CN101188777A

CN101188777A - 显示装置及色温调整方法

Info

Publication number: CN101188777A
Application number: CNA2007101968202A
Authority: CN
Inventors: 裵文植
Original assignee: LG Electronics Nanjing Plasma Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Nanjing Plasma Co Ltd; LG Electronics Nanjing Display Co Ltd
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-05-28
Also published as: KR101328955B1; KR20090011229A

Abstract

本发明涉及一种显示装置及色温调整方法，色温调整方法包含：将输入图像信号转换为亮度及色差信号的阶段；在上述转换的色差信号中，检出与UV领域原点较近的灰色部分的亮色灰阶颜色信号的阶段；根据上述转换的亮度信号的等级，增加上述检出的亮色灰阶的颜色信号Cb、Cr增益控制值的阶段；及适用上述已增加的Cb、Cr增益控制值，将色温已变化的上述亮度及色差信号，利用色度空间转换算法，转换为R、G、B信号并输出的阶段。本发明考虑到颜色的再现性，将色温设置为较低，白色领域仅检出无色的灰色部分的亮色灰阶成分，提高色温，从而在人们的视觉上满足输出的图像的亮度与明暗比及颜色的再现性。

Description

显示装置及色温调整方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置，更具体讲是涉及一种根据对灰色(Gray)部分的部分色温进行调整，从而改善画质的功能的显示装置及色温调整方法{Displayapparatus and method for control color temperature}。

背景技术

图1是现有技术中，根据颜色信号的前一个灰阶(gray)设置的色温的示意图。

现有技术中，在视频扫描板(video scan board)中，使各个R、G、B信元(cell)的0～255灰阶(gray)按一定比例与11,000K匹配。这样，在提高色温时，将降低颜色(Color)的再现性，从而无法较大幅度地增加色温。

图2是随着色温的增加而变化的颜色的再现性及白色(white)喜好程度的示意图。

更具体讲，是根据色温(横轴)，分别显示颜色的再现性b及人们视觉上的白色(white)喜好程度a的满足度(纵轴)的表。根据图2，随着增加色温，由于人们的视觉特性，其白色(white)的喜好程度将增加，相反，颜色的再现性将降低。如上所述，随着色温的增加，白色(white)喜好程度及颜色的再现性具有交替换位(Trade off)的关系，不能同时满足两项。因此，需要同时满足两项的高画质的显示装置及色温调整方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供：考虑到颜色的再现性，将色温设置为较低，白色领域仅检出无色的灰色(Gray)部分，从而提高色温的显示装置及色温调整方法方法。

为达到上述发明目的，本发明的色温调整方法，其特征在于包含：将输入图像信号转换为亮度及色差信号的阶段；在上述转换的色差信号中，检出与UV领域(domain)原点较近的灰色(Gray)部分的亮色灰阶(gray)颜色信号的阶段；根据上述转换的亮度信号的等级(level)，增加上述检出的亮色灰阶(gray)的颜色信号Cb、Cr增益(gain)控制值的阶段；及适用上述已增加的Cb、Cr增益(gain)控制值，将色温已变化的上述亮度及色差信号，利用色度空间转换(color space converter，CSC)算法(algorithm)，转换为R、G、B信号并输出的阶段。

前述的色温调整方法，其特征在于上述检出的亮色灰阶(gray)的颜色信号，其亮度信号等级(level)是临界值以上。

前述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级(level)的临界值避免肉色信号，并且为50 IRE。

前述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级(level)的临界值至一定区间内，使上述Cb、Cr增益(gain)控制值以1次线性输出倾斜度增加。

前述的色温调整方法，其特征在于还包含：根据上述亮度信号的等级(level)，与上述1次线性输出倾斜度连续地，高灰阶(gray)的Cb、Cr增益(gain)控制值以2次线性输出倾斜度增加的阶段。

前述的色温调整方法，其特征在于具有上述2次线性输出倾斜度的Cb、Cr增益(gain)控制值，在高灰阶(gray)中的色温降低的亮度信号等级(level)中形成。

前述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级(level)是70 IRE。

前述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级(level)的Cb、Cr增益(gain)控制值，其1次线性输出倾斜度比2次线性输出倾斜度大。

前述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级(level)的临界值为起点，上述Cb、Cr增益(gain)控制值以指数函数增加。

前述的色温调整方法，其特征在于适用上述增益(gain)控制值的CSC结构，如下面的算法(algorithm)：

为达到上述目的，本发明中的显示装置，其特征在于包含：将输入图像信号转换为亮度及色差信号，并进行输出的输入CSC；检出经上述输入CSC转换的亮度信号值，根据亮度的强度检出亮度信号的等级(level)的Y等级(LEVEL)检出部；从上述输入CSC中，检出与UV领域(domain)原点较近的灰色(Gray)部分的亮色灰阶(gray)的色差信号的颜色信号检出部；设置上述Y等级(LEVEL)检出部检出的基准亮度信号等级(level)的临界值，从而控制色温变化量的控制部；根据上述控制部设置的亮度信号的等级(level)，增加上述检出的亮色灰阶(gray)的颜色信号Cb、Cr增益(gain)控制值的颜色信号修正部；及适用上述增加的Cb、Cr增益(gain)控制值，将色温已包含的上述亮度及色差信号，利用色度空间转换(color space converter，CSC)算法(algorithm)，转换为R、G、B信号并输出的输出CSC。

前述的显示装置，其特征在于还包含：存储上述色温变化量的基准亮度信号等级(level)的临界值，并用表格(table)存储与上述临界值对应的亮度信号等级(level)对应的Cb、Cr增益(gain)控制值的存储器(memory)。

前述的显示装置，其特征在于上述颜色信号检出部，检出亮度信号等级(level)为临界值以上的亮色灰阶(gray)的颜色信号。

前述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，在上述亮度信号等级(level)的临界值至一定区间内，将上述Cb、Cr增益(gain)控制值的倾斜度设置为1次线性输出倾斜度。

前述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，根据上述亮度信号等级(level)，与上述1次线性输出的倾斜度相连地，将高灰阶(gray)的Cb、Cr增益(gain)控制值的倾斜度设置为2次线性输出倾斜度。

前述的显示装置，其特征在于根据上述亮度信号等级(level)而设置的Cb、Cr增益(gain)控制值中，1次线性输出的倾斜度比2次线性输出的倾斜度大。

前述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，以上述亮度信号等级(level)的临界值为起点，使上述Cb、Cr增益(gain)控制值呈指数函数增加。

前述的显示装置，其特征在于上述输入CSC在下面的CSC算法(algorithm)中，至少适用一个：

或

本发明的有益效果是：本发明考虑到颜色的再现性，而设置较低的色温，白色领域仅检出无色的灰色(Gray)部分的亮色灰阶(gray)成分，提高色温，从而在人们的视觉上满足输出的图像的亮度与明暗比及颜色的再现性。

附图说明

图1是现有技术中根据颜色信号的前一个灰阶(gray)设置的色温的示意图；

图2是随着色温的增加而变化的颜色的再现性及白色(white)喜好程度的示意图；

图3是本发明中UV(色差信号)领域(domain)中的Gray利用的示意图；

图4是本发明中控制R、G、B增益(gain)值，从而调整色温的数学公式；

图5a、5b是本发明中基准白色色温的测量亮度与视觉亮度的示意图；

图6a是本发明中提高灰色(Gray)部分的色温，并显示在RGB显色系中的色度示意图；

图6b是本发明中在灰色(Gray)部分中较亮的部分中显示白颜色展宽(White stretch)的示意图；

图7是本发明中提高灰色(Gray)部分的色温的显示装置的内部方块图；

图8是本发明中考虑颜色的再现性而对色温进行调整的顺序图；

图9a、9b是本发明中在U、V褪色(fade)领域的色温变化示意图；

图10a、10b是本发明的另一个实施例中灰色(Gray)部分中较亮的部分中显示白颜色展宽(White stretch)的示意图。

附图中主要部分的符号说明

110.输入CSC 120.颜色信号检出部

130.颜色信号修正部 140.输出CSC

150.显示部 160.存储器(memory)

170.控制部 180.Y等级(LEVEL)检出部

具体实施方式

本发明的目的与特点及优点，参考附图及下面的详细说明，可以更好地进行了解。在对本发明进行说明的过程中，若对于相关的众所周知的功能或结构的具体说明会对本发明产生不必要的混淆，则将省略其说明。

图3是本发明中U、V(色差信号)领域(domain)中的Gray利用的示意图。

RGB色度空间(color space)由可以相互进行加法运算的三原色，即红色、绿色及蓝色组成。上述颜色的分光要素组合在一起，从而显示不同的颜色。因此，所有的颜色均可以用Red、Green、Blue三种颜色显示，上述颜色的互补关系是红色-青色(Cyan)，黄色-蓝色，绿色-绛红色(Magenta)。例如，用8比特的数字系统显示颜色时，R/G/B分别由0～255的256个(2的8次方)灰阶(gray)显示，因此，可以显示约1,670万种颜色。此时，R/G/B均为0时是Black(黑色)，均为255时是White(白色)。若3原色中，只在某一个颜色中输入信号，R/G/B值为(255，0，0)时，将呈单纯的Red；以相同的方式，(0，255，0)为Green，(0，0，255)为Blue。明暗度根据黑色至白色的线而显示，为了在RGB颜色中转换明暗度的等级，而使用下面的数学公式。

数学公式1

明暗度(Y)＝0.299R+0.587G+0.114B

YUV是为了PAL方式的模拟视频而开发的，但在数字视频中，在欧洲的视频标准CCIR601中也使用。YUV是利用眼睛对光最敏感的特性而设置的颜色体系。此时，Y表示光感，亮度(Luminance)，U、V表示色彩度(Chrominance)。与RGB色坐标有如下关系：

数学公式2

Y＝0.299R+0.587G+0.114B

U＝B-Y

V＝R-Y

本发明中的白色领域，是仅检出无色的灰色(Gray)部分，从而提高色温的。如图3所示，在UV领域(domain)中，检出与原点较近的无色的白色(white)信号，在蓝色(Blue)信号中增加增益(gain)，从而提高色温。尤其，从灰色(Gray)部分的较暗的部分至较亮的部分，在整个领域中增加相同的蓝色(Blue)增益(gain)，将导致较暗的部分过于Blush，因此，仅在灰色(Gray)部分的较亮的部分中提高色温，从而避免人们的视觉特性上较暗部分的Blush或Redsh倾向。

图4是本发明中控制R、G、B增益(gain)值，从而调整色温的数学公式。

根据本发明，颜色变换部及调整部中具备的色度空间转换(Color SpaceConverter，CSC)结构，将输入信号分别转换为RGB及亮度/色差信号并输出。图4的CSC结构中，颜色调整部将输入信号，即，亮度(Y)/色差(Cb，Cr)信号转换为RGB信号。本发明中将接近UV坐标的信号，与Cb、Cr值相加，最终变换R、G、B增益(gain)值，从而提高色温。此时，Blue颜色信号的增益(gain)值若增加，则人们的视觉特性上，清晰度亦增加，因此相加更多的Cb值。

图5a、5b是本发明中基准白色色温的测量亮度与视觉亮度的示意图。

图5a中，随着显示基准白色的色温的变化，色温越增加至颜色测量的相对亮度，其亮度将越低。相反，图5b中，随着显示基准白色的色温的变化，视觉上的亮度将增加。由此可知，随着色温的增加，颜色的再现性将降低，相反，人们的视觉特性上白色(White)喜好程度将增加。

因此，本发明中为了得到满足上述两种条件的画质，考虑到颜色的再现性而降低色温，而白平衡(white balance)仅检出无色的灰色(Gray)部分，提高色温，从而提高颜色的再现性与白色(white)喜好程度。

图6a是本发明中提高灰色(Gray)部分的色温，并显示在RGB显色系中的色度示意图。

一般，将从光源照射的光的颜色用温度表示的值称为色温。这并非其光源本身的温度，而是用称为黑体的假想物体的温度，当某一光源的光的颜色与某一温度的黑体的光的颜色相同时，将上述黑体的温度称为该光源的色温，并用绝对温度°K表示。黑体辐射的色温为3000K以下时呈红色，黑体辐射的色温为5000K左右时，整个波长的光均匀地释放，呈白色，为7000K以上时呈蓝色。图6a是将根据色温而变化的黑体辐射的轨迹及白光(Dalignt)D65(随着色温而移动的白点)显示在U、V颜色图上的示意图。如图所示，黑体的色温轨迹与白光的坐标值并不一致。但是，以与被选光源(D65)最为类似的黑体的色温曲线为基准，称为色温7000K。此时，黑体的色温轨迹接近A->C方向时，色温将增加，并且Blue颜色的强度增加。本发明中利用上述特性，对于无色的灰色(Gray)部分中的亮色灰阶(gray)信号，增加Blue Gain，从而提高色温，调整白平衡(white balance)。

图6b是本发明中在灰色(Gray)部分中较亮的部分中显示白颜色展宽(White stretch)的示意图。

本发明中，为了提高色温，在接近UV坐标的原点的灰色(Gray)部分的白色信号中，增加Cb、Cr值，从而控制R、G、B增益(gain)值。此时，根据亮度(Y)信号的等级(level)，设置Cb、Cr值的临界值(Thresh hold)。这是由于在低灰阶(gray)(较暗的部分)中，参杂其他颜色，对人们的视觉感受起反作用，并在亮色灰阶(gray)中，色温增加时，白色(white)的喜好程度亦增加，所以根据亮度(Y)等级(level)调整白平衡(white balance)。

作为本发明的实施例，白平衡(white balance)以IRE(Institute ofRadio Engineers)为单位，将白色的临界值设为100 IRE，黑色的临界值设为0 IRE时，白色领域(无色的Gray领域)将在50 IRE中检出。尤其，由于人们的视觉特性，对于皮肤颜色的变化较为敏感，因此，检出的白色(White)领域中，皮肤色将被排除。

图7是本发明中提高灰色(Gray)部分的色温的显示装置的内部方块图。

输入CSC110将用于模拟RGB数字或JPEG、MPEG标准的Y，Cb，Cr输入信号，转换为Y、Pb、Pr，即：Y(亮度)及Pb、Pr(色差信号)数据并输出。其中，输入信号为Y、Cb、Cr时，输入CSC110根据数学公式3输出Y、Pb、Pr合成(component)信号。

数学公式3

又，输入信号为R、G、B时，输入CSC110根据数学公式4输出Y、Pb、Pr合成(component)信号。

数学公式4

颜色信号检出部120检出经输入CSC110转换的Pb、Pr(色差信号)数据。此时，检出本发明中的接近UV领域(domain)原点的无色的灰色(Gray)部分的色差信号。

颜色信号修正部130根据Y(亮度)信号的等级(level)，在被检出的UV坐标中，对接近原点的信号，生成可以提高色温的Pb、Pr值，从而变更RGB增益(gain)值。此时，生成从基准的Y(亮度)信号等级(level)的临界值，在一定的区间内，RGB增益(gain)值以一定倾斜度增加的Pb、Pr值。

Y等级(level)检出部180检出经输入CSC110转换的Y(亮度)信号值，并根据光的强度确认Y信号等级(level)。

控制部170为了在上述Y等级(level)检出部180中，根据RGB增益(gain)值调整色温变化量，而设置基准的Y(亮度)信号等级(level)的临界值，从而控制上述颜色信号修正部130。此时，Y(亮度)等级(level)的临界值避免肉色信号，选择50 IRE以上的亮色灰阶(gray)成分。

存储器(memory)160存储色温变化量的基准，即Y(亮度)信号等级(level)的临界值，并用表格(table)存储与上述临界值的Y(亮度)信号等级(level)对应的RGB增益(gain)值。

输出CSC 140，将经颜色信号修正部130根据Pb、Pr的增益(gain)值控制而转换为色温的Pb、Pr及Y信号，适用数学公式5的算法(algorithm)，转换为模拟R、G、B信号。

数学公式5

显示部150增加灰色(Gray)部分的亮色灰阶(gray)信号的增益(gain)值，并显示已经变化的RGB信号。

图8是本发明中考虑颜色的再现性而对色温进行调整的顺序图。

将输入信号，即模拟RGB数据转换为YUV，即Y(亮度)与UV(色差信号)数据，如图中S801阶段。其中，将上述RGB信号转换为亮度信号(Y)及色差信号(U、V)的方法，众所周知，其亮度信号可以用″Y＝0.299R+0.587G+0.114B″等公式计算，其中，R、G、B是相应像素的各个颜色成分。并且，色差信号(U、V)用″U＝B-Y″，″V＝R-Y″等公式计算。

为了满足颜色的再现性及白色(white)喜好程度，在接近UV领域(domain)原点的无色的灰色(Gray)部分中检出亮色灰阶(gray)的颜色信号，如图中S803阶段。此时，被检出的信号领域中，选择Y(亮度)信号等级(level)为临界值以上的亮色灰阶(gray)，如图中S805阶段。Y(亮度)信号等级(level)的临界值避免肉色信号，是50 IRE。

生成可以提高根据Y(亮度)信号的等级(level)而检出的，接近UV坐标的原点的信号的色温的RGB增益(gain)控制Cb、Cr值，如图中S807阶段。

利用适用生成的增益(gain)控制Cb、Cr值的色度空间转换(color spaceconverter，CSC)算法(algorithm)，将YUV信号转换为RGB并输出，如图中S809、S811阶段。

图9a、9b是本发明中在U、V褪色(fade)领域的色温变化示意图。

图9a中，根据本发明的实施例，在颜色信号检出部120中检出色差信号时，不仅是U与V为0的点，其周边也设置为领域。此时，UV领域(domain)中包含被选的领域及未设定的区间，即褪色(fade)领域，在颜色信号修正部130中，使对应于褪色(fade)区间的UV值的RGB增益(gain)值，以一定的倾斜度增加。

图9b是褪色(fade)领域中，随着UV值而变化的色温变化量的色温坐标。其中，假设原有的色温为P，色温变化量为p，UV选择领域的褪色(fade)区间为a、b，则在U、V的绝对值小于a时，色温＝P+p。U、V的绝对值大于b时，色温＝P，U、V的绝对值大于a小于b时(本发明中的褪色(fade)区间)，色温如下面的数学公式6：

数学公式6

图10a是为了检出白色领域(无色的Gray领域)，与白平衡(whitebalance)IRE(Institute of Radio Engineers)单位对应的Cb、Cr增益(gain)控制值示意图。本发明中，在褪色(fade)区间(50～70 IRE)中，Cb、Cr增益(gain)控制值具有线性输出的一定的倾斜度并增加。又，在70 IRE以上时，增加2次Cb、Cr增益(gain)控制值，从而解决高灰阶(gray)下色温降低的问题。

对于图10b，白平衡(white balance)以IRE(Institute of RadioEngineers)为单位，将白色的临界点设为100IRE，黑色的临界点设为0 IRE时，白色领域(无色的Gray领域)在50IRE中检出，如图中S111阶段。尤其，由于人们的视觉特性，对皮肤色的变化较为敏感，因此，检出的白色(White)领域中排除皮肤色。在检出的白色领域(无色的Gray领域)50 IRE中，使1次Cb、Cr增益(gain)控制值具有线性输出的一定的倾斜度并增加，如图中S112阶段。在70IRE中，使2次Cb、Cr增益(gain)控制值具有线性输出的一定的倾斜度并增加。此时，2次Cb、Cr增益(gain)控制值的增加，具有比50IRE中增加的控制值小的倾斜度。

一方面，本发明中使用的用语(terminology)是考虑到本发明的功能而定义的一些用语，这将根据从事相应领域的技术人员的意图与惯例有所不同，因此，上述定义应以本发明整体内容为基础。

综上所述，虽然本发明关于显示装置及色温调整方法已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.色温调整方法，其特征在于包含：将输入图像信号转换为亮度及色差信号的阶段；在上述转换的色差信号中，检出与UV领域原点较近的灰色部分的亮色灰阶颜色信号的阶段；根据上述转换的亮度信号的等级，增加上述检出的亮色灰阶的颜色信号Cb、Cr增益控制值的阶段；及适用上述已增加的Cb、Cr增益控制值，将色温已变化的上述亮度及色差信号，利用色度空间转换算法，转换为R、G、B信号并输出的阶段。

2.根据权利要求1所述的色温调整方法，其特征在于上述检出的亮色灰阶的颜色信号，其亮度信号等级是临界值以上。

3.根据权利要求2所述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级的临界值避免肉色信号，并且为50 IRE。

4.根据权利要求2所述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级的临界值至一定区间内，使上述Cb、Cr增益控制值以1次线性输出倾斜度增加。

5.根据权利要求4所述的色温调整方法，其特征在于还包含：根据上述亮度信号的等级，与上述1次线性输出倾斜度连续地，高灰阶的Cb、Cr增益控制值以2次线性输出倾斜度增加的阶段。

6.根据权利要求5所述的色温调整方法，其特征在于具有上述2次线性输出倾斜度的Cb、Cr增益控制值，在高灰阶中的色温降低的亮度信号等级中形成。

7.根据权利要求6所述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级是70 IRE。

8.根据权利要求5所述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级的Cb、Cr增益控制值，其1次线性输出倾斜度比2次线性输出倾斜度大。

9.根据权利要求2所述的色温调整方法，其特征在于上述亮度信号等级的临界值为起点，上述Cb、Cr增益控制值以指数函数增加。

10.根据权利要求1所述的色温调整方法，其特征在于适用上述增益控制值的CSC结构如下面的算法：

11.显示装置，其特征在于包含：将输入图像信号转换为亮度及色差信号，并进行输出的输入CSC；检出经上述输入CSC转换的亮度信号值，根据亮度的强度检出亮度信号的等级的Y等级检出部；从上述输入CSC中，检出与UV领域原点较近的灰色部分的亮色灰阶的色差信号的颜色信号检出部；设置上述Y等级检出部检出的基准亮度信号等级的临界值，从而控制色温变化量的控制部；根据上述控制部设置的亮度信号的等级，增加上述检出的亮色灰阶的颜色信号Cb、Cr增益控制值的颜色信号修正部；及适用上述增加的Cb、Cr增益控制值，将色温已包含的上述亮度及色差信号，利用色度空间转换算法，转换为R、G、B信号并输出的输出CSC。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于还包含：存储上述色温变化量的基准亮度信号等级的临界值，并用表格存储与上述临界值对应的亮度信号等级对应的Cb、Cr增益控制值的存储器。

13.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于上述颜色信号检出部，检出亮度信号等级为临界值以上的亮色灰阶的颜色信号。

14.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，在上述亮度信号等级的临界值至一定区间内，将上述Cb、Cr增益控制值的倾斜度设置为1次线性输出倾斜度。

15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，根据上述亮度信号等级，与上述1次线性输出的倾斜度相连地，将高灰阶的Cb、Cr增益控制值的倾斜度设置为2次线性输出倾斜度。

16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于根据上述亮度信号等级而设置的Cb、Cr增益控制值中，1次线性输出的倾斜度比2次线性输出的倾斜度大。

17.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于上述颜色信号修正部，以上述亮度信号等级的临界值为起点，使上述Cb、Cr增益控制值呈指数函数增加。

18.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于上述输入CSC在下面的CSC算法中，至少适用一个：

或