TW420949B - A tunable flicker reduction method by using background-based adaptive flicker reduction for converting VGA data format into TV data format - Google Patents

Description

420949 五、發明說明（1) 本發明是關於將圖形（graph i c )和視訊影像 (video)資料VGA格式轉換至TV格式之介面，更精確的 說是一種以背景畫面為基礎之可調式閃爍表減且同時 能兼顧品質之改善方法與裝置。 發明之背景： 近幾年來，將資料從VGA格式轉換至TV格式已存 在於各種應用之t，VGA資料掃描格已有非凡之進 步，然而TV系統始終停留在交錯掃描方式。因為這種 不同袼式轉換，當資料從VGA格式轉換至TV格式時， 假如相鄰掃描線間存在著很大的差異時，則閃燥之現 象將無可避免的發生。如何降低轉換時之閃爍是非常 重要的，通常的方法是犧牲垂直掃描之解析度及邊^ 之清析度來達成減少影像（p ic ture )閃爍的現象。 通常對電腦而言，VGA資料影像（Picture)只是一 種圖形（graphic)資訊’然而，因為數位影音（DVD)光 碟的流行’ VG A資料已包含圖形（gr aph i c )及視訊影像 (video)資訊；按常理’從頻譜的觀點而言，圖形 (graphic)資料佔有比較多之高頻成份，同時明亮度 的變化也比較大’所以閃爍的問題也就特別嚴重。從 另一觀點而言，視訊影像（video)資料佔有比較少之 高頻成份及較小之明亮度變化’所以這閃爍問題就不 是那麼重要。

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大部分閃燦哀減的方法，通常未將影像 (p 1 cture)資料間之内容與相互間關係加以考慮。為 了減少閃蝶’會以運算方法對整個影像（p i c t u r e )力0 以處理，不過這同時亦可能使影像（picture)變得模 糊。 為解決此一問題與改進影像（picture)的品質， 已有一些可解決的公開技術已被採用，例如美國第5， 8 9 4，3 3 0號專利。然而仍有一些重要論點常被忽略， 例如背景影像（picture)對人類眼睛的影嚮。因為人 類眼球的特性，人的眼睛對於高亮度的背景特別敏 感’這也使得閃爍變的更加顯眼，因此，就更需要能 考慮背景而同時能閃爍衰減及兼顧影像（picture)畫 質的技術。 發明概述： 本發明的主要目的就是提供以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減的VGA格式轉換TV格式之技術，在 本創作中，影像（picture)被分類成游標（cursor)、 圖形（g r a p h i c)、視訊影像（v i d e 〇)資料及次影像 (sub-picture) D除了視訊影像（vide〇)資料，其他部 分通常以圖形（graphic)資料處理’為了改善影像

C:\專利\880192.ptd 第6頁 420949 五、發明說明（3) (picture)的解析度，只有圖形（graphic)部分資料會 被作閃爍衰減處理，因為視訊影像（v i deo)資料在轉 換中並不會有嚴重的閃爍現象。 本發明之另一目的是主動提供一個以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduct ion) 之可調式閃爍衰減演算法，當要作可調式閃爍衰減處 理時，背景的亮或暗是以現有圖素的中間值（mean value)為計算基礎。絕對差異值（Diff value)的定義 是依據現有圖素與上下相鄰兩畫素間之差計算而得， 這中間值（mean value)與差異值（Diff value)同時亦 決定什麼時候該作以背景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之可調式閃爍衰減方 法。閃爍衰減有四種不同的程度分別是強度、中度、 輕度及不需要作處理。 假如現有背景的圖素太亮及對比很強，則就應該 作強度閃爍衰減處理’因為在這種狀況下，人的眼睛 對於閃爍現象是非常的敏感的。反之，假如背景的圖 素是昏暗以及對比很弱’則就不需作閃爍衰減處理， 這是為了改善影像（picture)的品質。 本發明之進一步目的是為了提供一個容易實現的 以背景為基礎（background-based adaptive flicker

C:\專利\880192. ptd 第7頁 420949 五、發明說明（4) reduction)之可調式閃爍衰減方法D根據本創作以背 景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之可調式閃爍衰減處理可用簡單的硬體就 可實現’只需用一些位移電路及一些簡單電路就可實 現此一閃爍衰減處理裝置，所以本發明只需用非常低 的成本便能實現此一裝置。 本發明的目的及改善以下將會有非常詳細的說明 在最佳的實施例及圖式之中。 圖式簡單說明： 圖一：為本發明以背景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之可調式閃爍衰減處 理系統之最佳實施例的方塊圖。 圖二：為VGA影像（picture)顯示的不同部分組成圖。 圖三：為本發明決定什麼時候該對影像（p i c t ur e)應 用閃燦衰減處理之流程圖。 圖四：為本發明以背景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之可調式閃爍衰減處 理之流程圖。 圖五：為本發明以背景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之可調式閃燦衰減處 理之硬體方塊圖。

C:\ 專利\880192.ptd 第8頁 420949 五、發明說明（5) 圖式標號說明： 1 0 1動態記憶體 102色彩空間轉換 103 三線式暫存器 1 04以背景為基礎之可調式閃爍衰減 5 0 1背景控制器 502選擇控制器 5 0 3閃爍衰減處理器 504多工器（Mux ) 本發明最佳實施例之詳細說明： 圖一係本發明轉換視訊影像（video)資料自VGA格 式至TV格式的系統方塊圖。從動態記憶體（dram ) 1 0 1讀取圖形（g r a p h i c)及視訊影像（v i d e 〇)資料然後 合成VGA影像資料。這VGA資料格式是一種RGB格式， 色彩間隔轉換102從RGB格式轉至YUV(PAL)或者 YQI(NTSC)格式。 本發明之閃爍衰減處理技術是由一個儲存處理過 視訊影像（video)及圖形（graphic)資料之三線式 (Three-Line)暫存器103及一以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減處理裝置1 0 4所組成，經過此一閃

C:\ 專利\880192.ptd 第9頁 420949 五、發明說明（6) 爍衰減處理之後，便可得到高畫質之τν影像 (picture)資料 ° 圖二係表示VGA監視螢幕所包含之不同型態資 訊，當於VGA監視器上欲表現在同一位置時之顯示資 料的優先順序分別為游標（cursor)、次影像 (sub-picture)、視訊影像（video)及圖形（graphic) 資訊，例如’在VGA監視螢幕中，於游標（cursor)與 次影像（sub-pi cture )已顯示於同一位置時，則圖形 (graphic)資料與視訊影像（video)資料便無法顯現。 所以決定何時應作閃爍衰減處理是非常重要的。 圖三是表示何時應作以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減處理流程圖，當VGA監視器顯示視 訊影像（video)資料時，則不須作閃爍衰減處理，若 是顯示圖形（graphic)資料時，則須作以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可调式閃爍哀減處理’相同地，游標（curs〇r)及次 影像（sub-picture)亦被視為圖形（graphic)資料，須 作閃爍衰減處理。根據圖三之流程圖，當作VGA格式 資料轉τν格式資料時’任何圖二中之圖形（graphic) 資料均可以背景資訊為基礎作處理。

CA專利\880192.ptd 第 10 頁 420949 五、發明說明（7) 圖四表示本發明以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減處理演算法之流程圖，本發明定義 中間值（mean value)與差異值（Diff value)為決定每 一圖素何時須作反閃爍（anti-flicker)處理，通常這 兩個數值是決定現有圖素應如何處理之因素。依據原 理，當背景是明亮的且圖素之對比強度很強，則須作 強度的閃爍衰減處理，若背景明亮而對比不是很強， 則只須作中度之閃爍衰減處理，尚若背景明亮而對比 很弱’則不須作任何之閃爍衰減處理，假若背景灰暗 而對比报強，則同樣地須作強度的閃爍衰減處理。 在下列敘述中，C圖素代表示將經閃爍衰減處理 過之現有圖素，U圖素及D圖素分別代表現圖素之上與 下圖素，中間值（mean value)之定義如下： 中間值（mean value) = (2*C圖素+ U圖素+ D圖素） 計算中間值（mean value)之乘法器可藉著將圖素 值向左移一位址之硬體電路而得，通常用以決定背景 資訊是用中間值（mean value)與起始值（threshold value)比較而得，背景之明亮或灰暗是依中間值 (mean value)是否大於或小於起始值（threshold value)比較而得。

C:\專利\880192.ptd 第11頁 420949 五、發明說明（8) 現有圖素之差異值（Diff value)是藉由現有圖素 與其上及下之圖素計算其差之絕對值和而得，其公式 如下： 差異值（Diff value) =絕對值（C圖素-U圖素）+絕對值 (C圖素-D圖素） 前述定義之中間值（mean value)與差異值（Diff Va 1 ue )通常是用以決定使用何種閃爍衰減模式處理現 有圖素的參數值。 當背景非常明亮且圖素對比較大時，人的眼睛對 於VGA格式轉TV格式資料之閃爍現象較敏感。假如背 厅、明τι:且差異值（Diff value)大於或等於二分之一的 中間值（mean value)，表示現有圖素之對比非常的 強，則閃爍現象將非常之嚴重，將採用強度閃燦衰減 模式處理，同時反閃爍（anti-flicker)輸出將為 R = (8*C圖素+ 4*U圖素+ 4*D圖素）/16 假如背景明亮且差異值（Diff value)是在二分之 一中間值（mean value)與四分之一中間值（mean va 1 ue )之間’則將作中度閃爍衰減處理因為這閃爍程 度將不會如前述狀況一樣嚴重，此時之反閃蝶 mm C:\專利\880192.ptd 苐 12 頁 " 420949 五、發明說明（9) (anti-flicker)輸出將為 R = (10*C 圖素+ 3*U 圖素+ 3*D 圖素）/16 若背景明亮且差異值（Diff value)小於四分之一中間 值（mean value)時，則可忽略閃爍現象，不做任何閃 爍衰減處理是為了增加垂直解析度，此時反閃燦 (anti-flicker)輸出將為 R = C圖素 當背景灰暗時，人的眼睛對於VGA格式轉TV格式 資料的閃爍現象將比較不敏感，然而當影像 (picture)中對比強於正常狀況對比時，閃爍問題將 非常嚴重。所以於本發明中，假如背景灰暗且差異值 (Diff value)大於中間值（mean value)時，閃燦現象 將作強度衰減處理。假如背景灰暗且差異值（Diff value)在中間值（mean value)與二分之一中間值 (mean value)之間’將作輕度之閃爍衰減處理，因為 人的眼睛對這輕度的閃爍仍是有感覺，此時反閃燦 (anti-flicker)圖素將為 R = (12*C 圖素+ 2*ϋ 圖素+ 2*D 圖素）/16 若背景灰暗且差異值（Diff value)小於二分之一 中間值（mean value)，則將不須做任何閃爍衰滅處 理。依據以上不同模式之閃爍衰減公式中，於作強度

C:\專利\880192.ptd 第13頁 420949 五、發明說明（ίο) 閃爍衰減處理時，其相鄰圖素將有較高之加重權值於 反閃爍（anti-flicker)輸出值中。 本發明之閃爍衰減演算法是可由硬體所實現。為 了簡化此硬體’乘法運算部分可藉由將圖素值上移一 位址實現，圖五為本發明以背景為基礎之可調式閃爍 衣減方法之最佳實施例’圖中之中間值（mean value) 方塊與差異值（Diff value)方塊是用上述之公式分別 計算現有圖素之中間值（mean va lue)訊號與差異值 (Di f f va 1 ue )訊號。 背景控制器501藉著中間值（mean value)與起始 值（threshold value)之比較來接收背景狀態，是否 作閃爍衰減處理是由觸發訊號所決定，當螢幕用以顯 示圖形（graphic)資訊時，觸發訊號是處於高電位狀 態；反而言之，當螢幕只顯示視訊影像（video)資訊 時，觸發訊號是設定於低電位狀態。 三位元控制訊號X2X 1X0是用以決定反閃爍 (an ti-flicker)方法之程度，當最大有效值位元X2是 處於高電位時，則可忽略XI及X2控制位元同時採用可 調式閃爍衰減演算法；當X2訊號是處於低電位時，則 無可調式閃爍衰減可採用；根據X1 X2二個控制位元， 將可選擇不處理、輕度、中度、強度四種模式處理整

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控制訊號與模式之選擇的關係如下：

X0 反閃爍Unti-n icker)模式 X 合適 0 不處理 1 輕度 0 中度 1 強度 其中X值表示可忽略的同時亦不影響結果。只 當觸發訊號處於高電位時，才作閃爍衰減處理，反 之，則不作閃爍衰減處理以避免降低影像（picture) 品質；選擇控制器502是用以接收中間值（]flean value)、差異值（Diff value)、背景控制器5〇ι、使 用者定義之X2X1X0之訊號及觸發訊號作為產生兩個新 的C1CO控制訊號，閃爍衰減處理器503是用以四種不 同衰減程度之反閃爍（anti-flicker)輸出，最後根據 控制Λ號C1C0 ’從四種反閃爍（anti-fiicker)訊號中 擇一作為反閃爍（anti-f丨icker)圖素R並藉由四對一 多工器504(Mux)輪出。 簡而言之’本發明提供一以背景為基礎

C:\ 專利\880192.ptd 第15頁 丨 420949 五、發明說明（12) (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減的VGA資料轉TV資料之方法與裝 置’本發明能提供比傳統方法更佳之影像（picture) 品質，本發明同時提供一易於產品化之硬體電路。 以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並 非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專 利範圍所作的岣等變化及修飾，皆為本發明之專利 圍所涵蓋。

Claims (1)

1. 420949 六、申請專利範圍 1. 一種以背景為基礎（background-based adaptive flicker reduction)之VGA資料格式轉TV資料格式之 可調式閃爍衰減方法，其包括步驟如下： 先定義一個閃爍區域規格，以作為那些區域需作為閃 燦衰減處理之依據； 依據前述定義之閃爍區域規袼，決定螢幕中顯示之影 像（picture)區域是否為閃爍區域；及 假如前述區域為閃爍區域，則以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之可調式閃爍衰減運算法作處理。 2. 如申請專利範圍1所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduct ion) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法，其螢幕所顯示之影像（picture)包括圖形 (graphic)及視訊影像（video)資訊，同時依據前述閃 爍區域規格所定義之區域，其中，圖形（graphic)資 訊為閃燦區域而視訊影像（video)資訊為非閃爍區 域。 3.如申請專利範圍2所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法，其中前述之圖形（graphic)訊資包括游標

   C:\專利\880192.ptd 第17頁 420949 六、申請專利範圍 (cursor)、圖形（graphic)f料及視訊影像（vide〇)之 次影像（sub-picture)資料。 4 ·如申請專利範圍1所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃燦衰減方 法’其中前述以背景為基礎之可調式閃爍衰減演算法 包括： (a) 根據現有圖素值及其直接相鄰之上與下之圖素， 計算中間值（mean value); (b) 依據前述之中間值（mean value)決定背景之狀 態； - (c) 根據現有圖素值及其直接相鄰之上與下之圖素的 絕對差值，計算差異值（Diff Value); (d) 依據前述中間值（me an value)與差異值（Diff value)所決定之背景狀態’選擇一合適之衰減模式。 5.如申請專利範圍4所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduct ion) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法，前述之中間值（mean value)是藉由將兩倍的前述 之現有圖素值加上其直接相鄰之上方及下方圖素值計 算而得。

   C:\專利\880192.ptd 第18頁 ^20949 六、申請專利範圍 6.如申請專利範圍4所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法，前述之差異值（Diff value)是藉由現有圖素及其 直接相鄰之上方圖素值的絕對差值與現有圖素及其直 接相鄰之下方圖素值的絕對差值相加計算而得。 7. 如申請專利範圍4所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法’背景之明亮與灰暗是藉由中間值（mean value)是 否大於起始值（threshold value)所決定，假如中間 值（mean value)大於起始值（threshold value)則表 示背景明亮’反之則表示背景灰暗。 8. 如申請專利範圍4所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減方 法’則述閃爍裳減之模式包含強度（s t r ong )、中度 (median)、輕度（mild)及不需處理（nC) reducti〇n)。 9.如申請專利範圍4所述以背景為基礎 (background'based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料袼式之可調式閃爍衰減方

   〇.\專利\880192.卩七(1 第19頁 六、申請專利範圍 法，其閃爍衰減模式包含下列步驟： A·若前述中間值（mean value)大於起始值（threshold va I ue )則表示背景明亮，反之則表示背景灰暗： B.若背景灰暗則直接跳至步驟E，反之則至步驟C ,-Ο.若 差異值 （Diff value) 小於二分之一前述 中間值 (mean value)則至步驟D，反之則至步驟G ; D.若差異值（Diff value)小於四分之一前述中間值 (mean value)則至步驟J，反之則至步驟Η ; Ε.若差異值（Diff value)小於前述中間值（mean value)則至步驟F，反之則至步驟G ; F. 若差異值（Diff value)小於二分之一前述中間值 (mean value)則至步驟J，反之則至步驟I ; G. 選擇作強度（strong)閃燦衰減處理及終止模式選擇 處理。 H. 選擇作中度（median)閃爍衰減處理及終止模式選擇 處理。 I. 選擇作輕度（m i 1 d)閃爍衰減處理及終止模式選擇處 理。 J. 選擇不作（no reduction)閃爍衰減處理及終止模式 選擇處理。 10. —種以背景為基礎（backgr〇und_based adaptive flicker reduction)之VGA資料袼式轉τν資料格式之 可調式閃爍衰減演算法裝置，其包含：

   C:\專利\880192.ptd 第20胃 420949 六、申請專利範圍 一閃燦衰減處理器，用以接受現有圖素值及其相鄰上 方與下方方之圖素值，以作為產生不處理（no reduction)、輕度（mild)、中度（median)及強度 (strong)閃爍衰減之反閃爍（anti-flicker)輸出圖素 值；及 一選擇控制器’用以選擇不處理（no reduction)、輕 度（mild)、中度（median)或者強度（strong)閃爍衰減 處之反閃衰爍（anti- flicker)圖素輸出。 11.如申請專利範圍10所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減演算 法裝置，其更包含一多工器’用以接受自閃爍衰減處 理器之反閃爍（anti-flicker)圖素輸出值及自選擇控 制器之不處理（no reduction)、輕度（mild)、中度 (medi an)或者強度（strong)閃爍衰減模式選擇訊號。 1 2 ·如申請專利範圍1 0所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料袼式轉TV資料格式之可調式閃燦衰減演算 法裝置，其更包含一中間值運算器度（Mean operator)及一差值運算器（Diff 0perat〇r)，用以接 受前述現有圖素值及其直接相鄰上方及下方圖素值， 以計算中間值（mean value)及差異值（Difi value)並

   C:\專利\880192.ptd 第21頁 420949 六、申請專利範圍 分別送至前述選擇控制器。 1 3.如申請專利範圍丨2所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減演算 法裝置’其更包一背景控制器，用以將前述中間值 (mean value)與起始值（threshold value)作比較， 同時將背景狀況訊號送至前述選擇控制器。 1 4.如申請專利範圍丨2所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減演算 法裝置’其中前述中間值是將兩倍之現有圖素值與其 直接相鄰之上方及下方圖素相加計算而得。 15.如申請專利範圍;12所述之以背景為基礎 (background-based adaptive flicker reduction) 之VGA資料格式轉TV資料格式之可調式閃爍衰減演算 法襞置，其中前述差異值（Diff value)是藉由現有圖 素及其直接相鄰上方之絕對差值與其直接相鄰下方之 絕對差值相加計算而得。