CN102761749A - 一种等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置，通过对256级亮度每一级显示亮度下，等离子电视4%窗口图像点亮部分的亮度进行测试，这样得到256组、每组为n个亮度测试数据的数据表。亮度级对应的一组n个亮度测试数据进行校正、归一化处理、逆gamma变换并扩大1024倍取整，得到n段数值区间，每个数值区间扩展出没有的整数，再进行gamma变换、归一化后再扩大256倍并转换为8位二进制数据保存，最后，将段号作为高位、每段转换出的二进制数据作为低位，构成等离子电视视频图像gamma校正数据表。Gamma校正数据表能够体现全部亮度等级效果，因此提高了等离子电视屏幕显示效果，同时只需要四张表，节省了大量存储空间。

Description

一种等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置

技术领域

本发明属于等离子电视显示设备的图像gamma校正技术领域，更为具体地讲，涉及实时连续的等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置。

背景技术

采用阴极射线管（Cathode Ray Tube，简称CRT）的显示器/电视存在Gamma(非线性)效应，其亮度与输入电压为非线性关系，CRT本身输入和输出的关系是：

$\mathrm{Output}\_\mathrm{CRT}=\mathrm{Output}\_\mathrm{range}\×{\left(\frac{\mathrm{Input}\_\mathrm{CRT}}{\mathrm{Input}\_\mathrm{range}}\right)}^{\mathrm{\γ}}---\left(1\right)$

（1）式中Output_CRT为CRT显示器的输出亮度，Output_range为CRT显示器的亮度有范围，Input_CRT为CRT显示器的输入亮度值，Input_range为CRT显示器的输入亮度范围，γ为gamma指数参数，γ值通常为2.2。

为了克服CRT显示器的Gamma效应，通常视频图像是经过Gamma校正（（2）式）过后的非线性信号。Gamma校正系数1/γ≈0.45，则标准规定对视频图像按(2)式做Gamma校正，其变换公式如下：

$\mathrm{Output}\_\mathrm{Output}\_\mathrm{range}\×{\left(\frac{\mathrm{Input}}{\mathrm{Input}\_\mathrm{range}}\right)}^{1/\mathrm{\γ}}---\left(2\right)$

（2）式中Output为亮度输出值，Output_range为亮度输出范围，Input为亮度输入，Input_range为亮度输入范围。

CRT等非线性显示系统在显示经过Gamma校正((2)式)后的标准图像，就可以线性地显示亮度信息。但等离子电视等一些显示设备本身是线性系统，即显示亮度和电压是线性关系。则需要将经过Gamma校正后的标准视频图像做一个逆Gamma变换，达到最终线性显示亮度信息。

现在很多的显示设备Gamma校正都是通过查表实现，查表内容不可变，表的个数最多为显示设备支持的亮度等级。但是为了节省昂贵的储空间，显示设备一般只存取一小部分的亮度等级对应的gamma表或逆gamma表内容，应用时实际输入亮度变化时只能在相近的亮度表中查一个值，这样就造成显示误差和清晰度受损，使图像效果层次感差、清晰度不够。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置，以实时准确地计算出Gamma校正数据表，体现全部亮度等级效果，提高等离子电视屏幕显示效果。

为实现上述目的，本发明等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置，其特征在于，包括：

一外部存储器，用于存储一张256组每组n个亮度测试数据的数据表、一张标准逆gamma表、一张标准gamma表；

所述的256组每组n个亮度测试数据的数据表通过在256级亮度的每一级显示亮度下，对输入视频图像从亮度0开始进行亮度调节，用显示器色彩分析仪测试n种输入亮度下4%窗口图像点亮部分的亮度，按亮度从大到小排序，并存储，得到一张256组、每组n个亮度测试数据的数据表；

所述的标准逆gamma表为：

f(x)=(x)^1/2.2

其中，x为0~1的小数，

所述的标准gamma表为：

$f\left(y\right)={\left(\frac{y}{M}\right)}^{2.2}*M;$

其中，M为等离子电视支持的灰度等级，y为0~M的整数；

四个双口RAM，等离子电视显示系统读取等离子电视显示系统当前亮度级对应的n个亮度测试数据以及标准gamma表、标准逆gamma表分别存入到三个双口RAM中；

一校正处理模块，用于依次读取存放n个亮度测试数据的双口RAM，第一次读取两个亮度测试数据进行校正，以后每次读取一个亮度测试数据进行校正，校正后的亮度测试数据依次输出到归一化处理模块；

所述的数据校正：将测试亮度数据乘以一个校正因子，当显示亮度>100cd/m²，即坎德拉每平方米时，校正因子取值1.28，当显示亮度<=100cd/m²时，校正因子取值2.55；

一归一化处理模块，用于依次对经校正后的亮度测试数据的数值进行归一化处理：将第一次读取第一个数值，即最大值保存在寄存器中，将每个输入的亮度测试数据除以该最大值，得到归一化处理后的数值，并依次输出到逆gamma变换模块

一逆gamma变换模块，用于对归一化处理后的数值作为地址去访问存放标准逆gamma变换表的双口RAM，查表得到的值乘以M倍后取整数，采用倒序写入第四个双口RAM中，即从第四个双口RAM最后一个地址开始写；

校正处理模块、归一化处理模块以及逆gamma变换模块为三级流水化作业。

一数据扩展模块，用于依次读取倒序写入第四个双口RAM的n个数值，每次读取一个数值与上一次读取的数值，如果上一次是第一次，则为与数值0构成一个数值区间段，依此方法，依次构成段号为0、1、2、…、n的数值区间，扩展出数值区间扩展出中间没有出现的整数；

一gamma变换模块，用于将数据扩展模块扩展后的每一段数值区间的整数，包括构成该段数值区间的两个整数和扩展出的整数作为地址访问存放标准gamma变换表的双口RAM，并将查表得到的值输出给二进制转换模块；

一二级制转换模块，先对gamma变换模块输出的每一段数值进行归一化后再扩大256倍，然后转化为8位二进制数据，并除段尾的所有二进制数据作为低位依次保存到等离子电视显示系统的RAM中，其中，段号作为该段二进制数据的高位；依顺存储到gamma校正数据表高位段号、低位二进制数据分别对应0～M-1灰阶等级，得到等离子电视视频图像gamma校正数据表；

数据扩展模块、gamma变换模块以及二级制转换模块构成三级流水化作业；

等离子电视显示系统依据灰阶等级，对得到等离子电视视频图像gamma校正数据表进行查表，输出对应的段号和8位二进制数据，作为gamma校正的输出值；显示系统根据gamma校正的输出值对等离子电视视频图像校正后进行显示。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置，通过对256级亮度每一级显示亮度下，等离子电视4%窗口图像点亮部分的亮度进行测试，这样得到256组、每组为n个亮度测试数据的数据表。等离子电视的显示系统对某一亮度级的图像进行校正时，实时读取该亮度级对应的一组n个亮度测试数据进行校正、归一化处理、逆gamma变换并扩大M倍取整，得到n段数值区间，每个数值区间扩展出没有的整数，再进行gamma变换、归一化后再扩大256倍并转换为8位二进制数据保存，最后，将段号作为高位、每段转换出的二进制数据作为低位，从小到大依顺存储，并分别对应0～M-1灰阶等级，构成等离子电视视频图像gamma校正数据表。

本发明能够实时准确地计算出Gamma校正数据表，同时，Gamma校正数据表能够体现全部亮度等级效果，因此提高了等离子电视屏幕显示效果。

在本发明中，等离子电视的显示系统只需存储亮度测试的256*n个数据，标准gamma表，标准逆gamma表，最终输出供调用的gamma校正数据表，因此，只需用这四张表大小的资源就可以实时计算出不同亮度的图像需要的gamma校正数据表。而现有的显示系统，则需要16张gamma校正表或64张gamma校正表的资源，且显示系统只能用16种或64种表来近似代替全部256种gamma校正数据表。总的比较，本发明节省了大量存储空间，并且提高显示效果。

需要说明的是，本发明也可以使用于其他具有线性关系的显示设备，用于对视频图像进行gamma校正。此外，本发明中采用256级亮度，本领域技术人员也可以采用其他级数的亮度构建本发明的等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置。

附图说明

图1是本发明等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置一具体实施方式原理框图；

图2是本发明中一组具体的亮度测试数据曲线图；

图3是本发明中归一化处理后的数值进行逆gamma变换计算实例图；

图4是本发明中两个整数和扩展出的整数进行gamma变换计算实例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置一具体实施方式原理框图。

如图1所示，在本实施例中，等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置包括外部存储器1、四个双口RAM201~204、校正处理模块3、归一化处理模块4、逆gamma变换模块5、数据扩展模块6、gamma变换模块7、二级制转换模块8。

外部存储器1存储有一张256组每组n个，在本实施例中为21个亮度测试数据的数据表、一张标准逆gamma表、一张标准gamma表；

所述的256组每组21个亮度测试数据的数据表通过在256级亮度的每一级显示亮度下，对输入视频图像从亮度0开始进行亮度调节，用显示器色彩分析仪测试21种输入亮度下4%窗口图像点亮部分的亮度，按亮度从大到小排序，并存得到。

在本实施中，图2是一亮度级对应的一组21个亮度测试数据构成的曲线图，序号为0~20，排序时先排最大的序号为20的亮度测试数据，然后是序号是19的亮度测试数据，序号是18的亮度测试数据，…，直到序号为0的亮度测试数据。

图3是本发明中归一化处理后的数值进行逆gamma变换计算实例图。

在本发明中，标准逆gamma表为：

f(x)=(x)^1/2.2

其中，x为0~1的小数。

归一化处理后的数值作为地址去查询标准逆gamma变换表，得到相应的输出值，即该数字的逆gamma变换值。

图4是本发明中两个整数和扩展出的整数进行gamma变换计算实例图

所述的标准gamma表为：

$f\left(y\right)={\left(\frac{y}{M}\right)}^{2.2}*M;$

其中，M为等离子电视支持的灰度等级，y为0~M的整数，在本实施例中，M=1024。

等离子电视显示系统读取等离子电视显示系统当前亮度级对应的n个亮度测试数据以及标准gamma表、标准逆gamma表到分别存入到三个双口RAM中；即亮度测试数据双口RAM201、标准gamma表双口RAM202、标准逆gamma表双口RAM203。

校正处理模块3依次读取存放21个亮度测试数据的双口RAM201，第一次读取两个亮度测试数据进行校正，以后每次读取一个亮度测试数据进行校正，校正后的亮度测试数据依次输出到归一化处理模块4。

在校正处理模块3将测试亮度数据乘以一个校正因子，当显示亮度>100cd/m²，即坎德拉每平方米时，校正因子取值1.28，当显示亮度<=100cd/m²时，校正因子取值2.55。

如表1所示。在本发明中，采用4%窗口图像进行测试，也可以采用其他测试图像，其校正因子取值则有所不同。

表1

归一化处理模块4依次对经校正后的亮度测试数据的数值进行归一化处理：将第一次读取第一个数值，即最大值保存在寄存器中，将每个输入的亮度测试数据除以该最大值，得到归一化处理后的数值，并依次输出到逆gamma变换模块5中。

逆gamma变换模块5对归一化处理后的数值作为地址去访问存放标准逆gamma变换表的双口RAM，查表得到，即读取的值乘以M，即1024倍后取整数，采用倒序写入第四个双口RAM中，即从第四个双口RAM最后一个地址开始写。

如表1所示，校正后的21个的亮度测试数据的数值进行归一化处理，逆gamma变换、扩大1024倍取整。

图3是归一化处理后的数值进行逆gamma变换计算实例图，输入数归一化处理后的值作为查表得到gamma变换后的值。

数据扩展模块6用于依次读取倒序写入第四个双口RAM204的21个数值，第一次读取两个数值，以后每次读取一个数值与上一次读取的数值，如果上一次是第一次，则为第一次读取的第二个数值构成一个数值区间段，依此方法，依次构成段号为0、1、2、…、20的数值区间，扩展出数值区间扩展出中间没有出现的整数；

如表1所示，从数值0开始到第1个（序号为0）数值29构成数值区间段0、第1个（序号为0）数值29到第2个（序号为1）数值68构成数据区间段1，依此方法，构成20段数值区间，每一段数值区间依次扩展出中间没有出现的整数。

在本实施例中，作为说明，对数值区间段11进行扩展，得到如表2的序号为1到14的14个数据，即458~471。

表2

gamma变换模块7将数据扩展模块6扩展后的每一段数值区间的整数，包括构成该段数值区间的两个整数和扩展出的整数作为地址访问存放标准gamma变换表的双口RAM，并将查表得到，即读取的值输出给二进制转换模块8；

二级制转换模块8先对gamma变换模块7输出的每一段数值进行归一化后再扩大256倍，然后转化为8位二进制数据，并除段尾的所有二进制数据作为低位依次保存到等离子电视显示系统的RAM中，其中，段号作为该段二进制数据的高位。

如表2所示，对构成数值区间段10的两个整数457、472和扩展出的整数458~471进行gamma变换，得到8位含小数的数值，然后进行归一化处理后扩大256倍，除最后一个数值256外，其余转化为8位二进制数据保存。

图4是两个整数和扩展出的整数进行gamma变换计算实例图。根据输入的整数，查表得到gamma变换后的值。

其他数值区间段的扩展、gamma变换、归一化处理、扩大256倍以及转化为8位二进制数据是相同的，在此不再赘述。

依顺存储到gamma校正数据表高位段号、低位二进制数据分别对应0～M-1灰阶等级，得到等离子电视视频图像gamma校正数据表；

等离子电视显示系统依据灰阶等级，对得到等离子电视视频图像gamma校正数据表进行查表，输出对应的段号和8位二进制数据，作为gamma校正的输出值；显示系统根据gamma校正的输出值对等离子电视视频图像校正后进行显示。

在本实施例中，等离子电视的显示系统只需存储亮度测试的256*21个数据，标准gamma表，标准逆gamma表，最终输出供调用的gamma校正数据表，与现有的需要16张gamma校正表或64张gamma校正表只能用16种或64种表来近似代替全部256种gamma校正数据表比较，本发明节省了大量存储空间，并且提高显示效果。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种等离子电视视频图像gamma校正数据表产生装置，其特征在于，包括：

一外部存储器，用于存储一张256组每组n个亮度测试数据的数据表、一张标准逆gamma表、一张标准gamma表；

所述的256组每组n个亮度测试数据的数据表通过在256级亮度的每一级显示亮度下，对输入视频图像从亮度0开始进行亮度调节，用显示器色彩分析仪测试n种输入亮度下4%窗口图像点亮部分的亮度，按亮度从大到小排序，并存储，得到一张256组、每组n个亮度测试数据的数据表；

所述的标准逆gamma表为：

f(x)=(x)^1/2.2

其中，x为0~1的小数，

所述的标准gamma表为：

$f\left(y\right)={\left(\frac{y}{M}\right)}^{2.2}*M;$

其中，M为等离子电视支持的灰度等级，y为0~M的整数；

四个双口RAM，等离子电视显示系统读取等离子电视显示系统当前亮度级对应的n个亮度测试数据以及标准gamma表、标准逆gamma表分别存入到三个双口RAM中；

一校正处理模块，用于依次读取存放n个亮度测试数据的双口RAM，第一次读取两个亮度测试数据进行校正，以后每次读取一个亮度测试数据进行校正，校正后的亮度测试数据依次输出到归一化处理模块；

所述的数据校正：将测试亮度数据乘以一个校正因子，当显示亮度>100cd/m²，即坎德拉每平方米时，校正因子取值1.28，当显示亮度<=100cd/m²时，校正因子取值2.55；

一归一化处理模块，用于依次对经校正后的亮度测试数据的数值进行归一化处理：将第一次读取第一个数值，即最大值保存在寄存器中，将每个输入的亮度测试数据除以该最大值，得到归一化处理后的数值，并依次输出到逆gamma变换模块

一逆gamma变换模块，用于对归一化处理后的数值作为地址去访问存放标准逆gamma变换表的双口RAM，查表得到的值乘以M倍后取整数，采用倒序写入第四个双口RAM中，即从第四个双口RAM最后一个地址开始写；

校正处理模块、归一化处理模块以及逆gamma变换模块为三级流水化作业。

一数据扩展模块，用于依次读取倒序写入第四个双口RAM的n个数值，每次读取一个数值与上一次读取的数值，如果上一次是第一次，则为与数值0构成一个数值区间段，依此方法，依次构成段号为0、1、2、…、n的数值区间，扩展出数值区间扩展出中间没有出现的整数；

一gamma变换模块，用于将数据扩展模块扩展后的每一段数值区间的整数，包括构成该段数值区间的两个整数和扩展出的整数作为地址访问存放标准gamma变换表的双口RAM，并将查表得到的值输出给二进制转换模块；

一二级制转换模块，先对gamma变换模块输出的每一段数值进行归一化后再扩大256倍，然后转化为8位二进制数据，并除段尾的所有二进制数据作为低位依次保存到等离子电视显示系统的RAM中，其中，段号作为该段二进制数据的高位；依顺存储到gamma校正数据表高位段号、低位二进制数据分别对应0～M-1灰阶等级，得到等离子电视视频图像gamma校正数据表；

数据扩展模块、gamma变换模块以及二级制转换模块构成三级流水化作业；

等离子电视显示系统依据灰阶等级，对得到等离子电视视频图像gamma校正数据表进行查表，输出对应的段号和8位二进制数据，作为gamma校正的输出值；显示系统根据gamma校正的输出值对等离子电视视频图像校正后进行显示。

2.根据权利要求1所述的gamma校正数据表产生装置，其特征在于，所述测试亮度数据较为均匀地覆盖该级亮度下的亮度区间。

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