TWI826482B - 顯示裝置，顯示rgbg格式化影像資料的方法，用於rgbg格式跨影像資料的色彩變換的方法以及非暫態電腦可讀儲存介質 - Google Patents

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Abstract

提出了一種將Y0 Y1 Co Cg 或Y0 Y1 Cb Cr 影像資料直接變換為RGBG影像資料的方法，以及一種顯示裝置，該顯示裝置包括配置以執行這種變換的解碼器。變換可以如下執行：以及。 其中，α是比例因子，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，Cg 表示綠綠色度值。

Description

顯示裝置，顯示RGBG格式化影像資料的方法，用於RGBG格式跨影像資料的色彩變換的方法以及非暫態電腦可讀儲存介質
相關申請的交叉引用
本申請主張於2018年7月9日提交的美國臨時專利申請號62/695,578的權益，其內容透過引用合併於此。
本文揭露的發明構思涉及用於以RGBG格式實現色彩變換的方法和設備。
諸如液晶顯示器(LCD)和有機發光二極體顯示器(OLED)之類的顯示裝置具有各種應用方式，並且具有大範圍的尺寸。大多數顯示裝置都包含用於顯示影像的像素，其中典型的像素包含紅色(R)子像素，綠色(G)子像素和藍色(B)子像素。可以以多種不同方式來佈置子像素。一種常見的佈局是RGB佈局，其中包含相同數量的R、G和B子像素，它們以系統的方式重複，如第1圖所示。另一種佈局是RGBG佈局(有時稱為「Pentile RGBG」)，其包含的子像素如第2圖所示，G子像素比R子像素或B子像素多兩倍。由於人類視覺系統對綠色比對紅色或藍色更敏感，因此有時傾向選擇RGBG佈局。
在RGB佈局中，六個子像素(RGBRGB)用於兩個像素的資訊，如第3A圖所示。相對的，在RGBG佈局中，僅四個子像素(RGBG)用於兩個像素的資訊(請參見第3B圖)。由於RGBG佈局僅需要比RGB佈局少1/3的子像素來顯示同一影像，因此RGBG可能具有比傳統RGB配置更高的電源效率的優勢。
即使在RGBG類別中，也有不同的佈局子像素的方法。例如，如第4A圖和第4B圖所示，紅色子像素和藍色子像素可以在垂直方向上交錯，或者在垂直方向上不交錯。
顯示裝置接收R、G和B的源影像資料。源影像資料(source image data)指示要在顯示面板上渲染(render)的影像。作為顯示裝置一部分的子像素渲染單元將由源影像資料指示的影像渲染到顯示面板上。渲染過程通常包含色彩變換(Color transform)或色彩空間變換(Color space transform)，這是指影像從一個色彩空間到另一色彩空間的變換。在色彩變換期間，例如為了有效壓縮，色彩分量(R、G和B)在影像資料和特定裝置的子像素佈局之間相關。
對於RGB佈局，流行的色彩變換包含YCb Cr 和YCo Cg ，其中， Y=亮度， Cb =藍色色度， Cr =紅色色度， Co =橙色色度，以及 Cg =綠色色度。 如下所示，YCo Cg 色彩變換通常比YCb Cr 變換在計算上更簡單(YCb Cr 需要浮點計算)：。
大多數已知的色彩變換僅適用於RGB格式。由於RGBG格式具有如上所述的優點，因此期望產生適用於RGBG格式的色彩變換方法。
一方面，本發明構思涉及一種顯示RGBG格式的影像資料的方法。該方法需要接收Y0 Y1 Co Cg 格式的輸入影像資料，並透過應用如下的逆色彩變換來解碼接收到的輸入影像資料：使用Y0 、Y1 、Co 及Cg 來確定R值；使用Y0 、Y1 確定G0 值，且不超過Cg 及Co 中的一個；使用Y0 、Y1 、Co 、Cg 確定B值；以及使用Y0 、Y1 確定G1 值，且不超過Cg 及Co 中的一個。
在另一方面，本發明構思涉及一種顯示RGBG格式化影像資料的方法，該方法包含：接收Y0 Y1 Cb Cr 格式的輸入影像資料；以及透過應用逆色彩變換對接收到的輸入影像資料進行解碼，如下所示：， 其中α是比例因子，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Cb 表示藍色色度值，Cr 表示紅色色度值。
在另一方面，本發明構思涉及一種用於對RGBG格式化影像資料進行色彩變換的方法。該方法包含：根據R、B以及G0 和G1 中的一個確定第一亮度值Y0 ，根據R、B以及G0 和G1 中的另一個，確定第二亮度值Y1 ；確定第一色度值；以及確定第二色度值。
在另一方面，本發明構思涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包含：配置為暫時儲存經過色彩變換的Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料的記憶體；以及透過以下方式將Y0 Y1 Co Cg 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料的解碼器：使用Y0 、Y1 、Co 、Cg 確定R值；使用Y0 、Y1 確定G0 值，且不超過Cg 及Co 中的一個；使用Y0 、Y1 、Co 、Cg 確定B值；以及使用Y0 、Y1 確定G1 值，且不超過Cg 及Co 中的一個；其中Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，Cg 表示綠色色度值。
在另一方面，本發明構思涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包含被配置為暫時儲存經歷了色彩變換的Y0 Y1 Cb Cr 格式化影像資料的記憶體；以及將Y0 Y1 Cb Cr 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料的解碼器，如下所示： 其中α是常數，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Cb 表示藍色色度值，Cr 表示紅色色度值。
在另一方面，本發明構思涉及一種包含指令的非暫態電腦可讀儲存介質，執行該指令時，將Y0 Y1 Co Cg 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料，如下所示：， 其中α是常數，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，Cg 表示綠色色度值。
在另一方面，本發明構思涉及一種包含指令的非暫態電腦可讀儲存介質，執行該指令時，將Y0 Y1 Cb Cr 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料，如下所示：， 其中α是常數，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，Cg 表示綠色色度值。
本發明提出了一種適用於RGBG格式的色彩變換方法。更具體地，提出了用於RGBG格式的雙亮度色彩變換Y0 Y1 Co Cg 和Y0 Y1 Cb Cr 。本發明構思包含適用於RGBG的直接變換，與兩步變換不同，兩步變換涉及首先將RGBG變換為諸如RGB格式的中間格式，然後應用諸如YCo Cg 或YCb Cr 的色彩變換。在兩步變換方法中，可以透過將未知子像素設置為零或根據內插值計算來執行RGBG到RGB的變換。從RGBG到RGB的變換將像素數量增加了1/3，並且對壓縮效率產生了不利影響，因為RGB中要壓縮的像素多於RGBG。兩步變換方法還涉及不必要的計算，該計算可能成本很高，並且由於中間的RGBG到RGB格式變換而具有等待時間或延遲。本文揭露的用於RGBG的直接色彩變換克服了與兩步變換方法相關聯的這些缺點，從而從根本上改變了RGBG色彩變換過程並極大地提高了色彩變換的效率。此外，本文揭露的用於RGBG的直接色彩變換可應用於RGBG的不同格式/佈局，只要可以形成基本單元即可。
本文揭露的技術不需要中間的RGBG到RGB變換。由於沒有浮點計算，因此本文揭露的Y0 Y1 Co Cg 直接色彩變換比常規變換更易於實現。因為沒有除法運算，所以本文揭露的變換技術對硬體是友善的。
第5圖係繪示可以由顯示驅動器執行的具有色彩變換的壓縮方案的例子。該方案包含按順序佈置的色彩變換52、編碼器54、解碼器56和逆色彩變換58。如本文所用，「色彩變換」或「色彩空間變換」是指影像從一個色彩空間到另一色彩空間的變換。在本揭露中，色彩變換52在RGBG à Y0 Y1 Co Cg 變換或RGBG à Y0 Y1 Cb Cr 變換中作為例子描述。在諸如RGB或RGBG的格式中，在頻道(channel)R、G和B之間存在相關性，使得在頻道之間存在相互依賴性。RGBG上的色彩變換52在編碼器54之前被應用，由於現有的相關性，壓縮RGBG本身並不是最佳的。此外，在編碼器54之前的色彩變換52可以防止由於預測編碼的應用中從一個分量預測另一分量所導致的任何複雜解碼處理。色彩變換52所去相關的是R、G、以及B頻道之間存在的相關性。在進行色彩變換52之後，可以為每個頻道獨立地應用編碼器54，這可以簡化解碼器56。
在一個實施例中，解碼器56和逆色彩變換58被結合到顯示裝置中，該顯示裝置接收經過色彩變換的經編碼輸入影像資料。輸入影像資料可能很大。如果顯示裝置是高解析度的並且與高位元深度結合在一起(例如，將4K或8K顯示面板與每個為10或12位元深度的組件結合在一起)，則影像資料必須以由於帶寬限制，可能難以實現的高位元率進行饋送。在這種情況下，資料的壓縮有助於以較低的位元率進行資料饋送，這進一步轉化為最小的功耗。適於實現本發明構思的顯示驅動器配置是眾所周知的。
在編碼器54之前執行色彩變換52，以使得Y0 Y1 Co Cg 、Y0 Y1 Cb Cr 、YCo Cg 或YCb Cr 中的每個分量被獨立地壓縮。在第5圖所示的例子中，對RGBG輸入影像執行色彩變換52，使得相關分量(例如，R、G和B)被映射到另一空間上以用於有效壓縮(藉由色彩變換)。色彩變換後的資料經過編碼器54並被編碼。輸入影像資料的壓縮表示到達顯示裝置，並且解碼器56通常在接收編碼資料的顯示裝置處或其附近執行。然後將解碼後的資料經逆色彩變換回RGBG/RGB格式，以生成用於顯示裝置的重建影像。
對於RGB佈局，流行的色彩變換包含YCb Cr 和YCo Cg ，其中 Y=亮度， Cb =藍色色度， Cr =紅色色度， Co =橙色色度，以及 Cg =綠色色度。 如下所示，YCo Cg 色彩變換通常比YCb Cr 變換在計算上更簡單：。
根據本發明構思，提出了將Y0 Y1 Co Cg 色彩變換直接應用於RGBG格式的每個基本單元，即是說，不變換為RGB格式。Y0 Y1 Co Cg 色彩變換應用於每個基本單元。RGBG格式的基本單元包含兩個G子像素、一個R子像素和一個B子像素。第6圖係繪示RGBG格式的基本單元的例子。由於在一個基本單元中有兩個綠色子像素，因此計算出兩個Y亮度值。
RGBG的正變換如下：。 其中α是比例因子或常數，例如1或2。如上所示，第一亮度值Y0 取決於R、G0 和B。第二亮度值Y1 取決於R、B和G1 。橙色色度值Co 取決於R和B，綠色色度值Cg 取決於R、G0 、B和G1 。
色彩變換在數學上可以是無損的，以避免由於色彩變換而在重建影像中引入假影(artifact)。這是一個無損過程，並且逆變換如下：。
第7A圖和第7B圖係繪示可以應用上述色彩變換的RGBG格式的其他例子。如上所示，影像資料(在此例子中為RGBG，但可以是任何其他色彩空間)在進行編碼(例如壓縮)之前要經過色彩變換。在完成解碼(例如，解壓縮)之後，應用逆色彩變換以獲得重建影像。
根據本發明構思的雙亮度Y0 Y1 Co Cg 色彩變換將其自身與YCo Cg 壓縮區分開。對於壓縮YCo Cg 資料，通常的做法是對色度(Co 、Cg )進行比亮度(Y)更多的壓縮工作，因為人類視覺中對亮度比對色度更敏感。類似地，為了壓縮Y0 Y1 Co Cg 資料，可以更著重在兩個亮度通道上，而不是在色度通道(Co 、Cg )上。
本文揭露的技術可以應用於任何可逆色彩變換(Reversible Color Transform，RCT)，諸如Y0 Y1 Cb Cr 變換。Y0 Y1 Cb Cr 的正變換如下： 其中α是常數。
由於這是一個無損過程，因此逆變換如下：
在Y0 Y1 Cb Cr 變換中，Y0 取決於R、G0 和B，Y1 取決於R、B和G1 ，與上述的Y0 Y1 Co Cg 變換相同。Cb 取決於G0 、B和G1 而不取決於R，而Cr 取決於R、G0 和G1 而不取決於B。
第8圖係繪示常規顯示裝置(例如，TFTLCD)的方塊圖。顯示裝置10包含諸如液晶面板的顯示面板16，並且顯示面板16包含複數個子像素、複數個列電極和複數個共用行電極。顯示面板16的每個子像素是在行電極和列電極之間的可切換電容器。顯示裝置10還包含：列驅動器組14，其平行地驅動列電極；以及行驅動器陣列15，其在依序被選擇的同時驅動行電極。介面12連接在微控制器(未示出)和顯示裝置10之間。介面12通常時現在顯示定時控制器13的輸入側。列驅動器組14包含列驅動器的陣列。通常，列驅動器組14中的每個列驅動器為顯示面板16的列電極提供類比輸出信號。列驅動器組14可以包含單獨的輸出緩衝器。行驅動器陣列15包含行驅動器的陣列。顯示面板16可以是被動矩陣LCD面板，本發明構思不限於此。
如第8圖所示，在顯示定時控制器13和列驅動器組14之間設有緩衝器17。緩衝器17(例如，RAM)暫時儲存根據本發明構思的被壓縮之後的影像資料。在顯示面板16上顯示的影像的影像資料係透過顯示定時控制器13經由緩衝器17作為串流資料(serial data)提供給列驅動器組14。
緩衝器17的輸出在被解壓縮之後，可以被發送到列驅動器組14內的列驅動器。資料被傳送到列驅動器的輸出以便驅動顯示面板16。
本文揭露的發明構思提高了壓縮效率，本發明完成以表示具有更少位元率的相同影像資料。因為不需要浮點計算，所以本文所揭露的方法是對硬體友善的。此外，透過避免如上所述的RGBG到RGB的中間變換，減少了任何等待時間或延遲。
儘管根據方法或技術描述了實施例，但是應當理解，本揭露也可以涵蓋一種製品，該製品包含非暫態電腦可讀儲存介質，在該介質上儲存有用於執行該方法的實施例的電腦可讀指令。電腦可讀介質可以包含例如半導體、磁性、光磁、光學或其他形式的用於儲存電腦可讀代碼的電腦可讀介質。此外，本揭露還可以覆蓋用於實踐本文揭露的發明構思的實施例的設備。這樣的設備可以包含專用及/或可編程的電路，以執行與實施例有關的操作。
這種設備的例子包含經過適當編程的通用電腦及/或專用計算裝置，並且可以包含電腦/計算裝置與適用的專用/可編程硬體電路(例如，電氣、機械及/或光學電路)的組合，以用於與實施例有關的各種操作。
應當理解，可以在本揭露的精神和範圍內進行修改和變型來實施本發明構思。此外，本發明構思可以應用於使用本文未明確提及的編解碼器(例如，DSC或VDC-M)進行壓縮的情況。該描述並非旨在窮舉或將本發明構思限制為所揭露的精確形式。
10:顯示裝置 12:介面 13:顯示定時控制器 14:列驅動器組 15:行驅動器陣列 16:顯示面板 17:緩衝器 52:色彩變換 54:編碼器 56:解碼器 58:逆色彩變換
第1圖係繪示包含相同數量的R、G和B子像素的常規RGB佈局。 第2圖係繪示傳統的RGBG佈局，其包含比R子像素或B子像素多兩倍的G子像素。 第3A圖係繪示常規RGB佈局中的兩個像素。 第3B圖係繪示常規RGBG佈局中的兩個像素。 第4A圖和第4B圖係繪示RGBG佈局的不同配置。 第5圖係繪示具有色彩變換的壓縮方案的例子。 第6圖係繪示RGBG格式的基本單元的例子。 第7A圖和第7B圖係繪示可以應用上述色彩變換的RGBG格式的其他例子。 第8圖係繪示常規顯示裝置的方塊圖。
52:色彩變換
54:編碼器
56:解碼器
58:逆色彩變換

Claims (20)

  1. 一種顯示RGBG格式影像資料的方法，其包含： 接收Y0 Y1 Co Cg 格式化的一輸入影像資料； 透過應用逆色彩變換(inverse-Color transform)對接收到的該輸入影像資料進行解碼，如下所示： 使用Y0 、Y1 、Co 及Cg 確定R值； 使用Y0 及Y1 確定G0 值，且不超過Cg 及Co 中的一個； 使用Y0 、Y1 、Co 及Cg 確定B值；以及 使用Y0 及Y1 確定G1 值，且不超過Cg 及Co 中的一個； 其中Y0 表示一第一亮度值，Y1 表示一第二亮度值，Co 表示一橙色色度值，以及Cg 表示一綠色色度值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該解碼如下進行： 其中α是比例因子。
  3. 一種顯示RGBG格式影像資料的方法，其包含： 接收Y0 Y1 Cb Cr 格式化的一輸入影像資料； 透過應用逆色彩變換對接收到的該輸入影像資料進行解碼，如下所示： 其中α是比例因子，Y0 表示一第一亮度值，Y1 表示一第二亮度值，Cb 表示一藍色色度值，以及Cr 表示一紅色色度值。
  4. 一種用於對RGBG格式化的影像資料進行色彩變換的方法，其包含： 根據R與B、以及G0 及G1 中的一個，確定一第一亮度值Y0 ； 根據R與B、以及G0 及G1 中的另一個，確定一第二亮度值Y1 ； 確定一第一色度值；以及 確定一第二色度值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中該第一色度值是一橙色色度值Co ，並且該橙色色度值Co 是根據R與B而不是依據G0 或G1 確定的。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中該第二色度值是一綠色色度值Cg ，並且該綠色色度值Cg 是根據R、B、G0 以及G1 確定的。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中根據以下步驟確定該第一亮度值Y0 、該第二亮度值Y1 、該橙色色度值Co 及該綠色色度值Cg ： 其中α是比例因子。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中將該第一亮度值Y0 、該第二亮度值Y1 、該第一色度值及該第二色度值應用於一個基本單元。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其進一步包含進行如下的逆變換： 其中α是比例因子。
  10. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中該第一色度值是一藍色色度值Cb ，並且該藍色色度值Cb 是根據G0 、B及G1 而非R確定的。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該第二色度值是一紅色色度值Cr ，並且該紅色色度值Cr 是根據G0 及G1 而非R或B確定的。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中根據以下步驟來確定該第一亮度值Y0 、該第二亮度值Y1 、該藍色色度值Cb 及該紅色色度值Cr ，， 其中α是常數。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其進一步包含實現如下的逆變換：， 其中α是常數。
  14. 一種顯示裝置，其包含： 一記憶體，配置為暫時儲存經過色彩變換的一Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料；以及 一解碼器，透過以下方式將該Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料變換為一RG0 BG1 格式化影像資料： 使用Y0 、Y1 、Co 及Cg 確定R值； 使用Y0 及Y1 確定G0 值，且不超過Cg 及Co 中的一個； 使用Y0 、Y1 、Co 及Cg 確定B值；以及 使用Y0 及Y1 確定G1 值，且不超過Cg 及Co 中的一個； 其中Y0 表示一第一亮度值，Y1 表示一第二亮度值，Co 表示一橙色色度值，以及Cg 表示一綠色色度值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的顯示裝置，其中該解碼器以下述方式將該Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料變換為該RG0 BG1 格式化影像資料：， 其中α是常數。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的顯示裝置，其中將該Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料編碼如下：， 其中α是常數。
  17. 一種顯示裝置，其包含： 一記憶體，配置為暫時儲存經過色彩變換的一Y0 Y1 Cb Cr 格式化影像資料；以及 一解碼器，將該Y0 Y1 Cb Cr 格式化影像資料變換為一RG0 BG1 格式化影像資料，如下所示： 其中α是常數，Y0 表示一第一亮度值，Y1 表示一第二亮度值，Cb 表示一藍色色度值，以及Cr 表示一紅色色度值。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的顯示裝置，其中將該Y0 Y1 Co Cg 格式化影像資料編碼如下：。
  19. 一種非暫態電腦可讀儲存介質，其包含一指令，當執行該指令時，將Y0 Y1 Co Cg 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料，如下所示： 其中α是常數，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，以及Cg 表示綠色色度值。
  20. 一種非暫態電腦可讀儲存介質，其包含一指令，當執行該指令時，將Y0 Y1 Cb Cr 格式的影像資料變換為RG0 BG1 格式的影像資料，如下所示： 其中α是常數，Y0 表示第一亮度值，Y1 表示第二亮度值，Co 表示橙色色度值，以及Cg 表示綠色色度值。
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