CN102034431A

CN102034431A - Led的伽马校正方法及装置

Info

Publication number: CN102034431A
Application number: CN2010105808223A
Authority: CN
Inventors: 伍清华; 谭新庚; 陈金超; 王东林; 周伟贤
Original assignee: GCI Science and Technology Co Ltd
Current assignee: GCI Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102034431B

Abstract

本发明公开了一种LED的伽马校正方法及装置，该方法包括：根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正，生成伽马校正数据；根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据；将所述二次伽马校正数据保存到伽马存储器中，并建立所述二次伽马校正数据与原灰度值的映射关系；将待播放的视频数据与伽马存储器中的二次伽马校正数据进行地址映射，获得校正后的灰度数据；将校正后的灰度数据输出扫描到LED显示屏。本发明实施例根据LED显示屏的特性对伽马曲线进行修正，能够避免出现低灰反跳现象，使LED屏幕图像更加真实。

Description

LED的伽马校正方法及装置

技术领域

本发明涉及显示输出技术领域，尤其涉及一种LED的伽马校正方法及装置。

背景技术

视频信号在输入显示屏前必须进行校正，以适应显示屏的发光特性和电特性，否则会产生严重的色彩失真。目前主要采用非线性γ（Gamma，伽马）校正方法对输入的视频信号进行校正，校正后的色度空间可得到明显的改善。

Gamma是显示数字化影像的一个关键的参数，在LED显示系统中也是如此，人眼对亮度有一个非线性反应，只有18%光源亮度的光线，人眼感觉大约是一半的亮度。亮度在CIE（国际发光照明委员会）中的定义是某一区域放射出光线的多少，亮度是一个感官量，没有一个固定的目标可测量。人眼大约能分辨出80个等级的亮度，在某个环境中，亮度小于百分之一最高亮度的物体，人眼是无法感觉到的。

物理设备产生的光的强度与所施加的信号不是线性的关系，传统的CRT（Cathode Ray Tube，阴极射极管）显示器的亮度是信号电压的幂函数：Y=X^2.5 ，其中，Y表示亮度，X表示输入的信号，指数2.5就是通常所指的Gamma值。由于人眼对光的非线性的反映正好与CRT的非线性曲线相反，因此非线性校正的目的就是将光的强度正确的还原到人眼。

如图1所示，是现有的伽马校正的数字信号亮度值与LED实际亮度值的曲线图，其中实线表示校正前曲线，虚线是伽马校正后的曲线。从图1中可以看到虚线部分在数字信号亮度值较低时，其变化非常平缓。在此仅以Y=X^1/2为例进行说明，当灰度为12时，经过伽马校正后的灰度为3（因为输出端为定点数，所以经过伽马校正后的数据采用四舍五入转换为整数）；当灰度为13时，经过伽马校正后的灰度为4；但实际上人眼观测到的灰度是12灰度比13灰度更亮，即出现灰度反跳的现象。这是因为LED灯的开关存在延迟效应，以常见的APM4953为例，其开启延时为10纳秒，关闭延时为22纳秒，这就导致了实际开关时间比输入开关时间长12纳秒（为方便引用，此时间记为△t）。在LED显示屏的输出系统中，是通过控制一定周期内的LED的点亮输出时间的总和来控制亮度。灰度3点亮第1层和第2层，灰度4则仅仅点亮第4层，每点亮一层就应加上开关效应，因此可得，灰度3实际点亮时间为：t+△t +2t+△t=3t+2△t，灰度4实际点亮时间为4t+△t，将上述得到的t与△t值代入，可得灰度3点亮54纳秒，灰度4点亮52纳秒，这就出现了低灰度比高灰度点亮时间长，即反跳现象。

反跳现象是在众多LED控制系统中普遍存在的问题，目前的解决方法是，在LED显示屏的输出系统中，通过控制一定周期内的发光二极管的点亮输出时间的总和来控制亮度的。一般选择带PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）功能的驱动片，将图像亮度数据输出给驱动片，由驱动片自行产生占空比数据。但是，带PWM功能的驱动片的价格比通用驱动片往往要高好几倍，增加生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种LED的伽马校正方法及装置，根据LED显示屏的特性对伽马曲线进行修正，从而避免出现低灰反跳现象，使LED屏幕图像更加真实。

为解决以上技术问题，本发明实施例提供了一种LED的伽马校正方法，包括：

根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正，生成伽马校正数据；

根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据；

将所述二次伽马校正数据保存到伽马存储器中，并建立所述二次伽马校正数据与原灰度值的映射关系；

将待播放的视频数据与伽马存储器中的二次伽马校正数据进行地址映射，获得校正后的灰度数据；将校正后的灰度数据输出扫描到LED显示屏。

相应地，本发明实施例还提供了一种LED的伽马校正装置，包括：

一次校正模块，用于根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正，生成伽马校正数据；

二次校正模块，用于根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据；

存储处理模块，用于将所述二次伽马校正数据保存到伽马存储器中，并建立所述二次伽马校正数据与原灰度值的映射关系；

伽马存储器，用于保存所述二次伽马校正数据；

映射模块，用于将待播放的视频数据与伽马存储器中的二次伽马校正数据进行地址映射，获得校正后的灰度数据；

输出模块，用于将校正后的灰度数据输出扫描到LED显示屏。

本发明实施例提供的LED的伽马校正方法及装置，根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正后，再根据LED扫描板的开关效应特性，对经过伽马校正后的数据进行二次修正，从而避免出现低灰反跳现象，使LED屏幕图像更加真实逼真。

附图说明

图1是现有的伽马校正的数字信号亮度值与LED实际亮度值的曲线图；

图2是本发明实施例一提供的LED的伽马校正方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的LED的伽马校正方法的流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的LED的伽马校正装置的结构示意图；

图5是图4所示的二次校正模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在视频系统中，通过Gamma校正将线性的光信号转换为非线性的视频信号，以适应CRT的转换曲线，达到完美的图像再现。然而，由于LED/CRT的电光转换曲线存在差异，若LED显示屏直接使用没有通过二次gamma校正时的输入信号时，将导致整个画面表现为对比度失调，色彩饱和度下降的情况。

本发明实施例提供的LED的伽马校正方法及装置，根据LED显示屏的特性对伽马曲线进行修正，可避免出现低灰反跳现象，使LED屏幕图像更加真实。下面结合图2～图5对本发明实施例进行详细描述。

参见图2，是本发明实施例一提供的LED的伽马校正方法的流程示意图。

本实施例提供的LED的伽马校正方法包括以下步骤：

S101，根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正，生成伽马校正数据；

优选的，伽马校正函数可采用y=(K₁x+K₂)γ×K₃+K₄的形式，其中，x表示伽马校正前的灰度值，y表示伽马校正后的灰度值，K₁、K₂、γ、K₃、K₄均为常数；

S102，根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据；

S103，将所述二次伽马校正数据保存到伽马存储器中，并建立所述二次伽马校正数据与原灰度值的映射关系；

S104，将待播放的视频数据与伽马存储器中的二次伽马校正数据进行地址映射，获得校正后的灰度数据；将所述灰度数据输出扫描到LED显示屏。

下面结合图3，对上述步骤S102中的对伽马校正数据进行二次修正的方法进行详细描述。

参见图3，是本发明实施例一提供的LED的伽马校正方法的流程示意图。

对伽马校正数据进行二次修正的步骤如下：

S201，依次输入伽马校正数据；

S202，将伽马校正数据与修正基准值进行累加，获得第一校正数据；

S203，判断第一校正数据是否为叠1数，若是，则执行步骤S204，否则执行步骤S205；

具体的，伽马校正数据为定点数，即经过伽马校正后的数据采用四舍五入转换为整数，并采用该整数的二进制形式来表示，例如，伽马校正后的数据为2，则用“10”表示，3则“11”表示。“叠1数”是该数据的二进制表示每一位均为1，例如“3”、“7”均为“叠1数” ；

S204，计算此叠1数情况中的LED的开关效应时间与理论点亮时间之和，获得第二校正数据；

S205，判断步骤S202、S204中分别获得的第一校正数据、第二校正数据是否小于或等于上一次叠1数的二次伽马校正数据，若是，则执行步骤S206、S207，否则执行步骤S208；其中，“上一次叠1数的二次伽马校正数据”是指上一次出现的叠1数经过二次伽马校正后，所获得的二次伽马校正数据；

S206，选择第二修正值；

S207，将第二校正数据与第二修正值进行累加，获得第三校正数据；将第三校正数据作为二次伽马校正数据保存到伽马存储器中；

S208，将第一校正数据作为二次伽马校正数据保存到伽马存储器中；

此外，在步骤S206之后，还包括：

S209，将第二修正值与当前的修正基准值进行叠加，生成新的修正基准值，供后续的步骤S202使用。其中，第二修正值是根据LED的实际点亮时间和开关效应时间确定的，如下：

LED的实际点亮时间－LED的开关效应时间=二次伽马校正数据；

第二修正值=伽马校正数据－二次伽马校正数据。

步骤S202的修正基准值是所有修正值的累加值；步骤S209生成的新的修正基准值，供后续的伽马校正数据使用。

下面举例说明伽马校正流程：

假设伽马校正函数为Y= (x×0.004 + 0.002)²×250，并且假设单位最小点亮时间为20纳秒，开关延迟时间为30纳秒，则低灰度4个层次理论点亮时间为20/40/80/160纳秒。由上述伽马校正函数可得到各灰度数据的单位输出点亮时间如表1所示：

表1是伽马校正后的各灰度数据的单位输出点亮时间的列表；

具体实施时，通过上述的步骤S201对各个灰度数据进行轮询检查，当灰度在1～29时，均满足低灰度点时间小于或等于高灰低点亮时间的条件，此类情况，步骤S203和步骤S205均为否，因此数据没有任何变化。当轮询到灰度30时，29为叠1情况，计算其实际时间为120，而30灰度的实际点亮时间为110，此时满足了步骤S205的条件，需要进行数据修正；在步骤S206中，就近选择最近一级灰度，得到101，即实际点亮灰度为160；在步骤S208中，将修正后的数据保存到伽马存储器中进行更新。同时将此修正值经由步骤S209进行修正值累加，用于步骤S202中调整后续数据的修正基准值。其他情况与此类似，在此不予赘述。

需要说明的是，本发明实施例提供的LED的伽马校正方法，不仅适用于伽马校正函数为y=(K₁x+K₂)γ×K₃+K₄形式的校正，还适用于其他的伽马校正以及非线性校正函数、曲线。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

相应的，本发明实施例还提供了一种LED的伽马校正装置，能够实现上述实施例中的LED的伽马校正方法的所有步骤。

参见图4，是本发明实施例三提供的LED的伽马校正装置的结构示意图；该装置包括：

一次校正模块1，用于根据伽马校正函数对原始视频数据的灰度值进行伽马校正，生成伽马校正数据；

二次校正模块2，用于根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据；

存储处理模块3，用于将所述二次伽马校正数据保存到伽马存储器中，并建立所述二次伽马校正数据与原灰度值的映射关系；

伽马存储器4，用于保存所述二次伽马校正数据；

映射模块5，用于将待播放的视频数据与伽马存储器中的二次伽马校正数据进行地址映射，获得校正后的灰度数据；

输出模块6，用于将校正后的灰度数据输出扫描到LED显示屏。

如图5所示，所述二次校正模块2具体包括：

判断单元21，用于判断所述一次校正模块1生成的伽马校正数据是否符合LED扫描板的开关效应特性；

修正单元22，用于修正不符合LED扫描板的开关效应特性的伽马校正数据；

累加单元23，用于累加修正值，为后续的伽马校正数据提供修正基准值；

更新单元24，用于更新修正后的伽马校正数据。

需要说明的是，本实施例提供的LED的伽马校正装置进行伽马校正及二次伽马校正的流程，与上述实施例中的LED的伽马校正方法的流程相同，在此不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种LED的伽马校正方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的LED的伽马校正方法，其特征在于，所述伽马校正函数为：y=(K₁x+K₂)γ×K₃+K₄；

其中，x表示伽马校正前的灰度值，y表示伽马校正后的灰度值，K₁、K₂、γ、K₃、K₄均为常数。

3.如权利要求1或2所述的LED的伽马校正方法，其特征在于，所述根据LED扫描板的开关效应特性，对所述伽马校正数据进行修正，获得二次伽马校正数据，具体包括：

S201，依次输入伽马校正数据；

S202，将所述伽马校正数据与修正基准值进行累加，获得第一校正数据；

S203，判断所述第一校正数据是否为叠1数，若是，则执行步骤S204，否则执行步骤S205；其中，所述伽马校正数据为整数，并采用该整数的二进制形式来表示；所述叠1数是指该数据的二进制的每一位均为1；

S204，计算所述叠1数情况中的LED的开关效应时间与理论点亮时间之和，获得第二校正数据；

S205，判断步骤S202、S204中分别获得的第一校正数据、第二校正数据是否小于或等于上一次叠1数的二次伽马校正数据，若是，则执行步骤S206、S207，否则执行步骤S208；

S206，选择第二修正值；

S207，将所述第二校正数据与所述第二修正值进行累加，获得第三校正数据；将所述第三校正数据作为二次伽马校正数据保存到伽马存储器中；

S208，将所述第一校正数据作为二次伽马校正数据保存到伽马存储器中。

4.如权利要求3所述的LED的伽马校正方法，其特征在于，在步骤S206之后，还包括：

S209，将所述第二修正值与当前的修正基准值进行叠加，生成新的修正基准值，供后续的步骤S202使用；

所述第二修正值是根据LED的实际点亮时间和开关效应时间确定的，如下：

LED的实际点亮时间－LED的开关效应时间=二次伽马校正数据；

第二修正值=伽马校正数据－二次伽马校正数据。

5.一种LED的伽马校正装置，其特征在于，包括：

伽马存储器，用于保存所述二次伽马校正数据；

输出模块，用于将校正后的灰度数据输出扫描到LED显示屏。

6.如权利要求5所述的LED的伽马校正装置，其特征在于，所述二次校正模块具体包括：

判断单元，用于判断所述一次校正模块生成的伽马校正数据是否符合LED扫描板的开关效应特性；

修正单元，用于修正不符合LED扫描板的开关效应特性的伽马校正数据；

累加单元，用于累加修正值，为后续的伽马校正数据提供修正基准值；

更新单元，用于更新修正后的伽马校正数据。