CN1755760A - 图像信号处理电路以及电视接收机 - Google Patents

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Abstract

由直方图生成电路在每个一定的信号电平范围区把与1帧单位内的多个像素相对应的数字Y信号分为多个信号电平区，对于所有像素检测各信号电平区中包含的像素的比例，生成直方图，另外，设定修正系数，把该系数存储在修正系数存储电路中，在运算电路中，根据直方图以及修正系数计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值，根据该修正值调整数字Y信号的输入输出特性，根据由运算电路调整了的输入输出特性，由Y－灰度系数修正电路把数字Y信号进行灰度系数修正。

Description

图像信号处理电路以及电视接收机
技术领域
本发明涉及调整液晶显示器或者等离子显示器等平板、CRT显示器中的画质的画质调整电路，特别是涉及调整对比度的图像信号处理电路以及电视接收机。
背景技术
液晶显示器或者等离子显示器等平板在其特性上特别是输入动态范围狭窄。为了有效地灵活运用该狭窄的输入范围，使用根据输入信号的状态，任意地设定放大信号振幅的电平的动态对比度(Y-γ)修正电路。
以往，在已知的一种Y-灰度系数修正方法中，预先设定任意的2点IRE电平，以该设定的电平为基准，区分黑暗部分和明亮部分进行画质调整。另外，所谓IRE(Institute of Radio Engineers：无线电工程学会)电平是以消隐脉冲电平(基准电平)为0％，以完全的白电平为100％表现时的单位。
例如，在黑暗的场景中，与平坦特性的情况相比较，通过一起提高2点的IRE电平，放大黑暗部分中的输入信号的振幅。在中间亮度的场景中，与平坦特性的情况相比较，通过降低黑暗部分一侧的IRE电平，提高明亮一侧的IRE电平，缩小黑暗部分中的输入信号的振幅，放大明亮部分中的输入信号的振幅。进而，在明亮的场景中，与平坦特性的情况相比较，通过一起降低2点的IRE电平，放大明亮部分中的输入信号的振幅。
然而，上述以往的Y-灰度系数修正方法由于通过改变2点的IRE电平的设定进行对比度调整，因此存在对于各种输入信号不能够进行最佳调整的不理想状况。
发明的内容
如果依据本发明的一个方案，则提供图像信号处理电路，该图像信号处理电路由以下的电路构成，这些电路是：接收与多个像素相对应的亮度信号，在每个一定的信号电平范围内把与一定单位内的上述多个像素相对应的亮度信号区分为多个信号电平区，对于上述一定单位内的所有像素检测各信号电平区中包含的像素的比例，生成直方图的直方图生成电路、设定修正系数，存储该修正系数的修正系数存储电路、接收上述直方图以及上述修正系数，与它们相对应，计算对于上述各信号电平区中的信号电平的修正值，根据该修正值调整亮度信号的输入输出特性的运算电路、接收上述亮度信号，与上述运算电路连接，根据由上述运算电路调整的输入输出特性，把上述亮度信号进行灰度系数修正后输出的修正电路。
附图说明
图1是表示本发明一个实施例的电视接收机的结构的框图。
图2是表示图1中的图像信号处理电路的具体结构的框图。
图3表示在图2中的直方图生成电路中生成的直方图的一个例子。
图4表示使用图3所示的直方图调整的输入输出特性的一个例子。
图5A以及图5B与以往方法对比示出使用图2的图像信号处理电路对于与黑暗场景相对应的数字Y信号进行了灰度系数修正的结果。
图6A以及图6B与以往方法对比示出使用图2的图像信号处理电路对于与中间亮度的场景相对应的数字Y信号进行了灰度系数修正的结果。
图7A以及图7B与以往方法对比示出使用图2的图像信号处理电路对于与明亮场景相对应的数字Y信号进行了灰度系数修正的结果。
具体实施方式
以下，参照附图根据实施例说明本发明。
本发明一个实施例的电视接收机如图1的框图所示，包括图像信号生成电路10、对比度调整电路11、矩阵变换电路12、后端处理器(BEP)13以及显示装置14。
图像信号生成电路10生成包括亮度信号以及色信号的图像信号。对比度调整电路11从图像信号生成电路10接收与多个像素相对应的亮度信号，调整亮度信号的对比度后输出。矩阵变换电路12从图像信号生成电路10接收色信号，而且从对比度调整电路11接收调整了对比度的亮度信号，根据两个信号输出RGB信号。BEP13从矩阵变换电路12接收RGB信号，进行适合于显示装置14的信号处理，把处理了的信号供给到显示装置14。显示装置14进行图像的显示。
例如，在显示装置14是具有液晶面板的液晶显示器的情况下，BEP13从矩阵变换电路12接收RGB信号，与液晶面板的分辨率相吻合，进行RGB信号的定标处理等。在显示装置14是具有等离子显示面板的等离子显示器的情况下，BEP13从矩阵变换电路12接收RGB信号，与等离子显示器的分辨率相吻合，进行RGB信号的定标处理等。进而，在显示装置14是具有CRT的CRT显示器的情况下，BEP13从矩阵变换电路12接收RGB信号，在进行了数字/模拟变换以后，进行控制CRT显示器的偏转系统的信号的生成处理等。
图2是表示图1中的对比度调整电路11的详细结构的框图。对比度调整电路11是根据所输入的数字Y(亮度)信号的状态进行对比度调整的电路，包括Y-灰度系数修正电路111、直方图生成电路112、修正系数存储电路113以及运算电路114。
微机(微型计算机)20控制对比度调整电路11的工作的同时，根据遥控信号进行各种数据的设定。
直方图生成电路112在每个一定的信号电平范围把与一定单位内的多个像素，例如1帧(一个画面)内的多个像素相对应的数字Y信号区分为多个信号电平区，对于所有像素检测包含在各信号电平区中的像素的比例，生成直方图。另外，直方图生成电路112根据从微机20传送来的数据，把数字Y信号区分为多个信号电平区时，任意地设定一定的信号电平范围。例如，设定把数字Y信号的最大值100(IRE)5等分了的每20(IRE)的信号电平范围。
修正系数存储电路113根据来自微机20的数据设定修正系数，存储该修正系数。
由直方图生成电路112生成的直方图以及存储在修正系数存储电路113中的修正系数经过微机20供给到运算电路114中。而且，运算电路114根据直方图以及修正系数计算对于上述各信号电平区中的信号电平的修正值，进而，把所计算出的修正值设定为对于相对应的各信号区中的最大输出信号电平的增量，通过把各个信号电平区中的最小输出信号电平与最大输出信号电平之间用直线近似，调整亮度信号的输入输出特性。
Y-灰度系数修正电路111根据由运算电路114调整了的输入输出特性，对于输入到对比度调整电路11中的下一帧数字Y信号进行灰度系数修正。
其次，说明图2所示的对比度调整电路11的工作。如果在对比度调整电路11中输入数字Y信号，则由直方图生成电路112生成直方图。该直方图与预先存储在修正系数存储电路113中的修正系数一起，经过微机20传送到运算电路114。运算电路114根据直方图和修正系数，计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值，进而调整亮度信号的输入输出特性。Y-灰度系数修正电路111根据由运算电路114调整了的输入输出特性，对于输入到对比度调整电路11中的下一帧数字Y信号进行灰度系数修正。
图3表示由直方图生成的路112生成的直方图的一个例子。该例子是把与1帧内的多个像素相对应的数字Y信号在每20(IRE)的范围区分为5个信号电平区时的例子。另外，本例中，对于所有像素，示出在从0(IRE)起不超过20(IRE)的范围的信号电平区中包含的像素的比例为40(％)，在从20(IRE)起不超过40(IRE)的范围的信号电平区中包含的像素的比例是30(％)，在从40(IRE)起不超过60(IRE)的范围的信号电平区中包含的像素的比例是20(％)，在从60(IRE)起不超过80(IRE)的范围的信号电平区中包含的像素的比例是10(％)，以及80(IRE)到100(IRE)的范围的信号电平区中包含的像素的比例是0(％)的情况。
这样的直方图在直方图生成电路112中，也可以例如在每个像素检测所输入的数字Y信号的值，检测该值属于5个信号电平区的哪个区域，在结束了一帧部分的检测以后，通过计数各信号电平区所属的像素数生成。
运算电路114使用上述那样生成的直方图和预先存储在修正系数存储电路113中的修正系数，如以下那样计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值。即，在把由直方图生成电路112检测出的各信号电平区中包含的像素的比例记为x(％)，把数字Y信号区分为多个数字信号电平区时的一定的信号电平范围记为y(IRE)，把各信号电平区对于整个信号电平区占有的比例记为z(％)，把上述修正系数记为Y(IRE)时，根据以
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)……(1)
给出的计算式，计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值a。
在图3所示的直方图的例子中，把数字Y信号区分为5个信号电平区时的信号电平范围的Y是20(IRE)，各信号电平区对于整个信号电平区占有的比例z是20(IRE)÷100(IRE)＝20(％)。
这里，如果设预先保存在修正系数存储电路113中的修正系数Y是25(IRE)，则在运算电路114中，如以下那样计算对于各信号电平范围中的信号电平的修正值a。其中，各信号电平范围的右侧表示的信号电平不包括边界值。
(1)信号电平范围是0～20(IRE)的信号电平区
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
＝20(IRE)+{0.4-0.2}×25(IRE)
＝20(IRE)+5(IRE)
＝25(IRE)……(2)
(2)信号电平范围是20～40(IRE)的信号电平区
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
＝20(IRE)+{0.3-0.2}×25(IRE)
＝20(IRE)+2.5(IRE)
＝22.5(IRE)……(3)
(3)信号电平范围是40～60(IRE)的信号电平区
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
＝20(IRE)+{0.2-0.2}×25(IRE)
＝20(IRE)+0(IRE)
＝20(IRE)……(4)
(4)信号电平范围是60～80(IRE)的信号电平区
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
＝20(IRE)+{0.1-0.2}×25(IRE)
＝20(IRE)-2.5(IRE)
＝17.5(IRE)……(5)
(5)信号电平范围是80～100(IRE)的信号电平区
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
＝20(IRE)+{0-0.2}×25(IRE)
＝20(IRE)-5(IRE)
＝15(IRE)……(6)
即，信号电平范围是0～20(IRE)的信号电平区、信号电平范围是20～40(IRE)的信号电平区、信号电平范围是40～60(IRE)的信号电平区、信号电平范围是60～80(IRE)的信号电平区、信号电平范围是80～100(IRE)的信号电平区中的修正值a分别成为25(IRE)、22.5(IRE)、20(IRE)、17.5(IRE)、15(IRE)。
运算电路114进而使用上述那样计算出的修正值，调整数字Y信号的输入输出特性。该调整如以下那样进行。即，把计算出的修正值设定为对于所对应的各信号电平区中的最大输出信号电平的增量，通过把各个信号电平区中的最小输出的信号电平与最大输出信号电平之间用直线近似，调整亮度信号的输入输出特性。
图4表示使用图3所示的直方图所调整的输入输出特性的一个例子。
信号电平范围是0～20(IRE)的信号电平区中的修正值是25(IRE)。在该信号电平区中，在0～25(IRE)之间直线近似输入输出特性使得最大输出信号电平成为25(IRE)。由于该信号电平区中的修正值25(IRE)比信号电平范围y(y＝20(IRE))大很多，因此在该信号电平区中，与平坦特性相比较，对比度提升很多。
信号电平范围是20～40(IRE)的信号电平区中的修正值是22.5(IRE)。在该信号电平区中，作为对于信号电平范围是0～20(IRE)的信号电平区中的最大输出信号电平的25(IRE)的增量，相加修正值22.5(IRE)，最大输出信号电平成为25(IRE)+22.5(IRE)＝47.5(IRE)。而且，在最小输出信号电平25(IRE)与最大输出信号电平47.5(IRE)之间直线近似输入输出特性。由于该信号电平区中的修正值22.5(IRE)比信号电平范围y(y＝20(IRE))稍大，因此在该信号电平区中，与平坦特性相比较，对比度稍有提升。
信号电平范围是40～60(IRE)的信号电平区中的修正值是20(IRE)。在该信号电平区中，作为对于信号电平范围是20～40(IRE)的信号电平区中的最大输出信号电平的47.5(IRE)的增量，相加修正值20(IRE)，最大输出信号电平成为47.5(IRE)+20(IRE)＝67.5(IRE)。而且，在最小输出信号电平47.5(IRE)与最大输出信号电平67.5(IRE)之间直线近似输入输出特性。由于该信号电平区中的修正值20(IRE)与信号电平范围y(y＝20(IRE))相同，因此在该信号电平区中，与平坦特性相比较，不调整对比度。
信号电平范围是60～80(IRE)的信号电平区中的修正值是17.5(IRE)。在该信号电平区中，作为对于信号电平范围是40～60(IRE)的信号电平区中的最大输出信号电平的67.5(IRE)的增量，相加修正值17.5(IRE)，最大输出信号电平成为67.5(IRE)+17.5(IRE)＝85(IRE)。而且，在最小输出信号电平67.5(IRE)与最大输出信号电平85(IRE)之间直线近似输入输出特性。由于该信号电平区中的修正值17.5(IRE)比信号电平范围y(y＝20(IRE))稍小，因此在该信号电平区中，与平坦特性相比较，对比度稍有下降。
信号电平范围是80～100(IRE)的信号电平区中的修正值是15(IRE)。在该信号电平区中，作为对于信号电平范围是60～80(IRE)的信号电平区中的最大输出信号电平的85(IRE)的增量，相加修正值15(IRE)，最大输出信号电平成为85(IRE)+15(IRE)＝100(IRE)。而且，在最小输出信号电平85(IRE)与最大输出信号电平100(IRE)之间直线近似输入输出特性。由于该信号电平区中的修正值15(IRE)比信号电平范围y(y＝20(IRE))小很多，因此在该信号电平区中，与平坦特性相比较，对比度下降很多。
在Y-灰度系数修正电路111中，通过根据上述那样直线近似了的输入输出特性，把输入数字Y信号进行灰度系数修正，进行对比度调整。
这样，在图2所示的对比度调整电路11中，根据数字Y信号的直方图检测结果调整输入输出特性进行灰度系数修正，使得在大量包括信号分量的信号电平区中，扩展对比度，在信号分量少的信号整平区中缩小对比度。从而，能够对于各种输入信号进行最佳的调整。
其次，与以往方法对比，说明使用图2的对比度调整电路11，对于各种数字Y信号进行了灰度系数修正的结果。
图5A、图5B，图6A、图6B及图7A、7B分别表示输入了与黑暗场景、中间亮度场景以及明亮场景相对应的数字Y信号时的情况，各图(A)是以往方法的情况，各图(B)是图2的实施例电路的情况。另外，各图(A)、(B)中，用虚线表示的特性是平坦特性，各图(B)中用点划线表示的特性是各图(A)中所示的以往方法的特性。
在以往方法中，在黑暗场景、中间亮度场景以及明亮场景的每一个中，扩展信号电平改善对比度。然而，在上述实施例的情况下，遍及信号电平的广泛的范围，能够进行细致的对比度调整。而且，由于通过把前面的修正系数Y的值设定为很大，能够提高对比度的扩展程度，因此特别地进一步改善黑暗场景以及明亮场景中的对比度。
另外，本发明不限于上述实施例，还能够进行各种变形。例如，在上述实施例中，说明了在每个一定的信号电平范围把与1帧内的多个像素相对应的亮度信号区分为多个信号电平区，对于所有像素，检测包含在各信号电平区中的像素的比例，生成对比度的情况。而也可以不是1帧内的多个像素，例如，也可以变形为根据与1个扫描行内的多个像素相对应的亮度信号，生成直方图。
另外，说明了当在每个一定的信号电平范围把与多个像素相对应的亮度信号区分为多个信号电平区时，区分为5个信号电平区的情况。而也可以区分为超过5个信号电平区，例如10个信号电平区，区分为更多的信号电平区，能够进行极其细致的对比度调整。
对于本领域技术人员能够容易地想到另外的优点和变形。因此，本发明在其广泛的范围内并不限于在这里示出和描述的特殊细节以及典型的实施例。从而，在不脱离由附加的技术方案及其等同方案定义的本发明的精神和范围的情况下能够产生各种变形。

Claims (19)

1.一种图像信号处理电路，其特征在于：
包括：
接收与多个像素相对应的亮度信号，在每个一定的信号电平范围把与一定单位内的上述多个像素相对应的亮度信号区分为多个信号电平区，对于上述一定单位内的所有像素检测各信号电平区中包含的像素的比例，生成直方图的直方图生成电路(112)；
设定修正系数，存储该修正系数的修正系数存储电路(113)；
接收上述直方图以及上述修正系数，与它们相对应，计算对于上述各信号电平区中的信号电平的修正值，根据该修正值调整亮度信号的输入输出特性的运算电路(114)；和
接收上述亮度信号，与上述运算电路连接，根据由上述运算电路调整了的输入输出特性，对上述亮度信号进行灰度系数修正并输出的修正电路(111)。
2.根据权利要求1所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述亮度信号是数字化了的信号。
3.根据权利要求1所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述一定单位是1帧。
4.根据权利要求1所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述一定单位是1个扫描行。
5.根据权利要求1所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述直方图生成电路(112)在把上述亮度信号区分为上述多个信号电平区时，任意地设定上述一定的信号电平范围。
6.根据权利要求5所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述直方图生成电路(112)把上述一定的信号电平范围设定为20(IRE)。
7.根据权利要求1所述的图像信号处理电路，其特征在于：
在把由上述直方图生成电路(112)检测出的各信号电平区中包含的像素的比例记为x(％)，把亮度信号区分为多个信号电平区时的上述一定的信号电平范围记为y(IRE)，把各信号电平区对于整个信号电平区占有的比例记为z(％)，把上述修正系数记为Y(IRE)时，上述运算电路(114)根据以
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
给出的计算式，计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值a。
8.根据权利要求7所述的图像信号处理电路，其特征在于：
上述运算电路(114)把上述计算出的修正值a设定为对于相对应的上述各信号电平区中的最大输出信号电平的增量，通过把各信号电平区中的最小输出信号电平与最大输出信号电平之间用直线近似，调整亮度信号的输入输出特性。
9.一种电视接收机，其特征在于：
包括：
生成包括亮度信号以及色信号的图像信号的图像信号生成电路(10)；
对比度调整电路(11)，该对比度调整电路(11)从上述图像信号生成电路接收与多个像素相对应的亮度信号，调整上述亮度信号的对比度并输出，包括：在每个一定的信号电平范围把与一定单位内的上述多个像素相对应的亮度信号区分为多个信号电平区，对于上述一定单位内的所有像素检测各信号电平区中包含的像素的比例，生成直方图的直方图生成电路(112)、设定修正系数，存储该修正系数的修正系数存储电路(113)、接收上述直方图以及上述修正系数，与它们相对应，计算对于上述各信号电平区中的信号电平的修正值，根据该修正值调整亮度信号的输入输出特性的运算电路(114)以及接收上述亮度信号，与上述运算电路连接，根据由上述运算电路调整了的输入输出特性，把上述亮度信号进行灰度系数修正并输出的修正电路(111)；
从上述图像信号生成电路接收上述色信号，而且从上述对比度调整电路接收调整了对比度的亮度信号，根据两个信号输出RGB信号的矩阵变换电路(12)；
进行图像显示的显示设备(14)；和
从上述矩阵变换电路接收RGB信号，进行适合于上述显示设备的信号处理，把处理了的信号供给到上述显示设备的后端处理器(13)。
10.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述亮度信号以及色信号是数字化了的信号。
11.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述一定单位是1帧。
12.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述一定单位是1个扫描行。
13.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述直方图生成电路(112)在把上述亮度信号区分为上述多个信号电平区时，任意地设定上述一定的信号电平范围。
14.根据权利要求13所述的电视接收机，其特征在于：
上述直方图生成电路(112)把上述一定的信号电平范围设定为20(IRE)。
15.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
在把由上述直方图生成电路(112)检测出的各信号电平区中包含的像素的比例记为x(％)，把亮度信号区分为多个数字信号电平区时的上述一定的信号电平范围记为y(IRE)，把各信号电平区对于整个信号电平区占有的比例记为z(％)，把上述修正系数记为Y(IRE)时，上述运算电路(114)根据以
a＝y(IRE)+{x(％)-z(％)}×Y(IRE)
给出的计算式，计算对于各信号电平区中的信号电平的修正值a。
16.根据权利要求15所述的电视接收机，其特征在于：
上述运算电路(114)把上述计算出的修正值a设定为对于相对应的上述各信号电平区中的最大输出信号电平的增量，通过把各信号电平区中的最小输出信号电平与最大输出信号电平之间用直线近似，调整亮度信号的输入输出特性。
17.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述显示装置(14)是具有液晶面板的液晶显示器，上述后端处理器(13)从上述矩阵变换电路(12)接收RGB信号，与上述液晶面板的分辨率相一致地，进行RGB信号的定标处理。
18.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述显示装置(14)是具有等离子显示面板的等离子显示器，上述后端处理器(13)从上述矩阵变换电路(12)接收RGB信号，与上述等离子显示器的分辨率相一致地，进行RGB信号的定标处理。
19.根据权利要求9所述的电视接收机，其特征在于：
上述显示装置(14)是具有CRT的CRT显示器，上述后端处理器(13)从上述矩阵变换电路(12)接收RGB信号，进行控制上述CRT显示器的偏转系统的信号的生成处理。
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