CN114141212A - 一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法 - Google Patents

一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法 Download PDF

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陈桃艳
李承杭
袁梓瑾
何一凡
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Shanghai Li Ke Semiconductor Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法，根据送显灰阶值之后实测的gamma值与屏幕标准gamma之间的对应关系计算gamma校正系数的技术，可以使得图像能很好的显示，让手机用户获得更好的视觉感受。该技术只与测量值以及display gamma值相关，不需要设置额外的参数，鲁棒性较好。此外不需要增加额外的硬件能力，只依赖于DOU自身的硬件。该技术适用于中低端硬件能力不足的手机，能有效解决现有技术的缺点。

Description

一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法
技术领域
本发明涉及显示器校正技术领域，具体涉及一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法。
背景技术
人眼对亮度的响应是非线性的，通常对暗部的变化比较敏感，对亮部的变化相对较弱，大致呈现为幂指数的趋势。如附图1所示，为了贴合人眼视觉感知，LCD手机屏幕会自带一个gamma值，称之为display gamma，大部分显示屏幕以2.2作为标准gamma值，定制屏幕除外，与display gamma对应还有一个forward gamma，用以抵消display gamma。
然而在实际应用中，由于屏幕生产制造误差，或者其他因素导致屏幕的实际gamma值偏离标准，从而影响到图像的显示效果，人眼感官效果大大下降。Gamma校正的目的就是为了将偏离标准值的LCD屏幕响应重新校正到标准值上，改善屏幕的显示效果，提高用户视觉感受，计算得到的校正系数通常是通过forward gamma生效生成一张gamma correctionLUT。对于中低端手机而言，屏幕响应特性的往往不那么理想，因此亟需对屏幕进行gamma校正。同一批次的LCD屏幕特性差异不大，往往只需要计算同批次中某一块屏的gamma校正系数，然后将该系数应用在其他屏幕的校正上即可。
为了解决手机屏幕gamma偏离标准值的问题，现有常见的解决方案有如下几种：
一、测量不同的灰阶值，判断亮度值与目标亮度值的差的平方和是否满足误差范围。a为误差值，Li′为亮度值，Li为目标亮度值，n为对应的灰阶值。
Figure BDA0003443417970000011
设定最大误差范围ε，如果a＜ε，不做校正，a＞ε，则修改寄存器的值。该方法的局限性在于：依赖于ε的设置，鲁棒性不足，当ε值设定不恰当时，校正效果会受到影响。
二、将屏幕的亮度区间分为N段进行调试，在N段调试模式下，对其中M段调试所得的Gamma寄存器同一灰阶同一颜色的值进行Gamma寄存器与段编号的拟合，获得该灰阶颜色下的拟合曲线，所述M大于等于3，且M<N，基于该拟合曲线可以得到各灰阶的寄存器的值，通过修改寄存器的值达到校正效果。该方法依赖于其硬件装置，否则需要增加额外的硬件成本，不适用于中低端手机的应用。
发明内容
本发明提供一种手机LCD屏幕的Gamma校正系数计算方法，只与测量值以及display gamma值相关，不需要设置额外的参数，也不需要增加额外的硬件能力，只依赖与DOU自身的硬件。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种LCD手机屏幕的Gamma校正系数计算方法，通过生成一张gamma矫正查找表进行矫正，其特征在于，包括：
步骤1、构建一个灰阶值从0～255的标准输入源库；
步骤2、根据屏幕固定的标准gamma值n计算标准的gamma曲线即std_gamma，得到标准电压响应强度函数y＝xn即display gamma，式中x取值范围为0～255做归一化后的值；
步骤3、通过色彩分析仪测量屏幕各灰阶值对应的实测gamma值即measure_gamma，得到实测电压响应强度函数y＝fm(x)；
步骤4、在标准电压响应强度函数值与实测电压响应强度函数值相等的条件下
Figure BDA0003443417970000021
确定两个函数各自的自变量的大小，由此得到校正系数，即两个自变量的比值
Figure BDA0003443417970000022
步骤5、将上述两个自变量的比值泛化之后即得到gamma校正系数的校正公式
Figure BDA0003443417970000023
步骤6、根据forward gamma计算公式
Figure BDA0003443417970000024
计算gamma矫正查找表
本发明的有益效果在于，适用于中低端硬件能力不足的手机，能有效解决现有技术的缺点。
附图说明
图1是display gamma曲线和对应的forward gamma曲线；
图2是本发明的信号流图；
图3是measure_gamma曲线与std_gamma曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本实施例的信号流图。具体来说，本发明披露的手机LCD/LED等数字显示屏幕Gamma校正系数计算方法基本思路是：
步骤1、构建一个灰阶值从0～255的标准输入源库，实测时可以根据自己需求选择使用哪些灰阶；
步骤2、根据屏幕固定的标准gamma值n计算标准的std_gamma曲线y，计算方法如下，式中x取值范围为0～255做归一化后的值：
y＝xn
步骤3、根据实际需要选择需送测的灰阶值，输入显示设备显示，再通过色彩分析仪测量可以获取屏幕在该灰阶值对应的实测measure_gamma值，将该值记为关于x的函数，写做：
y＝fm(x)
理想状态下，measure_gamma曲线与std_gamma曲线有如下关系：fm(x)＝xn。
在实际应用中，测量的屏幕measure_gamma曲线往往会偏离标准std_gamma曲线。如附图3所示，横轴表示输入灰阶的归一化值，纵坐标表示每个灰阶对应的亮度值的归一化值。当送显灰阶为y1时，对应的measure_gamma值为y1，但此时其对应的屏幕标准输出值应该是y2，y2对应的实测灰阶输入值为x2，对应关系如下：
Figure BDA0003443417970000031
步骤4、找到送显灰阶输入为x1时实测亮度值对应的实测灰阶输入x2，即把x1校正到x2对应的灰阶,即满足如下关系：
Figure BDA0003443417970000041
式中fc(x1)表示校正系数，因此可得校正系数计算公式如下：
Figure BDA0003443417970000042
步骤5、将上式泛化之后即得到gamma校正系数校正公式：
Figure BDA0003443417970000043
其中
Figure BDA0003443417970000044
表示为measure_gamma的反函数；
步骤6、计算gamma矫正查找表(gamma correction LUT)，gamma correction通过修正forward gamma计算值达到校正目的，forward gamma计算公式如下：
Figure BDA0003443417970000045
式中n为display gamma的标准值，x为输入的灰阶值的归一化值，将前面的校正系数fc(x)应用在上式中即可得到gamma correction LUT。

Claims (1)

1.一种LCD手机屏幕的Gamma校正系数计算方法，通过生成一张gamma矫正查找表进行矫正，其特征在于，包括：
步骤1、构建一个灰阶值从0～255的标准输入源库；
步骤2、根据屏幕固定的标准gamma值n计算标准的gamma曲线即std_gamma，得到标准电压响应强度函数y＝xn即display gamma，式中x取值范围为0～255做归一化后的值；
步骤3、通过色彩分析仪测量屏幕各灰阶值对应的实测gamma值即measure_gamma，得到实测电压响应强度函数y＝fm(x)；
步骤4、在标准电压响应强度函数值与实测电压响应强度函数值相等的条件下
Figure FDA0003443417960000011
确定两个函数各自的自变量的大小，由此得到校正系数，即两个自变量的比值
Figure FDA0003443417960000012
步骤5、将上述两个自变量的比值泛化之后即得到gamma校正系数的校正公式
Figure FDA0003443417960000013
步骤6、根据forward gamma计算公式
Figure FDA0003443417960000014
计算gamma矫正查找表。
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