專利名稱：γ校正電器和γ校正方法
技術領域：
本發明設計一種用于象液晶顯示器和等離子體顯示器這樣的顯示器的數字信號處理，更加特別的涉及γ校正電路和γ校正方法，其中數字視頻信號的γ校正是通過線圖近似而執行的。
背景技術：
要被輸入到顯示器的視頻信號的亮度值(X)與顯示器的輸出亮度(Z)之間的關系被稱為“γ特征”，并且現在占據市場的陰極射線管的特征約為Z＝k×X^γ(X的γ次冪)。因此在NTSC制式電視廣播中，作為圖像接收器的陰極射線管顯示器的γ特性被考慮，并且視頻信號在γ＝2.2時執行反γ校正之后發送。
另一方面，在液晶顯示器的情況中，其γ特性不同于陰極射像線管，因此如果由陰極射像線管顯示器所產生的電視圖像和計算機圖像被顯示在液晶顯示器上，則亮度再現將失真。為了控制亮度的失真，需要在顯示器中包括γ校正電路，以便于在顯示之前以最佳的γ值對輸出視頻信號執行γ校正。但是，對于視頻信號最佳的γ值通常不總是相同，其中γ＝2.2被用于電視的情況下，并且當圖像由個人計算機所產生時，γ＝1.0被用于表現梯度和顏色的細微差別。并且γ值根據陰極射像線管顯示器而不同，因此為了再現用于計算機圖像的理想亮度，需要根據用于圖像產生的顯示器的γ特性執行γ校正。
因此，為了用最佳的γ特性顯示這些輸入圖像，采用線圖γ校正電路，其中用多條直線來近似γ特性曲線，并且對數字視頻信號執行非線性處理，如在日本專利公開第8-18826號中所述。
并且作為一種γ校正電路控制方法，其用在日本專利公開第7-152347中所述的顯示器中，其中象斜率和截距這樣的多組γ校正數據被準備，并且切換操作是由輸入信號所執行的。
并且如日本專利公開第10-145806中所述，在此有分別為每個R、G和B保存多個γ校正數據的顯示器，并且白平衡調節是由γ校正電路在γ校正的同時執行的。
現在將參照圖2說明常規類型的γ校正方法。在圖2中，220是用于存儲對應于n個γ值的γ校正數據的存儲裝置。230是線圖γ校正電路。在線圖γ校正電路230中，231是解碼器，其把一個信號輸出到用于輸入視頻信號數據的線圖模塊。232是輸出斜率數據選擇器，233是輸出截距數據的截距數據選擇器，234是乘法器，235是加法器，以及236是對視頻數據執行限幅處理的限幅器。
210是γ轉換部分。γ校正選擇部分211存儲輸出的γ1值從存儲設備220中的n個重新γ較正數據中讀取一個數據。計算部分212利用所讀取的重新γ校正數據計算在圖3中的線圖的每條直線的斜率和截距。
通過預先在存儲設備220中存儲具有目標γ特征的γ校正數據，可能對具有多個γ特征的視頻信號進行最佳的γ校正。白平衡還可以通過對三種顏色R、G、B制備圖2中的結構而調節。
但是，通過常規的方法，校正數據必須存儲設備中，用于γ特征的假設數目和白平衡，因此為了支持γ值的微小改變和白平衡，增加存儲設備的容量是必不可少的。
如上文所述，本發明的一個目的是提供一種顯示器，它實現細微的γ校正，和數字白平衡調節的，以及利用上述線圖γ校正電路和小容量存儲設備通過數字信號處理來黑電平和對比度調節。
發明公開為了解決上述的問題，本發明的顯示器具有用于通過線圖近示校正數字視頻信號的γ校正電路，其中存儲設備保存顯示設備的γ特性，并且利用微控制器，被輸入的視頻信號以所需的γ特性、黑電平、對比度和白平衡來顯示，該微控制器通過顯示設備的γ特性、由γ值輸入裝置、白平衡輸入裝置、黑電平輸入裝置和對比度輸入裝置所輸入的數據、以及理想γ曲線來計算線圖的斜率和截距，并且把線圖的斜率和截距設置到γ校正電路。
本發明的第一方面是一種γ校正電路，用于對前γ1校正輸入視頻數據執行反γ1校正，然后執行γ2校正，該電路包括用于設置代表性亮度值的裝置；用于對代表性亮度值執行反γ1校正以產生初級轉換值的初級轉換裝置；用于對初級轉換值執行γ2校正以產生次級轉換值的次級轉換裝置；用于產生線圖的每條直線的斜率和截距的裝置，該線圖的頂點是次級轉換值；以及用于通過線圖對輸入視頻數據執行γ校正的線圖的γ校正裝置。
第二方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述初級轉換裝置接收γ1值。
第三方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述初級轉換裝置接收γ1值和黑電平值。
第四方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述初級轉換裝置接收γ1值和對比度值。
第五方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述初級轉換裝置接收γ1值、紅色調節值、綠色調節值和藍色調節值。
第六方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述次級轉換裝置具有一個表示前γ2校正和后γ2校正之間的關系的表格。
第七方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述γ1值是用于陰極射線管顯示器的γ校正值。
第八方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述γ2校正是用于液晶顯示器的γ校正。
第九方面是根據第一方面的γ校正電路，其特征在于上述γ2校正是用于等離子體顯示器的γ校正。
第十個方面是一種γ校正方法，用于對前γ1校正的輸入視頻數據執行反γ1校正，然后執行γ2校正，該方法包括以下步驟設置代表性亮度值；對代表性亮度值執行反γ1校正，以產生初級轉換值；對初級轉換值執行γ2校正，以產生次級轉換值；產生線圖的每條直線的斜率和截距，該線圖的頂點是次級轉換值；以及通過該線圖對輸入視頻數據執行γ校正。
附圖簡述
圖1是實施例1的γ校正電路的方框圖；
圖2是常規γ校正電路的方框圖；圖3為示出圖2中的線圖γ校正電路的圖像數據的輸入/輸出關系的示意圖；圖4為示出γ＝2.2的理想γ特性的示意圖；圖5為示出顯示設備的γ特性的一個實例的示意圖；圖6為示出線圖γ校正電路的圖像數據的輸入/輸出關系的示意圖；圖7為實施例2的γ校正電路的方框圖；圖8為示出在黑電平校正和γ校正在實施例2中執行之后的顯示器的γ特性的示意圖；圖9為實施例3的γ校正電路的方框圖；圖10為示出在對比度校正和γ校正在實施例3中執行之后的顯示器的γ特性的示意圖；圖11為實施例4的γ校正電路的方框圖；以及圖12為示出在實施例4中執行白平衡校正和γ校正之后的顯示器的γ特性(R、G、B)的示意圖。
實現本發明的最佳模式(實施例1)圖1為本發明實施例1的γ校正電路的方框圖。在圖1中，110是γ轉換部分，120是存儲設備，并且130是線圖γ校正電路。用γ1值進行γ校正的輸入視頻數據VO被輸入到線圖γ校正電路130，并且γ2校正的γ轉換視頻數據Vc被輸出。
γ轉換部分110包括初級轉換部分111、次級轉換部分112、線圖信息產生部分113、以及代表性亮度值產生部分114。
被輸入γ1值的初級轉換部分111輸出反γ轉換值Z用于從代表性亮度值產生部分114發送的代表性亮度值X。如圖4中所示，在該實施例中，3個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被依次從代表性亮度值產生部分114發送。在初級轉換部分中，如下表達式(1)Z＝255*(X/255)^γ1 (1)被存儲，并且初級轉換部分111利用被輸入的γ1值(例如為2.2)把上述3個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)轉換為初級轉換值Z1、Z2和Z3。在該例子中由初級轉換部分111執行如下計算。
Z1＝255*(64/255)^2.2＝12Z2＝255*(128/255)^2.2＝56Z3＝255*(192/255)^2.2＝134從代表性亮度值X到初級轉換值Z的轉換由圖4中的虛線箭頭標志示出。如圖4中所示，反γ1轉換是在代表性亮度值X上執行的，并且代表性亮度值X變為初級轉換值Z。
次級轉換部分112把從初級轉換部分111發送的初級轉換值Z1、Z2和Z3分別轉換為次級轉換值Y1、Y2、Y3。次級轉換部分112利用存儲在非易失性存儲設備120中的表格121執行轉換。表格121具有關于顯示設備的γ2特征數據121，如圖5中所示。利用該表格121，被輸入到次級轉換部分112的初級轉換值Z1、Z2和Z3(＝12，56，134)被分別轉換為次級轉換值Y1、Y2和Y3(＝59，104，144)。換句話說，在次級轉換中，γ2轉換對被反γ1轉換過的代表性亮度值執行。
γ1校正和γ2校正是用于不同類型的顯示器的γ校正，例如其中γ1是用于陰極射線管的γ校正，γ2校正是用于液晶顯示器和等離子顯示器的γ校正。
線圖信息產生部分113從次級轉換部分112接收次級轉換值Y1、Y2和Y3(＝59，104，144)，并且從代表性亮度值產生部分114接收代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)。線圖信息產生部分113還存儲代表性亮度值的最小值X1和最大值X4，以及初級轉換值的最小值Z0和最大值Z4。次級轉換值的最小值Y0和最大值Y4分別與初級轉換值的最小值Z0和最大值Z4相同。在實施例1中，亮度顯示具有256個灰度級，最小值X0和Y0都是0，并且最大值X4和Y4都是255。
線圖信息產生部分113利用表示線圖的頂點的(X0，Y0)、(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)和(X4，Y4)數值產生從(X0，Y0)到(X1，Y1)的直線L1的斜率a1和與y軸相交的截距b1，從(X1，Y1)到(X2，Y2)的直線L2的斜率a2和與y軸相交的截距b2，從(X2，Y2)到(X3，Y3)的直線L3的斜率a3和與y軸相交的截距b3，以及從(X3，Y3)到(X4，Y4)的直線L4的斜率a41和與y軸相交的截距b4，如圖6中所示。
在圖6所示的線圖表示當執行反γ1轉換然后執行γ2轉換時的特性曲線。
線圖γ校正電路130包括解碼器131、斜率數據選擇器132、截距數據選擇器133、乘法器134、加法器135和限幅器136。被輸入視頻數據Vo的線圖γ校正電路130利用來自線圖信息產生部分113的斜率數據和截距數據執行γ轉換(即，執行反γ1校正然后執行γ2校正)，并且輸出γ轉換視頻數據Vc。
代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被從代表性亮度值產生部分114輸入，并且被執行γ1轉換的輸入視頻數據Vo還被輸入到解碼器131。解碼器131確定由與輸入視頻數據Vo相關的代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)限定的亮度區域R1、R2、R3或R4，并且把確定的數據發送到斜率數據選擇器132和截距數據選擇器133。當輸入視頻數據Vo的亮度灰度級被表達為八位數據時，如果最高2位被檢測，則解碼器131可以確定與輸入視頻數據Vo相關的亮度區域。根據該區域數據，斜率數據選擇器132選擇包含于該區域中的直線的斜率數據，并且把斜率數據發送到乘法器134。
根據該區域數據，截距數據選擇器133選擇包含于該區域中的直線的截距數據，并且把該截距數據發送到加法器135。
乘法器134把輸入視頻數據Vo乘以所選擇斜率數據，并且加法器135把截距數據加到乘法結果上。換句話說，加法器135輸出Vo*a+b數值數據，并且γ轉換視頻數據Vc通過限幅器136輸出。限幅器136是當產生超過閾值的亮度值時限制γ轉換的視頻數據不超過預定的閾值的電路。
根據上述結構，即使γ校正已經預先執行，通過把輸入視頻數據Vo的γ值(例如2.2，或者其它數值)輸入到γ轉換部分110，可以對被發送的輸入視頻數據Vo產生具有用于顯示器的最佳γ特性曲線的近似線圖，結果可以實現所需的顯示。因此，即使校正數據不被存儲在存儲設備中，也可以用具體γ值執行γ校正。
(實施例2)圖7示出實施例2的γ校正電路的方框圖。與圖1中的方框圖不同之處在于，不但γ1值而且黑電平值K也被輸入到初級轉換部分111，并且由初級轉換部分111所用的計算表達式是如下表達式(2)Z＝255×(X/255)^γ1+K(2)圖8示出當黑電平值K是16時的例子。
上述三個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分別用輸入的γ1值(例如為2.2)和黑電平值K(例如為16)轉換為初級轉換值Z1、Z2和Z3。在該例子中，通過初級轉換部分111執行如下計算Z1＝255*(64/255)^2.2+16＝28Z2＝255*(128/255)^2.2+16＝72Z3＝255*(192/255)^2.2+16＝150由于黑電平值K＝16被加入，初級轉換值的最小值Z0和最大值Z4分別變為16和271。
在以后，γ校正是以與實施例1相同的方式執行的。
根據該結構，即使校正數據不存儲在存儲設備中，用具體的γ值進行γ校正是可能的，并且利用γ校正電路的黑電平調節是可能的。
(實施例3)圖9示出實施例3的γ校正電路的方框圖。與圖1中的方框圖不同之處在于，不但γ1值而且對比度值C也被輸入到初級轉換部分111，并且由初級轉換部分111所使用的計算表達式是如下表達式(3)
Z＝(C/100)×255×(X/255)^γ1 (3)圖10示出當對比度值是50時的例子。
上述三個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分別利用γ1值(例如為2.2)和對比度值C(例如為50)轉換為初級轉換值71、72和73。在該例子中，由初級轉換部分111執行如下計算Z1＝0.5*255*(64/255)^2.2＝6Z2＝0.5*255*(128/255)^2.2＝28Z3＝0.5*255*(192/255)^2.2＝67由于被對比度值C所乘，因此初級轉換值的最小值Z0和最大值Z4分別變為0和128。
在以后，γ校正是以與實施例1相同的方式執行的。
根據該結構，即使校正數據不存儲在存儲設備中，用具體的γ值進行γ校正是可能的，并且利用γ校正電路的對比度調節是可能的。
(實施例4)圖11示出實施例4的γ校正電路的方框圖。與圖1中的方框圖不同之處在于，不但γ1值而且用于白平衡的紅色調節值Rc、綠色調節值Gc和藍色調節值Bc也被輸入到初級轉換部分111，并且由初級轉換部分111所使用的計算表達式是如下表達式(4a)、(4b)和(4c)Z＝(Rc/100)×255×(X/255)^γ1 (4a)Z＝(Gc/100)×255×(X/255)^γ1 (4b)Z＝(Bc/100)×255×(X/255)^γ1 (4c)圖12示出當紅色調節值Rc、綠色調節值Gc和藍色調節值Bc分別是50、100和75時的例子。
上述三個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分別利用輸入的γ1值(例如為2.2)和紅色調節值Rc(例如為50)轉換為紅色調節值Zr1、Zr2和Zr3的初級轉換值。在該例子中，由初級轉換部分111執行如下計算Zr1＝0.5*255*(64/255)^2.2＝6Zr2＝0.5*255*(128/255)^2.2＝28Zr3＝0.5*255*(192/255)^2.2＝67并且上述三個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分別利用輸入的γ1值(例如為2.2)和綠色調節值Gc(例如為100)轉換為綠色調節值Zg1、Zg2和Zg3的初級轉換值。在該例子中，由初級轉換部分111執行如下計算Zg1＝1*255*(64/255)^2.2＝12Zg2＝1*255*(128/255)^2.2＝56Zg3＝1*255*(192/255)^2.2＝134并且上述三個代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分別利用輸入的γ1值(例如為2.2)和藍色調節值Bc(例如為75)轉換為藍色調節值Zb1、Zb2和Zb3的初級轉換值。在該例子中，由初級轉換部分111執行如下計算Zb1＝0.75*255*(64/255)^2.2＝9Zb2＝0.75*255*(128/255)^2.2＝42Zb3＝0.75*255*(192/255)^2.2＝100對于初級轉換值的最小值Z0和最大值Z4，由于該最大值被調節值所乘，因此最小值變為0，最大值對于紅色調節變為128，對于綠色調節變為255，并且對于藍色調節變為192。
也可以用線圖γ校正電路，對于紅色為130r，對于綠色為130g，對于藍色為130b，其中γ校正是對每種顏色以與實施例1相同的方式執行的。
根據該結構，即使校正數據不存儲在存儲設備中，用具體的γ值進行γ校正是可能的，并且利用γ校正電路的白平衡調節是可能的。
在上述實施例中，產生使用四條直線的線圖，但是直線的數目不限于四條，而是可以為任何數目。不必說，隨著直線數目的增加，可以執行更加具體的γ校正。
根據本發明的顯示器，通過利用存儲顯示設備和線圖校正電路的γ特征的存儲設備進行數字信號處理可以提供具體的γ校正、白平衡調節、黑電平調節和對比度調節。
權利要求
1.一種γ校正電路，用于對前γ1校正輸入視頻數據執行反γ1校正，然后執行γ2校正，該電路包括用于設置代表性亮度值的裝置；用于對代表性亮度值執行反γ1校正以產生初級轉換值的初級轉換裝置；用于對初級轉換值執行γ2校正以產生次級轉換值的次級轉換裝置；用于產生線圖的每條直線的斜率和截距的裝置，該線圖的頂點是次級轉換值；以及用于通過所述線圖對所述輸入視頻數據執行γ校正的線圖的γ校正裝置。
2.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述初級轉換裝置接收γ1值。
3.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述初級轉換裝置接收γ1值和黑電平值。
4.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述初級轉換裝置接收γ1值和對比度值。
5.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述初級轉換裝置接收γ1值、紅色調節值、綠色調節值和藍色調節值。
6.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述次級轉換裝置具有一個表示前γ2校正和后γ2校正之間的關系的表格。
7.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述γ1值是用于陰極射線管顯示器的γ校正值。
8.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述γ2校正是用于液晶顯示器的γ校正。
9.根據權利要求1所述的γ校正電路，其特征在于所述γ校正是用于等離子體顯示器的γ校正。
10.一種γ1校正方法，用于對前γ1校正的輸入視頻數據執行反γ1校正，然后執行γ2校正，該方法包括以下步驟設置代表性亮度值；對代表性亮度值執行反γ1校正，以產生初級轉換值；對初級轉換值執行γ2校正，以產生次級轉換值；產生線圖的每條直線的斜率和截距，該線圖的頂點是次級轉換值；以及通過所述線圖對所述輸入視頻數據執行γ校正。
全文摘要
一種顯示設備具有基于線圖近似的γ校正電路。存儲器存儲顯示設備的γ特征數據。γ特征值、白電平值、對比度值和黑電平值被輸入用于調節輸入視頻信號的亮度特征。γ轉換部分設置γ校正的斜率和截距,使得輸入視頻信號可以被轉換為顯示器的理想輸出亮度值。
文檔編號H04N5/202GK1277785SQ9980152
公開日2000年12月20日 申請日期1999年10月5日 優先權日1998年10月6日
發明者中村孝弘 申請人:松下電器產業株式會社