CN100466035C - 伽马调整装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种gamma调整装置，用以调整图像信号的每一像素的灰阶值。gamma调整装置包含测量单元、第一处理单元、第二处理单元以及第三处理单元。测量单元用以测量N个参考灰阶值的亮度。第一处理单元用以将N个参考灰阶值的亮度进行正规化处理，以产生N个正规化参考值。第二处理单元用以将N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生N个调整灰阶值。第三处理单元用以根据N个参考灰阶值以及N个调整灰阶值，建立调整准则。根据调整准则，gamma调整装置可将图像信号的每一像素的灰阶值调整为符合标准gamma曲线。

Description

伽马调整装置及其方法

技术领域

本发明是关于一种gamma(伽马)调整装置及其方法，特别是关于一种可有效改善平面显示器(Flat panel display，FPD)的gamma特性的gamma调整装置及其方法。

背景技术

由于传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)的荧光粉特性为gamma2.2，因此图像信号是以gamma 0.45来呈现，人眼看到的图像才会是gamma 1.0的图像。目前，平面显示器(Flat panel display，FDP)是沿用gamma 0.45的图像信号，所以FDP的gamma特性亦需转换为gamma 2.2，才能与图像信号互相配合。

一般而言，将gamma值调整至定值是非常重要的，如此显示于屏幕上的色彩才会一致。不稳定的gamma值不但无法保证设备与设备间一致的色彩，更无法使色彩保持稳定。因此，对于好的屏幕而言，不仅gamma值需达到定值，更要稳定性够，才能维持定值。藉此，显示于屏幕上的色彩才会一致。

对液晶显示面板而言，影响gamma的因素有电阻值、背光元件、制程的稳定性等。本发明的主要范畴是在于提供一种gamma调整装置及其方法，通过改善电压的电压差，以解决上述问题。

发明内容

本发明的范畴在于提供一种gamma调整装置及其方法，在不改变硬件电阻值的情况下，修正面板的gamma特性。

根据一较佳具体实施例，本发明的gamma调整装置用以调整图像信号的每一像素(Pixel)的灰阶值(Gray level)。gamma调整装置包含测量单元(Measuring unit)、第一处理单元(Processing unit)、第二处理单元以及第三处理单元。测量单元用以测量N个参考灰阶值(Reference gray level)的亮度，N为自然数。第一处理单元用以将N个参考灰阶值的亮度进行正规化(Normalization)处理，以产生对应N个参考灰阶值的N个正规化参考值。第二处理单元用以将N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应N个参考灰阶值的N个调整灰阶值。第三处理单元用以根据N个参考灰阶值以及N个调整灰阶值，建立调整准则。当图像信号的像素输入gamma调整装置时，gamma调整装置会根据调整准则，将每一像素的灰阶值调整为符合标准gamma曲线。

因此，根据本发明的gamma调整装置，只需测量特定参考灰阶值的亮度，并且与标准gamma曲线做比较，即可将图像信号调整为符合面板的gamma特性，大幅提升面板的gamma调整速度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种gamma调整方法，用以调整像素的灰阶值，该方法包含下列步骤：(a)测量N个参考灰阶值的亮度，N为自然数；(b)将该N个参考灰阶值的亮度进行正规化处理，以产生对应该N个参考灰阶值的N个正规化参考值；(c)将该N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应该N个参考灰阶值的N个调整灰阶值；(d)根据该N个参考灰阶值以及该N个调整灰阶值，建立调整准则；以及(e)根据该调整准则，将该像素的该灰阶值调整为符合该标准gamma曲线的灰阶值。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是绘示显示系统的功能方块图。

图2是绘示根据本发明一较佳具体实施例的gamma调整装置的功能方块图。

图3是绘示Novatek所定义的参考灰阶值。

图4是绘示图像信号经本发明调整后的结果。

图5为根据本发明一较佳具体实施例的gamma调整方法的流程图。

[主要元件标号说明]

1：显示系统　　　　　　　　　10：gamma调整装置

100：测量单元                102、104、106：处理单元

108：误差扩散单元            12：面板

2：图像信号                  S100～S110：流程步骤

具体实施方式

请参阅图1以及图2，图1是绘示显示系统1的功能方块图。图2是绘示根据本发明一较佳具体实施例的gamma调整装置10的功能方块图。本发明提供一种gamma调整装置10，用以于显示系统1中调整图像信号2的每一像素(Pixel)的灰阶值(Gray level)，以符合面板12的gamma特性。于此实施例中，显示系统1可为平面显示器，如等离子体显示器、液晶显示器等。以等离子体显示器为例，其驱动IC可以分为Data IC以及Gate IC两种不同的规格，其中，Gate IC主要负责横向等离子体显示器上面的信号是否可以on/off的用途，而Data IC主要是将相关画面数据给予输入。

如图2所示，gamma调整装置10包含测量单元(Measuring unit)100、第一处理单元(Processing unit)102、第二处理单元104、第三处理单元106以及误差扩散单元108。

测量单元100用以测量N个参考灰阶值(Reference gray level)的亮度，N为自然数。参考灰阶值是由Data IC的规格所定义。请参阅图3，图3是绘示Novatek所定义的参考灰阶值。如图3所示，X1～X9为参考灰阶值，并且每一参考灰阶值X1～X9分别对应具有正极性(Positive-polarity)的参考电压V1～V9以及具有负极性(Negative-polarity)的参考电压V10～V18。以下将根据Novatek所定义的参考灰阶值说明本发明的应用，但不以此为限。

于此实施例中，测量单元100测量得到的参考灰阶值X1～X9的亮度系列示于下表一。

表一

 

参考灰阶值	亮度
		1(X1)	0.53(L1)
32(X2)	7.48(L2)
		64(X3)	29.42(L3)
96(X4)	75.21(L4)
		128(X5)	135(L5)
160(X6)	214.1(L6)

 

192(X7)	310.2(L7)
		224(X8)	422.8(L8)
254(X9)	548.3(L9)

于此实施例中，第一处理单元102耦接于测量单元100。第一处理单元102根据下列公式一，将参考灰阶值X1～X9的亮度进行正规化(Normalization)处理，以产生对应参考灰阶值X1～X9的九个正规化参考值。

公式一： $\mathrm{Nor}\_\mathrm{Ln}=\frac{\mathrm{Ln}-L1}{L9-L1}.$

于公式一中，Ln代表第n个参考灰阶值的亮度，Nor_Ln代表第n个正规化参考值。对应参考灰阶值X1～X9的九个正规化参考值系列示于下表二。

表二

 

参考灰阶值	亮度	正规化参考值
			1(X1)	0.53(L1)	0(Nor_L1)
32(X2)	7.48(L2)	0.012688(Nor_L2)
			64(X3)	29.42(L3)	0.052741(Nor_L3)
96(X4)	75.21(L4)	0.136335(Nor_L4)
			128(X5)	135(L5)	0.245486(Nor_L5)
160(X6)	214.1(L6)	0.38989(Nor_L6)
			192(X7)	310.2(L7)	0.565329(Nor_L7)
224(X8)	422.8(L8)	0.770889(Nor_L8)
			254(X9)	548.3(L9)	1(Nor_L9)

于此实施例中，第二处理单元104耦接于第一处理单元102，用以将九个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应参考灰阶值X1～X9的九个调整灰阶值。标准gamma曲线是可经由下列公式二产生。

公式二： ${\left(\frac{x}{255}\right)}^{\mathrm{\δ}}.$

举例而言，若面板12的gamma特性为gamma2.2，则公式二中的δ即为2.2。于公式二中，x代表任一灰阶值。以下将根据gamma 2.2说明本发明的应用，但不以此为限。举例而言，对应参考灰阶值32(X2)的正规化参考值为0.012688(Nor_L2)，其对应到最接近的gamma 2.2的值为0.012664(x＝35)；对应参考灰阶值64(X3)的正规化参考值为0.052741(Nor_L3)，其对应到最接近的gamma 2.2的值为0.052842(x＝67)，以此类推。对应参考灰阶值X1～X9的九个调整灰阶值(Y1～Y9)是列示于下表三。

表三

 

参考灰阶值	调整灰阶值
		1(X1)	1(Y1)
32(X2)	35(Y2)
		64(X3)	67(Y3)
96(X4)	103(Y4)
		128(X5)	135(Y5)
160(X6)	166(Y6)
		192(X7)	197(Y7)
224(X8)	227(Y8)
		254(X9)	254(Y9)

于此实施例中，第三处理单元106耦接于第二处理单元104。第三处理单元106用以根据上述九个参考灰阶值(X1～X9)以及九个调整灰阶值(Y1～Y9)，建立调整准则。调整准则为下列所示的关系式：

当G_in等于0或255时，则G_out等于G_in；以及

当G_in大于或等于Y_i且G_in小于Y_i+1时，则 $G_{\mathrm{out}}=(G_{\mathrm{in}}-Y_i)*\left(\frac{X_{i+1}-X_i}{Y_{i+1}-Y_i}\right)+Y_i,$ i为介于1与N-1间的整数指标。

于上述的调整准则中，G_in代表像素的灰阶值，G_out代表调整后的像素的灰阶值，X_i代表九个参考灰阶值(X1～X9)中的第i个参考灰阶值，Y_i代表九个调整灰阶值(Y1～Y9)中的第i个调整灰阶值。当图像信号2输入显示系统1的gamma调整装置10时，gamma调整装置10会根据上述的调整准则，将图像信号2的每一像素的灰阶值G_in调整为符合标准gamma曲线(如此实施例的gamma2.2)的灰阶值G_out。

举例而言，若像素的灰阶值G_in为35，则其调整后的灰阶值G_out为32。由于面板12的gamma特性为gamma2.2，调整后的灰阶值(G_out＝32)即可于面板12上精确地呈现灰阶值为35的亮度。

于本发明的另一较佳具体实施例中，亦可根据上述的调整准则建立对照表(Look-up table)。对照表记录多个输入灰阶值G_in以及多个输出灰阶值G_out，并且每一输出灰阶值G_out分别对应于输入灰阶值G_in的其中之一，如下表四所示。

表四

 

输出灰阶值G<sub>out</sub>	输入灰阶值G<sub>in</sub>
		0	0
1	1
		1.911765	2
2.823529	3
		...	...
32	35
		36	36
...	...
		64	67
67.888889	68
		...	...
255	255

最后，再经由耦接于第三处理单元106的误差扩散单元108将调整后的图像信号2的每一像素的变化误差(小数部分)，加以扩散。藉此，调整后的图像信号2即可于面板12上精确地呈现符合面板12的gamma特性的亮度。

请参阅图4，图4是绘示图像信号经本发明调整后的结果。由图4可明显看出，图像信号经本发明调整后几乎完全符合标准gamma2.2曲线。

请参阅图5，图5为根据本发明一较佳具体实施例的gamma调整方法的流程图。请一并参阅图1至图3，本发明的图像处理方法用以于显示系统1中调整图像信号2的每一像素的灰阶值，以符合面板12的gamma特性。根据上述的较佳具体实施例，本发明的gamma调整方法包含下列步骤：

步骤S100：测量N个参考灰阶值的亮度(以Nova tek所定义的参考灰阶值为例，N＝9)；

步骤S102：将N个参考灰阶值的亮度进行正规化处理，以产生对应N个参考灰阶值的N个正规化参考值；

步骤S104：将N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应N个参考灰阶值的N个调整灰阶值；

步骤S106：根据N个参考灰阶值以及N个调整灰阶值，建立调整准则；

步骤S108：根据调整准则，将像素的灰阶值调整为符合标准gamma曲线的灰阶值；

步骤S110：将调整后的像素的变化误差(小数部分)，加以扩散。

相较于现有技术，根据本发明的gamma调整装置及其方法，只需测量Da taIC所定义的特定参考灰阶值的亮度，并且与标准gamma曲线(视面板的gamma特性而定)做比较，即可将图像信号调整为符合面板的gamma特性，大幅提升面板的gamma调整速度。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (12)

1.一种gamma调整装置，用以调整像素的灰阶值，该装置包含:

测量单元，用以测量N个参考灰阶值的亮度，N为自然数；

第一处理单元，耦接于该测量单元，用以将该N个参考灰阶值的亮度进行正规化处理，以产生对应该N个参考灰阶值的N个正规化参考值；

第二处理单元，耦接于该第一处理单元，用以将该N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应该N个参考灰阶值的N个调整灰阶值；以及

第三处理单元，耦接于该第二处理单元，用以根据该N个参考灰阶值以及该N个调整灰阶值，建立调整准则；

其中，当该像素的灰阶值输入该gamma调整装置时，该gamma调整装置会根据该调整准则，将该像素的该灰阶值调整为符合该标准gamma曲线的灰阶值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中该调整准则为下列所示的关系式:

当G_in等于0或255时，则G_out等于G_in；以及

当G_in大于或等于Y_i且G_in小于Y_i+1时，则 $G_{\mathrm{out}}=(G_{\mathrm{in}}-Y_i)*\left(\frac{X_{i+1}-X_i}{Y_{i+1}-Y_i}\right)+Y_i,$ i为介于1与N-1间的整数指标；

其中，G_in代表该像素的该灰阶值，G_out代表调整后的该像素的该灰阶值，X_i代表该N个参考灰阶值中的第i个参考灰阶值，Y_i代表该N个调整灰阶值中的第i个调整灰阶值。

3.根据权利要求1所述的装置，其中该调整准则为对照表，该对照表记录多个输入灰阶值以及多个输出灰阶值，所述多个输出灰阶值中的每一个分别对应于所述多个输入灰阶值的其中之一，该像素的该灰阶值是属于所述多个输入灰阶值的其中之一，调整后的该像素的该灰阶值是属于所述多个输出灰阶值的其中之一。

4.根据权利要求3所述的装置，其中该对照表是根据下列所示的关系式而建立:

当G_in等于0或255时，则G_out等于G_in；以及

当G_in大于或等于Y_i且G_in小于Y_i+1时，则 $G_{\mathrm{out}}=(G_{\mathrm{in}}-Y_i)*\left(\frac{X_{i+1}-X_i}{Y_{i+1}-Y_i}\right)+Y_i$ i为介于1与N-1间的整数指标；

其中，G_in代表该输入灰阶值，G_out代表该输出灰阶值，X_i代表该N个参考灰阶值中的第i个参考灰阶值，Y_i代表该N个调整灰阶值中的第i个调整灰阶值。

5.根据权利要求1所述的装置，还包含误差扩散单元，耦接于该第三处理单元，用以将调整后的该像素的变化误差，加以扩散。

6.根据权利要求1所述的装置，其中该N个参考灰阶值是由Data IC所定义。

7.一种gamma调整方法，用以调整像素的灰阶值，该方法包含下列步骤:

(a)测量N个参考灰阶值的亮度，N为自然数；

(b)将该N个参考灰阶值的亮度进行正规化处理，以产生对应该N个参考灰阶值的N个正规化参考值；

(c)将该N个正规化参考值与标准gamma曲线做比较，以产生对应该N个参考灰阶值的N个调整灰阶值；

(d)根据该N个参考灰阶值以及该N个调整灰阶值，建立调整准则；以及

(e)根据该调整准则，将该像素的该灰阶值调整为符合该标准gamma曲线的灰阶值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中该调整准则为下列所示的关系式:

当G_in等于0或255时，则G_out等于G_in；以及

当G_in大于或等于Y_i且G_in小于Y_i+1时，则 $G_{\mathrm{out}}=(G_{\mathrm{in}}-Y_i)*\left(\frac{X_{i+1}-X_i}{Y_{i+1}-Y_i}\right)+Y_i,$ i为介于1与N-1间的整数指标；

其中，G_in代表该像素的该灰阶值，G_out代表调整后的该像素的该灰阶值，X_i代表该N个参考灰阶值中的第i个参考灰阶值，Y_i代表该N个调整灰阶值中的第i个调整灰阶值。

9.根据权利要求7所述的方法，其中该调整准则为对照表，该对照表记录多个输入灰阶值以及多个输出灰阶值，所述多个输出灰阶值中的每一个分别对应于所述输入灰阶值的其中之一，该像素的该灰阶值是属于所述多个输入灰阶值的其中之一，调整后的该像素的该灰阶值是属于所述多个输出灰阶值的其中之一。

10.根据权利要求9所述的方法，其中该对照表是根据下列所示的关系式而建立:

当G_in等于0或255时，则G_out等于G_in；以及

当G_in大于或等于Y_i且G_in小于Y_i+1时，则 $G_{\mathrm{out}}=(G_{\mathrm{in}}-Y_i)*\left(\frac{X_{i+1}-X_i}{Y_{i+1}-Y_i}\right)+Y_i,$ i为介于1与N-1间的整数指标；

其中，G_in代表该输入灰阶值，G_out代表该输出灰阶值，X_i代表该N个参考灰阶值中的第i个参考灰阶值，Y_i代表该N个调整灰阶值中的第i个调整灰阶值。

11.根据权利要求7所述的方法，还包含下列步骤:

(f)将调整后的该像素的变化误差，加以扩散。

12.根据权利要求7所述的方法，其中该N个参考灰阶值是由Data IC所定义。

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