利用局部變暗背光對(duì)lcd的圖像數(shù)據(jù)的調(diào)整的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及節(jié)能的IXD，特別是通過(guò)利用局部變暗背光對(duì)IXD的圖像數(shù)據(jù)的調(diào)整 來(lái)實(shí)現(xiàn)以較低成本達(dá)到圖像的原始亮度。并通過(guò)應(yīng)用局部剪裁抑制來(lái)保留圖像細(xì)節(jié)，從而 使得LCD取得了在節(jié)能和圖像細(xì)節(jié)之間的折衷。
【背景技術(shù)】
[0002] 顯示器是現(xiàn)代人機(jī)界面的一個(gè)核心技術(shù)且用于多種用途。被廣泛使用的包含一顯 示器的設(shè)備的示例是計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話，以及傳統(tǒng)的電視。顯示技術(shù)的一個(gè)常見的類型是一 個(gè)IXD顯示器（IXD)。然而，IXD的功耗隨著IXD被越來(lái)越多地用于移動(dòng)的、電池供電設(shè)備 以及正在形成的更大的顯示器的這兩方面的趨勢(shì)而被日益關(guān)注。用于LCD的背光常常是具 有最高的功耗的LCD的組件。發(fā)光二極管（LED)背光是一種在目前所使用的LCD中允許最 佳的顯示性能和清晰度的背光類型。
[0003] LED可以由PWM (脈沖寬度調(diào)制)來(lái)控制，使光的強(qiáng)度可以幾乎是連續(xù)變化的。LED 光對(duì)LED電流的響應(yīng)對(duì)于人類的眼睛來(lái)說(shuō)是非常短的或延遲是不可感知的。對(duì)于大多數(shù)的 LCD，背光單元包含多個(gè)LED。它們可以被安排在一個(gè)指定的結(jié)構(gòu)(如網(wǎng)格結(jié)構(gòu)或條形）中。 所述結(jié)構(gòu)在LCD的像素面板之后或在LCD的像素面板的邊框中。
[0004] 當(dāng)包含多個(gè)LED的背光單元位于IXD的像素面板之后時(shí)，這種背光單元就被稱為 直下式LED背光源。所述直下式LED背光源把多個(gè)LED均勻地配置在像素面板的后方當(dāng)作 發(fā)光源，使背光可以均勻傳達(dá)到整個(gè)屏幕。而當(dāng)包含多個(gè)LED的背光單元被置于LCD的像 素面板的邊框處時(shí)，這種背光單元被稱為側(cè)光式LED背光源，它把多個(gè)LED配置在像素屏幕 的一個(gè)或多個(gè)邊框，再搭配導(dǎo)光板。這樣，當(dāng)LED背光單元發(fā)光時(shí)，就能把從屏幕邊框發(fā)射 的光透過(guò)導(dǎo)光板輸送到屏幕中央的區(qū)域去。
[0005] 幾個(gè)LED器件可分組成一串，并由一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器通道(通常在PWM模式中）來(lái)控 制。在下面的文本中，具有由一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)通道控制的或總是接收基本相同的電 流的數(shù)個(gè)LED器件的一個(gè)LED串被稱為一個(gè)LED。LED光通過(guò)光導(dǎo)分布。對(duì)于一個(gè)好的背 光設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，LCD的背光亮度分布可以被視為基本均勻的。這樣最大的均勻的背光值可以 標(biāo)準(zhǔn)化為100%。圖像的每個(gè)像素的灰度值可以被饋送到定時(shí)控制器和/或諸如TFT的驅(qū)動(dòng) 器件之類的電子控制單元，而無(wú)需任何處理和/或操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于通過(guò)局部變暗背光對(duì)LCD的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的方法，所述LCD具有包含 多個(gè)單獨(dú)可控的LED的背光單元，所述方法包括： 預(yù)先確定一個(gè)LCD模型的光擴(kuò)散函數(shù)值； 將所述LCD模型的光擴(kuò)散函數(shù)的分辨率縮減到二維分布的采樣點(diǎn)的分辨率，并將采樣 點(diǎn)的分辨率的光擴(kuò)散函數(shù)值存儲(chǔ)在查找表中； 將前一峽或前幾峽的LED值用于采樣點(diǎn)處的背光亮度的計(jì)算； 通過(guò)應(yīng)用在一采樣點(diǎn)處的一 L邸的光擴(kuò)散函數(shù)值和所述L邸值來(lái)計(jì)算該L邸對(duì)該采樣 點(diǎn)處的背光的貢獻(xiàn)； 通過(guò)將所有或多數(shù)L邸在該采樣點(diǎn)處對(duì)背光的貢獻(xiàn)求和來(lái)計(jì)算該采樣點(diǎn)處的背光亮 度； 通過(guò)對(duì)多個(gè)采樣點(diǎn)處的背光亮度進(jìn)行插值來(lái)計(jì)算在該多個(gè)采樣點(diǎn)之間的其它像素之 后的背光亮度； 基于輸入的圖像的像素的灰度值和在該像素之后的背光亮度來(lái)計(jì)算每個(gè)像素的透射 值；W及 將所述像素的透射值提供給用于LCD面板的電子控制單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述采樣點(diǎn)的分辨率取決于所述光擴(kuò) 散函數(shù)的空間頻率。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可W通過(guò)測(cè)量、模擬或該兩者的結(jié)合來(lái)確定 所述光擴(kuò)散函數(shù)值。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述LED值是基于輸入的圖像數(shù)據(jù)和 LCD的特征來(lái)確定的，并且所確定的前一峽或前幾峽的LED值被存儲(chǔ)在寄存器（73)中。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 其中，所述多個(gè)L邸被放置在LCD面板的一個(gè)或多個(gè)邊框。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 其中采樣點(diǎn)的預(yù)定密度大大低于LCD的像素分辨率，且采樣點(diǎn)的數(shù)量是大大高于所述 單獨(dú)可控的LED的數(shù)量。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的距離是像素 的二進(jìn)制整數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，其中在邊界和面板的中央地區(qū)的采樣點(diǎn)之 間的距離是不同的。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 將虛擬采樣點(diǎn)添加到面板的邊界，其中外部像素補(bǔ)償單元格的尺寸是二進(jìn)制整數(shù)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 流水線處理所述圖像的像素灰度值，其中一個(gè)峽的第一像素的背光亮度的計(jì)算與所述 峽的vsyn信號(hào)同步，并且一個(gè)行的第一像素的背光亮度的計(jì)算與一個(gè)hysn信號(hào)同步。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括峽速率控制和誤差擴(kuò)散。
12. -種既可保留圖像細(xì)節(jié)又能基本上保持圖像的亮度的方法，所述圖像被顯示給具 有包含多個(gè)單獨(dú)控制的L邸的背光單元的LCD,所述方法包括： 基于采樣點(diǎn)的周圍的像素的特征灰度值和經(jīng)計(jì)算或估計(jì)的該采樣點(diǎn)的背光亮度計(jì)算 一個(gè)采樣點(diǎn)的剪裁抑制因子； 通過(guò)將經(jīng)計(jì)算或估計(jì)的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘來(lái)插入一個(gè)虛擬背光亮 度； 從二維采樣點(diǎn)基準(zhǔn)向像素基準(zhǔn)插值所述虛擬背光亮度； 基于輸入的圖像的像素的灰度值和在該像素之后的所述虛擬背光亮度來(lái)計(jì)算每個(gè)像 素的透射值； 將所述像素的透射值提供給用于LCD面板的電子控制單元。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述虛擬背光亮度在采樣點(diǎn)基準(zhǔn)處被空間濾波。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述剪裁抑制因子在采樣點(diǎn)基準(zhǔn)處被空間濾波。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 所述特征灰度值是在采樣點(diǎn)周圍的像素補(bǔ)償單元格的最大值、平均值、直方圖的灰度 值和空間頻率信號(hào)中的至少一個(gè)的值的函數(shù)并被存儲(chǔ)在一個(gè)RAM (813)中。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述特征灰度值表示一種對(duì)在像素補(bǔ)償單元格中的可見剪裁的預(yù)測(cè)限制。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 兩個(gè)連續(xù)的峽的特征灰度值有兩個(gè)RAM,其中當(dāng)前峽的特征灰度值都寫入在一個(gè)RAM 中，而最后一幀的特征灰度值是從另一個(gè)RAM中讀取的。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括： 對(duì)輸入的高分辨率的圖像執(zhí)行圖像縮減步驟W生成低分辨率的縮減的圖像，而所述特 征灰度值是在所述圖像縮減步驟期間被確定并存儲(chǔ)的。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， 像素補(bǔ)償單元格的特征灰度值是高于或等于用于確定L邸值的相應(yīng)的圖像縮減單元 格的灰度值。
20. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 基于特征灰度值和采樣點(diǎn)的背光亮度來(lái)確定CSF1矩陣，所述背光亮度是基于所述LED 值和所述采樣點(diǎn)的光擴(kuò)散函數(shù)值。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，其中如果在一個(gè)采樣點(diǎn)的鄰近地區(qū)內(nèi)沒(méi) 有剪裁，所述CSF1矩陣的相應(yīng)元素的值為1。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，如果在一個(gè)采樣點(diǎn)的相鄰的區(qū)域內(nèi)有剪 裁，則所述CSF1矩陣的相應(yīng)元素的值大于1，并被限制在2或一個(gè)其他的合理的值W下。
23. -種用于通過(guò)局部變暗背光對(duì)LCD的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的系統(tǒng)，所述LCD具有包含 多個(gè)單獨(dú)可控的LED的背光單元，所述系統(tǒng)包括： 用于預(yù)先確定一個(gè)LCD模型的光擴(kuò)散函數(shù)值的裝置； 用于將所述LCD模型的光擴(kuò)散函數(shù)的分辨率縮減到二維分布的采樣點(diǎn)的分辨率，并將 采樣點(diǎn)的分辨率的光擴(kuò)散函數(shù)值存儲(chǔ)在查找表中的裝置； 用于將前一峽或前幾峽的L邸值用于采樣點(diǎn)處的背光亮度的計(jì)算的裝置； 用于通過(guò)應(yīng)用在一采樣點(diǎn)處的一 L邸的光擴(kuò)散函數(shù)值和所述L邸值來(lái)計(jì)算該L邸對(duì)該 采樣點(diǎn)處的背光的貢獻(xiàn)的裝置； 用于通過(guò)將所有或多數(shù)L邸在該采樣點(diǎn)處對(duì)背光的貢獻(xiàn)求和來(lái)計(jì)算該采樣點(diǎn)處的背 光亮度的裝置； 用于通過(guò)對(duì)多個(gè)采樣點(diǎn)處的背光亮度進(jìn)行插值來(lái)計(jì)算在該多個(gè)采樣點(diǎn)之間的其它像 素之后的背光亮度的裝置； 用于基于輸入的圖像的像素的灰度值和在該像素之后的背光亮度來(lái)計(jì)算每個(gè)像素的 透射值的裝置；W及 用于將所述像素的透射值提供給用于LCD面板的電子控制單元的裝置。
24. -種既可保留圖像細(xì)節(jié)又能基本上保持圖像的亮度的系統(tǒng)，所述圖像被顯示給具 有包含多個(gè)單獨(dú)控制的LED的背光單元的LCD,所述系統(tǒng)包括： 用于基于采樣點(diǎn)的周圍的像素的特征灰度值和經(jīng)計(jì)算或估計(jì)的該采樣點(diǎn)的背光亮度 計(jì)算一個(gè)采樣點(diǎn)的剪裁抑制因子的裝置； 用于通過(guò)將經(jīng)計(jì)算或估計(jì)的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘來(lái)插入一個(gè)虛擬背光 亮度的裝置； 用于從二維采樣點(diǎn)基準(zhǔn)向像素基準(zhǔn)插值所述虛擬背光亮度的裝置； 用于基于輸入的圖像的像素的灰度值和在該像素之后的所述虛擬背光亮度來(lái)計(jì)算每 個(gè)像素的透射值的裝置； 用于將所述像素的透射值提供給用于LCD面板的電子控制單元的裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用局部變暗背光對(duì)LCD的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的方案。具體而言，本發(fā)明公開了一種用于局部變暗過(guò)程的準(zhǔn)確有效的像素補(bǔ)償方法。此外，為了允許更高的節(jié)能，引入了一種通過(guò)在經(jīng)縮減的圖像中應(yīng)用局部剪裁抑制因子來(lái)抑制可見的剪裁偽影的方法。最終，提供了基本上保留了圖像細(xì)節(jié)和圖像亮度的高圖像質(zhì)量，從而以低處理成本取得了在節(jié)能和圖像細(xì)節(jié)之間的折衷。
【IPC分類】G09G3-36, G09G3-34
【公開號(hào)】CN104637455
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310574000
【發(fā)明人】T·鄭, D·謝弗, M·阿爾伯切特, 徐赤豪
【申請(qǐng)人】徐赤豪
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月15日