CN100531341C - 一种亮度补偿装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种亮度补偿装置与方法，应用于电子装置上。该亮度补偿装置包括一环境侦测器、一处理器与一亮度补偿单元。环境侦测器用以侦测环境亮度，并输出相对应的亮度侦测值；处理器耦接至环境侦测器，以依据亮度侦测值输出一补偿参数；亮度补偿单元耦接至处理器，用以依据补偿参数补偿多媒体资料的像素的亮度值，并输出已补偿的多媒体资料。亮度补偿方法包括侦测环境亮度，并得到相对应的亮度侦测值；依据此亮度侦测值产生一补偿参数；依据补偿参数补偿多媒体资料的像素的亮度值，并输出一已补偿的多媒体资料。应用本发明，能够使电子装置动态地调整多媒体资料的像素的亮度值，以改善显示影像的品质，并提供使用者更主观愉悦地观赏影像/影片的经验。

Description

一种亮度补偿装置与方法
技术领域
本发明是有关于一种亮度补偿装置与方法，特别是有关于一种依据环境亮度直接对多媒体资料的像素的亮度值作补偿的亮度补偿装置与方法。
背景技术
请参照图1，其绘示一使用一迦玛校正单元的传统可携式装置。可携式装置100，例如是一手机或一个人数字助理(PDA)，通常使用一色调重现单元110(例如是迦玛校正单元)对一输入多媒体资料Dm，例如是影像或影片资料作色调重现曲线映射(例如是迦玛曲线映射)，并输出相对应的已校正的多媒体资料Dc至液晶显示器(LCD)120以作显示之用。由于人眼视觉系统的环境效应(surround effect)，色调重现单元(例如迦玛校正单元)110通常会在一较暗的环境下低补偿(under-compensate)迦玛曲线(即，端到端迦玛值大约为1.1至1.2)，如此一来使用者在观赏影像/视频时，液晶显示器(LCD)120可提供更主观愉悦地视觉经验。
然而，使用者可能会在不同照明状况的环境下观赏影像或影片，因此，使用同一迦玛曲线作校正是缺乏灵活性的，且无法保证多媒体资料可正确的校正。因此，就需要一种可以克服此缺点的可携式装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在于提供一种亮度补偿装置与方法。多媒体资料的像素的亮度值可以依据一环境侦测器所得到的环境亮度信息来作补偿。
根据本发明的目的，提出一种亮度补偿装置，应用于一电子装置。该电子装置具有一显示器，用以显示多媒体资料。该亮度补偿装置包括一环境侦测器、一处理器与一亮度补偿单元。环境侦测器包括一影像传感器，依据多个曝光时间值，撷取多个影像，并输出相对应的多个影像信号；以及一影像信号处理单元，处理这些影像信号，并输出多个相对应的影像亮度值。处理器耦接至环境侦测器，以依据曝光时间值与影像亮度值的映射曲线中较大斜率部分所对应的亮度参考值得到一较佳曝光时间值，并依据该较佳曝光时间值与一预设曝光时间参考值之间的比较输出一补偿参数。亮度补偿单元耦接至处理器，以依据补偿参数对多媒体资料的像素的亮度值作补偿，并输出已补偿的多媒体资料至显示器。
根据本发明的目的，提出一种亮度补偿方法，用于一电子设备。该方法包括依据多个曝光时间值由环境中撷取多个影像，并得到相对应的多个影像亮度值，依据这些影像亮度值与这些曝光时间值的映射曲线中较大斜率部分所对应的亮度参考值，计算出一较佳曝光时间值；依据该较佳曝光时间值与一预设曝光时间参考值的比较结果产生一补偿参数；依据此补偿参数补偿多媒体资料的像素的亮度值，并得到一已补偿的多媒体资料。
应用本发明，能够使电子装置动态地调整多媒体资料的像素的亮度值，以改善显示影像的品质，并提供使用者更主观愉悦地观赏影像/影片的经验。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1时绘示已知使用迦玛校正单元的可携式装置的系统方块图。
图2A是绘示依照本发明一较佳实施例的电子装置的系统方块图。
图2B是绘示图2A中的亮度补偿装置的部分方块图，亮度补偿装置使用光传感器以侦测环境亮度。
图2C是绘示图2A中的亮度补偿装置的部分方块图，亮度补偿装置使用影像传感器以侦测环境亮度。
图3A是绘示依照发明的较佳实施例的亮度补偿方法的流程图。
图3B是绘示依照本发明的范例一的亮度补偿方法的流程图。
图3C是绘示依照本发明的范例二的亮度补偿方法的流程图。
图4是绘示依照本发明的一较佳实施例的曝光时间值与测得的影像亮度值的映射曲线图。
主要组件符号说明：
110：色调重现单元        120：液晶显示器
200：电子装置            210：液晶显示器
220：译码器
230：亮度补偿装置        232：环境侦测器
232a：光传感器           232b：影像传感器
232c：影像信号处理单元   234：处理器
236：亮度补偿单元        237：迦玛映射单元
238：存储器
具体实施方式
请参照图2A，其绘示依照本发明较佳实施例的一电子装置200的系统方块图。电子装置200，例如是手机或个人数字助理(PDA)，包括一液晶显示器(LCD)210、一译码器220与一亮度补偿装置230。译码器220用以对一储存于电子装置200的多媒体档案作译码，据以产生一已译码的多媒体资料Dm。多媒体档案可以是影像档案或视频档案，因此，译码器220可以是JPEG(Joint Photographic Experts Group)译码器或是MPEG(Moving PictureExperts Group)译码器。亮度补偿装置230用以依据环境亮度，补偿已译码的多媒体资料Dm的像素的亮度值，并输出已补偿的多媒体资料Dc至液晶显示器(LCD)210。液晶显示器(LCD)210显示对应于多媒体资料Dc的影像或视频以供播放影像或视频之用。请注意电子装置200并不限于使用在本实施例中的液晶显示器(LCD)210。电子装置200也可使用其它显示器，以作显示多媒体资料Dm之用。
电子装置200还包括一影像传感器(例如一相机)与一影像信号处理单元(ISP)。影像信号处理单元处理影像传感器所撷取的影像，已处理的影像资料输入至一亮度补偿单元，依据环境亮度，补偿此已处理的影像资料的像素的亮度值。然后，此已补偿的影像资料输出至液晶显示器(LCD)210以作为影像预览之用。
亮度补偿装置230包括一环境侦测器232、一处理器234与一亮度补偿单元236。环境侦测器232用以侦测环境亮度，并据此输出一亮度侦测值Ld。处理器234(例如是一中央处理器(CPU))耦接至环境侦测器232，并用以依据亮度侦测值Ld，输出一色调重现曲线索引值(tone reproduction curveindex)，例如是一迦玛曲线索引值(gamma curve index)Ig。判别装置处理器234，可以有一映射表以记录亮度侦测值与迦玛曲线索引值之间的映射关系。亮度补偿单元236耦接至处理器234，用以依据迦玛曲线索引值Ig补偿已译码的多媒体资料Dm的像素的亮度值，并输出已补偿的多媒体资料Dc至液晶显示器(LCD)210以作显示之用。
亮度补偿单元236包括一色调重现映射单元，例如是迦玛映射单元(gamma mapping unit)237与一存储器238。存储器238用以储存多个色调重现曲线查照表，例如是迦玛曲线查照表(LUT，gamma curve lookup table)。而迦玛映射单元237依据迦玛曲线索引值Ig从存储器238中选择迦玛曲线查照表，以对多媒体资料Dm执行相关的迦玛映射运算。
虽然在本实施例中，亮度补偿单元236包括一迦玛映射单元237，且处理器234是依据亮度侦测值Ld输出一迦玛映射索引值Ig，该亮度补偿单元236也可以使用其它色调重现曲线(tone reproduction curve，TRC)映射单元或任何其它的像素灰阶值补偿单元，以依据一色调重现曲线索引值或任何其它补偿参数来补偿多媒体资料Dm。只要多媒体资料Dm的像素的亮度值可以动态地依据环境亮度来调整，都不脱离本发明的精神与范围。
请参考图2B，其绘示图2A中的亮度补偿装置230的一部分方块图，亮度补偿装置230是使用一光传感器来感测环境亮度。在一范例中，环境侦测器232包括一光传感器232a，以感测环境光强度，并据以输出一正比于环境亮度的侦测电压值Vd。处理器234依据侦测电压值Vd与一预设电压参考值Vo的比较结果，输出迦玛曲线索引值Ig。在本实施例中，侦测电压值Vd与预设电压参考值Vo的比较结果可以被认为是亮度侦测值。此外，判别装置(处理器234)可以有一映射表，以记录侦测电压值与预设电压参考值的比较结果，及迦玛曲线索引值之间的映射关系。
请参考图2C，其绘示图2A中的亮度补偿装置230的一部分方块图，亮度补偿装置230是使用一影像传感器来感测环境亮度。如前所述，电子装置200进一步包括一影像传感器与一影像信号处理单元(ISP)。环境侦测器232可以包含影像传感器232b(例如一相机)与影像信号处理单元(ISP)232c以作环境感测。例如，影像传感器232b包括一互补金属氧化半导体(CMOS)传感器或一电荷耦合装置(CCD)。影像传感器232b依据多个曝光时间值Te撷取数张影像M，并输出相对应的多个影像信号Si。影像信号处理单元232c处理这些影像信号Si，并输出相对应的多个影像亮度值Lv。判别装置(处理器234)依据这些影像亮度值Lv与这些曝光时间值Te决定一迦玛曲线索引值Ig。
请参考图3A，其绘示依据本发明的较佳实施例的亮度补偿方法的流程图。首先，在步骤310中，侦测电子装置200的环境亮度，并得到一相对应的亮度侦测值Ld。接下来，在步骤320中，依据亮度侦测值Ld决定一补偿参数，例如迦玛曲线索引值Ig。最后，在步骤330中，依据此补偿参数对多媒体资料Dm的像素的亮度值作补偿，并将已补偿的多媒体资料Dc传送至液晶显示器(LCD)210以作显示之用。以下两个范例描述本发明所提出的亮度补偿方法如何依据环境亮度对多媒体资料Dm的像素的亮度值作补偿，其中，补偿参数是以一迦玛曲线索引值Ig为例。
范例一：
请参考图3B，其绘示依据本发明的第一实施例的亮度补偿方法的流程图。首先，在步骤310a，使用图2B中的环境侦测器232的光传感器232a，侦测环境亮度，并得到一对应的侦测电压值Vd。该侦测电压值是正比于环境亮度。接着，在步骤322a中，需要判断侦测电压值Vd是否大于一预设电压参考值Vo。若侦测电压值Vd大于预设电压参考值Vo，表示此环境够明亮，此流程进行至步骤324a，选择一第一迦玛曲线索引值，例如是γ＝1或1.1，以补偿像素的亮度值。最后，在步骤334a中，依据一相关于迦玛曲线索引值γ＝1或1.1的迦玛曲线查照表(LUT)对多媒体资料Dm的像素的亮度值作补偿。
若此侦测电压值Vd不大于预设电压参考值Vo，表示此环境的亮度较低，此方法的流程进行至步骤326a，选择一第二迦玛曲线索引值，例如是γ＝1.2或1.3，以补偿像素的亮度值。最后，在步骤336a中，依据一相关于迦玛曲线索引值γ＝1.2或1.3的迦玛曲线查照表(LUT)对多媒体资料Dm的像素的亮度值作补偿。因此，依据环境亮度可动态地调整多媒体资料Dm的像素的亮度值，以提供使用者更主观愉悦地观赏影像/视频的经验。
值得注意的是，由于以上范例仅有一个电压参考值Vo，此四个迦玛曲线索引值γ＝1、1.1、1.2与1.3是分为两组，第一组包含索引值γ＝1与1.1，第二组包含索引值γ＝1.2与1.3。当Vd小于(smaller than)Vo，选择第二组，否则，选择第一组。
由上述技术可容易推得，由于有四个迦玛曲线索引值γ＝1、1.1、1.2与1.3，可提供三个电压参考值vo1、Vo2、Vo3以选择迦玛曲线索引值，其中，Vo1小于Vo2，Vo2小于Vo3。当Vd小于Vo1，选择迦玛索引值γ＝1.3。当Vd小于Vo2，大于Vo1，选择迦玛索引值γ＝1.2。当Vd小于Vo3，大于Vo2，选择迦玛索引值γ＝1.1。当Vd大于Vo3，选择迦玛索引值γ＝1。
范例二：
请参考图3C，其绘示依据本发明的第二实施例的亮度补偿方法的流程图。首先，在步骤312b中，依据多个曝光时间值Te，使用如图2C中的环境侦测器232撷取多个影像M。接下来，处理所撷取的影像，得到多个影像亮度值Lv。影像亮度值含有环境亮度信息。接下来，在步骤314b中，依据曝光时间值Te与影像亮度值Lv得到一较佳曝光时间值Tex。
请参照图4，其绘示一依据本发明的较佳实施例的曝光时间值Te与所量得的影像亮度值Lv的映射曲线图。图4所绘示的映射曲线为九个曝光时间值Te(介于0到1/1000之间)与所量得的影像亮度值Lv(0～255)的映射曲线。如前所述，处理器234控制影像传感器232b，以依据九个均匀分布于0到1/1000任意曝光时间值Te来撷取九个影像M。曝光时间值Te为1/2、1/4、1/15、1/30、1/60、1/120、1/250、1/500与1/1000秒。然后，影像信号处理单元(ISP)232c处理所撷取的九个影像以得到九个影像亮度值，为250、247、245、245、240、190、120、60与35。然后，处理器234产生如图4所绘示的九个曝光时间值Te与九个影像亮度值Lv的映射曲线Cm。之后，CPU基于一亮度参考值Lr(例如是128)得到一较佳曝光时间值Tex，例如是1/250。在一较佳实施例中，亮度参考值Lr是依据映射曲线Cm的形状来决定的。为决定亮度参考值Lr，先决定出映射曲线Cm中具有相对较大斜率的部分，而亮度参考值Lr则是对应于该部分的实质上的中点(substantiallymiddle point)。一般而言，亮度参考值Lr会落在100与150之间。在本范例中，亮度参考值为128。
接着，在步骤322b中，将此较佳曝光时间值Tex与预设曝光时间参考值Tre(例如是1/100秒)做比较。预设曝光时间参考值Tre是由实验与经验决定。若此较佳曝光时间值Tex大于预设曝光时间参考值Tre，即表示电子装置200位于一相对较暗的环境中，例如是室内环境，因此需要较长的曝光时间。然后，此方法流程进行至步骤324b，来选择一第一迦玛曲线索引值，例如是γ＝1.2或1.3，以补偿像素的亮度值。最后，在步骤334b中，使用对应到γ＝1.2或1.3的迦玛曲线查照表来补偿多媒体资料Dm的像素的亮度值。若此较佳曝光时间值Tex不大于预设曝光时间参考值Tre，表示电子装置200位于一相对亮的环境中，例如是室外环境，因此需要较短的曝光时间。然后，此方法流程进行到步骤326b，选择一第二迦玛曲线索引值，例如是γ＝1或1.1，来补偿像素亮度。最后，在步骤336b中，使用对应于γ＝1或1.1的迦玛曲线查照表来补偿多媒体资料Dm的像素的亮度值。因此，多媒体资料Dm的像素的亮度值可以依据环境亮度动态地调整，以提供使用者更主观愉悦地观赏影像/影片的经验。
值得注意的是，由于以上范例仅有一个曝光时间参考值Tre，此四个迦玛曲线索引值γ＝1、1.1、1.2与1.3是分为两组，第一组包含索引值γ＝1与1.1，而第二组包含索引值γ＝1.2与1.3。当Tex小于(smaller than)Tre，选择第一组，否则，选择第二组。
由上述技术可容易推得，由于有四个迦玛曲线索引值γ＝1、1.1、1.2与1.3，可提供三个曝光时间参考值Tre1、Tre2、Tre3以选择迦玛曲线索引值，其中，Tre1小于Tre2，Tre2小于Tre3。当Tex小于Tre1，选择迦玛索引值γ＝1。当Tex小于Tre2，大于Tre1，选择迦玛索引值γ＝1.1。当Tex小于Tre3，大于Tre2，选择迦玛索引值γ＝1.2。当Tex大于Tre3，选择迦玛索引值γ＝1.3。
如上述，本发明所揭露的亮度补偿装置与方法，及使用以上发明的电子装置能够动态地调整多媒体资料的像素的亮度值，以改善显示影像的品质，并提供使用者更主观愉悦地观赏影像/影片的经验。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (12)

1.一种亮度补偿装置，应用于一电子装置中，该电子装置具有一显示器，用以显示多媒体资料，其特征在于，该亮度补偿装置包括：
一环境侦测器，包括：
一影像传感器，依据多个曝光时间值，撷取多个影像，并输出相对应的多个影像信号；以及
一影像信号处理单元，处理这些影像信号，并输出多个相对应的影像亮度值；
一处理器，耦接至该环境侦测器，用以依据这些曝光时间值与这些影像亮度值的映射曲线中较大斜率部分所对应的亮度参考值得到一较佳曝光时间值，并依据该较佳曝光时间值与一预设曝光时间参考值之间的比较输出一补偿参数；以及
一亮度补偿单元，耦接至该处理器，用以依据该补偿参数补偿该多媒体资料的像素的亮度值，并输出一已补偿多媒体资料至该显示器。
2.如权利要求1所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述影像传感器包括一互补金属氧化半导体传感器或一电荷耦合装置。
3.如权利要求1所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述补偿参数为一迦玛曲线索引值，所述亮度补偿单元包括一迦玛映射单元，用以依据该迦玛曲线索引值对该多媒体资料作迦玛映射运算。
4.如权利要求3所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述亮度补偿单元包括一存储器，用以储存多个迦玛曲线查照表，该迦玛映射单元依据该迦玛曲线索引值由该存储器中选择一迦玛曲线查照表，以对该多媒体资料作相对应的迦玛映射运算。
5.如权利要求1所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述多媒体资料为视频资料或影像资料。
6.如权利要求1所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述电子装置为一手机，该显示器为一液晶显示器。
7.如权利要求1所述的亮度补偿装置，其特征在于，所述电子装置为一个人数字助理，该显示器为一液晶显示器。
8.一种亮度补偿方法，应用于一电子装置中，该电子装置具有一显示器，用以显示多媒体资料，其特征在于，该方法包括：
a、依据多个曝光时间值由环境中撷取多个影像，并得到相对应的多个影像亮度值，依据这些影像亮度值与这些曝光时间值的映射曲线中较大斜率部分所对应的亮度参考值，计算出一较佳曝光时间值；
b、依据该较佳曝光时间值与一预设曝光时间参考值的比较结果产生一补偿参数；
c、依据该补偿参数对该多媒体资料像素的亮度值作补偿，以得到一已补偿多媒体资料。
9.如权利要求8所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述曝光时间参考值为1/100秒，所述亮度参考值介于100与150之间。
10.如权利要求8所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述补偿参数为一迦玛曲线索引值，且步骤b包括：
若该较佳曝光时间值大于该曝光时间参考值，选择一第一迦玛曲线索引值；
若该较佳曝光时间值不大于该曝光时间参考值，选择一第二迦玛曲线索引值；
其中，该第一迦玛曲线索引值大于该第二迦玛曲线索引值。
11.如权利要求10所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述第一迦玛曲线索引值为1.2或1.3，所述第二迦玛曲线索引值为1或1.1。
12.如权利要求8所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述电子装置在一预览模式或一影像或视频播放模式，显示所述已补偿多媒体资料于所述显示器上。
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