200906168 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於安裝在行動設備或類似物上之影像顯示 裝置，諸如用於顯市影像之液晶顯7^裝置，以及關於用於 該影像顯示裝置之影像顯示方法。 【先前技術】 當顯不裝置的輸入影像是暗時，該顯示裝置經由來自 光源之光的調變來顯示影像，藉由使用如圖2所示的輸入 影像中之框的最大値經由正規化增加輸入影像的亮度以及 藉由結合能夠射出與該框的最大値成正比的光之光源，用 於節省光源的電力消耗不會改變顯示影像的亮度之方法（ 見例如，J P 0 1 - 2 3 9 5 8 9 A )。 因爲該方法係基於使用自輸入影像擷取於最大値擷取 器1 2之整個框的最大値之正規化，所顯示影像的品質改 變相當小。然而，當有至少一具有接近至最大値的亮度之 像素時，較亮影像不可能被獲得，通常會導致小省電功效 。因此，例如，該方法主要使用於較高影像品質而不是較 低電力消耗所需之大螢幕電視接收器。 用於行動設備之顯示裝置被強力地認爲是用於中間輸 出的簡單顯示器，其中像素的數目及顯示影像尺寸係小於 諸如實際影像資料、硬拷貝或類似物之最後輸出形式的像 素的數目及顯示影像尺寸。因此，甚至影像品質多少被降 低，考慮到電池壽命，具有小電力消耗之顯示裝置有需求 -4- 200906168 性之趨勢。 因此，近年來，於行動設備的顯示裝置的例子，實施 不僅正規化還有枷馬轉換用於獲得藉由來自光源之光的同 步減小所結合之較亮影像以改善省電功效的方法已被熟知 該項技術的應用。更明確地，整個影像的平均亮度越暗， 伽馬轉換將影像轉換越亮，其將平均亮度値調整至接近至 目標亮度値。於此例中，因爲許多影像可藉由伽'馬轉換（ 見例如，JP 3430998 B)而轉換成較亮影像，電力消耗可 被有效地降低。 雖然依據基於輸入影像的平均亮度實施枷馬轉換的習 知方法可有效地降低光源的電力消耗，有藉由枷馬轉換將 較暗輸入影像轉換成較亮影像可減小其對比之問題。當實 施枷馬轉換同時抑制對比的降低時，有電力消耗的降低量 不可能足夠之問題。 於許多例子中，安裝在行動設備上之顯示裝置僅是用 於中間輸出之顯示器，其中像素的數目及顯示影像尺寸係 小於最後輸出形式之像素的數目及顯示影像尺寸。行動設 備上的顯示裝置確實強烈地需要電力消耗的減少。考慮具 有約2 5 6色之數位影像的實際動態範圍，因爲許多顯示影 像包括照明裝置及光澤物體，未飽和之影像的數目係小。 考慮到這些情況，最後輸出之最佳飽和量不必要等於中間 輸出之最佳飽和量。 【發明內容】 -5- 200906168 因此，本發明的目的實現影像顯示裝置及用於行動設 備之影像顯示方法，甚至當某些像素係極亮時，藉由允許 正規化的些微飽和’該影像顯示裝置及該影像顯示方法可 明顯地降低光源的電力消耗而不會明顯降低對比，藉此改 善整個平衡。 依據本發明，提供一種影像顯示裝置，包括：正規器 ’用於正規化輸入影像；正規化値計算器，用於接收輸入 影像且計算正規器中用於正規化的正規化値；調光器，其 基於獲得於正規化値計算器之正規化値來調整光的強度； 光調變顯示器’用於調變來自調光器之光以顯示正規於該 正規器之影像。 以相似方式，依據本發明，提供一種影像顯示方法， 包括：正規化步驟，使輸入影像正規化；正規化値計算步 驟’接收輸入影像且計算用於正規化步驟中的正規化之正 規化値；光源調整步驟，其基於獲得於正規化値計算器之 該正規化値來調整光的強度；光調變顯示步驟，調變該光 源調整步驟中之光以顯示正規化於正規化步驟之影像。 依據本發明，這係可能實現影像顯示裝置及影像顯示 方法’其中’因爲最佳値係使用如用於正規化輸入影像之 正規化値’甚至當輸入影像具有某些極亮的像素時，光源 的電力消耗係明顯地減少而無顯示器影像的對比之明顯降 低，藉此改善整個平衡。 【實施方式】 -6- 200906168 (實施例1 ) 現將參照圖1說明本發明的較佳實施例。 依據本發明之影像顯示裝置包括：用於正規化輸入影 像之正規器1、用於接收輸入影像及計算用於正規器1中 的正規化之正規化値之正規化値計算器2、基於正規化値 計算器2中所界定之正規化値來調整光的強度之調光器3 、用於調變來自調光器3的光以顯示正規器1所正規的影 像之光調變顯示器4、用於控制整個影像顯示裝置之控制 器5。 以相似方式，依據本發明之影像顯示方法係藉由以下 步驟而達到，其包括：正規化輸入影像的正規化步驟；接 收輸入影像且計算用於正規化步驟中的正規之正規化値的 正規化値計算步驟；基於正規化値計算步驟所獲得的正規 化値來調整光的強度的光源調整步驟；調變光源調整步驟 所獲得的光以顯示正規化步驟中所正規的影像的光調變顯 示步驟；及控制整個影像顯示裝置的控制步驟。 輸入影像例如爲光影像，且由二維地配置於橫向X 及縱向 Y之像素的亮度値L(X、Y)正規地表示。每一 亮度値L(X、Y)係表示光的強度之數位値，及有效値 的數目係有限。例如，於8位元指定，每一亮度値取〇、 1、2 ..... 2 5 5的2 5 6個値的一者。 以下’將詳細S兌明包括於依據本發明的影像顯示裝置 之各別單元及其影像顯示方法的各別步驟。 正規化値計算器接收輸入影像，且獲得考慮到影像品 -7- 200906168 質及電力消耗間整個平衡於正規器實施正規化所需之最佳 正規化値。這理所述之正規化値係取自輸入影像的亮度値 且線性地轉換成正規化中所允許最大値之値。換言之，大 於正規化値之輸入影像的亮度値成爲最大値或飽和。 如圖4所示，正規化値計算器因此包括計數器21、 累積器22及決定單元23。 輸入影像進入計數器21。每一亮度値L(X、Y)之 像素的數目被計數，藉此獲得每一亮度L之頻率分佈D( L)。具體而言，其容量在數目上等於亮度値L的有效値 之記憶體D(L)被準備。每一亮度値L的頻率D被初始 化於〇。當亮度値L(X、Y)被掃瞄於橫向X及縱向Y 時，如方程式1所示，每一記憶體D ( L ( X、Y ))的値 遞增以獲得頻率分佈D ( L )。 (方程式 1) D(L(X、Y) ) =D ( L ( X > Y ) ) +1 計數器2 1通常獲得影像的整個區的頻率分佈D ( L ) 。頻率分佈D ( L )亦可被獲得僅用於使對比最佳化之影 像的特定區。爲改變依據區的加權，例如，加權値的增加 可被實施，以取代加一的標準遞增。亮度差、拉普拉斯算 符（Lap lac ian )或類似物可以周圍像素來計算以改變將被 增加的値，藉此增加用於影像的有明顯改變的區之加權。 計數器2 1所獲得之頻率分佈D ( L )被傳送至累積器 22。累積器22累積於亮度的遞減順序用於每一亮度値L 之頻率分佈D(L)以獲得如下述的累積頻率分佈R(L) 或 R2 ( L)。 -8- 200906168
例如，當以8位元表示亮度値L時，累積頻率分佈R (255 )於初始條件被設定於〇。然後，頻率分佈d ( L ) 係以自2 5 4的亮度値L之順序加入方程式2來累積以獲得 累積頻率分佈R(L)。仔此獲得之累積頻率分佈R(L) 對應於在藉由亮度値L使輸入影像正規化的例子中飽和之 像素的數目。 (方程式 2) R ( L) =R ( L+l ) +D ( L+1 )，其中 R( 255 )=〇 例如，當方程式3所示，累積器22可以自254遞減 順序進一步實施累積以獲得累積頻率分佈R2 ( L )。所獲 得累積頻率分佈R2 ( L )係以自更大亮度値L的順序累積 飽和像素的數目所獲得之値且對應於飽和的程度。 (方程式 3) R2 ( L) =R2 ( L+l ) +R ( L)，其中 R( 255 )=0 使用方程式2及3之頻率分佈D(L)的累積顯示一 實例，獲得顯不飽和程度之飽和量的任何方法可被使用。 累積器22中獲得作爲飽和量之累積頻率分佈R(L) 或R2 ( L )被傳送至決定單元2 3。例如，如方程式4所 示，決定單元2 3以自亮度L的最大値之順序以預定容許 飽和量“A”比較獲得作爲飽和量之累積頻率分佈R ( l )或 R2 ( L )以獲得最大亮度値L作爲正規化値Μ，獲得作爲 飽和量之累積頻率分佈R(L)或R2(L)在最大亮度値 L不會超過容許飽和量“A”。 (方程式 4) M = Max [L: {R(L)或 R2(L) }<A] 於此例中，僅累積頻率分佈R ( L )及R2 ( L )的一 者可被使用。 -9- 200906168 預定常數値可被使用作爲方程式4中的容許飽和量 “A”。且’依據亮度値L改變之値亦可被使用。例如，容 許飽和量“A”可與亮度値L成正比地設定。具體地說，當 亮度値L係大時’假設是亮影像，容許飽和量“ a，，自動地 增加。當亮度値L係小時，假設是暗影像，容許飽和量 “ A ”係自動地減小。因此’正規化値μ可基於對應於影像 的亮度之最佳容許飽和量“Α”。 當以8位元表示亮度値L時，如方程式（5 )所示， 例如，於決定單元23實施校正以增加方程式4所獲得之 正規化値，最佳正規化値可被獲得用於明顯地降低正規器 1中的飽和量。 (方程式 5) M = 25 5 -0.8x ( 25 5-Μ ) 以上已說明於計數器21、累積器22及決定單元23 中分開處理所有亮度値L之例子作爲實例。然而，爲每一 亮度値L，可以自最大亮度値L的順序藉由計數器、累積 器及決定單元實施一系列處理，且可在正規化値Μ被獲 得時完成正規化値計算器2的處理。 例如，於有些像素非常亮之例子，諸如夜視影像的例 子，正規化値Μ變成小値，因此劣化包括夜視的輝度。 爲解決此種問題，藉由降低最大像素亮度値達例如，3 0 % 所獲得之亮度値被設定作爲正規化値。選擇性地，自累積 頻率分佈達到預定値之亮度値減小20%所獲得之亮度値被 設定作爲正規化値。因此，正規化値可對應於影像而動態 地設定。 -10- 200906168 正規化値亦可經由包括計數步驟、累積步驟及決定步 驟的正規化値計算步驟藉由相同方法來計算。 正規器1基於正規化値計算器2獲得之正規化値Μ 來正規化每一像素之輸入影像1的每一像素的亮度値L ( X、Υ )以獲得正規化影像F ( Χ、Υ )。例如’方程式6 表示8位元的例子。注意到’藉由正規化所獲得之大於 2 5 5的値被設定於2 5 5。在增加〇 . 5之後’經由函數“ i n t ” 擷取之整數部份係捨入操作以獲得整數値。 (方程式 6) F (X、Y) =int{ L (X、Υ) X255/M + 0.5} 正規化被實施以獲得與正規化値M實質地成反比之 更亮影像。 對應於一框之影像通常被要求藉由正規化値計算益2 來計算正規化値。當僅提供輸入影像一次時，對應於一框 之影像可被儲存於正規器1，且所存影像可在正規化値Μ 的計算之後被正規化。當可提供相同輸入影像二次時，可 自最先提供的輸入影像藉由正規化値計算器2予以獲得正 規化値Μ，且然後可藉由正規器1正規化第二次提供之輸 入影像。當連續提供移動影像時，可自對應於前一框的輸 入影像基於正規化値計算器2所獲得之正規化値Μ藉由 正規器1正規化對應於現在框之輸入影像。 正規化亦可經由正規化步驟藉由相同方法來實現。 調光器3產生顯示用光且將所產生光發射至光調變顯 示器4。調光器3依據正規器1所轉換的亮影像來調整光 的強度。正規化影像係藉由正規器1轉換成與正規化値Μ -11 - 200906168 實質地成反比的亮影像。因此，光的強度可與正規化値Μ 成正比地藉由調光器3來改變。因此，影像可被顯示而不 會實質地改變表面亮度。 顯示用光亦可以相同方法改變光的強度經由光源調整 步驟來實現。 光調變顯示器4依據來自正規器丨的正規化影像F( X、Y)來調整透射比或反射比以調變來自調光器3之光 ，藉此顯示影像。於此實施例，使用液晶裝置調變光以顯 示影像之實例被說明。然而，本發明未受限於此實例。 光調變顯示器亦可使用相同方法經由顯示用之光學調 變顯示步驟來實現。 控制器5控制例如整個影像顯示裝置的狀態及順序。 於控制步驟，整個影像顯示裝置的狀態及順序被同樣 地控制。 如上述’依據此實施例，用於實施最佳正規化之正規 化値係考慮影像品質及電力消耗間的平衡而藉由正規化値 計算器而獲得。正規化可藉由正規器來實施以增加與正規 化値成反比之影像的亮度。來自光源之光量可藉由調光器 調整至與正規化値成正比之光量。光源的電力消耗因此可 被減小而不會實質地改變表面顯示影像的亮度。換言之， 當輸入影像的目標影像包括極亮的相同像素時，諸如照明 光的影像像素及光澤的影像像素，極亮的像素係飽和的。 因此’雖然影像品質因爲飽和而些微劣化，可明顯降低光 源的電力消耗。 -12- 200906168 用於顯示單色影像之影像顯示裝置的實例被說明。甚 至於彩色影像的例子，例如，頻率分佈係藉由計數器自所 有彩色構成成份而產生，或頻率分佈係在轉換成單色影像 後而產生。因此，當如單色影像的例子之相同方法被使用 於其它組成單元時，電力消耗可被明顯地減小而不會明顯 地改變顯示影像的亮度及影像品質。 藉由與正規化値成正比之調光器3來調整光的強度之 例子被說明作爲實例。於此實例中，現示影像的未飽和區 的亮度未被改變。因此，當飽和區變更暗時，整個框的亮 度傾向變些微暗。當包括飽和區之整個框的亮度調整至實 質地恆定値時，例如，如圖5所示，輸入影像及自正規器 1送出之影像被傳送至光量計算器7。正規器1的前與後 的影像間之平均亮度値係藉由光量計算器7獲得。與藉由 正規器1增加之影像的亮度之比成正比之光量値被傳送至 調光器3。因此，影像可被更準確地顯示而不會改變表面 亮度。當平均亮度値改變之比將被獲得時，例如，在正規 化後的頻率分佈係基於正規化値計算器2的計數器21所 獲得的頻率分佈來估算，以及二個頻率分佈被使用。能夠 獲得亮度改變比之任何單元可被使用。 飽和造成之暗化程度對應於使用於正規化値計算器2 的決定單元23之容許飽和量。因此，自調光器射出之光 的強度可基於容許飽和量精密地調整。 (實施例2 ) -13- 200906168 實施例1說明使用最佳正規化値藉由正規化所獲彳辱$ 亮影像以減小光源的電力消耗之裝置及方法。於接著說曰月 本發明的實施例2，如實施例1所述之裝置及方法係結# 有使用習知之亮度轉換來減小光源的電力消耗之結構，& 同時解決兩結構的問題。因此，影像品質的降低可被最小 化以進一步減少電力消耗。 因此，如圖3所示，依據實施例2之影像顯示裝置另 包括亮度轉換器6及依據本發明的實施例1的影像顯示裝 置中之光量計算器7。 除了依據實施例1的影像顯示裝置之外，依據實施例 2之影像顯示方法另包括亮度轉換步驟及光量計算步驟。 以下’將詳細S兌明另包括貫施例2之各別單兀及步驟 。其它單元及步驟實質地與實施例1的單元與步驟相同。 亮度轉換器6藉由諸如枷馬（gamma)轉換的亮度轉 換將正規器1所正規的影像轉換成亮影像，且將亮影像輸 出至光調變顯示器4。 關於亮度轉換的特性，例如，基於對應於電力消耗的 減少程度的恆定値之枷馬轉換被使用。替代地，基於使整 個影像的平均値接近於預設目標値的伽馬値之枷馬轉換被 使用。用於增加影像的亮度而不會明顯地改變其表面之任 何枷馬轉換可被使用。 亮度轉換器6在亮度轉換前後藉由例如方程式7來計 算增加影像的亮度之比R。 (方程式7) R=(在轉換後的平均影像亮度）/ (在轉換 -14- 200906168 前之平均影像亮度） 該比可基於影像的亮度的統計圖及亮度轉換的特性而 容易獲得。基於整個影像的平均亮度獲得該比的任何方法 可被利用。 如於正規器1的例子，當需要儲存對應於一框之影像 以藉由亮度轉換器6來獲得亮度轉換的特性及亮度用比R ’存於正規器1的影像可被共同使用。於此例中，較佳獲 得對應於使用於正規器1的正規化値之亮度轉換的特性及 亮度用的比R。 亮度轉換亦可經由亮度轉換步驟藉由相同方法來實現 〇 光量計算器7基於正規化値計算器2所獲得之正規化 値Μ及亮度轉換器6所獲得之亮度用的比R藉由例如方 程式8來計算組合光量値。（方程式8 )(組合光量値）
= M/R 於此例中，說明藉由除法獲得組合光量値之實例。當 來自亮度轉換器6之亮度用的比R對應於其倒數時，比R 可藉由乘法來獲得。 光量亦可經由使用相同方法所執行的光量計算步驟來 計算。 如上述，依據實施例2的影像顯示裝置，用於實施最 佳正規化之正規化値係考慮到影像品質及電力消耗間的平 衡藉由正規化値計算器2而獲得。正規化係藉由正規器1 實施以增加與正規化値成反比之影像的亮度。再者’影像 -15- 200906168 的亮度係使用亮度轉換器6藉由亮度轉換來增加。組合光 量値係基於正規化値及在亮度轉換器6所實施的轉換前與 後之亮度比而藉由光量計算器7來計算。來自調光器3之 光量被調整成與組合光量値成正比。來自調光器3之光係 基於亮度轉換器6所獲得之亮影像來調變以顯示該影像在 光調變顯示器4上。 接著，依據實施例2，當藉由正規化造成之影像的飽 和量及藉由亮度轉換造成之對比降低量的每一者係保持於 容許範圍內，電力消耗係與正規化及亮度轉換的組合成正 比地減少，於正規化及亮度轉換的每一者中，影像被轉換 成亮影像。因此，光源的電力消耗可被明顯地降低而不會 明顯地改變表面顯示影像的表面及其影像品質。 爲了將包括飽和區之整個框的亮度調整至如於實施例 1的例子之實質恆定値，如圖6所示，光量計算器7將與 正規器1及亮度轉換器6間的影像亮度增加比成反比之値 輸出至調光器3，影像亮度增加比係基於提供給正規器1 之影像的亮度及自亮度轉換器6送出之影像的亮度而獲得 。因此’影像可更準確地顯示而不會改變表面亮度。甚至 於此種例’如於實施例1的例子，亮度改變比係基於頻率 分佈的改變而獲得。能夠獲得亮度改變比之任何單元可被 利用。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示依據本發明的實施例丨之影像顯示裝置的 -16- 200906168 方塊圖； 圖2係顯示習知影像顯示裝置的方塊圖； 圖3係顯示依據本發明的實施例2之影像顯示裝置的 方塊圖； 圖4係顯示正規化値計算器的結構之方塊圖； 圖5係顯示依據本發明的實施例1之影像顯示裝置的 實例之方塊圖； 圖6係顯示依據本發明的實施例2之影像顯示裝置的 實例之方塊圖。 【主要元件符號說明】 X :橫向 Y :縱向 L ( X、Y ):亮度値 D ( L):記憶體 L :亮度 D :頻率 R(L):累積頻率分佈 R2 ( L):累積頻率分佈 Μ :正規化値 A :飽和量 I :輸入影像 F ( X、Y ):正規化影像 R :比 -17 - 200906168 1 :正規器 2 :正規化値計算器 3 :調光器 4 :光調變顯示器 5 _·控制器 6 :亮度轉換器 7 :光量計算器 1 2 :最大値擷取器 2 1 :計數器 22 :累積器 2 3 :決定單元 -18