專利名稱：用于提高圖像對(duì)比度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及顯示系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于提高 某些顯示系統(tǒng)中對(duì)比度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這部分旨在向讀者介紹本領(lǐng)i或的各個(gè)方面，其可以涉及以下所 描述的和/或要求的本發(fā)明的各個(gè)方面。相4言該討^侖有助于向讀者拔二 供背景信息，以利于更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。因此，應(yīng)該理 解，將被讀到的這些綜述是就此而論的，并不認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。
液晶顯示(LCD)面板被越來越多地用于電視顯示應(yīng)用，這主 要是由于與陰極射線管(CRT)相比，其重量較輕且側(cè)面薄。然而， LCD面板的性能在許多關(guān)鍵領(lǐng)域仍然落后于CRT，其中一個(gè)方面是 對(duì)比度。例如，高端LCD面4反的對(duì)比度通常約為500:1,而對(duì)于 CRT， 一4殳比率為10000:1。
可以將對(duì)比度定義為視頻幀的最亮白色與最暗黑色的光量比。 然而，由于LCD面板l象素的透光特性，即4吏它們?cè)谧畎档臓顟B(tài)下 時(shí)也使足夠的光透射，使得顯示在LCD面板上的黑色像素實(shí)際上 看起來#:顯示為深灰色<象素。因此，這明顯降4氐了 LCD面才反的對(duì) 比度，這在弱光觀看條件下可能更令人不快。此外，將LCD面板i殳計(jì)為具有與CRT顯示器的非線性輸出特 性相似的非線性輸出特性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，這種非線 性特;f正對(duì)應(yīng)于LCD/CRT顯示器的已知伽馬特性。LCD面;^反的伽馬 特性進(jìn)一步使其對(duì)比度的提高復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
以下闡述了與7>開的實(shí)施例的范圍相匹配的一些方面。應(yīng)該理 解，提出這些方面僅用于向讀者提供本發(fā)明可能釆用的一些形式的 簡(jiǎn)短概要，這些方面并不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本發(fā)明 可以包4舌在以下沒有闡述的多個(gè)方面。
所公開的實(shí)施例涉及用于提高顯示裝置的對(duì)比度的系統(tǒng)和方 法。示例性實(shí)施例包括確定視頻幀的最亮對(duì)象的亮度等級(jí)；基于 最亮對(duì)象的像素亮度等級(jí)來確定視頻幀所需的照度；獲得伽馬校正 像素調(diào)整值；將伽馬校正像素調(diào)整值應(yīng)用于視頻幀的輸入像素的色 彩值以獲得伽馬校正像素值；以及顯示該伽馬校正像素值。


在閱讀以下詳細(xì)的描述并參考以下附圖時(shí)，本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)
會(huì)變4尋顯而易見，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD面板的框圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)比度提高系統(tǒng)的框圖3是根椐本發(fā)明實(shí)施例的像素修正系統(tǒng)的框圖4是根據(jù)本發(fā)明的RGB對(duì)比通道的示例性實(shí)施例的框以及圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于提高對(duì)比度的方 法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。致力于^是供這些 實(shí)施例的簡(jiǎn)明扼要的描述，并不在本說明書中描述實(shí)際實(shí)施方式的 所有特性。應(yīng)當(dāng)了解，在任何這種實(shí)際實(shí)施方式的開發(fā)中，如在任 一工程或i殳計(jì)項(xiàng)目中，必須估文出許多針對(duì)實(shí)施方式的決定以實(shí)現(xiàn)開 發(fā)者的特定目的，例如，遵照與系統(tǒng)相關(guān)的和與商業(yè)相關(guān)的限制， ,人一個(gè)實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)這些限制可以改變。此外，應(yīng)當(dāng)意識(shí)，這種開 發(fā)的努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，但對(duì)受益于本公開的那些普通技術(shù) 人員來說，仍將是設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)的例行程序。
參考圖1,示出了才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性LCD面板系統(tǒng) 10的配置。該圖示出了由控制系統(tǒng)14控制的LCD面板20和背光 裝置18?？刂葡到y(tǒng)14接收數(shù)據(jù)12,該數(shù)據(jù)可以包括視頻背光照度 和液晶像素?cái)?shù)據(jù)值?？刂葡到y(tǒng)14可使用數(shù)據(jù)12來同時(shí)調(diào)整背光和 像素值，以提高LCD面板20的對(duì)比度。因此，由控制系統(tǒng)14輸 出的數(shù)據(jù)22進(jìn)入LCD面板20中，用于調(diào)整像素值。類似地，由 控制系統(tǒng)14輸出的數(shù)據(jù)16被傳輸?shù)奖彻庋b置18中，用于調(diào)整視 頻的背光照度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)比度提高控制系 統(tǒng)40。所闡述的4空制系統(tǒng)40的描述與控制一見頻背光照度和LCD面 4反20的^f象素i"直的組件有關(guān)。因此，白電平測(cè)試4義(horizon finder ) 44和黑電平測(cè)試/f義45 4妄收各自的背光照明組件凄O居42。白電平測(cè) 試儀44和黑電平測(cè)試zf義45分別確定關(guān)于亮度、和近暗等級(jí)(near dark level)及其在整個(gè)^L頻幀上的分布的統(tǒng)計(jì)信息。由白電平測(cè)試 儀44和黑電平測(cè)試儀45獲得的信息被輸出至最大白色生成器46。最大白色生成器46同時(shí)控制背光照度和液晶像素值。根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例，以互補(bǔ)(complimentary)方式來調(diào)整兩者以才是高LCD 面^反20的3于比度。
最大白色生成器46通過確定—見頻幀的最亮區(qū)域的亮度來調(diào)整 背光照度。然后，利用該信息，通過例如冷陰極熒光(CCF)燈來 對(duì)LCD面板20進(jìn)行照明。因此，為了改善對(duì)比度，期望降低背光 照度。然而，正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解的，過多地降低背光 照度可能導(dǎo)致;現(xiàn)頻幀的不期望的"白色減少"。為了避免這種情況， 由最大白色生成器46獲得的亮度信息可被進(jìn)一步用于修正LCD面 板的像素值，以補(bǔ)償可能的不充足背光照度。
最大白色生成器46輸出數(shù)據(jù)50,該數(shù)據(jù)用于同時(shí)調(diào)整背光照 度數(shù)據(jù)和LCD面板20的RGB輸入值。可以將數(shù)據(jù)50輸入到背光 控制電路，其輸出背光控制數(shù)據(jù)58。這種背光控制電路可以包括 上升/下降延遲52，其補(bǔ)償在背光照度和像素值之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)問 題。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的，這可以防止觀眾覺察到出現(xiàn)在 屏幕上的白色閃光。在背光控制電路中還包括用于補(bǔ)償背光裝置的 光特性中的非線性的背光線性化器54;以及用于控制背光裝置的照 度等級(jí)的背光脈寬調(diào)制器(PWM) 56。
此外，為了補(bǔ)償背光照度，由最大白色生成器46輸出最大白 色數(shù)據(jù)50，用于在非線性伽馬校正域中修正LCD面板20的像素值。 因此，將數(shù)據(jù)50輸入到對(duì)比查找表(CLUT) 60中。在本發(fā)明的一 個(gè)示例性實(shí)施例中，CLUT 60產(chǎn)生調(diào)整值，其與最大白色凄t據(jù)50 的1々次冪成反比，或由以下關(guān)系式i會(huì)出
CLUT系數(shù)a-^——r
(最大白色)7
8正如本領(lǐng)域的^支術(shù)人員所了解的，如上述關(guān)系式所描述的，在
CLUT 60調(diào)整值和由最大白色生成器46生成的凄t據(jù)之間的前述關(guān) 系，對(duì)于符合理想伽馬曲線的顯示裝置是準(zhǔn)確的。實(shí)際上，大部分 輸入光信號(hào)確實(shí)符合理想伽馬曲線，其可以通過非線性函數(shù)或多個(gè) 非線性函數(shù)的組合來描述。這使得上述關(guān)系對(duì)于所有輸入信號(hào)是非 常好的一級(jí)近似。然而，為了提高除非線性近似之外的伽馬校正的 精確性，CLUT 60調(diào)整值還^皮配置為適合符合非理想伽馬曲線或那 些可能偏離理想伽馬曲線的顯示裝置。例如，這可以對(duì)應(yīng)于符合由 線性函^:或多個(gè)線性函數(shù)的組合來描述的伽馬曲線部分的顯示裝 置。因此，由CLUT60生成的調(diào)整值可以偏離上述關(guān)系式以適合伽 馬曲線的整個(gè)范圍。
因此，由CLUT 60產(chǎn)生的調(diào)整值凈皮作為紅、綠、藍(lán)(RGB) 偏移量62和RGB增益值64輸出。RGB偏移量62和RGB增益值 64被輸入到RGB對(duì)比裝置66。因此，將輸入的RGB像素值68-72 與RGB偏移量62和RGB增益值64相結(jié)合，以輸出經(jīng)伽馬才交正的 RGB像素值74-78。
參考圖3,示出了在非線性伽馬校正域中像素值修正技術(shù)的更 詳細(xì)描述。如圖3所示，由最大白色生成器46輸出的數(shù)據(jù)50被輸 入到CLUT60以產(chǎn)生在非線性伽馬校正域中的調(diào)整值。然后，這些 調(diào)整值以RGB偏移量數(shù)據(jù)62和RGB增益值數(shù)據(jù)64的形式輸出。 一旦接收到之后的輸入，RGB對(duì)比裝置66就利用減法器65和乘法 器67來調(diào)整〗象素值。因此，減法器65 #:配置為/人輸入^象素值68-72 中減去RGB偏移量數(shù)據(jù)62。然后，將之后的值乘以RGB增益值數(shù) 據(jù)64以獲得輸出l象素74-78。在這樣,夂時(shí)，調(diào)整RGB輸入l象素68-72 來補(bǔ)償具有符合理想伽馬曲線的光級(jí)(light level)的像素，并且補(bǔ) 償具有可能偏離理想伽馬曲線的光級(jí)的像素。如圖3中所示，減法器65和乘法器67通過數(shù)據(jù)62和64將示 例性的R像素值68轉(zhuǎn)換為伽馬校正像素值74。類似的像素修正方 案也可以分別應(yīng)用于G和B像素值70和72,以產(chǎn)生其各自的修正 值76、 78。上述旨在補(bǔ)償背光照度的像素值伽馬校正方案可由以下 形式的等式數(shù)學(xué)描述
i C^輸出二 (i C^輸入一/ C^偏移量)xi G5增益
現(xiàn)在參考圖4，示出了才艮據(jù)本發(fā)明的RGB對(duì)比裝置66的示例 性實(shí)施例。在該實(shí)施例中，描述了由RGB對(duì)比裝置66執(zhí)行的用于 生成響應(yīng)于一見頻幀的最白對(duì)象的》務(wù)正^f象素值的示例性處理步驟。因 此，將輸入到減法器65的示例性R像素值68與由CLUT 60生成 的RGB偏移量數(shù)據(jù)62結(jié)合，以生成像素值68的伽馬校正偏移量 補(bǔ)償。因此，從減法器65輸出數(shù)據(jù)115，并將其輸入到限制器116 以確4呆數(shù)據(jù)115落入用于進(jìn)一步處理的值的失見定范圍內(nèi)。因此，所 得到的數(shù)據(jù)118連同RGB增益值數(shù)據(jù)64 —起被輸入到乘法器67， 乂人而生成伽馬4交正增益補(bǔ)償。
此后，首先通過處置多余^f立的除法器120來處理由乘法器67 生成的數(shù)據(jù)，然后被雙穩(wěn)態(tài)門(也就是已知的觸發(fā)器)處理。由觸 發(fā)器122生成的數(shù)據(jù)將被輸入到八位或十位舍入電路(rounding circuit) 124。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所了解的，在8位或10位之 間的選擇可以取決于系統(tǒng)特性和需求。
圖5是包括概括了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提高對(duì)比度的方法 的步驟的方框的流程圖。總的來說，通過參考標(biāo)號(hào)130來表示該流 程圖。在獲得了視頻幀的亮度信息之后，該方法開始于方框132。 此后，在方框134處利用該信息來確定視頻幀中最亮對(duì)象的像素亮 度等級(jí)。 一旦獲得了數(shù)據(jù)134，基于最亮對(duì)象的亮度等級(jí)確定所需 照度，如方框136所示。在方框140處進(jìn)一步使用該數(shù)據(jù)，以獲得伽馬4交正^f象素調(diào)整值。此后，在方框142處，將伽馬4交正4象素調(diào)整 值應(yīng)用于輸7vf象素的色彩值。最后，如方框144所示，輸出并顯示 伽馬4交正色彩〗象素值。
雖然已經(jīng)通過附圖中的實(shí)例示出了具體的實(shí)施例，并且將在本 文進(jìn)行詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明能允許各種修改和替換形式。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，并不意味著本發(fā)明被限制為所披露的特定形式。相反地， 本發(fā)明是覆蓋落入由下面所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和 精神內(nèi)的所有的"f奮改、等同以及替換。
權(quán)利要求
1.一種提高顯示裝置的對(duì)比度的方法(130)，所述方法包括確定視頻幀的最亮對(duì)象的像素亮度等級(jí)(134)；基于所述最亮對(duì)象的所述像素亮度等級(jí)來確定所述視頻幀的所需照度(136)；獲得伽馬校正像素調(diào)整值(140)；將所述伽馬校正像素調(diào)整值應(yīng)用于所述視頻幀的輸入像素的色彩值，以獲得伽馬校正像素值(142)；以及顯示所述伽馬校正像素值(144)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括利用統(tǒng)計(jì)信息來確定所述 視頻幀的所述最亮對(duì)象的所述像素亮度等級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過背光控制裝置(58) 來控制所述像素亮度等級(jí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)控制所述像素亮度等級(jí)和所述llr入像素的所述色彩值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括從對(duì)比查找表(CLUT60) 中獲得所述伽馬校正像素調(diào)整值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括使所述輸入像素的所述色 彩值乘以所述CLUT ( 60 )以獲得輸出像素的色彩值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括根據(jù)理想伽馬曲線來調(diào)整 所述所需照度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括根據(jù)非理想伽馬曲線來調(diào) 整所述所需照度。
9. 一種用于提高顯示裝置的對(duì)比度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括白電平測(cè)試4義(44),用于確定一見頻幀的最亮7于象的<象素亮度等級(jí)；最大白色生成器(46),用于基于所述最亮對(duì)象的所述亮 度等級(jí)來確定所述一見頻幀的所需照度；構(gòu)件(60)，用于接收對(duì)應(yīng)于所述最亮對(duì)象的所述亮度等 級(jí)的信號(hào)，并響應(yīng)于所述信號(hào)，以獲得伽馬校正像素調(diào)整值； 以及RGB對(duì)比裝置(66 ),用于將所述伽馬一交正〗象素調(diào)整值應(yīng) 用于所述視頻幀的輸入像素的色彩值，以獲得伽馬校正像素值 并將所述伽馬校正像素值提供給顯示屏(92)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括用于生成所述視頻幀的亮 度等級(jí)的冷陰極焚光(CCF)燈(18)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括用于控制所述視頻幀的亮 度的背光控制裝置(58)。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述所需照度值被同時(shí)輸 入到所述背光控制裝置(58)和所述RGB對(duì)比裝置(66)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述構(gòu)件包括用于獲得所 述伽馬校正像素調(diào)整值的對(duì)比查找表(CLUT60)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述RGB對(duì)比裝置(46) 包括用于獲得伽馬校正像素的乘法器(67)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述RGB對(duì)比裝置(66) 包括用于獲得伽馬校正像素的減法器(65 )。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述構(gòu)件(60 )用于接收 與-見頻幀中的像素的近暗等級(jí)(45)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息。
17. —種用于提高顯示裝置的對(duì)比度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于確定視頻幀的最亮對(duì)象的像素亮度等級(jí)的裝置 (44 );用于基于所述最亮對(duì)象的所述像素亮度等級(jí)來確定所述 視頻幀的所需照度的裝置(46);用于獲得伽馬校正像素調(diào)整值的裝置(60);用于將所述伽馬4交正〗象素調(diào)整值應(yīng)用于所述4見頻幀的輸 入像素的色彩值以獲得伽馬校正像素值的裝置(66);以及用于顯示所述伽馬才交正像素值的裝置(92)。
18. 才艮據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括用于同時(shí)控制所述^f象素亮 度等級(jí)以及所述輸入像素的所述色彩值的裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括用于從對(duì)比查找表(CLUT 60)中獲得所述伽馬校正像素調(diào)整值的裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括用于使所述輸入像素的 所述色彩值乘以所述CLUT ( 60 )以獲得輸出像素的色彩值的 裝置。
全文摘要
公開的實(shí)施例涉及用于提高顯示裝置的對(duì)比度的系統(tǒng)(40)和方法(130)。示例性實(shí)施例包括確定視頻幀的最亮對(duì)象的亮度等級(jí)(134)；基于最亮對(duì)象的像素亮度等級(jí)來確定視頻幀的所需照度(136)；獲得伽馬校正像素調(diào)整值(140)；將伽馬校正像素調(diào)整值應(yīng)用于視頻幀的輸入像素的色彩值(68-72)以獲得伽馬校正像素值(74-78)；以及顯示該伽馬校正像素值(144)。
文檔編號(hào)G09G3/36GK101297346SQ200580051959
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者約翰·黑格, 馬克·魯姆雷希 申請(qǐng)人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司