CN101187756B - 显示器、显示电路与获得高动态范围影像的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示器、显示电路与获得高动态范围影像的处理方法，该获得高动态范围影像的处理方法，适用于显示器，其中显示器可以具有多个背光源，并且以阵列方式排列。本发明的控制方法包括接收原始背光数据，以控制每一背光源所对应的亮度。另外，本发明更将原始背光数据进行模糊处理，并且产生模糊背光数据。借此，本发明就可以依据模糊背光数据，而输出高动态范围影像。

Description

显示器、显示电路与获得高动态范围影像的处理方法

技术领域

本发明涉及一种影像显示技术，且尤其涉及一种高动态范围的影像显示技术。

背景技术

真实世界中的动态范围(黑暗和明亮区域间的比例)，远超过人类的视野以及屏幕上所显示或打印出的影像范围。虽然人眼可适应差异很大的亮度层级，但是大多数的相机和计算机屏幕只能撷取并重制固定的动态范围。由于摄影师、动画艺术家，以及其它需要处理数字影像的人所使用的是有限的动态范围，因此仅能挑选场景中的重要部份。

然而“高动态范围(High Dynamic Range；以下简称HDR)”显示技术却可以呈现视觉世界的完整动态范围的影像显示技术，因此带来全新的可能性。在HDR的显示技术中，真实世界中的所有明度值会依比例呈现，并且储存在HDR影像中。因此，使用者只需调整HDR影像的曝光度，就可以像是在真实世界中进行拍摄时调整曝光度一样。

图1绘示产生高动态范围影像的现有技术的步骤流程图。请参照图1，在现有技术的的HDR显示技术中，首先需要产生背光信号(步骤S102)，以控制显示器中的背光源。此外，现有技术的的HDR显示技术还需要提供背光强度分布数据(步骤S104)。接着，背光信号和背光强度分布数据需要进行褶迭积分，以获得运算数据(步骤S106)。藉此，现有的技术就可以依据褶迭积分所获得的运算数据，而产生液晶补偿信号(步骤S108)；然后再依据液晶补偿信号而产生HDR影像(步骤S110)。

然而，现有技术有至少下列几项问题：

1.由于背光强度分布数据的影响范围扩及整个显示面板，因此背光强度分布数据非常的庞大，造成硬件的负担太大。

2.由于背光强度分布数据非常的庞大，也造成在进行上述步骤S106时，需要大量的储存空间，才能完成褶迭积分的运算。

3.由于单一区域的背光分布的影响会扩及整个面板，因此在背光强度分布的最边界也存在有强度值的分布，造成了在显示画面的黑暗区域会有漏光的现象。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种获得高动态范围影像的处理方法，可以不需繁复的运算过程而轻易地获得HDR影像。

此外，本发明也提供一种显示电路和显示器，可以不需要耗费大量的硬件成本而实现HDR的显示技术。

为实现上述目的，本发明提供一种获得HDR影像的处理方法，适用于显示器，其中显示器可以具有多个背光源，并且以阵列方式排列。本发明的控制方法包括接收原始背光数据，以控制每一背光源所对应的亮度。另外，本发明更将原始背光数据进行模糊处理，并产生模糊背光数据。借此，本发明就可以依据模糊背光数据，而输出HDR影像。

而且，为实现上述目的，本发明另提供一种显示电路，适用于显示器。本发明的显示电路包括运算模块和处理单元，并且运算模块的输出耦接处理单元。在本发明的实施例中，运算模块可以接收原始背光数据，并将其进行一模糊处理，而输出模糊背光数据。借此，处理单元可以依据模糊背光数据而输出高动态范围影像。

而且，为实现上述目的，本发明更提供一种显示器，包括背光模块、背光控制单元、显示电路和显示面板；其中背光模块具有多个发光元，而背光控制单元则可以产生原始背光数据，以控制每发光源的亮度。另外，显示电路则可以将原始背光数据进行模糊处理，而输出模糊背光数据，并且可以依据模糊背光数据而输出画面补偿数据给显示面板。借此，显示面板可以依据画面补偿数据而输出HDR影像。

由于本发明是利用模糊处理代替褶迭积分的运算，因此本发明不需耗费太大的硬件成本以及太繁复的运算，即可实现高动态范围的显示技术。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示产生HDR影像的现有技术的步骤流程图；

图2绘示依照本发明的第一实施例的一种具有HDR显示技术的显示器的系统方块图；

图3绘示图2的显示器的控制方法的步骤流程图；

图4绘示依照图2的一实施例的一种运算模块的功能方块图；

图5绘示依照图2的一实施例的一种模糊处理的步骤流程图；

图6A绘示依照本发明的一较佳实施例的一种处理阵列的示意图；

图6B绘示依照本发明的一较佳实施例的一种单位遮罩的示意图；

图6C绘示依照本发明的一较佳实施例的一种放大处理阵列的示意图；

图7绘示依照图2另一实施例的一种运算模块的功能方块图；

图8绘示依照图2另一实施例的一种对处理阵列进行模糊处理的步骤流程图。

其中，附图标记：

200：显示器              202：显示面板

204：背光模块            206：背光控制单元

210：显示电路            212：显示模块

214：处理单元            402、702：分类单元

404：遮罩产生单元        406：褶积运算单元

408、706：判断单元       704：查表单元

A、B、C、D：子区域       BC0、BC1：背光数据

HDRD：高动态范围影像数据 L1、L2、L3：背光源

S102、S104、S106、S108、S110：产生高动态范围影像的步骤流程

S302、S304、S306、S308：获得高动态范围影像的处理方法的步骤流程

S502、S504、S506、S508、S510、S512、S802、S804、S806、S808、S810、S812：对处理阵列进行模糊处理的步骤流程

具体实施方式

图2绘示依照本发明的一实施例的一种具有HDR显示技术的显示器的系统方块图。请参照图2，本发明所提供的显示器200包括显示面板202和背光模块204。在本实施例中，显示面板202可以是液晶显示面板，而背光模块204则可以提供显示面板202所需的背光源，例如L1、L2、L3。此外，显示器200还可以包括背光控制单元206和显示电路210。背光控制单元206的输出可以耦接显示电路210和背光模块204，而显示电路210则可以耦接显示面板202。

背光模块204可以具有多个背光源，例如多个发光二极管，其可为阵列方式排列方式。在本实施例中，背光模块204中的背光源可以组成背光阵列，并且这些背光源的亮度可以由背光控制单元206所控制。背光控制单元206可以产生原始背光数据BC0，并输出至显示电路210和背光模块204，以使背光模块204中的每一背光源可以依据显示面板202所显示的影像，对应调整本身的亮度。

图3绘示图2的显示器100的控制方法的步骤流程图，用来获得HDR影像。请合并参照图2和图3，显示电路210包括运算模块212和处理单元214。运算模块212可以接收原始背光信号BC0，并且将输出耦接至处理单元214。而处理单元214的输出则可以耦接至显示面板202。当显示电路210如步骤S302所述，接收原始背光数据BC0后，运算模块212就可以进行步骤S304，就是将原始背光数据BC0进行模糊处理，并产生模糊背光数据BC1给处理单元214。

当处理单元214接收到模糊背光数据BC1时，就可以如步骤S306所述，依据模糊背光数据BC1而产生画面补偿数据，并且如步骤S308所述，产生高动态范围影像数据HDRD给显示面板202。借此，显示面板202就可以显示HDR影像。

图4绘示依照图2的一实施例的一种运算模块的功能方块图。请参照图4，运算模块212可以包括分类单元402、遮罩产生单元404、褶积运算单元406和判断单元408。分类单元402和遮罩产生单元404的输出可以共同耦接至褶积运算单元406，而褶积运算单元406的输出则可以耦接至判断单元408。此外，判断单元408的输出可以耦接至处理单元214，并且也可以耦接至分类单元402。

图5绘示依照图2的一实施例的一种模糊处理的步骤流程图。请合并参照图4和图5，当运算模块212接收原始背光数据BC0时，可以进行步骤S502，就是原始背光数据BC0分为多个子区域，并且排列成一M×N的处理阵列，就如图6A所绘示，而M和N可以是正整数。在本实施例中，假设原始背光数据BC0的分辨率为1920×1080，分类单元402可以将原始背光数据BC0区分成子区域A、B、C和D。每一子区域的数据值可以是该子区域中所有原始数据值的平均值。另外，本实施例中M和N值都可以是2。

请继续参照图4和图5，在步骤S504中，遮罩产生单元404还可以产生一单位遮罩MSK，就如图6B所绘示。在本实施例中，单位遮罩MSK可以具有多个遮罩值。当进行完步骤S502和S504后，褶积运算单元406可以接收分类单元402和遮罩产生单元404的输出，以进行步骤S506，就是利用单位遮罩MSK对每一子区域进行褶迭积分运算，以获得最新的子区域数据值。当褶积单元406获得最新的子区域数据值后，可以将其送至判断单元408。借此，判断单元408就可以如步骤S508所述，判断上述的处理阵列的M和N值是否分别等于第一预设值和第二预设值。

若是判断单元408发现，处理阵列的M值不等于第一预设值，或是N值不等于第二预设值时(就是步骤S508所标示的“否”)，则可以控制分类单元402，如步骤S510所述，将目前的M和N值分别乘以一运算值，以得到最新的子区域数量和排列方式，并且获得最新的处理阵列，如图6C所绘示。在图6C中，处理阵列的M和N值都可以乘以2，以放大成为4×4的处理阵列。另外，在本实施例进行完步骤S510之后，可以重复进行S506等步骤，以利用单位遮罩MSK继续对处理阵列中的子区域进行模糊处理。

相对地，若是判断单元408发现处理阵列的M值等于第一预设值，并且N值等于第二预设值时(就是步骤S508所标示的“是”)，则依据最终的处理阵列而获得模糊背光数据BC1，并且将其送至处理单元214处理。借此，处理单元214就可以依据模糊背光数据BC1，而产生画面补偿数据，并且进而输出高动态范围影像数据HDRD。

图7绘示依照图2另一实施例的一种运算模块的功能方块图。请参照图7，本实施例中的运算模块212，包括分类单元702、查表单元704和判断单元706。分类单元702的输出耦接至查表单元704，而查表单元704的输出则是耦接至判断单元706。另外，判断单元706的输出则是分别耦接处理单元214和分类单元702。

图8绘示依照图2另一实施例的一种对处理阵列进行模糊处理的步骤流程图。请合并参照图7和图8，当运算模块212接收原始背光数据BC0时，分类单元702可以如步骤S802所述，将原始背光数据BC0分为多个子区域，并且排列成M×N的处理阵列，例如图6A所绘示。接着，分类单元702可以将处理阵列送至查表单元704。查表单元702中可以如步骤S804所述，具有查表公式。借此，当查表单元704接收到分类单元702送来的处理阵列时，就可以进行步骤S806，就是将每一子区域的数据值进行查表运算，以更新每一子区域的数据值。

当每一子区域的数据值经过查表运算的更新后，查表单元704可以将处理阵列传送至判断单元706，以进行步骤S808，就是判断处理阵列的M值是否等于第一预设值，并且N值是否等于第二预设值。若是判断单元706判断处理阵列的M值不等于第一预设值，或是N值不等于第二预设值时(就是步骤S808所标示的“否”)，则进行步骤S810，就是将目前的M和N值分别乘以一个运算值，以得到最新的子区域数量和排列方式，并且获得最新的处理阵列，就如图6C所绘示。接着，本实施例可以重复步骤S806等步骤，以对新的处理阵列持续进行查表运算的处理。

相对地，假设判断单元706判断处理阵列的M值等于第一预设值，并且N值等于第二预设值时(就是步骤S808所标示的“是”)，则判断单元706可以如步骤S812所述，依据最终的处理阵列而获得模糊背光数据。

综上所述，由于本发明可以利用单位遮罩和查表运算来对原始背光数据进行模糊处理，以获得画面补偿数据。因此，本发明可以用较简单的硬件和运算方式，就可以获得高动态范围影像。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种获得高动态范围影像的处理方法，适用于一显示器，该显示器具有多个以阵列方式排列的背光源，其特征在于，该处理方法包括下列步骤：

接收一原始背光数据，用以控制每一该些背光源所对应的亮度，以使背光源根据该显示器的显示面板显示的影像，调整背光源的亮度；

将该原始背光数据进行一模糊处理，并产生一模糊背光数据；以及

依据模糊背光数据，而输出一高动态范围影像至该显示器的显示面板；

其中，进行该模糊处理的步骤包括下列步骤：

将该原始背光数据分为多个子区域，并排列成一M×N的处理阵列，M和N都为正整数；

产生一单位遮罩，具有多个遮罩值；

利用该单位遮罩依序对每一该些子区域进行褶迭积分运算，并获得各该些子区域都获得最新的数据值；

判断M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；以及

当M不等于该第一预设值，或N不等于该一第二预设值时，则将目前的M和N分别乘以一运算值，以获得最新的子区域数量和排列方式，并获得最新的处理阵列，以重复利用该单位遮罩对该些子区域进行模糊处理。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，产生该高动态范围影像的步骤包括：依据该模糊背光数据而产生一画面补偿数据，以产生该高动态范围影像。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，进行该模糊处理的步骤包括：当M和N值分别等于该第一预设值和该一第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据。

4.一种获得高动态范围影像的处理方法，其特征在于，该处理方法包括下列步骤：

接收一原始背光数据，用以控制每一该些背光源所对应的亮度，以使背光源根据该显示器的显示面板显示的影像，调整背光源的亮度；

将该原始背光数据进行一模糊处理，并产生一模糊背光数据；以及

依据模糊背光数据，而输出一高动态范围影像至该显示器的显示面板；

其中，进行该模糊处理的步骤包括下列步骤：

将该原始背光数据分为多个子区域，并排列成一M×N的处理阵列，M和N都为正整数；

产生一查表公式；

利用该查表公式分别对该些子区域进行查表运算，使每一该些子区域都获得最新的数据值；

M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；以及

当M不等于该第一预设值，或N不等于该一第二预设值时，则将目前的M和N分别乘以一运算值，以获得最新的子区域数量和排列方式，并获得最新的处理阵列，以重复进行查表运算的步骤。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，进行该模糊处理的步骤包括：当M和N值分别等于该第一预设值和该一第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据。

6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，产生该高动态范围影像的步骤包括：依据该模糊背光数据而产生一画面补偿数据，以产生该高动态范围影像。

7.一种显示电路，适用于一显示器，其特征在于，该显示电路包括：

一运算模块，用以接收一原始背光数据，并将其进行一模糊处理，而输出一模糊背光数据；以及

一处理单元，耦接该运算模块，用以依据该模糊背光数据而输出一高动态范围影像至该显示器的显示面板；

其中，该运算模块包括：

一分类单元，耦接一产生该原始背光数据的信号产生单元，用以接收该原始背光数据，并将该原始背光数据分类成多个子区域，且该些子区域排列成一M×N的处理阵列，而M和N都为正整数；

一遮罩产生单元，用以产生一单位遮罩，其具有多个遮罩值；

一褶积运算单元，耦接该分类单元和该遮罩产生单元，用以依序将每一该些子区域与该单位遮罩进行褶迭积分运算，而获得各该些子区域最新的数据值；以及

一判断单元，耦接该褶积运算单元，用以判断目前的M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；

当该判断单元判断M不等于该第一预设值，或N不等于该第二预设值时，则控制该分类单元增加该些子区域的数量，并获得最新的处理阵列给该褶积运算单元进行运算，且当该判断单元判断M和N分别等于该第一预设值和该第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据。

8.一种显示电路，适用于一显示器，其特征在于，该显示电路包括：

一运算模块，用以接收一原始背光数据，并将其进行一模糊处理，而输出一模糊背光数据；以及

一处理单元，耦接该运算模块，用以依据该模糊背光数据而输出一高动态范围影像至该显示器的显示面板；

其中，该运算模块包括：

一分类单元，耦接一产生该原始背光数据的信号产生单元，用以接收该原始背光数据，并将该原始背光数据分类成多个子区域，且该些子区域排列成一M×N的处理阵列，而M和N都为正整数；

一查表单元，用以分别将每一该些子区域进行查表运算，以获得各该些子区域最新的数据值；以及

一判断单元，耦接该查表单元，用以判断目前的M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；

当该判断单元判断M不等于该第一预设值，或N不等于该第二预设值时，则控制该分类单元增加该些子区域的数量，并获得最新的处理阵列给该查表单元进行查表运算，且当该判断单元判断M和N分别等于该第一预设值和该第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据。

9.一种显示器，其特征在于，包括：

一背光模块，具有多个发光源；

一背光控制单元，耦接该背光模块，用以产生一原始背光数据，以控制该些发光源的亮度，以使发光源根据该显示器的显示面板显示的影像，调整背光源的亮度；

一显示电路，耦接该背光控制单元，用以将该原始背光数据进行一模糊处理，而输出一模糊背光数据，且该显示电路依据该模糊背光数据而输出一画面补偿数据；以及

一显示面板，耦接该显示电路，是依据该画面补偿数据而输出一高动态范围影像；

该显示电路包括：

一分类单元，耦接该背光控制单元，用以接收该原始背光数据，并将该原始背光数据分类成多个子区域，且该些子区域排列成一M×N的处理阵列，而M和N都为正整数；

一遮罩产生单元，用以产生一单位遮罩，其具有多个遮罩值；

一褶积运算单元，耦接该分类单元和该遮罩产生单元，用以依序将每一该些子区域与该单位遮罩进行褶迭积分运算，而获得各该些子区域最新的数据值；

一判断单元，耦接该褶积运算单元，用以判断目前的M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；以及

一处理单元，耦接该判断单元，用以依据该判断单元的输出而产生该画面补偿数据；

当该判断单元判断M不等于该第一预设值，或N不等于该第二预设值时，则控制该分类单元增加该些子区域的数量，并获得最新的处理阵列给该褶积运算单元进行运算，且当该判断单元判断M和N分别等于该第一预设值和该第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据，并传送给该处理单元，以输出该画面补偿数据。

10.一种显示电路，适用于一显示器，其特征在于，该显示电路包括：

一运算模块，用以接收一原始背光数据，并将其进行一模糊处理，而输出一模糊背光数据；以及

一处理单元，耦接该运算模块，用以依据该模糊背光数据而输出一高动态范围影像至该显示器的显示面板；

其中，该显示电路包括：

一分类单元，耦接该背光控制单元，用以接收该原始背光数据，并将该原始背光数据分类成多个子区域，且该些子区域排列成一M×N的处理阵列，而M和N都为正整数；

一查表单元，用以分别将每一该些子区域进行查表运算，以获得各该些子区域最新的数据值；

一判断单元，耦接该查表单元，用以判断目前的M和N值是否分别等于一第一预设值和一第二预设值；以及

一处理单元，耦接该判断单元，用以依据该判断单元的输出而产生该画面补偿数据；

当该判断单元判断M不等于该第一预设值，或N不等于该第二预设值时，则控制该分类单元增加该些子区域的数量，并获得最新的处理阵列给该查表单元进行查表运算，且当该判断单元判断M和N分别等于该第一预设值和该第二预设值时，则依据最终的处理阵列，而获得该模糊背光数据，并传送给该处理单元，以输出该画面补偿数据。

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