专利名称：亮度调整装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种于一显示系统(Display system)中，调整一输入影像序列(Video sequence)的输出亮度的装置及其方法。特别是本发明的亮度调整装置适用于各种不同的色彩空间。
背景技术：
平面显示器(Flat panel display)为未来显示器的主要趋势，其中又以液晶显示器(Liquid crystal display，LCD)最受注目。由于LCD具有厚度薄、重量轻、低辐射、低秏电、分辨率高及高亮度等优点，且其应用范围涵盖个人计算机、商用看板以及家庭剧院等，可说是应用范围最广的平面显示器。
现有LCD的亮度是由背光模块产生，通过控制液晶的扭转可改变背光的通过率，用以决定影像的亮度(灰度)。当以8位(位)的LCD来呈现影像时，影像灰度为255时亮度为最亮，影像灰度为0时亮度为最低。目前LCD TV的亮度在灰度为255时，约在400cd/m2～600cd/m2之间，在灰度为0时，亮度约在0.7cd/m2～1.4cd/m2之间。由于人眼的瞳孔会随着环境光的强弱，自动的缩放，以调节进入人眼的光量，当电视节目呈现大面积的高灰度影像(如雪景)时，人眼的瞳孔会自动缩小，以减少进入眼睛的光量。当电视节目呈现低灰度的影像(如夜景)时，人的瞳孔会自动的放大，以增加进入眼睛的光量。在实际的观赏电视节目时，影像的亮、暗会不断的交替，因此瞳孔也会随影像的变化不断的缩放。如此，在长间观赏节目下，LCD的高亮度特性将对人眼造成的极高的负荷，进而造成眼睛疲劳。
请参阅图1A以及图1B，图1A为阴极射线管(Cathode ray tube，CRT)电视与LCD电视的亮度(Brightness)与亮度表示率(Brightness Ratio)的关系图。图1B为CRT电视与LCD电视的光通量(Lumen)与亮度表示率的关系图。图1A中的亮度值与亮度表示率的乘积代表由电视发出的光通量。如图1B所示，当亮度表示率大于某一值时，CRT电视发出的光通量会接近常数。因此，当使用者观赏节目时，影像的变化较不会造成人眼瞳孔的过度缩放，且眼睛较不容易疲劳。由于LCD电视所发出的光通量会随影像亮度表示率的不同有明显的变化，当节目的影像常在亮度表示率高、低的区域变化时，瞳孔的缩放也会随着亮度表示率的变化而变化，因而容易造成眼睛的疲劳。
此外，LCD电视除了于长时间观赏节目时，容易造成人眼负荷外，也容易造成影像对比不佳的感觉。其原因为瞳孔无法实时缩放，需一定的时间来调节。若节目亮、暗变化频率过高，人眼无法实时调节适当的光量，便会造成影像对比不佳的感觉。
因此本发明的主要目的在于提供一种亮度调整装置及其方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种亮度调整装置及其方法，用以随影像变化自动控制一显示系统发出的光通量，以减轻长时间观看节目造成人眼过度的负担，并提升影像的对比感。
根据本发明的一较佳具体实施例，于一显示系统(Display system)输入一输入影像序列(Video sequence)。输入影像序列包含N个影像画面(Imageframe)，每一影像画面是由T个像素(Pixel)所组成，且每一影像画面的每一像素均包含M个色彩元素(Color component)以及M个灰度值。每一灰度值对应于该M个色彩元素其中之一，N、T及M均为一自然数。于此实施例中，M个色彩元素分别为R、G以及B(红绿蓝)色彩元素，且符合RGB色彩空间。由于R、G以及B色彩元素的亮度与色彩不可分离，因此当一影像符合RGB色彩空间时，本发明藉由调整该影像的每一像素的灰度值来调整该影像的亮度。
本发明的灰度(亮度)调整装置用以于该显示系统中，调整输入影像序列中的第i个影像画面的M个色彩元素的M个灰度值大小，i为1至N范围中的一整数指标。在第i个影像画面之前的影像画面中的灰度值均已完成调整，且在第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相对应的影像画面的灰度值而决定，且介于一可允许的范围中。于该可允许的范围中预先提供多个增益值(Gain)，且每一增益值均与亮度表示率的其中之一相对应。
根据本发明，灰度(亮度)调整装置包含一第一计算模块、一第二计算模块、一判断模块、一决定模块以及一调整模块。第一计算模块用以撷取第i个影像画面的所有像素的灰度值，并且根据第i个影像画面的所有像素的灰度值计算一目前亮度表示率。第二计算模块根据第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率，用以计算一平均亮度表示率。判断模块用以接收目前亮度表示率以及平均亮度表示率，并且从目前亮度表示率以及平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中输出亮度表示率也介于该可允许范围中。决定模块用以储存介于该可允许范围中的亮度表示率以及相对应的增益值。决定模块并且具有一输入端以接收输出亮度表示率，并决定与输出亮度表示率相对应的增益值。调整模块用以接收相对应于输出亮度表示率的增益值，并且分别将第i个影像画面中的每一色彩元素的灰度值乘上对应于输出亮度表示率的增益值。
因此，藉由本发明的亮度调整装置，显示系统于播放节目时，可避免影像亮度的剧烈变化，以减轻长时间观看节目造成人眼过度的负担，并提升影像的对比感，进而达到更加的视觉效果。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下附图对发明的详述得到进一步的了解。
图1A为CRT电视与LCD电视的亮度与亮度表示率的关系图。
图1B为CRT电视与LCD电视的光通量与亮度表示率的关系图。
图2为根据本发明第一较佳具体实施例的灰度(亮度)调整装置的功能方块图。
图3为根据本发明第一较佳具体实施例的灰度(亮度)调整方法的流程图。
图4为图3中步骤S108的详细流程图。
图5为根据本发明第二较佳具体实施例的亮度调整装置的功能方块图。
图6为根据本发明第二较佳具体实施例的亮度调整方法的流程图。
图7为图6中步骤S208的详细流程图。
图8为LCD电视经本发明调整亮度后，亮度与亮度表示率的关系图。
附图符号说明10、30灰度(亮度)调整装置 12、32第一计算模块14、34第二计算模块16、36判断模块18、38决定模块20、40调整模块具体实施方式
本发明提供一种于一显示系统(Display system)中，调整一输入影像序列(Video sequence)的输出亮度的装置及其方法。不论输入影像序列符合哪一种色彩空间(Color space)，本发明的亮度调整装置及其方法均适用。举例来说，当一影像符合RGB色彩空间时，由于该影像中的每一像素所包含的R、G以及B色彩元素的色彩与亮度不可分离，本发明的亮度调整装置及其方法调整R、G以及B色彩元素的灰度值，以控制该影像的输出亮度。当一影像符合L*a*b*色彩空间时，由于该影像中的每一像素均包含两色彩元素(a*、b*)以及一亮度元素(L*)，本发明的亮度调整装置及其方法直接调整亮度元素(L*)的亮度，以控制该影像的输出亮度。
根据本发明的一第一较佳具体实施例，于一显示系统(Display system)输入一输入影像序列(Video sequence)。输入影像序列包含N个影像画面(Image frame)，每一影像画面由T个像素(Pixel)所组成，且每一影像画面的每一像素均包含M个色彩元素(Color component)以及M个灰度值。每一灰度值对应于该M个色彩元素其中之一，N、T及M均为一自然数。于此实施例中，M个色彩元素分别为R、G以及B色彩元素，且符合RGB色彩空间。M个灰度值分别为R、G以及B色彩元素的灰度值。由于R、G以及B色彩元素的亮度与色彩不可分离，因此于此实施例中，本发明藉由调整每一像素的灰度值来控制影像的亮度。
于某些显示系统中，该M个色彩元素的M个灰度值经过Gamma转换，因此可得到M个灰度值和M个色彩元素的亮度具有一个别的线性关系。
于某些显示系统中，在进行Gamma转换的同时，该输入影像讯号被放大以获得更多的灰度细节，如原为8位的影像在Gamma转换的同时可将其放大为12位的影像，以提高影像在低灰度处的细节。
于第一实施例中，本发明的灰度(亮度)调整装置用以于该显示系统中，调整输入影像序列中的第i个影像画面的M个色彩元素的M个灰度值大小，i为1至N范围中的一整数指标。在第i个影像画面之前的影像画面中的灰度值均已完成调整，且在第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相对应的影像画面的灰度值而决定，且介于一可允许的范围中。于该可允许的范围中预先提供多个增益值(Gain)，且每一增益值均与亮度表示率的其中之一相对应。
请参阅图2，图2为根据本发明第一较佳具体实施例的灰度(亮度)调整装置10的功能方块图。本发明的灰度(亮度)调整装置10包含一第一计算模块12、一第二计算模块14、一判断模块16、一决定模块18以及一调整模块20。第一计算模块12用以撷取第i个影像画面的所有像素的灰度值，并且根据第i个影像画面的所有像素的灰度值计算一目前亮度表示率BRi。目前亮度表示率BRi经由下列公式1计算得出公式1BRi=YiYtotal,]]>公式1中，Yi代表该第i个影像画面中的所有像素的灰度值的总和，Ytotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的灰度值总和。例如一总像素为T的8位影像，则Ytotal等于255xT。Yi经由下列公式2计算得出公式2Yj=0.3Σj=1TGRj+0.59Σj=1TGGj+0.11Σj=1TGBj]]>公式2中，GRj代表该第i个影像画面中的第j个像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表该第i个影像画面中的第j个像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表该第i个影像画面中的第j个像素的B色彩元素的灰度值大小。公式2符合CCIR(Consultative Committee for International Radio)601规范。
第二计算模块14根据第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率BRi，用以计算一平均亮度表示率BRavg。平均亮度表示率BRavg经由下列公式3计算得出公式3BRavg=1iΣk=1iBRk.]]>判断模块16用以接收目前亮度表示率BRi以及平均亮度表示率BRavg。判断模块16还储存一阈值(Threshold)，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值大于该阈值时(|BRi-BRavg|＞Threshold)，判断模块16会以目前亮度表示率BRi作为输出亮度表示率输出，并且将第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为第i个影像画面的目前亮度表示率BRi。当目前亮度表示率BRi与平均亮度表示率BRavg的差值小于阈值时(|BRi-BRavg|＜Threshold)，判断模块16会以平均亮度表示率BRavg作为输出亮度表示率输出。输出亮度表示率也介于该可允许范围中。
决定模块18用以储存介于该可允许范围中的亮度表示率以及相对应的增益值。决定模块18并且具有一输入端以接收输出亮度表示率，并决定与输出亮度表示率相对应的增益值。调整模块20用以接收相对应于输出亮度表示率的增益值，并且分别将第i个影像画面中的每一色彩元素的灰度值乘上对应于输出亮度表示率的增益值。藉此，输入影像序列中的第i个影像画面的亮度便可被控制，以避免影像亮度的剧烈变化。
于某些显示系统中，若输入影像讯号先前曾被放大以获得更多的灰度细节，在根据本发明的装置调整输入影像亮度后，必须再经过误差扩机制将调整后输入影像还原为较少灰度数的影像。
于某些显示系统中，若输入讯号先前曾经过Gamma转换，在根据本发明的装置调整输入影像亮度后，必须再对调整后输入影像进行一次Gamma转换，以维持显示系统亮度Gamma与调整后输入影像Gamma两者的乘积为1.0。
请参阅图3，图3为根据本发明第一较佳具体实施例的灰度(亮度)调整方法的流程图。根据上述的第一较佳具体实施例，本发明的灰度(亮度)调整方法包含下列步骤步骤S100撷取第i个影像画面的所有像素的灰度值；步骤S102根据第i个影像画面的所有像素的灰度值，计算一目前亮度表示率；步骤S104根据第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，计算一平均亮度表示率；步骤S106接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率；步骤S108从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率介于一可允许范围中；步骤S110储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及相对应的增益值，接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的增益值；步骤S112接收相对应于该输出亮度表示率的增益值，并且分别将第i个影像画面中的每一色彩元素的灰度值乘上对应于该输出亮度表示率的增益值。
请参阅图4，图4为图3中步骤S108的详细流程图。步骤S108进一步包含下列步骤步骤S1080判断该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值是否大于一阈值，若是，则进行步骤S1082，若否，则进行步骤S1084；步骤S1082以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的目前亮度表示率；步骤S1084以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
根据本发明的一第二较佳具体实施例，于一显示系统(Display system)输入一输入影像序列(Video sequence)。输入影像序列包含N个影像画面(Image frame)，每一影像画面由T个像素(Pixel)所组成，且每一影像画面的每一像素均被转换为包含M个色彩元素(Color component)以及一亮度元素，N、T及M均为一自然数。于此实施例中，输入影像序列由RGB色彩空间转换为L*a*b*色彩空间。M个色彩元素分别为a*以及b*，且亮度元素为L*。L*a*b*色彩空间是由国际照明委员会(Commission Internationald′Eclairage，CIE)所建立的一种色彩测量国际标准。由于亮度(L*)与色彩(a*、b*)相互独立，因此于此实施例中，本发明藉由直接调整每一像素的亮度(L*)来控制影像的亮度。
于某些显示系统中，该输入影像序列先经过Gamma转换，以得到正确的影像亮度信息。
于某些显示系统中，在进行Gamma转换的同时，该输入影像讯号被放大以获得更多的灰度细节，如原为8位的影像在Gamma转换的同时可将其放大为12位的影像，以提高影像在低灰度处的细节。
于第二实施例中，本发明的亮度调整装置用以于该显示系统中，调整输入影像序列中的第i个影像画面的L*色彩元素的亮度值大小，i为1至N范围中的一整数指标。在第i个影像画面之前的影像画面中的亮度值均已完成调整，且在第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相对应的影像画面的亮度值而决定，且介于一可允许的范围中。于该可允许的范围中预先提供多个增益值(Gain)，且每一增益值均与亮度表示率的其中之一相对应。
请参阅图5，图5为根据本发明第二较佳具体实施例的亮度调整装置30的功能方块图。本发明的亮度调整装置30包含一第一计算模块32、一第二计算模块34、一判断模块36、一决定模块38以及一调整模块40。第一计算模块32用以撷取第i个影像画面的所有像素的亮度值，并且根据第i个影像画面的所有像素的亮度值计算一目前亮度表示率LRi。目前亮度表示率LRi经由下列公式4计算得出公式4LRi=LiLtotal,]]>公式4中，Li代表该第i个影像画面中的所有像素的亮度值的总和，Ltotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的亮度值总和。例如一总像素为T的8位影像，则Ltotal等于255xT。
第二计算模块34根据第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率LRi，用以计算一平均亮度表示率LRavg。平均亮度表示率LRavg经由下列公式5计算得出公式5LRavg=1iΣk=1iLRk.]]>判断模块36用以接收目前亮度表示率LRi以及平均亮度表示率LRavg。判断模块36还储存一阈值(Threshold)，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值大于该阈值时(|LRi-LRavg|＞Threshold)，判断模块36会以目前亮度表示率LRi作为输出亮度表示率输出，并且将第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为第i个影像画面的目前亮度表示率LRi。当目前亮度表示率LRi与平均亮度表示率LRavg的差值小于阈值时(|LRi-LRavg|＜Threshold)，判断模块16会以平均亮度表示率LRavg作为输出亮度表示率输出。输出亮度表示率也介于该可允许范围中。
决定模块38用以储存介于该可允许范围中的亮度表示率以及相对应的增益值。决定模块38并且具有一输入端以接收输出亮度表示率，并决定与输出亮度表示率相对应的增益值。调整模块40用以接收相对应于输出亮度表示率的增益值，并且分别将第i个影像画面中的每一亮度元素的亮度值乘上对应于输出亮度表示率的增益值。藉此，输入影像序列中的第i个影像画面的亮度便可被控制，以避免影像亮度的剧烈变化。
于某些显示系统中，若输入影像讯号先前曾被放大以获得更多的灰度细节，在根据本发明的装置调整输入影像亮度后，必须再经过误差扩机制将调整后输入影像还原为较少灰度数的影像。
于此第二实施例中，由于目前的显示系统只能接收RGB的讯号，因此于影像亮度完成调整后，需将影像讯号进一步由L*a*b*色彩空间转换为RGB色彩空间，于某些显示系统中，若输入讯号先前曾经过Gamma转换，在根据本发明的装置调整输入影像亮度后，必须再对调整后输入影像进行一次Gamma转换，以维持显示系统亮度Gamma与调整后输入影像Gamma两者的乘积为1.0。
请参阅图6，图6为根据本发明第二较佳具体实施例的亮度调整方法的流程图。根据上述的第二较佳具体实施例，本发明的亮度调整方法包含下列步骤步骤S200撷取第i个影像画面的所有像素的亮度值；步骤S202根据第i个影像画面的所有像素的亮度值，计算一目前亮度表示率；步骤S204根据第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，计算一平均亮度表示率；步骤S206接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率；步骤S208从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率介于一可允许范围中；步骤S210储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及相对应的增益值，接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的增益值；步骤S212接收相对应于该输出亮度表示率的增益值，并且分别将第i个影像画面中的每一亮度元素的亮度值乘上对应于该输出亮度表示率的增益值。
请参阅图7，图7为图6中步骤S208的详细流程图。步骤S208进一步包含下列步骤步骤S2080判断该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值是否大于一阈值，若是，则进行步骤S2082，若否，则进行步骤S2084；步骤S2082以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的目前亮度表示率；步骤S2084以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
请参阅图8，图8为LCD电视经本发明调整亮度后，亮度(Brightness)与亮度表示率(Brightness Ratio)的关系图。如图8所示，虚线表示LCD电视的亮度尚未经过调整，实线表示LCD电视的亮度已经过调整。明显地，经过本发明调整亮度的LCD电视亮度曲线，较接近图1A中的CRT电视亮度曲线。
因此，藉由本发明的亮度调整装置，显示系统于播放节目时，可避免影像亮度的剧烈变化，以减轻长时间观看节目造成人眼过度的负担，并提升影像的对比感，进而达到更加的视觉效果。此外，本发明的亮度调整装置对于符合各种不同色彩空间的影像讯号均适用。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。
权利要求
1.一种灰度调整装置，于一显示系统输入一输入影像序列，该输入影像序列包含N个影像画面，每一该影像画面由T个像素所组成，每一该影像画面的每一该像素均包含M个色彩元素以及M个灰度值，每一该灰度值对应于该M个色彩元素其中之一，N、T及M均为一自然数，该灰度调整装置用以于该显示系统中，调整该输入影像序列中的第i个影像画面的M个色彩元素的M个灰度值大小，i为1至N范围中的一整数指标，在该第i个影像画面之前的影像画面中的灰度值均已完成调整，在该第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率，每一该亮度表示率基于相对应的该影像画面的灰度值而决定且介于一可允许的范围中，于该可允许的范围中预先提供多个增益值，每一该增益值均与该亮度表示率的其中之一相对应，该装置包含一第一计算模块，该第一计算模块用以撷取该第i个影像画面的所有像素的灰度值，并且根据该第i个影像画面的所有像素的灰度值计算一目前亮度表示率；一第二计算模块，该第二计算模块根据该第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，用以计算一平均亮度表示率；一判断模块，该判断模块用以接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率，并且从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率也介于该可允许范围中；一决定模块，该决定模块用以储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及该相对应的增益值，该决定模块并且具有一输入端以接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的该增益值；以及一调整模块，该调整模块用以接收相对应于该输出亮度表示率的该增益值，并且分别将该第i个影像画面中的每一色彩元素的该灰度值乘上对应于该输出亮度表示率的该增益值。
2.如权利要求1所述的装置，其中该M个色彩元素分别为R、G以及B(红绿蓝)色彩元素，且符合RGB色彩空间。
3.如权利要求2所述的装置，其中该目前亮度表示率BRi是该第一计算模块经由下列公式计算得出BRi=YiYtotal]]>其中Yi代表该第i个影像画面中的所有像素的灰度值的总和，Ytotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的灰度值总和。
4.如权利要求3所述的装置，其中该第i个影像画面中的所有像素的灰度值的总和Yi经由下列公式计算得出Yi=0.3Σj=1TGRj+0.59Σj=1TGGj+0.11Σj=1TGBj]]>其中GRj代表该第i个影像画面中的第j个像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表该第i个影像画面中的第j个像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表该第i个影像画面中的第j个像素的B色彩元素的灰度值大小。
5.如权利要求4所述的装置，其中该平均亮度表示率BRavg是该第二计算模块经由下列公式计算得出BRavg=1iΣk=1iBRk]]>
6.如权利要求5所述的装置，其中该判断模块还储存一阈值，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值大于该阈值时，该判断模块会以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将该第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的该目前亮度表示率，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值小于该阈值时，该判断模块会以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
7.一种灰度调整方法，于一显示系统输入一输入影像序列，该输入影像序列包含N个影像画面，每一该影像画面由T个像素所组成，每一该影像画面的每一该像素均包含M个色彩元素以及M个灰度值，每一该灰度值对应于该M个色彩元素其中之一，N、T及M均为一自然数，该灰度调整方法用以于该显示系统中，调整该输入影像序列中的第i个影像画面的M个色彩元素的M个灰度值大小，i为1至N范围中的一整数指标，在该第i个影像画面之前的影像画面中的灰度值均已完成调整，在该第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率，每一该亮度表示率基于相对应的该影像画面的灰度值而决定且介于一可允许的范围中，于该可允许的范围中预先提供多个增益值，每一该增益值均与该亮度表示率的其中之一相对应，该方法包含下列步骤(a)撷取该第i个影像画面的所有像素的灰度值；(b)根据该第i个影像画面的所有像素的灰度值，计算一目前亮度表示率；(c)根据该第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，计算一平均亮度表示率；(d)接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率；(e)从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率也介于该可允许范围中；(f)储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及该相对应的增益值，接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的该增益值；以及(g)接收相对应于该输出亮度表示率的该增益值，并且分别将该第i个影像画面中的每一色彩元素的该灰度值乘上对应于该输出亮度表示率的该增益值。
8.如权利要求7所述的方法，其中该M个色彩元素分别为R、G以及B(红绿蓝)色彩元素，且符合RGB色彩空间。
9.如权利要求8所述的方法，其中该目前亮度表示率BRi是该第一计算模块经由下列公式计算得出BRi=YiYtotal]]>其中Yi代表该第i个影像画面中的所有像素的灰度值的总和，Ytotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的灰度值总和。
10.如权利要求9所述的方法，其中该第i个影像画面中的所有像素的灰度值的总和Yi经由下列公式计算得出Yi=0.3Σj=1LGRj+0.59Σj=1LGGj+0.11Σj=1LGBj]]>其中GRj代表该第i个影像画面中的第j个像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表该第i个影像画面中的第j个像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表该第i个影像画面中的第j个像素的B色彩元素的灰度值大小，j为1至T范围中的一整数指标。
11.如权利要求10所述的方法，其中该平均亮度表示率BRavg是该第二计算模块经由下列公式计算得出BRavg=1iΣk=1iBRk]]>
12.如权利要求11所述的方法，其中步骤(e)进一步包含下列步骤(e1)判断该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值是否大于一阈值；(e2)若步骤(e1)中的结果为肯定，则以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将该第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的该目前亮度表示率；以及(e3)若步骤(e1)中的结果为否定，则以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
13.一种亮度调整装置，于一显示系统输入一输入影像序列，该输入影像序列包含N个影像画面，每一该影像画面由T个像素所组成，每一该影像画面的每一该像素被转换为包含M个色彩元素以及一亮度元素，N、T及M均为一自然数，该亮度调整装置用以于该显示系统中，调整该输入影像序列中的第i个影像画面的该亮度元素的亮度值大小，i为1至N范围中的一整数指标，在该第i个影像画面之前的影像画面中的亮度值均已完成调整，在该第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率，每一该亮度表示率基于相对应的该影像画面的亮度值而决定且介于一可允许的范围中，于该可允许的范围中预先提供多个增益值，每一该增益值均与该亮度表示率的其中之一相对应，该装置包含一第一计算模块，该第一计算模块用以撷取该第i个影像画面的所有像素的亮度值，并且根据该第i个影像画面的所有像素的亮度值计算一目前亮度表示率；一第二计算模块，该第二计算模块根据该第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，用以计算一平均亮度表示率；一判断模块，该判断模块用以接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率，并且从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率也介于该可允许范围中；一决定模块，该决定模块用以储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及该相对应的增益值，该决定模块并且具有一输入端以接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的该增益值；以及一调整模块，该调整模块用以接收相对应于该输出亮度表示率的该增益值，并且分别将该第i个影像画面中的每一亮度元素的该亮度值乘上对应于该输出亮度表示率的该增益值。
14.如权利要求13所述的装置，其中该M个色彩元素以及该亮度元素符合L*a*b*色彩空间。
15.如权利要求14所述的装置，其中该目前亮度表示率LRi是该第一计算模块经由下列公式计算得出LRi=LiLtotal]]>其中Li代表该第i个影像画面中的所有像素的亮度值的总和，Ltotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的亮度值总和。
16.如权利要求15所述的装置，其中该平均亮度表示率LRavg是该第二计算模块经由下列公式计算得出LRavg=1iΣk=1iLRk]]>
17.如权利要求16所述的装置，其中该判断模块还储存一阈值)，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值大于该阈值时，该判断模块以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将该第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的该目前亮度表示率，当该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值小于该阈值时，该判断模块以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
18.一种亮度调整方法，于一显示系统输入一输入影像序列，该输入影像序列包含N个影像画面，每一该影像画面由T个像素所组成，每一该影像画面的每一该像素被转换为包含M个色彩元素以及一亮度元素，N、T及M均为一自然数，该亮度调整方法用以于该显示系统中，调整该输入影像序列中的第i个影像画面的该亮度元素的亮度值大小，i为1至N范围中的一整数指标，在该第i个影像画面之前的影像画面中的亮度值均已完成调整，在该第i个影像画面之前的每一影像画面分别具有一亮度表示率，每一该亮度表示率基于相对应的该影像画面的亮度值而决定且介于一可允许的范围中，于该可允许的范围中预先提供多个增益值，每一该增益值均与该亮度表示率的其中之一相对应，该方法包含(a)撷取该第i个影像画面的所有像素的亮度值；(b)根据该第i个影像画面的所有像素的亮度值，计算一目前亮度表示率；(c)根据该第i个影像画面之前的影像画面的所有亮度表示率以及该目前亮度表示率，计算一平均亮度表示率；(d)接收该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率；(e)从该目前亮度表示率以及该平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，其中该输出亮度表示率也介于该可允许范围中；(f)储存介于该可允许范围中的该亮度表示率以及该相对应的增益值，接收该输出亮度表示率，并决定与该输出亮度表示率相对应的该增益值；以及(g)接收相对应于该输出亮度表示率的该增益值，并且分别将该第i个影像画面中的每一色彩元素的该亮度值乘上对应于该输出亮度表示率的该增益值。
19.如权利要求18所述的方法，其中该M个色彩元素以及该亮度元素符合L*a*b*色彩空间。
20.如权利要求19所述的方法，其中该目前亮度表示率LRi是该第一计算模块经由下列公式计算得出LRi=LiLtotal]]>其中Li代表该第i个影像画面中的所有像素的亮度值的总和，Ltotal代表一预先定义的每一该影像画面中的所有像素的亮度值总和。
21.如权利要求20所述的方法，其中该平均亮度表示率LRavg是该第二计算模块经由下列公式计算得出LRavg=1iΣk=1iLRk]]>
22.如权利要求21所述的方法，其中步骤(e)进一步包含下列步骤(e1)判断该目前亮度表示率与该平均亮度表示率的差值是否大于一阈值；(e2)若步骤(e1)中的结果为肯定，则以该目前亮度表示率作为该输出亮度表示率输出，并且将该第i个影像画面之前的影像画面的亮度表示率全部替换为该第i个影像画面的该目前亮度表示率；以及(e3)若步骤(e1)中的结果为否定，则以该平均亮度表示率作为该输出亮度表示率输出。
全文摘要
本发明提供一种亮度调整装置，用以于一显示系统中，调整一输入影像序列的第i个影像亮度。影像序列包含多个影像，每一影像由多个像素组成。亮度调整装置包含一第一计算模块以计算第i个影像的一目前亮度表示率，一第二计算模块以计算一平均亮度表示率，一判断模块以从目前亮度表示率以及平均亮度表示率中择一输出为一输出亮度表示率，一决定模块以储存多组亮度表示率以及相对应的增益值，并决定与输出亮度表示率相对应的增益值，一调整模块以将第i个影像中每一像素的灰度值乘上对应于输出亮度表示率的增益值，进而完成亮度的调整。
文档编号H05B37/02GK1855208SQ20051006961
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者高旭佳, 蔡璨鸿, 黄钰雯 申请人:广达电脑股份有限公司