CN102522057B - 伽马校正装置 - Google Patents

Abstract

一种伽马(gamma)校正装置及方法。使用可调混合单元以混合线性伽马函数与非线性伽马函数，因而形成可调伽马曲线。该非线性伽马函数可由混合参数调整，使得伽马曲线至线性伽马曲线的距离得以改变。

Description

伽马校正装置

本申请是申请号为200910129719.4、申请人是英属开曼群岛商恒景科技股份有限公司、发明名称为“伽马校正装置及方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及伽马(gamma)校正，特别是使用可调(adjustable)及可适(adaptable)曲线函数的伽马校正。

背景技术

大部分显示系统都具有一种非线性显示特性，称为伽马响应，其使得显示系统所显示的亮度并非完美地正比于输入电压。鉴于此伽马特性，影像信号在显示之前通常都会使用伽马曲线来作补偿，使得显示系统的非线性特性得以逆向地得到补偿。

查表(lookup table)方式是传统伽马校正的常用方式之一。然而，此查表方式需要相当大的存储空间，且自存储器读取数据时需要耗用许多的读取周期。片段式线性近似法(piecewise linear approximation)是传统伽马校正的另一种常用方式。然而，此种方式需要许多缓存器来储存片段的端点(end points)，且容易产生近似误差。

因此，亟需提出一种快速且简便的方式来进行伽马校正。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的之一为提供一种快速且简便的伽马校正方式。此种伽马校正及其伽马曲线所需的计算远比传统伽马校正方法少。再者，使用者也可方便地缩放(scale)伽马曲线的形状并调整其强度(strength)。

根据本发明实施例，使用可调混合单元来混合线性伽马函数与非线性伽马函数，因而形成可调伽马曲线。该非线性伽马函数可由混合参数调整，使得伽马曲线至线性伽马曲线的距离得以改变。该伽马曲线还可由强度参数调整，使得伽马曲线的曲度得以改变。

本发明提供了一种伽马校正装置，包含：

可适亮度值单元，输出当前影像的平均亮度值；

基本伽马曲线单元，依据输入像素的亮度值及所述平均亮度值产生基本伽马曲线输出值；以及

可调混合单元，依据输入像素的亮度值及基本伽马曲线的输出值而产生输出像素的亮度值，

其中，所述基本伽马曲线的输出值表示为：

Y’’＝(Y’*(255-Y)+Y²)/255

其中，Y’’代表该基本伽马曲线的输出值，Y代表输入像素的亮度值，且Y’代表中间输出值，其定义为：

Y’＝(255+a)*Y/(a+Y)

其中，a＝round(avgBrightness*p)，avgB rightness代表影像的平均亮度值，round为数学舍入运算，且p代表伽马校正强度的参数，

其中，所述输出像素的亮度值表示为：

Y’’’＝Y+(Y’’-Y)*b

其中，Y’’’代表输出像素的亮度值，且b为定义伽马曲线至线性伽马曲线的接近度的参数，其中该线性伽马曲线代表未受任何伽马校正的函数；

其中，上述Y是线性伽马函数，且(Y’’-Y)代表非线性伽马函数。

附图说明

图1的方块图显示本发明实施例之一的伽马校正装置；

图2显示本发明实施例的伽马校正方法；

图3显示各种混合参数所对应的伽马曲线；

图4显示各种强度参数所对应的伽马曲线。

主要参考标记说明

100 伽马校正装置

10 可适亮度值单元

12 基本伽马曲线

14 可调混合

200 伽马校正方法

20-25 伽马校正方法的步骤

具体实施方式

图1的方块图显示本发明实施例之一的伽马校正装置100，图2则显示本发明实施例的伽马校正方法200。本实施例的装置100及方法200用以补偿显示系统(例如液晶显示器)的非线性特性。但是，本发明也可以适用于其它的系统。例如，本发明实施例所披露的伽马校正也可直接或经修改后用以校正光学传感器的非线性响应。另外，本实施例使用8位来表示亮度值，因此总共有256灰阶(亦即，0至255)。然而，也可根据特定系统设计需求而使用其它的位数。

在本实施例中，伽马校正曲线(或转换函数)定义如下：

Y’＝(255+a)*Y/(a+Y) (1)

Y’’＝(Y’*(255-Y)+Y²)/255 (2)

Y’’’＝Y+(Y’’-Y)*b (3)

a＝round(avgBrightness*p) (4)

其中，Y代表输入像素的亮度值(或luma值)，

Y’代表中间输出值，

Y’’代表基本(base)伽马曲线的输出值，

Y’’’代表输出像素的亮度值，

p为定义伽马校正强度的参数，及

b为定义伽马曲线至线性伽马曲线的接近度(closeness)的参数。

第(4)式中的avgB rightness代表当前影像的平均亮度值。在本实施例中，在步骤20(图2)中，针对整个影像图框或欲进行伽马校正的影像窗口部分的像素，以可适亮度值单元10(图1)来取得平均亮度值。在本说明书中，“单元”一词可用以指电路、程序片段或其组合。此平均亮度值通过亮度值“a”影响式(1)的输出值Y’，并进一步影响式(2)的Y’’及式(3)的Y’’’。装置100及方法200可适地针对平均亮度值的变化来自动改变其伽马校正。此可适性尤其在装置100从不同影像装置输入不同平均亮度的影像时特别有用。

由步骤21至22对亮度值“a”作进一步调整。其中，在步骤21中，当需要调整伽马校正强度时，由步骤22取得强度参数p或由使用者输入此参数，并传送至可适亮度值单元10。在本实施例中，使用式(4)将平均亮度值(avgB rightness)乘以强度参数p。式(4)中的算子“round”为进行数学舍入(rounding)运算。然而，如果装置100为非整数系统，则舍入运算即可省略。至于强度参数p对于伽马校正的影响将在后面详述。

式(2)中的Y’’函数代表基本(base)伽马曲线(步骤23及方块12)，其对应于图3中b＝1的伽马曲线。在本实施例中，基本伽马曲线为二阶函数。然而，基本伽马曲线也可以由更高阶函数来表示。

式(3)中的Y’’’函数代表一般伽马曲线，其由线性部分Y及非线性部分(Y’’-Y)所组合或混合(blend)而成。函数Y’’’的混合(步骤25)将非线性部分(Y’’-Y)乘以一混合参数b，其可由使用者输入(步骤24)至可调混合单元14中。当b＝1时，一般伽马曲线Y’’’即变为基本伽马曲线Y’’；当b＝0时，一般伽马曲线Y’’’即变为线性伽马曲线。如图3所示，伽马曲线Y’’’(b≠0)至线性伽马曲线(b＝0，亦即，未作任何伽马校正)的距离会随混合参数b的增加而增加，反之，则随混合参数b的减小而减小。图3也显示出各伽马曲线会收敛于两端(亦即图例中的0和255)。

如前所述，基本伽马曲线为亮度值“a”的函数，而当选择强度调整时，亮度值“a”又为强度参数p的函数。图4显示各种强度参数p所对应的伽马曲线。伽马曲线Y’’’的曲度随强度参数p的减小而增加，反之，曲度随强度参数p的增加而减小。在本实施例中，小于1的参数p使得伽马校正变得更强势(aggressive)，而大于1的参数p使得伽马校正变得较不强势。

由此，本发明实施例提出一种快速且简便的进行伽马校正的装置及方法。本发明实施例所披露的伽马校正及其伽马曲线所需的计算量远比传统伽马校正方法少。再者，使用者也可方便地缩放伽马曲线的形状并调整其强度。另外，在本实施例中，使用单一的6位缓存器即足以同时储存混合参数b及强度参数p。本发明实施例的装置及方法可适地针对变化的平均亮度值来自动改变其伽马校正。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的保护范围；其它凡在未脱离本发明所揭示的精神下而完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求范围内。

Claims (1)

1.一种伽马校正装置，包含：

可适亮度值单元，输出当前影像的平均亮度值；

基本伽马曲线单元，依据输入像素的亮度值及所述平均亮度值产生基本伽马曲线输出值；以及

可调混合单元，依据输入像素的亮度值及基本伽马曲线的输出值而产生输出像素的亮度值，

其中，所述基本伽马曲线的输出值表示为：

Y’’＝(Y’*(255-Y)+Y²)/255

其中，Y’’代表该基本伽马曲线的输出值，Y代表输入像素的亮度值，且Y’代表中间输出值，其定义为：

Y’＝(255+a)*Y/(a+Y)

其中，a＝round(avgB rightness*p)，avgB rightness代表影像的平均亮度值，round为数学舍入运算，且p代表伽马校正强度的参数，

其中，所述输出像素的亮度值表示为：

Y’’’＝Y+(Y’’-Y)*b

其中，Y’’’代表输出像素的亮度值，且b为定义伽马曲线至线性伽马曲线的接近度的参数，其中该线性伽马曲线代表未受任何伽马校正的函数；

其中，上述Y是线性伽马函数，且(Y’’-Y)代表非线性伽马函数。