CN113539188A - 调光处理设备和时序控制器 - Google Patents

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CN113539188A CN202110430579.5A CN202110430579A CN113539188A CN 113539188 A CN113539188 A CN 113539188A CN 202110430579 A CN202110430579 A CN 202110430579A CN 113539188 A CN113539188 A CN 113539188A
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全炫奎
李知原
白贞恩
崔鑫
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Abstract

本发明涉及一种调光处理设备和时序控制器。实施例使得背光单元的亮度能够自然且平滑地改变，并且能够通过经由包括具有不同特性的多个函数的混合函数来改变帧之间的调光值，从而减少闪烁。

Description

调光处理设备和时序控制器
技术领域
本公开涉及一种用于在视觉上且自然地改变帧之间的背光的调光值的调光处理技术。
背景技术
在构成电子设备的各种组件中，具有最高功耗的组件是显示设备。在向用户提供信息的时间期间，显示设备保持在开启状态，并且在显示设备开启的时间期间继续发光，这导致显示设备中的功耗比电子设备的其它组件中的功耗高。
由于该原因，电子设备的制造商为了减少显示设备的功耗而不断进行研究和开发。其典型的示例是用于将显示设备切换到待机模式或仅开启显示面板的一部分的技术。
然而，由于这些技术旨在通过实际上将用户环境限制到一定程度来减少显示设备的功耗，因此这些技术不可避免地给用户带来一些不便。
另一方面，能够在不改变用户环境的情况下或者在提供涉及用户可忽略的微小改变的用户环境的情况下减少显示设备的功耗的技术正在开发中，并且该技术的典型示例是局部调光技术和全局调光技术。
局部调光是用于以不同亮度部分地驱动背光的技术。根据局部调光，显示面板可以被划分为若干区域，多个背光单元(BLU)可以以不同的亮度向划分的区域发射光。这里，向各个区域发射光的背光单元的亮度的巨大差异可能导致伪影，例如，遮挡伪影或光晕伪影。可以在图像处理过程中执行滤波以去除伪影，但是背光单元的亮度在滤波期间可能增加。特别地，在周边背光单元的亮度高的情况下，该背光单元的亮度也可以增加。随着背光单元的亮度增加，功耗也会与其成比例地增加。尽管与应用局部调光之前的状态相比、背光单元的功耗减少，但是随着执行滤波，功耗变得稍微更高，因此可能无法更有效地减少功耗。
另外，如果发射光的背光单元的亮度随时间变化较大，即，如果在第一时间和第二时间之间在背光单元的亮度中存在大的差异，则可能发生闪烁。尽管在图像处理过程中执行滤波以便去除上述缺陷，但是滤波过程可能引起一些问题。
首先，无限脉冲响应(IIR)滤波器可以用于滤波，但是IIR滤波器不能获得背光单元的精确的目标亮度。在一些情况下，IIR滤波器可以通过在当前亮度与目标亮度之间进行插值来确定中间亮度，从而提高获得目标亮度的精度。尽管有这种方法，但是由于硬件中的浮动操作的问题，IIR滤波器可能难以获得精确的目标亮度。
接下来，使用IIR滤波器进行滤波可能使得难以控制达到背光单元的目标亮度所需的时间。如果IIR滤波器执行插值，则可以设置用于获得背光单元的目标亮度的时间。然而，在亮度上可能存在时间差异，这可能导致人眼可能感知的诸如闪烁之类的不自然变化。
在这方面，本实施例提供了一种调光处理技术，该调光处理技术在调节达到背光单元的目标亮度所需的时间的同时提供了视觉上和自然地感知的背光单元的亮度的改变。
发明内容
在这种背景下，本实施例提供了一种调光处理技术，用于通过包括具有不同特性的多个函数的混合函数来改变帧之间的调光值。
在另一方面，本实施例提供一种调光处理技术，用于在调光值改变的调光时间的初始区间中快速改变调光值，并且在调光时间的后面的区间中缓慢改变调光值。
为此，在一个方面，本公开提供根据实施例的一种调光处理设备，用于调节背光的调光值，所述调光处理设备包括：调光值接收电路，被配置为接收第一调光值和第二调光值；以及调光值调节电路，被配置为在调光改变时间的第一区间中根据第一函数改变所述调光值，并且在所述调光改变时间的第二区间中根据不同于所述第一函数的第二函数改变所述调光值，所述调光值调节电路被配置为将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值。
当帧从第一帧改变为第二帧时，所述调光值调节电路可以将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值。
在所述第一区间中根据所述第一函数的所述调光值的变化率高于在所述第二区间中根据所述第二函数的所述调光值的变化率。
所述第一区间可以比所述第二区间短。
所述调光值调节电路可以根据所述第一函数将所述调光值改变为所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值。
所述调光值调节电路可以根据所述第二函数将所述调光值从所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值改变。
所述调光值调节电路可以根据所述第一函数将所述调光值改变为所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值，并且可以根据所述第二函数将所述调光值从所述第三调光值改变。
所述第一函数和所述第二函数可以是时间的函数，并且所述第一函数可以具有在所述第一区间中随时间降低的斜率。
所述第一区间可以包括调光改变时间的初始区间的至少一部分，并且所述第二区间可以包括调光改变时间的后面的区间的至少一部分。
所述第一函数可以是非线性函数，并且所述第二函数可以是线性函数。
所述第一函数可以具有随时间变化的斜率，并且所述第二函数可以具有随时间的恒定斜率。
所述调光值的变化率可以在所述第一区间中随时间改变并且可以在所述第二区间中随时间恒定。
根据另一实施例的一种调光处理设备，用于调节背光的调光值，所述调光处理设备可以包括：调光值接收电路，被配置为接收目标调光值；以及调光值调节电路，被配置为在每帧中的调光改变时间期间根据所述目标调光值改变调光值，其中，如果帧改变，则所述调光值调节电路可以被配置为在所述调光改变时间的初始区间中以第一变化率改变所述调光值，并且在所述调光改变时间的后面的区间中以低于所述第一变化率的第二变化率改变所述调光值。
所述第一变化率可以在所述初始区间中随时间改变并且所述第二变化率可以在所述后面的区间中随时间恒定。
所述调光值接收电路可以接收用于确定第一帧中的背光的亮度的第一目标调光值和用于确定第二帧中的背光的亮度的第二目标调光值，并且所述调光值调节电路可以在所述初始区间期间以所述第一变化率将所述调光值从所述第一目标调光值改变为所述第一目标调光值和所述第二目标调光值之间的预定调光值。
所述调光值调节电路可以在所述后面的区间期间以所述第二变化率将所述调光值从所述预定调光值改变为所述第二目标调光值。
另一实施例提供了一种时序控制器，用于输出背光的调光控制信号，所述时序控制器可以包括：调光值调节电路，被配置为在调光改变时间的第一区间中根据第一函数改变所述背光的调光值，并且在所述调光改变时间的第二区间中根据不同于所述第一函数的第二函数改变所述调光值，所述调光值调节电路被配置为将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值；以及调光输出电路，被配置为将所述调光值应用于所述调光控制信号并且输出所述调光控制信号。
可以根据从主机接收到的控制信号生成所述第一调光值和所述第二调光值。
所述调光输出电路可以将所述调光控制信号发送到用于调节所述背光的亮度的背光驱动设备。
所述第一区间中的所述调光值的变化率可以高于所述第二区间中的调光值的变化率。
如上所述，根据本实施例，通过调节用于改变背光单元的亮度的速率，可以获得背光单元的精确的目标亮度，而不会使背光单元的亮度闪烁或突变(shooting)。
另外，根据本实施例，可以通过减少用于改变背光单元的亮度的速率来平滑地且自然地改变背光单元的亮度并且减少亮度的闪烁。
附图说明
图1是示出根据实施例的显示设备的配置的示图。
图2是示出根据实施例的图像数据处理设备的配置的示图。
图3是示出用于说明根据实施例的通过分析像素的亮度分布来减少调光值的示例的示图。
图4是示出根据实施例的响应于调光值的减少的像素亮度减少的实际测量的示图。
图5是示出根据实施例的计算补偿增益的示例的示图。
图6是示出根据实施例的图像数据处理设备的操作的流程图。
图7是示出根据另一实施例的图像数据处理设备中所包括的调光处理设备的配置的示图。
图8是示出根据另一实施例的调光处理设备中所包括的滤波电路的详细配置的示图。
图9是示出根据另一实施例的帧之间的PWM信号的占空比的变化的示图。
图10是示出用于说明帧之间的调光值的变化的示例的示图。
图11是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第一示例的示图。
图12是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第二示例的示图。
图13是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第三示例的示图。
具体实施方式
参考图1，显示设备100可以包括主机140、图像数据处理设备110、数据驱动设备150、栅极驱动设备160、显示面板130、背光驱动设备120等。
主机140可以识别用户操作，并且可以根据用户操作来生成图像数据或调光控制信号。
在显示设备100中，图像数据可以被转换为各种形式。在下文中，由主机140生成和发送的图像数据将被称为“原始图像数据”RGB，以便将该图像数据与经转换的图像数据区分开，并且由图像数据处理设备110生成和发送的图像数据将被称为“经转换的图像数据”RGB'。另外，可以在显示设备100中调节被包括在调光控制信号中的调光值。在下文中，由主机140生成并且发送的调光控制信号将被称为“未经调节的调光控制信号”DMS，以将该调光控制信号与经调节的调光控制信号区分开，并且由图像数据处理设备110生成并且发送的调光控制信号将被称为“经调节的调光控制信号”DMS'。
参考信号流，图像数据由主机140生成，由图像数据处理设备110转换，并且然后被发送到数据驱动设备150。另外，调光控制信号由主机140生成，由图像数据处理设备110调节，并且然后被发送到背光驱动设备120。
图像数据处理设备110转换图像数据并且调节调光控制信号。
图像数据处理设备110可以分析布置在显示面板130中的多个像素P上的原始图像数据RGB，并且可以计算多个像素P的代表亮度值。由于多个像素P具有彼此不同的亮度值，所以图像数据处理设备110计算表示多个像素P的代表亮度值。代表亮度值例如可以是多个像素P的平均亮度值。备选地，代表亮度值可以是例如在多个像素P中最频繁出现的亮度值，或者可以是其最大亮度值。图像数据处理设备110可以使用累积密度函数(CDF)算法或平均像素级(APL)算法来计算多个像素P的代表亮度值。
图像数据处理设备110可以根据代表亮度值或者通过根据预定配置修改代表亮度值而获得的值来计算用于驱动背光132的经调节的调光值。这里，调光值可以被理解为调光亮度值。调光值越高，背光132的亮度值越高。例如，如果调光值是100％，则可以以最大亮度驱动背光132，并且如果调光值是0％，则可以以最小亮度驱动背光132，或者可以将背光132关闭。
图像数据处理设备110可以随着代表亮度值的减少而减少背光132的经调节的调光值。换句话说，图像数据处理设备110可以随着代表亮度值的减少而减少背光132的亮度。
图像数据处理设备110可以转换原始图像数据RGB，以根据经调节的调光值补偿每一像素的灰度值。为了补偿灰度值，图像数据处理设备110可以计算被称为“增益”的因子，并且可以使用该增益来转换原始图像数据RGB。例如，图像数据处理设备110可以转换原始图像数据RGB，使得每个像素的灰度值随着经调节的调光值的减少而增大。这里，增益可以具有增加灰度值的特性。
图像数据处理设备110可以根据经调节的调光值来生成经调节的调光控制信号DMS'，并且可以将经调节的调光控制信号DMS'输出到背光驱动设备120。
另一方面，多个像素P可以布置在显示面板130上，并且连接到多个像素P的数据线和栅极线可以布置在显示面板130上。栅极驱动设备160可以将扫描信号SS发送到栅极线，从而将各个像素P连接到数据线，并且数据驱动设备150可以将与图像数据相应的数据电压Vdata提供给数据线，从而驱动各个像素P。
图像数据处理设备110可以将栅极控制信号GCS发送到栅极驱动设备160，并且可以将数据控制信号DCS发送到数据驱动设备150，从而控制各个像素P的驱动时序。在这方面，栅极驱动设备160可以被称为“栅极驱动器IC(GDIC)”，数据驱动设备150可以被称为“源极驱动器IC(SDIC)”，并且图像数据处理设备110可以被称为“时序控制器(TCON)”。
背光132可以布置在显示面板130的背景中，并且背光132可以由背光驱动设备120驱动。
背光驱动设备120可以控制构成背光132的光源的亮度。光源可以由例如荧光灯(FL)型或发光二极管(LED)型提供。
背光驱动设备120可以控制背光132的调光。例如，背光驱动设备120可以使用模拟调光方案来控制背光132的调光，该模拟调光方案用于在连续驱动背光132的同时减少提供给背光132的功率PBL的量。作为另一个示例，背光驱动设备120可以使用脉宽调制(PWM)方案来控制背光132的调光，该脉宽调制方案用于在不连续地驱动背光132的同时调节开启时间与关闭时间的比率。根据实施例，PWM方案可以是用于使用通过PWM信号充电到电容器等的电压的幅度来控制背光的亮度的方法。
在模拟调光方案中，调光控制信号DMS或DMS'可以以模拟电压或模拟电流的形式实现，并且在PWM方案中，调光控制信号DMS或DMS'可以以PWM信号的形式实现。
图2是示出根据实施例的图像数据处理设备的配置的示图。
参考图2，图像数据处理设备110可以包括图像分析电路210、调光值计算电路220、滤波电路230、像素分析电路240-1、信号分析电路240-2、调光控制电路250、调光输出电路260、增益补偿电路270、增益计算电路280和数据转换电路290。
图像分析电路210可以接收包括多个区域的视频图像，所述多个区域包括多个像素。背光132可以调节调光，使得视频图像的各个区域具有不同的调光值。
图像分析电路210可以分析视频图像上的原始图像数据RGB，并且可以计算每个区域的代表亮度值。图像分析电路210可以计算原始R图像数据、原始G图像数据和原始B图像数据的代表亮度值，以便生成用于局部调光的适当调光值。代表亮度值可以包括平均像素级(APL)。代表亮度值可以包括平均值、中值或通过直方图或池化所获得的值。
例如，图像分析电路210可以使用原始R图像数据、原始G图像数据和原始B图像数据中的最大值作为代表亮度值。备选地，图像分析电路210可以使用通过对原始R图像数据、原始G图像数据和原始B图像数据应用适当的权重并对其求和而获得的值作为代表亮度值。备选地，图像分析电路210可以使用将原始图像数据RGB映射到预定曲线上的值作为代表亮度值。
调光值计算电路220可以计算调光值。调光值计算电路220可以根据代表亮度值来计算每个区域的初始调光值DMV。调光值计算电路220可以使用对数函数、指数函数或用户函数来计算代表亮度值的初始调光值DMV。
滤波电路230可以对调光值进行滤波。滤波电路230可以通过滤波来调节初始调光值DMV，以生成经滤波的调光值DMV'。滤波电路230可以控制在视频图像的多个区域之间不同的初始调光值DMV中的差异。通常，如果一个区域中的初始调光值DMV小于相邻区域中的初始调光值DMV，则滤波电路230可以增加该一个区域的初始调光值DMV，从而减少它们之间的差异。备选地，如果一个区域中的初始调光值DMV大于相邻区域中的初始调光值DMV，则滤波电路230可以减少该一个区域的初始调光值DMV，从而减少它们之间的差异。如上所述调节多个区域之间的初始调光值(DMV)中的差异可以被理解为空间滤波。因此，滤波电路230可以防止由该差异引起的伪影。
滤波电路230可以使用加权和来调节调光值。滤波电路230可以接收加权和作为反馈，并且可以生成新的加权和，从而执行稳定的滤波操作。
像素分析电路240-1可以分析每个区域中的多个像素的亮度分布。像素分析电路240-1可以确定每个区域中的像素的亮度分布是否朝向低亮度加权。像素分析电路240-1可以将分析像素的亮度分布的结果发送到调光控制电路250。分析像素的亮度分布的结果可以反映在调光值的调节中。例如，如果在一个区域中，像素的亮度分布被朝向低亮度加权，则调光控制电路250可以将经滤波的调光值DMV'调节为低。
像素分析电路240-1可以使用直方图以便分析像素的亮度分布。像素分析电路240-1可以根据直方图结果将低亮度像素的数量与高亮度像素的数量进行比较。备选地，像素分析电路240-1可以接收由图像分析电路210计算出的代表亮度值作为反馈，并且可以使用代表亮度值以便确定像素的亮度分布。
信号分析电路240-2可以分析用作调光控制信号的输入信号。例如，调光控制信号可以以PWM信号的形式实现，并且背光可以被驱动为对应于PWM信号中的开启时间的比率。这里，PWM信号可以对应于由信号分析电路240-2分析的输入调光控制信号DMS。信号分析电路240-2可以分析PWM信号的特性(例如，频率、周期、电平或占空比)。信号分析电路240-2可以将分析输入调光控制信号DMS的结果发送到调光控制电路250。分析输入调光控制信号DMS的结果可以反映在调光值的调节中。
调光控制电路250可以最终确定调光值。调光控制电路250可以将分析像素的亮度分布的结果和分析输入调光控制信号DMS的结果应用于经滤波的调光值DMV'。
如果在一个区域中，像素的亮度分布被朝向低亮度加权，则调光控制电路250可以减少该一个区域的调光值，以便减少该一个区域中的背光的亮度。据此，调光控制电路250可以基于经滤波的调光值DMV'来计算经调节的调光值DMV”。调光控制电路250可以将经调节的调光值DMV”发送到调光输出电路260。
调光控制电路250可以改变调光值。调光控制电路250可以将调光值与目标调光值进行比较，并且可以逐渐改变调光值，使得在预定转换时间之后调光值达到目标调光值。
调光输出电路260可以将调光值转换为调光控制信号，并且可以将该调光控制信号输出到背光驱动设备。调光输出电路260可以将经调节的调光值DMV”转换为经调节的调光控制信号DMS'。优选地，输入调光控制信号DMS和经调节的调光控制信号DMS'是相同类型。为此，调光输出电路260必须控制经调节的调光控制信号DMS'的周期或频率，以便与输入调光控制信号DMS的周期或频率匹配。
增益计算电路280可以根据调光值来计算用于补偿原始图像数据RGB的增益。增益计算电路280可以从调光控制电路250接收经调节的调光值DMV”，并且可以根据经调节的调光值DMV”来计算用于补偿原始图像数据RGB的增益。具体地，尽管原始图像数据RGB的灰度值和经滤波的调光值DMV'改变，但是增益Q可以是为了使像素产生相同亮度所需的因子。
增益补偿电路270可以补偿增益。增益补偿电路270可以考虑各种情况以便补偿增益。
在第一示例中，增益补偿电路270可以补偿调光值的变化率和像素的亮度的变化率根据像素级而变化的现象。在下文中，像素级可以是包括一个像素的图像数据的灰度值或亮度的概念。为了补偿由于像素的亮度的调节比相对于经调节的调光值DMV”的调节比的比率根据像素级而变化这一事实所引起的差异，增益补偿电路270可计算补偿增益Qc。例如，增益补偿电路270可计算补偿增益Qc，该补偿增益用于补偿亮度的减少率与经调节的调光值DMV”的减少率之间的差异。
例如，在具有第一像素级的第一像素中，像素的亮度的减少率与经调节的调光值DMV”的减少率的比率可以大于1，但是在具有第二像素级的第二像素中，像素的亮度的减少率与经调节的调光值DMV”的减少率的比率可以小于1。因此，第一像素级的补偿增益Qc和第二像素级的补偿增益Qc可以彼此不同。
增益补偿电路270可以使用查找表(LUT)或公式来计算补偿增益Qc。查找表或公式可以应用像素的亮度的减少率与经调节的调光值DMV”的减少率的比率变化的实际情况。该查找表可以被配置为与所有像素级相对应的补偿增益Qc。该公式可以被配置为补偿增益Qc，该补偿增益反映了在制造面板和测量其亮度的过程中出现的因素。
在第二示例中，增益补偿电路270可以补偿与调光值相对应的像素的亮度根据像素的位置和到背光的距离而不同的现象。增益补偿电路270可以根据采样点使用高斯函数或组合线性多项式函数、二次多项式函数等来获得与像素的亮度有关的信息。增益补偿电路270可以计算补偿增益Qc，该补偿增益用于补偿与经调节的调光值DMV”相对应的像素的亮度根据像素的位置和到背光的距离而不同的现象。
增益计算电路280可以根据经调节的调光值DMV”来最终确定用于补偿原始图像数据RGB的增益。增益计算电路280可以最终通过反映在第一示例中获得的补偿增益Qc或在第二示例中获得的补偿增益Qc来确定增益Q。
增益计算电路280可以使用用于最终确定增益的算法。如果原始图像数据RGB在线性域中，则增益计算电路280可以使用简单地应用增益的公式来确定增益。备选地，如果原始图像数据RGB处于非线性域中，则增益计算电路280可以使用通过简单地应用增益的公式和伽马曲线的组合而获得的公式来确定增益。在该过程中，如果应用落在面板的可允许范围外的高像素级的增益，则增益计算电路280可以执行用于适当地调节增益的操作和用于将相同的增益分别应用到R通道、G通道和B通道的操作，从而防止其劣化。
数据转换电路290可以使用增益生成从原始图像数据RGB转换的图像数据RGB'。数据转换电路290可以通过将最终确定的增益Q应用于R图像数据、G图像数据和B图像数据来生成经转换的图像数据RGB'。
图3是示出用于说明根据实施例的通过分析像素的亮度分布来减少调光值的示例的示图。
图3示出一个示例，在该示例中，像素分析电路240-1通过分析像素的亮度分布来确定调光值的减少量。
像素分析电路240-1可以识别视频图像的多个区域的亮度分布，并且如果一个区域的亮度分布对应于低亮度，则可以减少该区域的调光值，从而减少背光的功耗。
像素分析电路240-1可以对一个区域中的像素执行亮度分布分析，从而获得指示像素数量与像素级之间的关系的曲线。这里，像素的数量可以是直方图数据或NCDF(归一化累积密度函数)数据。
例如，如果第一区域具有低亮度分布，并且如果第二区域具有高亮度分布，则第一区域的亮度分布可以具有第一曲线I，并且第二区域的亮度分布可以具有第二曲线II。在表示像素级的水平轴上，像素级可以随着从左向右前进而从高级别变为低级别。由于第一区域包括大量的低亮度像素，所以第一曲线I在低级别处可以具有陡峭上升，并且在高级别处可以具有平缓的斜率。由于第二区域包括大量的高亮度像素，所以第二曲线II在低级别处可以具有平缓的斜率并且在高级别处可以具有陡峭的上升。
在将特定数量的像素配置为表示像素数量的垂直轴上的阈值Th的情况下，像素分析电路240-1可以获得在各个曲线与阈值Th相遇的点处的像素级。像素分析电路240-1可以获得第一像素级VAL_1和第二像素级VAL_2，第一像素级是第一曲线I与阈值Th相遇的点处的像素级，第二像素级是第二曲线II与阈值Th相遇的点处的像素级。由于像素级随着在指示像素级的水平轴上从左向右前进而从高级别变为较低级别，因此第一像素级VAL_1可以小于第二像素级VAL_2。
此外，像素分析电路240-1可以根据阈值Th与相应曲线相遇的点处的像素级来获得用于减少功耗的调光值的最终大小。例如，像素分析电路240-1可以在像素级减少时确定调光值的较大减少量，并且可以在像素级增大时确定调光值的较小减少量。由于第一像素级VAL_1小于第二像素级VAL_2，所以像素分析电路240-1可以确定第一像素级VAL_1的调光值的较大减少量，并且可以确定第二像素级VAL_2的调光值的较小减少量。
图4是示出根据实施例的响应于调光值的减少的像素亮度减少的实际测量的示图。
图4示出实际测量结果，实际测量结果示出调光值的变化率和像素的亮度的变化率根据像素级而不同。根据从0到255的像素级的调光值的减少和根据该像素级的像素亮度的减少可以在两种设置环境中被实际测量。图4示出了：第一曲线图410，其示出了在第一设置环境(设置1)中根据从0到255的像素级的像素的亮度变化率与调光值变化率的比率；以及第二曲线图420，其示出了在第二设置环境(设置2)中根据从0到255的像素级的像素的亮度变化率与调光值变化率的比率。
在第一设置环境中像素级为128的情况下，如果初始亮度(关闭亮度)为77.58，如果后面的亮度(开启亮度)为39.09，并且如果调光值的变化率(占空比，％)为45.75，则亮度的变化率(亮度比率，％)可以为50.38，并且亮度的变化率与调光值的变化率的比率(比率，％)可以为110.13。
另一方面，在第二设置环境中像素级为128的情况下，如果初始亮度(关闭亮度)为77.58，如果后面的亮度(开启亮度)为56.06，并且如果调光值的变化率(占空比，％)为77.83，则亮度的变化率(亮度比率，％)可以为72.27，并且亮度的变化率与调光值的变化率的比率(比率，％)可以为92.85。
参考第一曲线图410和第二曲线图420，可以理解，亮度的变化率相对于调光值的变化率的比率(比率，％)根据像素级而不同。另外，与像素级相对应的亮度的变化率相对于调光值的变化率的比率(比率，％)可以根据设置环境而不同。
图5是示出根据实施例的计算补偿增益的示例的示图。
图5示出一个示例，在该示例中，图像数据处理设备的增益补偿电路通过反映亮度的变化率相对于调光值的变化率的比率根据像素级而不同这一事实来计算补偿增益。
增益补偿电路可以通过反映如图4中的曲线图所示的实际特性来配置若干点(例如，像素级中的若干点)，并且可以对所述若干点进行插值，从而计算补偿增益。即，增益补偿电路可以获得一些像素级的补偿增益，并且可以对一些像素级的补偿增益进行插值，从而计算其余像素级的补偿增益。
增益补偿电路可以使用用于所有像素级的查找表，以便计算精确的补偿增益。
图6是示出根据实施例的图像数据处理设备的局部调光操作的流程图。
参考图6，图像数据处理设备可以接收包括多个区域的视频图像(步骤S602)，所述多个区域包括多个像素。
图像数据处理设备可以分析视频图像上的原始图像数据，并且可以计算每个区域的代表亮度值(步骤S604)。
图像数据处理设备可以根据代表亮度值来计算每个区域的调光值，以调节背光的亮度(步骤S606)。
图像数据处理设备可以对调光值进行滤波(步骤S608)。图像数据处理设备可以增加调光值，使得通过滤波减少调光值的差异。
图像数据处理设备可以分析每个区域的像素的亮度分布(步骤S610)。
图像数据处理设备可以调节调光值，并且可以输出经调节的调光值(步骤S612)。图像数据处理设备可以根据经调节的调光值将调光控制信号输出到背光驱动设备。图像数据处理设备可以减少具有低亮度分布的一个区域的调光值，以便降低该一个区域的背光的亮度。
图像数据处理设备可以计算增益(步骤S614)。图像数据处理设备可以通过反映像素的亮度的变化率与调光值的变化率的比率根据像素级而不同这一事实来计算增益。
图像数据处理设备可以使用计算出的增益来生成从原始图像数据转换的图像数据(步骤S616)。
图7是示出根据另一实施例的图像数据处理设备中所包括的调光处理设备的配置的示图。
参考图7，调光处理设备700可以包括图像分析电路710、调光值计算电路720、滤波电路730、像素分析电路740-1、信号分析电路740-2、调光控制电路750和调光输出电路760。作为图1中的图像数据处理设备110的一部分的调光处理设备700可以生成调光值DMV和DMV'，并且可以基于调光值DMV和DMV'输出调光控制信号DMS'。具体地，调光处理设备700可以包括除了与图像数据的转换有关的元件(例如，图2中的增益补偿电路270、图2中的增益计算电路280和图2中的数据转换电路290)外的其余元件。
图像分析电路710、调光值计算电路720、像素分析电路740-1、信号分析电路740-2、调光控制电路750和调光输出电路760可以执行与图2所示的功能相同的功能。因此，在下文中，将仅描述附加功能。
根据另一实施例的滤波电路730可以执行滤波，以防止当一帧与前一帧之间的调光值存在大的差异时发生的闪烁。滤波电路730可以执行如上所述的时间滤波以及用于改变调光值的空间滤波，使得一个区域中的调光值与相邻区域中的调光值之间的差异减少。
滤波电路730可以接收用于确定显示设备的背光的亮度的调光值，并且可以根据用于确定当帧改变时调光值的改变特性的函数来改变调光值。滤波电路730可以根据调光值的改变区间来选择性地使用具有不同的调光值改变特性的两个或更多个函数。因此，滤波电路730可以控制调光值的变化率。具体地，滤波电路730可以在一个区间中快速改变调光值，并且可以在另一个区间中缓慢改变调光值。
例如，滤波电路730可以从调光值计算电路720接收初始调光值DMV。滤波电路730可以对初始调光值DMV执行时间滤波以生成经滤波的调光值DMV'。这里，与初始调光值DMV相比，经滤波的调光值DMV'可以处于在帧之间的变化率方面被调节的状态。因此，在初始调光值DMV的情况下，可以根据一个函数来实现帧之间的调光值的改变。另一方面，在经滤波的调光值DMV'的情况下，可以根据多个函数来实现帧之间的调光值的改变。在经滤波的调光值DMV'中，调光值在一个区间中可以比在其它区间中更快地改变。滤波电路730可以将经滤波的调光值DMV'发送到调光控制电路750。
调光控制电路750可以确定最终调光值。调光控制电路750可以通过将像素的亮度分布的分析结果和输入调光控制信号DMS的分析结果应用于经滤波的调光值DMV'来从经滤波的调光值DMV'计算经调节的调光值DMV”。调光控制电路750可以将经调节的调光值DMV”发送到调光输出电路760。
调光输出电路760可以将调光值转换为调光控制信号，并且可以将该调光控制信号输出到背光驱动设备。调光输出电路760可以将经调节的调光值DMV”转换为经调节的调光控制信号DMS'，并且可以将经调节的调光控制信号输出到背光驱动设备。
另外，调光输出电路760可以向背光驱动设备输出调光控制信号DMS'，通过反映每帧改变的调光值来调节该调光控制信号。例如，如果调光值从第一帧的第一调光值改变为第一帧之后的第二帧的第二调光值，则第二调光值可以被应用于由滤波电路730滤波的调光值DMV'。可以从经滤波的调光值DMV'生成经调节的调光值DMV”，并且经调节的调光值DMV”可以被转换为经调节的调光控制信号DMS'。因此，调光输出电路760可以将反映第二调光值的经调节的调光控制信号DMS'输出到背光驱动设备。
图8是示出根据另一实施例的调光处理设备中所包括的滤波电路的详细配置的示图。
参考图8，滤波电路730也可以包括调光值接收电路731、函数提供电路732和调光值调节电路733。
调光值接收电路731可以接收调光值(例如，初始调光值DMV)，并且可以将调光值发送到调光值调节电路733。另外，调光值接收电路731可以在每一帧中接收调光值。例如，如果调光值从第一帧中的第一调光值改变为第一帧之后的第二帧中的第二调光值，则调光值接收电路731可以从调光值计算电路720接收第一调光值和第二调光值。
函数提供电路732可以向调光值调节电路733提供用于确定调光值的改变特性的函数。特别地，函数提供电路732可以提供具有调光值的不同的变化特性的多个函数。这些函数可以用于建模，其中在建模中，调光值调节电路733改变调光值。
这里，该函数可以定义调光值的变化率或比率。当调光值根据帧的改变而改变时，调光值可以以由函数定义的比率或速率改变。多个函数可以根据调光值的变化的固有特性来定义不同的比率或速率。调光值可以在一个时间段期间以由一个函数定义的速率改变，并且可以在另一时间段期间以由另一函数定义的速率改变。
调光值调节电路733可以改变调光值。调光值调节电路733可以从函数提供电路732接收多个函数，并且可以根据多个函数的特性来改变调光值。具体地，调光值可以在调光时间内从第一调光值改变为第二调光值，并且调光值调节电路733可以在调光时间的第一区间中根据具有第一特性的第一函数来改变调光值，并且可以在调光时间的第二区间中根据具有不同于第一特性的第二特性的第二函数来改变调光值。可以理解，第一调光值旨在用于第一帧，并且第二调光值旨在用于第一帧之后的第二帧。
据此，当帧改变时，调光值调节电路733可以在调光时间的一个区间(例如，调光时间的前一部分)中以由第一函数定义的第一速率将调光值从第一调光值改变，并且可以在调光时间的另一区间(例如，调光时间的后一部分)中以由第二函数定义的第二速率将调光值改变为第二调光值。这里，第一速率可以高于第二速率，但是本公开不限于此，并且在一些情况下，第一速率可以小于第二速率。
图9是用于说明根据另一实施例的帧之间的PWM信号的占空比的变化的示图。
用作调光控制信号的PWM信号可以在每帧中改变。PWM信号可以从调光处理设备发送到背光驱动设备，从而调节背光的亮度。背光的亮度可以根据PWM信号的特性(例如，频率或占空比)而变化。
参考图9，如果PWM信号的频率低，或者如果其占空比短，则可以减少背光的亮度。如果PWM信号的频率高，或者如果PWM信号的占空比长，则背光的亮度可以增加。
例如，PWM信号可以在第一帧FRAME1中具有第一占空比DT1。PWM信号可以在第一帧FRAME1之后的第二帧FRAME2中具有第二占空比DT2。第二占空比DT2可以比第一占空比DT1长，这可以指示第二帧FRAME2中的PWM信号的频率低于第一帧FRAME1中的PWM信号的频率。当PWM信号具有第二占空比DT2时，背光单元可以比当PWM信号具有第一占空比DT1时被驱动得更长。因此，背光在第二帧FRAME2中可以比在第一帧FRAME1中更亮。
当PWM信号的占空比如图所示从第一占空比DT1改变为第二占空比DT2时，根据另一实施例的调光处理设备可以将变化率调节为高或低。这里，调光处理设备可以使用能够定义不同速率特性的多个函数，以便调节变化率。通过调光处理设备改变PWM信号的占空比可以被称为“建模”。
图10是示出用于说明帧之间的调光值的变化的示例的示图。
参考图10，传统调光处理设备的调光值调节电路可以使用一个函数对调光值的改变进行建模。在图10中，帧之间的调光值的改变可以被表示为时间TIME和调光值VALUE的曲线图。
如果调光处理设备的调光值调节电路使用一个函数来改变调光值，则调光值可以根据该一个函数从初始调光值改变为目标调光值。
例如，如果调光处理设备的调光值调节电路使用单个函数1010改变调光值，则调光值可以沿着由单个函数1010指示的曲线从第一调光值DMV1改变为第二调光值DMV2。调光值可以在开始时间Ts开始从第一调光值DMV1改变，并且可以在结束时间Te达到第二调光值DMV2。
这里，由于单个函数1010具有非线性特性，因此斜率可能由于非线性特性而随时间改变。该斜率可以被理解为调光值的变化率。在图10中，单个函数1010的斜率在开始时可以是陡峭的，并且在稍后可以逐渐变得平缓。
另外，调光值根据帧的变化而变化的时间段可以被定义为“调光时间DmT”。调光时间DmT可以包括接近开始时间Ts的初始区间DmTs和接近结束时间Te的结束区间DmTe。调光时间DmT还可以包括初始区间DmTs和结束区间DmTe之间的区间。由于调光时间DmT对应于调光值从当前帧的调光值改变到下一帧的调光值的时间段，因此调光时间DmT可以占据下一帧的一个区间。在图10中，调光时间DmT可以占据第一帧FRAME1之后的第二帧FRAME2的一个区间。调光值可以在调光时间DmT期间从第一调光值DMV1完全改变为第二调光值DMV2，并且可以在调光时间DmT之后维持在第二调光值DMV2。
如上所述，根据传统的调光处理设备，调光值可能剧烈波动，因为调光值的变化率没有被调节。因此，调光值的突然改变可能导致帧的不自然改变，并且可能导致在针对观看者的显示中的闪烁。
图11是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第一示例的示图。
参考图11，根据另一实施例的调光处理设备的调光值调节电路可以使用多个函数对调光值的改变进行建模。在图11中，帧之间的调光值的改变可以被表示为时间TIME和调光值VALUE的曲线图。
如果调光处理设备的调光值调节电路使用多个函数来改变调光值，则调光值可以根据多个函数从初始调光值改变为目标调光值。这里，调光值可以根据一个区间中的多个函数中的一个函数而改变，并且可以根据该一个区间之后的另一区间中的多个函数中的另一函数而改变。
例如，调光值可以在第一帧FRAME1中被维持在第一调光值DMV1上。当帧从第一帧FRAME1改变为第二帧FRAME2时，调光值可以在第二帧FRAME2开始的开始时间Ts处开始沿第一函数1110改变。调光值可以从第一调光值DMV1改变为中间调光值DMV_M。中间调光值DMV_M可以被理解为在开始调光值和目标调光值之间的调光值。此后，调光处理设备的调光值调节电路可以根据第二函数1120改变调光值。这里，调光值可以在调光时间DmT的第一区间S1期间根据第一函数1110改变，并且第一区间S1可以包括调光时间DmT中的初始区间DmTs的一部分或全部。在图11中，作为第一步骤，调光值可以在第一区间S1期间根据作为非线性函数的第一函数1110从第一调光值DMV1改变到中间调光值DMV_M{图11中的STEP1(非线性)}。第一步骤STEP1或第一区间S1可对应于调光值从第一调光值DMV1改变为中间调光值DMV_M的部分。
第一函数1110可以是非线性函数或线性函数，但是可以期望第一函数1110在第一步骤中，即，在调光值开始改变的第一区间S1中是非线性函数。二阶多项式函数可以对应于非线性函数，并且一阶多项式函数可以对应于线性函数。由于非线性函数具有随时间变化的斜率并且线性函数具有随时间恒定的斜率，因此根据非线性函数的调光值的变化率可能突然增大，并且根据线性函数的调光值的变化率可能是恒定的。因此，通常，根据非线性函数的调光值的变化率可以高于根据线性函数的调光值的变化率。如果在调光时间DmT的结束区间DmTe内，调光值的变化遵循非线性函数，则调光值可能突然变化，从而导致针对观看者的显示中的闪烁。另外，这使得调光值调节电路难以精确地调节突然改变的调光值。因此，调光值的改变需要在开始时，即，在调光时间DmT的初始区间DmTs内，遵循非线性函数。
在第二步骤STEP2或第二区间S2中，调光值可从中间调光值DMV_M改变为第二调光值DMV2。调光处理设备的调光值调节电路可以根据第二函数1120改变调光值。这里，调光值可以在调光时间DmT的第二区间S2期间根据第二函数1120改变，并且第二区间S2可以包括调光时间DmT的结束区间DmTe的一部分或全部。在图11中，作为第二步骤，调光值可以在第二区间S2期间根据作为线性函数的第二函数1120从中间调光值DMV_M改变为第二调光值DMV2{图11中的STEP2(线性)}。第二步骤STEP2或第二区间S2可以对应于调光值从中间调光值DMV_M改变为第二调光值DMV2的部分。
此外，第一区间S1可以比第二区间S2更长或更短。第一区间S1和第二区间S2的长度可以根据调光值调节电路所使用的函数的类型而不同，并且通常，使用非线性函数的区间可以更短。这是由于以下事实，即，当调光值根据非线性函数改变时，变化率高，并且因此调光值能够快速达到目标调光值(例如，中间调光值DMV_M)。调光值可以在目标调光值之后根据另一函数(例如，线性函数)达到最终目标调光值。如图11所示，调光值可以在第一区间S1中根据第一函数1110改变，并且可以在第二区间S2中根据第二函数1120改变。在这种情况下，调光值在开始时突然改变，并且然后稍后平缓地改变，从而减少由调光值的突然改变所引起的闪烁的发生。
如上所述，根据另一实施例的调光处理设备，可以调节调光值的变化率以防止调光值突然变化。因此，调光值的平缓且灵活的改变可以带来帧的自然改变，并且可以防止针对观看者的显示中的闪烁。
图12是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第二示例的示图。
参考图12，根据另一实施例的调光处理设备的调光值调节电路可以在使用多个函数对调光值的改变进行建模的同时调节从一个函数改变到另一函数的时间。
首先，调光处理设备的调光值调节电路可以根据一个区间中的一个函数将调光值改变为预定调光值。其次，调光值调节电路可以根据另一区间中的另一函数将调光值改变为最终目标调光值。当调光值达到预定调光值时，调光值调节电路可以将用于改变调光值的函数改变为具有不同特性的函数。
通常，预定调光值可以是中间调光值DMV_M(参见图11)。然而，本公开不限于此，并且预定调光值可以小于中间调光值DMV_M。
例如，在第一区间S1期间，调光值调节电路可以将调光值从开始时间Ts处的第一调光值DMV1改变为小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS。在图12中，作为第一步骤，调光值可以在第一区间S1期间根据作为非线性函数的第一函数1210从第一调光值DMV1改变到小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS{图12中的STEP1(非线性)}。第一步骤STEP1或第一区间S1可以对应于调光值从第一调光值DMV1改变为小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS的部分。
在第二步骤STEP2或第二区间S2中，调光值可以从小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS改变为第二调光值DMV2。调光处理设备的调光值调节电路可以根据第二函数1220改变调光值。在图12中，作为第二步骤，调光值可以在第二区间S2期间根据作为线性函数的第二函数1220从小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS改变为作为目标调光值的第二调光值DMV2{图12中的STEP2(线性)}。第二步骤STEP2或第二区间S2可以对应于调光值从小于中间调光值DMV_M的调光值DMV_MS改变为第二调光值DMV2的部分。
图13是示出用于说明根据另一实施例的帧之间的调光值的变化的第三示例的示图。
参考图13，根据另一实施例的调光处理设备的调光值调节电路可以在使用多个函数对调光值的改变进行建模的同时调节从一个函数改变到另一函数的时间。
通常，预定调光值可以是中间调光值DMV_M(参见图11)。然而，本公开不限于此，并且预定调光值可以大于中间调光值DMV_M。
例如，在第一区间S1期间，调光值调节电路可以将调光值从开始时间Ts处的第一调光值DMV1改变为大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML。在图13中，作为第一步骤，调光值可以在第一区间S1期间根据作为非线性函数的第一函数1310，将调光值从第一调光值DMV1改变到大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML{图13中的STEP1(非线性)}。第一步骤STEP1或第一区间S1可以对应于调光值从第一调光值DMV1改变为大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML的部分。
在第二步骤STEP2或第二区间S2中，调光值可以从大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML改变为第二调光值DMV2。调光处理设备的调光值调节电路可以根据第二函数1320改变调光值。在图13中，作为第二步骤，调光值可以在第二区间S2期间根据作为线性函数的第二函数1320从大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML改变为作为目标调光值的第二调光值DMV2{图13中的STEP2(线性)}。第二步骤STEP2或第二区间S2可以对应于调光值从大于中间调光值DMV_M的调光值DMV_ML改变为第二调光值DMV2的部分。
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年4月22日提交的韩国专利申请10-2020-0048515的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种调光处理设备，用于调节背光的调光值，所述调光处理设备包括：
调光值接收电路，被配置为接收第一调光值和第二调光值；以及
调光值调节电路，被配置为在调光改变时间的第一区间中根据第一函数改变所述调光值，并且在所述调光改变时间的第二区间中根据不同于所述第一函数的第二函数改变所述调光值，以将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值。
2.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，当帧从第一帧改变为第二帧时，所述调光值调节电路将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值。
3.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，在所述第一区间中根据所述第一函数的所述调光值的变化率高于在所述第二区间中根据所述第二函数的所述调光值的变化率。
4.根据权利要求3所述的调光处理设备，其中，所述第一区间比所述第二区间短。
5.根据权利要求4所述的调光处理设备，其中，所述调光值调节电路根据所述第一函数将所述调光值改变为所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值。
6.根据权利要求4所述的调光处理设备，其中，所述调光值调节电路根据所述第二函数将所述调光值从所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值改变。
7.根据权利要求3所述的调光处理设备，其中，所述第一区间包括所述调光改变时间的初始区间的至少一部分并且所述第二区间包括所述调光改变时间的后面的区间的至少一部分。
8.根据权利要求3所述的调光处理设备，其中，所述调光值的变化率在所述第一区间中随时间改变并且在所述第二区间中随时间恒定。
9.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，所述调光值调节电路根据所述第一函数将所述调光值改变为所述第一调光值和所述第二调光值之间的第三调光值，并且根据所述第二函数将所述调光值从所述第三调光值改变。
10.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，所述第一函数和所述第二函数是时间的函数，并且所述第一函数具有在所述第一区间中随时间降低的斜率。
11.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，所述第一函数是非线性函数并且所述第二函数是线性函数。
12.根据权利要求1所述的调光处理设备，其中，所述第一函数具有随时间变化的斜率并且所述第二函数具有随时间恒定的斜率。
13.一种调光处理设备，用于调节背光的调光值，所述调光处理设备包括：
调光值接收电路，被配置为接收目标调光值；以及
调光值调节电路，被配置为在每帧中的调光改变时间期间根据所述目标调光值改变调光值，
其中，如果帧改变，则所述调光值调节电路被配置为在所述调光改变时间的初始区间中以第一变化率改变所述调光值，并且在所述调光改变时间的后面的区间中以低于所述第一变化率的第二变化率改变所述调光值。
14.根据权利要求13所述的调光处理设备，其中，所述第一变化率在所述初始区间中随时间改变并且所述第二变化率在所述后面的区间中随时间恒定。
15.根据权利要求13所述的调光处理设备，其中，所述调光值接收电路接收用于确定第一帧中的背光的亮度的第一目标调光值和用于确定第二帧中的背光的亮度的第二目标调光值，并且所述调光值调节电路在所述初始区间期间以所述第一变化率将所述调光值从所述第一目标调光值改变为所述第一目标调光值和所述第二目标调光值之间的预定调光值。
16.根据权利要求15所述的调光处理设备，其中，所述调光值调节电路在所述后面的区间期间以所述第二变化率将所述调光值从所述预定调光值改变为所述第二目标调光值。
17.一种时序控制器，用于输出背光的调光控制信号，所述时序控制器包括：
调光值调节电路，被配置为在调光改变时间的第一区间中根据第一函数改变所述背光的调光值，并且在所述调光改变时间的第二区间中根据不同于所述第一函数的第二函数改变所述调光值，以将所述调光值从所述第一调光值改变为所述第二调光值；以及
调光输出电路，被配置为将所述调光值应用于所述调光控制信号并且输出所述调光控制信号。
18.根据权利要求17所述的时序控制器，其中，根据从主机接收到的控制信号生成所述第一调光值和所述第二调光值。
19.根据权利要求17所述的时序控制器，其中，所述调光输出电路将所述调光控制信号发送到用于调节所述背光的亮度的背光驱动设备。
20.根据权利要求17所述的时序控制器，其中，所述第一区间中的所述调光值的变化率高于所述第二区间中的调光值的变化率。
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