專利名稱：顯示器、顯示電路與獲得高動態范圍影像的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種影像顯示技術，且尤其涉及一種高動態范圍的影像顯示技術。
背景技術：
真實世界中的動態范圍(黑暗和明亮區域間的比例)，遠超過人類的視野以 及屏幕上所顯示或打印出的影像范圍。雖然人眼可適應差異很大的亮度層級，
但是大多數的相機和計算機屏幕只能擷取并重制固定的動態范圍。由于攝影 師、動畫藝術家，以及其它需要處理數字影像的人所使用的是有限的動態范圍， 因此僅能挑選場景中的重要部份。
然而"高動態范圍(High Dynamic Range;以下簡稱HDR)"顯示技術卻 可以呈現視覺世界的完整動態范圍的影像顯示技術，因此帶來全新的可能性。 在HDR的顯示技術中，真實世界中的所有明度值會依比例呈現，并且儲存在 HDR影像中。因此，使用者只需調整HDR影像的曝光度，就可以像是在真實世 界中進行拍攝時調整曝光度一樣。
圖1繪示產生高動態范圍影像的現有技術的步驟流程圖。請參照圖1，在 現有技術的的HDR顯示技術中，首先需要產生背光信號(歩驟S102)，以控制 顯示器中的背光源。此外，現有技術的的HDR顯示技術還需要提供背光強度分 布數據(步驟S104)。接著，背光信號和背光強度分布數據需要進行褶迭積分， 以獲得運算數據(步驟S106)。藉此，現有的技術就可以依據褶迭積分所獲得 的運算數據，而產生液晶補償信號(步驟S108);然后再依據液晶補償信號而 產生HDR影像(步驟SllO)。
然而，現有技術有至少下列幾項問題
1. 由于背光強度分布數據的影響范圍擴及整個顯示面板，因此背光強度分 布數據非常的龐大，造成硬件的負擔太大。
2. 由于背光強度分布數據非常的龐大，也造成在進行上述步驟S106時， 需要大量的儲存空間，才能完成褶迭積分的運算。
3.由于單一區域的背光分布的影響會擴及整個面板，因此在背光強度分 布的最邊界也存在有強度值的分布，造成了在顯示畫面的黑暗區域會有漏光的 現象。
發明內容
因此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種獲得高動態范圍影像的處
理方法，可以不需繁復的運算過程而輕易地獲得HDR影像。
此外，本發明也提供一種顯示電路和顯示器，可以不需要耗費大量的硬件 成本而實現HDR的顯示技術。
為實現上述目的，本發明提供一種獲得HDR影像的處理方法，適用于顯示 器，其中顯示器可以具有多個背光源，并且以陣列方式排列。本發明的控制方 法包括接收原始背光數據，以控制每一背光源所對應的亮度。另外，本發明更 將原始背光數據進行模糊處理，并產生模糊背光數據。借此，本發明就可以依 據模糊背光數據，而輸出HDR影像。
而且，為實現上述目的，本發明另提供一種顯示電路，適用于顯示器。本 發明的顯示電路包括運算模塊和處理單元，并且運算模塊的輸出耦接處理單 元。在本發明的實施例中，運算模塊可以接收原始背光數據，并將其進行一模 糊處理，而輸出模糊背光數據。借此，處理單元可以依據模糊背光數據而輸出 高動態范圍影像。
而且，為實現上述目的，本發明更提供一種顯示器，包括背光模塊、背光 控制單元、顯示電路和顯示面板；其中背光模塊具有多個發光元，而背光控制 單元則可以產生原始背光數據，以控制每發光源的亮度。另外，顯示電路則可 以將原始背光數據進行模糊處理，而輸出模糊背光數據，并且可以依據模糊背 光數據而輸出畫面補償數據給顯示面板。借此，顯示面板可以依據畫面補償數 據而輸出HDR影像。
由于本發明是利用模糊處理代替褶迭積分的運算，因此本發明不需耗費太 大的硬件成本以及太繁復的運算，即可實現高動態范圍的顯示技術。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的 限定。
圖1繪示產生HDR影像的現有技術的步驟流程圖2繪示依照本發明的第一實施例的一種具有HDR顯示技術的顯示器的系 統方塊圖3繪示圖2的顯示器的控制方法的步驟流程圖4繪示依照圖2的一實施例的一種運算模塊的功能方塊圖5繪示依照圖2的一實施例的一種模糊處理的步驟流程圖6A繪示依照本發明的一較佳實施例的一種處理陣列的示意圖； 圖6B繪示依照本發明的一較佳實施例的一種單位遮罩的示意圖； 圖6C繪示依照本發明的一較佳實施例的一種放大處理陣列的示意圖； 圖7繪示依照圖2另一實施例的一種運算模塊的功能方塊圖8繪示依照圖2另-一實施例的一種對處理陣列進行模糊處理的歩驟流程圖。
其中，附圖標記
200:顯示器202:顯示面板
204:背光模塊206:背光控制單元
210:顯示電路212:顯示模塊
214:處理單元402、 702:分類單元
404:遮罩產生單元406:褶積運算單元
408、706:判斷單元704:查表單元
A、 B、C、 D:子區域BCO、 BC1:背光數據
HDRD:高動態范圍影像數據Ll、 L2、 L3:背光源
S102、S104、 S106、 S108、 S110:產生高動態范圍影像的步驟流程
S302、S304、 S306、 S308:獲得高動態范圍影像的處理方法的步驟流程S502、S504、 S506、 S508、 S510、S512、 S802、 S804、 S806、 S808、 S810、
S812:對處理陣列進行模糊處理的歩驟流程
具體實施例方式
圖2繪示依照本發明的一實施例的一種具有HDR顯示技術的顯示器的系統 方塊圖。請參照圖2，本發明所提供的顯示器200包括顯示面板202和背光模 塊204。在本實施例中，顯示面板202可以是液晶顯示面板，而背光模塊204 則可以提供顯示面板202所需的背光源，例如L1、 L2、 L3。此外，顯示器200 還可以包括背光控制單元206和顯示電路210。背光控制單元210的輸出可以 耦接顯示電路210和背光模塊204，而顯示電路210則可以耦接顯示面板202。
背光模塊204可以具有多個背光源，例如多個發光二極管，其可為陣列方 式排列方式。在本實施例中，背光模塊204中的背光源可以組成背光陣列，并 且這些背光源的亮度可以由背光控制單元206所控制。背光控制單元206可以 產生原始背光數據BCO，并輸出至顯示電路210和背光模塊204，以使背光模 塊204中的每一背光源可以依據顯示面板202所顯示的影像，對應調整本身的 亮度。
圖3繪示圖2的顯示器100的控制方法的歩驟流程圖，用來獲得HDR影像。 請合并參照圖2和圖3，顯示電路210包括顯示模塊212和處理單元214。運 算模塊212可以接收原始背光信號BC0，并且將輸出耦接至處理單元214。而 處理單元214的輸出則可以耦接至顯示面板202。當顯示電路210如步驟S302 所述，接收原始背光數據BCO后，運算模塊212就可以進行步驟S304，就是 將原始背光數據BCO進行模糊處理，并產生模糊背光數據BC1給處理單元214。
當處理單元214接收到模糊背光數據BC1時，就可以如步驟S306所述， 依據模糊背光數據BC1而產生畫面補償數據，并且如步驟S308所述，產生高 動態范圍影像數據HDRD給顯示面板202。借此，顯示面板202就可以顯示HDR 影像。
圖4繪示依照圖2的一實施例的一種運算模塊的功能方塊圖。請參照圖4， 運算模塊212可以包括分類單元402、遮罩產生單元404、褶積運算單元406 和判斷單元408。分類單元402和遮罩產生單元404的輸出可以共同耦接至褶 積運算單元406，而褶積運算單元406的輸出則可以耦接至判斷單元408。此 外，判斷單元408的輸出可以耦接至處理單元214，并且也可以耦接至分類單 元402。
圖5繪示依照圖2的一實施例的一種模糊處理的步驟流程圖。請合并參照
圖4和圖5，當運算模塊212接收原始背光數據BC0時，可以進行歩驟S502， 就是原始背光數據BCO分為多個子區域，并且排列成一 MXN的處理陣列，就 如圖6A所繪示，而M和N可以是正整數。在本實施例中，假設原始背光數據 BCO的分辨率為1920X 1080，分類單元402可以將原始背光數據BCO區分成子 區域A、 B、 C和D。每一子區域的數據值可以是該子區域中所有原始數據值的 平均值。另外，本實施例中M和N值都可以是2。
請繼續參照圖4和圖5，在步驟S504中，遮罩產生單元404還可以產生 一單位遮罩MSK，就如圖6B所繪示。在本實施例中，單位遮罩MSK可以具有 多個遮罩值。當進行完歩驟S502和S504后，褶積運算單元406可以接收分類 單元402和遮罩產生單元404的輸出，以進行歩驟S506，就是利用單位遮罩 MSK對每一子區域進行褶迭積分運算，以獲得最新的子區域數據值。當褶積單 元406獲得最新的子區域數據值后，可以將其送至判斷單元408。借此，判斷 單元408就可以如步驟S508所述，判斷上述的處理陣列的M和N值是否分別 等于第一預設值和第二預設值。
若是判斷單元408發現，處理陣列的M值不等于第一預設值，或是N值不 等于第二預設值時(就是步驟S508所標示的"否")，則可以控制分類單元402， 如歩驟S510所述，將目前的M和N值分別乘以一運算值，以得到最新的子區 域數量和排列方式，并且獲得最新的處理陣列，如圖6C所繪示。在圖6C中， 處理陣列的M和N值都可以乘以2，以放大成為4X4的處理陣列。另外，在 本實施例進行完歩驟S510之后，可以重復進行S506等步驟，以利用單位遮罩 MSK繼續對處理陣列中的子區域進行模糊處理。
相對地，若是判斷單元408發現處理陣列的M值等于第一預設值，并且N 值等于第二預設值時(就是步驟S508所標示的"是")，則依據最終的處理陣 列而獲得模糊背光數據BC1，并且將其送至處理單元214處理。借此，處理單 元214就可以依據模糊背光數據BC1，而產生畫面補償數據，并且進而輸出高 動態范圍影像數據HDRD。
圖7繪示依照圖2另一實施例的一種運算模塊的功能方塊圖。請參照圖7， 本實施例中的運算模塊212，包括分類單元702、查表單元704和判斷單元706。 分類單元702的輸出耦接至査表單元704，而查表單元704的輸出則是耦接至 判斷單元706。另外，判斷單元706的輸出則是分別耦接處理單元214和分類
單元702。
圖8繪示依照圖2另一實施例的一種對處理陣列進行模糊處理的歩驟流程 圖。請合并參照圖7和圖8，當運算模塊212接收原始背光數據BC0時，分類 單元702可以如步驟S802所述，將原始背光數據BCO分為多個子區域，并且 排列成MXN的處理陣列，例如圖6A所繪示。接著，分類單元702可以將處理 陣列送至查表單元704。查表單元702中可以如步驟S804所述，具有查表公 式。借此，當查表單元704接收到分類單元702送來的處理陣列時，就可以進 行歩驟S806，就是將每一子區域的數據值進行查表運算，以更新每一子區域 的數據值。
當每一子區域的數據值經過查表運算的更新后，查表單元704可以將處理 陣列傳送至判斷單元706，以進行步驟S808，就是判斷處理陣列的M值是否等 于第一預設值，并且N值是否等于第二預設值。若是判斷單元706判斷處理陣 列的M值不等于第一預設值，或是N值不等于第二預設值時(就是步驟S808 所標示的"否")，則進行步驟S810，就是將目前的M和N值分別乘以一個運 算值，以得到最新的子區域數量和排列方式，并且獲得最新的處理陣列，就如 圖6C所繪示。接著，本實施例可以重復步驟S806等步驟，以對新的處理陣列 持續進行查表運算的處理。
相對地，假設判斷單元706判斷處理陣列的M值等于第一預設值，并且N 值等于第二預設值時(就是步驟S808所標示的"是")，則判斷單元706可以 如步驟S812所述，依據最終的處理陣列而獲得模糊背光數據。
綜上所述，由于本發明可以利用單位遮罩和査表運算來對原始背光數據進 行模糊處理，以獲得畫面補償數據。因此，本發明可以用較簡單的硬件和運算 方式，就可以獲得高動態范圍影像。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但 這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種獲得高動態范圍影像的處理方法，適用于一顯示器，該顯示器具有多個以陣列方式排列的背光源，其特征在于，該處理方法包括下列步驟接收一原始背光數據，用以控制每一該些背光源所對應的亮度；將該原始背光數據進行一模糊處理，并產生一模糊背光數據；以及依據模糊背光數據，而輸出一高動態范圍影像。
2. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，產生該高動態范圍影像的步驟包括依據該模糊背光數據而產生一畫面補償數據，以產生該高動態范圍影像。
3. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，進行該模糊處理的步驟包括下列步驟將該原始背光數據分為多個子區域，并排列成一MXN的處理陣列，M和N都為正整數；產生一單位遮罩，具有多個遮罩值；利用該單位遮罩依序對每一該些子區域進行褶迭積分運算，并獲得各該些 子區域都獲得最新的數據值；判斷M和N值是否分別等于一第一預設值和一第二預設值；以及 當M不等于該第一預設值，或N不等于該一第二預設值時，則將目前的M 和N分別乘以一運算值，以獲得最新的子區域數量和排列方式，并獲得最新的 處理陣列，以重復利用該單位遮罩對該些子區域進行模糊處理。
4. 根據權利要求3所述的處理方法，其特征在于，進行該模糊處理的步驟 包括當M和N值分別等于該第一預設值和該一第二預設值時，則依據該最終 的處理陣列，而獲得該模糊背光數據。
5. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，進行該模糊處理的步驟 包括下列步驟將該原始背光數據分為多個子區域，并排列成一MXN的處理陣列，M和N 都為正整數；產生一查表公式；利用該查表公式分別對該些子區域進行査表運算，使每一該些子區域都獲得最新的數據值；M和N值是否分別等于一第一預設值和一第二預設值；以及 當M不等于該第一預設值，或N不等于該一第二預設值時，則將目前的M和N分別乘以一運算值，以獲得最新的子區域數量和排列方式，并獲得最新的處理陣列，以重復進行查表運算的步驟。
6. 根據權利要求5所述的處理方法，其特征在于，進行該模糊處理的步驟 包括當M和N值分別等于該第一預設值和該一第二預設值時，則依據該最終 的處理陣列，而獲得該模糊背光數據。
7. —種顯示電路，適用于一顯示器，其特征在于，該顯示電路包括 一運算模塊，用以接收一原始背光數據，并將其進行一模糊處理，而輸出一模糊背光數據；以及一處理單元，耦接該運算單元，用以依據該模糊背光數據而輸出一高動態 范圍影像。
8. 根據權利要求7所述的顯示電路，其特征在于，該運算模塊包括 一分類單元，耦接該信號產生單元，用以接收該原始背光數據，并將該原始背光數據分類成多個子區域，且該些子區域排列成一MXN的處理陣列，而M和N都為正整數；一遮罩產生單元，用以產生一單位遮罩，其具有多個遮罩值； 一褶積運算單元，耦接該分類單元和該遮罩產生單元，用以依序將每一該些子區域與該單位遮罩進行褶迭積分運算，而獲得各該些子區域最新的數據值；以及一判斷單元，耦接該褶積運算單元，用以判斷目前的M和N值是否分別等 于一第一預設值和一第二預設值；當該判斷單元判斷M不等于該第一預設值，或N不等于該第二預設值時， 則控制該分類單元增加該些子區域的數量，并獲得最新的處理陣列給該褶積運 算單元進行運算，且當該判斷單元判斷M和N分別等于該第一預設值和該第二 預設值時，則依據最終的處理陣列，而獲得該模糊背光數據。
9. 根據權利要求7所述的顯示電路，其特征在于，該運算模塊包括 一分類單元，耦接該信號產生單元，用以接收該原始背光數據，并將該原始背光數據分類成多個子區域，且該些子區域排列成一MXN的處理陣列，而M和N都為正整數；一查表單元，用以分別將每一該些子區域進行查表運算，以獲得各該些子區域最新的數據值；以及一判斷單元，耦接該褶積運算單元，用以判斷目前的M和N值是否分別等 于一第一預設值和一第二預設值；當該判斷單元判斷M不等于該第一預設值，或N不等于該第二預設值時， 則控制該分類單元增加該些子區域的數量，并獲得最新的處理陣列給該查表單 元進行査表運算，且當該判斷單元判斷M和N分別等于該第一預設值和該第二 預設值時，則依據最終的處理陣列，而獲得該模糊背光數據。
10.—種顯示器，其特征在于，包括--背光模塊，具有多個發光源-，一背光控制單元，耦接該背光模塊，用以產生一原始背光數據，以控制該 些發光源的亮度；一顯示電路，耦接該背光控制單元，用以將該原始背光數據進行一模糊處 理，而輸出一模糊背光數據，且該顯示電路依據該模糊背光數據而輸出一畫面 補償數據；以及一顯示面板，耦接該顯示電路，是依據該畫面補償數據而輸出一高動態范 圍影像。
11.根據權利要求10所述的顯示器，其特征在于，該顯示電路包括 一分類單元，耦接該信號產生單元，用以接收該原始背光數據，并將該原始背光數據分類成多個子區域，且該些子區域排列成一MXN的處理陣列，而M和N都為正整數；一遮罩產生單元，用以產生一單位遮罩，其具有多個遮罩值； 一褶積運算單元，耦接該分類單元和該遮罩產生單元，用以依序將每一該些子區域與該單位遮罩進行褶迭積分運算，而獲得各該些子區域最新的數據值；一判斷單元，耦接該褶積運算單元，用以判斷目前的M和N值是否分別等 于一第一預設值和一第二預設值；以及一處理單元，耦接該判斷單元，用以依據該判斷單元的輸出而產生該畫面 補償數據； 當該判斷單元判斷M不等于該第一預設值，或N不等于該第二預設值時， 則控制該分類單元增加該些子區域的數量，并獲得最新的處理陣列給該褶積運算單元進行運算，且當該判斷單元判斷M和N分別等于該第一預設值和該第二 預設值時，則依據最終的處理陣列，而獲得該模糊背光數據，并傳送給該處理 單元，以輸出該畫面補償數據。
12.根據權利要求IO所述的顯示器，其特征在于，該顯示電路包括一分類單元，耦接該信號產生單元，用以接收該原始背光數據，并將該原始背光數據分類成多個子區域，且該些子區域排列成一MXN的處理陣列，而M和N都為正整數；一查表單元，用以分別將每一該些子區域進行查表運算，以獲得各該些子區域最新的數據值；一判斷單元，耦接該褶積運算單元，用以判斷目前的M和N值是否分別等 于一第一預設值和一第二預設值；以及一處理單元，耦接該判斷單元，用以依據該判斷單元的輸出而產生該畫面 補償數據；當該判斷單元判斷M不等于該第一預設值，或N不等于該第二預設值時， 則控制該分類單元增加該些子區域的數量，并獲得最新的處理陣列給該査表單 元進行査表運算，且當該判斷單元判斷M和N分別等于該第一預設值和該第二 預設值時，則依據最終的處理陣列，而獲得該模糊背光數據，并傳送給該處理 單元，以輸出該畫面補償數據。
全文摘要
本發明公開了一種顯示器、顯示電路與獲得高動態范圍影像的處理方法，該獲得高動態范圍影像的處理方法，適用于顯示器，其中顯示器可以具有多個背光源，并且以陣列方式排列。本發明的控制方法包括接收原始背光數據，以控制每一背光源所對應的亮度。另外，本發明更將原始背光數據進行模糊處理，并且產生模糊背光數據。借此，本發明就可以依據模糊背光數據，而輸出高動態范圍影像。
文檔編號G02F1/13GK101187756SQ200710170329
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者葉斯哲, 廖凌峣, 林芳正, 汪德美, 謝漢萍, 黃乙白 申請人:友達光電股份有限公司