CN2626004Y - 显示器图像信号的Gamma校正电路 - Google Patents

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丁勇
战嘉瑾
刘志恒
陈永强
何云鹏
缪建兵
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Abstract

一种显示器图像信号的Gamma校正电路,属于显示器技术。它至少包括由与门和D触发器组成的逻辑处理电路,与上述电路输出端及复位、数据[7:0]、时钟信号端连接的数据转换模块,与数据转换模块的输出端及en、r[7:0](或g[7:0]、b[7:0])、时钟信号端连接的查找表模块,输出经Gamma校正后的10位r、g、b信号。数据转换模块至少包括将输入的8位数据暂存的寄存器,与寄存器连接的4组10位数据的计数器,与计数器连接的寻址器。查找表模块为256×10位存储器。它可提高显示器对颜色深度的控制,避免灰度级的较大损失,有利于对比度、亮度的调整,明显改善图像质量。可广泛应用于电视、电脑用各种显示器的图像处理中。

Description

显示器图像信号的Gamma校正电路
                           技术领域
本实用新型属于显示器技术领域,更具体地说涉及用于电视、电脑等的显示器的图像信号的校正电路的改进。
                           背景技术
用于电视、电脑等的显示器的图像亮度响应与输入信号(电压)之间是非线性关系:L=Er。因此,在输入信号驱动显示器之前,必须将输入信号进行预处理。Gamma校正就是为再现正确的亮度响应对这种非线性响应采取的补偿措施,其校正函数为:L= 校正后恢复正确的线性关系。Gamma校正电路是所有显示器正常工作不可缺少的重要部件。
已有的Gamma校正电路是采用8位或更低位的Gamma校正,其中以8位的居多。这些校正电路导致图像中亮暗处的灰度级的较大损失,尤其是对暗的损失更大。从1.0~20基本上损失掉了,作为一个值处理。而且,这种情况对于图像的对比度、亮度的调整和dither处理的灵活性也有一定的影响。
本实用新型的目的,就在于克服上述缺点和不足,提供一种可以提高对于颜色深度的控制,避免图像亮暗处灰度级的损失,有利于对比度、亮度的调整和dither(消除抖动)处理,明显改善图像质量的显示器图像信号的Gamma校正电路。
                           发明内容
为了达到上述目的,本实用新型至少包括与data-ready(读数据)、r-state(r状态)、b-state(b状态)、g-state(g状态)、polk(时钟)信号端连接的由与门和D触发器组成的逻辑处理电路,与逻辑处理电路的输出端及nreset(复位)、data(数据)[7:0]、pclk信号端连接的数据转换模块,与数据转换模块的输出端及en、r[7:0](或g[7:0]、b[7:0])、pclk信号端连接的查找表模块以及与查找表模块的[9:0]输出端和pclk信号连接的D触发器。D触发器最后输出经Gamma校正后的10位r、g、b信号。
传统的8位校正处理采用newR(新R)=Rr×255,本实用新型采用的则是newR=Rr×1023。上述r-state、b-state、g-state分别代表三基色当时的数据状态。本电路的逻辑处理电路将它们分别取主要的(leading-one),产生控制信号r-w、g-w、b-w,然后相与,生成rgb-w,用它来控制indata(数据转换)模块的工作。Nreset是复位信号,电路中采用在nreset的下降沿异步复位。Pclk是时钟信号,电路中采用在时钟的上升沿触发。
本电路主要包括两个模块:数据转换模块和查找表模块(Look-Up-TableLUT)亦即r-gamma-lut、g-gamma-lut、b-gamma-lut模块。R-out[9:0]可从r-gamma-lut查表得到,即Gamma校正后的输出。G-out[9:0]、b-out[9:0]亦然。
数据转换模块至少包括将I2C总线输入的8位数据暂存的寄存器,与暂存器连接在依次输入的4个8位数据的最低位分别加上暂存在寄存器中的8位数的7~6位、5~4位、3~2位、1~0位组成4组10位数据的计数器,与计数器连接的寻址器。寻址器控制产生转换后的10位数据流的相应地址。查找表模块为256×10位存储器。
数据转换模块为专门设计的8位数据转10位的功能模块。其实现的主要功能是将I2C写Gamma表时传输来的8bit数据转换成10位的Gamma表数据,以便于将其写入10位的RAM中。具体的实现是将I2C输入的第一个8位数据先暂存在寄存器中,在随后依次输入的4个8位数据的最低位分别加上暂存在寄存器中的8位数的7~6位、5~4位、3~2位和1~0位,组成4组10位数据。这4组10位数据就是将要写入Gamma表中的数据,即data-out[9:0]。由于在数据转换过程中每隔5个为一个周期,所以在电路中设计了一个以5为周期的计数器,由它控制产生转换后的10位数据流的相应地址addr[7:0]。如此就将I2C输入的320个8位数据data[7:0]组合成256个10位数据data-out[9:0],并产生了相应的256个地址,用来写入r-gamma-lut模块。
R-gamma-lut模块为256×10的存储器,用来存储转换后的10位gamma表数据,也就是gamma校正中的查找表。它是用Xilinx的工具软件ISE4的core generator产生并嵌入到电路中的。RAM的地址为0~256,写表的时候按照地址递增顺序写入。因为R、G、B信号的位宽刚好是8位,在查表时就以R、G、B信号的值作为地址从LUT中查出相应的10位值,这就是gamma校正后的10位新的newR,即r-out。从而完成了数字图像的10位gamma校正功能。同理可得到newG、newB。
本实用新型大大提高了显示器对于颜色深度的控制,避免了图像亮暗处灰度级的损失,有利于对比度、亮度的调整和dither处理,明显改善了图像质量。它可广泛应用于电视机、电脑、监控器等装置使用的各种显示器中。
                          附图说明
图1为本实用新型的电路结构原理图。
图2为数据转换模块的方框图。
图3为数据转换模块的电路图。
图4为显示器的亮度曲线图。
图5为gamma校正曲线图。
图6为经gamma校正后的曲线图。
                        具体实施方式
实施例1.一种显示器图像信号的Gamma校正电路,见图1。为简化,图中只画出了r-out[9:0]的一种情况。它至少包括与data-ready(读数据)、r-state(r状态)、b-state(b状态)、g-state(g状态)、pclk(时钟)信号端连接的由与门和D触发器组成的逻辑处理电路1,与逻辑处理电路1的输出端及nreset(复位)、data(数据)[7:0]、pclk信号端连接的数据转换模块2,与数据转换模块2的输出端及en、r[7:0](或g[7:0]、b[7:0])、pclk信号端连接的查找表模块3以及与查找表模块的[9:0]输出端和pclk信号连接的D触发器4。D触发器4最后输出经Gamma校正后的10位r、g、b信号。图3所示,数据转换模块2至少包括将I2C总线输入的8位数据暂存的寄存器5,与寄存器5连接在依次输入的4个8位数据的最低位分别加上暂存在寄存器5中的8位数的7~6位、5~4位、3~2位、1~0位组成4组10位数据的计数器6,与计数器6连接的寻址器7。寻址器7控制产生转换后的10位数据流的相应地址。图1中查找表模块3为256×10位存储器。图2中虚线框表示的是分拆的一个8位数据,将其相应的2位分别加在其它4个数据的最低位,形成4个10位数据。
图4示出了显示器的原始亮度曲线,为非线性关系。图5示出了gamma校正曲线。图6示出了经gamma校正后的亮度曲线,已经调整为较理想的线性关系。经I2C输入的8位数据已转换为10位数据data-out[9:0],并产生了相应的256个地址addr-out[7:0]。然后在时钟信号的控制下将data-out[9:0]写入查找表模块,完成写表工作。Gamma校正时,在每个时钟的上升沿以输入的r、g、b信号值做为地址,从查找表模块中查出相应的10位数值作为输出r-out[9:0]、g-out[9:0]、b-out[9:0],实现Gamma校正功能。
实施例1可提高对于颜色深度的控制,避免图像亮暗处灰度级的较大损失,明显改善图像质量。它可广泛应用于各种显示器的图像处理中。

Claims (3)

1.一种显示器图像信号的Gamma校正电路,其特征在于它至少包括与data-ready读数据、r-state状态、b-state状态、g-state状态、pclk时钟信号端连接的由与门和D触发器组成的逻辑处理电路,与逻辑处理电路的输出端及nreset复位、data数据[7:0]、pclk信号端连接的数据转换模块,与数据转换模块的输出端及r[7:0]或g[7:0]或b[7:0]三者之一、en、pclk信号端连接的查找表模块以及与查找表模块的[9:0]输出端和pclk信号连接的D触发器,D触发器最后输出经Gamma校正后的10位r、g、b信号。
2.按照权利要求1所述的显示器图像信号的Gamma校正电路,其特征在于所说的数据转换模块至少包括将I2C总线输入的8位数据暂存的寄存器,与暂存器连接在依次输入的4个8位数据的最低位分别加上暂存在寄存器中的8位数的7~6位、5~4位、3~2位、1~0位组成4组10位数据的计数器,与计数器连接的寻址器,寻址器控制产生转换后的10位数据流的相应地址。
3.按照权利要求1或2所述的显示器图像信号的Gamma校正电路,其特征在于所说的查找表模块为256×10位存储器。
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