CN102103822B - 显示器的色彩调校装置 - Google Patents

Abstract

一种显示器的色彩调校装置，包括色彩调校估测器，用以接收影像信号的初始色的数据值。色彩调校估测器则包括第一运算器、灰阶电光转换器、混色电光转换器、初始色电光转换器、线性转换器以及权重运算器。灰阶电光转换器、混色电光转换器及初始色电光转换器针对灰阶数据、混色数据以及初始色数据分别依据多个灰阶转换曲线、多个混色转换曲线以及初始色转换曲线进行转换并产生多个转换输出。权重运算器接收转换输出以及多个权重以进行运算，进而产生分析输出信号。

Description

显示器的色彩调校装置

技术领域

本发明是有关于一种显示器的色彩调校装置，且特别是有关于一种针对显示器的串扰现象进行估测的色彩调校装置。

背景技术

随着科技的进步与发达，人们对于物质生活以及精神层面的享受一向都只有增加而从未减少。以精神层面而言，在这科技日新月异的年代，人们希望能够藉由显示器来实现天马行空的想象力，以达到身历其境的效果。

随着光电与半导体技术的演进，所以带动了显示器的蓬勃发展，而在诸多显示器中，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)近来已被广泛地使用并近一步取代阴极射线管显示器(Cathode Ray Tube，CRT)。液晶显示器基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，因而成为显示器产品的主流。然而，人们对于显示画面的色彩质量也愈来愈讲究。因此，提升显示画面的色彩质量是目前显示技术所需努力追求的方向。

请特别注意，若是使用影像信号的数据值来直接产生显示器的驱动电信号以驱动显示器，通常会使显示器产生一个并不是使用者所预期的显示影像。为了补偿此间的误差，在公知的显示技术中，通常会提供关于三原色(红色、蓝色以及绿色)伽玛转换曲线来转换所产生的驱动电信号。使显示器在接收转换过的驱动电信号所产生的显示影像可以更贴近使用者原先的预期。不过，这种公知的作法，并未针对色彩间相互混色所存在的串扰(cross talk)现象而发生的失真来进行处理。也因此，应用公知技术的显示器在显示多色彩(非仅有三原色)的显示影像时，会产生相当程度的失真。

发明内容

本发明提供一种显示器的色彩调校装置法，用以补偿色彩间的串扰现象，并提升显示影像的质量。

本发明提供一种显示器的色彩调校装置，包括色彩调校估测器，用以接收影像信号的第一初始色、第二初始色以及第三初始色的数据值。色彩调校估测器则包括第一运算器、灰阶电光转换器、混色电光转换器、初始色电光转换器、线性转换器以及权重运算器。第一运算器针对第一初始色、第二初始色以及第三初始色的数据值进行算术运算，并藉以获得灰阶数据、混色数据以及初始色数据。灰阶电光转换器针对灰阶数据依据多个灰阶转换曲线以及多个混色转换曲线分别进行转换并产生第一转换输出以及第二转换输出。混色电光转换器针对混色数据依据灰阶转换曲线以及多个初始色转换曲线分别进行转换并产生第三转换输出以及第四转换输出。初始色电光转换器针对初始色数据依据初始色转换曲线进行转换并产生第五转换输出。线性转换器分别接收第一、二、三、四及五转换输出以进行线性转换，并分别获得第一、二、三、四及五线性转换输出。权重运算器接收该第一、二、三、四及五线性转换输出以及灰阶权重、混色权重以及初始色权重，藉由依据第一线性转换输出与灰阶权重的运算结果、第二及三线性转换输出与混色权重的运算结果以及第四、五线性转换输出与初始色权重的运算结果来产生分析输出信号。

于本发明的一实施例中，上述的色彩调校装置还包括驱动电信号产生器，用以接收影像信号的第一初始色、第二初始色以及该三初始色的数据值。驱动电信号产生器包括目标电光转换器、第二运算器以及电光转换逆运算器。目标电光转换器接收第一初始色、第二初始色以及第三初始色的数据值并进行电光转换，并产生第一目标初始色、第二目标初始色以及第三目标初始色。第二运算器接收并针对第一、二及三目标初始色进行算术运算，并藉以获得目标灰阶数据、目标混色数据以及目标初始色数据。电光转换逆运算器接收目标灰阶数据、目标混色数据以及目标初始色数据，并针对目标灰阶数据、目标混色数据以及目标初始色数据进行逆运算转换，并进而产生应用灰阶数据、应用混色数据以及应用初始色数据。其中逆运算转换为色彩调校估测器藉由灰阶电光转换器、混色电光转换器、初始色电光转换器、线性转换器以及权重运算器所进行的信号转换及运算的反向运算。

基于上述，本发明的显示器的色彩调校装置利用加入初始色转换曲线、灰阶转换曲线及混色转换曲线来进行色彩调校估测，以消除显示器因色彩串扰现象所产生的失真。并利用对应灰阶数据的灰阶权重、对应混色数据的混色权重以及初始色数据的初始色权重来进行运算，以降低显示器实际量测的显示效果与理论值间的误差。有效的提升显示器整体的影像显示质量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明的一实施例的显示器的色彩调校装置100的色彩调校估测器110的示意图。

图2A及图2B分别绘示运算器120的实施电路示意图及实施原理示意图。

图3绘示本发明实施例的色彩调校装置100的驱动电信号产生器300的示意图。

图4绘示本发明的显示器色彩调校装置400的另一实施例的示意图。

具体实施方式

首先请参照图1，图1绘示本发明的一实施例的显示器的色彩调校装置100的色彩调校估测器110的示意图。其中，色彩调校估测器110用以接收影像信号的三个初始色(例如红色、绿色及蓝色)的数据值d_R、d_G及d_B。而色彩调校估测器110中包括运算器120、灰阶电光转换器123、混色电光转换器122、初始色电光转换器121、线性转换器131-135及权重运算器140。

其中，运算器120接收并针对三个初始色的数据值d_R、d_G及d_B来进行算术运算，其中，初始色的数据值d_R、d_G及d_B分别表示影像信号中的红色数据值、绿色数据值以及蓝色数据值。而其进行算术运算后则对应产生灰阶数据L1、混色数据U1以及初始色数据H1。

为更清楚说明运算器120的实施方式，以下请同时参照图1、图2A及图2B，其中的图2A及图2B分别绘示运算器120的实施电路示意图及实施原理示意图。在图2A的绘示中，运算器120以排序单元111以及减法单元112相互串接来实施。其中，排序单元111接收三个初始色的数据值d_R、d_G及d_B并针对这三个初始色的数据值d_R、d_G及d_B的大小关系来进行排序。排序单元111排序出中初始色的数据值d_R、d_G及d_B最大的为最大数据MAX，排序出初始色的数据值d_R、d_G及d_B中次大的为次大数据MID，以及排序出初始色的数据值d_R、d_G及d_B中最小的为最小数据MIN。

接着，减法单元112接收最大数据MAX、次大数据MID及最小数据MIN来进行减法运算。其中，减法单元112利用次大数据MID减去最小数据MIN以获得混色数据U1，利用最大数据MAX减去次大数据MID以获得初始色数据H1，并直接输出最小数据MIN为灰阶数据L1。

在图2B的绘示中，例如排序单元111所排序出的最大数据MAX为初始色的数据值d_R，次大数据MID为初始色的数据值d_G，而最小数据MIN为初始色的数据值d_B。因此，减法单元112直接输出初始色的数据值d_B为灰阶数据L1，并利用次大数据MID(等于初始色的数据值d_G)减去最小数据MIN(等于初始色的数据值d_B)以获得混色数据U1，且并利用最大数据MAX(等于初始色的数据值d_R)减去次大数据MID(等于初始色的数据值d_G)以获得初始色数据H1。

请重新参照图1，灰阶电光转换器123、混色电光转换器122以及初始色电光转换器121则耦接至运算器120并分别接收灰阶数据L1、混色数据U1以及初始色数据H1。其中，初始色电光转换器121依据初始色转换曲线1211针对初始色数据H1进行转换以产生转换输出P_n(H)。混色电光转换器122依据混色转换曲线1222针对混色数据U1进行转换以产生转换输出S_n(U)，混色电光转换器122并依据初始色转换曲线1221针对混色数据U1进行转换以产生转换输出P_n(U)。灰阶电光转换器123则依据灰阶转换曲线1232针对灰阶数据L1进行转换以产生转换输出K_n(L)，灰阶电光转换器123并依据混色转换曲线1231针对灰阶数据L1进行转换以产生转换输出S_n(L)。

在此请注意，上述的初始色转换曲线1211、1221是针对初始色(例如三原色的红色、蓝色或绿色的其中之一)进行转换所需的伽玛转换曲线，而混色转换曲线1222、1231则是针对两个初始色混合而成的混色(例如黄色、青绿色或洋红色的其中之一)进行转换所需的伽玛转换曲线。相对的，灰阶转换曲线1232则是针对三个初始色混合而成的灰阶(只有亮度)进行转换所需的伽玛转换曲线。而由于在超过一个初始色相混合的状况下，由颜色间的串扰现象，会使得不同的混色状况会需要不同的伽玛转换曲线。

举例来说，三个初始色(红色、蓝色及绿色)需要3个不同的伽玛转换曲线，而三个混色(黄色、青绿色或洋红色)则需要6个不同的伽玛转换曲线(每个混色需要对应2个伽玛转换曲线，如黄色需要红色与绿色在相混合时的伽玛转换曲线)，而灰阶则需要3个不同的伽玛转换曲线(红色、蓝色及绿色相混合时的伽玛转换曲线)。换言之，本发明实施例的色彩调校装置100最多需要12个不同的伽玛转换曲线。

并且，上述的不同的伽玛转换曲线是利用针对色彩调校装置100所要应用的显示器，依据实际的量测数据来建立的。简单来说，就是依据当显示器显示全黄色(或其它颜色或灰阶)时，所量测出的驱动电信号与显示光信号的关系来建立各个不同的伽玛转换曲线。

上述的转换输出P_n(H)、P_n(U)、S_n(U)、S_n(L)及K_n(L)分别被输至线性转换器131-135进行线性转换，并对应产生线性转换输出

及

权重运算器140则接收线性转换输出

及以及灰阶权重W_K、混色权重W_S以及初始色权重W_P。权重运算器140依据线性转换输出与灰阶权重W_K的运算结果、线性转换输出

与混色权重W_S的运算结果以及线性转换输出与初始色权重W_P的运算结果来产生分析输出信号

值得一提的是，上述的灰阶权重W_K、混色权重W_S以及初始色权重W_P可以利用量测色彩调校装置100所要应用的显示器所得到的数据与理论值间的误差，并针对这个误差进行最小化均方估测误差的最佳化计算来获得。关于最小化均方估测误差的计算，为本领域具通常知识者都熟知的技术，在此恕不详述。

另外，分析输出信号

对应到CIE色平面上可以获知被处理的影像信号在人类的眼中所会呈现的色彩状况。换句话说，藉由分析输出信号

使用者可以获知被处理的影像信号所应该呈现的显示状态。并且，使用者也可以由分析输出信号

来获知其所要进行的相关的色彩调整的信息。举例来说，使用者可以藉由改变灰阶权重W_K、混色权重W_S以及初始色权重W_P的大小，来移动分析输出信号

在CIE色平面上的位置，藉以达到色彩调整的目的。

而关于权重运算器140的实施方式，权重运算器140包括乘法单元MX1-MX3、减法单元SUB1-SUB2以及加成单元SUM1。乘法单元MX1线性转换输出

与灰阶权重WK相乘，以获得第一乘法结果。减法单元SUB2则使线性转换输出

及

相减，并将相减的结果藉由乘法单元MX2乘上混色权重W_S以获得第二乘法结果。减法单元SUB1则使线性转换输出

及

相减，并将相减的结果藉由乘法单元MX3乘上初始色权重W_P以获得第三乘法结果。加成单元SUM1则加成第一、二及三乘法结果以获得分析输出信号

接着请参照图3，图3绘示本发明实施例的色彩调校装置100的驱动电信号产生器300的示意图。驱动电信号产生器300包括目标电光转换器310、运算器320以及电光转换逆运算器330。驱动电信号产生器300接收影像信号的三个初始色的数据值d_R1、d_G1及d_B1。这里的初始色的数据值d_R1、d_G1及d_B1等同于提供至色彩调校估测器110的初始色的数据值d_R1、d_G1及d_B1。目标电光转换器310接收初始色的数据值d_R1、d_G1及d_B1并针对初始色的数据值d_R、d_G及d_B进行电光转换，藉以产生目标初始色R、目标初始色G以及目标初始色B。

运算器320则接收并针对目标初始色R、G以及B进行算术运算，并藉以获得目标灰阶数据L、目标混色数据U以及目标初始色数据H。在此，运算器320与之前所说明的运算器120的运算原理及方法是相同的，此处不多赘述。

电光转换逆运算器330则接收目标灰阶数据L、目标混色数据U以及目标初始色数据H。电光转换逆运算器330针对目标灰阶数据L、目标混色数据U以及目标初始色数据H来进行逆运算转换，并藉以产生应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H。

在此请注意，上述的逆运算转换是依据色彩调校估测器110中的灰阶电光转换器123、混色电光转换器122、初始色电光转换器121、线性转换器131-135以及权重运算器140所进行的信号转换的反向运算。若以数学式来表示，目标灰阶数据L、目标混色数据U以及目标初始色数据H与应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H的对应关系可以表示如下式(1)、(2)及(3)所示：

$d_L={\mathrm{TRC}}_{k\left(L\right)}^{-1}\left[\frac{L}{W_K}\right]---\left(1\right)$

$d_U={\mathrm{TRC}}_{s((H,U),U)}^{-1}[\frac{U}{W_S}+[{\mathrm{TRC}}_{s((H,U),U)}\left(d_L\right)-\frac{W_K}{W_S}\·{\mathrm{TRC}}_{k\left(U\right)}\left(d_L\right)\left]\right]---\left(2\right)$

$d_H={\mathrm{TRC}}_{p\left(H\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}\frac{H}{w_P}+[\frac{w_s}{w_p}\·{\mathrm{TRC}}_{s((H,U),U)}\left(d_L\right)-\frac{w_K}{w_p}\·{\mathrm{TRC}}_{k\left(H\right)}\left(d_L\right)]+\\ [{\mathrm{TRC}}_{p\left(H\right)}\left(d_U\right)-\frac{w_s}{\stackrel{}{w_p}}\·{\mathrm{TRC}}_{s((H,U),U)}\left(d_U\right)]\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中TRC_k(L) ^-1为对应灰阶数据L的灰阶转换曲线的反运算，TRC_{s((H，U)，U)} ^-1为对应混色数据U及初始色数据H的混色转换曲线的反运算，而TRC_p(H) ^-1则为对应初始色数据H的初始色换曲线的反运算。另外，TRC_k(U)为对应混色数据U的灰阶转换曲线的转换运算，TRC_k(H)为对应初始色数据H的灰阶转换曲线的转换运算，TRC_p(H)为对应初始色数据H的初始转换曲线的转换运算，TRC_{s((H，U)，U)}、TRC_{s((H，U)，H)}为对应混色数据U及初始色数据H的混色转换曲线的转换运算。

请继续参照图3，逆运算转换330用来实施数学式(1)-(3)的模组331-333可以利用查对表(look up table)的方式来实施。在数字的系统中，设计者可以针对不同数值的初始数据H、混色数据U以及灰阶数据L套入实际的数学式(1)-(3)进行计算，并得出多组的应用灰阶数据d_L、应用混色数据以及应用初始色数据d_H。接着，再依据计算出来的初始数据H、混色数据U以及灰阶数据L与应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H的关系建立出查对表。这个查对表就可以用来实施模组331-333，并针对所接收的初始数据H、混色数据U以及灰阶数据L对应查对出应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H。

值得一提的是，上述的查对表可以储存在记忆单元(内存、磁盘驱动器等可提供数据储存的组件)中，而这个记忆单元可以内建在电光转换逆运算器330中，也可以外挂在电光转换逆运算器330外并提供电光转换逆运算器330读取。

以下还针对结合色彩调校估测器以及驱动电信号产生器的显示器色彩调校装置提出一个实施例来说明。期使本领域具通常知识者更能了解本发明的重要特征，且得以据以实施。

请参照图4，图4绘示本发明的显示器色彩调校装置400的另一实施例的示意图。应用到显示器430的色彩调校装置400包括色彩调校估测器410以及驱动电信号产生器420。色彩调校估测器410由外挂的(或内建的)储存单元440读取以查对表的方式储存的灰阶转换曲线、混色转换曲线以及初始色转换曲线。储存单元440还可以用来存储灰阶权重、混色权重以及初始色权重。

色彩调校估测器410接收并针对初始色的数据值d_R、d_G及d_B进行估测。色彩调校估测器410并提供其所使用的灰阶转换曲线、混色转换曲线以及初始色转换曲线及灰阶权重、混色权重以及初始色权重等相关数据至驱动电信号产生器420中，使驱动电信号产生器420可以利用查对表来实施电光转换逆运算器421。

驱动电信号产生器420同样接收初始色的数据值d_R、d_G及d_B，并藉由电光转换逆运算器421的逆运算流程，产生应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H。同时，驱动电信号产生器420输出应用灰阶数据d_L、应用混色数据d_U以及应用初始色数据d_H至显示器430，并使得显示器430可以显示免于受颜色混合时，颜色与颜色间的串扰现象而产生的失真的显示影像。

另外，在本发明的实施例中，当显示器430被更换时，只要将新连接的显示器的灰阶转换曲线、混色转换曲线、初始色转换曲线以及灰阶权重、混色权重以及初始色权重更新至储存单元440中。色彩调校装置400就可以有效的使新连接的显示器显示出免于受串扰现象而产生的失真的显示影像。

综上所述，本发明的色彩调校装置可以藉由加入灰阶转换曲线、混色转换曲线、初始色转换曲线、灰阶权重、混色权重以及初始色权重等数据来进行色彩调校估测。并藉由依据灰阶转换曲线、混色转换曲线、初始色转换曲线、灰阶权重、混色权重以及初始色权重所进行的电光转换逆运算来产生可以使显示器产生免于受串扰现象而产生的失真的显示影像的驱动电信号。

然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视前述权利要求范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种显示器的色彩调校装置，其特征在于，包括：

一色彩调校估测器，用以接收一影像信号的一第一初始色、一第二初始色以及一第三初始色的数据值，包括：

一第一运算器，针对该第一初始色、该第二初始色以及该第三初始色的数据值进行一算术运算，并藉以获得一灰阶数据、一混色数据以及一初始色数据；

一灰阶电光转换器，针对该灰阶数据依据多数个灰阶转换曲线以及多数个混色转换曲线分别进行转换并产生一第一转换输出以及一第二转换输出；

一混色电光转换器，针对该混色数据依据该些混色转换曲线以及多数个初始色转换曲线分别进行转换并产生一第三转换输出以及一第四转换输出；

一初始色电光转换器，针对该初始色数据依据该些初始色转换曲线进行转换并产生一第五转换输出；

多数个线性转换器，分别接收该第一、二、三、四及五转换输出以进行线性转换，并分别获得一第一、二、三、四及五线性转换输出；以及

一权重运算器，接收该第一、二、三、四及五线性转换输出以及一灰阶权重、一混色权重以及一初始色权重，藉由依据该第一线性转换输出与该灰阶权重的运算结果、该第二及三线性转换输出与该混色权重的运算结果以及该第四、五线性转换输出与该初始色权重的运算结果来产生一分析输出信号，该分析输出信号用以获知所要调整的色彩的相关信息，并根据该分析输出信号调整色彩。

2.如权利要求1所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，该第一运算器包括：

一排序单元，用以排列出该第一初始色、该第二初始色以及该第三初始色的数据值的大小关系，并获得一最大数据、一次大数据以及一最小数据；以及

一减法单元，利用该次大数据减去该最小数据以获得该混色数据，利用该最大数据减去该次大数据以获得该初始色数据，并直接输出该最小数据为该灰阶数据。

3.如权利要求1所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，该灰阶电光转换器、该混色电光转换器以及该初始色电光转换器所具有的该些灰阶转换曲线、初始色转换曲线及初始色转换曲线是依据量测该显示器所接收的多数个驱动电信号以及对应输出的多数个显示光信号的关系所获得。

4.如权利要求1所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，该权重运算器包括：

一第一乘法单元，使该第一线性转换输出与该灰阶权重相乘，以获得一第一乘法结果；

一第一减法单元，使该第三线性转换输出减去该第二线性转换输出；

一第二乘法单元，使该第一减法单元的输出乘上该混色权重，以获得一第二乘法结果；

一第二减法单元，使该第五线性转换输出减去该第四线性转换输出；

一第三乘法单元，使该第二减法单元的输出乘上该初始色权重，以获得一第三乘法结果；以及

一加成单元，加成该第一、二及三乘法结果，并藉以获得该分析输出信号。

5.如权利要求1所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，还包括：

一驱动电信号产生器，用以接收该影像信号的该第一初始色、该第

二初始色以及该第三初始色的数据值，包括：

一目标电光转换器，接收该第一初始色、该第二初始色以及该第三初始色的数据值并进行电光转换，并产生一第一目标初始色、一第二目标初始色以及一第三目标初始色；

一第二运算器，接收并针对该第一、二及三目标初始色进行该算术运算，并藉以获得一目标灰阶数据、一目标混色数据以及一目标初始色数据；以及

一电光转换逆运算器，接收该目标灰阶数据、该目标混色数据以及该目标初始色数据，并针对该目标灰阶数据、该目标混色数据以及该目标初始色数据进行一逆运算转换，并进而产生一应用灰阶数据、一应用混色数据以及一应用初始色数据；

其中该逆运算转换为该色彩调校估测器藉由该灰阶电光转换器、该混色电光转换器、该初始色电光转换器、该些线性转换器以及该权重运算器所进行的信号转换及运算的反向运算。

6.如权利要求5所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，该第二运算器包括：

一排序单元，用以排列出该第一目标初始色、该第二目标初始色以及该第三目标初始色的数据值的大小关系，并获得一最大数据、一次大数据以及一最小数据；以及

一减法单元，利用该次大数据减去该最小数据以获得该目标混色数据，利用该最大数据减去该目标混色数据以获得该目标初始色数据，并直接输出该最小数据为该目标灰阶数据。

7.如权利要求5所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，该应用灰阶数据、该应用混色数据以及该应用初始色数据用以提供至该显示器，使该显示器依据一底色分离法来显示该影像信号对应的影像。

8.如权利要求1所述的显示器的色彩调校装置，其特征在于，还包括：

至少一储存单元，以查对表的方式，来储存该些灰阶转换曲线、该些混色转换曲线、该些初始色转换曲线，该储存单元还用以存储该灰阶权重、该混色权重以及该初始色权重。

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