TWI387355B - 用於一顯示裝置中之色彩調整方法及其相關裝置 - Google Patents

Description

用於一顯示裝置中之色彩調整方法及其相關裝置

本發明係指一種用於一顯示裝置中調整色彩的方法及其相關裝置，尤指一種透過分別調整一視訊混合訊號之色相(Hue)、飽和度(Saturation)及強度(Intensity)，進而調整該視訊混合訊號的方法及其相關裝置。

隨著通訊及顯示技術的進步，人們可以透過影像播放裝置如電視機或電腦，收看自己喜歡的影片及電視節目，同時，對於畫面品質的要求也越來越高。因此，用於顯示器的色彩調整技術也朝向易於操作及精確調色的方向發展。

人眼可分辨紅、綠、藍三原色的光，顯示器只需輸出一畫面的紅、藍、綠三色訊號，即影像訊號R/G/B，可得到接近真實的畫面品質。除了影像訊號R/G/B外，彩色電視廣播系統常用的影像訊號Y/I/Q或Y/U/V，印刷工業使用的影像訊號C/M/Y/K，數位訊號使用的影像訊號Y/Cb/Cr等，皆為常見的色彩空間(Color Space)格式。為了節省頻寬及符合相容性，習知彩色電視廣播系統不會直接傳送影像畫面的三色影像訊號R/G/B，而是傳送混合(Composite)訊號。所謂「混合」乃是指將亮度(Luminance)訊號與彩度(Chrominance)訊號夾雜在一起傳送，以相容於黑白及彩色電視系統，並節省頻寬。舉例來說，影像訊號Y/Cb/Cr中Y 為亮度訊號，而Cb/Cr為彩度訊號。

請參考第1圖，第1圖為一色彩空間之示意圖。在第1圖中，色彩空間係以紅/綠/藍/青/洋紅/黃共六軸標示。習知一六軸調色技術即根據欲調整之色彩中影像訊號R/G/B的大小關係，決定色彩落在哪個區域，接著分別進行調整。六軸調色技術可精確調色，但對使用者來說較不直覺，不易操作。

另一習知色彩調整技術則是建立一二維的查找表(Look－up Table)，以儲存各彩度訊號所對應的增益，並據以調整各色彩的彩度。然而，上述調色技術僅能獨立調整色彩的色相(Hue)及飽和度(Saturation)，無法調整色彩的強度(Intensity)。因此，若上述調色技術應用於顯示器中，使用者無法獨立調整顯示畫面的對比度。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於一顯示裝置中調整色彩的方法及其相關裝置。

本發明係揭露一種用於一顯示裝置中調整色彩的方法，包含有接收一視訊混合訊號，該視訊混合訊號包含一第一彩度訊號及一第一亮度訊號；至少根據該第一彩度訊號，產生一色相訊號及一飽和度訊號；根據該色相訊號及該飽和度訊號，產生一強度增益 參數；根據該色相訊號，產生一飽和度增益參數；根據該色相訊號，產生一色相偏移參數；根據該強度增益參數，對該第一亮度訊號進行調整，以產生一第二亮度訊號；以及根據一混合參數及該色相偏移參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生一第二彩度訊號，其中，該混合參數係根據該飽和度增益參數所產生。

本發明另揭露一種用於一顯示裝置中之色彩調整裝置，包含有一接收端、一訊號產生單元、一強度對應單元、一飽和度對應單元、一色相對應單元、一亮度訊號處理單元以及一彩度訊號處理單元。該接收端用來接收一視訊混合訊號，該視訊混合訊號包含一第一彩度訊號及一第一亮度訊號。該訊號產生單元耦接於該接收端，用來至少根據該第一彩度訊號，產生一色相訊號及一飽和度訊號。該強度對應單元耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號及該飽和度訊號，產生一強度增益參數。該飽和度對應單元耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號，產生一飽和度增益參數。該色相對應單元耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號，產生一色相偏移參數。該亮度訊號處理單元耦接於該接收端及該強度對應單元，用來根據該強度增益參數，對該第一亮度訊號進行調整，以產生一第二亮度訊號。該彩度訊號處理單元耦接於該接收端、該飽和度對應單元及該色相對應單元，用來根據一混合參數及該色相偏移參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生一第二彩度訊號，其中，該混合參數係根據該飽和度增益參數所產生。

請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一色彩調整裝置20之示意圖。色彩調整裝置20用於一顯示裝置中以調整顯示裝置的色彩設定。在此請注意，由於H/S/I格式的色彩訊號對人眼來說，較Y/Cb/Cr或R/G/B格式更為直覺，因此本發明實施例係分別對色彩訊號之H/S/I進行調整，以取得最佳化的色彩設定。

色彩調整裝置20包含有一接收端200、一訊號產生單元202、一強度對應單元204、一飽和度對應單元206、一色相對應單元208、一亮度訊號處理單元210及一彩度訊號處理單元212。接收端200用來接收一視訊混合訊號，其包含一彩度訊號C1及一亮度訊號Y1。視訊混合訊號可有不同的格式，如Y/Cb/Cr或Y/U/V。訊號產生單元202耦接於接收端200，用來根據彩度訊號C1，產生一色相訊號H及一飽和度訊號S。以Y/Cb/Cr格式的視訊混合訊號為例，彩度訊號C1包含有色差訊號Cb及Cr。色相訊號H為0至360度之範圍內的角度，表示各色彩，飽和度訊號S表示色彩的深淺，由下列方程式計算可得：H＝arctan(Cb/Cr) S＝sqrt(Cr*Cr＋Cb*Cb)

此外，色相訊號H及飽和度訊號S亦可由彩度訊號C1及亮度訊號Y1混合計算而得。舉例來說，訊號產生單元202先將彩度訊號C1及亮度訊號Y1轉換為R/G/B格式之訊號，再轉換產生色相 訊號H及飽和度訊號S。

強度對應單元204、飽和度對應單元206及色相對應單元208皆耦接於訊號產生單元202，用來根據色相訊號H及飽和度訊號S，分別產生一強度增益參數Ia、一飽和度增益參數Sa及一色相偏移參數Ha，以調整彩度訊號C1的強度、飽和度及色相。強度增益參數Ia表示彩度訊號C1必須被調整的強度增益；飽和度增益參數Sa表示彩度訊號C1必須被調整的飽和度增益；色相偏移參數Ha為一偏移角度，表示色相訊號H必須被修正的角度。

當顯示裝置接收之視訊混合訊號的飽和度很低時，視訊混合訊號的強度很容易受雜訊影響。值得注意的是，透過強度對應單元204所產生之強度增益參數Ia係一經過雜訊抑制處理的訊號。由第2圖可知，強度對應單元204與飽和度對應單元206或色相對應單元208不同，其包含有一初始強度對應單元220、一雜訊抑制單元222及一乘法器224。初始強度對應單元220耦接於訊號產生單元202，用來根據色相訊號H，產生一初始強度增益參數Ii。雜訊抑制單元222用來根據飽和度訊號S，產生一增益訊號Wg。乘法器224耦接於初始強度對應單元220及雜訊抑制單元222，用來根據增益訊號Wg，對初始強度增益參數Ii進行雜訊抑制處理，以產生強度增益參數Ia。

關於飽和度訊號S與增益訊號Wg的關係，請參考第3圖。由 第3圖可知，當飽和度訊號S小於一臨界值Sth時，增益訊號Wg可補償初始強度增益參數Ii以抵抗雜訊干擾。當飽和度訊號S大於臨界值Sth時，視訊混合訊號的強度足夠抵抗雜訊干擾，因此增益訊號Wg停止增加。值得注意的是，強度對應單元204為本發明之一實施例，凡可根據飽和度訊號S產生增益訊號Wg，並根據增益訊號Wg調整初始強度增益參數Ii之單元，皆應涵蓋於本發明所保護的範疇中。

此外，初始強度對應單元220、飽和度對應單元206及色相對應單元208係運用相同的方式分別產生參數。請參考第4圖，第4圖為第2圖之初始強度對應單元220、飽和度對應單元206及色相對應單元208之示意圖。初始強度對應單元220包含有一查找表LUT1及一內插運算單元230。查找表LUT1用來儲存複數個強度增益參數，內插運算單元230用來根據複數個強度增益參數，對色相訊號H進行內插運算，以產生初始強度增益參數Ii。類似地，飽和度對應單元206包含有一查找表LUT2(儲存複數個飽和度增益參數)及一內插運算單元232；色相對應單元208包含有一查找表LUT3(儲存複數個色相偏移參數)及一內插運算單元234。飽和度對應單元206及色相對應單元208之運作方式與初始強度對應單元220相同，不再贅述。若各個查找表所儲存之參數的數量足夠，顯示裝置亦可不進行內插運算，直接選擇對應之參數。

關於查找表LUT1、LUT2及LUT3之實施例，請參考第5圖至 第7圖。第5圖至第7圖依序為本發明實施例一色相對強度(Hue－Intensity)查找表、一色相對飽和度(Hue－Saturation)查找表及一色相對色相(Hue－Hue)查找表之示意圖。以第5圖為例，假設強度增益參數之最大值為200%，最小值為0%，當色相訊號H表示藍色時(如圖中A點)，初始強度增益參數Ii約為125%；當色相訊號H遠離藍色時，增益變成100%，即不改變。

當強度增益參數Ia、飽和度增益參數Sa及色相偏移參數Ha產生後，顯示裝置即可用以調整亮度訊號Y1及彩度訊號C1的強度、飽和度及色相。亮度訊號處理單元210耦接於接收端200及強度對應單元204，用來根據強度增益參數Ia，對亮度訊號Y1進行調整，以產生一亮度訊號Y2。在第2圖中，亮度訊號處理單元210係以一乘法器實現。於本發明之其他實施例中，亮度訊號處理單元210可為其它根據強度增益參數Ia，對亮度訊號Y1進行調整之裝置。另外，彩度訊號處理單元212係根據一混合參數M及色相偏移參數Ha，對彩度訊號C1進行調整，以產生一彩度訊號C2。在第2圖中，彩度訊號處理單元212包含有一色相調整單元214及一乘法器216。色相調整單元214耦接於接收端200及色相對應單元208，用來將彩度訊號C1與色相偏移參數Ha所形成的旋轉矩陣相乘，以產生一輸出訊號Ca。乘法器216耦接於色相調整單元214及飽和度對應單元206，用來將輸出訊號Ca與混合參數M相乘，以產生彩度訊號C2。

值得注意的是，即使色相調整單元214及乘法器216與其他單元之間的耦接關係有所改變，亦能產生彩度訊號C2。請參考第8圖，第8圖為本發明實施例一彩度訊號處理單元218之示意圖。於彩度訊號處理單元218中，乘法器216耦接於接收端200及飽和度對應單元206，色相調整單元214耦接於乘法器216及色相對應單元208。乘法器216將彩度訊號C1與混合參數M相乘產生一輸出訊號Cm，接著，色相調整單元214再將輸出訊號Cm與色相偏移參數Ha所形成的旋轉矩陣相乘，產生彩度訊號C2。

在第2圖中，混合參數M等同於飽和度增益參數Sa。換言之，彩度訊號C1除了根據飽和度增益參數Sa調整之外，可再根據強度增益參數Ia作調整。請參考第9圖，第9圖為本發明實施例一色彩調整裝置30之示意圖。色彩調整裝置30的元件及運作皆類似於第2圖之色彩調整裝置20，不同的是，色彩調整裝置30較色彩調整裝置20多包含有一乘法器300。在第9圖中，乘法器300耦接於強度對應單元204、飽和度對應單元206及彩度訊號處理單元212，用來將飽和度增益參數Sa與強度增益參數Ia相乘，以產生混合參數M至彩度訊號處理單元212。如此一來，彩度訊號C1除了根據飽和度增益參數Sa調整之外，可再根據強度增益參數Ia作調整。

由上可知，顯示裝置可透過本發明實施例之色彩調整裝置，接收彩度訊號C1及亮度訊號Y1，根據彩度訊號C1產生色相訊號H 及飽和度訊號S，並據以分別調整彩度訊號C1的色相、飽和度及強度，進而產生彩度訊號C2及亮度訊號Y2。同時，色彩調整裝置根據飽和度訊號S所產生的增益訊號Wg，調整亮度訊號Y1，因此可有效地降低雜訊對於低飽和度之視訊混合訊號的干擾。在此請注意，本發明實施例之主要目的係透過彩度訊號C1的色相、飽和度、強度之分別調整，以調整色彩。其他色彩空間格式如H/S/L或H/S/V訊號，皆可應用於本發明實施例中。

此外，第9圖之色彩調整裝置30的運作可根據一流程40而實現。請參考第10圖，第10圖為本發明實施例流程40之示意圖。 流程40包含以下步驟：步驟400：開始。

步驟402：接收端200接收視訊混合訊號，視訊混合訊號包含彩度訊號C1及亮度訊號Y1。

步驟404：訊號產生單元202根據彩度訊號C1，產生色相訊號H及飽和度訊號S。

步驟406：初始強度對應單元220、飽和度對應單元206及色相對應單元208根據色相訊號H，分別產生初始強度增益參數Ii、飽和度增益參數Sa及色相偏移參數Ha。

步驟408：雜訊抑制單元222根據飽和度訊號S，產生增益訊號Wg。

步驟410：乘法器224根據增益訊號Wg，對初始強度增益參 數Ii進行雜訊抑制處理，以產生強度增益參數Ia。

步驟412：亮度訊號處理單元210根據強度增益參數Ia，對亮度訊號Y1進行調整，以產生亮度訊號Y2。

步驟414：乘法器300根據飽和度增益參數Sa及強度增益參數Ia，產生混合參數M。

步驟416：彩度訊號處理單元210根據混合參數M及色相偏移參數Ha，對彩度訊號C1進行調整，以產生彩度訊號C2。

步驟418：輸出彩度訊號C2及亮度訊號Y2。

關於流程40中各步驟的運作及變化實施例，參考前述第2圖之色彩調整裝置20即可知，在此不贅述。流程40為色彩調整裝置30的運作流程，其混合參數M為飽和度增益參數Sa及強度增益參數Ia的乘積。若流程40應用於色彩調整裝置20，則步驟414中不需乘法器的運作，飽和度增益參數Sa直接等同於混合參數M。根據流程40，顯示裝置可調整色彩設定，同時有效地降低雜訊對於低飽和度之視訊混合訊號的干擾。

由前可知，習知六軸調色技術對使用者來說較不直覺，不易操作。習知以彩度訊號之二維查找表調整色彩之技術，僅能獨立調整色彩的色相及飽和度，無法調整色彩的強度，因而無法獨立調整顯示畫面的對比度。相較之下，透過本發明，顯示裝置根據所接收之視訊混合訊號中的彩度訊號，產生色相訊號及飽和度訊 號，並據以分別調整彩度訊號的色相、飽和度及強度，進而調整彩度訊號及亮度訊號。如此一來，使用者可獨立調整顯示畫面的對比度，使顯示畫面的色彩及對比符合使用者的要求。

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。

20、30‧‧‧色彩調整裝置

200‧‧‧接收端

202‧‧‧訊號產生單元

204‧‧‧強度對應單元

206‧‧‧飽和度對應單元

208‧‧‧色相對應單元

210‧‧‧亮度訊號處理單元

212、218‧‧‧彩度訊號處理單元

214‧‧‧色相調整單元

216、224、300‧‧‧乘法器

220‧‧‧初始強度對應單元

222‧‧‧雜訊抑制單元

230、232、234‧‧‧內插運算單元

LUT1、LUT2、LUT3‧‧‧查找表

C1、C2‧‧‧彩度訊號

Y1、Y2‧‧‧亮度訊號

H‧‧‧色相訊號

S‧‧‧飽和度訊號

Wg‧‧‧增益訊號

Ca、Cm‧‧‧輸出訊號

Ii‧‧‧初始強度增益參數

Ia‧‧‧強度增益參數

Sa‧‧‧飽和度增益參數

Ha‧‧‧色相偏移參數

M‧‧‧混合參數

40‧‧‧流程

400、402、404、406、408、410、412、414、416、418‧‧‧步驟

第1圖為一色彩空間之示意圖。

第2圖及第9圖為本發明實施例色彩調整裝置之示意圖。

第3圖為第2圖中飽和度訊號對增益訊號之示意圖。

第4圖為第2圖中初始強度對應單元、飽和度對應單元及色相對應單元之示意圖。

第5圖為本發明實施例一色相對強度查找表之示意圖。

第6圖為本發明實施例一色相對色相查找表之示意圖。

第7圖為本發明實施例一色相對飽和度查找表之示意圖。

第8圖為第2圖之彩度訊號處理單元之變化實施例的示意圖。

第10圖為本發明實施例一流程之示意圖。

20‧‧‧色彩調整裝置

200‧‧‧接收端

202‧‧‧訊號產生單元

204‧‧‧強度對應單元

206‧‧‧飽和度對應單元

208‧‧‧色相對應單元

210‧‧‧亮度訊號處理單元

212‧‧‧彩度訊號處理單元

214‧‧‧色相調整單元

216、224‧‧‧乘法器

220‧‧‧初始強度對應單元

222‧‧‧雜訊抑制單元

C1、C2‧‧‧彩度訊號

Y1、Y2‧‧‧亮度訊號

H‧‧‧色相訊號

S‧‧‧飽和度訊號

Wg‧‧‧增益訊號

Ca‧‧‧輸出訊號

Ii‧‧‧初始強度增益參數

Ia‧‧‧強度增益參數

Sa‧‧‧飽和度增益參數

Ha‧‧‧色相偏移參數

M‧‧‧混合參數

Claims (22)

1. 一種用於一顯示裝置中調整色彩的方法，包含有：接收一視訊混合訊號，該視訊混合訊號包含一第一彩度訊號及一第一亮度訊號；至少根據該第一彩度訊號，產生一色相訊號及一飽和度訊號；根據該色相訊號及該飽和度訊號，產生一強度增益參數；根據該色相訊號，產生一飽和度增益參數；根據該色相訊號，產生一色相偏移參數；根據該強度增益參數，對該第一亮度訊號進行調整，以產生一第二亮度訊號；根據一混合參數及該色相偏移參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生一第二彩度訊號，其中，該混合參數係根據該飽和度增益參數所產生；以及根據該飽和度訊號，產生一增益訊號。
2. 如請求項1所述之方法，其中根據該色相訊號及該飽和度訊號，產生該強度增益參數之步驟，包含有：根據該色相訊號，產生一初始強度增益參數；以及根據該增益訊號，對該初始強度增益參數進行雜訊抑制處理，以產生該強度增益參數。
3. 如請求項2所述之方法，其中根據該色相訊號產生該初始強度增益參數之步驟，係根據複數個強度增益參數，對該色相 訊號進行內插運算，以產生該初始強度增益參數。
4. 如請求項1所述之方法，其中根據該色相訊號產生該飽和度增益參數之步驟，係根據複數個飽和度增益參數，對該色相訊號進行內插運算，以產生該飽和度增益參數。
5. 如請求項1所述之方法，其中根據該色相訊號產生該色相偏移參數之步驟，係根據複數個色相偏移參數，對該色相訊號進行內插運算，以產生該色相偏移參數。
6. 如請求項1所述之方法，其中根據該強度增益參數對該第一亮度訊號進行調整，以產生該第二亮度訊號之步驟，係將該強度增益參數與該第一亮度訊號相乘，以產生該第二亮度訊號。
7. 如請求項1所述之方法，其中根據該混合參數及該色相偏移參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生該第二彩度訊號之步驟，包含有：該第一彩度訊號與該色相偏移參數所形成之一旋轉矩陣相乘，以產生一輸出訊號；以及該輸出訊號與該混合參數相乘，以產生該第二彩度訊號。
8. 如請求項1所述之方法，其中根據該混合參數及該色相偏移 參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生該第二彩度訊號之步驟，包含有：將該第一彩度訊號與該混合參數相乘，以產生一輸出訊號；以及將該輸出訊號與該色相偏移參數所形成之一旋轉矩陣相乘，以產生該第二彩度訊號。
9. 如請求項1所述之方法，其中該混合參數係該飽和度增益參數。
10. 如請求項1所述之方法，其中該混合參數係該飽和度增益參數與該強度增益參數的乘積。
11. 如請求項1所述之方法，其中至少根據該第一彩度訊號，產生該色相訊號及該飽和度訊號之步驟，係將該第一彩度訊號及該第一亮度訊號混合計算，以產生該色相訊號及該飽和度訊號。
12. 一種用於一顯示裝置中之色彩調整裝置，包含有：一接收端，用來接收一視訊混合訊號，該視訊混合訊號包含一第一彩度訊號及一第一亮度訊號；一訊號產生單元，耦接於該接收端，用來至少根據該第一彩度訊號，產生一色相訊號及一飽和度訊號； 一強度對應單元，耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號及該飽和度訊號，產生一強度增益參數；一飽和度對應單元，耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號，產生一飽和度增益參數；一色相對應單元，耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號，產生一色相偏移參數；一亮度訊號處理單元，耦接於該接收端及該強度對應單元，用來根據該強度增益參數，對該第一亮度訊號進行調整，以產生一第二亮度訊號；以及一彩度訊號處理單元，耦接於該接收端、該飽和度對應單元及該色相對應單元，用來根據一混合參數及該色相偏移參數，對該第一彩度訊號進行調整，以產生一第二彩度訊號，其中，該混合參數係根據該飽和度增益參數所產生；其中該強度對應單元更包含有一雜訊抑制單元，用來根據該飽和度訊號，產生一增益訊號。
13. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該強度對應單元包含有：一初始強度對應單元，耦接於該訊號產生單元，用來根據該色相訊號，產生一初始強度增益參數；以及一乘法器，耦接於該初始強度對應單元及該雜訊抑制單元，用來根據該增益訊號，對該初始強度增益參數進行雜訊抑制處理，以產生該強度增益參數。
14. 如請求項13所述之色彩調整裝置，其中該初始強度對應單元包含有：一查找表，用來儲存複數個強度增益參數；以及一內插運算單元，用來根據該複數個強度增益參數，對該色相訊號進行內插運算，以產生該初始強度增益參數。
15. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該飽和度對應單元包含有：一查找表，用來儲存複數個飽和度增益參數；以及一內插運算單元，用來根據該複數個飽和度增益參數，對該色相訊號進行內插運算，以產生該飽和度增益參數。
16. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該色相對應單元包含有：一查找表，用來儲存複數個色相偏移參數；以及一內插運算單元，用來根據該複數個色相偏移參數，對該色相訊號進行內插運算，以產生該色相偏移參數。
17. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該亮度訊號處理單元係一乘法器，用來將該強度增益參數與該第一亮度訊號相乘，以產生該第二亮度訊號。
18. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該彩度訊號處理單元 包含有：一色相調整單元，耦接於該接收端及該色相對應單元，用來將該第一彩度訊號與該色相偏移參數所形成之一旋轉矩陣相乘，以產生一輸出訊號；以及一乘法器，耦接於該色相調整單元及該飽和度對應單元，用來將該輸出訊號與該混合參數相乘，以產生該第二彩度訊號。
19. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該彩度訊號處理單元包含有：一乘法器，耦接於該接收端及該飽和度對應單元，用來將該第一彩度訊號與該混合參數相乘，以產生一輸出訊號；以及一色相調整單元，耦接於該乘法器及該色相對應單元，用來將該輸出訊號與該色相偏移參數所形成之一旋轉矩陣相乘，以產生該第二彩度訊號。
20. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該混合參數係該飽和度增益參數。
21. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其另包含一乘法器，耦接於該強度對應單元、該飽和度對應單元及該彩度訊號處理單元，用來將該飽和度增益參數與該強度增益參數相乘，以產 生該混合參數。
22. 如請求項12所述之色彩調整裝置，其中該訊號產生單元另用來將該第一彩度訊號及該第一亮度訊號混合計算，以產生該色相訊號及該飽和度訊號。