顯示設備控制的製作方法
2023-06-04 06:10:06 2
顯示設備控制的製作方法
【專利摘要】一種在顯示設備中依賴於環境光水平控制屏幕亮度和顯示數據的動態範圍壓縮的強度的方法。一個或多個環境光傳感器獲取環境光水平值。所述環境光水平值使用第一方法被求平均值以獲得第一平均值並使用不同的第二方法被求平均值以獲得第二平均值。所述第一平均值用於控制屏幕亮度並且所述第二平均值用於控制動態範圍壓縮的強度。
【專利說明】顯示設備控制
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於控制顯示設備的方法以及用於實現該方法的顯示控制系統。【背景技術】
[0002]已知將環境光傳感器併入顯示設備使得環境光傳感器數據可以用於修改屏幕亮度或伽瑪曲線或這兩個控制的組合。例如，專利申請US2005/68332公開了一種結合有環境光傳感器的顯示設備。屏幕亮度通過基於環境光水平調節顯示設備的背光強度來控制。修改顯示設備的伽瑪曲線以將圖像顏色亮度補償到背光的變化。伽瑪曲線的修改是動態範圍壓縮的形式。
[0003]本發明的目的是改善依賴於環境光水平的屏幕亮度和動態範圍壓縮的控制。
【發明內容】
[0004]根據一方面的實施方式，提供了一種在顯示設備中依賴於環境光水平控制屏幕亮度和顯示數據的動態範圍壓縮的強度的方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]從一個或多個環境光傳感器獲取環境光水平值；
[0006]使用第一方法對所述環境光水平值求平均值以獲得第一平均值；
[0007]使用不同的第二方法對所述環境光水平值求平均值以獲得第二平均值；
[0008]使用所述第一平均值來控制屏幕亮度；以及
[0009]使用所述第二平均值來控制動態範圍壓縮的強度。
[0010]實施方式基於這樣的認識:由於屏幕亮度和動態範圍壓縮強度的變化對在顯示設備上顯示的圖像的觀察者有不同影響，因此使用對環境光水平求平均值的相同方式來控制屏幕亮度和動態範圍壓縮的強度不是最佳的。
[0011]特徵和優點將從僅以實例的方式給出的優選實施方式的以下描述中變得顯而易見，參照附圖列舉該實例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1示出了現有技術的顯示控制系統；
[0013]圖2示出了根據實施方式的顯示控制系統；並且
[0014]圖3示出了根據實施方式的顯示裝置。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出了現有技術的顯示控制系統I。環境光傳感器2測量入射到顯示設備上的環境光並以輸出的形式提供環境光水平。環境光水平處理器3利用統計方法(諸如移動窗口平均值計算)對環境光水平進行處理。由環境光水平處理器輸出的平均值在背光控制單元4中輸入，該背光控制單元生成用於依賴於平均值設置背光的強度的信號。將該信號輸入顯示控制器5。環境光水平通常用於在黑暗條件下降低顯示亮度並在光亮條件下增加其亮度。
[0016]由環境光水平處理器3輸出的相同平均值也被用作視頻處理器6的輸入，其可以改變顯示設備的各像素的亮度以增加或降低獨立於整體顯示亮度的像素的相對亮度值。這類處理被稱為動態範圍壓縮或色調映射；例如參見文章「』Display Adaptive ToneMapping』by R.Mantiuk et al in ACM Transactions on Graphics, Vol.27, N0.3, Article68of AuguSt2008」。平均值在視頻處理器6中用於控制動態範圍壓縮的強度以實現改變環境光的更好視覺體驗。
[0017]視頻處理器6的視頻輸入依賴於平均信號和來自背光控制單元4的表示背光強度的信號進行處理。視頻處理器的視頻輸出被輸入至顯示控制器5。
[0018]動態範圍壓縮使待顯示的內容適應顯示設備的對比率(contrast ratio)。顯示設備的對比率被定義為顯示設備可以同時產生的最暗和最亮像素的亮度的差。待顯示的內容具有由給定圖像或視頻幀內的最暗和最亮細節的亮度的差確定的動態範圍。為了最佳地呈現內容，顯示設備的對比率應大於待顯示的內容的最大動態範圍。
[0019]顯示設備的對比率與完全黑暗中的對比率相比在存在環境光的條件下減小，主要是由於來自顯示設備的屏幕表面的反射。當環境光水平增加時，內容的動態範圍和顯示設備的對比度可以通過兩種方式來匹配。首先，顯示設備的對比率可以通過增加顯示亮度，例如通過增加輸送至LCD顯示設備中的LED背光的功率或通過增加與OLED顯示設備上的白色像素相關聯的最大功率來增加。其次，內容的動態範圍可以由動態範圍壓縮模塊使用各種算法之一來減小以匹配減小的對比度。
[0020]由於顯示亮度和動態範圍壓縮的變化的不同影響，因此使用相同的平均信號來控制顯示器亮度和動態範圍壓縮的強度不是最佳的。
[0021]人眼對顯示亮度的變化非常敏感，以使得快速變化通常引起刺激觀看者的可觀察到的閃光。同樣地，某些顯示設備，例如基於OLED技術的顯示設備，不能連續改變亮度並且只可以選擇離散的亮度水平。必須抑制基於環境光水平的一個水平與下一個水平之間的轉換以避免兩個離散值之間的快速切換。出於這個原因，廣泛採用移動窗口時間過濾和滯後的常見技術。
[0022]然而，動態範圍壓縮的強度的變化在不刺激觀看者的情況下可以迅速受到影響，尤其是如果動態範圍壓縮算法局部自適應，這意味著不同的處理強度可以應用於圖像或視頻幀的不同區域，這主要取決於其視覺內容。這些局部自適應算法的實例是眾所周知的，例如參見專利US7302110。由於環境光對顯示對比度的影響主要是提高最低灰度級(其是對用戶可見的最暗像素強度)，因此此局部自適應算法可以可選擇地只調節受環境光影響最嚴重的這些像素。這暗示動態範圍壓縮強度可以基於實際光水平，如與較長期的平均值截然相反，如果實際光水平估計出錯或迅速變化，則沒有降低圖像質量的風險。
[0023]因此，有利的是使用亮度控制和動態範圍壓縮控制的環境光水平的不同處理並提供環境光的不同估計量。這在根據本發明的顯示控制系統中實現。圖2示出了根據本發明的顯不控制系統10。環境光傳感器11測量環境光水平。環境光水平值由第一環境光水平處理器12和第二環境光水平處理器13處理，這兩個處理器分別使用處理環境光水平的第一和不同的第二方法。
[0024]第一處理器12使用第一方法來形成環境光水平值的第一平均值，將該第一平均值輸入至亮度控制單元14。亮度控制單元14的輸出信號在顯示控制器15中被輸入，在該顯示控制器中其可以用於控制顯示亮度，例如通過設置顯示設備的背光的強度或通過設置諸如OLED顯示設備中的像素的最大亮度。
[0025]第二處理器13使用第二方法來形成環境光水平值的第二平均值，該第二平均值被輸入至視頻處理器16，其在該視頻處理器中用於設置動態範圍壓縮的強度。視頻處理器的視頻輸出被輸入至顯示控制器15。雖然示出的實施方式使用視頻輸入，但實施方式也可以用於輸入靜態圖像。
[0026]儘管圖2以分開的處理器的形式示出了環境光水平處理器12和13，但是它們可以集成到單個處理器中。這同樣適用於在元件12-16的任意一個中使用的處理器，其中的兩個或多個可以集成到一個處理器中。該處理可以在電路的硬體中實現或可以被實現為數字處理器中的電腦程式。
[0027]從環境光傳感器11獲得的環境光水平可以被時間平均處理，例如以避免由於由用戶用他的手遮住傳感器導致的不正確測量的快速變化。時間平均處理的常見方法是移動窗口方法，其在環境光水平的N個最近讀數Li上形成時間相關的第一平均值ALlj: [0028]
【權利要求】
1.一種在顯示設備中根據環境光水平控制屏幕亮度和顯示數據的動態範圍壓縮的強度的方法，所述方法包括以下步驟: 從一個或多個環境光傳感器獲取環境光水平值； 使用第一方法對所述環境光水平值求平均值以獲得第一平均值； 使用不同的第二方法對所述環境光水平值求平均值以獲得第二平均值； 使用所述第一平均值來控制所述屏幕亮度；以及 使用所述第二平均值來控制所述動態範圍壓縮的強度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一方法利用第一時間平均值計算並且所述第二方法利用不同的第二時間平均值計算。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述第一時間平均值計算的時間段長於所述第二時間平均值計算的時間段。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中，所述第一時間平均值計算和/或所述第二時間平均值計算使用移動窗口平均值計算。
5.根據權利要求2、3或4所述的方法，其中，當一個或多個最新獲取的環境光水平中的至少一個與當前的第一平均值或第二平均值偏離大於預定閾值時重置平均值計算窗口。
6.根據權利要求2或3所述的方法，其中，所述第二時間平均值計算使用遞歸平均值計算。
7.根據權利要求1所述的方法，使用多個環境光傳感器，其中，所述第一方法在所述環境光傳感器上形成第一加權平均值並且所述第二方法在所述環境光傳感器上形成不同的第二加權平均值。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述第一加權平均值在所述多個環境光傳感器上進行相等加權。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中，所述第二加權平均值向所述多個環境光傳感器中的面向與所述顯示設備的正面相同的方向的環境光傳感器進行更重地加權。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述動態範圍壓縮局部自適應。
11.一種顯示控制系統，包括用於執行根據權利要求1至10中任一項所述的方法的處理器。
12.—種顯示裝置，包括顯示設備和根據權利要求11所述的顯示控制系統。
13.一種電腦程式，適於執行根據權利要求1至10中任一項所述的方法。
14.一種數據載體，包括根據權利要求13所述的電腦程式。
【文檔編號】G09G5/00GK103946917SQ201280050264
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年8月22日 優先權日:2011年8月22日
【發明者】麥可·圖施 申請人:頂級公司