CN104795051A - 环境光自适应显示器 - Google Patents

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Abstract

电子设备可以包括显示器，该显示器具有显示像素的阵列并且具有控制该显示器的操作的显示控制电路。该显示控制电路可以基于环境照明条件适应性地调整显示输出。例如，在诸如被日光支配的那些较冷的环境照明条件中，该显示器可以使用相对冷的白色来显示中性颜色。当该显示器在诸如被室内光源支配的那些较暖的环境照明条件中被操作时，该显示器可以使用相对暖的白色来显示中性颜色。适应环境照明条件可以确保随着用户的视觉色适应不同的环境照明条件用户不会感知到颜色偏移。以该方式适应性地调整图像还可以通过在夜晚显示较暖的颜色而具有对人类昼夜节律的有利效果。

Description

环境光自适应显示器
本申请要求于2015年3月30日递交、申请号为14/673,685的美国专利申请以及于2014年11月17日递交、申请号为62/080,934的美国临时专利申请的优先权，这些申请在此通过引用全文的方式被结合于本文。
技术领域
本申请通常涉及具有显示器的电子设备，并且更具体地，涉及具有适应于不同环境照明条件的显示器的电子设备。
背景技术
人类视觉系统的色适应(chromatic adaptation)功能允许人类在不同的环境照明条件下通常维持恒定感知的颜色。例如，当被阳光照射时呈现为红色的物体在被室内电光照射时也被感知为红色。
常规的显示器通常不考虑不同的环境照明条件或人类视觉系统的色适应。其结果是，用户在不同的环境照明条件下可感知显示器中的不期望的颜色偏移。例如，显示器的白点对在户外环境照明条件中的用户可呈现为白色，但当用户的眼睛已经适应由室内光源产生的较暖的光时，显示器的白点对在室内环境中的用户可呈现为泛蓝色。
因此，将期望能够提供利用显示器显示图像的改进的方法。
发明内容
电子设备可以包括显示器，该显示器具有显示像素的阵列并且具有控制该显示器的操作的显示控制电路。该显示控制电路可以基于环境照明条件适应性地调整来自该显示器的输出。
电子设备可以包括显示器，该显示器具有显示像素的阵列并且具有控制该显示器的操作的显示控制电路。该显示控制电路可以基于环境照明条件适应性地调整显示输出。例如，在诸如被日光支配的那些较冷的环境照明条件中，该显示器可以使用相对冷的白色显示中性颜色。当该显示器在诸如被室内光源支配的那些较暖的环境照明条件中操作时，该显示器可以使用相对暖的白色显示中性颜色。
显示控制电路可以通过调整显示器的中性点来调整来自显示器的输出。显示器的中性点可以被定义为当显示诸如白色之类的中性颜色时由显示器发出的颜色。显示控制电路可以基于由光传感器收集的环境光信息调整显示器的中性点。
适应环境照明条件可以确保随着用户的视觉色适应不同的环境照明条件用户不会感知到颜色偏移。以该方式适应性地调整图像还可以通过在夜晚显示较暖的颜色而具有对人类昼夜节律的有利效果。
用户的视觉系统可以色适应于该用户附近的环境光(例如，由显示器发出的光、由诸如太阳或灯泡之类的其它光源发出的光等)。显示控制电路可以基于适应因数确定经适应的中性点，该适应因数指示在确定用户适应于什么光时显示光相对于来自其它光源的环境光应当被多重地加权。
如果需要，用户可以能够手动地选择和/或调整适应因数。例如，电子设备10可以以不同的用户可选模式操作，该用户可选模式诸如为纸模式、混合模式以及普通模式。在普通模式中，适应因数可以被设定为一，使得显示器的中性点被维持在目标白点。在纸模式中，适应因数可以被设定为零，使得显示器的中性点适应性地调整至环境照明条件以维持在该显示器上的类纸呈现。在混合模式中，适应因数可以被设定为介于零与一之间的某值，使得显示器的中性点取决于显示器的白点和环境照明条件两者。
如果需要，接近传感器数据可以被用来确定用户与显示器之间的距离，其进而可以被用来确定显示光对用户的色适应的贡献。
通过附图和以下对优选实施例的详细描述，本发明进一步的特征、其特性和各种优点将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的具有环境光自适应显示器的诸如便携计算机之类的示例性电子设备的透视图。
图2是根据本发明的实施例的具有环境光自适应显示器的诸如蜂窝电话或其它手持设备之类的示例性电子设备的透视图。
图3是根据本发明的实施例的具有环境光自适应显示器的诸如平板计算机之类的示例性电子设备的透视图。
图4是根据本发明的实施例的具有环境光自适应显示器的诸如有内置计算机的计算机监视器之类的示例性电子设备的透视图。
图5是根据本发明的实施例的包括可以被提供具有环境光自适应显示器的电子设备的类型的示例性系统的示意图。
图6是根据本发明的实施例的具有显示器和显示控制电路的示例性电子设备的示意图。
图7是图示了当使用不考虑人类视觉系统对不同的环境照明条件的色适应的常规显示器时用户可能如何感知不期望的颜色偏移的图。
图8是示出了根据本发明的实施例的显示器可以如何基于当前的环境照明条件以具有经适应的中性点的色度图。
图9是根据本发明的实施例的涉及显示针对环境照明条件被补偿的图像的示例性步骤的流程图。
图10是根据本发明的实施例的涉及确定自适应中性点的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
诸如蜂窝电话、媒体播放器、计算机、机顶盒、无线接入点、以及其它电子装置之类的电子设备可以包括显示器。显示器可以被用来呈现视觉信息和状态数据和/或可以被用来收集用户输入数据。
图1示出了可以提供有环境光自适应显示器的示例性电子设备的类型。电子设备10可以是计算机，诸如被集成在如计算机监视器之类的显示器中的计算机、膝上型计算机、平板计算机、诸如腕表设备之类的稍微更小的便携设备、垂挂式设备、或其它可穿戴或微型设备、蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、游戏设备、导航设备、计算机监视器、电视机、或其它电子装置。
如图1所示，设备10可以包括诸如显示器14之类的显示器。显示器14可以是包含电容触摸电极或其它触摸传感器部件的触摸屏，或者可以是非触敏显示器。显示器14可以包括由发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、等离子单元、电泳显示器元件、电湿显示器元件、液晶显示器(LCD)部件、或其它合适的图像像素结构形成的图像像素。使用有机发光二极管像素而形成显示器14的布置有时在本文中作为一个示例被描述。然而，这仅仅是示例性的。如果需要，任何合适的类型的显示器技术可以被用于形成显示器14。
设备10可以具有诸如壳体12之类的壳体。壳体12，可能有时被称作为外壳，可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其它合适的材料、或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。
壳体12可以使用一体成型配置来形成或者可以使用多个结构来形成(例如，内部框架结构、形成外部壳体表面的一个或多个结构等)，在一体成型配置中壳体12中的一些或所有壳体被加工或模塑作为单个结构。
如图1所示，壳体12可以具有多个零件。例如，壳体12可以具有上部分12A和下部分12B。上部分12A可以使用铰链而耦合至下部分12B，该铰链允许部分12A围绕旋转轴16相对于部分12B旋转。诸如键盘18之类的键盘以及诸如触摸板20之类的触摸板可以被安装在壳体部分12B中。
在图2的示例中，设备10已经使用足够小以适合在用户的手中的壳体来实施(例如，图2的设备10可以是诸如蜂窝电话之类的手持电子设备)。如图2所示，设备10可以包括诸如被安装在壳体12前面的显示器14之类的显示器。显示器14可以基本上由有源显示像素填充或者可以具有有源部分和无源部分。显示器14可以具有诸如容纳按钮22的开口和容纳扬声器端口24的开口之类的开口(例如，在显示器14的无源或有源部分中的开口)。
图3是电子设备10的透视图，该电子设备10处于其已经以平板计算机的形式被实施的配置中。如图3所示，显示器14可以被安装在壳体12的上(前)表面上。开口可以形成在显示器14中以容纳按钮22。
图4是电子设备10的透视图，该电子设备10处于其已经以被集成在计算机监视器中的计算机的形式被实施的配置中。如图4所示，显示器14可以被安装在壳体12的前表面上。支架26可以被用来支撑壳体12。
图5示出了设备10的示意图。如图5所示，电子设备10可以包括诸如储存及处理电路40之类的控制电路。储存及处理电路40可以包括一个或多个不同类型的储存器，诸如硬盘驱动器储存器、非易失存储器(例如，闪速存储器或其它电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。储存及处理电路40中的处理电路可以用于控制设备10的操作。该处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。
具有一个合适的布置，储存及处理电路40可以被用来运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能、用于采集和处理图像的软件、实施与收集和处理传感器数据相关联的功能的软件、对显示器亮度和触摸传感器功能做出调整的软件等。
为了支持与外部装置的交互作用，储存及处理电路40可以被用于实施通信协议。可以使用储存及处理电路40来实施的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议——有时被称为)、用于诸如协议之类的其它短程无线通信链路的协议等。
输入-输出电路32可以被用来允许输入从用户或外部设备被供应至设备10，并且允许输出从设备10被提供至用户或外部设备。
输入-输出电路32可以包括有线和无线通信电路34。通信电路34可以包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线、以及用于处理RF无线信号的其它电路。无线信号还可以使用光(例如，使用红外通信)来发送。
输入-输出电路32可以包括输入-输出设备36，诸如图2的按钮22、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸屏(例如，图1、2、3或4的显示器14可以是触摸屏显示器)、诸如跟踪板或基于触摸传感器的按钮之类的其它触摸传感器、振动器、诸如麦克风和扬声器之类的音频部件、诸如具有图像传感器和相应的透镜系统的相机模块之类的图像捕获设备、键盘、状态-指示器灯、音调发生器、键垫、以及用于从用户或其它外部源收集输入和/或生成用于用户或用于外部设备的输出的其它装置。
诸如图5的传感器38之类的传感器电路可以包括用于收集与环境光有关的信息的环境光传感器、接近传感器部件(例如，基于光的接近传感器和/或基于其它结构的接近传感器)、加速度计、陀螺仪、磁传感器和其它传感器结构。图5的传感器38例如可以包括一个或多个微机电系统(MEMS)传感器(例如，加速度计、陀螺仪、麦克风、力传感器、压力传感器、电容传感器、或使用微机电系统器件形成的任何其它合适类型的传感器)。
图6是设备10的示图，示出了可以被用于针对设备10的用户在显示器14的像素阵列92上显示图像的示例性电路。如图6所示，显示器14可以具有将数据信号(模拟电压)驱动至阵列92的数据线D上的列驱动器电路120。栅驱动器118将栅线信号驱动至阵列92的栅线G上。使用数据线和栅线，显示像素52可以被配置为针对用户在显示器14上显示图像。栅驱动器电路118可以使用在诸如玻璃或塑料显示器基板之类的显示器基板上的薄膜晶体管电路来实施，或者可以使用安装在显示器基板上或通过柔性印刷电路或其它连接层而附接至显示器基板的集成电路来实施。列驱动器电路120可以使用安装在显示器基板上的一个或多个列驱动器集成电路来实施或者使用安装在其它基板上的列驱动器电路来实施。
在设备10的操作期间，储存及处理电路40可以生成待被显示在显示器14上的数据。该显示数据可以使用图形处理单元124被提供至诸如时序控制器集成电路126之类的显示控制电路。
时序控制器126可以使用路径128将数字显示数据提供至列驱动器电路120。列驱动器电路120可以从时序控制器126接收数字显示数据。使用列驱动器电路120内的数模转换器电路，列驱动器电路120可以在沿着阵列92的显示像素52的列延伸的数据线D上提供对应的模拟输出信号。
储存及处理电路40、图形处理单元124以及时序控制器126在本文中有时可以统称为显示控制电路30。显示控制电路30可以被用于控制显示器14的操作。
如果需要，每个像素52可以是诸如红色(R)像素、绿色(G)像素、蓝色(B)像素、白色(W)像素或其它颜色的像素之类的颜色像素。颜色像素可以包括传输特定颜色的光的颜色过滤元件或者颜色像素可以由发出给定颜色的光的放射元件形成。像素52可以包括任意合适的颜色的像素。例如，像素52可以包括青色(cyan)、品红色(magenta)和黄色像素的型样(pattern)，或者可以包括任意其它合适的颜色型样。在其中像素52包括红色、绿色和蓝色像素的型样的布置有时在本文中作为一个示例被描述。
显示控制电路30和与显示器14相关联的关联薄膜晶体管电路可以被用来产生诸如用于操作像素52(例如，将像素52接通或关断、调整像素52的强度等)的数据信号和栅线信号之类的信号。在操作期间，显示控制电路30可以控制数据信号和栅信号的值，以控制与显示像素中的每个像素相关联的光强度并且由此在显示器14上显示图像。
显示控制电路30可以获得与待由给定像素显示的颜色对应的红色、绿色和蓝色像素值(有时被称为RGB值或数字显示控制值)。RGB值可以被转换为模拟显示信号以用于控制每个像素的亮度。RGB值(例如，具有范围从0至255的值的整数)可以对应于每个像素的期望的像素强度。例如，数字显示控制值为0可以导致“关断”像素，而数字显示控制值为255可以导致像素以最大可用功率操作。
应当理解的是，这些是每个颜色通道利用八个比特的示例。可替代实施例可以对每个颜色通道采用更多或更少的比特。例如，如果需要，每个颜色可以利用六个比特。利用这种类型的配置，RGB值可以是范围从0至64的整数的集合。在其中每个颜色通道利用八个比特的布置在本文中有时作为示例被描述。
如图6所示，显示控制电路30可以从输入-输出电路32收集信息以适应性地确定如何基于环境照明条件调整显示光。例如，显示控制电路30可以收集来自一个或多个光传感器(例如，环境光传感器、光计、色度计、色温计和/或其它光传感器)的光信息，来自时钟、日历和/或其它时间源的时间信息，来自位置检测电路(例如，全球定位系统接收器电路、IEEE 802.11收发器电路或其它位置检测电路)的位置信息，来自诸如触摸屏(例如，触摸屏显示器14)或键盘之类的用户输入设备的用户输入信息等。显示控制电路30可以基于来自输入-输出电路32的信息调整从显示器14发出的显示光。
如果需要，诸如颜色光传感器和相机之类的光传感器可以被分布在电子设备10的不同位置以检测来自不同方向的光。诸如加速度计和/或陀螺仪之类的其它传感器可以被用来确定如何加权来自不同光传感器的传感器数据。例如，如果陀螺仪传感器数据指示电子设备10被平放在桌上而显示器14朝上，电子设备10可以确定由后方光传感器(例如，在电子设备10的后表面上)收集的光传感器数据不应当被使用。
显示控制电路30可以被配置为基于环境照明条件适应性地调整来自显示器14的输出。在调整来自显示器14的输出时，显示控制电路30可以考虑人类视觉系统的色适应功能。例如，这可以包括确定用户的眼睛被暴露至的光的特性。
图7是图示了使用不考虑人类视觉的色适应的常规显示器的效果的图。在情景46A中，用户44在照明体42(例如，生成暖光的室内光源)下观察外部物体48。用户44的视觉适应于环境照明条件的颜色和亮度。情景46B表示用户在已经适应于照明体42的环境照明之后如何感知来自设备100的显示器140的光。因为设备100并不考虑人类视觉的色适应，显示器140对用户44呈现为泛蓝色的和不悦目的。
为了避免显示器14的所感知的变色，图6的显示控制电路30可以基于环境照明条件调整来自显示器14的输出，从而即使用户的视觉适应于不同的环境照明条件，显示器14也维持期望的所感知的呈现。
用户的视觉系统的色适应可以由该用户附近的光源确定。然而，诸如灯泡和太阳之类的光源并不是色适应的唯一贡献因素。因为显示器14本身是照明体，从显示器14发出的光也可以对用户的视觉的色适应有所贡献。与用户的视觉适应于周围的(例如，由显示器14之外的光源生成的)环境光的量相比，用户的视觉适应于显示光的量可以取决于各种因素。例如，随着用户的眼睛与显示器之间的距离减小，相对于环境光对用户的色适应的影响，显示光对用户的色适应的影响增大。随着在用户的周围的环境光的亮度增大，相对于显示光对用户的色适应的影响，环境光对用户的色适应的影响增大。
显示控制电路30可以使用“适应因数”Radp来确定在描绘用户适应于的光的特性时显示光应当相对于其它环境光源被多重地加权。当用户的视觉被假定为完全适应于显示光而不适应于来自周围的光源的环境光时(例如，当用户正在黑暗房间中观看显示器14时)，该适应因数可以等于一。相反地，当用户的视觉被假定为完全适应于周围的环境光而不适应于显示光时，该适应因数可以等于零。
控制电路30可以使用适应因数以确定显示光需要如何被调整以适合于用户的色适应。适应因数可以基于用户偏好、用户输入、接近传感器数据(例如，指示用户的眼睛离显示器14多远的接近度数据)、环境光传感器数据(例如，指示在设备10附近的环境光的亮度的环境光传感器数据)和/或其它因素而被确定。
适应因数可以被即时(例如，在显示器10的操作期间)确定或者可以在制造期间(例如，使用主观的用户研究)被确定并且被存储在电子设备10中。如果需要，预定的适应因数的集合——每个适应因数均与特定的环境光条件和显示条件的集合相关联——可以被存储在电子设备10中，并且显示控制电路30可以基于当前的环境照明条件和显示条件即时确定使用哪个适应因数。这可以包括例如基于存储在电子设备10中的预定适应因数来对适应因数进行插值。
控制电路30可以使用适应因数来确定针对显示器14的眼适应的中性点并且基于该眼适应的中性点调整显示光。显示器的中性点可以指的是当针对一个像素的输入RGB值相等时(即，当R＝B＝G时，其中R、G和B表示被提供至给定像素的数字显示控制值)待由该像素产生的目标颜色。
在常规的显示器中，显示器的中性点是固定的并且通常被称为显示器的白点。具有固定的中性点的显示器在某些情境中可以产生满意的颜色，但随着用户的视觉适应于不同的环境照明条件，在其它情境中可能产生不满意的颜色。
图示了显示器14可以如何具有自适应中性点的色度图在图8中示出，该自适应中性点至少部分地基于环境照明条件被确定。图8的色度图示出了三维颜色空间的二维投影。由诸如显示器14之类的显示器生成的颜色可以由色度值x和y表示。例如，色度值可以通过将诸如红色、绿色和蓝色光的强度之类的三个颜色强度(例如，由显示器发出的彩色光的强度)变换为三个三色激励值X、Y和Z并且归一化最先两个三色激励值X和Y(例如，通过计算x＝X/(X+Y+Z)以及y＝Y/(X+Y+Z)以获得归一化的x和y值)。将颜色强度变换为三色激励值可以使用由国际照明委员会(CIE)定义的变换或使用用于计算三色激励值的任何其它合适的颜色变换而被执行。
由显示器生成的任何颜色因此可以由诸如图8中所示的图之类的色度图上的点(例如，被色度值x和y)所表示。
显示器14可以被诸如白点之类的颜色表现统计特性化。给定的显示器的白点通常由一组色度值所定义，该组色度值表示当显示器正在以全功率生成所有可用的显示颜色时由该显示器产生的颜色。在校准期间的任何校正之前，显示器的白点可以被称为该显示器的“原生白点”。例如，图8的点54可以表示显示器14的原生白点。
由于显示器之间的制造差别，在显示器的校准之前，显示器的原生白点可能与该显示器的期望的(目标)白点不同。目标白点可以由与参考白色(例如，由标准显示器产生的白色、与诸如国际照明委员会(CIE)的D65照明体之类的标准照明体相关联的白色、在显示器的中心产生的白色)相关联的一组色度值定义。通常，任意合适的白点可以被用作针对显示器的目标白点。例如，图8的点68可以表示针对显示器14的目标或参考白点。
在一些情景中，显示控制电路30可以使用参考白点68作为显示器14的中性点。在其它情景中，显示控制电路30可以确定考虑环境照明条件和人类视觉系统的色适应的经眼适应的中性点。确定眼适应的中性点可以包括第一过程和第二过程，在第一过程中显示控制电路30确定部分适应的中性点(例如，图8的点56)，在第二过程中显示控制电路30确定最终适应的中性点(例如，图8的点58或点60)。
部分适应的中性点56可以基于用户的视觉系统对来自显示器14的显示光的色适应(例如，忽略该用户附近的其它光源的影响)而被确定。因为中性点56补偿对显示光的色适应、但并不考虑其它光源的影响，中性点56有时被称为“部分适应的”中性点。
在确定部分适应的中性点56之后，显示控制电路30可以通过考虑混合的环境光(例如，由显示器14生成的光以及由诸如太阳、灯之类的其它光源生成的光)的影响来确定最终的眼适应的中性点。例如，在第一环境照明体下(由图8的点64表示)，控制电路30可以确定第一眼适应的中性点(由图8的点58表示)。在第二环境照明体下(由图8的点62表示)，控制电路30可以确定第二眼适应的中性点(由图8的点60表示)。最终的眼适应的中性点可以基于部分适应的中性点56、适应因数Radp以及环境光而被确定。
通过基于环境照明条件调整显示器14的中性点，用户感知的颜色将适应于不同的环境照明条件，正如该用户的视觉色适应于不同的环境照明条件一样。例如，照明体2可以对应于室内光源，而照明体1可以对应于日光。照明体2可以具有比照明体1更低的色温并且因此可以发出较暖的光。在较暖的环境光中(例如，在照明体2下)，比起如果参考白点68被维持作为目标中性点所产生的光而言，显示控制电路30可以将显示器的中性点调整至经适应的中性点60以产生更暖的光(即，具有较低色温的光)。
除了有助于避免在不同的环境照明条件中感知的颜色偏移，该类型的自适应图像调整还可以具有对人类昼夜节律的有利效果。人类昼夜系统可以对光的不同波长有不同的响应。例如，当用户被暴露至具有特定范围内的峰峰波长的蓝光时，用户的昼夜系统可以被唤醒并且褪黑激素的产生可以被抑制。另一方面，当用户被暴露至该波长的范围以外的光或者当蓝光被抑制(例如，与红光相比)时，该用户的褪黑激素的产生可以增加，向身体发出夜间的信号。
常规的显示器并不考虑人类昼夜节律的光谱敏感性。例如，一些显示器不顾一天中的时间而发出具有触发昼夜系统的光谱特性的光，这可以进而具有对睡眠质量不利的效果。
相比之下，通过使用结合图8所描述的图像调整方法，显示器14的中性点可以在较暖的环境照明条件中变得更暖(例如，可以趋于光谱的黄色部分)。因而，当用户夜晚在家中(例如，在暖的环境光中阅读)时，因为显示器14适应于环境照明条件，从该显示器发出的蓝光可以被抑制。蓝光的减少可以进而减少对用户的褪黑激素的产生的抑制(或者在一些情景中，可以增加用户的褪黑激素的产生)以促进更好的睡眠。
图9是涉及基于环境照明条件并且基于人类视觉系统的色适应调整来自显示器14的输出的示例性步骤的流程图。
在步骤200，显示控制电路30可以使用已知的变换矩阵(例如，标准的三乘三转换矩阵)将输入的RGB数字显示控制值转换为XYZ三色激励值。
在步骤202，显示控制电路30可以使用已知的变换矩阵(例如，标准的三乘三转换矩阵，诸如Bradford转换矩阵、来自CIECAM02颜色呈现模型的色适应矩阵或者其它合适的转换矩阵)将XYZ三色激励值转换为LMS视锥值(cone value)。LMS颜色空间由在人类眼睛中的三种类型的视锥的响应表示。第一种类型的视锥对较长波长的光敏感，第二种类型的视锥对中等波长的光敏感，并且第三种类型的视锥对较短波长的光敏感。当人类视觉系统处理颜色图像时，该图像被眼睛中的长、中和短视锥细胞寄存。该图像的中性表示因此可以被三个不同的图像平面表示。通过将输入的显示数据转换到LMS颜色空间，显示控制电路30可以分别特征化及补偿环境光在每个图像平面上的影响。
在步骤204，显示控制电路30可以确定眼适应的中性点并且可以使用以下等式将该眼适应的中性点应用至LMS视锥信号：
G L · L C M · M C S · S = L ′ M ′ S ′ - - - ( 1 )
其中CL、CM和CS表示在LMS颜色空间中的眼适应的中性点；L、M和S表示在LMS颜色空间中的输入像素值；并且L'、M'和S'表示在LMS颜色空间中的经适应的像素值。眼适应的中性点结合图10进行更为详细的讨论。
在步骤206，显示控制电路30可以使用步骤202中描述的标准矩阵(例如，被用来将XYZ三色激励值转换为LMS视锥值的转换矩阵的逆矩阵)将经适应的LMS值L'、M'和S'转换为经适应的XYZ三色激励值X'、Y'和Z'。
如果需要，步骤206可以可选地包括对比度补偿步骤，在该步骤中使用以下等式从经适应的XYZ三色激励值中减去环境光的反射：
Xa＝X′-RxX(环境)
Ya＝Y′-RyY(环境)       (2)
Za＝Z′-RzZ(环境)
其中X'、Y'和Z'是在对比度补偿之前的经适应的XYZ三色激励值；Xa、Ya和Za是针对对比度变化补偿的经适应的XYZ三色激励值；Rx、Ry和Rz表示反射因数(例如，指示环境光在显示器上的反射的量)；并且X(环境)、Y(环境)和Z(环境)表示与环境光(例如，如由电子设备10中的光传感器所测量的)相关联的三色激励值。
在步骤208，显示控制电路30可以使用步骤200中描述的标准矩阵(例如，被用来将RGB像素值转换为XYZ三色激励值的转换矩阵的逆矩阵)将经适应的XYZ三色激励值转换为经适应的RGB值。
在可选的步骤210，显示控制电路30可以将时间滤波器应用至经适应的RGB值以确保图像的调整相对于用户适应于不同的照明条件的速度而言并不太快地或太慢地发生。根据色适应的定时以受控的时间间隔调整显示图像可以确保随着环境照明条件改变用户不会感受显示光的急剧改变。
在步骤212，显示控制电路30可以将经适应的RGB值输出至显示器14的像素阵列(例如，图6的像素阵列92)，由此在显示器14上显示图像。
在一些情景中，眼适应的中性点可以从显示器的原始白点偏离。如果疏于照顾并且眼适应的中性点从显示白点显著偏离，伪迹(artifact)可能出现，诸如由于表示给定颜色的比特不足而导致的色带。为了避免这样的伪迹，显示控制电路30可以在RGB像素值的截层(truncation level)上施加限制。例如，红色、绿色或蓝色像素值可以被截为的最小数字显示控制值可以被设定至240、230、220或其它合适的值。
结合图9所描述的来自显示器14的输出在数字域中被调整的示例仅仅是示例性的。如果需要，来自显示器14的输出可以通过针对每个颜色调谐驱动电压而在模拟域中被调整。这进而允许维持颜色的比特深度。
如果需要，电子设备10中的其它输出源可以被调整以实现显示器14上的图像的期望的呈现。例如，电子设备10中的其它光源(例如，与相机闪光灯相关联的光源或其它合适的光源)可以被打开以实现在用户的视觉系统的色适应上期望的效果和/或以调整显示器14的颜色呈现给用户的方式。在黑暗的环境照明条件中，与相机闪光灯相关联的光源可以被用来照明电子设备10和用户周围的空间，并且由此提高显示器14上的感知的图像质量。补充的光源的颜色和亮度可以基于传感器输入和/或基于来自用户的输入被调整。
图10是包括在图9的步骤204中的示例性步骤的流程图，其中针对显示器14的眼适应的中性点基于环境照明条件以及人类视觉系统的色适应而被确定。
在步骤300，显示控制电路30可以从设备10中的各种源收集用户情境信息。例如，显示控制电路30可以收集来自一个或多个光传感器(例如，环境光传感器、光计、色度计、色温计和/或其它光传感器)的光信息；来自接近传感器的接近度信息；来自设备10上的时钟或日历的时间、日期和/或季节信息；来自设备10中的全球定位系统接收器电路、IEEE 802.11收发器电路或其它位置检测电路的位置信息；来自诸如触摸屏(例如，触摸屏显示器14)或键盘之类的用户输入设备的用户输入信息，存储在电子设备10中的用户偏好信息，和/或来自电子设备10中的其它源的信息。
在步骤302，显示控制电路30可以基于用户情境信息确定适应因数Radp。Radp可以是范围从零至一的因数，其中适应因数为一假定用户完全适应于显示光而不适应于任何其它光源(例如，当显示器14处于黑暗房间中时)。适应因数为零假定用户完全适应于环境光而不适应于由显示器14发出的光。
适应因数可以被即时(例如，在显示器10的操作期间)确定或者可以在制造期间(例如，使用主观的用户研究)被确定并且被存储在电子设备10中。例如，研究可指出当用户的眼睛与显示器之间的距离大约为5英寸时，平均的用户偏好的适应因数Radp为0.6。如果需要，预定的适应因数的集合——每个适应因数均与特定的环境光条件和显示条件的集合相关联——可以被存储在电子设备10中，并且显示控制电路30可以基于当前的环境照明条件和显示条件即时确定使用哪个适应因数。这可以包括例如基于存储在电子设备10中的预定适应因数来对适应因数进行插值。
如果需要，用户可以能够手动地选择和/或调整该适应因数。例如，电子设备10可以以不同的用户可选模式操作，该用户可选模式诸如为纸模式、混合模式以及普通模式。在普通模式中，适应因数可以被设定为一，使得显示器的中性点被维持在目标白点。在纸模式中，适应因数可以被设定为零，使得显示器的中性点适应性地调整至环境照明条件。在混合模式中，适应因数可以被设定为介于零与一之间的某值(例如，0.6、0.5、0.4等)，使得显示器的中性点取决于显示器的白点和环境照明条件两者。例如，用户可选模式可以被表现为在显示器上的滑动条，使得用户可以选择三种模式中的任何一种或者在三个指定模式之间的任意模式。
适应因数可以例如基于在步骤300中收集的接近传感器数据和光传感器数据。例如，接近传感器数据可以被用来确定用户的眼睛与显示器14之间的距离，其进而可以被用来确定显示光在用户的色适应上的相对影响。光传感器数据可以被用来确定用户周围的环境光的亮度，其进而可以被用来确定环境光在用户的色适应上的相对影响。
在步骤304，显示控制电路30可以基于显示器的原生白点和参考白点确定部分适应的中性点。如结合图8描述的，这可以包括基于显示白点54和参考白点68确定部分适应的中性点56。以下等式说明了部分适应的中性点L'n、M'n、S'n可以如何被确定的示例：
L n ′ ‾ M n ′ ‾ S n ′ ‾ = 1 / p L 0 0 0 1 / p M 0 0 0 1 / p S L n ‾ M n ‾ S n ‾ - - - ( 3 )
其中L'n、M'n和S'n对应于与部分适应的中性点(图8的点56)相关联的LMS视锥值；Ln、Mn和Sn对应于与显示器的白点(图8的点54)相关联的LMS视锥值；并且PL、PM和PS对应于LMS颜色空间中的部分适应因数。PL、PM和PS可以基于针对显示器14的参考白点(例如，图8的点68)被确定。在步骤304中确定的部分适应的中性点可以被用来补偿用户的视觉系统对显示光的色适应。因为该补偿也并不考虑对用户附近的其它光源的色适应，该步骤有时可以被称为“不完全”自适应补偿。
在步骤306，显示控制电路30可以基于在步骤304中确定的部分适应的中性点、在步骤302中确定的适应因数以及在步骤300中收集的环境光信息来确定最终适应的中性点。以下等式说明了最终适应的中性点L”n、M”n、S”n可以如何被确定的示例：
其中L”n、M”n、S”n对应于与最终适应的中性点(例如，图8的点58或60)相关联的LMS视锥值；L'n、M'n和S'n对应于与部分适应的中性点(图8的点56)相关联的LMS视锥值；Radp是在步骤302确定的适应因数；Ln(环境)、Mn(环境)、Sn(环境)和Yn(环境)对应于与所测量的(例如，在步骤300确定的)环境光相关联的LMS视锥值和亮度值；并且Y'n对应于被调整用于显示器上的环境光的反射的显示器14的最大亮度。
如果需要，最终适应的中性点还可以至少部分地基于一天中的时间以实现对用户的昼夜节律的期望效果。例如，基于一天中的时间(或在步骤300期间收集的其它信息)，显示控制电路30可以确定最终适应的中性点应当趋向光谱的蓝色部分(例如，在一天中用户的褪黑激素产生应当被抑制的期间)、或者最终适应的中性点应当趋向光谱的黄色部分(例如，在夜晚时用户的褪黑激素水平不应当被抑制的期间)。蓝光在夜晚期间的减少可以进而减少对用户的褪黑激素的产生的抑制(或者在一些情境中，可以增加用户的褪黑激素的产生)以促进更好的睡眠。
根据一个实施例，提供了一种用于在发出显示光的显示器中的显示像素的阵列上显示图像的方法，该方法包括利用显示控制电路从光传感器收集环境光信息；基于环境光信息确定适应因数，该适应因数将用户对显示光的色适应相对于该用户对环境光的色适应进行加权；基于适应因数确定中性颜色；以及基于中性颜色调整输入像素值以获得经适应的输入像素值。
根据另一实施例，确定适应因数包括基于显示光的亮度确定适应因数。
根据另一实施例，适应因数是范围从零至一的值。
根据另一实施例，该方法包括从接近传感器收集接近传感器数据，该接近传感器数据指示用户与显示屏之间的距离，该适应因数基于该距离。
根据另一实施例，该环境光信息指示环境光的经测量的亮度级别，并且适应因数基于所述经测量的亮度级别。
根据另一实施例，显示器可操作在第一用户可选模式和第二用户可选模式，并且适应因数基于显示器是正在以第一模式还是以第二模式操作。
根据另一实施例，该方法包括确定一天中的时间，确定中性颜色包括基于一天中的该时间确定中性颜色。
根据另一实施例，该方法包括将时间滤波器应用至经适应的输入像素值。
根据另一实施例，该环境光信息指示环境光的颜色，并且确定该中性颜色包括基于环境光的颜色确定中性颜色。
根据另一实施例，调整输入像素值包括在LMS颜色空间中调整输入像素值。
根据一个实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括检测环境光的至少一个光传感器、显示器和显示控制电路，该显示器可操作在至少第一用户可选择模式和第二用户可选择模式，在第一模式中被显示器显示的颜色基于环境光被确定并且在第二模式中被显示器显示的颜色独立于环境光被确定，该显示控制电路在显示器以第一模式被操作时基于环境光调整输入像素值。
根据另一实施例，显示器在以第一模式被操作时显示具有第一组特性的中性颜色，并且在以第二模式被操作时显示具有第二组特性的中性颜色，并且第一组特性与第二组特性不同。
根据另一实施例，光传感器包括颜色光传感器，该颜色光传感器检测环境光是冷的还是暖的。
根据另一实施例，以第一模式操作的显示器在环境光是暖的时显示具有较暖的光的中性颜色，并且在环境光是冷的时显示具有较冷的光的中性颜色。
根据另一实施例，该电子设备包括陀螺仪，至少一个光传感器包括收集环境光传感器数据的多个光传感器，并且显示控制电路使用陀螺仪来确定如何加权来自多个光传感器的环境光传感器数据。
根据一个实施例，提供了一种用于在显示其中的显示像素的阵列上显示图像的方法，该方法包括利用显示控制电路从光传感器收集环境光信息，该环境光信息指示环境光是被发出具有第一色温的光的第一光源支配还是被发出具有第二色温的光的第二光源支配，该第一色温低于该第二色温，以及利用显示控制电路操作显示器，当环境光信息指示环境光被第一光源支配时使用第一光颜色、并且当环境光信息指示环境光被第二光源支配时使用第二光颜色来操作显示器以显示中性颜色，第一光颜色具有比第二光颜色低的色温。
根据另一实施例，第一光源是室内光源并且第二光源是日光。
根据另一实施例，被用来显示中性颜色的第二光颜色基于预定目标白点。
根据另一实施例，被用来显示中性颜色第一光颜色基于自适应中性点，该自适应中性点使用环境光信息而被即时确定。
根据另一实施例，该方法包括利用接近传感器检测用户到显示器的接近度，被用来显示中性颜色的第一颜色基于用户到显示器的接近度而被确定。
前述仅仅用于说明本发明的原理，并且各种修改可以由本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下做出。前述实施例可以被单独实施或以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种用于在发出显示光的显示器中的显示像素的阵列上显示图像的方法，包括：
利用显示控制电路，从光传感器收集环境光信息；
基于所述环境光信息确定适应因数，所述适应因数将用户对所述显示光的色适应相对于所述用户对环境光的色适应进行加权；
基于所述适应因数确定中性颜色；以及
基于所述中性颜色调整输入像素值以获得经适应的输入像素值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述适应因数包括基于所述显示光的亮度确定所述适应因数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述适应因数是范围从零至一的值。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
从接近传感器收集接近传感器数据，所述接近传感器数据指示所述用户与显示屏之间的距离，其中所述适应因数基于所述距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境光信息指示所述环境光的经测量的亮度级别，并且其中所述适应因数基于所述经测量的亮度级别。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述显示器可操作在第一用户可选模式和第二用户可选模式，并且其中所述适应因数基于所述显示器是正在以第一模式还是以第二模式操作。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定一天中的时间，其中确定所述中性颜色包括基于一天中的所述时间确定所述中性颜色。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将时间滤波器应用至所述经适应的输入像素值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境光信息指示所述环境光的颜色，并且其中确定所述中性颜色包括基于所述环境光的所述颜色确定所述中性颜色。
10.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述输入像素值包括在LMS颜色空间中调整所述输入像素值。
11.一种电子设备，包括：
检测环境光的至少一个光传感器；
显示器，可操作在至少第一用户可选模式和第二用户可选模式，其中在第一模式中由所述显示器显示的颜色基于所述环境光被确定，并且其中在第二模式中由所述显示器显示的颜色独立于所述环境光被确定；以及
显示控制电路，所述显示控制电路在所述显示器以所述第一模式被操作时基于所述环境光调整输入像素值。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述显示器在以所述第一模式被操作时显示具有第一组特性的中性颜色，并且在以所述第二模式被操作时显示具有第二组特性的中性颜色，并且其中所述第一组特性与所述第二组特性不同。
13.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述光传感器包括颜色光传感器，所述颜色光传感器检测所述环境光是冷的还是暖的。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中以所述第一模式操作的显示器在所述环境光是暖的时显示具有较暖的光的中性颜色、并且在所述环境光是冷的时显示具有较冷的光的中性颜色。
15.根据权利要求11所述的电子设备，进一步包括陀螺仪，其中所述至少一个光传感器包括收集环境光传感器数据的多个光传感器，并且其中所述显示控制电路使用所述陀螺仪来确定如何加权来自所述多个光传感器的所述环境光传感器数据。
16.一种用于在显示器中的显示像素的阵列上显示图像的方法，包括：
利用显示控制电路，从光传感器收集环境光信息，其中所述环境光信息指示环境光是被发出具有第一色温的光的第一光源支配还是被发出具有第二色温的光的第二光源支配，其中所述第一色温低于所述第二色温；以及
利用所述显示控制电路，在所述环境光信息指示所述环境光被所述第一光源支配时使用第一光颜色、并且在所述环境光信息指示所述环境光被所述第二光源支配时使用第二光颜色来操作所述显示器以显示中性颜色，其中所述第一光颜色具有比所述第二光颜色低的色温。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一光源是室内光源，并且其中所述第二光源是日光。
18.根据权利要求16所述的方法，其中被用来显示中性颜色的所述第二光颜色基于预定目标白点。
19.根据权利要求18所述的方法，其中被用来显示中性颜色所述第一光颜色基于自适应中性点，所述自适应中性点使用所述环境光信息而被即时确定。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
利用接近传感器，检测所述用户到所述显示器的接近度，其中被用来显示中性颜色的所述第一颜色基于所述用户到所述显示器的所述接近度而被确定。
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