TWI501218B - 影像顯示裝置及其影像優化方法 - Google Patents

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Description

影像顯示裝置及其影像優化方法
本發明是有關於一種影像顯示裝置，且特別是有關於一種可進行影像優化的影像顯示裝置。
隨著電子產品日益普及化，在電子裝置上提供優質化的顯示裝置成為設計者的重要課題。為配合電子裝置行動化的需求，使用者需要不論在任何環境下，都可以提供優質顯示的電子裝置。
在習知的技術領域中，顯示裝置可以依據所處環境的環境亮度來調整背光模組所產生的亮度。然而，在較明亮的戶外環境中，為了抵抗強光的反射效果，背光模組所產生的亮度往往會被調到最大的亮度，造成電力消耗的浪費。此外，為了有效解省消耗功率，習知技術的顯示裝置可透過調高顯示影像的亮度的方式，來使背光模組所產生的亮度可以適度的調降。
然而，單純的調高顯示影像的亮度，會使得顯示影像的 品質產生例如雜訊變大及色彩失真的劣質化的現象，影響到顯示裝置所呈現的視覺效果。因此，如何兼顧顯示品質以及電力消耗，為本領域設計者所重視的問題。
本發明提供一種影像顯示裝置，可對亮度調整後的影像資料進行影像優化動作，藉以提升顯示品質。
本發明另提供一種適用於影像顯示裝置的影像優化方法，可對亮度調整後的影像資料進行影像優化動作，藉以提升顯示品質。
本發明的影像顯示裝置包括影像內容分析器、亮度補償器以及影像優化處理器。影像內容分析器接收影像資料以及環境光亮度，並依據影像資料以及環境光亮度產生背光亮度調整值。亮度補償器耦接影像內容分析器，並依據背光亮度調整值來產生影像資料亮度調整值，且依據影像資料亮度調整值來調整影像資料的亮度以產生第一影像資料。影像優化處理器耦接亮度補償器，依據影像資料亮度調整值來產生飽和度調整權重。影像優化處理器並依據飽和度調整權重來調整第一影像資料的亮度以產生輸出影像資料。
在本發明的一實施例中，上述的影像優化處理器更計算輸出影像資料與第一影像資料間的亮度增幅，且計算輸出影像資料的細節變異度。影像優化處理器且依據亮度增幅以及細節變異 度來調整輸出影像資料以產生調整後輸出影像資料。
在本發明的一實施例中，上述的影像優化處理器計算輸出影像資料與第一影像資料的亮度差來獲得亮度增幅。
在本發明的一實施例中，上述的輸出影像資料包括多數個畫素資料。影像優化處理器計算各畫素資料與各畫素資料鄰近的多數個鄰近畫素資料的亮度值的差來獲得細節變異度。
在本發明的一實施例中，上述的影像優化處理器依據亮度增幅以及亮度增幅權重函式來獲得亮度修正權重值。影像優化處理器並依據細節變異度以及細節變異權重函式來獲得細節變異修正權重值。
在本發明的一實施例中，上述的影像優化處理器依據亮度修正權重值以及細節變異修正權重值的和來獲得細節修正權重。影像優化處理器並依據細節修正權重來調整輸出影像資料以產生調整後輸出影像資料。
在本發明的一實施例中，上述的影像優化處理器依據飽和度調整權重函式及影像資料亮度調整值來產生飽和度調整權重。其中，飽和度調整權重與影像資料亮度調整值成反比。
本發明的種影像優化方法適用於影像顯示裝置。其中的步驟包括：接收影像資料以及環境光亮度，並依據影像資料以及環境光亮度產生背光亮度調整值；再依據背光亮度調整值來產生影像資料亮度調整值，並依據影像資料亮度調整值來調整影像資料的亮度以產生第一影像資料；並且，依據影像資料亮度調整值 來產生飽和度調整權重，並依據飽和度調整權重來調整第一影像資料的亮度以產生輸出影像資料。
基於上述，本發明的影像顯示裝置進一步針對依據背光亮度的調整來調整影像資料的亮度，並增對調整後的影像資料進行飽和度的調整動作，以進一步優化所要顯示的影像，提升影像顯示裝置的顯示效能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧影像顯示裝置
110‧‧‧影像內容分析器
120‧‧‧亮度補償器
130‧‧‧影像優化處理器
ENL‧‧‧環境光亮度
BLT‧‧‧背光亮度調整值
IMG1‧‧‧第一影像資料
IMGD‧‧‧影像資料
IMGO‧‧‧輸出影像資料
dY‧‧‧亮度調整值
210~230、310、410‧‧‧曲線
S510~S530‧‧‧影像優化步驟
圖1繪示本發明一實施例的影像顯示裝置100的示意圖。
圖2繪示本發明實施例的飽和度調整權重函式的曲線圖。
圖3繪示本發明實施例的亮度增幅權重函式的示意圖。
圖4則繪示本發明實施例的細節變異權重函式的示意圖。
圖5繪示本發明實施例的影像優化方法的流程圖。
請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的影像顯示裝置100的示意圖。影像顯示裝置100包括影像內容分析器110、亮度補償器120以及影像優化處理器130。影像內容分析器110接收影像資料IMGD以及環境光亮度ENL。影像內容分析器110依據影 像資料IMGD以及環境光亮度ENL產生背光亮度調整值BLT。
背光亮度調整值BLT被傳送至與影像內容分析器110相耦接的亮度補償器120。亮度補償器120依據背光亮度調整值BLT來產生影像資料亮度調整值以及影像資料亮度調整比例。亮度補償器120並依據影像資料亮度調整值以及影像資料亮度調整比例來調整影像資料IMGD的亮度以產生第一影像資料IMG1。舉例來說明，以影像資料IMGD包括第一色光影像資料RIN、第二色光影像資料GIN以及第三色光影像資料BIN為例，亮度補償器120並依據背光亮度調整值BLT來產生影像資料亮度調整值dY以及影像資料亮度調整比例RATIO，並據以產生包括第一色光影像資料RIN1、第二色光影像資料GIN1以及第三色光影像資料BIN1的第一影像資料IMG1。其中，第一色光影像資料RIN1、第二色光影像資料GIN1以及第三色光影像資料BIN1的計算方式如下式(1)所示：RIN1=RATIO×RIN1+dY GIN1=RATIO×GIN1+dY BIN1=RATIO×BIN1+dY (1)
以背光亮度調整值BLT用來調低影像顯示裝置100的背光亮度為例，影像資料亮度調整比例RATIO可以是一個大於1的值並用以調高影像資料IMGD的亮度以產生第一影像資料IMG1。而影像資料亮度調整值dY則可用來決定是否調整影像資料IMGD的飽和度。其中，當影像資料亮度調整值dY大於0時， 表示影像資料IMGD的飽和度會被調低；當影像資料亮度調整值dY小於0時，表示影像資料IMGD的飽和度會被調高；而當影像資料亮度調整值dY等於0時，表示影像資料IMGD的飽和度不會被調整。
影像優化處理器130耦接亮度補償器120。影像優化處理器130依據影像資料亮度調整值dY來產生飽和度調整權重。影像優化處理器130並依據所計算出的飽和度調整權重來調整第一影像資料IMG1的亮度以產生輸出影像資料IMGO。其中，飽和度調整權重W_sat可以由下列的式(2)來計算獲得：
其中Max表示取其對應的括號中數值的最大值的運算，Min取其對應的括號中數值的最小值的運算。
以下請同時參照圖1以及圖2，其中，圖2繪示本發明實施例的飽和度調整權重函式的曲線圖。上述的飽和度調整權重W_sat可以由圖2繪示的飽和度調整權重函式來獲得。在圖2中，曲線210表示資料亮度調整值dY大於0時的影像亮度與飽和度調整權重W_sat的關係曲線；曲線220表示資料亮度調整值dY等於0時的影像亮度與飽和度調整權重W_sat的關係曲線；而曲線230則表示資料亮度調整值dY小於0時的影像亮度與飽和度調整權重W_sat的關係曲線。曲線210~230都會隨著影像亮度往飽和度調整 權重W_sat等於1的位置收斂。也就是說，當飽和度調整權重W_sat大於1時，會增強影像資料IMGD的飽和度，當飽和度調整權重W_sat等於1時，影像資料IMGD的飽和度保持不變；當飽和度調整權重W_sat小於1時，會降低影像資料IMGD的飽和度。飽和度調整權重W_sat與影像資料IMGD亮度調整值成反比。
影像優化處理器130可以依據式(2)以算術運算的方式來計算出飽和度調整權重W_sat。當然，圖2中的曲線210~230中關於飽和度調整權重W_sat與亮度的關係也可以被紀錄在一個或多個查找表中。影像優化處理器130也可以透過這個查找表來查找出飽和度調整權重W_sat。
在另一方面，依據飽和度調整權重W_sat來計算出影像資料IMGO的方式可以由下述輸出影像資料IMGO與飽和度調整權重W_sat的關係式(3)來完成：
其中，RO、GO及BO為輸出影像資料IMGO所包括的三個色光的影像資料。當然，影像優化處理器130可以直接進行式(3)的算術運算來獲得輸出影像資料IMGO，影像優化處理器130或也可以依據式(3)來建立記錄輸出影像資料IMGO、第一影像資料IMG1以及飽和度調整權重W_sat的查找表，並依據所建立的 查找表來依據飽和度調整權重W_sat以產生輸出影像資料IMGO。
在另一方面，影像優化處理器130可以針對輸出影像資料IMGO進行更進一步的調整動作。其中，影像優化處理器130更計算輸出影像資料IMGO與第一影像資料IMG1間的亮度增幅dY2，並且，影像優化處理器130也計算輸出影像資料IMGO的細節變異度。影像優化處理器130再依據亮度增幅dY2以及細節變異度來產生調整後輸出影像資料。
值得注意的是，亮度增幅dY2可以藉由影像優化處理器130計算輸出影像資料IMGO與第一影像資料IMG1的亮度差來獲得。而細節變異度則可以由影像優化處理器130針對輸出影像資料IMGO所包括的多數個畫素資料計算進行計算來獲得。其中，影像優化處理器130可以計算各該畫素資料與各該畫素資料鄰近的鄰近畫素資料的亮度值的差來獲得細節變異度。
以下請同時參照圖1、圖3及圖4，其中圖3繪示本發明實施例的亮度增幅權重函式的示意圖，圖4則繪示本發明實施例的細節變異權重函式的示意圖。圖3繪示的曲線310表示本發明實施例的亮度增幅權重函式所呈現的亮度增幅與亮度增幅權重的關係曲線，其中，曲線310所顯示的亮度增幅與亮度增幅權重是成反比的。影像優化處理器130可以透過曲線310來依據所計算出的亮度增幅dY2來計算出亮度增幅權重。在圖4的繪示中，曲線410則表示本發明實施例的細節變異權重函式所呈現的細節變異度與細節變異權重的關係曲線，其中，曲線410所顯示的細節 變異度與細節變異權重是成正比，且當細節變異度過大時，細節變異權重會趨近於一個穩定值。
此外，影像優化處理器130會將所獲得的細節變異權重以及亮度增幅權重進行相加以產生細節修正權重，並透過細節修正權重來對輸出影像資料IMGO進行調整以產生調整輸出影像資料IMGTO。
影像優化處理器130可依據式(4)進行調整輸出影像資料IMGTO的產生，式(4)如下所示：RTO=RO+dY2×EDW GTO=GO+dY2×EDW BTO=BO+dY2×EDW (4)
其中，RTO、GTO及BTO為輸出影像資料IMGTO所包括的三個色光的影像資料，EDW則為細節修正權重。
以下請參照圖5，圖5繪示本發明實施例的影像優化方法的流程圖。影像優化方法的步驟包括：在步驟S510中，接收影像資料以及環境光亮度，並依據影像資料以及環境光亮度產生背光亮度調整值；接著，在步驟S520中，依據背光亮度調整值來產生影像資料亮度調整值，並依據影像資料亮度調整值來調整影像資料的亮度以產生第一影像資料；最後，在步驟S530中，依據影像資料亮度調整值來產生飽和度調整權重，並依據飽和度調整權重來調整第一影像資料的亮度以產生輸出影像資料。
關於本實施例的動作細節的部份，在前述的實施例及實 施方式都有詳細的說明，以下恕不贅述。
綜上所述，本發明不僅針對背光亮度調整值進行影像資料的亮度調整外，還會兼顧到影像的飽和度來進行影像資料的調整。如此一來，顯示裝置除了會針對背光模組的亮度進行控管以節省電能外，還兼顧到影像顯示的品質，有效達到節省且影響優化的功效。
100‧‧‧影像顯示裝置
110‧‧‧影像內容分析器
120‧‧‧亮度補償器
130‧‧‧影像優化處理器
ENL‧‧‧環境光亮度
BLT‧‧‧背光亮度調整值
IMG1‧‧‧第一影像資料
IMGD‧‧‧影像資料
IMGO‧‧‧輸出影像資料
dY‧‧‧亮度調整值

Claims (13)

  1. 一種影像顯示裝置，包括：一影像內容分析器，接收一影像資料以及一環境光亮度，依據該影像資料以及該環境光亮度產生一背光亮度調整值；一亮度補償器，耦接該影像內容分析器，依據該背光亮度調整值來產生一影像資料亮度調整值以及一影像資料亮度調整比例，並依據該影像資料亮度調整值及該影像資料亮度調整比例來調整該影像資料的亮度以產生一第一影像資料；以及一影像優化處理器，耦接該亮度補償器，依據該影像資料亮度調整值來產生一飽和度調整權重，該影像優化處理器並依據該飽和度調整權重來調整該第一影像資料的亮度以產生一輸出影像資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中該影像優化處理器更計算該輸出影像資料與該第一影像資料間的一亮度增幅，且計算該輸出影像資料的一細節變異度，該影像優化處理器且依據該亮度增幅以及該細節變異度來調整該輸出影像資料以產生一調整後輸出影像資料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的影像顯示裝置，其中該影像優化處理器計算該輸出影像資料與該第一影像資料的亮度差來獲得該亮度增幅。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的影像顯示裝置，其中該輸出影像資料包括多數個畫素資料，該影像優化處理器計算各該畫素 資料與各該畫素資料鄰近的多數個鄰近畫素資料的亮度值的差來獲得該細節變異度。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的影像顯示裝置，其中該影像優化處理器依據該亮度增幅以及一亮度增幅權重函式來獲得一亮度修正權重值，該影像優化處理器並依據該細節變異度以及一細節變異權重函式來獲得一細節變異修正權重值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的影像顯示裝置，其中該影像優化處理器依據該亮度修正權重值以及該細節變異修正權重值的和來獲得一細節修正權重，該影像優化處理器並依據該細節修正權重來調整該輸出影像資料以產生該調整後輸出影像資料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中該影像優化處理器依據一飽和度調整權重函式及該影像資料亮度調整值來產生該飽和度調整權重，其中，該飽和度調整權重與該影像資料亮度調整值成反比。
  8. 一種影像優化方法，適用於影像顯示裝置，包括：接收一影像資料以及一環境光亮度，依據該影像資料以及該環境光亮度產生一背光亮度調整值；依據該背光亮度調整值來產生一影像資料亮度調整值，並依據該影像資料亮度調整值來調整該影像資料的亮度以產生一第一影像資料；以及依據該影像資料亮度調整值來產生一飽和度調整權重，並依據該飽和度調整權重來調整該第一影像資料的亮度以產生一輸出 影像資料。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的影像優化方法，其中更包括：計算該輸出影像資料與該影像資料間的一亮度增幅；計算該輸出影像資料的一細節變異度；以及依據該亮度增幅以及該細節變異度來調整該輸出影像資料以產生一調整後輸出影像資料。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的影像優化方法，其中更包括：計算該輸出影像資料與該影像資料的亮度差來獲得該亮度增幅。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的影像優化方法，其中，該輸出影像資料包括多數個畫素資料，該影像優化方法更包括：計算各該畫素資料及與各該畫素資料鄰近的多數個鄰近畫素資料的亮度值的差來獲得該細節變異度。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的影像優化方法，其中，依據該飽和度調整權重來調整該第一影像資料的亮度以產生該輸出影像資料的步驟包括：依據該亮度增幅以及一亮度增幅權重函式來獲得一亮度修正權重值；依據該細節變異度以及一細節變異權重函式來獲得一細節變異修正權重值；以及依據該亮度修正權重值以及該細節變異修正權重值的和來調 整該輸出影像資料以產生該調整後輸出影像資料。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的影像優化方法，其中，依據該影像資料亮度調整值來產生該飽和度調整權重的步驟包括：依據一飽和度調整權重函式及該影像資料亮度調整值來產生該飽和度調整權重，其中，該飽和度調整權重與該影像資料亮度調整值成反比。
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