專利名稱：處理影像信號的方法
處理影像信號的方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種處理影像信號的方法，尤指一種將紅綠藍灰階值轉換為紅綠藍白灰階值的方法。
背景技術：
隨著顯示器技術的進步，液晶顯示器已廣泛使用在筆記型電腦、平板電腦及智慧型手機等移動裝置。這些移動裝置通常需要較低的耗電量以在長時間不充電的情況下使用。由于RGB (紅綠藍)液晶顯示器的液晶面板穿透率較低，大約只能穿透背光板發(fā)光強度的5 10%，無法充份利用能量，因此需考慮改變畫素設計來增加穿透率，使液晶顯示器顯示畫面時便會消耗較少的電量。相較于RGB液晶顯示器，RGBW(紅綠藍白)液晶顯示器因為加入了穿透率較高的白色子像素，大幅提升液晶面板的穿透率，具有耗電量較低的優(yōu)點。但因為RGBW液晶顯示 器的每一子像素(分別為紅、綠、藍、白)的面積相較RGB液晶顯示器的每一子像素(分別為紅、綠、藍)為小，導致RGBW液晶顯示器在顯示單一顏色(純色)畫面時亮度較暗，而單獨顯不白色時売度會過聞，影像品質反而較RGB液晶顯不器差。

發(fā)明內容本發(fā)明的實施例揭露處理影像信號的方法，包含將顯示面板的一組像素的一組紅綠藍灰階值進行轉換以產生一組第一紅綠藍亮度值，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值產生一組飽和度，根據(jù)該組飽和度及該組第一紅綠藍亮度值產生一組映射比例值，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值及該組映射比例值中的最小的映射比例值產生一組第二紅綠藍亮度值，根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值及該組白色子像素亮度值產生一組紅綠藍白亮度值，及將該組紅綠藍白亮度值進行轉換以產生該組像素的一組紅綠藍白灰階值。本發(fā)明處理影像信號的方法可在處理過程中搭配動態(tài)背光區(qū)的背光工作周期運算，不但較現(xiàn)有技術RGB液晶顯示器省電，且改進現(xiàn)有技術RGBW液晶顯示器在顯示單一顏色畫面時亮度較暗，而單獨顯示白色時亮度會過高的缺陷，兼顧對影像品質及省電的需求。

圖I為具有多個分區(qū)的動態(tài)背光模塊顯示面板的示意圖。圖2為動態(tài)背光分區(qū)的示意圖。圖3為本發(fā)明一實施例處理影像信號的方法流程圖。圖4為飽和度與亮度值的關系圖。圖5為以背光擴散系數(shù)修正a min的方法流程圖。圖6為具有多個分區(qū)的動態(tài)背光模塊顯示面板的示意圖。主要元件符號說明ioo顯示tfii極
102動態(tài)背光分區(qū)
104像素
300、500方法 302 314、502 510步驟 S飽和度V亮度值
602屮心K
604邊界|x.
606角落K
608虛線具體實施方式
圖I為具有多個分區(qū)的動態(tài)背光模塊顯示面板100的示意圖，顯示面板100具有16欄及8列共128個動態(tài)背光區(qū)102。圖2為動態(tài)背光分區(qū)102的示意圖，動態(tài)背光區(qū)102具有η個像素104。舉例而言,若顯示面板100的解析度為1920χ 1080,則η為將解析度除以16欄及8列=(1920*1080)/(16*8) =16200。本發(fā)明圖2中，設η為25以方便說明。每一畫素具有4個子像素，分別為紅色、藍色、綠色及白色子像素。但本發(fā)明處理影像信號方法的使用范圍并不限于此，任何分區(qū)數(shù)目、像素數(shù)目及子像素的排列方式均屬本發(fā)明的方法可使用的范圍。請參考圖I至圖3。圖3為本發(fā)明一實施例處理影像信號的方法300流程圖，用以配合圖I及圖2說明本發(fā)明以下所述處理影像信號的方法。本發(fā)明的方法300將RGB(紅藍綠)信號轉換為RGBW(紅藍綠白)信號，并在轉換過程中搭配各個動態(tài)背光區(qū)102的動態(tài)背光運算，以對各個動態(tài)背光區(qū)的RGBW信號產生較佳的顯示效果。本發(fā)明以下所述的實施例均以背光工作周期(back-light duty cycle, BL duty)表示背光亮度,背光工作周期介于0%與100%，背光亮度正比于背光工作周期。以下所述的灰階值介于O與255之間。為方便說明處理影像信號的方法300，以顯示面板100的其中一個動態(tài)背光區(qū)102為例，其余動態(tài)背光區(qū)102的實施步驟均相同。步驟302 :將顯示面板100的動態(tài)背光區(qū)102的每一像素104的紅色、綠色及藍色子像素的各別灰階值(gray level)進行伽瑪(gamma)轉換以產生紅色、綠色及藍色子像素的各別第一 RGB亮度值；步驟304 :根據(jù)步驟302的每一像素104的子像素的各別第一 RGB亮度值產生每一像素104的飽和度S ；步驟306 :根據(jù)步驟304的每一像素104的飽和度S及各別第一 RGB亮度值產生每一像素104的映射比例值(mapping ratio) α ；
步驟308 :根據(jù)步驟302的每一像素104的子像素的各別第一 RGB亮度值及步驟306的所有像素104的映射比例值α中的最小比例值α _產生每一像素104的紅色、綠色及藍色子像素的各別第二 RGB亮度值；步驟310 :根據(jù)步驟308的每一像素104的子像素的各別第二 RGB亮度值中的最小值產生每一像素104的白色子像素亮度值Wo ；步驟312 :根據(jù)步驟308的每一像素104的子像素的各別第二 RGB亮度值及步驟310的每一像素104的白色子像素亮度值Wo產生每一像素104的紅色子像素、綠色子像素、藍色子像素及白色子像素的各別RGBW亮度值； 步驟314 :將步驟312的每一像素104的子像素的各別RGBW亮度值進行逆伽瑪(inverse gamma)轉換以產生每一像素104的紅色子像素、綠色子像素、藍色子像素及白色子像素的各別RGBW灰階值。舉例而言，一個動態(tài)背光區(qū)102的25個像素中的第一像素Pl具有紅色子像素灰階值Gr=255、綠色子像素灰階值Gg=O及藍色子像素灰階值Gb=0。而25個像素中的第二像素P2具有紅色子像素灰階值Gr=255、綠色子像素灰階值Gg=255及藍色子像素灰階值Gb=255。首先在步驟302，Pl及P2分別按照式I進行伽瑪轉換，將灰階值由信號域轉換至亮度域，使灰階值的信號可與背光亮度正確搭配。轉換后會得到介于O與I之間的Pl及P2的RGB亮度值。轉換后的Pl紅色子像素亮度值Vr=l、綠色子像素亮度值Vg=O及藍色子像素亮度值Vb=0，以Pl (I, O, O)表示；轉換后的P2紅色子像素亮度值Vr=l、綠色子像素亮度值Vg=I及藍色子像素亮度值Vb=l，以P2(l，I, I)表示。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各別處理。式I的乘冪項的值可為2. 2，亦可為其他數(shù)值。式I (Gr,Gg>°rGb)2-2
255接著在步驟304，利用Pl (I, O, O)的最大亮度值Vmax=I,最小亮度值Vmin=O,根據(jù)式2得到Pl的飽和度Sl=I。并利用P2(l，I, I)的最大亮度值Vmax=I,最小亮度值Vmin=I,根據(jù)式2得到P2的飽和度S2=0。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各別處理。
「 π 』 V max- V min式2 -—^—-
V max請參考圖4，圖4為飽和度S與亮度值V關系圖，橫軸為飽和度S，縱軸為亮度值V。飽和度S在小于臨界值以及不小于臨界值時，分別對應到不同的亮度值V的邊界值，臨界值可以為O. 5。圖4中，若飽和度SCO. 5，對應亮度值的邊界值=2 ;若飽和度S芎O. 5，對應亮度值的邊界值=1/S。因為Pl的飽和度Sl=l，所以在圖4P1對應亮度值的邊界值=1。將Pl對應亮度值的邊界值(邊界值為I)除以Pl的最大亮度值(Vmax=I),得到步驟306的第一像素Pl的映射比例值a !=Io因為Ρ2的飽和度S2=0，所以在圖4P2對應亮度值的邊界值=2。將P2對應亮度值的邊界值(邊界值為2)除以P2的最大亮度值(Vmax=I)，得到步驟306的第二像素P2的映射比例值α2=2。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素Ρ2各別處理。映射比例值α為將RGB信號擴展成RGBW信號時，RGB信號所需要各自乘上的倍數(shù)。按照圖4找出位于同一動態(tài)背光區(qū)102的25個像素各自的映射比例值α后，再由25個像素各自的映射比例值α中取出最小的映射比例值anin。在本例中，以Pl的映射比例值Ci1=I為例作為25個像素中最小的映射比例值Cimin，用以說明接下來的步驟。a min和25個像素所在的動態(tài)背光區(qū)102的背光工作周期在理想狀況下成反比，即BL duty=l/ a min，但由于發(fā)光二極管(LED, light emitting diode)背光模塊在不同的背光區(qū)之間會有亮度擴散的現(xiàn)象，所以要再以背光擴散系數(shù)(BLdifussiJ修正Cimin(因此實際上BL duty<l/ a min)，以使轉換后的RGBW信號配合動態(tài)背光區(qū)102的背光工作周期可有較佳效果，否則在亮暗交界區(qū)會出現(xiàn)影像失真的情形，此部份留待稍后再述。在步驟308，將Pl的紅色子像素亮度值Vr乘以amin(l乘以I)、綠色子像素亮度值Vg乘以amin(l乘以O)及藍色子像素亮度值Vb乘以amin(l乘以0)，得到Pl擴展后的紅色子像素亮度值Vr’ =1、擴展后的綠色子像素亮度值Vg’ =0及擴展后的藍色子像素亮度值Vb’=0，以ΡΓ (1,0,0)表示。將P2的紅色子像素亮度值Vr乘以amin(l乘以I)、綠色子像素亮度值Vg乘以amin(l乘以I)及藍色子像素亮度值Vb乘以amin(l乘以1)，得到P2擴展后的紅色子像素亮度值Vr’ =1、擴展后的綠色子像素亮度值Vg’ =1及擴展后的藍色子像素亮度值Vb’=l，以P2’ (I, I, I)表示。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素 Pl及第二像素P2各別處理。在步驟310，以ΡΓ (1,0,0)中最小亮度值(Vmin’ =0)乘以預定值，預定值可為
O.5，得到Pl的白色子像素亮度值Wo=O (O乘以O. 5)。以P2’ (I, I, I)中最小亮度值(Vmin’=l)乘以預定值得到Pl的白色子像素亮度值Wo=O. 5(1乘以O. 5)。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各別處理。步驟310中以最小亮度值乘以預定值亦可換成以最小亮度值除以預定值，此時預定值可以為2。在步驟312，將Pl擴展后的紅色子像素亮度值Vr’減去Pl的白色子像素亮度值Wo (I減去O)、Pl擴展后的綠色子像素亮度值Vg’減去Pl的白色子像素亮度值Wo (O減去O)及Pl擴展后的藍色子像素亮度值Vb’減去Pl的白色子像素亮度值Wo (O減去0)，得到第一像素Pl的RGBW亮度值，以Pl (I, O, O, O)表示。將P2擴展后的紅色子像素亮度值Vr’減去P2的白色子像素亮度值Wo (I減去O. 5)、P2擴展后的綠色子像素亮度值Vg’減去P2的白色子像素亮度值Wo (I減去O. 5)及P2擴展后的藍色子像素亮度值Vb’減去P2的白色子像素亮度值Wo (I減去O. 5)，得到第二像素P2的RGBW亮度值，以P2 (O. 5，O. 5，O. 5，O. 5)表示。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各別處理。最后在步驟314進行逆伽瑪轉換，將第一像素Pl的RGBW亮度值Pl (I, O, O, O)及第二像素P2的RGBW亮度值P2 (O. 5，O. 5，O. 5，O. 5)分別轉換為第一像素Pl的RGBW的灰階值及第二像素P2的RGBW的灰階值。同一動態(tài)背光區(qū)102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各別處理。請參考圖5及圖6及表1，圖5為以背光擴散系數(shù)修正a min的方法500流程圖，圖6為具有多個分區(qū)的動態(tài)背光模塊顯示面板100的示意圖，表I舉例說明背光擴散系數(shù)矩陣。方法500的步驟如下步驟502 :量測動態(tài)背光區(qū)102的背光擴散狀況；步驟504 :對動態(tài)背光區(qū)102以及周圍24個背光區(qū)所量測到的背光擴散狀況，建立5乘5的背光擴散系數(shù)矩陣；步驟506 :根據(jù)方法300得到的動態(tài)背光區(qū)102反比于a min的理想背光工作周期及背光擴散系數(shù)矩陣，得到動態(tài)背光區(qū)102考量周圍24個背光區(qū)擴散后的背光工作周期；步驟508 :根據(jù)動態(tài)背光區(qū)102擴散后的背光工作周期向周圍8個相鄰背光區(qū)做內插，得到內插后的背光工作周期；步驟510 以內插后的背光工作周期對在動態(tài)背光區(qū)102的各像素反推映射比例值α，重新計算RGBW信號、背光工作周期及背光擴散系數(shù)矩陣。參考圖6，于步驟502至506，顯示面板100共有三個動態(tài)背光區(qū)102需單獨點亮以量測動態(tài)背光區(qū)102的背光擴散狀況，分別是中心區(qū)602、邊界區(qū)604及角落區(qū)606。點亮中心區(qū)602后除了量測中心區(qū)602的亮度的外，還需量測相鄰24個動態(tài)背光區(qū)102的亮度(如虛線608所示)，此24個動態(tài)背光區(qū)102的亮度與中心區(qū)602的亮度比例即可代表中心區(qū)602背光擴散的現(xiàn)象，此25區(qū)亮度百分比可建立一個5乘5背光擴散系數(shù)矩陣(如 表I)。中心區(qū)602的中心點即為背光擴散系數(shù)矩陣正中心位置，即100%，乘上方法300所計算出動態(tài)背光區(qū)102理想背光工作周期后，就可知擴散至相鄰24區(qū)的亮度比例。把所有動態(tài)背光區(qū)102依此方法運算，計算128個動態(tài)背光區(qū)之間相互影響的狀況，最后得到擴散后各動態(tài)背光區(qū)102考量背光擴散后的實際亮度。而邊界區(qū)604及角落區(qū)606有可能因光源碰到邊框而反射，造成亮度可能會比中心區(qū)602還亮，需針對此現(xiàn)象對背光擴散系數(shù)做修正。目前設計背光模塊時會考量此現(xiàn)象，因此在邊界區(qū)604及角落區(qū)606放置LED背光時，會修正與邊框的距離，使修正后的光源反射現(xiàn)象與中心區(qū)602亮度一致。接著執(zhí)行步驟508至步驟510，得到考量背光擴散后的映射比例值α。表I
5. 2%7. 1%8. 3%7. 3%5. 4%
7.6%15.5%27.0%16.8%7.9%
9.3%29.3%100.0%32.4%10.0%
7.8%15.9%27.2%16.8%8,3%
5. 0%6. Tl7. 8%6. 915. 2%經過考量背光擴散后，不同動態(tài)背光區(qū)的亮暗交界區(qū)便不會出現(xiàn)影像失真的情形，也不會有如格子狀不連續(xù)的情況發(fā)生。以方法300將RGB信號轉換至RGBW信號可在轉換過程中搭配動態(tài)背光區(qū)102的背光工作周期運算，不但較現(xiàn)有技術RGB液晶顯示器省電，且改進現(xiàn)有技術RGBW液晶顯示器在顯示單一顏色畫面時亮度較暗，而單獨顯示白色時亮度會過高的缺陷，兼顧對影像品質及省電的需求。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種處理影像信號的方法，包含 提供一顯示面板的一組像素的一組第一紅綠藍亮度值； 根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值產生一組飽和度； 根據(jù)該組飽和度及該組第一紅綠藍亮度值產生一組映射比例值； 根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值及該組映射比例值中的最小的映射比例值產生一組第二紅綠藍亮度值； 根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值的對應于每一像素的最小第二紅綠藍亮度值產生一組白色子像素亮度值； 根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值及該組白色子像素亮度值產生一組紅綠藍白亮度值；及 將該組紅綠藍白亮度值進行轉換以產生該組像素的一組紅綠藍白灰階值。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，另包含根據(jù)該組映射比例值中的最小的映射比例值產生該組像素的背光的工作周期。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，另包含根據(jù)該組映射比例值中的最小的映射比例值及該顯示面板的其他組像素的背光的光線擴散效應產生該組像素的背光的工作周期。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，該顯示面板包含多組像素及多個對應的背光，該方法另包含 根據(jù)該組映射比例值中的最小的映射比例值產生該組像素的背光的第一工作周期； 根據(jù)量測所述背光的結果建立一背光擴散系數(shù)矩陣； 根據(jù)該組像素的背光的第一工作周期及該背光擴散系數(shù)矩陣產生該組像素的背光的第二工作周期；及 使用鄰近該組像素的背光的第二工作周期對該組像素的背光的第二工作周期進行內插以產生該組像素的背光的工作周期。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，提供該顯示面板的該組像素的該組第一紅綠藍亮度值，為將該顯示面板的該組像素的一組紅綠藍灰階值進行轉換以產生該組第一紅綠藍亮度值。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，將該組紅綠藍灰階值進行轉換以產生該組第一紅綠藍亮度值，為將該組紅綠藍灰階值進行伽瑪(ga_a)轉換以產生該組第一紅綠藍亮度值。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值產生一組飽和度，為根據(jù)該組像素的每一像素的最大及最小第一紅綠藍亮度值的差與該像素的最大第一紅綠藍亮度值的比值產生該組飽和度。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組飽和度及該組第一紅綠藍亮度值產生該組映射比例值，包含 當該組像素的一像素的飽和度小于一臨界值時，將一預定值除以該像素的最大第一紅綠藍亮度值以產生該像素的映射比例值。
9.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組飽和度及該組第一紅綠藍亮度值產生該組映射比例值，包含 當該組像素的一像素的飽和度大于一臨界值時，將該像素的飽和度的倒數(shù)除以該像素的最大第一紅綠藍亮度值以產生該像素的映射比例值。
10.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值及該組映射比例值中的最小的映射比例值產生該組第二紅綠藍亮度值，為將該組第一紅綠藍亮度值乘上該最小的映射比例值以產生該組第二紅綠藍亮度值。
11.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值的對應于每一像素的最小第二紅綠藍亮度值產生該組白色子像素亮度值，包含將該像素的最小第二紅綠藍亮度值除以一預定值以產生該像素的白色子像素亮度值。
12.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值及該組白色子像素亮度值產生該組紅綠藍白亮度值，包含將每一像素的各個第二紅綠藍亮度值減去該像素的白色子像素亮度值。
13.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，將該組紅綠藍白亮度值進行轉換以產生該組紅綠藍白灰階值為將該組紅綠藍白亮度值進行逆伽瑪(inverse gamma)轉換以產生該組紅綠藍白灰階值。
全文摘要
處理影像信號的方法。將一組像素的一組紅綠藍灰階值進行轉換以產生一組第一紅綠藍亮度值，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值產生一組飽和度，根據(jù)該組飽和度及該組第一紅綠藍亮度值產生一組映射比例值，根據(jù)該組第一紅綠藍亮度值及該組映射比例值中的最小的映射比例值產生一組第二紅綠藍亮度值，根據(jù)該組第二紅綠藍亮度值及該組白色子像素亮度值產生一組紅綠藍白亮度值，及將該組紅綠藍白亮度值進行轉換以產生該組像素的一組紅綠藍白灰階值。
文檔編號G09G3/36GK102800297SQ20121032205
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權日2012年7月19日
發(fā)明者林匯峰, 鄭勝文 申請人:友達光電股份有限公司