TWI384884B - 彩色動態影像格式檔顯示方法 - Google Patents

Description

彩色動態影像格式檔顯示方法

本發明揭露一種有關於平面顯示器的動態影像或圖案檔的顯示方法，特別是有關於一種應用於像手機類型之液晶顯示器.彩色動態圖案顯示方法。

拜半導體技術快速發展之賜，二十世紀末所倠生的個人電腦普及化與精進，所引領的電子相關產業變化之快，例如，像是硬碟容量、DRAM容量、CPU速度、CRT(映像管技術)到液晶顯示器，網際網路等相關產業進步之神速，直叫人歎為觀止。因此，如果說個人電腦工業就像是電子業的火車頭，它帶動了許多相關電子商品的不斷翻新，一點都不為過。

在二十一世紀至今短短這幾年，液晶顯示器或可以說是電子業的新火車頭。拜具有輕薄特性液晶顯示器技術之精進，大型家電產品，像是大尺寸的液晶電視，或是小型3C產品像是MP3隨身聽、PDA、數位相機、數位相框與手機等更多樣的電子隨身產品，都離不開要使用液晶顯示器。

如今，若說電子產品新的重心已轉為手機也一點不為過，當手機的功能不再只是單純的通話或接收使用的功能，而是把上述多樣的電子隨身產品集於一身後，再加上3G手機的日益普及，利用手機上網、購物、訂票，行動電視，而使得其受歡迎度一點也不亞於個人電腦，甚至其重要性已有有過之而無不及之程度。

然而，一般而言，就以現實面來說受限於手機之體積，其記憶體容量、上網頻寬之限制，而使得其就某些條件而言，仍然不如一筆記型電腦。就以利用手機看影片來說，其影片格式多屬於被壓縮的檔案如MP4、或AVI格式。而使得這些來源圖檔之畫框變換速率，例如24 H_Z 一般都會小於克服人類視覺暫留所需的最小值50至60H_Z ，甚至動畫圖檔所需的96H_Z 或120H_Z 。因此，目的播放畫框時間是不等於來源圖檔之畫框時間的。

為此，習知技術在來源圖檔之畫框時間等於二倍、三倍、四倍或五倍於目的播放畫框時間時，例如二倍時，則第一目的播放畫框時間就會採取相對較低的電壓值，而使其正關係變化的明視度低於目標值，而在第二目的播放畫框時間時才達到目的電壓值。

也因此，儘管第一目的播放畫框時間及第二目的播放畫框時間下所播放之畫面是有變化的，但是兩個目的播放畫框時間下之總明視度是低於來源者。此外，為避免過暗，第一目的播放畫框時間之畫面之明視度通常就會接近於第二目的播放畫框時間下的明視度，而使得畫面像是被輕微定格一樣，本發明可解快習知技術的問題。如圖1a所示，為以24 H_Z 的畫框變換速率時，某一畫素在連續三個畫框時間下，其中，在第一個目的畫框時間t₁ 所對應電壓V₁ ，第二個目的畫框時間t₂ 所對應電壓V₂ ，第三個目的畫框時間t3所對應電壓V3的電壓資料示意圖。圖1b所示的示意圖為播放時，例如以72H_Z 畫框變換速率播放速率時，每一來源畫框，在播放時，其中，在第一個播放畫框時間t₁ 所對應明視度R₁ 所對應的三個目的畫框分別R_1.1’ 、R_1.2’ 、R_1.3’ 等三的階段到達目標的明視度，第二個播放畫框時間t₂ 所對應明視度R₂ 分別R_2.1’ 、R_2.2’ 、R_2.3’ 等三的階段到達目標的明視度，第三個目的畫框時間t₃ 所對應明視度R₃ 分別R_3.1’ 、R_3.2’ 、R_3.3’ 等三的階段到達目標的明視度，因此，當下一個來源畫框之信號電壓高於當前畫框之信號電壓時，每一來源畫框所對應之三個目的畫框播放之總明視度是低於該對應來源畫框之明視度的示意圖。而反之因此，當下一個來源畫框之信號電壓低於當前畫框之信號電壓時，每一來源畫框所對應之三個目的畫框播放之總明視度是高於該對應來源畫框之明視度的示意圖。

習知技術的另一較簡單的作法是每個對應於來源畫框時間下，目的播放畫框都送同一筆資料，如此雖容易處理，但因來源畫面不足，將會因為液晶面板液晶反應時間的問題，而造成影像模糊。

有鑒於此，本發明之一目的便是提供一解決上述問題之方法。

本發明揭露一種彩色動態影像格式檔之顯示方法，該彩色動態影像格式檔之來源畫框變換速率小於顯示器之目的畫框變換速率。為使目的播放之彩色動態影像格式檔畫框時間與來源彩色動態影像格式檔之畫框變換速率一致，至少包含以下步驟，首先，量測三原色之電壓值和明視度之關係以分表製作電壓值和明視度對照關係之三個查察表，隨後，將當前來源畫框時間之每一畫素之電壓值依據上述三個查察表取得明視度。接著，再計算在來源畫框時間下明視度對該來源畫框時間之積分值，以作為對應之每一目的播放畫框時間下之插黑電壓值和過電壓值選取之依據。該插黑電壓值和過電壓值同樣也依據該三個查察表取得明視度，且對應之所有目的播放畫框時間下之插黑電壓值和過電壓值所對應之明視度對目的播放畫框時間積分值總合大致相等於來源畫框時間下之明視度對目的播放畫框時間積分值。

有鑒於液晶顯示器畫框變換速率(frame rate)典型都是在60至75H_Z 即足以夠應付視覺暫留效應，而動態圖檔需要更快的畫框變換速率例如120H_Z 。然而，目前流行於枋間或自網際網路的下載動態影音格式檔案，受限於頻寬的限制或記憶體大小，多為AVI格式或MP4格式。這些檔案格式每秒僅約提供24張左右的圖檔而已，即為24 H_Z ，而一如先前技藝所述，傳統的播放方式為使較快的播放速率免於因來源圖檔不足所造成的窘態，多採取一來源圖檔重覆顯示多次的方式，而又為避免不真實，又會採取第一次播放時未達到目標圖檔之明視度，直到對應於來源圖檔之畫框時間之最終一次播放時才達到目標圖檔之明視，如此，要不是使得畫面顯得不真實。就是比來源圖檔之明視度來得暗。

而習知技術的另一較簡單的作法是對應於每一來源畫框時間下之每個目的播放畫框都送同一筆資料，如此，將會使得畫面較模糊。

本發明的方法可以解決先前技藝的問題。

依據本發明之一實施例，每個畫素的紅、綠、藍三個子畫素是個別處理的，以達到色彩管理、色溫調整之目的。本發明的方法主要包含插黑(black insertion)和過電壓(over－voltage)處理，結合查察表(look－up table)來達成。

一如公眾所知，每一畫框時間內之一播放畫面(或稱畫頁)是由數萬或數十萬畫素所組成，然為方便說明起見，以下的說明僅就一畫素之三個子畫素來說明。以一畫素替代一畫頁說明的理由是基於畫頁之其他畫素的處理法是一致的。

依據本發明之一實施例，請參考圖2所示的流程圖，首先，如步驟100所示，對紅、綠、藍三原色分別製作信號電壓值由高電壓值至低電壓值或由低電壓值至高電壓值所分別對應之明視度(brightness)在單位時間下的查察表。在此所述的明視度是一平均值。例如測量紅原色之電壓值和單位時間下明視度的關係時，是將畫面只有紅色畫素會顯示且為同一電壓值，如此，對應於該電壓值下之紅色單位畫素之平均明視度b＝(B/P)B：是紅色之總明視，P是總畫面畫素的1/3。

一般而言，信號電壓和明視度是正相關，但並不呈線性正比關係，且原色不同，信號電壓和明視度也呈現不同的正相關。因此，必須依據不同原色的電壓信號進行量測它們的明視度對紅色、綠色、藍色製作信號電壓和明視度對照表。在此”信號電壓值”是指信號電壓絕對值的最大與信號電壓絕對值的最小之間的差值，再轉換為數位後之值。以6位元解析度而言63就是最大信號電壓，0就是最小信號電壓，各原色皆是。

而每一顏色則由紅信號電壓值、綠信號電壓值、及藍信號電壓值所組成。以下所稱之電壓除非特別聲明皆是指數位電壓值0至63，以6位元解析度而言。

緊接著，如步驟110所示，求取目的畫框變換速率/來源畫框變換速率之比值K，一般而言是選取整數，以使來源動態圖檔變換時和目的播放動態圖檔能同步變換。並據此計算出每一目的畫框顯示時間，例如來源動態圖檔之畫框變換速率為20 H_Z ，即1/20秒，而目的播放動態圖檔之畫框變換速率便是60 H_Z 時，即1/60秒。

隨後，如步驟120所示，決定色彩管理顯示模式，以便為每一目的畫框時間設定插黑時間及過電壓時間及對應之電壓值。例如，當設計為偏紅色彩時，可以將對應於來源畫框時間下的紅色明視度對該來源畫框時間下積分值(以下簡稱來源紅色積分值)的明視度稍大於所對應之目的播放相同於來源畫框時間下之積分值(以下稱目的紅色積分值)，例如，為來源之紅色積分值的101%至115%而在其他例如來源藍色積分值和來源綠色積分值則分別略小於目的藍色積分值，及目的綠色積分值。例如，為85%至99%。而若希望偏綠色時，則是目的紅色積分值為來源紅色積分值之101%至115%，而其他色則為來源之85%至99%。

當然，也可以色彩管理中性處理，即各來源原色積分值與目積積分值約略相等(例如在99%至101%)。

如步驟130所示，設定插黑電壓基準值及其所佔時間比。插黑電壓所佔的時間比可以是佔0%至60%，另一較佳實施例則是佔20%至60%。最常應用的插黑電壓都是以接地的電壓為插黑電壓，但也可以做一些變化。例如，對應於一來源動態圖檔之畫框變換速率為24 H_Z ，目的動態圖檔之播放之畫框變換速率為96 H_Z 時，可以設定電壓值高於某預定數值時，插黑電壓就高於接地準位，而在低於該預定電壓數值時，就以接地準位來計算。

如步驟140所示，設定每一目的播放畫框之過電壓值。當色彩管理顯示模式被決定且，插黑電壓值也決定後，就可依據上述紅、綠、藍三原色信號電壓值和明視度(brightness)對照表，計算出選定之過電壓值。

以一實施例而言，來源動態圖檔之畫框變換速率為24 H_Z ，目的動態圖檔之播放之畫框變換速率為96 H_Z ，且也選定色彩管理顯示模式是中性時，插黑電壓也選定時，每一目的播放畫框過電壓值，將會如下說明求出。如上述，一來源畫框時間t_n 將相等於四個相等之目的畫框時間，即，第一目的畫框時間t_n1 ,t_n2 、第二自的畫框時間t_n3 ,t_n4 、第三目的畫框時間t_n5 ,t_n6 、及第四目的畫框時間t_n7 、t_n8 。其中t_n1 、t_n3 、t_n5 、t_n7 為插黑時間對應於提供V₁ 、V₃ 、V₅ 、V₇ 四個電壓。

四個插黑電壓可以全是接地電位，例如0，或者是比接地電位稍高一點的電位，視來源動態圖檔之該畫素n的電壓V_n 值而定，當來源動態圖檔的畫素原色電壓V_n 值大於64時，插黑電壓可以較高，例如2、3、4。當來源動態圖檔的畫素原色電壓V_n 值小於64時，插黑電壓則選擇較低例如0、1。

對應t_n2 、t_n4 、t_n6 、t_n8 之過動壓時間，其分別對應於提供V₂ 、V₄ 、V₆ 、V₈ 四個電壓值，四個過電壓可以是全等或比來源動態圖檔畫素電壓高，依據紅原色信號電壓值和明視度(brightness)的對照表，過電壓V₂ 、V₄ 、V₆ 、V₈ 等V_偶 分別對應於明視度R_n2 、R_n4 、R_n6 、R_n8 。而插黑信號電壓V₁ 、V₃ 、V₅ 、V₇ 等V_奇 分別對應於明視度R_n1 、R_n3 、R_n5 、R_n7 。但，請特別注意明視度並不會像數位電壓值變換般呈階梯變化，而是由較低的插黑電壓V_奇 變化為較高的過電壓V_偶 會類似於電容充電曲線變化，由較高的過電壓V_偶 變化為較低的插黑電壓V_奇 會類似於電容放電曲線變化。此外R_n1 會受到前一目的播放畫框R_(n-1)8 時間t_(n-1)8 ，而R_n8 則受到下一目的播放畫框R_(n+1)1 時間t_(n+1)1 影響。請參考圖3的示意圖。

此外依據本發明之一較佳實施例來源及目的紅色積分值需滿足以下關係式：ʃ R_n (t_n )dt_n =ʃ R_n1(tn1) dt_n1 +ʃ R_n2 (tn₂ )dt_n2 +ʃ R_n3 (t_n3 )dt_n3 +ʃ R_n4 (t_n4 )dt_n4 +ʃ R_n5 (tn5)dt_n5 +ʃ Rn6(tn6)dt_n6 +ʃ R_n7 (t_n7 )dt_n7 +ʃ R_n8 (t_n 8)dt_n8

等式左邊積分值為來源紅色積分值，而等式右邊八項積分值為目的紅色積分值。R_n (t_n )代表來源動態圖檔紅色子畫素之明視度，n代表第n個來源畫框，n₁ 至n₈ 則是對應第n個來源畫框之8個目的播放畫框。(n-1)則是在同一畫素位置之第n個來源畫框之前一畫框。(n+1)則是在同一畫素位置之第n個來源畫框 之下一畫框。

同理，來源及目的綠色積分值需滿足以下關係式：ʃ G_n (t_n )dt_n =ʃ G_n1 (t_n1 )dt_n1 +ʃ G_n2 (t_n2 )dt_n2 +ʃ G_n3 (tn3)dt_n3 +ʃ G_n4 (t_n4 )dt_n4 +ʃ G_n5 (t_n5 )dt_n5 +ʃ G_n6 (t_n6 )dt_n6 +ʃ Gn7(t_n7 )dt_n7 +ʃ G_n8 (t_n8 )dt_n8

來源及目的藍色積分值需滿足以下關係式：ʃ B_n (t_n )dt_n =ʃ B_n1 (t_n1 )dt_n1 +ʃ Bn2(t_n2 )dt_n2 +ʃ B_n3 (t_n3 )dt_n3 +ʃ Bn4(t_n4 )dt_n4 +ʃ B_n5 (t_n5 )dt_n5 +ʃ B_n6 (t_n6 )dt_n6 +ʃ B_n7 (t_n7 )dt_n7 +ʃ B_n8 (t_n8 )dt_n8

上述之V₂ 、V₄ 、V₆ 、V₈ 等V_偶 值可依據使用者對目的播放畫框之情境之喜好做順序的調整。例如順序增加、順序減少、先順序增加再減少或先順序減少再增加。此外，當目的播放的明視因此，請參考圖3a至圖3b為根據上述流程圖所描繪的來源畫框在三個連續來源畫框時間的信號電壓V₁ 、V₂ 、V₃ 對應之明視度R₁ 、R₂ 、R₃ 變化為目的播放畫框時間之信號電壓和對應明視度關係的示意圖。圖3b示包含插黑電壓(基準電壓)和過電壓V₁ ’、V₂ ’、V₃ ’及來源畫框的電壓V₁ 、V₂ 、V₃ 之關係圖。依據對紅(原色，其它藍、綠原色亦同)色信號電壓值和明視度(brightness)的對照表，及轉換為三個目的播放畫框的示意圖及所選取的色彩模式，可以據以求出V₁ ’、V₂ ’、V₃ ’。

如圖3a所示，目的播放畫框時間下，過電壓V₁ ’、V₂ ’、V₃ ’對應之明視圖R₁ ’、R₂ ’、R₃ ’對時間積分的紅色積分值和來源畫框時間下之明視圖R₁ 、R₂ 、R₃ 對時間積分的紅色積分值大致是相等的。即超出R₁ 、R₂ 、R₃ 上方的紅色積分(上斜面積)大致可以去補滿插黑時間所導致不足的明視度對時間積分的紅色積分值(即下斜面積)。

本發明的優點：1.即便一來源圖檔畫框時間大於單一目的播放畫框時間，而使得來源圖檔畫框時間是由至少2個或以上相似或相等之目的播放畫框時間所組成，但由於目的播放畫框時間都包含插黑時間及過電壓時間，而使得即使畫素內容接近於重覆出現，但因插黑時間的安排，而使得目的播放畫框內容像是有變化的。而又因過電壓時間之安排，而可以使畫面反應時間縮短。

2.由於不同原色之明視度是分開獨立調整的，因此，容易於色彩管理，或作色溫調整。

3.由於來源畫框時間下的明視度對來源畫框時間積分大致相等於每一目的畫框時間下的明視度對目的畫框時間積分之總合，因此，播放之明視度接近於不變。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100,110,120,130,140．．．為流程圖步驟

R₁ ,R₂ ,R₃ ．．．來源畫框紅色明視度

V₁ ,V₂ ,V₃ ．．．來源畫框電壓值

R_I,J’ ．．．對應於來源畫框I所播放之第J個子畫框的紅色明視度

R_I’ ．．．目的播放畫框I的紅色明視度

圖1a示如圖1a所示，為以24 H_Z 的畫框變換速率時，某一畫素在連續二個畫框時間下，其電壓資料和明視度之關係。

圖1b所示的示意圖為播放時，每一來源畫框，在播放時對應的三個目的畫框由於是分階段達到目標的明視度，因此，三個目的畫框播放之總明視度是低於該對應來源畫框之明視度的示意圖。

圖2示依據本發明之一較佳實施例的方法所描繪之流程圖。

圖3a示依據圖1a所示之來源畫框的電壓變化，依據對紅(原色，其它藍、綠原色亦同)色信號電壓值和明視度(brightness)的對照表，轉換為三個目的播放畫框的示意圖。

圖3b依據圖3a的信號電壓所繪的明視度對時間關係的示意圖。

100,110,120,130,140．．．為流程圖步驟

Claims (8)

1. 一種彩色動態影像格式檔之顯示方法，該彩色動態影像格式檔之來源畫框變換速率小於顯示器之目的畫框變換速率，至少包含以下步驟：電壓值由低至高或由高至低變化，一一量測紅原色之電壓值和明視度之對應關係以製作第一查察表；電壓值由低至高或由高至低變化，一一量測綠原色之電壓值和明視度之關係以製作第二查察表；電壓值由低至高或由高至低變化，一一量測藍原色之電壓值和明視度之關係以製作第三查察表；求取目的畫框變換速率/來源畫框變換速率之整數比值K，該K值為因應該來源畫框之目的畫框數，每一目的畫框時間t＝來源畫框時間/K；依據當前來源畫框時間下每一原色畫素之信號電壓值，並依據原色為紅、綠、藍分別查取該第一查察表、第二查察表、及第三查察表獲得每原色畫素之明視度；計算在當前來源畫框時間下該每一原色畫素之明視度對來源畫框時間之積分值；將時間t分成插黑時間t1及過電壓時間t2，該插黑時間t1下之電壓值接近於接地電位，而過電壓時間t2下之信號電壓值大於或等於該當前來源畫框時間下之信號電壓值；依據來源畫框時間下該每一原色畫素之明視度之積分值設定該第1至第K目的畫框時間下該每一原色畫素之過電壓值V₁ 至V_K 及插黑電壓值V_1’ 至V_K’ 決定色彩管理顯示模式，以分別設定各原色彩偏好度；依據該第一查察表、第二查察表、及第三查察表獲得各該過電壓值V₁ 至V_K 及插黑電壓之電壓值V_1’ 至V_K’ 以獲得每原色畫素之明視度，並分別計算各目的畫框時間所對應時間下之明視度之積分值，並且使得當前來源畫框時間下該每一原色畫素之對目的畫框時間之明視度的積分值依據上述之各原色偏好度設定大致相等或大於或小於當前目的畫框時間下之第1至第K目的畫框時間下之該每一原色畫素之明視度對目的畫框時間之積分值。
2. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之過電壓值和插黑電壓值均已數位化的數位值。
3. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之插黑電壓之電壓值V_1’ 至V_K’ 是選自電壓值=0或電壓值=個位數。
4. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之過電壓值V₁ 至V_K 是選自相等過電壓值。
5. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之過電壓值V₁ 至V_K 是選自順序增加之過電壓值、順序減少之過電壓值、先順序增加再減少之過電壓值及先順序減少再增加之過電壓值其中之一種。
6. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之目的畫框時間之插黑時間相等於過電壓時間。
7. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之每一目的畫框時間之插黑時間約佔目的畫框時間之20%至60%。
8. 如申請專利範圍第1項之彩色動態影像格式檔之顯示方法，其中上述之每一目的畫框時間之插黑時間約佔目的畫框時間之0%至60%。