專利名稱：亮度調整裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種于一顯示系統(Display system)中，調整一輸入影像序列(Video sequence)的輸出亮度的裝置及其方法。特別是本發明的亮度調整裝置適用于各種不同的色彩空間。
背景技術：
平面顯示器(Flat panel display)為未來顯示器的主要趨勢，其中又以液晶顯示器(Liquid crystal display，LCD)最受注目。由于LCD具有厚度薄、重量輕、低輻射、低秏電、分辨率高及高亮度等優點，且其應用范圍涵蓋個人計算機、商用看板以及家庭劇院等，可說是應用范圍最廣的平面顯示器。
現有LCD的亮度是由背光模塊產生，通過控制液晶的扭轉可改變背光的通過率，用以決定影像的亮度(灰度)。當以8位(位)的LCD來呈現影像時，影像灰度為255時亮度為最亮，影像灰度為0時亮度為最低。目前LCD TV的亮度在灰度為255時，約在400cd/m2～600cd/m2之間，在灰度為0時，亮度約在0.7cd/m2～1.4cd/m2之間。由于人眼的瞳孔會隨著環境光的強弱，自動的縮放，以調節進入人眼的光量，當電視節目呈現大面積的高灰度影像(如雪景)時，人眼的瞳孔會自動縮小，以減少進入眼睛的光量。當電視節目呈現低灰度的影像(如夜景)時，人的瞳孔會自動的放大，以增加進入眼睛的光量。在實際的觀賞電視節目時，影像的亮、暗會不斷的交替，因此瞳孔也會隨影像的變化不斷的縮放。如此，在長間觀賞節目下，LCD的高亮度特性將對人眼造成的極高的負荷，進而造成眼睛疲勞。
請參閱圖1A以及圖1B，圖1A為陰極射線管(Cathode ray tube，CRT)電視與LCD電視的亮度(Brightness)與亮度表示率(Brightness Ratio)的關系圖。圖1B為CRT電視與LCD電視的光通量(Lumen)與亮度表示率的關系圖。圖1A中的亮度值與亮度表示率的乘積代表由電視發出的光通量。如圖1B所示，當亮度表示率大于某一值時，CRT電視發出的光通量會接近常數。因此，當使用者觀賞節目時，影像的變化較不會造成人眼瞳孔的過度縮放，且眼睛較不容易疲勞。由于LCD電視所發出的光通量會隨影像亮度表示率的不同有明顯的變化，當節目的影像常在亮度表示率高、低的區域變化時，瞳孔的縮放也會隨著亮度表示率的變化而變化，因而容易造成眼睛的疲勞。
此外，LCD電視除了于長時間觀賞節目時，容易造成人眼負荷外，也容易造成影像對比不佳的感覺。其原因為瞳孔無法實時縮放，需一定的時間來調節。若節目亮、暗變化頻率過高，人眼無法實時調節適當的光量，便會造成影像對比不佳的感覺。
因此本發明的主要目的在于提供一種亮度調整裝置及其方法，以解決上述問題。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種亮度調整裝置及其方法，用以隨影像變化自動控制一顯示系統發出的光通量，以減輕長時間觀看節目造成人眼過度的負擔，并提升影像的對比感。
根據本發明的一較佳具體實施例，于一顯示系統(Display system)輸入一輸入影像序列(Video sequence)。輸入影像序列包含N個影像畫面(Imageframe)，每一影像畫面是由T個像素(Pixel)所組成，且每一影像畫面的每一像素均包含M個色彩元素(Color component)以及M個灰度值。每一灰度值對應于該M個色彩元素其中之一，N、T及M均為一自然數。于此實施例中，M個色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍)色彩元素，且符合RGB色彩空間。由于R、G以及B色彩元素的亮度與色彩不可分離，因此當一影像符合RGB色彩空間時，本發明藉由調整該影像的每一像素的灰度值來調整該影像的亮度。
本發明的灰度(亮度)調整裝置用以于該顯示系統中，調整輸入影像序列中的第i個影像畫面的M個色彩元素的M個灰度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標。在第i個影像畫面之前的影像畫面中的灰度值均已完成調整，且在第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相對應的影像畫面的灰度值而決定，且介于一可允許的范圍中。于該可允許的范圍中預先提供多個增益值(Gain)，且每一增益值均與亮度表示率的其中之一相對應。
根據本發明，灰度(亮度)調整裝置包含一第一計算模塊、一第二計算模塊、一判斷模塊、一決定模塊以及一調整模塊。第一計算模塊用以擷取第i個影像畫面的所有像素的灰度值，并且根據第i個影像畫面的所有像素的灰度值計算一目前亮度表示率。第二計算模塊根據第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率，用以計算一平均亮度表示率。判斷模塊用以接收目前亮度表示率以及平均亮度表示率，并且從目前亮度表示率以及平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中。決定模塊用以儲存介于該可允許范圍中的亮度表示率以及相對應的增益值。決定模塊并且具有一輸入端以接收輸出亮度表示率，并決定與輸出亮度表示率相對應的增益值。調整模塊用以接收相對應于輸出亮度表示率的增益值，并且分別將第i個影像畫面中的每一色彩元素的灰度值乘上對應于輸出亮度表示率的增益值。
因此，藉由本發明的亮度調整裝置，顯示系統于播放節目時，可避免影像亮度的劇烈變化，以減輕長時間觀看節目造成人眼過度的負擔，并提升影像的對比感，進而達到更加的視覺效果。
關于本發明的優點與精神可以藉由以下附圖對發明的詳述得到進一步的了解。
圖1A為CRT電視與LCD電視的亮度與亮度表示率的關系圖。
圖1B為CRT電視與LCD電視的光通量與亮度表示率的關系圖。
圖2為根據本發明第一較佳具體實施例的灰度(亮度)調整裝置的功能方塊圖。
圖3為根據本發明第一較佳具體實施例的灰度(亮度)調整方法的流程圖。
圖4為圖3中步驟S108的詳細流程圖。
圖5為根據本發明第二較佳具體實施例的亮度調整裝置的功能方塊圖。
圖6為根據本發明第二較佳具體實施例的亮度調整方法的流程圖。
圖7為圖6中步驟S208的詳細流程圖。
圖8為LCD電視經本發明調整亮度后，亮度與亮度表示率的關系圖。
附圖符號說明10、30灰度(亮度)調整裝置 12、32第一計算模塊14、34第二計算模塊16、36判斷模塊18、38決定模塊20、40調整模塊具體實施方式
本發明提供一種于一顯示系統(Display system)中，調整一輸入影像序列(Video sequence)的輸出亮度的裝置及其方法。不論輸入影像序列符合哪一種色彩空間(Color space)，本發明的亮度調整裝置及其方法均適用。舉例來說，當一影像符合RGB色彩空間時，由于該影像中的每一像素所包含的R、G以及B色彩元素的色彩與亮度不可分離，本發明的亮度調整裝置及其方法調整R、G以及B色彩元素的灰度值，以控制該影像的輸出亮度。當一影像符合L*a*b*色彩空間時，由于該影像中的每一像素均包含兩色彩元素(a*、b*)以及一亮度元素(L*)，本發明的亮度調整裝置及其方法直接調整亮度元素(L*)的亮度，以控制該影像的輸出亮度。
根據本發明的一第一較佳具體實施例，于一顯示系統(Display system)輸入一輸入影像序列(Video sequence)。輸入影像序列包含N個影像畫面(Image frame)，每一影像畫面由T個像素(Pixel)所組成，且每一影像畫面的每一像素均包含M個色彩元素(Color component)以及M個灰度值。每一灰度值對應于該M個色彩元素其中之一，N、T及M均為一自然數。于此實施例中，M個色彩元素分別為R、G以及B色彩元素，且符合RGB色彩空間。M個灰度值分別為R、G以及B色彩元素的灰度值。由于R、G以及B色彩元素的亮度與色彩不可分離，因此于此實施例中，本發明藉由調整每一像素的灰度值來控制影像的亮度。
于某些顯示系統中，該M個色彩元素的M個灰度值經過Gamma轉換，因此可得到M個灰度值和M個色彩元素的亮度具有一個別的線性關系。
于某些顯示系統中，在進行Gamma轉換的同時，該輸入影像訊號被放大以獲得更多的灰度細節，如原為8位的影像在Gamma轉換的同時可將其放大為12位的影像，以提高影像在低灰度處的細節。
于第一實施例中，本發明的灰度(亮度)調整裝置用以于該顯示系統中，調整輸入影像序列中的第i個影像畫面的M個色彩元素的M個灰度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標。在第i個影像畫面之前的影像畫面中的灰度值均已完成調整，且在第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相對應的影像畫面的灰度值而決定，且介于一可允許的范圍中。于該可允許的范圍中預先提供多個增益值(Gain)，且每一增益值均與亮度表示率的其中之一相對應。
請參閱圖2，圖2為根據本發明第一較佳具體實施例的灰度(亮度)調整裝置10的功能方塊圖。本發明的灰度(亮度)調整裝置10包含一第一計算模塊12、一第二計算模塊14、一判斷模塊16、一決定模塊18以及一調整模塊20。第一計算模塊12用以擷取第i個影像畫面的所有像素的灰度值，并且根據第i個影像畫面的所有像素的灰度值計算一目前亮度表示率BRi。目前亮度表示率BRi經由下列公式1計算得出公式1BRi=YiYtotal,]]>公式1中，Yi代表該第i個影像畫面中的所有像素的灰度值的總和，Ytotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的灰度值總和。例如一總像素為T的8位影像，則Ytotal等于255xT。Yi經由下列公式2計算得出公式2Yj=0.3Σj=1TGRj+0.59Σj=1TGGj+0.11Σj=1TGBj]]>公式2中，GRj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的B色彩元素的灰度值大小。公式2符合CCIR(Consultative Committee for International Radio)601規范。
第二計算模塊14根據第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率BRi，用以計算一平均亮度表示率BRavg。平均亮度表示率BRavg經由下列公式3計算得出公式3BRavg=1iΣk=1iBRk.]]>判斷模塊16用以接收目前亮度表示率BRi以及平均亮度表示率BRavg。判斷模塊16還儲存一閾值(Threshold)，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值大于該閾值時(|BRi-BRavg|＞Threshold)，判斷模塊16會以目前亮度表示率BRi作為輸出亮度表示率輸出，并且將第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為第i個影像畫面的目前亮度表示率BRi。當目前亮度表示率BRi與平均亮度表示率BRavg的差值小于閾值時(|BRi-BRavg|＜Threshold)，判斷模塊16會以平均亮度表示率BRavg作為輸出亮度表示率輸出。輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中。
決定模塊18用以儲存介于該可允許范圍中的亮度表示率以及相對應的增益值。決定模塊18并且具有一輸入端以接收輸出亮度表示率，并決定與輸出亮度表示率相對應的增益值。調整模塊20用以接收相對應于輸出亮度表示率的增益值，并且分別將第i個影像畫面中的每一色彩元素的灰度值乘上對應于輸出亮度表示率的增益值。藉此，輸入影像序列中的第i個影像畫面的亮度便可被控制，以避免影像亮度的劇烈變化。
于某些顯示系統中，若輸入影像訊號先前曾被放大以獲得更多的灰度細節，在根據本發明的裝置調整輸入影像亮度后，必須再經過誤差擴機制將調整后輸入影像還原為較少灰度數的影像。
于某些顯示系統中，若輸入訊號先前曾經過Gamma轉換，在根據本發明的裝置調整輸入影像亮度后，必須再對調整后輸入影像進行一次Gamma轉換，以維持顯示系統亮度Gamma與調整后輸入影像Gamma兩者的乘積為1.0。
請參閱圖3，圖3為根據本發明第一較佳具體實施例的灰度(亮度)調整方法的流程圖。根據上述的第一較佳具體實施例，本發明的灰度(亮度)調整方法包含下列步驟步驟S100擷取第i個影像畫面的所有像素的灰度值；步驟S102根據第i個影像畫面的所有像素的灰度值，計算一目前亮度表示率；步驟S104根據第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，計算一平均亮度表示率；步驟S106接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率；步驟S108從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率介于一可允許范圍中；步驟S110儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及相對應的增益值，接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的增益值；步驟S112接收相對應于該輸出亮度表示率的增益值，并且分別將第i個影像畫面中的每一色彩元素的灰度值乘上對應于該輸出亮度表示率的增益值。
請參閱圖4，圖4為圖3中步驟S108的詳細流程圖。步驟S108進一步包含下列步驟步驟S1080判斷該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值是否大于一閾值，若是，則進行步驟S1082，若否，則進行步驟S1084；步驟S1082以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的目前亮度表示率；步驟S1084以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
根據本發明的一第二較佳具體實施例，于一顯示系統(Display system)輸入一輸入影像序列(Video sequence)。輸入影像序列包含N個影像畫面(Image frame)，每一影像畫面由T個像素(Pixel)所組成，且每一影像畫面的每一像素均被轉換為包含M個色彩元素(Color component)以及一亮度元素，N、T及M均為一自然數。于此實施例中，輸入影像序列由RGB色彩空間轉換為L*a*b*色彩空間。M個色彩元素分別為a*以及b*，且亮度元素為L*。L*a*b*色彩空間是由國際照明委員會(Commission Internationald′Eclairage，CIE)所建立的一種色彩測量國際標準。由于亮度(L*)與色彩(a*、b*)相互獨立，因此于此實施例中，本發明藉由直接調整每一像素的亮度(L*)來控制影像的亮度。
于某些顯示系統中，該輸入影像序列先經過Gamma轉換，以得到正確的影像亮度信息。
于某些顯示系統中，在進行Gamma轉換的同時，該輸入影像訊號被放大以獲得更多的灰度細節，如原為8位的影像在Gamma轉換的同時可將其放大為12位的影像，以提高影像在低灰度處的細節。
于第二實施例中，本發明的亮度調整裝置用以于該顯示系統中，調整輸入影像序列中的第i個影像畫面的L*色彩元素的亮度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標。在第i個影像畫面之前的影像畫面中的亮度值均已完成調整，且在第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率。每一亮度表示率基于相對應的影像畫面的亮度值而決定，且介于一可允許的范圍中。于該可允許的范圍中預先提供多個增益值(Gain)，且每一增益值均與亮度表示率的其中之一相對應。
請參閱圖5，圖5為根據本發明第二較佳具體實施例的亮度調整裝置30的功能方塊圖。本發明的亮度調整裝置30包含一第一計算模塊32、一第二計算模塊34、一判斷模塊36、一決定模塊38以及一調整模塊40。第一計算模塊32用以擷取第i個影像畫面的所有像素的亮度值，并且根據第i個影像畫面的所有像素的亮度值計算一目前亮度表示率LRi。目前亮度表示率LRi經由下列公式4計算得出公式4LRi=LiLtotal,]]>公式4中，Li代表該第i個影像畫面中的所有像素的亮度值的總和，Ltotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的亮度值總和。例如一總像素為T的8位影像，則Ltotal等于255xT。
第二計算模塊34根據第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及目前亮度表示率LRi，用以計算一平均亮度表示率LRavg。平均亮度表示率LRavg經由下列公式5計算得出公式5LRavg=1iΣk=1iLRk.]]>判斷模塊36用以接收目前亮度表示率LRi以及平均亮度表示率LRavg。判斷模塊36還儲存一閾值(Threshold)，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值大于該閾值時(|LRi-LRavg|＞Threshold)，判斷模塊36會以目前亮度表示率LRi作為輸出亮度表示率輸出，并且將第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為第i個影像畫面的目前亮度表示率LRi。當目前亮度表示率LRi與平均亮度表示率LRavg的差值小于閾值時(|LRi-LRavg|＜Threshold)，判斷模塊16會以平均亮度表示率LRavg作為輸出亮度表示率輸出。輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中。
決定模塊38用以儲存介于該可允許范圍中的亮度表示率以及相對應的增益值。決定模塊38并且具有一輸入端以接收輸出亮度表示率，并決定與輸出亮度表示率相對應的增益值。調整模塊40用以接收相對應于輸出亮度表示率的增益值，并且分別將第i個影像畫面中的每一亮度元素的亮度值乘上對應于輸出亮度表示率的增益值。藉此，輸入影像序列中的第i個影像畫面的亮度便可被控制，以避免影像亮度的劇烈變化。
于某些顯示系統中，若輸入影像訊號先前曾被放大以獲得更多的灰度細節，在根據本發明的裝置調整輸入影像亮度后，必須再經過誤差擴機制將調整后輸入影像還原為較少灰度數的影像。
于此第二實施例中，由于目前的顯示系統只能接收RGB的訊號，因此于影像亮度完成調整后，需將影像訊號進一步由L*a*b*色彩空間轉換為RGB色彩空間，于某些顯示系統中，若輸入訊號先前曾經過Gamma轉換，在根據本發明的裝置調整輸入影像亮度后，必須再對調整后輸入影像進行一次Gamma轉換，以維持顯示系統亮度Gamma與調整后輸入影像Gamma兩者的乘積為1.0。
請參閱圖6，圖6為根據本發明第二較佳具體實施例的亮度調整方法的流程圖。根據上述的第二較佳具體實施例，本發明的亮度調整方法包含下列步驟步驟S200擷取第i個影像畫面的所有像素的亮度值；步驟S202根據第i個影像畫面的所有像素的亮度值，計算一目前亮度表示率；步驟S204根據第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，計算一平均亮度表示率；步驟S206接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率；步驟S208從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率介于一可允許范圍中；步驟S210儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及相對應的增益值，接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的增益值；步驟S212接收相對應于該輸出亮度表示率的增益值，并且分別將第i個影像畫面中的每一亮度元素的亮度值乘上對應于該輸出亮度表示率的增益值。
請參閱圖7，圖7為圖6中步驟S208的詳細流程圖。步驟S208進一步包含下列步驟步驟S2080判斷該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值是否大于一閾值，若是，則進行步驟S2082，若否，則進行步驟S2084；步驟S2082以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的目前亮度表示率；步驟S2084以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
請參閱圖8，圖8為LCD電視經本發明調整亮度后，亮度(Brightness)與亮度表示率(Brightness Ratio)的關系圖。如圖8所示，虛線表示LCD電視的亮度尚未經過調整，實線表示LCD電視的亮度已經過調整。明顯地，經過本發明調整亮度的LCD電視亮度曲線，較接近圖1A中的CRT電視亮度曲線。
因此，藉由本發明的亮度調整裝置，顯示系統于播放節目時，可避免影像亮度的劇烈變化，以減輕長時間觀看節目造成人眼過度的負擔，并提升影像的對比感，進而達到更加的視覺效果。此外，本發明的亮度調整裝置對于符合各種不同色彩空間的影像訊號均適用。
藉由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而并非以上述所披露的較佳具體實施例來對本發明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明的權利要求的范疇內。
權利要求
1.一種灰度調整裝置，于一顯示系統輸入一輸入影像序列，該輸入影像序列包含N個影像畫面，每一該影像畫面由T個像素所組成，每一該影像畫面的每一該像素均包含M個色彩元素以及M個灰度值，每一該灰度值對應于該M個色彩元素其中之一，N、T及M均為一自然數，該灰度調整裝置用以于該顯示系統中，調整該輸入影像序列中的第i個影像畫面的M個色彩元素的M個灰度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標，在該第i個影像畫面之前的影像畫面中的灰度值均已完成調整，在該第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率，每一該亮度表示率基于相對應的該影像畫面的灰度值而決定且介于一可允許的范圍中，于該可允許的范圍中預先提供多個增益值，每一該增益值均與該亮度表示率的其中之一相對應，該裝置包含一第一計算模塊，該第一計算模塊用以擷取該第i個影像畫面的所有像素的灰度值，并且根據該第i個影像畫面的所有像素的灰度值計算一目前亮度表示率；一第二計算模塊，該第二計算模塊根據該第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，用以計算一平均亮度表示率；一判斷模塊，該判斷模塊用以接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率，并且從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中；一決定模塊，該決定模塊用以儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及該相對應的增益值，該決定模塊并且具有一輸入端以接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的該增益值；以及一調整模塊，該調整模塊用以接收相對應于該輸出亮度表示率的該增益值，并且分別將該第i個影像畫面中的每一色彩元素的該灰度值乘上對應于該輸出亮度表示率的該增益值。
2.如權利要求1所述的裝置，其中該M個色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍)色彩元素，且符合RGB色彩空間。
3.如權利要求2所述的裝置，其中該目前亮度表示率BRi是該第一計算模塊經由下列公式計算得出BRi=YiYtotal]]>其中Yi代表該第i個影像畫面中的所有像素的灰度值的總和，Ytotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的灰度值總和。
4.如權利要求3所述的裝置，其中該第i個影像畫面中的所有像素的灰度值的總和Yi經由下列公式計算得出Yi=0.3Σj=1TGRj+0.59Σj=1TGGj+0.11Σj=1TGBj]]>其中GRj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的B色彩元素的灰度值大小。
5.如權利要求4所述的裝置，其中該平均亮度表示率BRavg是該第二計算模塊經由下列公式計算得出BRavg=1iΣk=1iBRk]]>
6.如權利要求5所述的裝置，其中該判斷模塊還儲存一閾值，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值大于該閾值時，該判斷模塊會以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將該第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的該目前亮度表示率，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值小于該閾值時，該判斷模塊會以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
7.一種灰度調整方法，于一顯示系統輸入一輸入影像序列，該輸入影像序列包含N個影像畫面，每一該影像畫面由T個像素所組成，每一該影像畫面的每一該像素均包含M個色彩元素以及M個灰度值，每一該灰度值對應于該M個色彩元素其中之一，N、T及M均為一自然數，該灰度調整方法用以于該顯示系統中，調整該輸入影像序列中的第i個影像畫面的M個色彩元素的M個灰度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標，在該第i個影像畫面之前的影像畫面中的灰度值均已完成調整，在該第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率，每一該亮度表示率基于相對應的該影像畫面的灰度值而決定且介于一可允許的范圍中，于該可允許的范圍中預先提供多個增益值，每一該增益值均與該亮度表示率的其中之一相對應，該方法包含下列步驟(a)擷取該第i個影像畫面的所有像素的灰度值；(b)根據該第i個影像畫面的所有像素的灰度值，計算一目前亮度表示率；(c)根據該第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，計算一平均亮度表示率；(d)接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率；(e)從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中；(f)儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及該相對應的增益值，接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的該增益值；以及(g)接收相對應于該輸出亮度表示率的該增益值，并且分別將該第i個影像畫面中的每一色彩元素的該灰度值乘上對應于該輸出亮度表示率的該增益值。
8.如權利要求7所述的方法，其中該M個色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍)色彩元素，且符合RGB色彩空間。
9.如權利要求8所述的方法，其中該目前亮度表示率BRi是該第一計算模塊經由下列公式計算得出BRi=YiYtotal]]>其中Yi代表該第i個影像畫面中的所有像素的灰度值的總和，Ytotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的灰度值總和。
10.如權利要求9所述的方法，其中該第i個影像畫面中的所有像素的灰度值的總和Yi經由下列公式計算得出Yi=0.3Σj=1LGRj+0.59Σj=1LGGj+0.11Σj=1LGBj]]>其中GRj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的R色彩元素的灰度值大小，GGj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的G色彩元素的灰度值大小，GBj代表該第i個影像畫面中的第j個像素的B色彩元素的灰度值大小，j為1至T范圍中的一整數指標。
11.如權利要求10所述的方法，其中該平均亮度表示率BRavg是該第二計算模塊經由下列公式計算得出BRavg=1iΣk=1iBRk]]>
12.如權利要求11所述的方法，其中步驟(e)進一步包含下列步驟(e1)判斷該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值是否大于一閾值；(e2)若步驟(e1)中的結果為肯定，則以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將該第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的該目前亮度表示率；以及(e3)若步驟(e1)中的結果為否定，則以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
13.一種亮度調整裝置，于一顯示系統輸入一輸入影像序列，該輸入影像序列包含N個影像畫面，每一該影像畫面由T個像素所組成，每一該影像畫面的每一該像素被轉換為包含M個色彩元素以及一亮度元素，N、T及M均為一自然數，該亮度調整裝置用以于該顯示系統中，調整該輸入影像序列中的第i個影像畫面的該亮度元素的亮度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標，在該第i個影像畫面之前的影像畫面中的亮度值均已完成調整，在該第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率，每一該亮度表示率基于相對應的該影像畫面的亮度值而決定且介于一可允許的范圍中，于該可允許的范圍中預先提供多個增益值，每一該增益值均與該亮度表示率的其中之一相對應，該裝置包含一第一計算模塊，該第一計算模塊用以擷取該第i個影像畫面的所有像素的亮度值，并且根據該第i個影像畫面的所有像素的亮度值計算一目前亮度表示率；一第二計算模塊，該第二計算模塊根據該第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，用以計算一平均亮度表示率；一判斷模塊，該判斷模塊用以接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率，并且從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中；一決定模塊，該決定模塊用以儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及該相對應的增益值，該決定模塊并且具有一輸入端以接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的該增益值；以及一調整模塊，該調整模塊用以接收相對應于該輸出亮度表示率的該增益值，并且分別將該第i個影像畫面中的每一亮度元素的該亮度值乘上對應于該輸出亮度表示率的該增益值。
14.如權利要求13所述的裝置，其中該M個色彩元素以及該亮度元素符合L*a*b*色彩空間。
15.如權利要求14所述的裝置，其中該目前亮度表示率LRi是該第一計算模塊經由下列公式計算得出LRi=LiLtotal]]>其中Li代表該第i個影像畫面中的所有像素的亮度值的總和，Ltotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的亮度值總和。
16.如權利要求15所述的裝置，其中該平均亮度表示率LRavg是該第二計算模塊經由下列公式計算得出LRavg=1iΣk=1iLRk]]>
17.如權利要求16所述的裝置，其中該判斷模塊還儲存一閾值)，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值大于該閾值時，該判斷模塊以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將該第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的該目前亮度表示率，當該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值小于該閾值時，該判斷模塊以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
18.一種亮度調整方法，于一顯示系統輸入一輸入影像序列，該輸入影像序列包含N個影像畫面，每一該影像畫面由T個像素所組成，每一該影像畫面的每一該像素被轉換為包含M個色彩元素以及一亮度元素，N、T及M均為一自然數，該亮度調整方法用以于該顯示系統中，調整該輸入影像序列中的第i個影像畫面的該亮度元素的亮度值大小，i為1至N范圍中的一整數指標，在該第i個影像畫面之前的影像畫面中的亮度值均已完成調整，在該第i個影像畫面之前的每一影像畫面分別具有一亮度表示率，每一該亮度表示率基于相對應的該影像畫面的亮度值而決定且介于一可允許的范圍中，于該可允許的范圍中預先提供多個增益值，每一該增益值均與該亮度表示率的其中之一相對應，該方法包含(a)擷取該第i個影像畫面的所有像素的亮度值；(b)根據該第i個影像畫面的所有像素的亮度值，計算一目前亮度表示率；(c)根據該第i個影像畫面之前的影像畫面的所有亮度表示率以及該目前亮度表示率，計算一平均亮度表示率；(d)接收該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率；(e)從該目前亮度表示率以及該平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，其中該輸出亮度表示率也介于該可允許范圍中；(f)儲存介于該可允許范圍中的該亮度表示率以及該相對應的增益值，接收該輸出亮度表示率，并決定與該輸出亮度表示率相對應的該增益值；以及(g)接收相對應于該輸出亮度表示率的該增益值，并且分別將該第i個影像畫面中的每一色彩元素的該亮度值乘上對應于該輸出亮度表示率的該增益值。
19.如權利要求18所述的方法，其中該M個色彩元素以及該亮度元素符合L*a*b*色彩空間。
20.如權利要求19所述的方法，其中該目前亮度表示率LRi是該第一計算模塊經由下列公式計算得出LRi=LiLtotal]]>其中Li代表該第i個影像畫面中的所有像素的亮度值的總和，Ltotal代表一預先定義的每一該影像畫面中的所有像素的亮度值總和。
21.如權利要求20所述的方法，其中該平均亮度表示率LRavg是該第二計算模塊經由下列公式計算得出LRavg=1iΣk=1iLRk]]>
22.如權利要求21所述的方法，其中步驟(e)進一步包含下列步驟(e1)判斷該目前亮度表示率與該平均亮度表示率的差值是否大于一閾值；(e2)若步驟(e1)中的結果為肯定，則以該目前亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出，并且將該第i個影像畫面之前的影像畫面的亮度表示率全部替換為該第i個影像畫面的該目前亮度表示率；以及(e3)若步驟(e1)中的結果為否定，則以該平均亮度表示率作為該輸出亮度表示率輸出。
全文摘要
本發明提供一種亮度調整裝置，用以于一顯示系統中，調整一輸入影像序列的第i個影像亮度。影像序列包含多個影像，每一影像由多個像素組成。亮度調整裝置包含一第一計算模塊以計算第i個影像的一目前亮度表示率，一第二計算模塊以計算一平均亮度表示率，一判斷模塊以從目前亮度表示率以及平均亮度表示率中擇一輸出為一輸出亮度表示率，一決定模塊以儲存多組亮度表示率以及相對應的增益值，并決定與輸出亮度表示率相對應的增益值，一調整模塊以將第i個影像中每一像素的灰度值乘上對應于輸出亮度表示率的增益值，進而完成亮度的調整。
文檔編號H05B37/02GK1855208SQ20051006961
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者高旭佳, 蔡璨鴻, 黃鈺雯 申請人:廣達電腦股份有限公司