TWI511120B - 像素色階數値產生方法 - Google Patents

Description

像素色階數值產生方法

本發明是有關於一種影像處理方法，且特別是有關於一種與像素色階值有關的影像處理方法。

顯示器上每一個像素(Pixel)實際上是由三個色彩的子像素(Sub-pixel)所組成，也就是紅、綠、藍三色子像素，每一種單色彩又因為其灰階值(Grey Level)不同，再細分為多種顏色，例如，暗紅色、粉紅色、酒紅色、血紅色，以及亮紅色，這許許多多的色彩構成了全彩影像。通常，像素色階值，也就是灰階值為0時代表該色彩處於最黑的狀態，像素色階值255時代表該色彩處於最白的狀態。

這些像素色階值必須透過資料輸出埠來傳遞，由於晶片內部進行運算的電路位元寬度，通常比資料輸出埠的位元寬度大，例如，時序控制器(Timing controller；TCON)的輸入埠與輸出埠的位元數就會相異，將資料輸出至面板電路的輸出埠位元數，小於輸入至時序控制器的輸入埠位元數，因此需要使用序顫(Dithering)的技術，移除像素色階值的最小有效位元(Least significant bit；LSB)，減少像素 色階值的寬度，使位元減少後的像素色階值能夠透過資料輸出埠傳遞出去。然後再依據所移除像素色階值以及其他因素，決定最大有效位元的像素色階值是否要加1，並依據這些像素色階值來顯示影像。

然而，被捨棄的像素色階值的最小有效位元部分需要記憶體來儲存，佔用額外的硬體來處理；再者，最大有效位元像色階值加一的像素，其色彩、亮度會與其他像素產生差異，造成影像品質不均勻，最明顯的例子就是顯示畫面上的亮點增多，使得影像品質下降。

因此，本發明一方面提供一種像素色階數值產生方法，能夠使用少量位元數來記憶像素色階值，減少記憶體的使用量，同時使顯示影像的色彩保持均勻，可以減少亮點產生。

依據本發明之一實施例，像素色階數值產生方法藉由一時序控制器執行之，此像素色階數值產生方法先將一第一色彩之一像素色階數值區分為一最高有效位元部分以及一最低有效位元部分；並將最低有效位元部分區分為複數種數值分類；接著依據這些數值分類，產生複數個原始進位表，各個原始進位表包含複數個進位點與複數個非進位點；然後將原始進位表其中一部份反相，以產生一中間狀態進位表，其他部分的原始進位表則維持不變；再將中間狀態進位表做變換，以取得一最終進位表，並依據進位 表當中維持不變的部分以及最終進位表，調整像素色階數值之最高有效位元部分。

以上實施例的像素色階數值產生方法，能夠使用少量位元數的記憶單元來儲存進位表，因而可以減少需要的記憶單元容量，降低製造成本；同時可使影像的色彩、亮度盡量保持均勻，減少亮點產生。

101~107‧‧‧進位表

201a~205a‧‧‧原始進位表

201b~205b‧‧‧原始進位表

207‧‧‧中間狀態進位表

207a‧‧‧縱軸線

207b‧‧‧橫軸線

209‧‧‧最終進位表

211a、211b‧‧‧進位表

301‧‧‧進位表

303‧‧‧進位表

307‧‧‧進位表

305、309‧‧‧表格

401~411‧‧‧步驟

第1圖係繪示本發明一實施例進位表之示意圖。

第2A圖至第2C圖係繪示本發明一實施例進位表之示意圖。

第3A圖至第3B圖係繪示本發明一實施例進位表以及相對應之像素色階值加一次數之示意圖。

第4圖係繪示本發明一實施例像素色階數值產生方法之流程圖。

以下實施例的像素色階數值產生方法，能夠使用較少量的位元數來儲存進位表，因而可以減少需要的記憶體容量，降低製造成本；同時可使影像的色彩、亮度盡量保持均勻，減少亮點產生。

第1圖係繪示本發明一實施例進位表之示意圖。由於晶片內部運算所使用的資料寬度通常比資料輸出埠的寬 度大，在此情況下必須使用序顫(Dithering)的技術以減少輸出的位元寬度，但是仍能希望能夠減少資料的失真。序顫的動作為移除像素色階的最低有效位元(Least Significant bit；LSB)部分，再根據的最低有效位元的值、像素在圖框(Frame)上的位置、圖框的計數以及進位表(Offset Pattern)，決定移除最低有效位元後的像素色階值(亦即原始像素色階值的最大有效位元部分)是否要加1，舉例來說，可以將最高有效位元(Most significant bit；MSB)視為整數，而最低有效位元為小數，序顫演算法即是為了表示出這些小數而發展出來的方法。

以最低有效位元為2位元(Bit)且其值為01為例，代表被捨棄的數值為1/(2*2)=1/4，其進位表如第1圖所示，進位表101、進位表103、進位表105以及進為表107各自含有四個位元(也就是四個方格)，但是只有一個位元以斜線表示，斜線部分所佔位元數目為進位表總位元數目的1/4，這個比例正好代表被捨棄的數值。

斜線方格表示在該位置的像素其最高有效位元部分要加1，稱為進位點(Offset Point)，以空間域而言每一個圖框(Frame)的每4個像素位置只有1格斜線方塊，以時間域而言，每一個像素位置在每4個圖框中只有1次是斜線方格，因此可以表示出1/4。

我們一般會採用4個4×4的表格作為單一色彩的進位表，即4×4×4=64bits，倘若需要紅、綠、藍三個色域，則總共需要64×3=192bits，同樣地，要表示出3/4也需要 192bits，這些進位表都需要預先儲存在唯獨記憶體(Read Only Memory；ROM)裡面，供晶片，例如時序控制器讀取。為了減少唯獨記憶體的使用量，本發明一實施例提出一套方法，可以減少唯獨記憶體(Read Only Memory；ROM)的使用量，也能達到良好的序顫效果。

第2A圖以及第2B圖係繪示本發明一實施例像素色階數值產生方法所採用的進位表之示意圖。像素色階數值產生方法藉由時序控制器(Timing Controller；TCON)執行之，此像素色階數值產生方法首先將第一色彩，例如紅色，之像素色階數值區分為一最高有效位元部分以及一最低有效位元部分，例如，假使原始的像素色階數值內含十位元，而傳輸埠位元寬度僅為七位元，那麼前面七個位元即為最高有效位元部分，需要被捨棄的三位元即為最低有效位元部分。

最低有效位元部分會被區分為數種數值分類，最低有效位元部分會被劃分為大於二分之一、等於二分之一，以及小於二分之一三個種類。在此一實施例當中，最低有效位元部分含有三個位元(3Bits)，也就是說，三位元的像素色階數值需要被捨棄，最高有效位元部分則依據被捨棄的三個位元的數值來決定是否需要加一；最低有效位元部分等於3’b100為歸類為二分之一的種類，等於3’b001、3’b010、3’b011為歸類為小於二分之一的種類，等於3’b101、3’b110、3’b111為歸類為大於二分之一的種類。

原始進位表也會依照最低有效位元部分劃分為大 於二分之一、等於二分之一，以及小於二分之一三個種類，各個原始進位表含有數個進位點與數個非進位點，其中斜線方塊代表進位點，非斜線方塊則代表非進位點，兩者合起來為總位元數。當最低有效位元部分為兩位元，第一色彩之進位表的總位元數為64(4×4×4)；當最低有效位元部分為三位元，第一色彩之進位表的總位元數為512(8×8×8)。進位點的位置需要特殊方式的安排。在等於二分之一的原始進位表當中，進位點的數目會是總位元數目的二分之一，在小於二分之一的原始進位表當中，進位點的數目小於總位元數的二分之一。如第2A圖以及第2B圖所繪示，原始進位表201a、原始進位表201b代表LSB=1/4，原始進位表203a、原始進位表203b代表LSB=1/2，原始進位表205a、原始進位表205b代表LSB=3/8。

等於二分之一與小於二分之一的原始進位表所含的進位點會被安排為部分或是全部重疊，等於二分之一之原始進位表的進位點，會內含小於二分之一的原始進位表的那些進位點。以第2A、2B圖的原始進位表來看，原始進位表201a的進位點(斜線方格)會完全為原始進位表203a的進位點所涵蓋，原始進位表201a、原始進位表203a的進位點會完全為原始進位表205a的進位點所涵蓋，只是可能出現在原始進位表205a的左上、右上、左下，或是右下部分；類似地，原始進位表201b的進位點會完全為原始進位表203b的進位點所涵蓋，原始進位表201b、原始進位表203b的進位點會完全為原始進位表205b的進位點所涵蓋。這些 原始進位表會存入一記憶體單元當中，例如二進位，也就是以邏輯1與邏輯0的型式，被寫入唯讀記憶體中。

晶片(如，時序控制器)會自記憶單元當中讀出這些原始進位表，將原始進位表其中一部份反相，以產生一中間狀態進位表，其他部分的原始進位表則維持不變。在此一實施例當中，選擇代表小於二分之一之原始進位表反相，也就是四分之一的原始進位表201a來進行反相，取得代表四分之三的中間狀態進位表207(第2C圖)，實際上來說，就是使原始進位表中進位點與非進位點對調來產生中間狀態進位表，如第2C圖所繪示。此外，1/8的原始進位表反相後會相對於7/8，3/8的原始進位表反相後會相對於5/8。

在反相完成中間狀態進位表後，接著會對中間狀態進位表做變換(Reflection)，以取得最終進位表。具體來說，係分別以中間狀態進位表207之縱軸線207a與橫軸線207b為中心，將中間狀態進位表207之左欄位元與右欄位元對調，並將上列位元與下列位元對調，以取得最終進位表209。至於另外兩色，也就是綠色、藍色的進位表，則由此紅色的進位表移位而得，移位量則視需要來決定。例如，進位表211a就是由原始進位表201a右移一位元而來，進位表211b就是由原始進位表201a右移三位元而來。

在最終進位表209取得之後，依據代表等於二分之一的原始進位表203a或是代表大於二分之一的原始進位表(未繪示)，以及最終進位表209(小於二分之一的進位表之 反相)來調整像素色階數值之最高有效位元部分，具體來說，就是將對應至進位點之像素色階值的最高有效位元部分加一。

第3A圖至第3B圖係繪示本發明一實施例進位表以及相對應之像素色階值加一次數之示意圖，其中，第3A圖代表中間狀態進位表沒有變換的狀況，第3B圖則代表中間狀態進位表經過變換的狀況。假設目前綠色的像素色階值的最低有效位元部分之數值為1/4，如第3A圖中的進位表301，紅色的像素色階值的最低有效位元部分之數值為3/4，如第3A圖中的進位表303，進位表303為進位表301反相後再向右移位，進位表307則為進位表301反相加變換後，再向右移位，表格305與表格309則顯示在每個像素上，綠色與紅色進位點的總數，比較之後可以發現，表格305在四個位置上都會發生進位點重複(「2」)的現象，進位點重複的像素會比一般像素亮，由於每個圖框(Frame)上進位點會發生重覆的位置不同，這樣會形成閃爍的雜點，降低了影像品質；另一方面，表格309當中，進位點發生重複的位置減少，可以減少亮點的產生，進一步減輕閃爍現象。換言之，在使用相同容量的記憶單元、不再額外增加記憶單元的情況下，多了變換(Reflection)步驟的確可以改善影像品質。

第4圖係繪示本發明一實施例像素色階數值產生方法之流程圖。像素色階數值產生方法藉由一時序控制器執行之，此像素色階數值產生方法首先將第一色彩之像素 色階數值區分為最高有效位元部分(MSB)以及最低有效位元部分(LSB)(步驟401)，最低有效位元部分就是需要被捨棄的部份；然後將最低有效位元部分區分為數種數值分類(步驟403)，主要劃分為等於二分之一、小於二分之一，以及大於二分之一三種分類，並依據這些數值分類，產生數個原始進位表(步驟405)，各個原始進位表含數個進位點與數個非進位點；接著將這些原始進位表其中一部份反相，以產生中間狀態進位表(步驟407)，並將中間狀態進位表做變換(步驟409)，以取得最終進位表，其他部分的原始進位表則維持不變，之後再依據進位表當中維持不變的部分以及最終進位表，調整像素色階數值之最高有效位元部分(步驟411)。

以上實施例的像素色階數值產生方法，減少了需要被儲存的進位表之位元數目，例如只需要儲存原始進位表中四分之一的位元，其他的位元則可由推算得出，因此只需要使用少量的記憶單元來儲存進位表，可以減少記憶單元的使用量，降低製造成本；另一方面，還可以減少亮點產生，可使影像的色彩、亮度保持均勻、不閃爍。

401~411‧‧‧步驟

Claims (15)

1. 一種像素色階數值產生方法，藉由一時序控制器執行之，該像素色階數值產生方法包含：(a)將一第一色彩之一像素色階數值區分為一最高有效位元部分以及一最低有效位元部分；(b)將該最低有效位元部分區分為複數種數值分類；(c)依據該些數值分類，產生複數個原始進位表，各個原始進位表包含複數個進位點與複數個非進位點；(d)將該些原始進位表其中一部份反相，以產生一中間狀態進位表，其他部分的該些原始進位表則維持不變；(e)將該中間狀態進位表做變換，以取得一最終進位表；以及(f)依據該些原始進位表當中維持不變的部分以及該最終進位表，調整該像素色階數值之該最高有效位元部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方法，其中該步驟(b)係將該最低有效位元部分劃分為大於二分之一、等於二分之一，以及小於二分之一三個種類。
3. 如申請專利範圍第2項所述之像素色階數值產生方法，該些原始進位表依照該最低有效位元部分劃分為大於二分之一、等於二分之一，以及小於二分之一三個種類。
4. 如申請專利範圍第3項所述之像素色階數值產生方法，其中，在等於二分之一的該原始進位表當中，該些進位點的數目會是總位元數目的二分之一。
5. 如申請專利範圍第3項所述之像素色階數值產生方法，其中，在小於二分之一的該原始進位表當中，該些進位點的數目小於總位元數的二分之一。
6. 如申請專利範圍第3項所述之像素色階數值產生方法，其中，等於二分之一與小於二分之一的該些原始進位表所包含的該些進位點會部分重疊。
7. 如申請專利範圍第3項所述之像素色階數值產生方法，其中，等於二分之一之該原始進位表的該些進位點，會包含小於二分之一的該原始進位表的該些進位點。
8. 如申請專利範圍第3項所述之像素色階數值產生方法，其中步驟(d)係將小於二分之一之該原始進位表反相，以產生該中間狀態進位表。
9. 如申請專利範圍第8項所述之像素色階數值產生方法，其中係使小於二分之一之該原始進位表中進位點與非進位點位置對調來產生該中間狀態進位表。
10. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方法，更包含：將中間狀態進位表做移位，來產生其他色彩的進位表。
11. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方 法，其中步驟(e)係以該中間狀態進位表之一縱軸線與一橫軸線為中心，將該中間狀態進位表之左欄位元與右欄位元對調，並將上列位元與下列位元對調。
12. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方法，其中係將步驟(c)所產生之該些原始進位表存入一記憶體單元當中，再由一時序控制器讀出，據以執行步驟(d)至步驟(f)。
13. 如申請專利範圍第12項所述之像素色階數值產生方法，其中係以邏輯1與邏輯0的型式，將該些原始進位表寫入該記憶體單元當中。
14. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方法，其中該步驟(f)係將各個進位點之像素色階值之該最高有效位元部分加一。
15. 如申請專利範圍第1項所述之像素色階數值產生方法，其中當該最低有效位元部分為兩位元，該第一色彩之該些進位表的總位元數為64。