利用局部变暗背光对lcd的图像数据的调整的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及节能的IXD，特别是通过利用局部变暗背光对IXD的图像数据的调整 来实现以较低成本达到图像的原始亮度。并通过应用局部剪裁抑制来保留图像细节，从而 使得LCD取得了在节能和图像细节之间的折衷。
【背景技术】
[0002] 显示器是现代人机界面的一个核心技术且用于多种用途。被广泛使用的包含一显 示器的设备的示例是计算机、移动电话，以及传统的电视。显示技术的一个常见的类型是一 个IXD显示器（IXD)。然而，IXD的功耗随着IXD被越来越多地用于移动的、电池供电设备 以及正在形成的更大的显示器的这两方面的趋势而被日益关注。用于LCD的背光常常是具 有最高的功耗的LCD的组件。发光二极管（LED)背光是一种在目前所使用的LCD中允许最 佳的显示性能和清晰度的背光类型。
[0003] LED可以由PWM (脉冲宽度调制)来控制，使光的强度可以几乎是连续变化的。LED 光对LED电流的响应对于人类的眼睛来说是非常短的或延迟是不可感知的。对于大多数的 LCD，背光单元包含多个LED。它们可以被安排在一个指定的结构(如网格结构或条形）中。 所述结构在LCD的像素面板之后或在LCD的像素面板的边框中。
[0004] 当包含多个LED的背光单元位于IXD的像素面板之后时，这种背光单元就被称为 直下式LED背光源。所述直下式LED背光源把多个LED均匀地配置在像素面板的后方当作 发光源，使背光可以均匀传达到整个屏幕。而当包含多个LED的背光单元被置于LCD的像 素面板的边框处时，这种背光单元被称为侧光式LED背光源，它把多个LED配置在像素屏幕 的一个或多个边框，再搭配导光板。这样，当LED背光单元发光时，就能把从屏幕边框发射 的光透过导光板输送到屏幕中央的区域去。
[0005] 几个LED器件可分组成一串，并由一个LED驱动器通道(通常在PWM模式中）来控 制。在下面的文本中，具有由一个LED驱动器的一个通道控制的或总是接收基本相同的电 流的数个LED器件的一个LED串被称为一个LED。LED光通过光导分布。对于一个好的背 光设计来说，LCD的背光亮度分布可以被视为基本均匀的。这样最大的均匀的背光值可以 标准化为100%。图像的每个像素的灰度值可以被馈送到定时控制器和/或诸如TFT的驱动 器件之类的电子控制单元，而无需任何处理和/或操作。
【主权项】
1. 一种用于通过局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的方法，所述LCD具有包含 多个单独可控的LED的背光单元，所述方法包括： 预先确定一个LCD模型的光扩散函数值； 将所述LCD模型的光扩散函数的分辨率缩减到二维分布的采样点的分辨率，并将采样 点的分辨率的光扩散函数值存储在查找表中； 将前一峽或前几峽的LED值用于采样点处的背光亮度的计算； 通过应用在一采样点处的一 L邸的光扩散函数值和所述L邸值来计算该L邸对该采样 点处的背光的贡献； 通过将所有或多数L邸在该采样点处对背光的贡献求和来计算该采样点处的背光亮 度； 通过对多个采样点处的背光亮度进行插值来计算在该多个采样点之间的其它像素之 后的背光亮度； 基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的背光亮度来计算每个像素的透射 值；W及 将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述采样点的分辨率取决于所述光扩 散函数的空间频率。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，可W通过测量、模拟或该两者的结合来确定 所述光扩散函数值。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述LED值是基于输入的图像数据和 LCD的特征来确定的，并且所确定的前一峽或前几峽的LED值被存储在寄存器（73)中。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 其中，所述多个L邸被放置在LCD面板的一个或多个边框。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 其中采样点的预定密度大大低于LCD的像素分辨率，且采样点的数量是大大高于所述 单独可控的LED的数量。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中相邻的两个采样点之间的距离是像素 的二进制整数。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中在边界和面板的中央地区的采样点之 间的距离是不同的。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 将虚拟采样点添加到面板的边界，其中外部像素补偿单元格的尺寸是二进制整数。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 流水线处理所述图像的像素灰度值，其中一个峽的第一像素的背光亮度的计算与所述 峽的vsyn信号同步，并且一个行的第一像素的背光亮度的计算与一个hysn信号同步。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括峽速率控制和误差扩散。
12. -种既可保留图像细节又能基本上保持图像的亮度的方法，所述图像被显示给具 有包含多个单独控制的L邸的背光单元的LCD,所述方法包括： 基于采样点的周围的像素的特征灰度值和经计算或估计的该采样点的背光亮度计算 一个采样点的剪裁抑制因子； 通过将经计算或估计的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘来插入一个虚拟背光亮 度； 从二维采样点基准向像素基准插值所述虚拟背光亮度； 基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的所述虚拟背光亮度来计算每个像 素的透射值； 将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述虚拟背光亮度在采样点基准处被空间滤波。
14. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述剪裁抑制因子在采样点基准处被空间滤波。
15. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 所述特征灰度值是在采样点周围的像素补偿单元格的最大值、平均值、直方图的灰度 值和空间频率信号中的至少一个的值的函数并被存储在一个RAM (813)中。
16. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 其中所述特征灰度值表示一种对在像素补偿单元格中的可见剪裁的预测限制。
17. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 两个连续的峽的特征灰度值有两个RAM,其中当前峽的特征灰度值都写入在一个RAM 中，而最后一帧的特征灰度值是从另一个RAM中读取的。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括： 对输入的高分辨率的图像执行图像缩减步骤W生成低分辨率的缩减的图像，而所述特 征灰度值是在所述图像缩减步骤期间被确定并存储的。
19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于， 像素补偿单元格的特征灰度值是高于或等于用于确定L邸值的相应的图像缩减单元 格的灰度值。
20. 如权利要求12所述的方法，其特征在于， 基于特征灰度值和采样点的背光亮度来确定CSF1矩阵，所述背光亮度是基于所述LED 值和所述采样点的光扩散函数值。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，其中如果在一个采样点的邻近地区内没 有剪裁，所述CSF1矩阵的相应元素的值为1。
22. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，如果在一个采样点的相邻的区域内有剪 裁，则所述CSF1矩阵的相应元素的值大于1，并被限制在2或一个其他的合理的值W下。
23. -种用于通过局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的系统，所述LCD具有包含 多个单独可控的LED的背光单元，所述系统包括： 用于预先确定一个LCD模型的光扩散函数值的装置； 用于将所述LCD模型的光扩散函数的分辨率缩减到二维分布的采样点的分辨率，并将 采样点的分辨率的光扩散函数值存储在查找表中的装置； 用于将前一峽或前几峽的L邸值用于采样点处的背光亮度的计算的装置； 用于通过应用在一采样点处的一 L邸的光扩散函数值和所述L邸值来计算该L邸对该 采样点处的背光的贡献的装置； 用于通过将所有或多数L邸在该采样点处对背光的贡献求和来计算该采样点处的背 光亮度的装置； 用于通过对多个采样点处的背光亮度进行插值来计算在该多个采样点之间的其它像 素之后的背光亮度的装置； 用于基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的背光亮度来计算每个像素的 透射值的装置；W及 用于将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元的装置。
24. -种既可保留图像细节又能基本上保持图像的亮度的系统，所述图像被显示给具 有包含多个单独控制的LED的背光单元的LCD,所述系统包括： 用于基于采样点的周围的像素的特征灰度值和经计算或估计的该采样点的背光亮度 计算一个采样点的剪裁抑制因子的装置； 用于通过将经计算或估计的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘来插入一个虚拟背光 亮度的装置； 用于从二维采样点基准向像素基准插值所述虚拟背光亮度的装置； 用于基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的所述虚拟背光亮度来计算每 个像素的透射值的装置； 用于将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元的装置。
【专利摘要】本发明涉及一种利用局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的方案。具体而言，本发明公开了一种用于局部变暗过程的准确有效的像素补偿方法。此外，为了允许更高的节能，引入了一种通过在经缩减的图像中应用局部剪裁抑制因子来抑制可见的剪裁伪影的方法。最终，提供了基本上保留了图像细节和图像亮度的高图像质量，从而以低处理成本取得了在节能和图像细节之间的折衷。
【IPC分类】G09G3-36, G09G3-34
【公开号】CN104637455
【申请号】CN201310574000
【发明人】T·郑, D·谢弗, M·阿尔伯切特, 徐赤豪
【申请人】徐赤豪
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月15日