CN100529846C

CN100529846C - 一种优化液晶显示器中显示对比度的方法及装置

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Publication number: CN100529846C
Application number: CNB2006100612499A
Authority: CN
Inventors: 黄凯华; 蔡浩勇
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2026-06-20
Also published as: CN101093290A

Abstract

本发明公开了一种优化LCD显示对比度的装置，包括图像信号放大器和背光源，还包括峰值检测器和谷值检测器，其中，峰值检测器，其输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，用于对图像亮度信号的峰值进行检测，输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的峰值自动增益控制AGC控制端，用于根据检测到的图像亮度信号峰值对所述的图像亮度信号的幅度进行控制，使所述的图像亮度信号依照特定响应曲线放大；谷值检测器，其输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，用于对图像亮度信号的谷值进行检测，输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的黑电平控制端，用于改变所述的图像亮度信号放大器的偏压使所述的图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

Description

一种优化液晶显示器中显示对比度的方法及装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体来说，涉及图像处理技术。

背景技术

LCD(液晶)显示板属非主动发光器件，本身不发光，它只是按照输入信号的内容或者说根据输入信号的控制，改变其对应位置的透光率，通过背光源的照射而形成可视图像。在完全没有信号输入时，LCD显示板具有一个固有的最低透光率，因此显示板也并不是全黑，而是有一定的亮度，不过这一亮度很小，用户视觉上无法感觉到。

如上所述，LCD根据输入信号改变对应位置的透光率，因此，LCD显示器存在这样的问题：图像对比度会随着图像内容的不同而表现出明显的差别，有时候这对观感会产生不利影响。例如，在观看明亮图像时，视频信号峰值接近100％，其图像对比度可达数百倍(一般在500∶1以上)，对比度足够。但是，当图像内容变得较暗时，即信号峰值在其最大允许值的30％以下，图像对比度就降低很多，例如当图像中最亮部位的亮度只有几十尼特时，对比度就只有几十倍，这时候用户肉眼观察到的是图像的黑色部分不够黑。

这个问题主要是由人眼的视觉特性引起的，由于人眼在观看较暗图像时，为了尽可能的看得清楚一些，瞳孔会自然放大以让尽量多的光线投射进来，这是人的生理效应，然而，这样一来，图像的黑色部位看起来就会显得不够黑，图像对比度恶化，感觉很不自然。

显然，人眼的视觉特性是无法改变的，有必要从LCD显示器着手解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化LCD显示对比度的方法及装置，以解决现有技术中当图像内容较暗时对比度不够高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种优化液晶显示器中显示对比度的装置，包括图像亮度信号放大器，还包括第一峰值检测器，其中，

第一峰值检测器，其输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，用于对图像亮度信号的峰值进行检测，输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的峰值自动增益控制AGC控制端，用于根据检测到的图像亮度信号峰值对所述的图像亮度信号的幅度进行控制，使所述的图像亮度信号依照特定响应曲线放大。

还包括，谷值检测器，其输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，用于对图像亮度信号的谷值进行检测，输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的黑电平控制端，用于改变所述的图像亮度信号放大器的偏压使所述的图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

其中所述的峰值AGC控制为针对亮度信号进行的自动增益控制。

其中所述第一峰值检测器为由二极管及阻容元件构成的无源峰值检测电路，其充放电时间常数由所述的阻容元件的参数决定。

其中所述谷值检测器为由二极管及阻容元件构成的无源谷值检测电路，其充放电时间常数由所述的阻容元件的参数确定。

本发明还公开了一种优化液晶显示器中显示对比度的方法，所述的方法包括如下步骤：

a、检测图像亮度信号的峰值；

b、根据检测到的图像亮度信号的峰值对所述图像亮度信号的幅度进行控制。

其中步骤a具体包括：

a1、峰值检测器对图像亮度信号的峰值进行检测；

其中步骤b具体包括：

b1、根据检测到的图像亮度信号峰值通过自动增益控制AGC对所述的图像亮度信号的幅度进行控制，。

其中步骤a还包括：

谷值检测器对图像亮度信号的谷值进行检测；

其中步骤b还包括：

根据检测到的图像亮度信号谷值改变所述的图像亮度信号放大器的偏压使所述的图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

其中步骤b还包括：根据第二峰值检测器检测到的原始输入图像亮度信号的峰值对背光源亮度进行控制。

其中步骤b还包括：将检测到的原始图像亮度信号峰值和其与谷值的平均值按一定比例混合之后对背光源亮度进行控制。

其中所述的根据检测到的原始输入的图像亮度信号的峰值对背光源亮度进行控制，具体为使背光源亮度依照原始图像输入信号的γ修正曲线变化。

本发明克服现有技术的不足，采用对图像亮度信号的峰值和谷值进行检测并根据检测到的峰值和谷值控制图像亮度信号幅度的技术方案，不论原始图像亮度信号峰值大小，经过本发明提供的方法处理之后，在显示屏上都可得到良好对比度的图像，避免出现在较暗图像显示时其黑色部位感到不够黑的情况；另外，由于本发明的方法在获得最大对比度的同时，背光源亮度除了以原始输入图像亮度信号的峰值进行自动控制之外，还可使用一定比例的平均值来控制，因此可以减少显示屏在出现大面积高亮度画面时的刺眼现象。

附图说明

图1为本发明原理方框图；

图2A为峰值检测电路图；

图2B为谷值检测电路图；

图3为受AGC控制的图像放大器的响应曲线图；

图4为亮度、对比度变化曲线图。

具体实施方式

本发明的基本原理是对LCD显示器的输入视频亮度信号电压进行峰值检测，根据检测到的峰值对视频亮度信号的幅度进行控制，使图像亮度信号依照特定响应曲线被放大，同时对输入视频亮度信号的谷值进行检测，通过改变放大器的偏压使图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

现举一例对本发明作进一步说明。

本发明所述的优化液晶显示器中显示对比度的系统如图1所示，包括：

图像亮度信号放大器、背光源、第一峰值检测器和谷值检测器，其中：

第一峰值检测器输入端联结到图像亮度信号放大器的输出端，对图像亮度信号的峰值进行检测，输出信号联结到图像亮度信号放大器的峰值AGC控制端，对视频亮度信号的幅度进行控制，使图像亮度信号依照特定响应曲线被放大；同时，由第二峰值检测器检出的原始输入图像亮度信号峰值还可用于背光源亮度控制。

本实施例所述的峰值AGC控制为只针对亮度信号进行的自动增益控制，不针对色度信号进行的自动增益控制。

谷值检测器输入端联结到图像亮度信号放大器的输出端，对图像亮度信号的谷值(最小值)进行检测，输出信号联结到图像亮度信号放大器的黑电平控制端，通过改变放大器的偏压使图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

其中，如图2A所示，第一峰值检测器可以是由二极管及阻容元件构成的无源峰值检测电路，其充放电时间常数由电路中阻容元件的参数决定。

同理，如图2B所示，谷值检测器可以是由二极管及阻容元件构成的无源谷值检测电路，其充放电时间常数由电路中阻容元件的参数确定。

图像亮度输入信号被图像亮度信号放大器放大之后，分三路输出：

一路送去显示；一路送去第一峰值检测器，检测出亮度信号峰值；一路送去谷值检测器，检测出亮度信号谷值；

同时，图像信号放大器又受信号峰值和信号谷值的控制，检测出的亮度信号峰值作为AGC(自动增益控制)电压加到图像亮度信号放大器的AGC端，从而得到峰值合适的视频亮度输出信号；检测出的亮度信号谷值加到图像亮度信号放大器的黑电平控制端，控制其偏压，使视频亮度信号谷值电压在任何时候都保持在黑电平上。

也就是说，在视频亮度信号的最大值控制下，使图像亮度信号放大器具有图3所示的响应曲线，当信号峰值小于最大值的30％的时候，进行线性放大；当峰值大于最大值的30％的时候一律放大到最大或接近最大峰值，也就是对视频亮度信号进行最大化处理。

与此同时，另外还可利用原始输入亮度信号峰值对背光源的亮度进行自动控制，使背光源亮度始终跟随原始输入亮度信号的幅度变化而变化。

下面结合图4来说明经过上述处理的效果：

假设LCD的透光特性如下：输入亮度信号峰值幅度为100％时，其透光率为100％；输入亮度信号电平为黑电平时，其透光率为0.2％。

图4A表示未经处理的明亮信号的显示效果。此时，因为是明亮信号，图像输入信号(视频亮度信号)电平为100％，假设背光源亮度为500尼特，由于透光率是100％，因此图像最亮部位对应着背光源的亮度，也是500尼特；因为屏对应于黑电平的透光率为0.2％，那么，图像最黑部位的亮度就是1尼特，图像最大对比度就等于500尼特/1尼特＝500。

图4B表示未经处理的较暗图像信号的显示效果。此时，因为是较暗的图像，视频信号电平仅为最大值的30％，背光源亮度仍为500尼特，由于图像亮度与背光源的亮度呈线性关系，所以图像最亮部位对应的亮度是150尼特(为最大值的30％)，图像最黑部位的亮度仍为1尼特，那么，此时的图像最大对比度就是150尼特/1尼特＝150(为易于理解，未考虑γ修正)

图4C表示经处理后较暗图像信号的显示效果(信号电平小于30％)。

此时，因为是较暗的图像，假设视频亮度信号电平仅为最大值的30％，由于有峰值AGC的控制，图像亮度信号放大器输出的视频亮度信号电压就按照图3所示的AGC响应曲线而变。

在此，对图像亮度有两种处理方式：

1、保持对比度不变。

保持对比度不变，也就是显示较暗图像信号时的对比度跟显示明亮图像信号时一样。

由于此时输入的视频亮度信号电压只有最大值的30％，放大后的亮度信号电压接近最大值，为了说明方便姑且认为它就等于最大值。根据这一原始输入峰值信号，背光源的亮度将要被降到相应的水平，即此时背光源的亮度不再是500尼特，而是150尼特，因为图像亮度与背光源的亮度呈线性关系，所以图像最亮部位对应的亮度是150尼特，图像最黑部位的亮度仅为0.3尼特(由显示屏的透光率0.2％决定的)，那么，此时的图像最大对比度就是150/0.3＝500，这正说明本发明可以在任何信号(不同对比度及黑电平)输入时，都会得到良好的图像对比度，给出良好的显示效果。

2、保持背光源的亮度不变。

在处理较暗图像时，也可以不改变背光源的亮度，此时图像除了对比度良好之外，图像会显得更加明亮。

另外，如果在本发明的基础上，用亮度信号峰值再加上平均值两者按一定比例混合之后去控制背光源的亮度，那将可以在显示大面积高亮度图像时及时将背光源的亮度调下来，避免刺眼。

Claims

1、一种优化液晶显示器中显示对比度的装置，包括图像信号放大器，其特征在于，还包括第一峰值检测器和谷值检测器，其中，

第一峰值检测器，其输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，用于对图像亮度信号的峰值进行检测，输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的峰值自动增益控制端，用于根据检测到的图像亮度信号峰值对所述的图像亮度信号的幅度进行控制，使所述的图像亮度信号依照特定响应曲线放大；

谷值检测器，用于对图像亮度信号的谷值进行检测，以及用于改变所述的图像亮度信号放大器的偏压使所述的图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的峰值自动增益控制端针对图像亮度信号进行的自动增益控制。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一峰值检测器为由二极管及阻容元件构成的无源峰值检测电路，其充放电时间常数由所述的阻容元件的参数决定。

4、权利要求1所述的装置，所述谷值检测器的输入端联结到所述的图像亮度信号放大器的输出端，所述谷值检测器的输出端联结到所述的图像亮度信号放大器的黑电平控制端。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谷值检测器为由二极管及阻容元件构成的无源谷值检测电路，其充放电时间常数由所述的阻容元件的参数确定。

6、一种优化液晶显示器显示对比度的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

a、第一峰值检测器对图像亮度信号的峰值进行检测；根据检测到的图像亮度信号峰值通过自动增益控制端对所述的图像亮度信号的幅度进行控制；

b、谷值检测器对图像亮度信号的谷值进行检测，根据检测到的图像亮度信号峰值通过自动增益控制端对所述的图像亮度信号的幅度进行控制；根据检测到的图像亮度信号谷值改变所述的图像亮度信号放大器的偏压使所述的图像亮度信号中最暗部分的电平达到黑电平。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中所述方法还包括：根据第二峰值检测器检测到的原始输入图像亮度信号的峰值对背光源亮度进行控制。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤b还包括：将检测到的原始图像亮度信号峰值和其与谷值的平均值按一定比例混合之后对背光源亮度进行控制。

9、根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，所述的根据检测到的原始输入的图像亮度信号的峰值对背光源亮度进行控制，具体为使背光源亮度依照原始图像输入信号的γ修正曲线变化。