CN1873770A - 调整显示装置色调的设备与方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种调整显示装置色调的设备与方法。该方法可应用于各种显示装置，以防止量化噪声。为此，该方法包括以下步骤：根据接收的图像信号的电压电平采样色调值；利用该采样的色调值生成色调调整曲线；以及基于该色调调整曲线调整输出图像的色调。

Description

调整显示装置色调的设备与方法

本申请要求提交于2005年6月1日的韩国专利申请No.10-2005-0046722的权益，在此引用其作为参考。

技术领域

本发明涉及显示装置，并且更具体地，涉及调整显示装置色调的设备与方法，其能够根据显示装置的特性调整图像。

背景技术

随着消费者生活的提高，在现有技术的电视机概念中不能考虑的多媒体、大屏幕、高质量与产品设计成为购买电视机的重要因素。根据消费者的需求，LCD投影电视主导了大屏幕高质量电视机的市场。随着显示装置的进步，电视信号传输也已经发展到使数字电视广播成为可能。另一方面，数字电视广播使得双向数字信息交换成为可能，使得新型广播业务、高质量和高分辨率广播成为可能。因此，大屏幕数字电视需要调整色调的方法，以获得更加复杂的产品和改善的质量。

伽马校正用于调整图像色调，使用户能够观看到更好质量的图像。为了实现这样的目标，应在各个因素中考虑伽马校正，例如显示装置和播放图像的特性。伽马校正改善图像质量，因为图像色调的调整基于显示装置的非线性特性的补偿和播放图像的环境。为了实现伽马校正，必须分析显示装置的伽马特性，因为显示装置的伽马特性随显示装置的种类而不同。因此，显示装置需要调整色调的设备以与其自身一致。从而，不同的显示装置必须分别包括不同的调整色调的设备。

数字伽马校正意味着用其它数字信号值代替数字信号值的处理。在执行这样的处理时，由于数字信号比特数的限制，色调被过度放大。由于数字信号的伽马校正与从给定色调到新色调的量化完全相同，则色调的过度放大指量化噪声。该量化噪声也称为轮廓现象，由于该噪声在屏幕上看起来像轮廓。特别地，该量化噪声明显地出现在亮度平滑变化的区域。

发明内容

因此，本发明侧重于调整显示装置色度的设备与方法，其基本上消除了由于现有技术的限制与缺点造成的一个或多个问题。

本发明的目标是提供一种调整显示装置色调的设备与方法，其可应用于各种显示装置。

本发明的另一目标是提供一种调整显示装置色调的设备与方法，其可防止量化失真。

将在后面的说明中阐明本发明的部分其它优点、目标和特征，另外的部分对于本领域的普通技术人员在考察了后面说明后将变得显而易见，或者可以从本发明的应用中获知。这些目标和其它优势通过在书面说明与权利要求和附图中指出的结构实现并获得。

为了实现根据本发明目的的这些目标和其它优势，如同此处实现和详细地说明，调整显示装置色调的方法包括以下步骤，根据接收的图像信号的电压电平采样色调值；利用采样的色调值生成色调调整曲线；以及基于该色调调整曲线调整输出图像的色调。

优选地，该采样步骤包括以下步骤：确定将要采样的色调值的数量；以及使用该确定的数量根据接收的图像信号的电压电平采样色调值。

优选地，该生成步骤包括在将采样的色调值代入预定方程时，生成该色调调整曲线的步骤。

优选地，该方法可进一步包括以下步骤：将16比特/像素的图像信号量化为10比特/像素的数据；以及将对应像素的图像信号的误差扩散至相邻像素。这里，该图像信号的误差为16比特图像信号的低5位。

在本发明的另一方面，调整显示装置色调的设备包括：用于根据接收的图像信号的电压电平采样色调值，以及用于利用采样的色调值生成色调调整曲线的控制器；和用于基于该生成的色调调整曲线调整输出图像色调的曲线拟合部分。

优选地，该设备可进一步包括：用于将从该曲线拟合部分输出的16比特/像素的图像信号量化为10比特/像素的数据的量化器；和用于向相邻像素扩散对应像素的图像信号误差的误差扩散单元；用于向该曲线拟合部分发送从该控制器输出的色调调整曲线的接口单元；以及用于在从该曲线拟合部分接收该图像信号后，输出16比特/像素的图像信号的线缓冲。

在本发明的还一方面，调整显示装置色调的方法包括以下步骤：根据已经接收的R、G和B信号的各个电压电平采样各自的红(R)、绿(G)和蓝(B)色调；利用采样的色调值生成对应于各自R、G和B信号的色调调整曲线；在存储器中存储该色调调整曲线；以及基于该存储的色调调整曲线调整R、G和B信号的色调。

在本发明的还一方面，调整显示装置色调的设备包括：用于根据已经接收的R、G和B信号的各个电压电平采样红(R)、绿(G)和蓝(B)色调值，和用于利用采样的色调值生成对应于各个R、G和B信号的色调调整曲线的控制器；用于在其中存储该色调调整曲线的存储器；以及用于基于在该存储器中存储的所生成的色调调整曲线调整R、G和B信号色调的曲线拟合部分。

优选地，该曲线拟合部分包括用于改变/设置该色调调整曲线的菜单。

将会理解，本发明的前述概要说明和后面的详细说明是示例性和解释性的，目的是提供如所声明的本发明的进一步解释。

附图说明

所包括的附图用于提供对于本发明的进一步理解，并引用其构成本申请的一部分，表示本发明的(多个)实施例，并与说明一起解释本发明的原理。在附图中：

图1表示显示装置的示意性框图，其包括根据本发明调整色调的设备；

图2表示用于调整图1的色调的设备的示意性框图；

图3表示线性色调图；

图4表示改善的色调图；

图5表示用于说明根据本发明的误差扩散的示意性框图；

图6A至6C表示显示各种显示装置伽马特性的图形；

图7表示用于设置色调调整曲线的菜单的示例。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中说明。尽可能地，在这些图中将使用相同的引用号码表示相同或类似的部分。

图1表示LCD投影电视的示意性框图，其包括根据本发明的通用显示调整模块(UDAM)芯片。根据本发明的调整色调的设备包括通用显示调整模块(UDAM)芯片10和UDAM软件。该UDAM芯片10和该UDAM软件执行校正误差扩散功能和曲线拟合功能，以获得优化的色调曲线。

该UDAM芯片10消除在使用LCD、PDP等的各种显示环境(电视机、监视器、投影仪等)中调整色调后产生的图像轮廓。这样的图像轮廓由于量化噪声的生成而生成，该量化噪声由色调调整处理中的色调缺失而生成。该UDAM芯片10利用校正误差扩散算法和曲线拟合算法消除该量化噪声。尽管本发明包括该校正误差扩散算法和该曲线拟合算法，但仅使用它们中的一个来消除该量化噪声。

该UDAM芯片10生成查找表(LUT)以补偿各个红(R)、绿(G)和蓝(B)色调，并在其中存储该LUT。另外，该UDAM芯片10可通过与微控制器30的通信改变该LUT的值。为了实现这样的通信，该UDAM芯片10连接至4线串行接口。

用ASIC实现的该UDAM芯片10输入24比特的RGB信号，并且输出30比特的RGB信号。该UDAM芯片10具有与LCD投影电视机的信号格式一致的输入/输出数据的比特数。因此，如果该UDAM芯片10应用至输入/输出数据格式不同于该LCD投影电视机的格式的显示装置，则可将该UDAM芯片10的输入/输出数据的比特数改变至与该显示装置一致。此外，随着该UDAM芯片10中线缓冲大小的增加，设置为1280×720的分辨率可以变得更高。

该UDAM芯片10还可包括用于色调曲线的LUT和作为其主要功能的校正误差扩散功能。该UDAM芯片10可通过该4线串行接口任意改变该LUT。为了执行这样的误差扩散校正，在该LUT中包括的色调值必须具有大于10比特的精确度。该UDAM芯片10可在该LUT中存储具有15比特精确度的色调曲线。

由于显示装置根据不同的使用目标(电视机、监视器、投影仪等)具有不同的信号流，在该显示装置中通用的芯片的位置受到严格限制。然而，由于该UDAM芯片10，其执行色调调整和与该色调调整相关的校正误差扩散功能，与显示板的特性密切相关，则该UDAM芯片10必须处于驱动该显示板的驱动板中，还由于不论它们的使用目标为何，所有显示装置通常必须具有在其显示板正前方的用于驱动该显示板的驱动板，则该UDAM芯片10可通用于各种显示装置。

图1表示LCD投影电视机的示意性框图，其包括根据本发明的通用显示调整模块(UDAM)芯片。如图1所示，该LCD投影电视机的驱动板50包括诸如‘L3E0705KOB伽马芯片’的伽马芯片20以调整色调。利用该UDAM芯片10，使得该UDAM芯片10连接至现有技术的色调调整设备(伽马芯片)的前端，而不改变现有技术的驱动板的结构，代之以在现有技术的色调调整设备中仅关闭该色调调整功能。

由微控制器30驱动的该UDAM软件在多个点采样RGB信号的色调数据，并随之利用该采样值生成色调调整曲线。例如，在8个点(8个输入电平)采样RGB信号的色调数据，然后在这8个采样值的基础上生成色调调整曲线。通过RS-232串行通信从微控制器30输出具有LUT格式的色调调整曲线信息。这里，4线串行接口140从该微控制器30接收该色调调整曲线信息，并随之将其发送至该UDAM芯片10。

UDAM测试板利用ATme1的微控制器30，Atmga 128，生成色调调整曲线。该RS-232串行通信方法可仅在1字节的基础上进行通信。因此，该UDAM软件将215量级的实际数据改变为两字节信号，其最高位为‘0.’。然后，该UDAM软件首先发送其高位1字节，然后发送其低位1字节。另一方面，由于该RS-232通信协议将00000000₍₂₎识别为通信暂停信号，因此当高位1字节为00000000₍₂₎时，该协议发送11111111₍₂₎，并且当低位字节为00000000₍₂₎时，该协议发送11110000₍₂₎两次。

然后，该微控制器30分析输入信号是否为该原始信号的高位字节或者低位字节。如果高位字节为11111111₍₂₎，则该微控制器30将11111111₍₂₎改为00000000₍₂₎，并且如果该低位字节为11110000₍₂₎，则该微控制器30进一步确定下一个输入信号是否为11110000₍₂₎或00000000₍₂₎。当完成了所有数据的传输时，必须输入11111111₍₂₎，也就是，如果在输入了高位字节的序列已经输入11111111₍₂₎，则该微控制器30识别出完成了所有数据的传输。

在基于上述过程接收所有数据后，该微控制器30在诸如EEPROM的存储器中存储该数据。然后，该微控制器30通过4线串行通信输出所有数据。已经在上面说明了该4线通信方法。基本上，低位3线类似于串行外设接口(SPI)串行通信。该SPI串行通信为用于局部区域和快速同步串行通信方法的串行通信标准。该微控制器30仅使用该SPI串行通信方法的主模式用于数据传输。执行该SPI串行通信，使得时钟总是由主器件生成，并且可以从LSB或MSB发送数据。该4线通信标准与从MSB发送数据的传输方法，以及在边缘检测数据的模式相同。由于ATmega 128，作为微控制器，支持该通信方法，则使用上面的方法执行该4线串行通信。

当选择包括在该UDAM测试板中的微控制器板中的复位键时，目前在EEPROM中存储的色调调整曲线信息通过该4线通信被发送至该UDAM芯片10。

如下，基于功能详细说明该UDAM芯片10的内部结构。

图2表示该UDAM芯片内部的示意性框图。曲线拟合部分110包括以LUT格式存储色调调整曲线的LUT存储器。该曲线拟合部分110接收RGB信号，每一个信号为8比特/像素，并且基于先前存储的16比特LUT，将该接收的RGB转换为26比特/像素的数据。另外，该曲线拟合部分110基于先前存储的色调调整曲线调整这些RGB信号的色调。也就是，该曲线拟合部分110降低这些色调的明显差别，使得在显示器的图像中显示不出轮廓现象。

线缓冲120通过四根传输线接收从该曲线拟合部分110输出的这些RGB信号，并将它们存储在其中。误差扩散单元130对于来自该线缓冲120的图像信号(RGB信号)执行误差扩散功能，以消除由在调整色度时生成的量化噪声造成的图像轮廓。该误差扩散单元130增加目前处理的像素的低5位，以对于当前处理的周围像素执行误差扩散，并随之输出10比特/像素的图像信号，在其中消除了该当前处理的像素的低5位和用于溢出的1比特。该误差扩散部分130输出每一个均为10比特的RGB信号。

接口单元140通过四线与该驱动板50和该外部微控制器130通信。这里，接口单元140接收到的内容是由外部程序构建的色调调整曲线。另一方面，该曲线拟合部分110的LUT存储器的内容由该接口单元140的通信更新。

下面详细说明根据本发明调整色调的方法。

颜色中最重要的因素之一是亮度。也就是，图像质量受到确定将颜色色调持续多长时间的影响，该颜色色调由亮度差生成。如果各个红、绿蓝色为单调的，或各个红、绿和蓝色没有亮度差，则不能确定在该图像中表示什么对象。因此，与亮度相比，存在各种色调术语，用于表达图像的独特方面。这里，色调意味着表示亮度和黑暗水平的灰度水平。例如，灰度级为说明该色调概念的独特术语。更具体地，这种包括了最暗部分和最亮部分的灰度级用作基于将亮度差划分的几个水平，确定色调的参考。

图像信号精确地定义了它们的参考水平，不像其它信号(例如音频信号)。也就是，该图像信号需要一种规则，来定义对应于其要设置多大的亮度和多少水平(幅度)。例如，黑色，设置最亮部分和最暗部分的参考，使得亮度水平可线性地处于这两个参考之间。当没有遵守这种规则时，如果广播站向用户显示装置传输滑雪道的图像，其由阳光照亮，则该显示装置可能显示深色的滑雪道图像。

这样，由于将电信号转换为光的电视机具有不同于摄像机的光电转换特性(摄像机将光转换为电信号)，并具有该转换的非线性性质，因此需要一种补偿过程，称其为“伽马校正”。

必须补偿电视机系统的伽马值，以播放由摄像机摄取的图像。在该摄像机中完成这样的补偿。电视机系统的伽马校正用于输出信号，使得入射在该摄像机中的光线与该显象管的亮度成比例。入射该摄像机的光线与该摄像机的输出成线性关系，并必须由1/r的指数补偿。这里，这样的指数(1/r)为摄像机的伽马。电视机系统的伽马指数约为2.2。

通常来说，由于CRT电视机的操作使输出亮度与输入电压不相关，因而如果不经任何处理就输出实际的图像信号，则该电视机会在其上显示失真的图像，例如深色图像。因此，由于所有的CRT电视机都具有这样的特性，因此如果校正了将要施加至该电视机的信号，则用户可通过该电视机的显示器观看到失真校正的图像。

通常来说，在当由于图像太亮或太暗而不能显示图像时，使用伽马校正改善图像的对比度。例如，当因为图像具有深色部分而不能分辩图像中的对象时，如果降低伽马值，则改善该深色部分的对比度，并因此能够在该显示器上清晰地显示这些对象。

在16个点执行现有技术的伽马校正，使得调整对应于RGB信号的数据的各个值。对于LCD投影电视机执行伽马校正，使得基本在LCD饱和点调整RGB信号的伽马值，并且还调整白/平衡(W/B)。在最亮点(16灰度)的基础上执行相邻灰度的伽马调整和W/B调整，使得该W/B在图像的整个灰度水平上一致。调整前的16灰度的图像模式显示黑色与白色信号饱和，并且W/B在任何点失真。由于仅在16个点执行这样的伽马调整，则通过线性插值获得这16个点的两个相邻点间的值。因此，如在图3中所示，可获得作为基于间隔的分段线性逼近的逆伽马校正曲线。

如果将这样的校正曲线施加至仿真器，并随之用16灰度级模式检查，容易发现，在曲线尖锐弯曲的部分产生条带效应(这是一种色调未平滑变化，并且显示条带状边界的现象)。另外，该条带效应在图像中出现，类似轮廓线。在分析了对于100个LCD投影电视机测量的伽马曲线后，可以得出结论，上述问题主要在图像的深色部分出现。因此，可将以一维方程形式表示和分段线性形式表示的伽马曲线改善为曲线，其最终形状是弯曲的，并且其输入和输出分别为256水平和1024(10比特)水平。

数字视频信号的伽马校正意味着数字信号值由另一数字信号值代替的过程。在这样的过程中，由于数字信号比特数的限制，伽马校正后的色调间隔被极度放大。当在图形中表示16个色调的伽马值时，彼此不同的色调值在图形中有完全相同的表示，这是由于约100～256个比特的比特分配损失造成的。因此，在显示器上出现量化噪声。

根据本发明的UDAM为一种图像处理系统，其优化调整色调，并应用至所有显示装置，例如LCD、PDP、DLP等。该UDAM分为UDAM芯片和UDAM软件。该UDAM芯片10有效地执行伽马校正，并具有用于输入/输出接口的简单特性，使得可通过PC的串行接口发送用于伽马校正的数据。该UDAM软件具有这样的特性，基于曲线拟合功能，利用相比于该现有技术测量数据较少量的数据获得色调调整曲线。

为了消除上述色调调整方法中的问题之一的条带效应，其由分段线性逼近的伽马曲线引起，本发明对于RGB通道的每一个生成补偿LUT。为了生成该补偿LUT，利用曲线拟合算法。

该曲线拟合支持，能够说明离散数据的趋势。对此，必须消除离散数据(采样的色调数据)间的任意点处的值。因此，必须将该数据表示为曲线，以获得中间估计值，并将复杂的函数改变为简单的格式。在这种情况下，必须在任意数量的离散点计算该函数值。之后，利用插值将该计算值表示为简化的函数。最小平方逼近用于获得最适合给定数据的逼近函数。这里，作为给定数据间值的各个差别获得误差，并且对逼近函数进行平方，并随之求和所有平方的值。通过下列过程获得最适当的逼近函数。也就是，如果下列方程中的第k个多项式定义逼近函数，则将误差定义为该给定数据与该多项式间的差值。

例如，如果采样数据点为(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)，可获得下列方程。

y＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k

$E^2=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left[(y_i-(a_0+a_1{x}_1+...a_k{x_i}^k)\right]}^2$

最小平方回归中的最优解为最小化误差平方和的逼近函数的系数值。这样的解意味着利用最小平方回归从给定数据中搜索最准确的逼近曲线。

在上面方程经第k阶逼近多项式的系数微分后，如果得到的方程等于零，则它们可由下列方程表示。

$\frac{\∂\left(E^2\right)}{\∂a_0}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}[y-(a_0+a_{1}x+...+a_k{x}^k)]=0$

$\frac{\∂\left(E^2\right)}{\∂a_1}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}[y-(a_0+a_{1}x+...+a_k{x}^k)]x=0$

$\frac{\∂\left(E^2\right)}{\∂a_k}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}[y-(a_0+a_{1}x+...+a_k{x}^k)]x^k=0$

这些方程可表示如下，作为上面方程的展开。

$a_{0}n+a_1\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i+...+a_k\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^k=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i$

$a_0\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i+a_1\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2+...+a_k\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^{k+1}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{y}_i$

$a_0\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x_i^k+a}_1\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^{k+1}+...+a_k\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^{2k}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^k{y}_i$

下面以矩阵形式表示这些方程。

下面以范德蒙德(Vandermonde)矩阵表示这些方程。

以矩阵形式表示的方程可表示为Y＝XA。也就是，当两边都乘以X^T时，该方程变为X^TY＝X^TXA的形式，称其为范式系统。这里，范式系统的解称为最小平方解。最后，通过下列方程获得该逼近多项式的系数矩阵。

A＝(X^TX)^-1X^TY

这样，将该最优解(系数值)代入该第一个方程，以获得逼近多项式。其后，当将0～255的值代入输入x时，生成对于RGB信号的每一通道的256个LUT。因此，可通过几个测量的数据采样获得平滑逼近曲线。

在曲线拟合中，表示给定数据值趋势的平滑度与逼近曲线的阶数和给定数据采样的数量密切相关，其通过实验获知。这里，可以人工地或自动地确定测量的数据采样的数量。诸如LCD、PDP的显示装置利用7个测量的数据采样获得色调调整曲线。另外，CRT利用8个测量的数据采样获得色调调整曲线。

在各种情况中获得的实际图形可通过仿真实验检查。因此，通过利用Matlab的仿真实验发现，数据采样的数量为七，并可能具有第6阶逼近多项式。当数据采样的数量降低或该阶数升高时，该设备不能准确地通过该给定数据，而使数据进一步偏离准确的表示。另外，还产生振荡曲线的现象。因此，该设备不能如实地执行其操作。

由于提出的曲线拟合的功能，现有技术的伽马曲线，其为分段线性逼近，可平滑地变为如图4中所示。另外，测量数据采样数量的降低使得降低生产线中伽马校正所需的时间成为可能，并且还可简化制造过程。

如上所述，所有显示装置必须执行色调调整过程，其进行显示元件特性的校正和逆伽马校正，以在其上显示希望的图像。该色调调整过程的逆伽马校正用于在不包括CRT的显示装置中进行重新校正。另一方面，现有技术的伽马校正基本上在图像源中执行，以符合CRT的特性。在识别出显示元件的特性，以调整色调调整过程后，在该识别的基础上进行该特性的补偿，并且获得进行逆伽马校正的色调曲线。

该显示装置的色调调整过程为获得精确的色调曲线的过程。这样的色调调整处理的结果取决于几个过程的结构，涉及是否精确地获得色调曲线和用多少数据比特表示该色调曲线。目前，配置LCD投影电视机，使得去往和来自该色调曲线的输入和输出为256个色调的数字数据(8比特)和1024个色调的数字数据(10比特)。当LCD投影电视机中的10比特色调曲线产生量化噪声时使用该色调调整过程，使得在电视机显示器上显示的图像中出现明显的轮廓现象。

在色调曲线的中间区域，即输入色调为100～220的附近，由于该色调曲线的斜度较缓，则1024个色调输出不能完全表示变化输入色调。也就是，尽管输入色调彼此不同，但由于输出色调的缺失，这些不同的输入色调由相同的输出色调映射，其引起量化噪声。该量化噪声产生图像中的轮廓。

为了解决此问题，必须将量化噪声降低至小于其预定水平，其不能由用户发送。为此，这些方法中的一个将增加色调曲线的输出色调的比特数量。该方法具有缺点，因为必须改变现有技术的所有硬件设计，并且某些显示装置，其元件具有较陡峭的斜度特性，例如LCD投影电视机，必须增加输出色调的比特数量。

为了解决上述问题，本发明提供误差扩散技术，其能够完全消除轮廓，而不增加现有技术的输出色调的数量。

该误差扩散技术为半色调领域内的技术。“半色调”为这样一种技术，其中，具有各种色调的图像由仅具有黑和白两个色调的打印机显示。如果图像仅由两个色调显示，而不应用半色调技术，则会在显示的图像上出现严重的致命轮廓。另一方面，如果将该半色调技术应用至图像，则用户将看到出现由多个色调显示的图像。

这样，该半色调技术为这样一种技术，其使用户不能有效地分辩相对大的量化噪声，该量化噪声在一种状态中生成，在该状态中，许多色调，例如256个色调，由两个色调显示。该半色调技术用于解决在LCD投影电视机中由于色调缺失造成的轮廓现象的问题。

在半色调技术中有两项典型技术，有序抖动与误差扩散。该有序抖动为这样一种技术，其中，每一色调由两个色调的矩阵表示，使用户可观看到由多个色调表示的图像。该有序抖动具有优点，因为它基于预定的矩阵为每一色调确定二进制值，其处理速度快。另一方面，该有序抖动还具有缺点，因为其在图像中生成令人讨厌的规则图案。

该误差扩散为这样一种技术，其中，每一像素由两个色调显示，并且如果像素具有误差，则将该误差扩散至与具有该误差的像素相邻的像素。不像该有序抖动技术，该误差扩散技术具有优势，因为其能够提供更好的图像质量并显示所有色调。

这里，在产生的误差通过误差滤波器时，将其扩散至相邻像素。这样，在整个图像中重复进行扩散，使得获得二进制编码的图像。在目前执行该误差扩散的位置处可生成误差值。在这样情况下，该误差值意味着输出像素比输入像素暗或者亮。因此，当该误差扩散至相邻像素时，该相邻像素变量或变暗。通过这样的过程，二进制图像的平均亮度类似于输入图像的平均亮度。这样，不像该有序抖动技术，该误差扩散技术可获得更好的图像质量，而没有规则图案。

本发明向其中出现轮廓的LCD投影电视机引入误差扩散技术。如上所述，该误差扩散技术为这样一种技术，用户因此不能有效地分辩较大的量化噪声，该量化噪声在诸如256个色调的许多色调由两个色调显示的状态中生成。该误差扩散技术能够解决由于LCD投影电视机中的色调缺失造成的轮廓现象问题。应用至该LCD投影电视机的误差扩散技术能够基于1024个色调而不是2个色调显示误差扩散的结果。因此，可有效地消除该轮廓，并因此用户几乎看不到误差扩散的图像和原始图像间的图像质量任何差别。

图5表示用于说明在根据本发明的UDAM芯片中采用的误差扩散技术的示意性框图。参考图5，该曲线拟合部分110接收8比特信号并输出16比特信号。10比特量化器70将来自曲线拟合部分110的16比特信号转换为10比特色调。误差扩散单元130将目前处理的用于误差扩散的像素的低5位(量化噪声)添加至与目前处理的像素相邻的像素值，并随之输出10比特的图像信号(10比特/像素)，其中消除了目前处理的像素的低5位和用于溢出的1比特。

作为结果，本发明的该UDAM芯片10利用其误差扩散功能有效地消除轮廓，该轮廓是由于在调整色调时生成的量化噪声造成。另外，由于在该UDAM芯片10中采用的该误差扩散技术可完全相同地应用于任何色调曲线，其还可用于各种显示装置，包括LCD投影电视机。

上述伽马校正的最终目标是向用户提供更好的图像质量，为了实现最优的伽马校正，必须基于它们各自的显示方式，考虑显示装置的特性，例如LCD、PDP、LCD投影仪等。例如，如图6A中所示，输入电压与CRT显示装置中的亮度是非线性的。另外，如图6B所示，由于基于增加驱动信号的持续时间成比例地增加该图像的亮度，确定PDP显示装置的亮度，则该输入电压与亮度成线性比例。因此，从向CRT电视机广播的广播站接收电视信号的PDP电视机必须执行不同于CRT电视机伽马校正的伽马校正。此外，如图6c中所示，LCD显示装置具有不同于诸如CRT和PDP的显示装置输入电压-亮度关系的输入电压-亮度关系。由于亮度与LCD中的透射成比例，则该LCD显示装置需要另一伽马校正，其不同于其它显示装置的伽马校正，例如CRT和PDP。

在利用各个显示装置的伽马特性信息时，在本发明提出的色调调整设备可执行适用于任何显示装置的伽马校正。

图7表示用于设置色调调整曲线的菜单示例。参考图7，用户可利用“RGB值”选项向该菜单直接输入R、G和B的各个伽马值，并利用“采样”选项选择采样色调数据的数量。当选择“清楚所有”按钮时，删除所有存储的色调调整曲线。当选择“曲线拟合”按钮时，执行曲线拟合功能。当选择“下载”按钮时，从微控制器30或外部下载色调调整曲线。另外，用户可利用“浏览查找表”检查对应于各个输入色调的R、G和B值，并且还检查R、G和B颜色的各个伽马曲线。

本发明提出可应用至各种显示装置的色调调整设备。本发明的色调调整设备包括能够利用误差扩散消除量化噪声的图像处理芯片，和具有曲线拟合功能的软件，使得能够利用少于现有技术方法的数据执行色调调整。

本发明具有优势，在于因为设计该色调调整设备使得其可应用至所有显示装置，并且即使数据量较小，也可产生比现有技术色调调整方法好的效果，这样可增加生产线效率。另外，本发明还具有优势，因为UDAM芯片与软件可直接应用至各个生产线、VHDL和窗口编程。

对于本领域的技术人员将显而易见，可在本发明中可进行各种修改和变化，而不脱离本发明的精神与范围。从而，本发明旨在涵盖所提供的本发明的修改和变化，它们处于所附权利要求及其等效物的范围之内。

Claims (20)

1.一种调整显示装置色调的方法，其包括以下步骤：

根据接收的图像信号的电压电平采样色调值；

利用该采样的色调值生成色调调整曲线；以及

基于该色调调整曲线调整输出图像的色调。

2.权利要求1所述的方法，其中，该采样步骤包括以下步骤：

确定将要采样的色调值的数量；以及

利用该确定的数量根据该接收的图像信号的电压电平采样该色调值。

3.权利要求1所述的方法，其中，该生成步骤包括在将该采样的色调值代入预定方程时生成该色调调整曲线的步骤。

4.权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

将16比特/像素的图像信号量化为10比特/像素的数据；以及

向相邻像素扩散对应像素的图像信号的误差。

5.权利要求4所述的方法，其中，该图像信号的误差为16比特图像信号的低5位。

6.一种调整显示装置色调的设备，其包括：

用于根据接收的图像信号的电压电平采样色调值，并且用于利用该采样的色调值生成色调调整曲线的控制器；以及

用于基于生成的色调调整曲线调整输出图像色调的曲线拟合部分。

7.权利要求6所述的设备，其中，该控制器将该采样的色调值代入预定方程，以生成该色调调整曲线。

8.权利要求6所述的设备，其中，该曲线拟合部分将8比特/像素的图像信号转换为16比特/像素的图像信号。

9.权利要求6所述的设备，其中，该曲线拟合部分以查找表格式存储不止一个的色调调整曲线。

10.权利要求6所述的设备，进一步包括：

用于将从该曲线拟合部分输出的16比特/像素的图像信号量化为10比特/像素的数据的量化器；以及

用于向相邻像素扩散对应像素的图像信号误差的误差扩散单元。

11.权利要求10所述的设备，其中，该误差扩散单元向相邻像素扩散16比特/像素的图像信号的低5位。

12.权利要求6所述的设备，进一步包括：

用于向该曲线拟合部分发送从该控制器输出的该色调调整曲线的接口单元；以及

用于在从该曲线拟合部分接收该图像信号之后，输出16比特/像素的图像信号的线缓冲。

13.一种调整显示装置色调的方法，包括以下步骤：

根据已经接收的R、G和B信号的各个电压电平采样红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)信号的各个色调；

利用采样的色调值，生成对应于各个R、G、B信号的色调调整曲线；

在存储器中存储该色调调整曲线；以及

基于存储的调整色调曲线调整R、G和B信号的色调。

14.权利要求13所述的方法，其中，生成步骤包括将R、G和B信号代入预定方程以生成该色调调整曲线的步骤。

15.权利要求13所述的方法，其中，进一步包括以下步骤：

将16比特/像素的R、G和B信号分别量化为10比特/像素的数据，以及

向相邻像素扩散每一像素中低5位的R、G和B信号。

16.一种调整显示装置色调的设备，包括：

用于根据已经接收的R、G和B信号的各个电压电平采样红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)信号色调值，并且用于利用该采样的色调值，生成对应于各个R、G和B信号的色调调整曲线的控制器；

用于在其中存储该色调调整曲线的存储器；以及

基于在存储器中存储的所生成的色调调整曲线，调整R、G和B信号色调的曲线拟合部分。

17.权利要求16所述的设备，其中，该控制器将采样的R、G和B信号的色调值代入预定方程，以生成该色调调整曲线。

18.权利要求16所述的设备，其中，该曲线拟合部分将8比特/像素的R、G和B信号分别转换为16比特/像素的R、G和B信号。

19.权利要求16所述的设备，其中，该曲线拟合部分包括用于改变/设置该色调调整曲线的菜单。

20.权利要求16所述的设备，其中，进一步包括：

用于将16比特/像素的R、G和B信号量化为10比特/像素的数据的量化器；以及

用于向相邻像素扩散每一像素中低5位的R、G和B信号的误差扩散单元。

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