｒ→Ｒ，Ｇ→ＧおよびＢ→Ｂフィルタは、単位利得ＤＣ応答も有する。しかしながら、入力から出力に異なる色を結合するフィルタも存在する。その目的は、色誤差を相殺することである。異なる色の入力／出力を有するフィルタは、本発明のこの実施形態によればセロＤＣ応答を有する。
【００７５】
図７に示されるフィルタは、色精度と輝度精度との間の所望のバランスを確立することがわかっているが、本発明は、最適化されたフィルタの解析から示唆されるか、あるいは図７の最適化されたフィルタを生成する式の解を近似する他のフィルタにも及ぶ。たとえば、本発明は、色入力を同色の画素サブコンポーネントに結び付ける単位ＤＣローパスフィルタを含む一群のフィルタのうちの任意のフィルタを用いることにより実施することができ、その場合、カットオフ周波数は、画素当たり０．５サイクルと画素当たり１サイクルとの間にあり、セロ利得ＤＣ応答フィルタが、色入力を、他の色を有する画素サブコンポーネントに結び付ける。
【００７６】
色精度と輝度精度との間の所望のバランスを得るために、画像データがサンプリングされ、かつマッピングされるフィルタリング動作を含むように、画像データが本明細書に開示されるように処理されるとき、画像データは、種々の色からなる個別に制御可能な画素サブコンポーネントを有するＬＣＤ装置あるいは任意の他のディスプレイ装置上に表示されるために準備される。フィルタリングされたデータは、画素に対してではなく、画素の個々の画素サブコンポーネントにマッピングされるサンプルを表す。サンプルは、画素サブコンポーネントに適用されることになる光度値を選択するために用いられる。このようにして、ディスプレイ装置上に表示されることになる画像のビットマップ表現、あるいは画像の走査線を収集することができる。
【００７７】
その処理およびフィルタリングは、画像のラスタ化およびレンダリングを行っている間に行うことができる。別法では、その処理およびフィルタリングは、表示される画像に繰返し含まれることになる、テキスト文字のような特定の画像に対して行うことができる。この場合、テキスト文字は、最適に表示するために準備され、ドキュメントにおいて後に用いるフォント文字キャッシュ内に格納することができる。
【００７８】
ディスプレイ装置上に表示されるような画像は、所望の色精度と輝度精度とを有し、また、サンプルを、個々の画素サブコンポーネントではなく、画素にマッピングする従来の技法を用いて表示される画像に比べて改善された解像度も有する。
【００７９】
本発明は、その精神および不可欠な特徴から逸脱することなく他の特定の形態において具現することもできる。記載される実施形態は、全ての点で、単なる例示にすぎず、限定するものと見なされるべきではない。それゆえ、本発明の範囲は、上記の記載によってではなく、添付の請求の範囲によって示される。請求の範囲の等価な意味および範囲内に入る全ての変更は、その範囲に含まれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａは、本発明に適した動作環境を提供する典型的なシステムを示す図であり、図１Ｂは、本発明にしたがって文字を表示することができるＬＣＤ装置を有するポータブルコンピュータを示す図である。
【図２】  図２Ａは、ＬＣＤ装置の一部を示し、ＬＣＤ装置の画素の個別に制御可能な画素サブコンポーネントを示す図であり、図２Ｂは、ＬＣＤ装置の一部を示し、ＬＣＤ装置の画素の個別に制御可能な画素サブコンポーネントを示す図である。
【図３】  ＬＣＤ装置上の画像を表示するのに備えて、画像データを処理し、かつフィルタリングするシステムの選択された機能モジュールを示す上位のブロック図である。
【図４】  それぞれ画像の色成分を表わす３つのチャネルを有する画像データ信号を示し、さらに、その画像データの変位サンプリングを示す図である。
【図５】  図５Ａは、本発明の一実施形態による、ＬＣＤ装置の走査線の一部と、そのＬＣＤ装置のためにＹ、Ｕ、Ｖを如何にモデル化することができるかとを示す図であり、図５Ｂは、本発明の一実施形態による、ＬＣＤ装置の走査線の一部と、そのＬＣＤ装置のためにＹ、Ｕ、Ｖを如何にモデル化することができるかとを示す図であり、図５Ｃは、本発明の一実施形態による、ＬＣＤ装置の走査線の一部と、そのＬＣＤ装置のためにＹ、Ｕ、Ｖを如何にモデル化することができるかとを示す図である。
【図６】  図６は、ＬＣＤ装置上の画素の赤色、緑色および青色画素サブコンポーネントに、画像データをマッピングするために、画像信号に適用される、一般化された９個一組の線形フィルタを示す図である。
【図７】  図７は、色精度と輝度精度との間の所望のバランスを確立する、図６の一般化された９個一組のフィルタのフィルタ係数の一例を示すグラフである。
【図１】
0004820004.tif 000013
0004820004.tif 000014
【図２Ａ】
0004820004.tif 000015
【図２Ｂ】
0004820004.tif 000016
【図３】
0004820004.tif 000017
【図４】
0004820004.tif 000018
【図５Ａ】
0004820004.tif 000019
【図５Ｂ】
0004820004.tif 000020
【図５Ｃ】
0004820004.tif 000021
【図６】
0004820004.tif 000022
【図７】
0004820004.tif 000023