专利名称：转换灰度等级的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将K-灰度等级(中间色调)中的任意M个灰度值转换成N-灰度等级中的M个灰度值的一种方法和一种装置(其中K＞N≥M)。
尤其是，本发明涉及一种方法和一种装置，其中，为了使对具有显示K-灰度等级(例如64)的能力的诸如个人计算机的阴极射线管输出的显示信号同时也能在具有N-灰度等级(例如16)能力的液晶显示器上显示，当给定了K-灰度等级中选择的M(例如14)个灰度值时，该M个灰度值便被转换到N-灰度等级使得它们互相可以识别。
已知一台具有多级灰度等级的点阵显示器为了以另一多级灰度等级进行显示使用一种增加网点层次的技术以中间色调表示，但这是将一点灰度等级转换成多点中间色调而並不能应用于一点到一点的转换。
有些个人计算机能在阴极射线管上显示多灰度等级图象，但它们不能将这一灰度等级的图象转换成另一多级灰度等级的图象。而且，从个人计算机向打印机发送的显示输出为二级灰度等级输出，即白与黑，所以並没有提供从一种多级灰度等级到某些其它多级灰度等级的转换。
本发明的目的是，当由K-灰度等级所表示的M个灰度值中的每一个被转换成由N-灰度等级所表示的一个时，並不导致灰度值的简并而且在相对亮度的次序和等级上保持一致。
为了解决上述问题，在本发明中建立了一个第一表，在该表中对应的M个灰度值映射到N-灰度等级中不同的灰度值上，这些灰度值具有K-灰度等级中的亮度的相对次序和等级，並且建立了一个第二表，在该表中将K-灰度等级中的M个灰度值根据第一表在一对一的基础上映射到N-灰度等级的M个灰度值上，以此将K-灰度等级表示中的M个灰度值的每一个用第二表转换成一个N-灰度等级表示。
上述第一表是用于构造上述第二表的一个处理表，而且在这一第一表中，K-灰度等级中的M个灰度值被映射在具有相对次序和等级的亮度的N-灰度等级中，将第一表的内容对应地映射到K-灰度等级中的M个灰度值的第二表中，便得到了解决上述问题的一个转换表。
只要条件K＞N≥M成立，K-灰度等级中的任意M个灰度值能够容易地在一对一的基础上转换到N-灰度等级中的灰度值上，此外这一灰度等级的转换是在保持这些M个灰度值的亮度的相对次序和等级不变的基础上获得的。
图一示出了本发明的灰度等级转换装置的一个应用例。诸如个人计算机之类的控制单元所输出的数据被一台阴极射线管控制器转换成用于阴极射线管显示器的显示数据，该显示器能够显示640×400个点。这一显示数据以6位对640×400个点中每一个指定64一灰度等级中的一个灰度值。这些数据由一个数模转换器(DAC)转换成模拟数据並输出到一台阴极射线管，在该阴极射线管上以64一灰度等级显示。
本发明使来自一台阴极射线管控制器的数据能够在，例如液晶显示屏上(PDP)显示。当前，普通的液晶显示屏能以16-灰度等级显示一个点，所以它不能直接以64-灰度等级显示从阴极射线控制器输出的数据。因此有必要将它转换成16-灰度等级。虽然阴极射线管能以64-灰度等级显示，但阴极射线控制器却最多只能使用64-灰度等级中的16个灰度值。所以，如果将从阴极射线管控制器输出的64-灰度等级中的M(M≤16)个灰度值转换成16-灰度等级表示中的灰度值，它们便得以在液晶显示屏上显示。
然而，如果在均衡分布的基础上将64-灰度等级表示转换成16-灰度等级表示，例如，如果从6位表示的64-灰度等级表示中抽取高4位来转换成16-灰度等级表示(今后称之为“自然转换”)，那末可能发生灰度值的简并，即在64-灰度等级表示中某些互相不同的灰度值在16-灰度等级表示中表示成相同的灰度值。这种灰度值的简并是有害的，因为原来可以识别的灰度值变成可能识别了。
本发明以实现满足下述三个条件的灰度等级转换来克服上述缺点。
(1)K-灰度等级中的M个灰度值在转换成N-灰度等级的灰度值时必须在一对一的基础上对应于N-灰度等级中的M个灰度值。即，该M个灰度值在N-灰度等级中也必须是能识别的。
(2)K-灰度等级中的M个灰度值在转换到N-灰度等级中的灰度值时必须保持在N-灰度等级中的亮度等级关系。
(3)K-灰度等级中的点的相对亮度必须在N-灰度等级中继续保持。然而，如果与条件(1)和(2)相冲突时，可以选择N-灰度等级中的一个最适合的灰度值。
体现本发明的一个灰度等级转换装置包括一个控制电路，用于建立图2中所示的转换表。这一转换装置包括一张表示K-灰度等级中任意选定的M个灰度值的表Tin以及一张表示N-灰度等级中对应于这M个灰度值的灰度值表Tout，显而易见应用这两张表可以将K-洋度等级中该M个灰度值中的任何一个成N-灰度等级中的一个灰度值。
构造这一转换表的算法将参照图3a-3e中所示的处理表和图4a-4c中所示的流程图进行说明。
表示K-灰度等级中任任M个灰度值的输入为Vin，而表示N-灰度等级中对应于Vin的灰度值的输出为Vout。在这一例中，假定K＝64，N＝16和M＝14，在这一情况中，Vin为〔0，63〕范围内的一个整数而Vout则为〔0，15〕范围内的一个整数，而零则表示具有最低亮度黑色的灰度值。
步骤1在表Tin中，在K-灰度等级中选择了M个灰度值作为Vin，这便是，填入了0、1、2、20、21、22、23、42、43、46、60、61、62和63。
步骤2准备了如图3a中所示的一张处理表Tuse並填以空白，处理表Tuse中各个位置由0至15的数字加以索引。
步骤3Tout表的内容先置为空白，但是在以下描述的第二步中将填入其内容並完成之。
在这一阶段中将N-灰度等级中要输出的M个灰度值的相对亮度等级的关系以一个标记即“O”填入表Tuse中，完成该表Tuse。
步骤1从表Tin中选择一个尚未执行下述步骤2-4的对应元素，並对该选出的元素进行步骤2-4的操作。当Tin表中全部元素都已处理过后，执行第二阶段。
步骤2对步骤1中选择的元素实行Vin的“自然转换”，並将其定义为值Vj，令Vju＝Vj为初值。
步骤3检查Tuse表中索引为Vju的位置的内容，如果它是空白的，则填入一个标记“O”並转移到步骤1。如果在该位置上已有一个标记“O”，则令Vju＝Vju+1。在此情况下，如果Vju＜N则重复步骤3，如果Vju≥N，则以初值Vjd＝Vj-1转移到步骤4。
步骤4检查Tuse表中索引为Vjd的位置的内容，如果它是空白的，则填入一个标记(O)並转移到步骤1。如果在该位置上已填有一个标记，则令Vjd＝Vjd-1並重复步骤4。由于M≤N，永远不会出现Vjd＜O的情形。
当第一阶段完成后，在Tuse表中对应于M个索引的位置上已填入了标记。
在本阶段中完成图2中的表Tout，方法如下选择Tuse表中有标记並与Tin表中有关元素相对应的位置，並将对应于该位置的索引填入Tout表中。
步骤1从Tin表中选择一个尚未经过第二阶段处理过的元素，並执行下述步骤2-4。第二阶段结束于当Tin表中所有元素都已被下述步骤2-4处理完毕。
步骤2确定在步骤1中所选择的元素的值Vin在Tin表中所有元素的递增次序中的位置，並定义其(位置的)值为J，J在范围〔1，M〕中取值。
步骤3令Vout为Tuse表中填有标记的位置的索引中第J个最小的索引。
步骤4将步骤3中所得到的Vout填入Tout表中对应于Vin的位置中，然后转移到步骤1。
在这一第二阶段中，表Tin与Tout中的元素是从最小的开始向上递增的，但即使它们是从最大的开始向下递减也能得到同样的结果。
图2中的转换表可按上述方法建立。应用这一转换表，表示K-灰度等级中选出的M个灰度值中之一的信号Vin可以转换成表示N-灰度等级中的一个灰度值的信号Vout。
此外，在上述第一阶段，当标记已经填入Vuse以后，它们是以Vju作为初值递增检查的，而当到达了N-1时，则这些标记是以Vjd作为初值递减检查的。然而，即使相反地，先以Vju作为初值递减地检查这些标记，而当到达零时，再以Vjd＝Vj+1作为初值递增地进行检查，显而易见，所得结果是相同的。
图1是表示体现本发明的灰度等级转换器的个人计算机的显示器输出的构成的框图;图2是上述灰度等级转换器中的转换表的示意图;图3a-3e是表示上述灰度等级转换器中的处理表的操作阶段的示意图;以及图4a-4e是表示建立上述转换表所用的算法的流程图。
权利要求
1.将K-灰度等级中选定的M个灰度值转换成N-灰度等级(其中K＞N≥M)的一种方法，其特征在于建立一张第一表的阶段，在这一阶段中M个灰度值中的每一个，根据其在K-灰度等级中相对亮度的次序和等级，映射到N-灰度等级中不同的M个灰度值中，以及建立一张第二表的阶段，在这一阶段中将N-灰度等级中在所述第一表中被映射的M个灰度值对应地映射到所述K-灰度等级的M个灰度值上。
2.权利要求1所提出的方法，其特征在于建立所述第一表的阶段包括选择K-灰度等级中所述M个灰度值之一的步骤。构造所述被选择的灰度值到N-灰度等级中的一个灰度值的“自然转换”的步骤，用于得到其灰度值Vj，以及当上述表中以Vju＝Vj作为初值的一个索引为Vju的位置上未曾填有标记时在该位置上填入一个标记的步骤，在该步骤中如果所述位置上已有标记则令Vju＝Vju+1若此时Vju＜N则在以Vju为索引的位置上填入一个标记，如果Vju≥N，则以Vjd＝Vj-1作为初值在以Vjd为索引的位置上填入一个标记(如果在该位置上未曾填入过标记)，而如果所述位置上已填有标记时则令Vjd＝Vjd-1並在以Vjd为索引的位置上填入一个标
3.权利要求1所提出的方法，其特征在于建立所述第二表的阶段包括在K-灰度等级中所述M个灰度值中选择一个灰度值的步骤，确定所述被选择的灰度值的值Vin在M个灰度值的递增次序中的位置並确定其等级J的步骤，在所述第二表中填有标记的位置的所有位置索引中确定第J个最小索引作为Vout的步骤，以及将所述Vout填入所述第二表中对应于所述Vin的位置的步骤。
4.一种装置，用于将一个K-灰度等级中选择的M个灰度值转换到一个N-灰度等级(其中K＞N≥M)，其特征在于一种装置，用于建立一张第一表，其中所述M个灰度值中的每一个按照其在K-灰度等级中相对亮度的次序和等级映射到N-灰度等级中的不同的M个灰度值上，以及一种装置，用于建立一张第二表，其中在所述第一表中被映射的N-灰度等级中的M个灰度值被对应地映射到所述K-灰度等级中的M个灰度值上。
5.权利要求4中所提出的装置，其特征在于用于建立所述第一表的装置包括一种装置，用于在K-灰度等级中选择所述M个灰度值中之一，一种装置，用于构造所述被选择的灰度值到N-灰度等级中的一个灰度值的“自然转换”並得到其灰度值Vj，以及一种装置，当在以Vju＝Vj作为初值，所述第一表中以Vju为索引的位置上未曾填入标记时，在该位置上填入一个标记，而当在所述位置上已有标记填入时，令Vju＝Vju+1此时如果Vju＜N则在以Vju为索引的位置上填入一个标记，而当Vju≥N时，则在以Vjd＝Vj-1作为初值的Vjd为索引的位置上填入一个标记(如果在以Vjd为索引的位置上未曾填入过标记)，而如果在所述位置上已填入了标记时，则令Vjd＝Vjd-1並在以Vjd为索引的位置上填入一个标记。
6.权利要求4或5中所提出的装置，其特征在于建立所述第二表的装置包括一种装置，用于选择K-灰度等级中所述M个灰度值中的一个，一种装置，用于确定所述被选择的灰度的值Vin在所述M个灰度值中以升序排列的M个灰度值中的位置並确定其级别J，一种装置，用于在所述第二表中填有标记的位置的位置索引中确定第J个最小的索引，以该索引作为Vout，以及一种装置，用于将所述Vout填入所述第二表中对应于所述Vin的位置上。
全文摘要
本发明涉及一种用于将控制单元或个人计算机输出的K-灰度等级中选择的M个灰度值的数据转换成N-灰度等级中的其它不同的M个灰度值的数据(K＞N＞M)从而使向诸如具有K-灰度等级能力的阴极射线管输出的数据能够在一个具有N-灰度等级能力的液晶显示屏上显示的技术。它包括下述步骤(a)建立一张指示输入信息的表Tin，(b)提供一张处理表Tuse，以及(c)建立一张映射表Tout。
文档编号G09G5/00GK1043028SQ8910644
公开日1990年6月13日 申请日期1989年8月19日 优先权日1988年9月22日
发明者関家一雄, 白石裕一 申请人:国际商业机器公司