专利名称：处理影像信号的方法
处理影像信号的方法
技术领域：
本发明关于一种处理影像信号的方法，尤指一种将红绿蓝灰阶值转换为红绿蓝白灰阶值的方法。
背景技术：
随着显示器技术的进步，液晶显示器已广泛使用在笔记型电脑、平板电脑及智慧型手机等移动装置。这些移动装置通常需要较低的耗电量以在长时间不充电的情况下使用。由于RGB (红绿蓝)液晶显示器的液晶面板穿透率较低，大约只能穿透背光板发光强度的5 10%，无法充份利用能量，因此需考虑改变画素设计来增加穿透率，使液晶显示器显示画面时便会消耗较少的电量。相较于RGB液晶显示器，RGBW(红绿蓝白)液晶显示器因为加入了穿透率较高的白色子像素，大幅提升液晶面板的穿透率，具有耗电量较低的优点。但因为RGBW液晶显示 器的每一子像素(分别为红、绿、蓝、白)的面积相较RGB液晶显示器的每一子像素(分别为红、绿、蓝)为小，导致RGBW液晶显示器在显示单一颜色(纯色)画面时亮度较暗，而单独显不白色时売度会过闻，影像品质反而较RGB液晶显不器差。
发明内容本发明的实施例揭露处理影像信号的方法，包含将显示面板的一组像素的一组红绿蓝灰阶值进行转换以产生一组第一红绿蓝亮度值，根据该组第一红绿蓝亮度值产生一组饱和度，根据该组饱和度及该组第一红绿蓝亮度值产生一组映射比例值，根据该组第一红绿蓝亮度值及该组映射比例值中的最小的映射比例值产生一组第二红绿蓝亮度值，根据该组第二红绿蓝亮度值及该组白色子像素亮度值产生一组红绿蓝白亮度值，及将该组红绿蓝白亮度值进行转换以产生该组像素的一组红绿蓝白灰阶值。本发明处理影像信号的方法可在处理过程中搭配动态背光区的背光工作周期运算，不但较现有技术RGB液晶显示器省电，且改进现有技术RGBW液晶显示器在显示单一颜色画面时亮度较暗，而单独显示白色时亮度会过高的缺陷，兼顾对影像品质及省电的需求。
图I为具有多个分区的动态背光模块显示面板的示意图。图2为动态背光分区的示意图。图3为本发明一实施例处理影像信号的方法流程图。图4为饱和度与亮度值的关系图。图5为以背光扩散系数修正a min的方法流程图。图6为具有多个分区的动态背光模块显示面板的示意图。主要元件符号说明ioo显示tfii极
102动态背光分区
104像素
300、500方法 302 314、502 510步骤 S饱和度V亮度值
602屮心K
604边界|x.
606角落K
608虚线具体实施方式
图I为具有多个分区的动态背光模块显示面板100的示意图，显示面板100具有16栏及8列共128个动态背光区102。图2为动态背光分区102的示意图，动态背光区102具有η个像素104。举例而言,若显示面板100的解析度为1920χ 1080,则η为将解析度除以16栏及8列=(1920*1080)/(16*8) =16200。本发明图2中，设η为25以方便说明。每一画素具有4个子像素，分别为红色、蓝色、绿色及白色子像素。但本发明处理影像信号方法的使用范围并不限于此，任何分区数目、像素数目及子像素的排列方式均属本发明的方法可使用的范围。请参考图I至图3。图3为本发明一实施例处理影像信号的方法300流程图，用以配合图I及图2说明本发明以下所述处理影像信号的方法。本发明的方法300将RGB(红蓝绿)信号转换为RGBW(红蓝绿白)信号，并在转换过程中搭配各个动态背光区102的动态背光运算，以对各个动态背光区的RGBW信号产生较佳的显示效果。本发明以下所述的实施例均以背光工作周期(back-light duty cycle, BL duty)表示背光亮度,背光工作周期介于0%与100%，背光亮度正比于背光工作周期。以下所述的灰阶值介于O与255之间。为方便说明处理影像信号的方法300，以显示面板100的其中一个动态背光区102为例，其余动态背光区102的实施步骤均相同。步骤302 :将显示面板100的动态背光区102的每一像素104的红色、绿色及蓝色子像素的各别灰阶值(gray level)进行伽玛(gamma)转换以产生红色、绿色及蓝色子像素的各别第一 RGB亮度值；步骤304 :根据步骤302的每一像素104的子像素的各别第一 RGB亮度值产生每一像素104的饱和度S ；步骤306 :根据步骤304的每一像素104的饱和度S及各别第一 RGB亮度值产生每一像素104的映射比例值(mapping ratio) α ；
步骤308 :根据步骤302的每一像素104的子像素的各别第一 RGB亮度值及步骤306的所有像素104的映射比例值α中的最小比例值α _产生每一像素104的红色、绿色及蓝色子像素的各别第二 RGB亮度值；步骤310 :根据步骤308的每一像素104的子像素的各别第二 RGB亮度值中的最小值产生每一像素104的白色子像素亮度值Wo ；步骤312 :根据步骤308的每一像素104的子像素的各别第二 RGB亮度值及步骤310的每一像素104的白色子像素亮度值Wo产生每一像素104的红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及白色子像素的各别RGBW亮度值； 步骤314 :将步骤312的每一像素104的子像素的各别RGBW亮度值进行逆伽玛(inverse gamma)转换以产生每一像素104的红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及白色子像素的各别RGBW灰阶值。举例而言，一个动态背光区102的25个像素中的第一像素Pl具有红色子像素灰阶值Gr=255、绿色子像素灰阶值Gg=O及蓝色子像素灰阶值Gb=0。而25个像素中的第二像素P2具有红色子像素灰阶值Gr=255、绿色子像素灰阶值Gg=255及蓝色子像素灰阶值Gb=255。首先在步骤302，Pl及P2分别按照式I进行伽玛转换，将灰阶值由信号域转换至亮度域，使灰阶值的信号可与背光亮度正确搭配。转换后会得到介于O与I之间的Pl及P2的RGB亮度值。转换后的Pl红色子像素亮度值Vr=l、绿色子像素亮度值Vg=O及蓝色子像素亮度值Vb=0，以Pl (I, O, O)表示；转换后的P2红色子像素亮度值Vr=l、绿色子像素亮度值Vg=I及蓝色子像素亮度值Vb=l，以P2(l，I, I)表示。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各别处理。式I的乘幂项的值可为2. 2，亦可为其他数值。式I (Gr,Gg>°rGb)2-2
255接着在步骤304，利用Pl (I, O, O)的最大亮度值Vmax=I,最小亮度值Vmin=O,根据式2得到Pl的饱和度Sl=I。并利用P2(l，I, I)的最大亮度值Vmax=I,最小亮度值Vmin=I,根据式2得到P2的饱和度S2=0。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各别处理。
「 π 』 V max- V min式2 -—^—-
V max请参考图4，图4为饱和度S与亮度值V关系图，横轴为饱和度S，纵轴为亮度值V。饱和度S在小于临界值以及不小于临界值时，分别对应到不同的亮度值V的边界值，临界值可以为O. 5。图4中，若饱和度SCO. 5，对应亮度值的边界值=2 ;若饱和度S芎O. 5，对应亮度值的边界值=1/S。因为Pl的饱和度Sl=l，所以在图4P1对应亮度值的边界值=1。将Pl对应亮度值的边界值(边界值为I)除以Pl的最大亮度值(Vmax=I),得到步骤306的第一像素Pl的映射比例值a !=Io因为Ρ2的饱和度S2=0，所以在图4P2对应亮度值的边界值=2。将P2对应亮度值的边界值(边界值为2)除以P2的最大亮度值(Vmax=I)，得到步骤306的第二像素P2的映射比例值α2=2。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素Ρ2各别处理。映射比例值α为将RGB信号扩展成RGBW信号时，RGB信号所需要各自乘上的倍数。按照图4找出位于同一动态背光区102的25个像素各自的映射比例值α后，再由25个像素各自的映射比例值α中取出最小的映射比例值anin。在本例中，以Pl的映射比例值Ci1=I为例作为25个像素中最小的映射比例值Cimin，用以说明接下来的步骤。a min和25个像素所在的动态背光区102的背光工作周期在理想状况下成反比，即BL duty=l/ a min，但由于发光二极管(LED, light emitting diode)背光模块在不同的背光区之间会有亮度扩散的现象，所以要再以背光扩散系数(BLdifussiJ修正Cimin(因此实际上BL duty<l/ a min)，以使转换后的RGBW信号配合动态背光区102的背光工作周期可有较佳效果，否则在亮暗交界区会出现影像失真的情形，此部份留待稍后再述。在步骤308，将Pl的红色子像素亮度值Vr乘以amin(l乘以I)、绿色子像素亮度值Vg乘以amin(l乘以O)及蓝色子像素亮度值Vb乘以amin(l乘以0)，得到Pl扩展后的红色子像素亮度值Vr’ =1、扩展后的绿色子像素亮度值Vg’ =0及扩展后的蓝色子像素亮度值Vb’=0，以ΡΓ (1,0,0)表示。将P2的红色子像素亮度值Vr乘以amin(l乘以I)、绿色子像素亮度值Vg乘以amin(l乘以I)及蓝色子像素亮度值Vb乘以amin(l乘以1)，得到P2扩展后的红色子像素亮度值Vr’ =1、扩展后的绿色子像素亮度值Vg’ =1及扩展后的蓝色子像素亮度值Vb’=l，以P2’ (I, I, I)表示。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素 Pl及第二像素P2各别处理。在步骤310，以ΡΓ (1,0,0)中最小亮度值(Vmin’ =0)乘以预定值，预定值可为
O.5，得到Pl的白色子像素亮度值Wo=O (O乘以O. 5)。以P2’ (I, I, I)中最小亮度值(Vmin’=l)乘以预定值得到Pl的白色子像素亮度值Wo=O. 5(1乘以O. 5)。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各别处理。步骤310中以最小亮度值乘以预定值亦可换成以最小亮度值除以预定值，此时预定值可以为2。在步骤312，将Pl扩展后的红色子像素亮度值Vr’减去Pl的白色子像素亮度值Wo (I减去O)、Pl扩展后的绿色子像素亮度值Vg’减去Pl的白色子像素亮度值Wo (O减去O)及Pl扩展后的蓝色子像素亮度值Vb’减去Pl的白色子像素亮度值Wo (O减去0)，得到第一像素Pl的RGBW亮度值，以Pl (I, O, O, O)表示。将P2扩展后的红色子像素亮度值Vr’减去P2的白色子像素亮度值Wo (I减去O. 5)、P2扩展后的绿色子像素亮度值Vg’减去P2的白色子像素亮度值Wo (I减去O. 5)及P2扩展后的蓝色子像素亮度值Vb’减去P2的白色子像素亮度值Wo (I减去O. 5)，得到第二像素P2的RGBW亮度值，以P2 (O. 5，O. 5，O. 5，O. 5)表示。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各别处理。最后在步骤314进行逆伽玛转换，将第一像素Pl的RGBW亮度值Pl (I, O, O, O)及第二像素P2的RGBW亮度值P2 (O. 5，O. 5，O. 5，O. 5)分别转换为第一像素Pl的RGBW的灰阶值及第二像素P2的RGBW的灰阶值。同一动态背光区102的其他像素均比照第一像素Pl及第二像素P2各别处理。请参考图5及图6及表1，图5为以背光扩散系数修正a min的方法500流程图，图6为具有多个分区的动态背光模块显示面板100的示意图，表I举例说明背光扩散系数矩阵。方法500的步骤如下步骤502 :量测动态背光区102的背光扩散状况；步骤504 :对动态背光区102以及周围24个背光区所量测到的背光扩散状况，建立5乘5的背光扩散系数矩阵；步骤506 :根据方法300得到的动态背光区102反比于a min的理想背光工作周期及背光扩散系数矩阵，得到动态背光区102考量周围24个背光区扩散后的背光工作周期；步骤508 :根据动态背光区102扩散后的背光工作周期向周围8个相邻背光区做内插，得到内插后的背光工作周期；步骤510 以内插后的背光工作周期对在动态背光区102的各像素反推映射比例值α，重新计算RGBW信号、背光工作周期及背光扩散系数矩阵。参考图6，于步骤502至506，显示面板100共有三个动态背光区102需单独点亮以量测动态背光区102的背光扩散状况，分别是中心区602、边界区604及角落区606。点亮中心区602后除了量测中心区602的亮度的外，还需量测相邻24个动态背光区102的亮度(如虚线608所示)，此24个动态背光区102的亮度与中心区602的亮度比例即可代表中心区602背光扩散的现象，此25区亮度百分比可建立一个5乘5背光扩散系数矩阵(如 表I)。中心区602的中心点即为背光扩散系数矩阵正中心位置，即100%，乘上方法300所计算出动态背光区102理想背光工作周期后，就可知扩散至相邻24区的亮度比例。把所有动态背光区102依此方法运算，计算128个动态背光区之间相互影响的状况，最后得到扩散后各动态背光区102考量背光扩散后的实际亮度。而边界区604及角落区606有可能因光源碰到边框而反射，造成亮度可能会比中心区602还亮，需针对此现象对背光扩散系数做修正。目前设计背光模块时会考量此现象，因此在边界区604及角落区606放置LED背光时，会修正与边框的距离，使修正后的光源反射现象与中心区602亮度一致。接着执行步骤508至步骤510，得到考量背光扩散后的映射比例值α。表I
5. 2%7. 1%8. 3%7. 3%5. 4%
7.6%15.5%27.0%16.8%7.9%
9.3%29.3%100.0%32.4%10.0%
7.8%15.9%27.2%16.8%8,3%
5. 0%6. Tl7. 8%6. 915. 2%经过考量背光扩散后，不同动态背光区的亮暗交界区便不会出现影像失真的情形，也不会有如格子状不连续的情况发生。以方法300将RGB信号转换至RGBW信号可在转换过程中搭配动态背光区102的背光工作周期运算，不但较现有技术RGB液晶显示器省电，且改进现有技术RGBW液晶显示器在显示单一颜色画面时亮度较暗，而单独显示白色时亮度会过高的缺陷，兼顾对影像品质及省电的需求。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种处理影像信号的方法，包含 提供一显示面板的一组像素的一组第一红绿蓝亮度值； 根据该组第一红绿蓝亮度值产生一组饱和度； 根据该组饱和度及该组第一红绿蓝亮度值产生一组映射比例值； 根据该组第一红绿蓝亮度值及该组映射比例值中的最小的映射比例值产生一组第二红绿蓝亮度值； 根据该组第二红绿蓝亮度值的对应于每一像素的最小第二红绿蓝亮度值产生一组白色子像素亮度值； 根据该组第二红绿蓝亮度值及该组白色子像素亮度值产生一组红绿蓝白亮度值；及 将该组红绿蓝白亮度值进行转换以产生该组像素的一组红绿蓝白灰阶值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，另包含根据该组映射比例值中的最小的映射比例值产生该组像素的背光的工作周期。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，另包含根据该组映射比例值中的最小的映射比例值及该显示面板的其他组像素的背光的光线扩散效应产生该组像素的背光的工作周期。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，该显示面板包含多组像素及多个对应的背光，该方法另包含 根据该组映射比例值中的最小的映射比例值产生该组像素的背光的第一工作周期； 根据量测所述背光的结果建立一背光扩散系数矩阵； 根据该组像素的背光的第一工作周期及该背光扩散系数矩阵产生该组像素的背光的第二工作周期；及 使用邻近该组像素的背光的第二工作周期对该组像素的背光的第二工作周期进行内插以产生该组像素的背光的工作周期。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，提供该显示面板的该组像素的该组第一红绿蓝亮度值，为将该显示面板的该组像素的一组红绿蓝灰阶值进行转换以产生该组第一红绿蓝亮度值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将该组红绿蓝灰阶值进行转换以产生该组第一红绿蓝亮度值，为将该组红绿蓝灰阶值进行伽玛(ga_a)转换以产生该组第一红绿蓝亮度值。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组第一红绿蓝亮度值产生一组饱和度，为根据该组像素的每一像素的最大及最小第一红绿蓝亮度值的差与该像素的最大第一红绿蓝亮度值的比值产生该组饱和度。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组饱和度及该组第一红绿蓝亮度值产生该组映射比例值，包含 当该组像素的一像素的饱和度小于一临界值时，将一预定值除以该像素的最大第一红绿蓝亮度值以产生该像素的映射比例值。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组饱和度及该组第一红绿蓝亮度值产生该组映射比例值，包含 当该组像素的一像素的饱和度大于一临界值时，将该像素的饱和度的倒数除以该像素的最大第一红绿蓝亮度值以产生该像素的映射比例值。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组第一红绿蓝亮度值及该组映射比例值中的最小的映射比例值产生该组第二红绿蓝亮度值，为将该组第一红绿蓝亮度值乘上该最小的映射比例值以产生该组第二红绿蓝亮度值。
11.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组第二红绿蓝亮度值的对应于每一像素的最小第二红绿蓝亮度值产生该组白色子像素亮度值，包含将该像素的最小第二红绿蓝亮度值除以一预定值以产生该像素的白色子像素亮度值。
12.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据该组第二红绿蓝亮度值及该组白色子像素亮度值产生该组红绿蓝白亮度值，包含将每一像素的各个第二红绿蓝亮度值减去该像素的白色子像素亮度值。
13.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，将该组红绿蓝白亮度值进行转换以产生该组红绿蓝白灰阶值为将该组红绿蓝白亮度值进行逆伽玛(inverse gamma)转换以产生该组红绿蓝白灰阶值。
全文摘要
处理影像信号的方法。将一组像素的一组红绿蓝灰阶值进行转换以产生一组第一红绿蓝亮度值，根据该组第一红绿蓝亮度值产生一组饱和度，根据该组饱和度及该组第一红绿蓝亮度值产生一组映射比例值，根据该组第一红绿蓝亮度值及该组映射比例值中的最小的映射比例值产生一组第二红绿蓝亮度值，根据该组第二红绿蓝亮度值及该组白色子像素亮度值产生一组红绿蓝白亮度值，及将该组红绿蓝白亮度值进行转换以产生该组像素的一组红绿蓝白灰阶值。
文档编号G09G3/36GK102800297SQ20121032205
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年7月19日
发明者林汇峰, 郑胜文 申请人:友达光电股份有限公司