TWI317118B - Method and/or apparatus to improve the visual perception of an image displayed on a screen - Google Patents

Description

1317118 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於-種改善顯示於榮幕上， 晶螢幕（LCD，液晶顯示器）影像其視覺感 及 /或裝置。 特別是，本發明是關於一種做為改善顯示於液曰 顯示器螢幕上的暗影像，即低亮度影像。 曰曰 【先前技術】 液晶顯示器螢幕是使用背光燈（為一種白 源）照明。 木 當顯示影像於液晶顯示器榮幕上時，背光燈產生 的光的一部份除了通過液晶螢幕亦會通過應為0FF的 映像點。這種被稱為「漏光」的現像會降低螢幕對比， 即顯示於螢幕上之影像其明、暗色調間的比率。 根據技術的現況，允許改善顯示於螢幕上影像之 感知的方法及裝置為業界所知。 例如，PCT國際專利公開號W02004/〇49293描述—種藉 測量一些參數的值以改善顯示於螢幕上影像感知的^ 法，影像框及單一映象點的亮度組成這些參數。與測旦 參數的值相關的，調整電路產生全球亮度控制訊號及2 地亮度控制訊號。全球調整由是光學光圈的方法執行。 1317118 又例如’美國專利公開號US 2001/0033260敘述 -種液晶顯示器裝置，包含液晶面板、做為照明液晶面 板的背光燈，偵測框照明特徵的區段及根據框的照明 徵控制背光燈以調整由背光燈所產生光的區段。 然而，這些方法沒有考慮到欲顯示影像的場景内 容之發展’其是以單-影像框的分析為基礎並根據這被 提供給影像調整。 因此，當在場景内容中發生突然的變化，如在場 景自晴朗景色轉變為不亮的室内環境或夜晚景色期 間’根據習知技術的方法沒有考慮人類眼睛對突然的改 變明顯的敏感度。 【發明内容】 …、一 π穴—裡汉吾顯示於| 幕上之影像之視覺感知之方 心乃沄及/或裝置，該方法2 /或裝置根據影像的場景内容實行並運作。 本發明的此目的及J:仙θ Μ , I 求的方法達成。U目的如切專圍㈣ 利用=發明的第，，方法及/或裝置㈣ 利用月先燈功率調整及對比 ^ ^ ^ n正M取传較尚對比率，名 -何時都不需使用最大可得背光燈功率。 ‘、、 根據本發明的方法及/或 x置口此在最暗場景中i| 1317118 作即田衫像分布圖不平衡地朝向最低照明声 實上在這種例子中，可能減少背光燈功率的功U 使黑色度降低並因此藉在訊號上作動，特別是革口 比，恢復中間照明度。 疋㈢加對 因為本方法及/或裝置在黑暗場景令運作匕 ，對比增加的結果而飽和的白色度將不產生相關： 色’且影像將因更加成對比而容易被觀察者知覺偽 根據本發明的方法及/或裝置提供觀 的影像之亮度-種漸近變化，因 °見 察者知覺為困擾的_。 ^_不會破硯 此外，根據本發明的方法及/或裝置考 ==間的亮度變化，如在晴朗景色轉;為4 的至内％境或夜晚場景時。 儿 發明的方法Jv月曰的#目的’後文將敘述執行根據本 =】的液晶面板及絲有此面板的液晶螢幕。 構之A第太一圖^執行根據本發明之方法及/或裝置的年 構之基本不意圖，其中 J木 fi，豆分柄滿赵如& 及調整區塊（1)接收影像框 板(圖中未示)背並f出-個做為調整液晶面 及做為碉整’且^的月光燈功率調整訊號pE,1+1 及㈣調整顯讀面板所安裝的螢幕（圖中未示）的影 K17118 像其對比的影像對比控制訊號Ce, m。 、、背光燈功率調整訊號pE，⑴及影像對比控制 被刀別运往產生有效背光燈功率調整訊號PE，1 + 1的電路 組件即背光燈的功率調整電路⑵；與視背光燈功率 有效調整訊號產生有效影像對比控制⑽GEi+1的電路 組件’即影像對比控制電路（3)。 第二圖詳細說明分析及調整區塊（丨），包含：計算 框（H)空間平均亮度的計算組件一區塊（4);由2N個儲 存格（5a...5n)組成的滑動暫存器（5)，優選為8位元， 其中N為整數；計算目前影像框中間亮度^與之前框 平均中間凴度之間差的絕對值的模組計算組件，由第一 加法器（7)、暫存器（9)、除法器（11)、第二加法器（13) 及計算絕對值的模組區塊（15)組成；視臨界值計算目標 功率值的計算組件一控制區塊（丨7),其運作於後文詳 細。 分析及調整區塊（1 )可在專用微處理器中執行或 更有利地，設計液晶顯示器面板的專用微處理器提供。 框Η在1時的中間亮度值乂1自基本原色r、g、b 的值中取得，如NTSC及PAL標準所定，其對基本色彩 R、G、B及白光根據下列方程式建立參考染色性：

yi = 0.299 · R + 0.587 . G + 0.114 · B 131711$ 實務上，分析及調整區塊（1)運作如下： _在每個框H，框H的中間亮度W首先在區塊（4) 中計算。之後將值71輸入滑動暫存器（5)。 加法器（7)計算滑動暫存器（9)所有儲存格的總和 Si。總和Sl儲存在暫存器（9)並且被除法器（11)區塊分 為2N個以輸出值Si/2n。這個值在加法器（13)中從目前 框的中間亮度yi的值減去。區塊（15)中計算加法器（13) 區塊的輸出值之絕對值，因此區塊（15)輸出值山= I (Si/2N-yi) |。 值ώ表示目前框中間亮度與之前框平均中間亮 度之間的距離。值ch因此為目前框i及2Ν個之前框亮 度之間近似值的指標。實務上，分析及調整區塊（1)作 為框及之前框之間差異亮度的檢定器。 控制區塊（1 7 )可產生設定yi所有滑動暫存器（5) 的儲存格（5a…5n)的指令訊號重設。這個設定的好處 將於後文說明。 第三、四圖分別詳細示意描述控制區塊（丨7)運作 的方塊圖及代表在控制區塊（17)中所使用值的函數圖 解。 控制區塊（17 )接收來自區塊（15 )輸出的訊號d i並 輸出背光燈功率調整訊號PE，m及影像對比控制訊號 1317118 i + l

Ce, 在控制區塊（17)中建立有背光 PT及對比「目標」值c” 料目‘」值 貪光k功率及對比「目標」值是根 泛的電影攝影場景經驗決定的函數來定義。析廣 根據這種分析’每個場景在經驗上被分為「亮」 $曰」，^對每-個場景已檢測亮度的中間水準。 ===_別水準位於稍低的中間亮度水 早約 20 IRE (1 1狀=7 143mV)(j 低於10 IRE的高R、G、B度值典型上不會被 例:曾加影像對比時可能相當程度地降低背 先燈料而不會因飽和而產生大量的偽色。 為了：Λ’Λ平均值40 iRE以上’場景是亮的且不需 為了心加暗色中的深度而降低f光燈功率。 -以&些觀察為基礎定義出非線型函數h，如第四 其繪出平均空間及時間上亮度水準對背光燈照 函數F.X是儲存在查找表？[]中。 :然實務上完全將燈關掉（第四圖中值〇)不太 :功牽F四：X軸上的值自[〇，1 〇 ◦]的區間到[P_，Pmax ] 的力率區間依下列函數重新線性繪製： 10 1317118 D/ioo P(p,) = ”，(Ρ_ 其申Prain大於〇。 依慣例定義為Ρτ e [〇，i〇〇] 功率減少引起的對比指奂敍 。二值疋错月光燈 加恢復的方式來2 在飽和限制内的對比增 倍，中:：I由將背光燈功率減半並將對比增加— "Β Λ將水遠具相同的亮度，但所有中間灰以上的 灰將變飽和並具有與中間灰相同的亮度。 、

這種調整在影像令不合 X 率之降低Q八女 偽色，因為背光燈功 羊之降低疋在分布圖集中於低灰階的場景令施行。 中門二到/三圖的方塊圖，在步驟<23>代表目前框i 平均中間亮度間距離的…與預 σ又臣TO界值t L比較。 若dl $ tL，流程便抵達步驟<25> ,其中在滑動暫 存，⑸輸入值^且根據方程式(謂] 汁鼻「目標」功率；另—方面’若&外，程序抵達步 :<25>，其中滑動暫存器⑸經由指令訊號重設被重 叹’所有滑動暫存器⑸的儲存格（5a...5n)被初始化為 心且「目標」功率依方程式Ρτι = F[yi]計算（在此的 視臨隸目標功率值計算即是依：若目前影像框（H)的 中間亮度（yi)與該預設複數個影像框的中間亮度 1317118 (，:2 )間的距離㈤小於或等於臨界值⑹，則按預今 值（Ρτ)，否則即按該目前影像 的函數計算該目標功率值（Ρτ))。）的中間冗度⑹ 臨界值tL由於及時避免使具差異極大場景内 框（例如晴朗風景緊接著夜晚的場 為有利。依此方式，根據本發明的方法考；; 對影像場景内容突如其來的變化的顯著敏感性：… 步^ <27〉’每2_s ^回憶的控制函數設定背 及;功率及對比的有效值，分別為^(Ρ_ΠΜ〇0])

增加Ε或減。二I在每個步驟視下列的「目標」值L

Pe, i + 1 Ρκ, i + i Pe, ill

Pe，i + Pt, i Pe，i + 若 Pe，i < pT, i 若 PE，i = PT 丨 右 PE’i > PT，i 以柄2PE1+1在步驟<29>被用來計算更新的對比值Ci 以根據下列方程式被提供到對比調整電路：

Ce，1+1 ~ Cut>i + kc [1-Ρϊ,,/100] -太二1吊數ke藉由設定來決^ ’因此面板所發出 二又而*會因對比變化而被帶向飽和）的光在 上述的背光燈功率及對比改變時仍維持固定不變。 1317118 因此對比值CE i + , Θ山a 去“丄 調整 亮度 + 1疋由兩加數組成：使用者可 決定的第一固定加數ρ 及具有在降低功率時恢復 損失及背光燈焭度目的的可變加數。 上文明顯僅是提供做為非限定作用的範例，可能 根據本發明變化或改變而不悖離本發明之範疇。 I3l7ll8 圖式簡單說明】 第—圖··執行根據本發明的# 之基本圖解的方…或裝置之架構 :圖:根據本發明的方法及/或裝置所使用之分 析調整區塊之方塊圖 圖.5兒明包含在第二圖分析調整區塊中的控制 區塊之詳細運作方塊圖 第四圖·’儲存在根據本發明的方法及/或裝置所使 用之表格中的值之曲線圖 第 第 【主要元件符號說明】 〔本發明〕 (1)分析及調整區塊 (3)影像對比控制電路 (5、9)暫存器 (7、13)加法器 (17)控制區塊 (2)背光燈的功率調整電路 (4、15)區塊 (5a_5n)儲存格 (15)模組 Η框 dl目前框中間亮度與之前框平均中間亮度 yi中間亮度 間距離的值

Pe’m背光燈功率調整訊號 CE’i + 1影像對比控制訊號

Claims (1)

1317118 十、申請專利範圍： 1. 一種改善顯示於液晶螢幕上之影像之視覺感知 之方法，該方法包含下列至少一步驟： 視目標功率值（Ρτ)的數值產生背光燈功率有效調整 訊號（Pe,U1); 視背光燈功率有效調整訊號（pE 1+1)產生有效像 對比控制訊號（CE，⑴），以便隨著該背光燈功率有效調整 訊號（PE’ m)的減少或增加來增加或減少顯示於該螢幕上 影像的對比； 其特被在於，若目前影像框（H)的中間亮度（Η)與該 預設複數個影像框的中間亮度（Si/2N)間的距離㈠丨）小 於或等㈣界值⑹，職倾複數個f彡像框的中間亮 度（S!/2N)的函數計算該目標功率值（ρτ);否則即按該目 前影像框⑻的中間亮度（yi)的函數計算該目標功率值 (Ρτ)。 2·根據中請專利範圍第i項的改善顯示於液晶勞幕 == 象：視覺感知之方法，其中該目標功率值儲存於 ’複數個不同免度的場景的觀察經驗取得的表格 中0 μ 3.根據申請專利範圍第1項的改善顯示於液晶螢幕 上之影像之視覺感知之方法，其中該臨界值允許識= 1317118 數個影像框的場景内容。 4·根據申請專利範圍第丨項 上之影像之視覺感知之方法，其中該；=於液晶發幕 燈功率有效調整訊號及控制對比的 燈的背光 號依預設時間間隔產生。 ’有放，比控制訊 5.根據申請專利範圍第4項 μ々忠你*、日姐a 1 2汉善顯不於液晶螢幕 衫像視覺感知之方法，其中時間間隔為 ::根據申請專利範圍第！項的改善顯示於液晶螢幕 上之影像之視覺感知之方法，豆中 ^ ，、Τ δ玄有效影像對比控制 矾號（Ce,1 + 1)是一可藉由使用者調整決 冷门正决疋的弟—固定加數 E, U1 (Cut’ i )及視調整背光燈的背光燈功 且刀平有政凋整訊號（P 而定的第二可變加數組成。 1 .根據申請專利範圍第6項的改善顯示於液晶螢幕 上之影像之視覺感知之方法，其中該第二可變加數由公 式kc. Π-Ρυ/ιοο]產生，其中該常數（kc)為—藉由利用 該螢幕所發出骸灰階度的光所決^，且該螢幕所發出 預定灰階度的光在背光燈功率有效調整訊號（P1⑴）及影 像對比控制訊號（CE，⑴）改變時仍維持固定不變，藉此於 降低背光燈功率時，恢復亮度損失。 2 · —種改善顯示於螢幕上之影像之視覺感知之裝 置，包含： 1317118 視目標功率值（ρτ)產生背光燈功率有效調整訊號 (PE，m)的電路組件（2); 視戈光燈功率有效調整訊號（pE ih )產生有效影像對 比控制Λ说（Ce, 1 + 1)，以便隨著背光燈功率有效調整訊號 (Ρε’ 1 + ι)的減少或增加來增加或減少顯示於螢幕上影像的 對比； 該裝置特徵在於，進—步包含： 計算預設複數個影像框⑻中間亮度⑹的計算組件 叶鼻目前影像框⑻中間亮度（yi)及該預設個影像 匡中間免度（S,/2N)間距離（di)的計算組件 13, 15); ’ ， 像框ΐρ目像框⑻f間亮度（yi)與該預設複數個影 中^度（SW間的距離⑷）小於或等於臨界值 算該目=按預設複數個影像框中間亮度（S1/2N)的函數計 声广、’功率值(Ρτ);否則即按該目前影像框⑻中間哀 度（η)的函數計算該目椤、 、旬〒間冗 9裰撼由二 率值⑹的計算組件（⑺。 景”象之Γ 範圍第8項的改善顯示於螢幕上之 办像之視覺咸知 束參上之 該裝置的直ί 該計算組件及電路組件由 褒置的專用微處理H執行。 千由 ι〇.根據申請專利範圍第8項的改善顯示於營幕上 1317118 之影像之視覺感知之裝置 板。 其中該裝置可應用在液晶面 11. 根據申請專利範圍第8項的改善顯示於螢幕上 之影像之視覺感知之裝置，其中該裝置可應用在榮幕。 12. 根據申請專利範圍第9項的改善顯示於螢幕上 之影像之視覺感知之裝置，其中該裝置可應用在液晶面 板。 13.根據申請專利範圍第9項的改善顯示於螢幕上 之影像之視覺感知之裝置，其中該裝置可應用在螢幕。 1317118 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為··第（一）圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： (1)分析及調整區塊 （2)背光燈的功率調整電路 (3)影像對比控制電路 Η框 Pe, m背光燈功率調整訊號 CE, m影像對比控制訊號 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：