CN101682684A - 输入源内容的自动伽马校正 - Google Patents

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Abstract

利用从输入源提取的伽马信息(208、604)来校正显示器伽马。基于伽马信息和所获得显示器特征信息(210、606)来自动地执行显示参数的调整(212、608)。一个实例利用诸如例如增益、偏移、和伽马之类的伽马信息，来自动地确定显示器的对应亮度和/或对比度调整等级。按照该方式，可以将输出伽马调整得实质上匹配输入伽马。

Description

输入源内容的自动伽马校正
技术领域
本主题一般涉及显示器，且更具体地，涉及用于自动调整显示器伽马(gamma)信息的系统和方法。
背景技术
视频的显示器表现经常与发起源不同。该改变一般反映为不同的色彩强度(intensity)等级。虽然许多因素可以有助于此，但是大部分更改是由于显示装置自身的特征引起的。表现显示器的特征的传统方法在于：使用称为光谱辐射计(spectroradiometer)的、用于测量光源的谱功率分布的专门和贵重的装置，来测试显示器上的区域或“斑纹(patch)”。对于伽马特性，测量一系列的斑纹(这称为“等变率(ramp)”——即，灰度等变率：(红色、绿色、蓝色)＝(0，0，0)、(32，32，32)、(64，64，64)、......、(224，224，224)、(255，255，255))。在该测量之后，可以在绘图中绘画伽马曲线，即“辉度对数字值”。该伽马用于补偿与输入伽马的不匹配。虽然这是准确且可靠的方法，但是它的缺点在于：它需要昂贵的测量仪器，测量许多斑纹是耗时的，它需要大量的用户交互，并且它需要从测量数据推导伽马曲线。
发明内容
借助(leverage)从输入源提取的伽马信息来提供对于显示伽马的校正。这允许在用户观赏体验期间实质上维持输入源的完整性。一个实例利用诸如例如增益、偏移、和伽马之类的伽马信息，来确定显示器的对应亮度和/或对比度等级。按照该方式，可以将输出伽马调整得实质上与输入伽马匹配。与显示器测量方法相比，所述技术一般提供了不太准确的伽马，但是所述技术不需要昂贵的测量工具和/或用户交互来调整显示特征。
上述内容提出了本主题的简化概要，以便提供对主题实施例的一些方面的基本理解。该概要不是本主题的详尽的综述。不是意欲标识实施例的关键/紧要元素或勾画本主题的范围。其唯一目的在于，以简化的形式来提出本主题的一些构思，作为对于稍后提出的更详细描述的序言。
为了实现前述内容和相关结尾，结合以下描述和附图来在这里描述实施例的某些图示性方面。然而，这些方面仅仅指示了可以采用本主题的原理的各种方式中的一些方式，并且本主题意欲包括所有这种方面及其等效物。当结合附图来考虑时，通过以下详细描述，本主题的其他优点和新颖特性可以变得明显。
附图说明
图1是根据实施例一方面的自动伽马校正系统的框图。
图2是根据实施例一方面的自动伽马校正系统的另一框图。
图3是根据实施例一方面的自动伽马校正系统的示例性实例的图示。
图4是根据实施例一方面的用于显示器的增益调整的图示。
图5是根据实施例一方面的用于显示器的偏移调整的图示。
图6是根据实施例一方面的用于调整显示参数的方法的流程图。
图7是根据实施例一方面的用于调整显示参数的方法的另一流程图。
具体实施方式
现在参考附图来描述本主题，在所述附图中，相似的附图标记用于自始至终地指代相似的元件。在以下描述中，为了解释的目的，提出了许多的特定细节，以便提供对本主题的彻底理解。然而，可能明显的是，可以实施该主题实施例，而无需这些特定细节。在其他实例中，按照框图形式而示出了公知的结构和装置，以便便利于描述所述实施例。
如在该应用中所使用的，术语“组件”意欲指代执行中的硬件、软件、或硬件和软件的组合。例如，组件可以是但不限于：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行体(executable)、和/或微芯片等。通过阐释的方式，在处理器上运行的应用和该处理器均可以是组件。一个或多个组件可以驻留在处理内，并且组件可以位于一个系统上和/或分布在两个或更多系统之间。可以通过使用专用硬件、以及与合适的软件相关联地使用能够执行软件的硬件，来提供附图所示的各种组件的功能。
当通过处理器来提供所述功能时，可以通过单一专用处理器、通过单一共享处理器、或多个单独处理器来提供所述功能，所述多个单独处理器中的一些单独处理器可以被共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被理解为排外地指代能够执行软件的硬件，并且可以在没有限制的情况下、隐含地包括：数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、和非易失性存储器。而且，用于在这里叙述本发明的实例和实施例的所有陈述意欲包括结构和功能上的等效物这两者。另外，这种等效物意欲的包括当前已知的等效物、以及在将来开发的等效物(即，执行相同功能、而不管结构的如何所开发的任何元件)这两者。
典型地，当诸如视频之类的内容的创建者例如最后完成(finalize)其创作时，他们特别注意该内容的“观看(look)”和“感觉(feel)”。色调、强度等级、和其他可视信息在准确地向观赏者描绘该艺术品时扮演着重要的角色。然而，由于观赏装置(诸如，显示器或监视器)变更该信息，所以该信息中许多信息可能丢失。在这里描述的技术允许基于输入源的伽马信息来自动校正显示装置。这可以在没有用户干预和/或没有昂贵的测量装置的情况下实现。由于该校正可以在回放装置(例如，DVD(数字视频/通用盘)播放器、机顶盒、计算机等)中实施，所以所述校正可以对于现在欣赏输入源内容的更准确的表现的用户是完全透明的。
图1示出了自动伽马校正系统100的框图，所述自动伽马校正系统100利用自动伽马校正组件102来处理来自输入源104的输入内容伽马信息，以便调整显示器106的显示参数。自动伽马校正组件102对显示参数的调整允许显示器106更准确地描绘输入源内容——而无需用户干预。输入源104例如可以是数字通用盘(DVD)播放器、机顶盒、计算机、和/或(经由空中、因特网、内部网、LAN、WAN等的)广播等。自动伽马校正系统可以按照有线和/或无线方式来与这些装置交互。显示器106例如可以是投影仪/屏幕、计算机监视器、电视监视器、和/或手持监视器等。类似地，它可以与诸如例如液晶显示器(LCD)、等离子体、阴极射线管(CRT)、和/或数字光投影(DLP)等之类的显示技术一起使用。可以利用自动伽马校正系统100来调整显示器106的彩色和/或黑白(灰度级)参数。
在图2中，自动伽马校正系统200采用与输入源204和显示器206对接(interface)的自动伽马校正组件202。自动伽马校正组件202利用输入源伽马提取组件208，所述输入源伽马提取组件208从由输入源204提供的内容中提取伽马信息。经常，伽马信息驻留为嵌入于该内容的元数据。自动伽马校正组件202还可以采用显示器特征组件210来便利于确定和/或获取显示器特征信息。显示器特征组件210可以直接与显示器206对接，以命令和/或请求其特征。这可以例如在回放装置首先连接到显示器时和/或在稍后时间处实现。
显示器特征组件210还可以从诸如例如查找表等之类的其他源获得显示器特征信息。显示器特征信息的源可以本地和/或远程地驻留在自动伽马校正系统200。自动伽马校正组件202利用伽马调整组件212、至少部分地基于输入源内容伽马信息和显示器特征信息而自动地确定显示参数校正。这可以例如通过利用以下功能来实现，所述功能利用由输入源内容伽马信息提供的变量而表现了显示器特征。在一个实例中，这产生了用于校正显示器、以更准确地表现输入源内容所必须的增益(对比度)和/或偏移(亮度)等级。
在图3中示出了自动伽马校正系统的示例性实例300。对于这些示例性实例300，通过自动伽马校正组件302表现自动伽马校正系统。自动伽马校正组件302可以例如独自驻留在回放装置304中或独自驻留在显示装置306中。在其他实例中，自动伽马校正组件302的功能可以驻留在回放装置304和显示装置306两者上。例如，输入源伽马提取组件208可以驻留在回放装置304内，并且向显示装置306发送所提取的信息，所述显示装置306包含伽马调整组件212和显示器特征组件210。类似地，回放装置304可以包含输入源伽马提取组件208和伽马调整组件212，而显示装置306包含向回放装置304发送特征信息的显示器特征组件210。
不需要使回放装置304和显示装置306彼此接近。例如，回放装置304可以包括位于广播设施处的广播器材，所述广播设施经由空中和/或经由光纤/线缆来与用户家中的显示装置进行通信。在本地化示例中，回放装置304和显示装置306可以经由诸如例如HDMI、DVI、和/或VGA接口等之类的当前标准化的接口而连接。同样地，也可以利用现有的和/或将来的无线和/或有线的标准化和非标准化的接口。
自动伽马校正组件302还可以驻留在与回放装置308和显示装置312交互的独立(stand alone)组件310中。该实例可以允许对于传统装置的最小改变，并且仍准许对于显示装置312的自动调整。独立组件310可以无线和/或有线地连接到回放装置308和/或显示装置312。利用当前的标准，独立组件310可以容易地从由回放装置308提供的内容中提取元数据。然而，大部分当前设计的显示装置不支持显示参数的外部控制。类似地，大部分显示装置没有用于传播其显示特征的部件。因而，可能必须改变显示装置接口，以执行自动伽马校正系统的功能，而不管其位置(独立的、回放装置、显示装置等)。
在这里描述的技术(包括系统、方法、设备等)允许自动地调整显示器的亮度和对比度等级，使得显示器可以示出更精确伽马校正后的视频序列和/或图像。输入源图像典型地假定显示器的某些伽马特性。然而，大部分显示器呈现了使得输入图像被不正确地展现在显示器上的不同伽马。因而，所提出的技术提供了可以控制和/或设置显示器的亮度和/或对比度等级的自动化伽马校正，使得显示器伽马实质上类似于输入源伽马。
例如，假定显示系统的某些伽马特性的情况下，对数字视频捕获图像或静止照相机捕获图像进行伽马校正。对于高清晰度(HD)显示器，将Rec.709伽马应用于输入装置或输入图像的伽马校正。为了在显示器上示出电影效果的(film-look)图像，将私有的伽马(proprietary gamma)(伽马功率函数曲线或查找表(LUT))用于伽马校正。然而，显示器的伽马特性通常与在输入空间中应用的所假定的伽马不匹配。在这里提供的技术从输入源中提取伽马信息(增益、偏移、伽马)(典型地将信息作为元数据而嵌入于输入内容)。然后，确定显示器的对应亮度和/或对比度等级，使得输出伽马实质上类似于输入伽马。
例如，回放装置可以读取输入源图像连同元数据，所述元数据包含输入内容的伽马特性。在显示器插入到回放装置中时，回放装置检查是否已经表现了该显示器的特征。如果没有，则回放装置可以要求该显示器进入特征模式。回放装置然后根据所提取的输入伽马特性来确定合适的亮度和/或对比度等级，并且向显示器发送命令信号，以将显示器的亮度和/或对比度等级设置为所确定的等级。
在(方程式1)中示出了用于显示器的典型伽马公式。
L＝(a*(D/255)+b)γ            (方程式1)
其中D是输入数字值(或视频信号)，a是增益，b是偏移，γ是伽马，而L是显示器的辉度。对于Rec.709来说，a＝1/1.099，b＝0.099，γ＝1/0.45。增益a根据显示器的对比度等级而变化。图4是用于显示器的增益调整402的图示400。较高的对比度增加了增益的值。偏移也根据亮度等级而变化。图5是用于显示器的偏移调整502-506的图示500。偏移随着不同的亮度设置而改变。如果将亮度设置为“太高(too high)”(负偏移502)，则黑色(数字值＝0)正在朝向白色(数字值＝255)滑动，故此，将增加黑色的辉度，以使得显示器经受对比率的降低。“太低(too low)”亮度设置(正偏移(参见506))使得输入范围在黑色周围(例如，数字值＝0～42(参见506))，以显现完全的黑色，这意味着阴影区域中细节信息的丢失。还存在与亮度和对比度等级的改变相关的伽马改变。特别地，当将亮度设置为高502时，降低有效的伽马(例如，γ＝2.5到γ＝2.3)。如果将亮度设置为低(像506一样)，则增加有效的伽马(例如，γ＝2.5到γ＝2.7)。504图示了正确的亮度设置。
在这里提供的技术从输入内容中提取诸如增益、偏移、和伽马之类的信息，并然后寻找亮度和/或对比度的对应等级，以对显示器的输出执行合适的伽马校正。增益a(与伽马一起)确定对比度等级，而偏移b(与伽马一起)确定亮度等级。为此，首先建立值a和对比度等级之间的关系。对于值b对亮度等级执行相同的标识。如图4和5所图示的，期望所述关系为线性的，或者至少可以通过一个单一函数来描述所述关系。换言之，其可以通过(方程式2)来描述：
a＝f1(C)，b＝f2(B)                (方程式2)
其中，a、b分别是增益和偏移，且C和B分别是对比度和亮度等级，并且f1和f2分别是用于描述所述关系的一对一映射函数。然后，如果找到了a和b(和γ)，则可以使用f1和f2的反函数来确定对应的等级C和B。
这些技术的优点在于：它们提供了无需任何测量仪器的校正手段、设置对于输入伽马定制的显示器伽马的手段、和无需操作人员的任何干预而提供更容易且更快速的校正方法的手段。在一个实例中，可以假定，用于三个信道(红色、绿色、蓝色)的伽马曲线相同或非常类似，并因而可以利用单一方程式(方程式1)来实现该校正。然而，对于具有用于不同信道的不同伽马的显示器来说，使用每种色彩不同的方程式将所述技术扩展到每个色彩信道(R、G、B)。
考虑到上面所示出并描述的示范系统，参考图6和7的流程图将更好地理解可以根据所述实施例来实施的方法。尽管为了解释简要的目的、而将所述方法示出并描述为一系列的模块，但是要理解并明白，所述实施例不受所述模块的顺序限制，这是由于根据实施例、一些模块可以按照与在这里示出并描述的顺序不同的顺序和/或与其他模块并发地出现。而且，可以不需要所有图示的模块来实施根据所述实施例的方法。
在图6中，示出了根据实施例一方面的用于调整显示参数的方法600的流程图。方法600开始于602，通过604从输入源中提取伽马信息。例如，可以将伽马信息作为元数据来嵌入到源内容中，所述元数据然后可以从该源内容中提取。然后，在606获得用于至少一个显示器的特征信息。可以直接从显示器和/或从诸如例如本地和/或远程两者的查找表和/或其他源之类的其他部件获得该信息。在608至少部分地基于输入源伽马信息和显示器特征信息来更改显示参数，以允许显示器的自动调整，在610结束流程。可以对于所有色彩信道利用单一方程式，和/或可以对于每个色彩信道使用不同的方程式。
参见图7，图示了根据实施例一方面的用于调整显示参数的方法700的另一流程图。方法700开始于702，在704利用回放装置读取输入源元数据，所述输入源元数据包含输入源内容的伽马特性。回放装置例如可以是接近于显示装置的、诸如机顶盒、DVD播放器、单机盒等之类的装置。回放装置还可以包括典型地对于显示装置是远程的广播器材。在706回放装置获取所连接显示装置的特征信息。该特征信息可以直接来自显示装置和/或来自预先存在的(pre-existing)源和上述源。在708回放装置然后基于所提取的输入伽马特性和所获取的显示器特征信息，来确定合适的亮度和/或对比度等级(组)。这可以利用单一确定技术和/或利用用于每个色彩信道的确定技术等来实现。在710回放装置命令显示器基于所确定的合适亮度和/或对比度等级来设置亮度和/或对比度，在712结束流程。可以直接对于显示装置或者经过向显示装置供应的内容(所嵌入的显示参数校正/命令等)而进行该命令。
在一个实例中，用于便利于显示器调整的、在两个或更多装置之间传送的数据分组至少部分地包括：与自动伽马调整系统相关的信息，所述自动伽马调整系统至少部分地利用输入源伽马信息和显示器特征来自动地调整显示器的增益和偏移。
要理解，便利于计算机组件和非计算机相关组件等，可以按照伽马校正来利用所述实施例的系统和/或方法。此外，本领域技术人员将意识到，可在大量电子相关技术中采用所述实施例的系统和/或方法，所述电子相关技术包括但不限于：计算机、视频回放装置、机顶盒、显示器和/或手持电子装置等。
上面所描述的内容包括所述实施例的示例。当然，不可能为了描述所述实施例而描述组件或方法的每个可设想的组合，但是本领域的普通技术人员将意识到，所述实施例的许多进一步组合和置换是可能的。相应地，本主题意欲包括落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这种变型、修改、和变化。此外，就在详细描述或权利要求书中使用的术语“包括(includes)”的程度来说，当在权利要求书CLAIMS中采用术语“包含(comprising)”作为过渡词时，术语“包括(includes)”意欲是与在解释术语“包含(comprising)”时、与术语“包含(comprising)”类似的方式作为包括性的含义。

Claims (20)

1.一种用于调整伽马信息的系统，包括：
提取组件(208)，用于从至少一个媒体源获得伽马信息；
特征组件(210)，用于取得至少一个显示器的显示器特征；以及
伽马组件(212)，用于至少部分地基于媒体源伽马信息和显示器特征来调整显示参数。
2.根据权利要求1的系统，其中，所述特征组件直接从显示器取得显示器特征。
3.根据权利要求1的系统，其中，所述特征组件从本地和/或远程存储的查找表取得显示器特征。
4.根据权利要求1的系统，其中，所述伽马组件驻留在回放装置内。
5.根据权利要求1的系统，其中，所述伽马组件驻留在显示装置内。
6.根据权利要求1的系统，其中，所述伽马组件对接在回放装置和显示器之间。
7.根据权利要求1的系统，其中，所述伽马组件基于与特定显示器相关联的预定函数来调整显示参数的增益和偏移。
8.一种用于调整伽马信息的方法，包括：
从输入源提取伽马信息(604)；
获得用于至少一个显示器的特征信息(606)；以及
至少部分地基于输入源伽马信息和显示器特征信息来更改显示参数，允许显示器的自动调整(608)。
9.根据权利要求8的方法，还包括：
经由用于读取输入源并向显示器传送视频的回放装置来自动地调整至少一个显示器的伽马信息。
10.根据权利要求9的方法，还包括：
当显示器初始地连接到回放装置时，经由回放装置来获取该显示器的特征信息。
11.根据权利要求9的方法，还包括：
通过命令该显示器进入特征模式，经由回放装置而获取该显示器的特征信息。
12.根据权利要求8的方法，还包括：
对于输入源的每个红色-蓝色-绿色(RGB)分量更改显示参数。
13.一种用于调整伽马信息的系统，包括：
用于从输入源获得伽马信息的部件(208)；以及
用于至少部分地基于输入源伽马信息和显示器特征信息来自动地调整显示参数的部件(212)。
14.一种在两个或更多装置之间传送的、便利于调整显示器的数据分组，所述数据分组至少部分地包括：与自动伽马调整系统相关的信息，所述自动伽马调整系统至少部分地利用输入源伽马信息和显示器特征来自动地调整显示器的增益和偏移。
15.一种计算机可读介质，在其上存储了根据权利要求1的系统的计算机可执行组件。
16.一种采用根据权利要求8的方法的装置，包括：从由以下装置组成的组中选择的至少一个：计算机、视频回放装置、机顶盒、显示器和/或手持电子装置。
17.一种采用根据权利要求1的系统的装置，包括：从由以下装置组成的组中选择的至少一个：计算机、视频回放装置、机顶盒、显示器和/或手持电子装置。
18.一种显示装置，用于接受视频/图像和至少部分地基于所述视频/图像的外部伽马控制。
19.一种回放装置，用于输出视频/图像以及与所述视频/图像相关联的显示伽马控制。
20.一种伽马控制装置，被插入在回放装置和显示装置之间，所述伽马控制装置从回放装置提取来自视频/图像的伽马信息，并且向显示装置输出伽马控制信息，所述伽马控制信息至少部分地基于所述视频/图像。
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