CN1384480A - 对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法,在对等离子平面显示器所接收的图像传输信号(已预先进行γ=0.45补偿处理的图像信号)进行反补偿处理时,先依其灰阶值的不同分成二个以上的区段,然后对位于低灰阶范围内的图像信号利用较小的γ值进行反补偿处理,以增加其灰阶数,使其不易产生拟轮廓现象(false contour);对于高灰阶范围内的图像信号则利用较大的γ值进行反补偿处理,以增加其灰阶梯度,有效提升图像的对比,大幅改善视觉效果,令该等离子平面显示器呈现较佳的图像亮度。

Description

对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法

本发明涉及一种等离子平面显示器图像的改进方法，尤指一种对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法。

在一般传统彩色电视中，由于其阴极射线管结构的物理特性，将令其输入电压与其发光亮度间，呈现如下公式的关系：

亮度(Bright)＝K₁×(V_INPUT/V_MAX)^γ………………(1)

其中γ＝2.2，K₁为一变数，用以代表彩色电视的灰阶数，如：彩色电视的灰阶数为256，则K₁＝256，而V_INPUT则为输入的电压值，该电压值系随该彩色电视欲呈现的灰阶而改变，V_MAX为该彩色电视在呈现最高灰阶时所需的电压值。此一物理特性，令其输入电压与输出的发光亮度间，形成一曲线函数关系，参阅第1(b)图所示。

故，传统上，图像传输信号(NTSC或HDTV)乃针对传统彩色电视的此一物理特性，在该等图像传输信号被发送前，先对原始图像信号进行Gamma补偿处理(以下简称补偿处理)，即依照公式(1)中的γ值(Gamma值)进行补偿处理，参阅图1(a)所示，令γ＝0.45(即1/2.2)，如此，当该彩色电视接收到该等图像传输信号，并将其图像输出至其阴极射线管的荧幕时，将令该等图像传输信号与所输出的发光亮度间，保持一线性关系，参阅图1(c)所示，令传统彩色电视的荧幕可呈现出最佳的原始图像，而不致发生图像失真的问题。

反之，现今颇受好评的等离子平面显示器，由于其系借控制放电次数(Discharge Number)以控制其显示面板上各放电单元的发光亮度(Brightness)，故其放电次数与发光亮度间，系呈如下列公式所示的线性函数关系：

亮度(Brightness)＝K₂×放电次数(Discharge Number)…………(2)

其中K₂系一变数，用以代表等离子平面显示器气体单位放电次数所产生的亮度，如：等离子平面显示器气体放电一次所产生的亮度为1cd/m²，则K₂＝1。由上述可知，该等离子平面显示器的放电次数越多，则亮度越大，与传统彩色电视的输入电压越大，则亮度越大相近似。

请参阅图2所示，由于，目前等离子平面显示器在显示图像时，其所接收的图像传输信号，如前所述，系针对传统彩色电视的物理特性，依照公式(1)，预先进行γ＝0.45补偿处理的图像信号，参阅图2(a)所示，而等离子平面显示器的图像亮度，因系与其放电次数呈线性关系，参阅图2(b)所示，故该等离子平面显示器在接受到该等图像传输信号，并将其图像输出至显示面板时，该等图像传输信号与所输出的发光亮度间，将如公式(1)所示，仍呈现γ＝0.45的曲线关系，参阅图2(c)所示，令等离子平面显示器呈现的图像对比变得非常差，而发生图像失真的问题。

传统上，为解决上述缺失，主要利用一所谓的反补偿处理，依照公式(1)以γ＝2.2对等离子平面显示器所接收到的图像传输信号进行反补偿处理，参阅图3(b)所示，以消除该图像传输信号中预先依公式(1)所作的γ＝0.45补偿，参阅图3(a)所示，再通过等离子平面显示器输出，参阅图3(c)所示，以令显示面板所呈现的图像，与该图像传输信号间，保持一线性关系，参阅图2(d)所示，为一最佳的输出图像，而不致发生图像失真的问题。

由于，现今设计的等离子平面显示器，均利用数字方式，进行信号的输出入及操控处理，而大多数的等离子平面显示器的灰阶数(Gray Level)是以2进位表示。以一256个灰阶的等离子平面显示器为例，若该等离子平面显示器以8个位元表示，传统预先依公式(1)进行γ＝0.45补偿处理的图像信号，必须先经由模拟/数字信号转换电路转换后，再依公式(1)进行γ＝2.2的反补偿处理，以对图像信号进行逆转换，最后，再由等离子平面显示输出。

但由于数字信号无法表示非整数的数值，而一律以整数表示，故传统图像信号的原始图像的256个灰阶数，经由模拟/数字信号转换电路转换后，再依公式(1)进行γ＝2.2的反补偿处理，其灰阶数将降低至184个，如原始图像的灰阶值范围0-40，依公式(1)进行γ＝2.2的逆转换后，将仅剩下5个灰阶数值(即灰阶值0、1、2、3、4)，参阅图7所示，故，此种反补偿处理将造成低灰阶值范围内图像信号灰阶数不足的问题，在低灰阶值范围内，将发生拟轮廓的现象，而在高灰阶值范围内，则由于其灰阶(亮度)梯度太低，造成高灰阶值范围内的对比过低，在视觉上无法分辨灰阶值不同的差异。

本发明的主要目的就是改进等离子平面显示器在接收图像传输信号并将其输出至显示面板时，易在低灰阶值及高灰阶值范围内，分别发生拟轮廓及对比过低的现象，影响图像画面品质的问题；而提出一种对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法。

本发明的目的是这样实现的：在对目前等离子平面显示器所接收的图像传输信号(预先进行γ＝0.45补偿处理后的图像信号)，进行反补偿处理时，先依该图像传输信号灰阶值的不同，将其分成至少二个以上的区段，并对各该区段的图像传输信号分别以不同的γ值，进行反补偿处理，以大幅改善等离子平面显示器上的图像品质，令该等离子平面显示器可呈现较佳的图像亮度。

本发明的另一技术方案，是对位于低灰阶范围内的图像信号，利用较小的γ值进行反补偿处理，以增加低灰阶范围内的灰阶数，使其不易产生拟轮廓现象。

本发明的又一技术方案，是对位于高灰阶范围内的图像信号，利用较大的γ值，进行反补偿处理，以增加灰阶范围内的灰阶梯度，有效提升增加图像的对比。

使用本发明的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法后，使等离子平面显示器既不易产生拟轮廓现象，又可有效提升增加图像的对比，从而大幅改善视觉效果，令该等离子平面显示器呈现较佳的图像亮度。

以下为本发明的附图：

图1a为传统信号经补偿后输入的图像亮度与输出灰阶(电压)的关系曲线图；

图1b为传统CRT的输入灰阶(电压)与输出亮度间的特性关系曲线图；

图1c为传统CRT经信号补偿后输入的图像亮度与输出亮度的关系曲线图；

图2a为传统信号经补偿后输入亮度与输出灰阶的关系曲线图；

图2b为等离子平面显示器的输入灰阶与输出亮度间的特性关系曲线图；

图2c为等离子平面显示器接收传统信号后，其输入图像亮度与输出亮度的关系曲线图；

图3a为传统信号经补偿后输入亮度与输出灰阶的关系曲线图；

图3b为等离子平面显示器经逆转换的补偿后，其输入灰阶与输出灰阶的关系曲线图；

图3c为等离子平面显示器的输入灰阶与输出亮度间的特性关系曲线图；

图3d为等离子平面显示器经逆转换的补偿后，其输入的图像亮度与输出亮度的关系曲线图；

图4乃等离子平面显示器经逆转换的补偿后，在高灰阶处的输入灰阶与其输出灰阶梯度的关系曲线图；

图5乃等离子平面显示器经单一逆转换与三段逆转换的补偿后，其输入灰阶与其输出灰阶的关系曲线图；

图6乃等离子平面显示器经单一逆转换与三段逆转换的补偿后，其输入灰阶与其输出亮度的关系曲线图；

图7乃原始图像信号的灰阶与等离子平面显示器经逆转换的补偿后的灰阶比较表；

图8乃原始图像信号的灰阶与等离子平面显示器经不同γ(Gamma)转换的补偿后的灰阶比较表。

下面结合附图对本发明做详细说明：

在传统彩色电视中，由于其阴极射线管结构的物理特性，令其上所呈现的图像灰阶度，系根据输入电压值的不同而有所不同，其输出图像的灰阶值，系对应于一输入图像信号的灰阶值。故，传统彩色电视的输出灰阶数(Output GrayLevel)可由前述公式(1)，而推演出下列的关系式：输出灰阶数(Output Gray Level)＝C₁×(Input Gray Level/C₁-1)^γ………(3)

其中C₁系一变数，用以代表传统彩色电视的最大灰阶数，如：传统彩色电视的灰阶数为256个，系由灰阶值范围0-255所组成，其最小输入电压值所对应的灰阶数为0，最大输入电压值所对应的灰阶数则为255，即C₁-1＝最大的灰阶数(Max Gray Level)＝255，而Input Gray Level即为输入图像信号的灰阶数。

如前所述，由于一般图像传输信号均已预先依公式(1)进行γ＝0.45补偿处理，故若等离子平面显示器欲呈现较佳的图像亮度，即必须对所接收的图像传输信号，进行反补偿，完成反补偿后，输入该等离子平面显示器的一图像亮度，将对应至一个输出灰阶数，故，此时，等离子平面显示器的输出灰阶数(Output Gray Level)可由前述公式(1)，而推演出下列的关系式：输出灰阶数(Output Gray Level)＝C₂×(Input Gray Level/C₂-1)^γ………(4)

其中C₂系一变数，用以代表等离子平面显示器的灰阶数，如：等离子平面显示器的灰阶数为256个，则C₂＝256，而Input Gray Level系其输入灰阶数，由于等离子平面显示器的灰阶数为256个，系由灰阶值范围0-255所组成，故其最大的输入灰阶数为255，即C₂-1。

故，若将公式(4)中的γ值，分别以复数个小于2.2的γ值替代，如：2.0、1.8及1.6等，由所计算出的输出灰阶数得知，当γ值愈小于2.2，其输出灰阶数在低灰阶范围内的灰阶数愈多，参阅图8所示，而低灰阶范围内的灰阶数愈多，则表示愈不易产生拟轮廓现象。

另，等离子平面显示器的灰阶梯度，可由对公式(3)进行微分后，获得下列灰阶梯度：

梯度(Gradient)＝C₁/255×γ×(Input Gray Level/C₁-1)^γ-1………(5)

由于等离子平面显示器的亮度与其输出灰阶接近线性正比的关系，故等离子平面显示器的输出图像的灰阶梯度(Gradient)愈小，其图像的对比愈差，反之，输出图像的灰阶梯度越大，其图像的对比愈好。此外，若将公式(5)中的γ值，分别以复数个大于2.2的γ值替代，如：2.4、及2.6等，由所计算出的灰阶梯度可知，当γ值愈大于2.2，其在高灰阶范围内的灰阶梯度愈大，参阅图4所示，其图像的对比愈佳，意即较易分辨高灰阶处的输出图像的灰阶差异。

本发明即利用此一观念，在对目前等离子平面显示器所接收的图像传输信号(已预先进行γ＝0.45补偿处理的图像信号)进行反补偿处理时，先依该图像传输信号的灰阶值的不同，将其分成至少二个以上的区段，并对各该区段的图像传输信号，分别以不同的γ值进行反补偿处理，在该等反补偿处理中，对位于低灰阶范围内的图像信号，利用较小的γ值进行反补偿处理，以增加低灰阶范围内的灰阶数，使其不易产生拟轮廓现象，对位于高灰阶范围内的图像信号，则利用较大的γ值，进行反补偿处理，以增加高灰阶范围内的灰阶梯度，有效提升增加图像的对比，大幅改善等离子平面显示器上的图像品质。

在本发明的一实施例中，若该等离子平面显示器的灰阶数为256个，其最高亮度为500cd/m²，且所接收的图像传输信号系依照公式(1)，预先进行γ＝0.45补偿处理的图像信号，当该等离子平面显示器接收到该图像传输信号后，其控制电路将依该图像传输信号的灰阶值范围，将其分成三个区段，并对各该区段的图像传输信号，分别以不同的γ值，进行反补偿处理，其中对位于低灰阶范围内的图像信号，以小于2.2的γ值，即γ＝1.6进行反补偿处理，对位于中灰阶范围内的图像信号，利用2.2的γ值进行反补偿，而对位于高灰阶范围内的图像信号，则以大于2.2的γ值，即γ＝2.6进行反补偿处。如此，经本发明的反补偿处理后，该等离子平面显示器所输出的图像，将增加其在低灰阶范围内的灰阶数，并增加其在高灰阶范围内的灰阶梯度，不仅使其不易产生拟轮廓现象，亦可有效提升输出图像在高灰阶范围内的对比，大幅改善等离子平面显示器上的图像品质。

以上仅为本发明的实施例，但本发明所主张的权利范围并不局限于此，凡本领域的普通技术人员，依据本发明所公开的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不脱离本发明的保护范畴。

Claims (7)

1、一种对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：在对等离子平面显示器所接收的已预先进行Gamma补偿处理的图像传输信号进行反补偿处理时，先将该图像传输信号的灰阶值范围，区分成至少二个以上的区段，并对各该区段的图像传输信号，分别进行不同的反补偿处理。

2、如权利要求1所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：在该等反补偿处理中，对位于低灰阶范围内的图像信号，系利用小于该Gamma补偿处理所使用的γ值，进行反补偿处理，以增加低灰阶范围内的灰阶数。

3、如权利要求1所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：在该等反补偿处理中，对位于高灰阶范围内的图像信号，则系利用大于该Gamma补偿处理所使用的γ值，以增加高灰阶范围内的灰阶梯度，有效提升增加图像的对比。

4、如权利要求1、2或3所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：其中该等离子平面显示器所接收的图像传输信号，可为一已预先依下列公式，进行Gamma补偿处理的图像传输信号：

亮度(Bright)＝K₁×(V_INPUT/V_MAX)^γ

其中γ＝2.2，K₁为一变数，用以代表彩色电视的灰阶数，V_INPUT则为输入的电压值，V_MAX为呈现最高灰阶时所需的电压值。

5、如权利要求4所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：其中对位于低灰阶范围内的图像信号，以小于2.2的γ值进行反补偿处理。

6、如权利要求4所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：其中对位于中灰阶范围内的图像信号，以2.2的γ值进行浙反补偿处理。

7、如权利要求4所述的对输入等离子平面显示器的图像灰阶分段反补偿方法，其特征是：其中对位于高灰阶范围内的图像信号，以大于2.2的γ值进行反补偿处理。

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