顯示設備控制的制作方法
【專利摘要】一種在顯示設備中依賴于環(huán)境光水平控制屏幕亮度和顯示數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍壓縮的強度的方法。一個或多個環(huán)境光傳感器獲取環(huán)境光水平值。所述環(huán)境光水平值使用第一方法被求平均值以獲得第一平均值并使用不同的第二方法被求平均值以獲得第二平均值。所述第一平均值用于控制屏幕亮度并且所述第二平均值用于控制動態(tài)范圍壓縮的強度。
【專利說明】顯示設備控制
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制顯示設備的方法以及用于實現(xiàn)該方法的顯示控制系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]已知將環(huán)境光傳感器并入顯示設備使得環(huán)境光傳感器數(shù)據(jù)可以用于修改屏幕亮度或伽瑪曲線或這兩個控制的組合。例如，專利申請US2005/68332公開了一種結合有環(huán)境光傳感器的顯示設備。屏幕亮度通過基于環(huán)境光水平調(diào)節(jié)顯示設備的背光強度來控制。修改顯示設備的伽瑪曲線以將圖像顏色亮度補償?shù)奖彻獾淖兓Ｙが斍€的修改是動態(tài)范圍壓縮的形式。
[0003]本發(fā)明的目的是改善依賴于環(huán)境光水平的屏幕亮度和動態(tài)范圍壓縮的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一方面的實施方式，提供了一種在顯示設備中依賴于環(huán)境光水平控制屏幕亮度和顯示數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍壓縮的強度的方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]從一個或多個環(huán)境光傳感器獲取環(huán)境光水平值；
[0006]使用第一方法對所述環(huán)境光水平值求平均值以獲得第一平均值；
[0007]使用不同的第二方法對所述環(huán)境光水平值求平均值以獲得第二平均值；
[0008]使用所述第一平均值來控制屏幕亮度；以及
[0009]使用所述第二平均值來控制動態(tài)范圍壓縮的強度。
[0010]實施方式基于這樣的認識:由于屏幕亮度和動態(tài)范圍壓縮強度的變化對在顯示設備上顯示的圖像的觀察者有不同影響，因此使用對環(huán)境光水平求平均值的相同方式來控制屏幕亮度和動態(tài)范圍壓縮的強度不是最佳的。
[0011]特征和優(yōu)點將從僅以實例的方式給出的優(yōu)選實施方式的以下描述中變得顯而易見，參照附圖列舉該實例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了現(xiàn)有技術的顯示控制系統(tǒng)；
[0013]圖2示出了根據(jù)實施方式的顯示控制系統(tǒng)；并且
[0014]圖3示出了根據(jù)實施方式的顯示裝置。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出了現(xiàn)有技術的顯示控制系統(tǒng)I。環(huán)境光傳感器2測量入射到顯示設備上的環(huán)境光并以輸出的形式提供環(huán)境光水平。環(huán)境光水平處理器3利用統(tǒng)計方法(諸如移動窗口平均值計算)對環(huán)境光水平進行處理。由環(huán)境光水平處理器輸出的平均值在背光控制單元4中輸入，該背光控制單元生成用于依賴于平均值設置背光的強度的信號。將該信號輸入顯示控制器5。環(huán)境光水平通常用于在黑暗條件下降低顯示亮度并在光亮條件下增加其亮度。
[0016]由環(huán)境光水平處理器3輸出的相同平均值也被用作視頻處理器6的輸入，其可以改變顯示設備的各像素的亮度以增加或降低獨立于整體顯示亮度的像素的相對亮度值。這類處理被稱為動態(tài)范圍壓縮或色調(diào)映射；例如參見文章“’Display Adaptive ToneMapping’by R.Mantiuk et al in ACM Transactions on Graphics, Vol.27, N0.3, Article68of AuguSt2008”。平均值在視頻處理器6中用于控制動態(tài)范圍壓縮的強度以實現(xiàn)改變環(huán)境光的更好視覺體驗。
[0017]視頻處理器6的視頻輸入依賴于平均信號和來自背光控制單元4的表示背光強度的信號進行處理。視頻處理器的視頻輸出被輸入至顯示控制器5。
[0018]動態(tài)范圍壓縮使待顯示的內(nèi)容適應顯示設備的對比率(contrast ratio)。顯示設備的對比率被定義為顯示設備可以同時產(chǎn)生的最暗和最亮像素的亮度的差。待顯示的內(nèi)容具有由給定圖像或視頻幀內(nèi)的最暗和最亮細節(jié)的亮度的差確定的動態(tài)范圍。為了最佳地呈現(xiàn)內(nèi)容，顯示設備的對比率應大于待顯示的內(nèi)容的最大動態(tài)范圍。
[0019]顯示設備的對比率與完全黑暗中的對比率相比在存在環(huán)境光的條件下減小，主要是由于來自顯示設備的屏幕表面的反射。當環(huán)境光水平增加時，內(nèi)容的動態(tài)范圍和顯示設備的對比度可以通過兩種方式來匹配。首先，顯示設備的對比率可以通過增加顯示亮度，例如通過增加輸送至LCD顯示設備中的LED背光的功率或通過增加與OLED顯示設備上的白色像素相關聯(lián)的最大功率來增加。其次，內(nèi)容的動態(tài)范圍可以由動態(tài)范圍壓縮模塊使用各種算法之一來減小以匹配減小的對比度。
[0020]由于顯示亮度和動態(tài)范圍壓縮的變化的不同影響，因此使用相同的平均信號來控制顯示器亮度和動態(tài)范圍壓縮的強度不是最佳的。
[0021]人眼對顯示亮度的變化非常敏感，以使得快速變化通常引起刺激觀看者的可觀察到的閃光。同樣地，某些顯示設備，例如基于OLED技術的顯示設備，不能連續(xù)改變亮度并且只可以選擇離散的亮度水平。必須抑制基于環(huán)境光水平的一個水平與下一個水平之間的轉換以避免兩個離散值之間的快速切換。出于這個原因，廣泛采用移動窗口時間過濾和滯后的常見技術。
[0022]然而，動態(tài)范圍壓縮的強度的變化在不刺激觀看者的情況下可以迅速受到影響，尤其是如果動態(tài)范圍壓縮算法局部自適應，這意味著不同的處理強度可以應用于圖像或視頻幀的不同區(qū)域，這主要取決于其視覺內(nèi)容。這些局部自適應算法的實例是眾所周知的，例如參見專利US7302110。由于環(huán)境光對顯示對比度的影響主要是提高最低灰度級(其是對用戶可見的最暗像素強度)，因此此局部自適應算法可以可選擇地只調(diào)節(jié)受環(huán)境光影響最嚴重的這些像素。這暗示動態(tài)范圍壓縮強度可以基于實際光水平，如與較長期的平均值截然相反，如果實際光水平估計出錯或迅速變化，則沒有降低圖像質(zhì)量的風險。
[0023]因此，有利的是使用亮度控制和動態(tài)范圍壓縮控制的環(huán)境光水平的不同處理并提供環(huán)境光的不同估計量。這在根據(jù)本發(fā)明的顯示控制系統(tǒng)中實現(xiàn)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的顯不控制系統(tǒng)10。環(huán)境光傳感器11測量環(huán)境光水平。環(huán)境光水平值由第一環(huán)境光水平處理器12和第二環(huán)境光水平處理器13處理，這兩個處理器分別使用處理環(huán)境光水平的第一和不同的第二方法。
[0024]第一處理器12使用第一方法來形成環(huán)境光水平值的第一平均值，將該第一平均值輸入至亮度控制單元14。亮度控制單元14的輸出信號在顯示控制器15中被輸入，在該顯示控制器中其可以用于控制顯示亮度，例如通過設置顯示設備的背光的強度或通過設置諸如OLED顯示設備中的像素的最大亮度。
[0025]第二處理器13使用第二方法來形成環(huán)境光水平值的第二平均值，該第二平均值被輸入至視頻處理器16，其在該視頻處理器中用于設置動態(tài)范圍壓縮的強度。視頻處理器的視頻輸出被輸入至顯示控制器15。雖然示出的實施方式使用視頻輸入，但實施方式也可以用于輸入靜態(tài)圖像。
[0026]盡管圖2以分開的處理器的形式示出了環(huán)境光水平處理器12和13，但是它們可以集成到單個處理器中。這同樣適用于在元件12-16的任意一個中使用的處理器，其中的兩個或多個可以集成到一個處理器中。該處理可以在電路的硬件中實現(xiàn)或可以被實現(xiàn)為數(shù)字處理器中的計算機程序。
[0027]從環(huán)境光傳感器11獲得的環(huán)境光水平可以被時間平均處理，例如以避免由于由用戶用他的手遮住傳感器導致的不正確測量的快速變化。時間平均處理的常見方法是移動窗口方法，其在環(huán)境光水平的N個最近讀數(shù)Li上形成時間相關的第一平均值ALlj: [0028]
【權利要求】
1.一種在顯示設備中根據(jù)環(huán)境光水平控制屏幕亮度和顯示數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍壓縮的強度的方法，所述方法包括以下步驟: 從一個或多個環(huán)境光傳感器獲取環(huán)境光水平值； 使用第一方法對所述環(huán)境光水平值求平均值以獲得第一平均值； 使用不同的第二方法對所述環(huán)境光水平值求平均值以獲得第二平均值； 使用所述第一平均值來控制所述屏幕亮度；以及 使用所述第二平均值來控制所述動態(tài)范圍壓縮的強度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一方法利用第一時間平均值計算并且所述第二方法利用不同的第二時間平均值計算。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述第一時間平均值計算的時間段長于所述第二時間平均值計算的時間段。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其中，所述第一時間平均值計算和/或所述第二時間平均值計算使用移動窗口平均值計算。
5.根據(jù)權利要求2、3或4所述的方法，其中，當一個或多個最新獲取的環(huán)境光水平中的至少一個與當前的第一平均值或第二平均值偏離大于預定閾值時重置平均值計算窗口。
6.根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其中，所述第二時間平均值計算使用遞歸平均值計算。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，使用多個環(huán)境光傳感器，其中，所述第一方法在所述環(huán)境光傳感器上形成第一加權平均值并且所述第二方法在所述環(huán)境光傳感器上形成不同的第二加權平均值。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述第一加權平均值在所述多個環(huán)境光傳感器上進行相等加權。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的方法，其中，所述第二加權平均值向所述多個環(huán)境光傳感器中的面向與所述顯示設備的正面相同的方向的環(huán)境光傳感器進行更重地加權。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述動態(tài)范圍壓縮局部自適應。
11.一種顯示控制系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法的處理器。
12.—種顯示裝置，包括顯示設備和根據(jù)權利要求11所述的顯示控制系統(tǒng)。
13.一種計算機程序，適于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法。
14.一種數(shù)據(jù)載體，包括根據(jù)權利要求13所述的計算機程序。
【文檔編號】G09G5/00GK103946917SQ201280050264
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權日:2011年8月22日
【發(fā)明者】邁克爾·圖施 申請人:頂級公司