對比度校正電路的製作方法
2023-10-22 22:58:22 2
專利名稱：對比度校正電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對比度校正電路。特別是，本發明涉及一種適用於動態範圍小的顯示裝置如等離子體顯示板(PDP)的對比度校正電路。
背景技術：
增強含有大量信息的畫面中區域對比度的對比度校正電路，通常用於動態範圍小的顯示裝置，如等離子體顯示板(PDP)。這樣的對比度校正電路可保證較高的圖像質量。
在傳統的對比度校正電路中，使用許多種含有各種對比度轉換特性的查找表來轉換對比度，從而增強圖像的對比度。這些表存儲在存貯器中，如只讀存儲器(ROM)。屏幕圖像數據的積分結果，或得到直方圖的結果，用於選擇這些查找表。
當使用藉助大量查找錶轉換圖像數據對比度的傳統對比度校正電路時，在大部分屏幕上可獲得很好的圖像。
但是，有時最好不校正對比度。特別是，電影中暗色屏幕的圖像數據就不應當進行對比度的轉換。在含有大量黑色電平像素的畫面中存在含相當亮圖像的小區域時，由於在面積比中(對應於數據總量)大部分畫面是由黑色電平像素實現的圖像組成的，所以在傳統的對比度校正電路中會選擇對暗色屏幕有效的對比度轉換特性查找表。
但是，在含有大量黑色電平像素的畫面中存在相當亮的圖像的小區域時，重要的信息是包含在畫面的小區域中的。在這樣的屏幕中通過選擇暗色屏幕的查找表來校正對比度時，容易產生白色畸變等使圖像質量變壞的現象。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種對比度校正電路，它能夠防止暗色屏幕中的白色畸變。
大部分為白色的屏幕如雪景中，存在一個或多個暗色圖像區域時，情況與上述的結果相反。也就是說，會產生黑色畸變，不能清楚地顯示重要信息。
本發明的另一個目的是提供一種對比度校正電路，當大部分屏幕處於均勻的灰度級而圖像佔據屏幕的小部分時，它能夠適當校正畫面中圖像的對比度。
本發明的一方面，提供一種對比度校正電路，包括積分器，對接收到的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，根據屏幕亮度存儲顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，將所有像素亮度級的總和設置為參考值，將該參數值與積分器的積分輸出進行比較，指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是根據比較結果從許多種表數據中選擇的；第二存儲器，存儲轉換表，該轉換表通過第一存儲器輸出的表數據校正接收到的視頻信號的對比度；黑色電平檢測器，檢測接收到每一像素的視頻信號亮度級，當視頻信號的亮度級值小於或等於預定值時，確定視頻信號的亮度級為黑色電平，輸出表示黑色電平像素數的數據。當黑色電平檢測器檢測到的黑色電平像素數大於或等於預定值的時候，在檢測到的屏幕所有像素的亮度級都處於最大時，從所有像素的亮度級總和中減去檢測到的黑色電平像素數，所得到的值由選擇器設置為與積分器的輸出進行比較的參考值。
如果受到特別注意的顯示區域的區域比率與整個顯示屏幕的比率在事前已確定了，預定值設置成為對應於黑色屏幕區域的像素數，背景是黑色屏幕。
視頻信號的灰度在0-5之間時，最好將視頻信號的亮度級確定為黑色電平。
平均分割對視頻信號亮度級平均值小的整個暗色畫面所選的特性和視頻信號亮度級平均值大的整個亮度畫面所選的特性之間的空間，得到顯示轉換特性的表數據，該表數據存儲在第一存儲器中。
最好在第一存儲器中存儲顯示16種轉換特性的表數據。
本發明的另一方面，一種對比度校正電路，包括積分器，對接收的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，存儲根據屏幕亮度顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大時，將屏幕中所有像素的亮度級總和設置為參考值，將該參考值與積分器輸出的積分進行比較產生比較結果，並指示第一存儲器在許多種表數據中選擇輸出適合屏幕亮度的表數據；第二存儲器，存儲轉換表，該轉換表通過第一存儲器輸出的表數據校正所接收視頻信號的對比度；校正器，當對於每個像素來說所接收視頻信號的黑色電平連續存在，並且連續像素數大於或等於預定值時，校正參考值。當有從校正器輸入的校正值時，選擇器根據輸入的校正值設置校正的值為參考值，並把表數據確定為從許多種表數據中進行選擇。
校正器包括黑色電平檢測器，檢測所接收每一像素視頻信號的亮度級，當視頻信號亮度級的值小於或等於預定值時，確定視頻信號亮度級為黑色電平；第一計數器，通過僅當像素為連續時由外部建立的一定像素數限定了該黑色電平像素的數量，對該組像素數計算黑色電平檢測器檢測到的黑色電平像素數，該計數器並輸出屏幕列方向各行黑色電平像素數的計數值；第二計數器，當考慮到外部設置的屏幕列方向行數使黑色電平像素數的計數值從第一計數器連續輸入時，接收第一計數器的計數輸出，並將計數值的總和作為計數值輸出到選擇器。從表示屏幕所有像素數的值中減去第二計數器輸出的黑色電平像素數的計數值，用所得到的值代替當屏幕所有像素的亮度級都處於最大時，在表示所有像素亮度級總和的計算公式中表示屏幕所有像素數的值，得到值由選擇器設置為參考值與積分器的輸出進行比較。
考慮了視頻信號的噪聲分量後，確定第一計數器設置的像素數和第二計數器設置的行數。
最好，第一計數器設置的像素數為四，第二計數器設置的行數為四。
本發明的另一個方面，提供一種對比度校正電路，包括積分器，對所接收的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，存儲根據屏幕亮度顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，將所有像素亮度級的總和設置為參考值，將參考值與積分器輸出的積分比較，指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是根據比較結果，或考慮了比較結果和所接收視頻信號的灰度之後，從許多種表數據中選擇的；第二存儲器，存儲轉換表，該轉換表根據第一存儲器輸出的表數據校正所接收視頻信號的對比度；直方圖檢測器，將所接收視頻信號的灰度劃分成許多區域，檢測屬於像素單元中所劃分區域灰度的頻率；控制器，接收直方圖檢測器的檢測值輸出，當存在頻率大於或等於先前設定的閾值的灰度時，確定灰度為均勻的，輸出確定為均勻的灰度數據和灰度頻率。當接收控制器確定為均勻灰度的灰度數據和灰度頻率的時候，在屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，從所有像素亮度級的總和中減去確定為均勻灰度的灰度與灰度頻率的乘積，所得的值由選擇器設置成為參考值，與積分器的輸出進行比較。然後，在一個屏幕中的圖像區域(除了確定為均勻灰度的灰度佔據的圖像區域外)內所有像素的亮度級都處於最大時，選擇器指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該表數據是根據參考值除以亮度級的總和所得到的值，從許多表數據中選擇的。
在受到特別注意的顯示區域面積與整個顯示屏幕面積的比率先前已確定了並且背景為均勻灰度的屏幕中，就將閾值設置成為對應於均勻灰度屏幕面積的像素數。
當不需確定灰度是否均勻而設置關於灰度的頻率時，控制器不輸出有關灰度頻率的數據。
優選的是，當視頻信號的灰度在0-5之間時，確定視頻信號的亮度級為黑色電平；當視頻信號的灰度在125-130之間時，確定視頻信號的亮度級為灰色電平；當視頻信號的灰度在250-255之間時，確定視頻信號的亮度級為白色電平。
結合附圖，參考下面詳細的描述，將更好地全面理解本發明和它所帶有的優點，附圖中相同的附圖標記表示相同或相似的元件，其中圖1所示為根據本發明第一實施例的對比度校正電路結構框圖；圖2圖示了圖1中對比度校正電路只讀存儲器(ROM)中存儲的表數據所顯示的對比度轉換特性；
圖3圖示了一個屏幕，在大部分為黑色電平的灰度背景中，有一個相當小的接近白色的亮灰度圖像；圖4所示為根據本發明第二實施例的對比度校正電路結構框圖；圖5圖示了黑色電平檢測器對屏幕中各個像素的檢測結果；圖6所示為根據本發明第三實施例的對比度校正電路結構框圖；圖7圖示了一個屏幕，大部分背景為白色電平灰度，在背景中有一個相當小的接近黑色的暗灰度圖像；圖8圖示了一個屏幕，背景是灰色的，在背景中有一個相當小的接近白色的亮灰度圖像，和另一個相當小的接近黑色的暗灰度圖像；圖9圖示了圖3中屏幕顯示的視頻信號灰度和頻率關係的直方圖；圖10圖示了圖7中屏幕顯示的視頻信號灰度和頻率關係的直方圖；圖11圖示了圖8中屏幕顯示的視頻信號灰度和頻率關係的直方圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，簡單藉助發明者實行本發明時最佳模式的圖示，只圖示和描述了本發明的優選實施例。應當認識到，本發明能夠在都不脫離本發明範圍的許多明顯的方面進行修改。因此附圖和說明只是作本質的說明，而不是進行限制。
圖1所示為根據本發明第一實施例的對比度校正電路結構。參見圖1，對比度校正電路包括積分器10、黑色電平檢測器12、選擇信號發生器14、只讀存儲器(ROM)16和隨機存取存儲器(RAM)18。
積分器10對輸入視頻信號的亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和。
黑色電平檢測器12檢測每個像素輸入視頻信號的亮度級，當視頻信號的亮度級小於或等於預定值時，將亮度級確定為黑色電平，並輸出表示黑色電平像素數的數據。也就是說，當從輸入端100、101、和102輸入的所有R、G、B視頻信號都小於或等於預定值時，黑色電平檢測器12將亮度級確定為黑色電平。然後，黑色電平檢測器12計算並輸出對應的像素數。
當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，將所有像素的亮度級總和用作參考值，選擇信號發生器14比較參考值和積分器10輸出的積分。根據比較結果，選擇信號發生器14指示ROM16選擇輸出表數據，該表數據是作為適合於屏幕亮度的數據從存儲在ROM16中的許多種表數據中選擇出的。
如果黑色電平檢測單元12檢測到的黑色電平像素數大於或等於預定值，當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，從所有像素亮度級的總和中減去檢測到的黑色電平像素數，所得到的值由選擇信號發生器14設置為參考值與積分器10的輸出進行比較。
ROM16中存儲了許多種顯示各種轉換特性的表數據，根據屏幕的亮度選擇這些數據。含有對比度轉換特性的表數據由選擇信號發生器14輸出的選擇信號進行選擇，由ROM16輸出。根據ROM16輸出的表數據校正輸入端100至102所輸入視頻信號對比度的轉換表，存儲在RAM18中。存儲在RAM18中的轉換表校正視頻信號的對比度，該視頻信號輸出到輸出端200至202。
選擇信號發生器14對應於本發明的選擇器，ROM16對應於本發明的第一存儲器，RAM18對應於本發明的第二存儲器。存儲在ROM16中的許多種顯示各種對比度轉換特性的表數據，在圖2中進行描述。圖2所示為畫面的對比度轉換特性。參見圖2，畫面中輸入視頻信號的亮度級平均值小，畫面整體為暗色時，選擇曲線Q1所示的對比度轉換特性。畫面中輸入視頻信號的亮度平均值大，畫面整體為亮色時，選擇曲線Q16所示的對比度轉換特性。點線標記的區域中畫面數據的對比度是增強的。
根據本實施例，通過均勻劃分曲線Q1和曲線Q16之間的間距，得到顯示16種對比度轉換特性的曲線Q1至曲線Q16的表數據(值數據)，將它們存儲在ROM16中。根據輸入視頻信號的亮度級平均值選擇預定的表數據。
下面描述根據本發明第一實施例的對比度校正電路的操作。
參見圖1，當輸入端100至102接收到R、G、B視頻信號(數位訊號)時，積分器10對輸入視頻信號的亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號的亮度級總和(平均值)S0。如屏幕大小為852(點)×480(行)，則相對於R、G、B的顯示像素為8位，當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，所有像素的亮度級總和Sm為Sm＝852(點)×480(行)×255(8位最大值)×3(RGB)＝31285440。
用選擇信號發生器14選擇表數據的選擇信號，代替積分器10計算出的整個屏幕視頻信號的亮度級總和(平均值)S0。也就是說，將積分器10的輸出S0除以總和Sm(積分器的輸出(總和)÷312854400)得到選擇信號的值，即0或1。均勻分配該值，以適合於由顯示Q1至Q6每一個對比度轉換特性的表數據組成的對比度轉換表的數。每一組顯示每一個對比度轉換特性的表數據稱為對比度轉換表。
當有16種對比度轉換表時，如下所述，根據選擇信號發生器14的計算結果選擇對比度轉換表的選擇信號，輸出到ROM16。
選擇信號當S0/Sm＝0至0.0625時，選擇對比度轉換表Q1；當S0/Sm＝0.0625至0.125時，選擇對比度轉換表Q2；當S0/Sm＝0.875至0.9375時，選擇對比度轉換表Q15；當S0/Sm＝0.9375至1時，選擇對比度轉換表Q16，將該選擇信號輸出到ROM16。
結果，該含有選擇信號發生器14輸出的選擇信號選擇的對比度轉換特性的表數據由ROM16向RAM18輸出。使用轉換表，RAM18根據從ROM16接收到的表數據，校正從輸入端100至102接收的視頻信號R、G、B的對比度，並通過輸出端200至202輸出含有校正後對比度的視頻信號R、G、B。
因此，當整個屏幕為暗色時，可獲得暗色部分對比度增強的圖像；當整個屏幕為亮色時，可獲得亮色部分對比度增強的圖像。
大多數情況中，通過這種方法可以實現理想的對比度校正。但是，如上所述，用這種方法進行對比度校正時可能出現負面效果。下面參見圖3描述具體實例。
圖3所示屏幕中背景A的大部分為黑色電平灰度，背景A中有一個相當小的接近白色的亮灰度圖像B。在圖3所示屏幕的情況中，因為積分器10的輸出(也就是說，整個屏幕視頻信號的亮度級總和或平均值)為低值，如果圖1的結構中不包含黑色電平檢測器，將選擇對應於暗色屏幕的對比度轉換表。結果，多少妨礙了亮色區域的對比度，而增強了暗色區域的對比度。
儘管重要的視頻信號存在於亮色區域中，但是這部分的對比度減少了，並且還會產生白色畸變等現象。
為了避免這種現象，在本發明的第一實施例中，由積分器10對視頻信號的總和積分。當黑色電平檢測器12從輸入端100、101和102接收的視頻信號R、G、B的亮度級值小於或等於預定值時，將亮度級確定為黑色電平，並計算和輸出像素數。
當亮度級值小於或等於預定值時，黑色電平檢測器將亮度級確定為黑色電平，因為即使亮度級就是黑色電平，視頻信號中含有噪音分量，黑色電平檢測器12檢測到的視頻信號中所有的亮度級都不會為零。在本實施例中，視頻信號的灰度級在0-5之間時，將亮度級確定為黑色電平；當視頻信號的灰度級在6-255之間時，確定的亮度級與黑色電平不同。
當黑色電平檢測器12計算為黑色電平的像素數大於或等於預定值時，如果在屏幕中所有像素的亮度級都處於最大，那麼當用選擇信號發生器14產生的選擇信號計算公式計算所有像素的亮度級總和Sm時，減去黑色電平檢測器12計算為黑色電平的像素數。也就是說，用下面公式(代替Sm)得到的Sm』來計算選擇信號S0/Sm』Sm』＝{852(點)×480(行)-(計算為黑色電平的值)×3}×255(8位最大值)×3(RGB)}也可將整個屏幕中受到特別觀看方面的注意的顯示區域的面積比率預先定義為預定值。背景為黑色時，該預定值可設置為對應於黑色屏幕區域的像素數。如，在黑色背景上顯示有一個相當小的接近白色的亮灰度圖像(如，整個屏幕的1/4顯示區域)時，如果852×480顯示屏幕的3/4為黑色，選擇信號發生器14將預定值設置為852×480×3/4＝306720。
根據本發明第二實施例的對比度校正電路，當如圖3所示，背景A的大部分為黑色電平灰度，背景A中有一個閉合白色區域形成的亮灰度圖像B(同第一實施例中一樣)時，可防止由於對比度校正產生的白色畸變現象。
圖4所示為根據本發明第二實施例的對比度校正電路的結構。參見圖4，對比度校正電路包括積分器110、黑色電平檢測器112、水平計數器114、判定電路116、垂直計數器118、選擇信號發生器120、ROM122和RAM124。
積分器110對接收到的視頻信號的亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和。
黑色電平檢測器112檢測每一像素接收到的視頻信號亮度級，當視頻信號亮度級的值小於或等於預定值時，將視頻信號的亮度級確定為黑色電平。也就是說，當從輸入端300、301和302輸入的所有視頻信號R、G、B的值都小於或等預定值時，黑色電平檢測器112將視頻信號的亮度級確定為黑色電平，然後黑色電平檢測器112輸出一個對應的判定信號。
只有在黑色電平像素連續時，水平計數器114在由外部建立的一定像素數定義的一個水平掃描周期內，根據所建立的像素數計算黑色電平檢測器112檢測為黑色電平的像素數。相對於屏幕列方向的每行輸出黑色電平像素數的計算值。當屏幕大小為852(點)×480(行)時，外部建立的像素數可為例如4。
只有當水平計數器114輸出的每行黑色電平像素數大於或等於預定電平時，判定電路116才將水平計數器114的計數輸出輸出到垂直計數器118。例如，將判定值設置為800。若是在水平計數器114中包含了判定電路116的功能，可去掉判定電路116。垂直計數器118接收水平計數器114的計數輸出，當通過判定電路116從水平計數器114連續輸入黑色電平像素數的計數值(非零)時(該計數值對應於外部建立的屏幕列方向的行數)，垂直計數器118將計數值的總和輸出到選擇信號發生器120。如，外部建立的行數為4。而且，水平計數器114、判定電路116和垂直計數器118中設定的各個值的確定，也考慮到了非視頻信號的噪聲分量。
水平計數器114和判定電路116分別對應於本發明的第一計數器和第二計數器。
當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，將所有像素的亮度級總和設置為參考值，選擇信號發生器120將參考值與積分器110輸出的積分相比較。根據比較的結果，選擇信號發生器120指示ROM116選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是從存儲在ROM116裡的許多種表數據中選擇的。
從表示屏幕中所有像素數的值中減去垂直計數器118輸出的黑色電平像素數的計數值，用所得到的值代替一個值，該值在屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，在表示所有像素亮度級總和的計算公式中表示屏幕中所有像素數的值，通過上述代替所得到的值由選擇信號發生器120設置為參考值，與積分器110的輸出相比較。
根據屏幕亮度級所選擇的、顯示對比度轉換特性的許多種表數據，存儲在ROM122中。ROM122輸出根據選擇信號發生器120輸出的選擇信號選擇的對比度轉換特性的表數據。
根據ROM122輸出的表數據校正從輸入端300至302接收到的視頻信號對比度的轉換表，存儲在RAM124中。根據存儲在RAM124中的轉換表校正了對比度的視頻信號，由輸出端400至402輸出。
選擇信號發生器120對應於本發明的選擇器，ROM122對應於本發明的第一存儲器，RAM124對應於本發明的第二存儲器。
在上述本發明第一實施例的說明中，參考圖2說明了存儲在ROM122中的、顯示了對比度轉換特性的許多種表數據。
下面描述根據本發明第二實施例的對比度校正電路的操作。
在圖3所示屏幕的情況中，由於積分器110的輸出(即，整個屏幕視頻信號亮度級的總和(平均值))為一個低值，如果圖4所示的結構中不包括黑色電平檢測器112、水平計數器114、判定電路116和垂直計數器118，將會選擇對應於暗色屏幕的對比度轉換表。從而損失屏幕中亮色區域的對比度，增強暗色區域的對比度。
儘管亮色區域中有重要的視頻信號，但是該區域的對比度減少了，將導致白色畸變等現象。
為了避免這種現象，在本發明中，如第一實施例中一樣，由積分器110對視頻信號的總和進行積分，當由黑色電平檢測器112檢測到的、從輸入端300、301和302接收到的視頻信號R、G、B的亮度級值小於或等於預定值時，將亮度級確定為黑色電平。
參見圖5，在屏幕(852點×480行)中，示出了記錄下的檢測結果，在該結果中由黑色電平檢測器112確定為黑色電平的所得像素設置為0，而所有確定為其它電平(即，確定為「信號存在」)的像素設置為1。在本實施例中，將描述水平計數器114、判定電路116和垂直計數器118的操作。
在由外部建立的一定像素數定義的一個水平掃描周期1H內，只有當像素為連續的時，水平計數器114根據設置的像素數對黑色電平檢測器112檢測到的黑色電平像素數進行計數；水平計數器114輸出屏幕列方向每一行黑色電平像素數的計數值。
例如，如圖5所示，黑色電平檢測器112檢測到在沿列H方向和第一列的行L1之後的前四個像素、下4個像素和再下4個像素分別為0000、0000和0100，水平計數器114每四個像素計數4、4和0，並將每四個像素計數值的總和(808)作為行L1的計數值輸出。
水平計數器114對行L2、L3和L4的計數輸出分別為812、814和816。
只有當水平計數器114輸出的每行黑色電平像素數大於或等於預定值時，判定電路116才將水平計數器114的計數輸出輸出到垂直計數器118。如上所述，形成後者判定基礎的預定值設置為800。因此，在本例中，行L1至L4的輸出808、812、814和816分別由判定電路116輸出到垂直計數器118。如果每行黑色電平像素數小於800，判定電路116對每行的輸出為0。
垂直計數器118接收水平計數器114的計數輸出，當從水平計數器114經過判定電路116輸入的黑色電平像素數的計數值(非零)為連續時(該計數值對應於外部建立的屏幕列方向的行數(在本實施例中為4))，垂直計數器118將計數值的總和輸出到選擇信號發生器120。
在本例中，由於對行L1至L4分別從判定電路116輸入808、812、814和816，所以垂直計數器118對前四行的輸出為3250，是這些輸入的總和。
如果判定電路116對四行中至少一行的輸出為0，垂直計數器對這四行的輸出變為0。
從表示屏幕中所有像素數的值中減去垂直計數器118輸出的黑色電平像素數的計數值得到一個值，當屏幕中所有像素的亮度級處於最大時，在表示像素數亮度級總和的公式中，用該值代替表示屏幕中所有像素數的那個值，所得到的值由選擇信號發生器120設置為參考值，與積分器110的輸出進行比較。
由下面的公式得到Sm』(代替Sm)，用Sm』來計算選擇信號(S0/Sm』)Sm』＝{852(點)×480(行)-(計算為黑色電平的值(垂直計數器118的計數輸出))}×255(8位最大值)×3(RGB)}在本發明第二實施例的對比度校正電路中，因為對屏幕所選的含有適當對比度轉換特性的表數據中帶有大量的黑色電平像素數據，就可以防止大部分背景為黑色電平像素的屏幕中白色畸變的產生。
根據第三實施例的對比度校正電路，不僅象圖3所示的第一、第二實施例的情況那樣，可以防止大部分背景A為黑色電平灰度並在其中含有接近白色的亮灰度圖像B時，對比度校正引起的負面效果的發生(即白色畸變現象)，第三實施例還可以防止對比度校正引起的負面效果的發生。也就是說，如圖7所示，當大部分背景A2為白色電平灰度並在其中含有接近黑色的暗灰度圖像B2時，根據第三實施例的對比度校正電路防止了黑色畸變現象的發生。
如圖8所示，當背景A3為灰色，在其中含有接近白色的亮灰度圖像B31和接近黑色的暗灰度圖像B32時，按照本發明第三實施例的對比度校正電路操作可防止對比度校正引起的相對負面效果的發生，即白、黑畸變的產生。
圖6中示出了根據本發明第三實施例的對比度校正電路的結構。根據第三實施例的對比度校正電路檢測視頻信號中的均勻頻率和大量的灰度。如果總數超過了預定值，則確定信息存在於另一灰度中，並操縱顯示對比度轉換特性的表數據的選擇信號。因此，暗色屏幕中的白色畸變或者亮色屏幕中的黑色畸變都可以得到改善。
參見圖6，對比度校正電路包括積分器210、直方圖檢測器212、信號選擇器214、ROM216、RAM218和控制器220。
積分器210對從輸入端500、501和502接收到的視頻信號的亮度級進行積分，並計算整個屏幕的視頻信號亮度級總和。
直方圖檢測器212將從輸入端500、501和502接收到的視頻信號R、G、B的灰度分割為許多區域，檢測屬於每個像素的分割區域中的灰度級的頻率，並輸出該頻率。
當所有像素的亮度級都處於最大時，將所有像素的亮度級總和設置為參考值，選擇信號發生器214將參考值與積分器210輸出的積分進行比較。在比較結果或控制器220輸出的基礎上，選擇信號發生器214指示ROM216選擇輸出適於屏幕亮度的表數據，該數據是考慮了從輸入端500、501和502接收到的視頻信號灰度和比較結果在許多種表數據中選擇的。
根據屏幕亮度級選擇的、顯示了對比度轉換特性的許多種表數據，存儲在ROM126中。根據選擇信號發生器214輸出的選擇信號，選擇對比度轉換特性的表數據，由ROM216輸出該數據。
依靠ROM216輸出的表數據校正從輸入端500至502接收到視頻信號的對比度的轉換表，存儲在RAM218中。通過存儲在RAM218中的轉換表校正了對比度的視頻信號，由輸出端600至602輸出。
控制器220接收直方圖檢測器212的檢測輸出，當灰度頻率大於或等於先前設置的閾值時，確定一個均勻的灰度，並輸出表示確定為均勻數據的灰度數據和灰度頻率。
受到特別關注的顯示區域的面積與整個顯示屏幕面積的比率，被事先定義為一個閾值。在屏幕背景為均勻灰度時，該閾值設置為對應於均勻灰度屏幕面積的像素數。
若接收了由控制器220確定為均勻灰度的灰度數據和灰度頻率，在屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，從所有像素的亮度級總和中，減去確定為均勻灰度的灰度與灰度頻率的乘積，所得到的值由選擇信號發生器214設置為參考值，與積分器210的輸出進行比較。然後，選擇信號發生器214指示ROM216選擇輸出適於屏幕亮度的表數據，該數據是在一個屏幕中畫面區域(除了確定為均勻灰度的灰度所佔據的畫面區域外)所有像素的亮度級都處於最大時，用參考值除以亮度級總和所得值的基礎上，從許多種表數據中選擇出來的。
如上述本發明第一實施例中所述，參考圖2描述了存儲於ROM222中的、顯示對比度轉換特性的許多種表數據。
下面說明根據本發明第三實施例的對比度校正電路的操作。
如圖3所示的情況，由於積分器210的輸出、即，整個屏幕視頻信號亮度級的總和(平均值)為一個低值，所以如果圖6所示的結構中不包括直方圖檢測器212和控制器220，將選擇對應於暗色屏幕的對比度轉換表，會損失掉亮色區域的對比度。因此，增強了暗色區域的對比度。
儘管重要的圖像信息存在於亮色區域中，但是這一部分的對比度降低了。所以，會產生白色畸變等現象。
如圖7所示，與圖3不同，屏幕中大部分背景A2是白色電平灰度，背景A2中有一個接近黑色的暗色灰度圖像B2，選擇對應於亮色屏幕的對比度轉換表，屏幕中暗色區域的對比度會損失掉。相應地，也損失了亮色區域的對比度。所以，在圖7所示屏幕的情況下，會產生黑色畸變等現象。
如圖8所示，屏幕中背景A3為灰色，背景A3中含有接近白色的亮灰度圖像B31和接近黑色的暗灰度圖像B32，選擇對應於白色背景A3的對比度轉換表，屏幕中白色和黑色區域的對比度都受到損失。因此，增強了灰色部分背景A3的對比度。因此，在圖8所示屏幕的情況下，白色和黑色畸變都會產生。
當從輸入端500、501和502接收到了圖3、7或8所示屏幕顯示的視頻信號時，直方圖檢測器212輸出圖9至11所示的直方圖表示的顯示灰度和頻率的數據。圖9、10和11的直方圖分別對應於圖3、7和8所示的屏幕。
根據本發明第三實施例，當視頻信號灰度在0-5之間時，控制器220檢測視頻信號灰度為黑色電平；當視頻信號灰度在125-130之間時，視頻信號灰度為灰色電平；當視頻信號灰度在250-255之間時，視頻信號灰度為白色電平。
在圖9、10和11所代表的屏幕中，因為積分器210計算出的整個屏幕視頻信號亮度級的總和，是由佔大部分屏幕區域的灰度確定的，所以會產生上述現象。
為了避免這樣的現象，根據本發明，積分器210對視頻信號的總和進行積分，直方圖檢測器212從輸入端500、501和502接收的視頻信號R、G、B的灰度分割成許多區域，檢測和輸出屬於各個分割區域中的灰度頻率。
如果存在頻率超過外部所建立閾值的灰度，根據直方圖檢測器212的輸出，控制器220向選擇信號發生器214輸出每一個灰度的頻率。控制器220輸出顯示灰度數據D和灰度頻率H的數據，該灰度數據D用於修改選擇信號發生器214計算出的選擇信號的操作。閾值是一個標準值，在直方圖中頻率(一個區域)超過預定值時，由它來確定灰度是否為均勻的。
如果在控制器220中由外部指明了被忽略的灰度級範圍，即對比度不需校正的灰度級範圍，控制器220將不輸出關於所指明灰度的頻率的數據。
在預先定義屏幕中整個顯示屏幕內受到特別注意的顯示區域的面積比率，並且背景是均勻的(如黑色屏幕的情況)情況下，閾值可設置為對應於黑色屏幕區域的像素數。例如，當背景為黑色，在黑色背景中顯示了接近白色的相對小的亮灰度圖像(顯示區域為整個屏幕的1/4)時，如果852×480顯示屏幕的3/4為黑色，控制器220中的閾值設置為值852×480×3/4＝306720。
當存在頻率超過閾值的灰度時，根據控制器220輸出的灰度D和頻率H，選擇信號發生器214依下面的公式計算選擇信號。
S0』＝(積分器210的輸出(總和)-D×H)(1)Sm』＝{852(點)×480(行)-H}×255(8位最大值)×3(RGB)(2)選擇信號＝S0』/Sm』(3)D×H是均勻灰度圖像佔據的畫面區域中所有像素(點數量)數量亮度級的總和，其中在屏幕中校正對比度時，可避免對受到特別收看注意的圖像的影響。S0』是在受到特別注意的屏幕中的畫面區域內，亮度級的總和。
Sm』是受到特別注意的畫面區域中所有像素亮度級的總和，即，受到特別注意的屏幕中畫面區域內各個像素的亮度級都處於最大時，在受到特別注意的畫面區域中所獲得的亮度級總和(最大值)。
如上所述，選擇信號發生器214計算選擇信號，計算出的選擇信號輸出到ROM216，由此視頻信號對比度受到校正時，選擇適用於受到特別注意的圖像的含有對比度轉換特性的表數據。因此，避免了屏幕中佔據大面積的均勻畫面區域灰度的影響，防止了參照圖9、10和11描述的上述負面結果。
根據本發明，在大量像素為黑色電平的畫面中存在有佔據了小面積的相當亮的圖像的屏幕中，當對屏幕對比度進行校正時，可以防止白色畸變。
在帶有大量黑色電平像素數據的屏幕中含有受到特別注意的圖像時，可排除視頻信號的噪聲分量，選擇對比度轉換特性合適的表數據。在大部分背景為黑色電平像素的屏幕中，可防止白色畸變等負面效果。
校正視頻信號的對比度時，如果屏幕中有佔據了大面積的均勻灰度畫面，對於受到特別注意的圖像選擇合適的對比度轉換特性的表數據，可避免畫面的影響。因此，校正對比度時，可以防止暗色屏幕中的白色畸變和亮色屏幕中的黑色畸變等負面結果。
即使視頻信號的對比度經過了特意地處理，也可以防止負面效果產生。
因為在背景為均勻灰度的屏幕中關於受到特別注意的圖像選擇合適的對比度轉換特性的表數據具有均勻的灰度，可以避免在校正對比度時均勻灰度背景的影響。
校正對比度時還可以減少數據量，減少處理工作量。
儘管已描述了本發明的優選實施例，可以理解對於本領域的技術人員來說，本發明不限於所描述的優選實施例中。如下面權利要求書所定義的那樣，在本發明的精神和範圍內還可進行相當多的變化和修改。
權利要求
1.一種對比度校正電路，包括積分器，對接收的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，根據屏幕亮度存儲顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所有像素的亮度級都處於最大時，將屏幕中所有像素的亮度級總和設置為參考值，將該參考值與積分器的積分輸出進行比較產生比較結果，並指示第一存儲器選擇輸出適於屏幕亮度的表數據，該數據是根據比較結果從許多種表數據中選出的；第二存儲器，存儲根據第一存儲器輸出的表數據校正接收視頻信號對比度的轉換表；黑色電平檢測器，檢測接收的每個像素視頻信號的亮度級，當視頻信號的亮度級值不大於預定值時，將視頻信號的亮度級確定為黑色電平，並輸出表示黑色電平像素數的數據，其中，當由黑色電平檢測器輸出的數據所表示的黑色電平像素數不小於某個值，在屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大時，從屏幕中所述所有像素的亮度級總和中減去黑色電平像素數，所得到的值由選擇器設置為參考值，與積分器輸出的積分進行比較。
2.如權利要求1所述的電路，其中當預先定義受到特別關注的顯示區域的面積與整個顯示屏幕面積的比率並且背景為黑色屏幕時，將對應於黑色屏幕區域的像素數設置為預定值。
3.如權利要求1所述的電路，其中當視頻信號的灰度在0至5之間時，視頻信號的亮度級確定為黑色電平。
4.如權利要求1所述的電路，其中通過均勻分割對視頻信號亮度級平均值小的整個暗色畫面所選的特性與對視頻信號亮度級平均值大的整個亮色畫面所選的特性之間的空間，獲得的顯示轉換特性的表數據，存儲在第一存儲器中。
5.如權利要求4所述的電路，其中第一存儲器中存儲的是顯示了16種轉換特性的表數據。
6.一種對比度校正電路，包括積分器，對接收的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，存儲根據屏幕亮度顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大時，將屏幕中所有像素的亮度級總和設置為參考值，將該參考值與積分器輸出的積分進行比較產生比較結果，並根據比較的結果指示第一存儲器選擇輸出適於屏幕亮度的表數據，該數據是根據比較結果從許多種表數據中選出的；第二存儲器，存儲根據第一存儲器輸出的表數據校正接收視頻信號對比度的轉換表；校正器，當對於每個像素來說接收的視頻信號黑色電平連續存在，並且連續像素數不小於預定值時，校正參考值，其中，當存在來自校正器的校正輸入時，選擇器將依照校正值將校正的參考值設置為參考值，並指定從許多種表數據中選擇的表數據。
7.如權利要求6所述的電路，其中校正器包括黑色電平檢測器，檢測每個像素接收視頻信號的亮度級，當視頻信號的亮度級值不大於預定值時，將視頻信號的亮度級確定為黑色電平；第一計數器，在僅在像素為連續時藉助於設定數目的像素外部建立的一定像素數的電平掃描周期內，計算黑色電平檢測器電平檢測到的黑色電平像素數，並輸出屏幕列方向各行中黑色電平像素的計數數量；和第二計數器，當關於外部設置的屏幕列方向的行數，從第一計數器連續輸入黑色電平像素數的計數值時，接收第一計數器的計數輸出，並將計數值的總和作為計數值輸出到選擇器，其中將從表示屏幕中所述所有像素數的值中減去從第二計數器輸出的黑色電平像素數的計數值所得的值，代替屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大值時，表示所述所有像素亮度級總和的公式中表示屏幕中所述所有像素數的值，所得到的值由選擇器設置為參考值，與積分器的輸出進行比較。
8.如權利要求7所述的電路，其中考慮到視頻信號中的噪聲分量，確定第一計數器設置的像素數和第二計數器設置的行數。
9.如權利要求8所述的電路，其中第一計數器設置的像素數為四，第二計數器設置的行數為四。
10.如權利要求6所述的電路，其中當視頻信號的灰度為0至5之間時，視頻信號的亮度級確定為黑色電平。
11.如權利要求6所述的電路，其中通過均勻分割在視頻信號亮度級平均值小的整個暗色畫面所選的特性和視頻信號亮度級平均值大的整個亮色畫面所選的特性之間的空間，獲得表示轉換特性的表數據，存儲在第一存儲器中。
12.如權利要求11所述的電路，其中第一存儲器中存儲的是顯示了16種轉換特性的表數據。
13.一種對比度校正電路，包括積分器，對接收的視頻信號亮度級進行積分，並計算整個屏幕視頻信號亮度級的總和；第一存儲器，存儲根據屏幕亮度顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇器，當屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大時，將屏幕中所有像素的亮度級總和設置為參考值，將該參考值與積分器輸出的積分進行比較產生比較結果，並指示第一存儲器選擇輸出適於屏幕亮度的表數據，該數據是在許多種表數據中選出的；第二存儲器，存儲根據第一存儲器輸出的表數據校正接收視頻信號對比度的轉換表；直方圖檢測器，將接收的視頻信號灰度分割為許多區域，檢測像素單元中屬於分割區域的灰度頻率；控制器，接收直方圖檢測器的檢測輸出值，當存在頻率不小於先前設置的閾值的灰度時，確定灰度為均勻的，並輸出確定為均勻的灰度數據和灰度頻率；其中當接收控制器確定為均勻灰度的灰度數據和灰度頻率時，在屏幕中所述所有像素的亮度級都處於最大時，從所述所有像素亮度級總和中，減去確定為均勻灰度的灰度與灰度頻率的乘積，所得到的值由選擇器設置為參考值，與積分器的輸出進行比較，然後選擇器指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是在一個屏幕中除了確定為均勻灰度的灰度所佔據的畫面區域外，所述所有像素的亮度級都處於最大時，根據參考值除以亮度級總和所得到的值在許多種表數據中選出的。
14.如權利要求13所述的電路，其中，當預先定義受到特別關注的顯示區域的面積與整個顯示屏幕面積的比率，並且背景為均勻的灰度的屏幕中，將閾值設置成為對應於均勻灰度屏幕面積的像素數。
15.如權利要求14所述的電路，其中，當在不需確定灰度是否為均勻的情況下關於灰度設置頻率時，控制器不輸出關於灰度頻率的數據。
16.如權利要求13所述的電路，其中當視頻信號的灰度在0至5之間時，視頻信號的亮度級確定為黑色電平；當視頻信號的灰度在125至130之間時，視頻信號的亮度級確定為灰色電平；當視頻信號的灰度在250至255之間時，視頻信號的亮度級確定為白色電平。
17.如權利要求13所述的電路，其中通過均勻分割在視頻信號亮度級平均值小的整個暗色畫面所選的特性和視頻信號亮度級平均值大的整個亮色畫面所選的特性之間的空間，獲得表示轉換特性的表數據，存儲在第一存儲器中。
18.如權利要求13所述的電路，其中第一存儲器中存儲的是顯示了16種轉換特性的表數據。
19.如權利要求13所述的電路，其中選擇器指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是根據比較結果從許多種表數據中選出的。
20.如權利要求13所述的電路，其中選擇器指示第一存儲器選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是考慮了接收視頻信號的灰度和比較結果，從許多種表數據中選出的。
21.如權利要求13所述的電路，其中，當在不需確定灰度是否為均勻的情況下關於灰度設置頻率時，控制器不輸出關於灰度頻率的數據。
全文摘要
一種用於防止暗色屏幕中的白色畸變的對比度校正電路，包括積分器，對視頻信號的亮度級進行積分，並計算亮度級的總和；ROM，根據亮度存儲顯示對比度轉換特性的許多種表數據；選擇信號發生器，當亮度級處於最大時，將所有像素的亮度級總和設置為參考值，將參考值與積分器輸出的積分進行比較，並指示ROM選擇輸出適合屏幕亮度的表數據，該數據是在許多種表數據中選出的；RAM，存儲依靠表數據校正視頻信號對比度的轉換表。
文檔編號G09G3/28GK1441595SQ02161110
公開日2003年9月10日 申請日期2002年12月12日 優先權日2001年12月12日
發明者大田原正幸, 小川英人, 岡本隆太郎 申請人:三星Sdi株式會社