TW201727618A - 具有影像自動最佳化功能的顯示器及其影像調整方法 - Google Patents

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Abstract

一種影像調整方法，應用在具有一亮度感測器的一顯示器。該影像調整方法包含有以該亮度感測器偵測該顯示器所在位置的環境亮度，依照該環境亮度調整該顯示器的背光亮度，使用一第一修正函數調整該顯示器之具特定灰階值的像素之亮度，其中該第一修正函數根據該環境亮度而決定，以及使用不隨該環境亮度改變的一第二修正函數調整該顯示器中特定灰階值像素以外的其它像素之亮度。

Description

具有影像自動最佳化功能的顯示器及其影像調整方法
本發明係提供一種顯示器及其影像調整方法，尤指一種具有影像自動最佳化功能的顯示器及其影像調整方法。
傳統顯示器的亮度調整機制主要由使用者控制，使用者必須依據使用情境自行操作功能鍵去提高或降低顯示器的背光亮度，意即不具有影像自動最佳化的功能。新一代的顯示器係搭配有亮度感測器，亮度感測器用來偵測顯示器所在位置的環境亮度，讓顯示器可以根據環境亮度的變化自動調整其面板單元的背光亮度。此款顯示器雖然具有影像亮度的自動調整機制，但其係提高或降低面板單元中所有像素的亮度，若顯示影像中含有亮色圖案或暗色圖案，傳統的影像亮度自動調整機制會一併拉高亮色圖案的亮度、或調降暗色圖案的亮度，造成該些圖案模糊不清而難以辨識。因此，如何設計一種既能隨著環境亮度變化來自動調整背光亮度、又可辨識影像中特定圖案以維持其清晰度的顯示器設備，便為相關顯示產業的重點發展課題。
本發明係提供一種具有影像自動最佳化功能的顯示器及其影像調整方法，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍係揭露一種影像調整方法，應用在具有一亮度感測器的一顯示器。該影像調整方法包含有以該亮度感測器偵測該顯示器所在位置的環境亮度，依照該環境亮度調整該顯示器的背光亮度，使用一第一修正函數調整該顯示器之具特定灰階值的像素之亮度，其中該第一修正函數根據該環境亮度而決定，以及使用不隨該環境亮度改變的一第二修正函數調整該顯示器中特定灰階值像素以外的其它像素之亮度。
本發明之申請專利範圍另揭露一種具有影像自動最佳化功能的顯示器，包含有一面板單元、一亮度感測器、一儲存單元以及一運算處理器。該面板單元用來顯示一影像。該亮度感測器設置於該面板單元旁，用以偵測該面板單元所在位置的環境亮度。該儲存單元用來儲存複數個修正函數，該些修正函數用來修正該影像中具特定灰階值的像素。該運算處理器電連接於該面板單元、該亮度感測器和該儲存單元。該運算處理器讀取該亮度感測器取得的該環境亮度，依照該環境亮度調整該面板單元的背光亮度，並使用根據該環境亮度而決定的一第一修正函數調整該面板單元之具特定灰階值的像素之亮度，以及使用不隨該環境亮度改變的一第二修正函數調整該面板單元中特定灰階值像素以外的其它像素之亮度。
本發明之的顯示器及其影像調整方法首先會依據周遭的環境亮度相應調整面板單元的背光亮度，還外加搭配環境亮度之變化而能有不同修正函數的局部像素調整機制。面板單元的背光亮度增亮時，部分的高灰階值像素會過於刺眼，面板單元的背光亮度降低時，部分的低灰階值像素會過於黯淡，故利用第一修正函數相應調校該些具特定灰階值的像素亮度，其餘像素則配合第二修正函數進行微調或保持原數值。相較先前技術，本發明的影像調整方法能夠根據顯示器所處的環境亮度選擇適合的修正函數，相應調整面板單元的部分像素，讓使用者在不同環境下都可透過顯示器觀看舒適的顯示影像。
請參閱第1圖，第1圖為本發明實施例之具有影像自動最佳化功能之顯示器10的功能方塊圖。顯示器10能夠根據環境的亮度變化去調整其顯示影像的亮度，讓使用者得以不受環境光害影響而清楚辨識影像中的細節特徵。顯示器10包括面板單元12、亮度感測器14、儲存單元16以及運算處理器18。面板單元12依據控制指令顯示相應的影像。亮度感測器14設置在面板單元12旁，用來偵測面板單元12所在位置的環境亮度。儲存單元16儲存有複數個修正函數，可依據環境亮度的變化而選擇性套用到影像之特定像素以進行亮度變化的調整。修正函數可任意選擇為線性函數或指數型函數，端視設計需求而定。
運算處理器18電連接於面板單元12、亮度感測器14與儲存單元16。亮度感測器14可隨時或不定期地偵測周遭的環境亮度，運算處理器18會讀取亮度感測器14的偵測結果以取得當下的環境亮度，並根據當下環境亮度去調整面板單元12的背光亮度；除此之外，本發明的顯示器10還可依照當下環境亮度從儲存單元16中選取對應的第一修正函數，用來調整面板單元12中具有特定灰階值的像素的亮度，且另使用不會隨當下環境亮度改變的第二修正函數去調整面板單元12中特定灰階值像素以外的其它像素的亮度。完成第一修正函數與第二修正函數對像素亮度的修正後，運算處理器18還可進一步調整面板單元12的所有或部分像素的色彩參數，例如飽和度(Saturation)、色相值(Hue)和銳度(Sharpness)等。
請參閱第2圖至第5圖，第2圖為本發明實施例之影像調整方法的流程示意圖，第3圖為本發明實施例之面板單元12進行亮度調整的曲線示意圖，第4圖至第6圖分別為本發明不同實施例之影像像素亮度在不同環境亮度下發生變化調整的曲線圖。第2圖所述之影像調整方法適用於第1圖所示之具有亮度感測器14的顯示器10。首先，執行步驟200以及步驟202，顯示器10利用亮度感測器14偵測顯示器10所在位置的周圍環境亮度，並依照所獲取環境亮度調整顯示器10的背光亮度。儲存單元16會儲存一組預設的對比函數Cd，對比函數Cd可根據環境亮度的數值分成多個亮度區間，如第3圖所示。當偵測所得之當下環境亮度落在多個亮度區間的其中之一時，該亮度區間被選定、且透過對比函數Cd能得知其對應的背光亮度值。舉例來說，當環境亮度高於特定門檻值時，顯示器10被調整為高背光亮度；若環境亮度低於特定門檻值時，顯示器10即調整為低背光亮度。前述的門檻值可視為第3圖所示該些多個亮度區間的界線，然不限於此。總的來說，運算處理器18取得顯示器10所在位置的環境亮度後，顯示器10的背光亮度會依據對比函數Cd進行適應性調整。
步驟202係將面板單元12全部像素的亮度一併提高或降低，並不適於產出符合視覺舒適需求的畫面。故，影像調整方法接著執行步驟204，由運算處理器18判斷面板單元12的背光亮度變化。當面板單元12調整為高背光亮度時，高灰階值像素被定義成具有特定灰階值的像素，此時執行步驟206以及步驟208，利用第一修正函數Ca1降低該些高灰階值像素的亮度，且另利用第二修正函數Ca2調整該些高灰階值像素以外的其它像素之亮度。其中，第一修正函數Ca1會隨著環境亮度(或其對應的背光亮度)而有所變化，意即環境亮度落在第3圖所示各個亮度區間時分別會有對應的第一修正函數Ca1；第二修正函數Ca2則不會因環境亮度(或其對應的背光亮度)而改變。面板單元12被調整為高背光亮度時，該些高灰階值像素會過於刺眼，故可大幅度調降該些高灰階值像素的亮度(透過第一修正函數Ca1)，該些高灰階值像素以外的其它像素亮度則以較低幅度調降、甚或不需調整(透過第二修正函數Ca2)，如第4圖所示。
第二修正函數Ca2的參數不會隨著環境亮度而改變，意即無論亮度感測器14偵測到的環境亮度及面板單元12受驅使而變動的背光亮度為何，第二修正函數Ca2較佳都會保持在第4圖所示的曲線。相對地，儲存單元16存有多組第一修正函數Ca1、Cb1(然不限於此兩種)。一般情況下，影像調整方法會利用不同於第二修正函數Ca2的第一修正函數Ca1降低該些高灰階值像素的亮度；在環境亮度變得比上述情況更為明亮的時候，影像調整方法還可選擇性套用另一組第一修正函數Cb1去調降該些高灰階值像素的亮度。第一修正函數的數量和曲線變化不限於第4圖所示態樣，端視設計需求而定。
另一方面，當面板單元12調整為低背光亮度時，低灰階值像素被定義成具有特定灰階值的像素。此時運算處理器18執行步驟210以及步驟212，利用第一修正函數Ca1’提高該些低灰階值像素的亮度(或者，依據環境亮度及其背光亮度的變化，選擇性套用另一組第一修正函數Cb1’去調高該些低灰階值像素的亮度)，且利用第二修正函數Ca2’調整該些低灰階值像素以外的其它像素之亮度。如前說明所述，第一修正函數Ca1’會隨著環境亮度(或其對應的背光亮度)而改變，第二修正函數Ca2’則不會因環境亮度(或其對應的背光亮度)而有所變化。面板單元12被調整為低背光亮度時，該些低灰階值像素過於黯淡而難以辨識，故可大幅度提高該些低灰階值像素的亮度(透過第一修正函數Ca1’)，該些低灰階值像素以外的其它像素亮度則以較低幅度提高、甚或不需調整(透過第二修正函數Ca2’)，如第5圖所示。
在其它可能的變化實施例中，影像調整方法執行步驟206及步驟208後，還可選擇性另提高面板單元12中具有特定低灰階值的像素亮度，例如第6圖所示，以第一修正函數C1與C1’分別降低與提高影像的特定高灰階值像素和特定低灰階值像素，影像中不包含該些高灰階值像素與低灰階值像素以外的其它像素則以第二修正函數C2進行調整。相應地，執行步驟210以及步驟212後，亦可另行調降面板單元12中具有特定高灰階值的像素亮度，如透過第一修正函數C1與C1’調整特定的高灰階值像素和低灰階值像素，及透過第二修正函數C2調整該些高灰階值像素與低灰階值像素以外的其它像素。由於面板單元12所顯示的影像經過第一修正函數及第二修正函數的修正後可能會略有失真，影像調整方法在執行完步驟208或步驟212之後，還可進一步調整面板單元12中所有或部分像素的色彩參數，以使顯示影像能更符合真實色彩。
通常情況下，本發明的影像調整方法係直接根據亮度感測器14所測得的環境亮度調整面板單元12的背光亮度，然後再用第一修正函數與第二修正函數分別調整面板單元12中具有已知特定灰階值及其以外像素的亮度。然而，本發明還可應用其它方式判斷如何調整面板單元12中的特定像素。請參閱第7圖，第7圖為本發明實施例之面板單元12所顯示影像的灰階分佈圖。運算處理器18可根據面板單元12所顯示的影像產生其灰階分佈圖，接著統計灰階分佈圖內邊界區間(如第7圖所示之虛線區域)的像素數量，最後再根據邊界區間內的像素數量，判斷影像中是否有特定像素過亮或過暗的情況，以相應判斷是否要套用第一修正函數和/或第二修正函數去調整邊界區間內像素的亮度。
綜上所述，本發明的顯示器及其影像調整方法首先會依據周遭的環境亮度相應調整面板單元的背光亮度，還外加搭配環境亮度之變化而能有不同修正函數的局部像素調整機制。面板單元的背光亮度增亮時，部分的高灰階值像素會過於刺眼，面板單元的背光亮度降低時，部分的低灰階值像素會過於黯淡，故利用第一修正函數相應調校該些具特定灰階值的像素亮度，且可視環境亮度的變化而有多組第一修正函數供選擇，其餘像素則配合第二修正函數進行微調或保持原數值。相較先前技術，本發明的影像調整方法能夠根據顯示器所處的環境亮度選擇適合的修正函數，相應調整面板單元的部分像素，讓使用者在不同環境下都可透過顯示器觀看舒適的顯示影像。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧顯示器
12‧‧‧面板單元
14‧‧‧亮度感測器
16‧‧‧儲存單元
18‧‧‧運算處理器
Cd‧‧‧對比函數
Ca1、Cb1‧‧‧第一修正函數
Ca1’、Cb1’‧‧‧第一修正函數
C1、C1’‧‧‧第一修正函數
Ca2、Ca2’、C2‧‧‧第二修正函數
200、202、204、206、208、210、212‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例之具有影像最佳化功能之顯示器的功能方塊圖。 第2圖為本發明實施例之影像調整方法的流程示意圖。 第3圖為本發明實施例之面板單元進行亮度調整的曲線示意圖。 第4圖至第6圖分別為本發明不同實施例之影像像素亮度在不同環境亮度下發生變化調整的曲線圖。 第7圖為本發明實施例之面板單元所顯示影像的灰階分佈圖。
200、202、204、206、208、210、212‧‧‧步驟

Claims (16)

  1. 一種影像調整方法，應用在具有一亮度感測器的一顯示器，該影像調整方法包含有： 以該亮度感測器偵測該顯示器所在位置的環境亮度； 依照該環境亮度調整該顯示器的背光亮度； 使用一第一修正函數調整該顯示器之具特定灰階值的像素之亮度，其中該第一修正函數根據該環境亮度而決定；以及 使用不隨該環境亮度改變的一第二修正函數調整該顯示器中特定灰階值像素以外的其它像素之亮度。
  2. 如請求項1所述之影像調整方法，另包含有： 調整該顯示器之所有或部分像素的色彩參數。
  3. 如請求項1所述之影像調整方法，其中具特定灰階值的該些像素係為高灰階值像素和/或低灰階值像素。
  4. 如請求項3所述之影像調整方法，其中該亮度感測器偵測到該環境亮度高於一門檻值時，該顯示器調整為高背光亮度，且該第一修正函數降低該些高灰階值像素的該亮度。
  5. 如請求項3所述之影像調整方法，其中該亮度感測器偵測到該環境亮度低於一門檻值時，該顯示器調整為低背光亮度，且該第一修正函數提高該些低灰階值像素的該亮度。
  6. 如請求項1所述之影像調整方法，其中依照該環境亮度調整該顯示器的該背光亮度的步驟為：判斷該環境亮度落在多個亮度區間的哪一個，並將該顯示器的該背光亮度調整成對應於該選定亮度區間的值。
  7. 如請求項6所述之影像調整方法，其中該些修正函數為分別對應於該多個亮度區間的預設函數。
  8. 如請求項1所述之影像調整方法，另包含有： 產生該顯示器之一影像的一灰階分佈圖； 統計該灰階分佈圖之一邊界區間的像素數量；以及 根據該像素數量判斷是否利用該些修正函數調整該邊界區間的像素亮度。
  9. 一種具有影像自動最佳化功能的顯示器，包含有： 一面板單元，用來顯示一影像； 一亮度感測器，設置於該面板單元旁，用以偵測該面板單元所在位置的環境亮度； 一儲存單元，用來儲存複數個修正函數，該些修正函數用來修正該影像中具特定灰階值的像素；以及 一運算處理器，電連接於該面板單元、該亮度感測器和該儲存單元，該運算處理器讀取該亮度感測器取得的該環境亮度，依照該環境亮度調整該面板單元的背光亮度，並使用根據該環境亮度而決定的一第一修正函數調整該面板單元之具特定灰階值的像素之亮度，以及使用不隨該環境亮度改變的一第二修正函數調整該面板單元中特定灰階值像素以外的其它像素之亮度。
  10. 如請求項9所述之顯示器，其中該運算處理器在調整具特定灰階值的該些像素的該亮度後，另調整該面板單元之所有或部分像素的色彩參數。
  11. 如請求項9所述之顯示器，其中具特定灰階值的該些像素係為高灰階值像素和/或低灰階值像素。
  12. 如請求項11所述之顯示器，其中該亮度感測器偵測到該環境亮度高於一門檻值時，該面板單元調整為高背光亮度，且該運算處理器根據該第一修正函數降低該些高灰階值像素的該亮度。
  13. 如請求項11所述之顯示器，其中該亮度感測器偵測到該環境亮度低於一門檻值時，該面板單元調整為低背光亮度，且該運算處理器根據該第一修正函數提高該些低灰階值像素的該亮度。
  14. 如請求項9所述之顯示器，其中該儲存單元存有多個亮度區間的資訊，該運算處理器判斷該環境亮度落在該多個亮度區間的哪一個，並將該面板單元的該背光亮度調整成對應於該選定亮度區間的值。
  15. 如請求項14所述之顯示器，其中該些修正函數為分別對應於該多個亮度區間的預設函數。
  16. 如請求項9所述之顯示器，其中該運算處理器另產生該影像之一灰階分佈圖，並統計該灰階分佈圖之一邊界區間的像素數量，以根據該像素數量判斷是否利用該些修正函數調整該邊界區間的像素亮度。
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