CN101142610B - 提高在屏幕上图像显示的视觉感的方法和/或设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高在液晶(LCD)面板上所显示图像的视觉感的方法和/或设备，所述方法包括步骤：根据目标功率值(PT)来生成所述面板的后照明灯的调整信号(PE，i+1)，和根据所述后照明灯的调整信号(PE，i+1)来生成图像对比度的控制信号(CE，i+1)，以便当所述后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)减小/增加时增加/减小所显示图像的对比度。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高在屏幕上特别是在液晶屏幕(LCD，液晶显示器)上图像显示的视觉感的方法和/或设备。
特别地，本发明涉及适于提高在LCD屏幕上显示的暗图像，即低亮度图像的视觉感的方法和/或设备。如已知的，通过使用后照明灯来照明LCD屏幕，后照明灯是白色光源。
背景技术
当在LCD屏幕上显示图像时，由后照明灯产生的一部分光穿过LCD屏幕还穿过应当关闭的像素。这种现象称为“漏光”，其后果是降低了屏幕的对比率，即在屏幕上显示的图像的亮暗色调之间的比率。
根据现有技术，已知允许改进在屏幕上显示的图像的感觉的方法和/或设备。
例如，PCT国际专利申请No.WO 2004/049293描述一种通过测量多个参数值来改进在屏幕上显示的图像的感觉的方法，在该多个参数中有帧的亮度和组成帧的各个单像素的亮度。对于所测量的参数值，调整电路生成全局亮度控制信号和局部亮度控制信号。借助光学膜片来执行全局调整。
例如，美国专利申请No.US 2001/0033260描述了一种液晶显示器(LCD)设备，其包括液晶面板、用于照明该液晶面板的后照明灯、用于检测帧的亮度特性的部分、和用于根据帧的亮度特性来控制后照明灯以便调整由后照明灯产生的光的部分。
但是，这些方法没有考虑要显示图像的景色内容的发展，因为它们基于的是单个图像帧的分析并据此提供图像调整。
因此，当出现景色内容的突然变化时，例如景色从晴朗风景变化到照明较差的室内环境或夜晚景色期间，根据现有技术的方法没有考虑人眼对这种突然变化的显著敏感度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种提高在屏幕上图像显示的视觉感的方法和/或设备，所述方法和/或设备是有效的并且根据这些图像的景色内容来操作。
本发明的这个和其它目的是通过随附权利要求中所要求的方法而实现的。
根据本发明的第一个方面，提出了一种方法和/或设备，其使用后照明灯功率调整和对比度调整以每当不需要使用最大可用的灯功率时获得更高的对比率。
根据本发明的方法和/或设备因此在最暗景色中操作，即当图像直方图朝着最低亮度级不平衡的时候。在该情况下，实际上有可能降低后照明灯光源的功率，由此降低黑色等级，并且接着通过作用于信号，尤其通过增加对比度来恢复中间亮度级。
因为该方法和/或设备在暗景色下操作，所以由于对比度增加而可能饱和的白色等级将不产生有关的伪造物，并且图像将有利地被观察者感觉为反差更大。
根据本发明的方法和/或设备提供由观察者所感觉图像的亮度的逐渐变化，使得这种亮度变化将不会被观察者感觉成干扰的闪烁。
而且，根据本发明的方法和/或设备考虑了在图像景色变化期间，即当存在从晴朗风景到照明较差的室内环境或夜晚景色的转变时出现的亮度变化。
根据本发明的进一个方面，下面将描述实现根据本发明的方法的液晶面板和所述面板所固定到的液晶屏幕。
附图说明
从对根据本发明的方法和/或设备的详细描述，并特别参考附图，上面的目的将更加清楚，在附图中：
图1示出了实现根据本发明的方法和/或设备的结构的原理图；
图2示出了由根据本发明的方法和/或设备使用的分析和调整框的框图；
图3是说明包含在图2的分析和调整框中的控制框的详细操作的框图；
图4示出了由根据本发明的方法和/或设备使用的表中存储的曲线值。
具体实施方式
图1示出了实现根据本发明的方法和/或设备的结构的原理图，其中图像帧H由分析和调整框1接收，该分析和调整框1分析多个图像帧H并输出适于调整液晶(LCD)面板的后照明灯(未示出)的功率的信号PE，i+1，和适于调整所述面板所固定的屏幕(也未示出)上显示的图像的对比度的信号CE，i+1。
将信号PE，i+1和CE，i+1分别发送给后照明灯的功率调整电路2和图像对比度控制电路3。
图2详细说明了分析和调整框1，其包括：计算帧H的空间平均亮度的框4；由优选为8位的2N个单元5a...5n组成的滑动寄存器5，其中N是整数；用于计算当前帧的平均亮度yi和先前帧的平均亮度的平均值之差的绝对值的模块，由第一加法器7、寄存器9、除法器11、第二加法器13以及计算绝对值的模块15组成；并且最后，控制框17，其操作随后详述。
分析和调整框1要么以专用微处理器实现要么通过有利地编程LCD面板的专用微处理器而提供。在时刻i从由NTSC和PAL标准规定的原色R，G，B的值获得帧H的平均亮度的值yi，NTSC和PAL标准确立了原色R，G，B的基准色度，并根据下列公式为白色确立了参考色度：
yi＝0.299·R+0.587·G+0.114·B
实际上，分析和调整框1按如下操作。
在每个帧H处，首先在框4中计算帧H的平均亮度yi。接着值yi被输入到滑动寄存器5中。
加法器7计算滑动寄存器5的所有单元的总和Si。该总和Si存储在寄存器9中并且通过除法器框11除以2N，以便输出值Si/2N。从加法器13中的当前帧的平均亮度值yi中减去这个值。在框15中，计算框13的输出处值的绝对值，使得框15输出值di＝|(Si/2N-yi)|。
值di表示当前帧的平均亮度yi和先前帧的平均亮度的平均值之间的距离。因此，值di是当前帧i的亮度和2N个先前帧的亮度之间接近度的指示符。实际上，分析和调整框1用作为一帧和先前帧之间亮度差异的检测器。
控制框17可生成命令信号RESET，该信号将滑动寄存器5的所有单元5a...5n设置成yi。这种设置的用途将从下面的描述中变得明显。
图3和图4分别详细说明了描述控制框17的操作框图，和表示一个函数的曲线，在控制框17内使用该函数的值。
控制框17从框15的输出接收信号di并且输出后照明灯的功率调整信号PE，i+1以及对比度控制信号CE，i+1。
在控制框17内，设立灯的功率PT和对比度CT的“目标”值。
根据一个函数来定义灯的功率以及对比度的“目标”值，这个函数是通过分析大范围的电影摄影景色而在经验上确定的。
根据这种分析，每个景色在经验上被分类为“亮”或“暗”，并且对于它们中的每一个，已经检测了亮度的平均等级。
已经发现，暗和亮景色之间的辨别等级处于非常低的平均亮度级的，大概为20IRE(IRE＝7.143mV)。
通常在10IRE之下检测不到高等级的R，G，B，使得有可能相当大程度地降低灯功率，同时成比例地增加图像对比度，而不会因为饱和而生成严重的伪造物。
在40IRE的平均值之上，最后景色显得较亮并且不需要降低灯功率以便增加暗色的深度。
根据这些观察，已经如图4所示定义了非线性函数Fx，其将在空间和时间上平均的亮度级映射到后照明灯的光能级。
函数Fx存储在查找表F[·]中。
实际上由于不会对完全关闭灯(图4中的值0)有太大的感觉，所以通过下面的函数从区间[0，100]起将图4的X轴上的值线性重新映射到功率值区间[Pmin，Pmax]：
P(P’)＝Pmin+P’(Pmax-Pmin)/100
其中Pmin是大于0的数。
通过约定，它被定义为PT∈[0，100]。这些值是以如下方式设立的，即通过在饱和限制内增加对比度来恢复灯功率降低所引起的对比度损失。
例如，通过将灯功率减半并使对比度加倍，平均灰度将总具有相同的亮度，但是所有在平均灰度以上的灰度将变为饱和并将具有与平均灰度相同的亮度。
该调整不引起图像中的伪造物，这只是因为在景色中应用了灯功率降低，其中直方图集中在低的灰度级。
回到图3的框图，在步骤23，将表示当前帧i的平均亮度和先前帧的平均亮度的平均值之间的距离的值di与预定阈值tL进行比较。
如果di≤tL，该过程到达步骤25，其中值yi被输入到滑动寄存器5，并且根据公式PT，i＝F[round(Si/N)]来计算“目标”功率；否则，即如果di＞tL，则该过程到达步骤21，其中滑动寄存器5通过命令信号RESET被重置，滑动寄存器5的所有单元5a...5n都被初始化为yi，并且根据公式PT，i＝F[yi]来计算“目标”功率。
阈值tL因此是有利的，因为它防止了具有非常不同景色内容的时间帧中的平均，例如晴朗风景之后跟着夜景。以这种方式，根据本发明的方法考虑了人眼对图像景色内容突然变化的显著敏感度。
在步骤27，每200ms周期性重新调用的控制函数设置灯功率和对比度的有效值，分别被指定为PE，i+1(PE，i+1∈[0，100])和CE，i+1。在每个步骤根据“目标”值PT，i按如下来增加或减小值PE，i+1：
if PE，i＜PT，i→PE，i+1＝PE，i+1
if PE，i＝PT，i→PE，i+1＝PT，i
if PE，i＞PT，i→PE，i+1＝PE，i+1
在步骤29处使用值PE，i+1来计算更新的对比度值CE，i+1，以便将其提供给根据下列公式的对比度调整电路：
CE，i+1＝Cut，i+kc[1-PT，i/100]
其中常数kc是按照如下来确定的，设置常数kc使得由面板以给定灰度级发出的光(这样它决不会通过对比度变化达到饱和)当所述的后照明灯的功率和对比度变化时保持恒定。
因此，对比度值CE，i+1由两个加数组成：第一固定加数Cut和可变加数，第一固定加数Cut是由用户可调整确定的，并且可变加数具有当降低功率以及后照明灯的亮度时恢复亮度丢失的目的。
清楚的是，以上描述是通过非限制举例的方式提供的，并且在不偏离本发明的范围的情况下，变型和变化是可能的。
Claims (9)
1.用于提高在液晶屏幕上所显示图像的视觉感的方法，所述方法至少包括步骤：
-根据目标功率值(PT)生成后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)；
-根据所述后照明灯的有效调整信号生成有效图像对比度控制信号(CE，i+1)，以便随着所述后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)减小而增加在所述屏幕上所显示图像的对比度，或随着所述后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)的增加而减小在所述屏幕上所显示图像的对比度，其特征在于，
如果当前图像帧(H)的平均亮度(yi)与预定的多个图像帧的平均亮度(Si/2N)的距离(di)小于或等于阈值(tL)，计算所述目标功率值(PT)作为所述预定的多个图像帧的平均亮度(Si/2N)的函数，否则计算所述目标功率值(PT)作为所述当前图像帧(H)的平均亮度(yi)的函数。
2.根据权利要求1的方法，其中所述目标功率值(PT)存储在通过观察多个具有不同亮度的景色而在经验上获得的表中。
3.根据权利要求1的方法，其中所述阈值(tL)被用来区别多个图像帧(H)的景色内容。
4.根据权利要求1的方法，其中以预定的时间间隔生成所述有效调整信号(PE，i+1)和所述有效图像对比度控制信号(CE，i+1)。
5.根据权利要求4的方法，其中所述时间间隔是200ms。
6.根据权利要求1的方法，其中所述有效图像对比度控制信号(CE，i+1)由第一固定加数(Cut，i)和第二可变加数构成，所述第一固定加数(Cvt，i)由用户调整确定，所述第二可变加数取决于用于调整后照明灯的所述有效调整信号(PE，i+1)，所述第二可变加数由公式kc·[1-PT，i/100]给定，其中PT，i代表所述目标功率值而常数kc是通过施加以下操作确定的，即当后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)和有效图像对比度控制信号(CE，i+1)变化时，所述屏幕在一个给定的灰度级上发射的光保持恒定，从而当降低所述后照明灯的功率时，补偿亮度损失。
7.用于提高在液晶屏幕上所显示图像的视觉感的设备，包括：
-功率调整电路(2)，用于根据目标功率值(PT)生成后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)；
-图像对比度控制电路(3)，用于根据所述后照明灯的所述有效调整信号(PE，i+1)生成有效图像对比度控制信号(CE，i+1)，以便随着所述后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)减小而增加在所述屏幕上所显示图像的对比度，或随着所述后照明灯的有效调整信号(PE，i+1)的增加而减小在所述屏幕上所显示图像的对比度，其特征在于所述设备进一步包括：
-空间平均亮度计算装置(4)，用于计算当前图像帧(H)的平均亮度(yi)；
-滑动寄存器(5)、第一加法器(7)、寄存器(9)、除法器(11)、第二加法器(13)和绝对值计算装置(15)，用于计算当前图像帧(H)的平均亮度(yi)和预定的多个图像帧的所述平均亮度(Si/2N)之间的距离(di)；
-控制器(17)，用于如果所述距离小于或等于阈值(tL)，计算所述目标功率值(PT)作为所述预定多个图像帧的所述平均亮度(Si/2N)的函数，否则计算所述目标功率值(PT)作为当前图像帧(H)的平均亮度(yi)的函数。
8.根据权利要求8的设备，其中所述空间平均亮度计算装置(4)、所述滑动寄存器(5)、所述第一加法器(7)、所述寄存器(9)、所述除法器(11)、所述第二加法器(13)、所述绝对值计算装置(15)、所述功率调整电路(2)和所述图像对比度控制电路(3)在所述设备的专用微处理器中实现。
9.一种液晶面板和/或屏幕，包括根据权利要求7或8之一的设备。
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