CN101051443A - 根据图像调整显示器的亮度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种决定一显示器的最高亮度的方法。该显示器用以显示一包含多个目标像素的目标画面。每一个目标像素具有一目标灰度值。该目标画面与N个邻近画面各自具有一最大灰度值。该显示器共可显示M种预设灰度值。本发明首先选择性地根据该多个最大灰度值为该目标画面产生一参考灰度值(R)。接着，本发明由查找表中选出对应于R的一目标控制电压，并根据R与M产生一增益。分别将每一个目标灰度值乘以该增益，即可产生多个新灰度值。最后，本发明将该目标控制电压设定为该显示器的控制电压，并且以该多个新灰度值显示该目标画面。

Description

根据图像调整显示器的亮度的方法及装置

技术领域

本发明关于一种应用在显示器中的管理方法及装置，并且特别地，本发明关于一种根据图像特性调整显示器的亮度的方法及装置。

背景技术

一般而言，采用背光光源(back light source)的液晶显示器固定光源的发光亮度，再利用液晶分子的旋转角度来控制穿过液晶分子的透光量；以此即可改变呈现在使用者眼前的画面的亮度。另一方面，一张画面通常是由多个具有不同灰度值(也就是不同亮度)的像素所组成。对应于不同的灰度值，显示器中各个液晶分子的旋转角度也各不相同。以可显示256种灰度值的显示器为例，灰度值255对应于最高亮度，而灰度值0则是对应于最低亮度。请参阅图1，图1表示一灰度与亮度的关系的范例。由这个范例可以看出，液晶显示器的灰度值与亮度大致成正比。

实际上，未必每张画面都包含有对应于灰度值255的像素。某些画面中亮度最高的像素可能仅对应于灰度值200左右，或者更低。在现有技术中，即使某一画面中亮度最高的像素仅对应于灰度值200，液晶显示器的光源的发光亮度还是被固定在至少可提供对应于灰度值255的亮度。在这样的情况下，光源的发光亮度就没有被充分地利用，有一部分的光线会被旋转后的液晶分子所遮蔽。因此，用以显示亮度较低的画面时，液晶显示器的光源可能只发挥了百分的八十的作用，还有百分的二十的光线未被充分利用。

如本领域技术人员所知，液晶显示器的背光光源的功率消耗很大，有时候甚至占了显示器整体耗电量的70％-80％。背光光源的亮度愈高，显示器消耗的功率就愈大。此外，在液晶显示器运作的过程中，液晶显示器的光源经常性地保持在开启的状态。显然，上述的光源利用效率不高的问题会造成许多不必要的功率浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种根据图像特性调整显示器的亮度的方法及装置。以液晶显示器的背光光源为例，该光源的发光亮度通常与一控制电压有固定的关系。因此，根据本发明的方法及装置可通过调整该控制电压来改变显示器的亮度。由于本发明可根据显示每一张图像所需要的亮度来调整显示器的光源的亮度，而非如现有技术将光源的亮度设为定值，因此可大幅提升光源的利用效率。

假设该显示器共可显示M种预设灰度值，并且用以显示一视频信号流(video stream)中的一目标画面。于该视频信号流中，该目标画面邻近于N个邻近画面。该目标画面与每一个该邻近画面各自具有一最大灰度值。该目标画面包含多个目标像素，并且每一个该目标像素具有一目标灰度值。

根据本发明的一较佳具体实施例为一种决定一显示器的一控制电压的方法。该控制方法首先选择性地根据该多个最大灰度值，为该目标画面产生一参考灰度值(R)。接着，该方法由一查找表(look-up table)中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压。根据该参考灰度值(R)与M，该方法可产生一增益(gain)。分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，即可为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值。最后，该方法将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

根据本发明的另一较佳具体实施例为一种决定一显示器的一控制电压的装置。该控制装置包含一产生模块、一选择模块、一增益模块、一乘法模块与一设定模块。该产生模块用以选择性地根据该多个最大灰度值为该目标画面产生一参考灰度值(R)。该选择模块用以由一查找表中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压。该增益模块则是用以根据该参考灰度值(R)与M产生一增益。该乘法模块用以分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，以此为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值。该设定模块用以将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1表示一灰度与亮度的关系的范例。

图2表示根据本发明的第一较佳具体实施例的控制方法的流程图。

图3表示根据本发明的第二较佳具体实施例的控制装置的方块图

主要元件符号说明

S21-S25：流程步骤                 30：控制装置

31：产生模块                      32：选择模块

33：增益模块                      34：乘法模块

35：设定模块                      36：查找表

具体实施方式

本发明的主要目的提供一种根据图像特性调整显示器的亮度的方法及装置。

以液晶屏幕的背光光源为例，该光源的发光亮度通常与一控制电压有固定的关系。因此，根据本发明的方法及装置可通过调整该控制电压来改变显示器的亮度。

假设该液晶显示器正要被用以显示一视频信号流中的一目标画面，并且于该视频信号流中，该目标画面邻近于N个邻近画面。举例而言，若N等于32，该N个邻近画面可能是出现在该目标画面之前的32个画面。该目标画面由多个目标像素组成，并且每一个该目标像素分别具有对应的一目标灰度值。

此外，该目标画面与每一个该邻近画面各自具有对应的一最大灰度值。而最大灰度值可以利用不同的判断方式产生，例如：特定画面的最大灰度值可以是该画面中亮度最高的灰度值，亦可以是取特定画面中全部灰度值的平均数或加权平均...等，或是对特定画面的图像特性图进行统计所得到的阈值(threshold)，亦即是通过计算图像特性图的面积来决定，由整个图像特性图的高灰度值部分向低灰度值部分的方向积分，当积分面积与总面积的比例达到设定值时，其所对应的灰度值即可作为最大灰度值。

本发明预先利用仪器，在固定的控制电压(例如5伏特)之下，测量一显示器的各种不同灰度值所对应的亮度(如图1所示的范例)。接着，本发明可根据上述测量结果建立一灰度值与亮度的对照表。请参见表一，表一即为该对照表的范例。

表一、灰度值与亮度的对照表的范例

灰度值	测量到的亮度
		131	259.16
135	266.29
		139	273.71
143	280.75
		147	288.26
151	295.30
		155	303.19
159	310.13
		163	317.74
167	324.97
		171	332.77
175	339.71
		179	347.60
183	354.83
		187	362.73
191	369.95

灰度值	测量到的亮度
		195	377.85
199	384.79
		203	392.87
207	399.91
		211	407.61
215	414.37
		219	421.69
223	428.54
		227	435.10
231	443.09
		235	450.13
239	457.83
		243	467.15
247	477.52
		251	488.74
255	505.38

假设该显示器共可显示M种预设灰度值(M为一正整数)，则该对照表就可能包含M个对应关系。在现有的显示系统中，M通常等于256。表一仅为用以示意的范例，因此未列出所有的灰度值及其对应的亮度。

除了灰度值与亮度的关系之外，本发明亦预先找出在灰度值255的情况下，各种控制电压值(单位为伏特)与光源的亮度的对应关系。请参见表二，表二即为该对应关系的范例。

表二、控制电压与亮度的对应关系的范例(灰度值255)

控制电压	亮度
		0.1	107.4
0.2	128.6
		0.3	149.6
0.4	169.2
		0.5	188.1
0.6	205.4
		0.7	221.8
0.8	236.7
		0.9	252
1	265.8
		1.1	279.5
1.2	292
		1.3	304.4

控制电压	亮度
		1.4	317.5
1.5	329.5
		1.6	340.4
1.7	352.7
		1.8	363.3
1.9	373.6
		2	384
2.1	394.5
		2.2	404.5
2.3	414.3
		2.4	423.5
2.5	432.8
		2.6	442.3

假设该目标画面的最大灰度值为175，我们可由表一中看出灰度值175所对应的亮度为339.71。也就是说，显示该目标画面所需要的最高亮度为339.71，而非灰度值255所对应的亮度505.38。接下来，我们由表二中可看出，当控制电压等于1.6伏特时，灰度值255所对应的亮度为340.4。由此可推得，当控制电压等于1.6伏特时，灰度值255所对应的最高亮度即足以呈现该目标画面。

根据本发明的控制方法或控制装置可利用上述的对应关系，于显示该目标画面时将光源的一目标控制电压设定为1.6伏特，亦即令该显示器的光源的最高发光亮度等于340.4。以此，本发明可维持该目标画面原有的最高亮度，并可将该显示器的光源的最高发光亮度由505.38调降为340.4，以大幅降低该光源的功率消耗。

除了设定该目标控制电压之外，本发明也必须将该目标画面中各目标像素的目标灰度值作一相对应的调整。举例而言，该目标画面的最大灰度值必须乘上一增益，由175被调整为255，才能维持该目标画面原有的最大亮度。相对地，每一个目标灰度值都必须被乘以相同的增益值，为该目标画面中每一个目标像素产生新的灰度值。

综上所述，根据本发明的第一较佳具体实施例为一种决定一显示器的该控制电压的方法。请参阅图2。图2为该控制方法的流程图。步骤S21首先选择性地根据该目标画面与该多个邻近画面的最大灰度值，为该目标画面产生一参考灰度值(R)。接着，步骤S22由一查找表中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压。步骤S23根据该参考灰度值(R)与M产生一增益。步骤S24接着分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值。最后，步骤S25将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

其中，若该增益等于显示器可显示的灰度值(M)与参考灰度值(R)的比值(M/R)，上述范例中的增益则等于(255/175)。该目标画面的最大灰度值乘以该增益(例如255/175)后，将由175被调整为255。同样地，该目标画面中每一个该目标灰度值都必须被乘以该增益(255/175)，以维持原有的灰度值的相对比例。

于实际应用中，该查找表可为整合表一与表二后的单一对照表，用以存储该参考灰度值(R)与该目标控制电压之间的多组对应关系。此外，该目标控制电压可以如表二所示的直流电压，也可以为一脉宽调制(pulse widthmodulation，PWM)方波。

实际上，参考灰度值(R)未必为该目标画面本身的最大灰度值，而是该N个邻近画面的最大灰度值的平均值。由于该目标画面可能会受到噪声干扰，造成该目标画面的最大灰度值有不正常的偏高或偏低的现象。因此，采用邻近画面的最大灰度值的平均值可消除噪声的影响，避免该目标画面的亮度产生不正常的变动。举例而言，该目标画面的参考灰度值(R)可以是前32张邻近画面的最大灰度值的平均值。

根据本发明的第二较佳具体实施例为一种决定一显示器的一控制电压的装置。图3为该控制装置的方块图。控制装置30包含一产生模块31、一选择模块32、一增益模块33、一乘法模块34与一设定模块35。该产生模块31用以选择性地根据该多个最大灰度值为该目标画面产生一参考灰度值(R)。该选择模块32用以由一查找表36中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压。该增益模块33则是用以根据该参考灰度值(R)与M产生一增益。该乘法模块34用以分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，以此为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值。该设定模块35用以将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

在降低显示器的光源的控制电压后，本发明仍然可维持该目标画面原有的最高亮度，并可大幅降低该光源的功率消耗。相较于现有技术，应用本发明的显示器可节省许多不必要的功率消耗。除此之外，降低控制电压和光源亮度更可以使显示器的温度下降，延长显示器面板的使用寿命。

如本领域技术人员所知，当灰度值等于0时，显示器的亮度并非完全等于零，也就是会有所谓漏光的现象。根据本发明，降低光源的最高亮度也会相对地让屏幕的漏光量减少。因此，在目标画面的最高亮度不变、最低亮度降低的情况下，画面的整体对比会相对会提高。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开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等效性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。

Claims (10)

1、一种决定一显示器的一控制电压的方法，该控制电压与该显示器的一最高亮度有关，该显示器用以显示一视频信号流(video stream)中的一目标画面，于该视频信号流中，该目标画面邻近于N个邻近画面，N为一正整数，该目标画面与每一个该邻近画面各自具有一最大灰度值，该目标画面包含多个目标像素，每一个该目标像素具有一目标灰度值，该显示器共可显示M种预设灰度值，M为一正整数，该方法包含下列步骤：

选择性地根据该多个最大灰度值，为该目标画面产生一参考灰度值(R)；

由一查找表中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压；

根据该参考灰度值(R)与M产生一增益；

分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，以此为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值；以及

将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

2、如权利要求1所述的方法，其中该增益等于(M/R)。

3、如权利要求1所述的方法，其中该显示器为一采用背光光源的液晶屏幕。

4、如权利要求1所述的方法，其中该目标控制电压为一直流电压或一脉宽调制方波。

5、如权利要求1所述的方法，其中该查找表用以存储该参考灰度值(R)与该目标控制电压之间的多组对应关系。

6、一种决定一显示器的一控制电压的装置，该控制电压与该显示器的一最高亮度有关，该显示器用以显示一视频信号流(video stream)中的一目标画面，于该视频信号流中，该目标画面邻近于N个邻近画面，N为一正整数，该目标画面与每一个该邻近画面各自具有一最大灰度值，该目标画面包含多个目标像素，每一个该目标像素具有一目标灰度值，该显示器共可显示M种预设灰度值，M为一正整数，该装置包含：

一产生模块，用以选择性地根据该多个最大灰度值为该目标画面产生一参考灰度值(R)；

一选择模块，用以由一查找表中选出对应于该参考灰度值(R)的一目标控制电压；

一增益模块，用以根据该参考灰度值(R)与M产生一增益；

一乘法模块，用以分别将每一个该目标灰度值乘以该增益，以此为该目标画面中的该多个目标像素产生多个新灰度值；以及

一设定模块，用以将该目标控制电压设定为该显示器的该控制电压，并且以该多个新灰度值将该目标画面显示于该显示器上。

7、如权利要求6所述的装置，其中该增益等于(M/R)。

8、如权利要求6所述的装置，其中该显示器为一采用背光光源的液晶屏幕。

9、如权利要求6所述的装置，其中该目标控制电压为一直流电压或一脉宽调制方波。

10、如权利要求6所述的装置，其中该查找表用以存储该参考灰度值(R)与该目标控制电压之间的多组对应关系。

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