具有動態(tài)亮度縮放的背光視頻顯示器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開具有動態(tài)亮度縮放的背光視頻顯示器。一種在背光視頻裝置上顯示由輸入視頻信號定義的圖像的方法，適應(yīng)于在輸入視頻信號的連續(xù)幀之間的亮度的改變。在連續(xù)幀之間的亮度分布的改變被檢測，其中，所述亮度分布是在幀中的像素亮度值的分布的函數(shù)。用于輸入視頻信號的當(dāng)前幀的對圖像面板的光透射和對背光的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)被定義，從而利用對背光的亮度的調(diào)節(jié)來補償顯示的圖像的亮度。用于當(dāng)前幀的對圖像面板的光透射和對背光的亮度的實際調(diào)節(jié)成比例地與通用語當(dāng)前幀的目標(biāo)調(diào)節(jié)和用于前一幀的實際調(diào)節(jié)相關(guān)，實際調(diào)節(jié)與在連續(xù)幀之間的亮度分布中檢測到的改變相關(guān)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
具有動態(tài)亮度縮放的背光視頻顯示器
本專利技術(shù)涉及背光視頻顯示裝置，并且更具體地，涉及用于背光視頻顯示裝置的視頻信號的動態(tài)亮度縮放，從而降低背光視頻顯示裝置的功率消耗。
技術(shù)介紹
在背光視頻顯示器中，背光面板照亮電子控制圖像面板。背光面板具有基本上均勻的明亮度，雖然它可能被劃分，使得其中的一部分能夠具有受到獨立地控制的明亮度。圖像面板具有像素元件的矩陣，像素元件的光透射被電子圖像輸入信號所調(diào)制，從而形成被顯示的圖像。背光顯示器的實例是背光液晶顯示器(LCD)，其中，像素矩陣包括液晶材料，該液晶材料與施加到像素的電場相關(guān)地來改變通過它的光的偏振。圖像面板還包括正交的偏振濾波器，使得透射通過像素和偏振濾波器的光的強度與在每一個像素處的電場相關(guān)。LCD圖像面板的實例是薄膜晶體管和有源矩陣圖像面板。顯示器的背光的功率消耗代表了移動裝置的總功率消耗的相當(dāng)比例，例如，其達到總功率消耗的1/3或甚至一半。可通過在當(dāng)待顯示的圖像較不亮的時段期間調(diào)暗背光(即是說，降低它的亮度)，以及通過提高圖像面板的光透射而補償背光調(diào)暗，來降低背光功率消耗，其被稱為動態(tài)亮度縮放(DLS)技術(shù)。背光的亮度的調(diào)節(jié)可以通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)而獲得，例如，其中瞬時亮度被維持，但是在背光照明期間的幀時段的比例被調(diào)制，從而調(diào)制在幀期間的平均的被感知的亮度。可替代地，背光的亮度的調(diào)節(jié)可以通過對例如功率管理專用集成電路(ASIC)的控制而獲得。由于像素的飽和，圖像面板的光透射的線性范圍是有限的。因此，例如，如果背光亮度不夠充足，而在圖像的最亮部分中的圖像面板的很多像素可能已經(jīng)處于它們的最大的光透射，則導(dǎo)致顯示的圖像的沖失(washout)，也就是說，對比度在圖像的較亮部分中的欠缺。這限制了背光調(diào)暗的可接受程度。如果為實現(xiàn)功率節(jié)約目標(biāo)的背光亮度的DLS改變和圖像面板光透射的補償改變被感知為屏幕閃爍，特別是被感知為畫面的背景部分的屏幕閃爍，或者被感知為非平穩(wěn)視覺質(zhì)量，則這是所不期望的。附圖說明本專利技術(shù)通過實例的方式被示出，并且不被在附圖中示出的其實施例所限制，其中，相似的標(biāo)記指示相似的元件。在圖中的元件被清楚簡易地示出，并且不必按照比例繪制。圖1是背光LCD裝置的示意側(cè)視圖；圖2是通過實例給出的根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的視頻數(shù)據(jù)處理器的示意框圖，用于驅(qū)動諸如圖1的LCD背光裝置的背光顯示裝置；圖3是通過實例給出的根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的處理視頻信號的方法的流程圖，用于驅(qū)動諸如圖1的LCD背光裝置的背光顯示裝置；圖4是在連續(xù)幀之間的像素亮度值的分布直方圖之間的相關(guān)值隨著時間變化的曲線圖；圖5是示出在場景的消退期間，亮度的分布的改變的一系列直方圖；以及圖6和7是通過圖3的方法獲得的視頻信號的實例。具體實施方式圖1示出傳統(tǒng)的背光LCD裝置100。裝置100包括背光面板102，背光面板102的被感知的亮度與施加到其上的電壓VL和電流IL相關(guān)。例如，背光面板102可以包括發(fā)光二極管(LED)，發(fā)光二極管的亮度與電流IL相關(guān)。例如，背光的亮度的調(diào)節(jié)可以通過PWM而獲得，或者，可替代地，例如，可以通過對功率管理ASIC的控制而獲得。裝置100還包括圖像面板，該圖像面板包括夾在偏振濾波器106和108之間的圖像像素矩陣104，該圖像像素矩陣104包括液晶材料。濾波器106和108的偏振方向是正交的，從而如果圖像像素矩陣104對它所透射的光的偏振沒有影響，則該光被第二偏振濾波器108阻擋，并且顯示器變暗。矩陣104還包括行電極X和列電極Y的集合，電壓可以被施加到行電極X和列電極Y，從而尋址矩陣104的各個像素。將電壓施加到矩陣104的圖像像素扭曲了透射過像素的光的偏振，這使得透射通過那個像素的來自背光102的光根據(jù)施加到像素的電壓的幅度也透射通過第二偏振濾波器108。裝置100還可以包括在第二偏振濾波器108之后的擴散板(未示出)，從而使得圖像在它的表面可見。背光LCD裝置100可以響應(yīng)包括亮度和色度數(shù)據(jù)的視頻信號而顯示彩色圖像。圖2示出根據(jù)本專利技術(shù)的實施例的視頻數(shù)據(jù)處理器200的實例。視頻數(shù)據(jù)處理器200處理具有一系列視頻幀的輸入視頻信號VIDEOIN，并且提供用于諸如裝置100這樣的背光視頻裝置的輸出視頻信號VIDEOOUT，裝置100包括背光102和圖像面板，該圖像面板包括像素元件的矩陣104。通過像素元件的矩陣104，來自背光102的光的透射被輸出視頻信號VIDEOOUT調(diào)制，以形成顯示的圖像。視頻數(shù)據(jù)處理器200包括改變檢測器202，改變檢測器202用于檢測在輸入視頻信號VIDEOIN的多個幀之間的亮度分布的改變，該亮度分布與在幀中的像素亮度值的分布相關(guān)。視頻數(shù)據(jù)處理器200還包括動態(tài)亮度縮放模塊204，動態(tài)亮度縮放模塊204用于定義用于輸入視頻信號VIDEOIN的當(dāng)前幀的對圖像面板104、106、108的光透射和對背光102的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)αcalc，從而利用對背光的亮度的調(diào)節(jié)來補償顯示的圖像的亮度。動態(tài)亮度縮放模塊204包括自適應(yīng)濾波器206，自適應(yīng)濾波器206用于施加用于當(dāng)前幀的對圖像面板104、106、108的光透射和對背光102的亮度的實際調(diào)節(jié)αm，該用于當(dāng)前幀的實際調(diào)節(jié)αm成比例地與用于當(dāng)前幀的目標(biāo)調(diào)節(jié)αcalc和用于前一幀的實際調(diào)節(jié)αprev相關(guān)，實際調(diào)節(jié)αm與由改變檢測器202檢測到的亮度分布的改變相關(guān)。更具體地，輸入視頻信號VIDEOIN由輸入源208提供，并且可以包括用于矩陣104的各個像素元件的亮度和色度數(shù)據(jù)。動態(tài)亮度縮放模塊204包括亮度調(diào)節(jié)模塊210，亮度調(diào)節(jié)模塊210定義對像素矩陣104的光透射和對背光102的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)αcalc，從而易于將背光的功率消耗降低到如下的值，即，在該值處，在通過圖像面板進行的光透射的補償?shù)脑黾泳S持使得限定數(shù)目的像素元件的光透射飽和。自適應(yīng)濾波器206生成的實際調(diào)節(jié)αm被施加以通過背光亮度模塊212改變用于背光的電壓VL和電流IL，并且被施加作為如下的系數(shù)，以通過LCD光透射模塊214來修改輸入視頻信號VIDEOIN的亮度數(shù)據(jù)，并且提供用于圖像像素矩陣的輸出視頻信號VIDEOOUT。圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的對通過輸入視頻信號VIDEOIN定義的圖像進行顯示的方法300的實例的流程圖。方法300可以在諸如處理器200這樣的視頻數(shù)據(jù)處理器中被實現(xiàn)。方法300在諸如裝置100這樣的背光視頻裝置上顯示圖像，該背光視頻裝置包括背光102和包括像素元件的矩陣104的圖像面板。通過像素元件的矩陣104，來自背光102的光的透射被調(diào)制以形成顯示的圖像。方法300包括檢測在輸入視頻信號VIDEOIN的多個幀之間的亮度分布的改變，所述亮度分布與在幀中的像素亮度值的分布相關(guān)。用于輸入視頻信號的當(dāng)前幀的對圖像面板104、106、108的光透射和對背光102的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)αcalc被定義，以利用對背光的亮度的調(diào)節(jié)來補償顯示圖像的亮度。用于當(dāng)前幀的對圖像面板104、106、108的光透射和對背光102的亮度的實際調(diào)節(jié)αm成比例地與用于當(dāng)前幀的目標(biāo)調(diào)節(jié)αcalc和用于先前幀的實際調(diào)節(jié)αprev相關(guān)，實際調(diào)節(jié)αm與亮度分布的檢測到的改變相關(guān)。在處理器200和方法300中，在輸入視頻信號VIDEOIN的連續(xù)幀之間檢測亮本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種視頻數(shù)據(jù)處理器，用于處理包括一系列視頻幀的輸入視頻信號，并且提供用于背光視頻裝置的輸出視頻信號，其中所述背光視頻裝置包括背光和圖像面板，所述圖像面板包括像素元件的矩陣，所述像素元件的來自所述背光的光的透射通過所述輸出視頻信號進行調(diào)制，以形成顯示圖像，所述視頻數(shù)據(jù)處理器包括：改變檢測器，用于檢測在所述輸入視頻信號的多個幀之間的亮度分布的改變，所述亮度分布與在所述幀中的像素亮度值的分布相關(guān)；和動態(tài)亮度縮放模塊，用于定義用于所述輸入視頻信號的當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)，從而利用對所述背光的亮度的所述調(diào)節(jié)來補償顯示的圖像的亮度；其中，所述動態(tài)亮度縮放模塊包括自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器用于施加用于所述當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的實際調(diào)節(jié)，所述用于當(dāng)前幀的實際調(diào)節(jié)成比例地與用于所述當(dāng)前幀的所述目標(biāo)調(diào)節(jié)和用于前一幀的所述實際調(diào)節(jié)相關(guān)，所述實際調(diào)節(jié)與由所述改變檢測器檢測到的在亮度分布中的所述改變相關(guān)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種視頻數(shù)據(jù)處理器，用于處理包括一系列視頻幀的輸入視頻信號，并且提供用于背光視頻裝置的輸出視頻信號，其中所述背光視頻裝置包括背光和圖像面板，所述圖像面板包括像素元件的矩陣，所述像素元件的來自所述背光的光的透射通過所述輸出視頻信號進行調(diào)制，以形成顯示圖像，所述視頻數(shù)據(jù)處理器包括：改變檢測器，用于檢測在所述輸入視頻信號的多個幀之間的亮度分布的改變，所述亮度分布與在所述幀中的像素亮度值的分布相關(guān)；和動態(tài)亮度縮放模塊，用于定義用于所述輸入視頻信號的當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的目標(biāo)調(diào)節(jié)，從而利用對所述背光的亮度的所述調(diào)節(jié)來補償顯示的圖像的亮度；其中，所述動態(tài)亮度縮放模塊包括自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器用于施加用于所述當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的實際調(diào)節(jié)，所述用于當(dāng)前幀的實際調(diào)節(jié)成比例地與用于所述當(dāng)前幀的所述目標(biāo)調(diào)節(jié)和用于前一幀的所述實際調(diào)節(jié)相關(guān)，所述實際調(diào)節(jié)與由所述改變檢測器檢測到的在亮度分布中的所述改變相關(guān)，其中，對于在連續(xù)幀之間的與在所述輸入視頻信號中的場景的快速和/或較大改變對應(yīng)的亮度分布的改變，用于所述當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的所述實際調(diào)節(jié)基本上等于所述目標(biāo)調(diào)節(jié)；而對于在連續(xù)幀之間的與在所述輸入視頻信號中的場景的較慢和/或較小改變對應(yīng)的亮度分布的改變，用于所述當(dāng)前幀的所述實際調(diào)節(jié)有較大比例是用于前一幀的所述實際調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻數(shù)據(jù)處理器，其中，用于所述當(dāng)前幀的對所述圖像面板的光透射和對所述背光的亮度的所述實際調(diào)節(jié)是由下述公式表示的變量αm的函數(shù)：αm＝w(x)αprev+(1-w(x))αcalc，其中，αcalc是用于當(dāng)前幀的所述目標(biāo)調(diào)節(jié)，αprev是用于前一幀的實際調(diào)節(jié)，并且w(x)是值在0到1之間的加權(quán)系數(shù)，并且定義了用于所述當(dāng)前幀的所述目標(biāo)調(diào)節(jié)和用于前一幀的所述實際調(diào)節(jié)的所述比例。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻數(shù)據(jù)處理器，其中，所述加權(quán)系數(shù)w(x)的值與在所述輸入視頻信號的多個幀之間的亮度分布的所述改變的速度和/或幅度相關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻數(shù)據(jù)處理器，其中，所述改變檢測器檢測在多個幀之間的亮度分布的所述改變包括：相對于閾值來測量在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫雁飛，何中禮，盧春鵬，張克強，
申請(專利權(quán))人：飛思卡爾半導(dǎo)體公司，
類型：發(fā)明
國別省市：