專利名稱：顯示裝置影像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置影像處理方法，特別是指一種能夠增加動態(tài)范圍的顯示裝置影像處理方法。
背景技術(shù)：
由于多媒體時代的來臨，顯示裝置的應(yīng)用領(lǐng)域亦隨之擴大，同時顯示裝置的型態(tài)亦趨于多樣化，例如映像管顯示裝置、液晶顯示裝置、電漿顯示裝置、電致發(fā)光顯示裝置以及投影顯示裝置等等。
于投影系統(tǒng)中，又可分為CRT投影裝置、液晶投影裝置或是數(shù)字光學處理投影裝置(DLP)等等。其中，由于液晶投影裝置與數(shù)字光學處理投影裝置具有較高的明亮度以及較高的畫質(zhì)，更是新一世代顯示裝置的趨勢。
然而，液晶投影裝置與數(shù)字光學處理投影裝置的動態(tài)范圍并不大，以液晶投影裝置為例，實際動態(tài)范圍約為300-400∶1，而以數(shù)字光學處理投影裝置為例，實際動態(tài)范圍約為500-600∶1。(于此，較大的動態(tài)范圍是指顯示的影像具有高對比度與多色彩層次)。若顯示裝置的動態(tài)范圍不夠大，在顯示較暗的畫面時(例如夜晚的影像)，使用者的眼睛會無法清楚判別影像，于使用上造成困擾。
為解決此一問題，美國專利第6,683,657號揭示了一種投影顯示系統(tǒng)3，此投影顯示系統(tǒng)3設(shè)置有一光量調(diào)整器(illumination-lightamount modulating means)，用以調(diào)整射至一光學調(diào)整器(opticalmodulator)的光量。如圖1所示，光源31發(fā)射的光線經(jīng)由反射器32的反射形成一平行光束，平行光束穿射光整合器33后并進入極化轉(zhuǎn)換器(PS converter)34中，以將非極化光束轉(zhuǎn)為線性極化(linearly-polarized light beam)光束。接著，線性極化光束進入光學裝置35中，于此，光學裝置35中具有旋轉(zhuǎn)的極化板。接著，再利用數(shù)個反射層36以及棱鏡37將光束射至液晶面板38。最后，液晶面板38控制光束以形成一影像。其中，極化板利用馬達(未視于圖中)帶動，由于極化板持續(xù)地旋轉(zhuǎn)，使得進入液晶面板38的光量亦隨之改變。于此，利用輸入影像信號來決定須射多少光至液晶面板38，接著，再利用光量來計算極化板需偏轉(zhuǎn)多少角度，進而驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)至計算的角度。
然而，上述的投影顯示系統(tǒng)必須外加光量調(diào)整器，不僅整體裝置的體積變大，而且重量亦加重，并不符合電子裝置輕、薄、短、小的趨勢。另外，極化板利用馬達來調(diào)整角度，此方式為機械調(diào)整，其精準度亦有限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種能夠增加動態(tài)范圍的顯示裝置影像處理方法。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種顯示裝置影像處理方法，包含以下步驟接收一影像信號；判斷影像信號的最大亮度；將一顯像單元的最大亮度除以影像信號的最大亮度以得到一增益值；將影像信號乘上增益值以得到一增益影像信號；依據(jù)增益值輸出一控制信號，控制一光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍；增益影像信號與調(diào)整后的光源輸至顯像單元，形成一影像。
承上所述，本發(fā)明的顯示裝置影像處理方法是利用外部輸入信號以求得增益值，接著將輸入信號乘上增益值，并將光源亮度調(diào)整成原來亮度的增益值倒數(shù)倍，據(jù)以增加顯示裝置的動態(tài)范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需外加極化轉(zhuǎn)換器、極化板以及馬達等組件，除了可以減少額外組件成本的支出之外，裝置的體積以及重量亦無需改變。再者，本發(fā)明利用電子方式來增加動態(tài)范圍，精準度亦較現(xiàn)有技術(shù)中的機械方式高。


圖1為現(xiàn)有的投影顯示系統(tǒng)的一示意圖；圖2為較佳實施例的顯示裝置影像處理方法的一步驟流程圖；圖3為較佳實施例的影像信號A與影像信號A’的一舉例運算示意圖；圖4為具體實施的顯示裝置的一系統(tǒng)示意圖；圖5為具體實施的影像信號AG與影像信號AG’的一舉例運算示意圖；圖6為具體實施的顯示裝置的另一系統(tǒng)示意圖；圖7為具體實施的數(shù)字光學處理投影裝置的一示意圖；圖8為具體實施的液晶顯示器的一分解示意圖；圖9為具體實施的顯示裝置的又一系統(tǒng)示意圖。
圖中符號說明1 顯示裝置11 光源12 影像增益模塊13 調(diào)整模塊14 影像處理模塊15 顯像單元16 灰階處理模塊17 聚焦單元18 導(dǎo)光單元19 分色單元2 增益影像處理模塊3 投影顯示系統(tǒng)31 光源
32 反射器33 光整合器34 極化轉(zhuǎn)換器35 光學裝置36 反射層37 棱鏡38 液晶面板S01接收一影像信號S02判斷影像信號的最大亮度S03將一顯像單元的最大亮度除以影像信號的最大亮度以得到一增益值S04將影像信號乘上增益值以得到一增益影像信號S05依據(jù)增益值輸出一控制信號，控制一光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍S06增益影像信號與調(diào)整后的光源輸至顯像單元，形成一影像S07將以灰階度表示的影像信號轉(zhuǎn)換成以強度表示的影像信號S08將以強度表示的增益影像信號轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的增益影像信號S09將以強度表示的影像信號轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的影像信號S10將以灰階度表示的增益影像信號轉(zhuǎn)換成以強度表示的增益影像信號A、AG、AI影像信號A’、AG’、AI’增益影像信號B、B’光線亮度C控制信號G增益值
具體實施例方式
以下將參照相關(guān)附圖，說明依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的顯示裝置影像處理方法。
如圖2所示，本發(fā)明較佳實施例的顯示裝置影像處理方法，包含以下步驟接收一影像信號A(S01)；判斷影像信號A的最大亮度(S02)；將一顯像單元的最大亮度除以影像信號A的最大亮度以得到一增益值(S03)；將影像信號A乘上增益值以得到一增益影像信號A’(S04)；依據(jù)增益值輸出一控制信號，控制一光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍(S05)；以及增益影像信號A’與調(diào)整后的光源輸至顯像單元，形成一影像(S06)。
于步驟S01中，接收影像信號A。于此，影像信號A可以灰階度表示或是以強度表示。
接著，于步驟S02中，判斷影像信號A的最大亮度。于此，影像信號A的最大亮度以灰階度表示。當然，影像信號A的最大亮度亦可以強度表示。其中，影像信號A由一影像源(未示于圖中)提供，舉例而言，影像源可以是計算機輸入端、NTSC輸入端、LVDS輸入端、TMDS輸入端或是D-32端等等。本實施例的影像源可以是數(shù)字影像源。當然，影像源亦可以是模擬影像源，當影像源為模擬影像源時，影像源所輸出的影像信號A會經(jīng)過一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。另外，于步驟S02中，可由一影像增益模塊或是一增益影像處理模塊判斷影像信號A的最大亮度。
如圖3所示，于步驟S03中，將顯像單元的最大亮度除以影像信號A的最大亮度以得到增益值。于此，顯像單元的最大亮度以灰階度表示。當然，顯像單元的最大亮度亦可以強度表示。其中，于步驟S03中，可由影像增益模塊或是增益影像處理模塊將顯像單元的最大亮度除以影像信號A的最大亮度以得到增益值。
再請參照圖3，于步驟S04中，將影像信號A乘上增益值以得到增益影像信號A’。于此，可由影像處理模塊或是增益影像處理模塊將影像信號A乘上增益值以得到增益影像信號A’。
于步驟S05中，依據(jù)增益值輸出控制信號，控制光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍。其中，可由調(diào)整模塊依據(jù)增益值輸出控制信號，控制光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍。
于此，光源發(fā)射出一光線，以供顯示影像之用。于此，光源為一數(shù)字控制光源或是一模擬控制光源。舉例而言，光源可以是發(fā)光二極管(LED)、燈泡、激光光(例如半導(dǎo)體激光)、有機發(fā)光二極管、極高壓水銀燈管(ultrahigh-press mercury lamp)、金屬鹵化物燈管(metal halidelamp)、氙氣燈(xenon lamp)或是鹵素燈管(halogen lamp)。
另外，調(diào)整模塊可分別與光源及影像增益模塊電性連接，調(diào)整模塊依據(jù)增益值產(chǎn)生控制信號，以控制光源所發(fā)射的光線亮度B’成為原來光線亮度B的增益值的倒數(shù)倍(1/G)，亦即，B’＝B/G。舉例而言，若原來光線亮度為B0時，經(jīng)由調(diào)整后的光線亮度變?yōu)锽0/G。于此，調(diào)整模塊為數(shù)字調(diào)整模塊。當然，調(diào)整模塊亦可以是模擬調(diào)整模塊。
再者，調(diào)整模塊亦可以控制光源開啟/關(guān)閉的時間，以使光源所發(fā)射的光線亮度B’亦成為原來光線亮度B的增益值的倒數(shù)倍(1/G)。
于步驟S06中，增益影像信號A’與調(diào)整后的光源輸至顯像單元以形成影像。換言之，顯像單元接收增益影像信號A’，并通過調(diào)整后的光源以形成影像，影像實質(zhì)等于輸入影像信號。
如圖2所示，本實施例的顯示裝置影像處理方法更包含將以灰階度表示的影像信號A轉(zhuǎn)換成以強度表示的影像信號A(S07)。
由于影像信號A可以強度表現(xiàn)或是以灰階度表現(xiàn)的兩種表現(xiàn)方式，以下為方便說明，我們將以強度表現(xiàn)的影像信號稱為強度影像信號AI，且將以灰階度表現(xiàn)的影像信號稱為灰階度影像信號AG。于步驟S07中，以灰階度表示的影像信號以下述公式(1)轉(zhuǎn)換成以強度表示的影像信號，AI＝I0*(AG)γ公式(1)I0表示強度值，AG為灰階度影像信號，AI為強度影像信號，γ可為任意數(shù)(以CRT為例，γ等于2.2)。
當影像信號A為灰階度影像信號AG時，當乘上增益值G，增益影像信號A’為以灰階度表現(xiàn)的增益影像信號，亦即，灰階度增益影像信號AG’；另一方面，當影像信號A為強度影像信號AI時，當乘上增益值G，增益影像信號A’為以強度表現(xiàn)的增益影像信號，亦即，強度增益影像信號AI’。
再請參照圖2，本實施例的顯示裝置影像處理方法更包含將以強度表示的增益影像信號A’轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的增益影像信號A’(S08)。
其中，以強度表現(xiàn)的增益影像信號以下述公式(4)轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的增益影像信號，AG’＝(AI’/I0)1/γ公式(4)I0表示強度值，AG’為灰階度增益影像信號，AI’為強度增益影像信號，γ可為任意數(shù)(以CRT為例，γ等于2.2)。
另外，本實施例的顯示裝置影像處理方法更包含將以強度表示的影像信號轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的影像信號(S09)。其中，以強度表現(xiàn)的影像信號以下述公式(2)轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的影像信號，
AG＝(AI/I0)1/γ公式(2)I0表示強度值，AG為灰階度影像信號，AI為強度影像信號，γ可為任意數(shù)。
另外，本實施例的顯示裝置影像處理方法更包含將以灰階度表示的增益影像信號轉(zhuǎn)換成以強度表示的增益影像信號(S10)。其中，以灰階度表示的增益影像信號以下述公式(3)轉(zhuǎn)換成以強度表示的增益影像信號，AI’=I0*(AG’)γ公式(3)I0表示強度值，AG’為灰階度增益影像信號，AI’為強度增益影像信號，γ可為任意數(shù)。
于步驟S07、步驟S08、步驟S09與步驟S10中可由灰階處理模塊、影像增益模塊或是增益影像處理模塊進行轉(zhuǎn)換。
以下為較佳實施例的具體實施舉例。
如圖4所示，顯示裝置1包含一光源11、一影像增益模塊12、一調(diào)整模塊13、一影像處理模塊14以及一顯像單元15，其中，影像增益模塊12產(chǎn)生增益值G，影像增益模塊12通過影像信號A產(chǎn)生增益值G；調(diào)整模塊13分別與光源11及影像增益模塊12電性連接，調(diào)整模塊13依據(jù)增益值G產(chǎn)生控制信號C，以控制光源11所發(fā)射的光線亮度B’成為原來光線亮度B的增益值的倒數(shù)倍(1/G)；影像處理模塊14與影像增益模塊12電性連接，影像處理模塊14依據(jù)增益值G與影像信號A產(chǎn)生增益影像信號A’；顯像單元15與影像處理模塊14電性連接，且顯像單元15接收增益影像信號A’，并通過調(diào)整后的光源，形成影像。
以圖5說明本實施例中增益值以及增益影像信號A’的求得方法，首先，將灰階度影像信號AG轉(zhuǎn)換成強度影像信號AI，接著，影像增益模塊12判斷強度影像信號AI的最大強度(Intensity)，亦即0.0290I0，再將顯像單元15的最大強度(亦即I0)除以強度影像信號AI的最大強度(0.0290I0)以得到增益值G(＝34.49)。接著，影像處理模塊14依據(jù)增益值G(＝34.49)與強度影像信號AI產(chǎn)生強度增益影像信號AI’，最后，再將強度增益影像信號AI’轉(zhuǎn)換成灰階度增益影像信號AG’。
于此，顯示裝置1包含但不限定為數(shù)字光學處理投影裝置(DigitalLight Processing，DLP)、穿透式液晶投影裝置、反射式液晶投影裝置或是液晶顯示器等等。
于此，當顯示裝置1為一投影式顯示裝置時，顯像單元15包含一顯示屏。如圖7所示，當顯示裝置1為數(shù)字光學處理投影裝置時，顯像單元15更包含一數(shù)字微反射器(Digital Micro-mirror Device)。另外，當顯示裝置1穿透式液晶投影裝置時，顯像單元15更包含一液晶光閥。另外，當顯示裝置1為反射式液晶投影裝置時，顯像單元15更包含一液晶反射板。如圖8所示，當然，顯示裝置1亦可以是液晶顯示器，于此，顯像單元15為一液晶面板。
另外，如圖7所示，顯示裝置1更包含一聚焦單元17，此聚焦單元17將光源11所發(fā)射的光線聚焦。
另外，如圖7所示，顯示裝置1更包含一導(dǎo)光單元18，導(dǎo)光單元18位于光線的行經(jīng)路徑，此導(dǎo)光單元18將光源11所發(fā)射的光線均勻化，導(dǎo)光單元18位于分色單元(色輪，color wheel)19的兩側(cè)。
另外，如圖9所示，影像增益模塊12與影像處理模塊14可由增益影像處理模塊2替代。增益影像處理模塊2通過外部輸入的影像信號A產(chǎn)生增益值G，且依據(jù)增益值G與影像信號A產(chǎn)生增益影像信號A’。
本發(fā)明的顯示裝置影像處理方法利用外部輸入信號以求得增益值，接著將輸入信號乘上增益值，并將光源亮度調(diào)整成原來亮度的1/增益值，據(jù)以增加顯示裝置的動態(tài)范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需外加極化轉(zhuǎn)換器、極化板以及馬達等組件，除了可以減少額外組件成本的支出之外，裝置的體積以及重量亦無需改變。再者，本發(fā)明利用電子方式來增加動態(tài)范圍，精準度亦較現(xiàn)有技術(shù)中的機械方式高。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置影像處理方法，其特征在于，包含以下步驟接收一影像信號；判斷該影像信號的最大亮度；將一顯像單元的最大亮度除以該影像信號的最大亮度以得到一增益值；將該影像信號乘上該增益值以得到一增益影像信號；依據(jù)該增益值輸出一控制信號，控制一光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍；以及該增益影像信號與該調(diào)整后的光源輸至該顯像單元，形成一影像。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該影像信號以灰階度表示的影像信號、或是以強度表示的影像信號。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置影像處理方法，其中，更包含將以灰階度表示的該影像信號轉(zhuǎn)換成以強度表示的該影像信號。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置影像處理方法，其中，更包含將以強度表示的該影像信號轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的該影像信號。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該增益影像信號是以灰階度表示的增益影像信號、或是以強度表示的增益影像信號。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置影像處理方法，其中，更包含將以灰階度表示的該增益影像信號轉(zhuǎn)換成以強度表示的該增益影像信號。
7.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置影像處理方法，其中，更包含將以強度表示的該增益影像信號轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的該增益影像信號。
8.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置影像處理方法，其中，以灰階度表示的該影像信號以下述公式(1)轉(zhuǎn)換成以強度表示的該影像信號，AI＝I0*(AG)γ公式(1)I0表示強度值，AG為灰階度影像信號，AI為強度影像信號，γ可為任意數(shù)。
9.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置影像處理方法，其中，以強度表現(xiàn)的該影像信號以下述公式(2)轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的該影像信號，AG＝(AI/I0)1/γ公式(2)I0表示強度值，AG為灰階度影像信號，AI為強度影像信號，γ可為任意數(shù)。
10.如權(quán)利要求6所述的顯示裝置影像處理方法，其中，以灰階度表示的該增益影像信號以下述公式(3)轉(zhuǎn)換成以強度表示的該增益影像信號，AI’＝I0*(AG’)γ公式(3)I0表示強度值，AG’為灰階度增益影像信號，AI’為強度增益影像信號，γ可為任意數(shù)。
11.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置影像處理方法，其中，以強度表現(xiàn)的該增益影像信號以下述公式(4)轉(zhuǎn)換成以灰階度表示的該增益影像信號，AG’＝(AI’/I0)1/γ公式(4)I0表示強度值，AG’為灰階度增益影像信號，AI’為強度增益影像信號，γ可為任意數(shù)。
12.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該顯像單元接收該增益影像信號，并通過該調(diào)整后的光源以形成該影像，該影像實質(zhì)等于該輸入影像信號。
13.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該光源為一數(shù)字控制光源或是為一模擬控制光源。
14.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該光源為一發(fā)光二極管、一燈泡、一激光光或是一有機發(fā)光二極管。
15.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置影像處理方法，其中，該顯示裝置為投影式顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示裝置影像處理方法，包含以下步驟接收一影像信號；判斷影像信號的最大亮度；將一顯像單元的最大亮度除以影像信號的最大亮度以得到一增益值；將影像信號乘上增益值以得到一增益影像信號；依據(jù)增益值輸出一控制信號，控制一光源所發(fā)射的光線亮度成為原來光線亮度的增益值的倒數(shù)倍；增益影像信號與調(diào)整后的光源輸至顯像單元，形成一影像。
文檔編號H04N9/30GK1722855SQ200410071649
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者梁乃悅 申請人:精碟科技股份有限公司