TWI284871B

TWI284871B - Increasing gamma accuracy in quantized display systems

Info

Publication number: TWI284871B
Application number: TW094117968A
Authority: TW
Inventors: Elliott Candice Hellen Brown; Michael Francis Higgins
Original assignee: Clairvoyante Inc
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2007-08-01
Also published as: CN101533599B; KR101041059B1; WO2005124663A3; KR20070024577A; CN101533599A; CN101533601A; EP2148301B1; TW200606786A; WO2005124663A2; US7590299B2; CN1965322A; EP2148300B1; CN100495428C; CN101533600B; EP2148301A1; JP2008503185A; EP2148300A1; JP4796064B2; CN101533600A; EP1754181A4

Description

1284871 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於一種液晶顯示器，更特別有關於量子化顯示系統中增加灰階之精確性。【先前技術】在這些申請人共有的美國專利申請案中：（1)於2001年7 月25曰申請之美國專利申請第09/91 6,232號申請案，其標題 _ 爲「用於具有簡化位址之全彩影像元件之色彩像素配置」 (ARRANGEMENT OF COLOR PIXELS FOR FULL COLOR IMAGING DEVICES WITH SIMPLIFIED ADDRESSING); (2)於 2002 年 10 月22曰申請之美國專利申請第1 0/278, 353號申請案，其標題爲「用於具有遞增調變轉換函數響應之次像素著色之色彩平面顯示器次像素配置與佈局之改進」（IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH INCREASED MODULATION 籲 TRANSFER FUNCTION RESPONSE) ; (3)於 2002 年 10 月 22 日申請之美國專利申請第1 0/278, 352號申請案，其標題爲「用於具有分裂藍次像素之次像素著色之色彩平面顯示器次像素配置與佈局之改進」（IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS); (4)於 2002 年 9 月13曰申請之美國專利申請第10/243, 094號申請案，其標題爲「用於次像素著色之改良型四色配置與發射器」（IMPROVED FOUR COLOR ARRANGEMENTS AND EMITTERS FOR SUB-PIXEL RENDERING); (5)於2002年10月22日申請之美國專利申請第 5 1284871 10/278, 328號申請案，其標題爲「減少藍色亮度而有良好能見度之色彩平面顯示器次像素配置與佈局之改進」 (IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS WITH REDUCED BLUE LUMINANCE WELL VISIBILITY); (6)於2002年10月22日申請之美國專利申請第1 0/278,393號申請案，其標題爲「具有準位次像素配置與佈局之色彩顯示器」（COLOR DISPLAY HAVING HORIZONTAL SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS);及（7)於 2003 年 1 ® 月16日申請之美國專利申請第01/347, 001號申請案，其標題爲「改良型條紋顯示器次像素配置及其次像素著色用之系統及方法」（IMPROVED SUB-PIXEL ARRANGEMENTS FOR STRIPED DISPLAYS AND METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING SAME )，其揭示了一些新穎、用來改善一些影像顯示設備成本/ 性能曲線的次像素配置，皆於此併入本文參考。

對於某些沿一準位方向上具有偶數個子像素的子像素重複群，下面可影響適當的點反轉策略的系統與技術被揭示，且皆 • 於此併入本文參考：（1)美國專利申請第10/456,839號申請案，其標題爲「新穎液晶顯示器之影像劣化修正」（IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CRYSTAL DISPLAYS) ; (2)美國專利申請第10/455, 925號申請案，其標題爲「具有促成點反轉交叉連接之顯示面板」（DISPLAY PANEL HAVING CROSSOVER CONNECTIONS EFFECTING DOT INVERSION)； (3)美國專利申請第10/455, 931號申請案，其標題爲「於新穎顯示面板配置上執行具標準驅動及背板之點反轉系統及方法」 (SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING DOT INVERSION WITH 6 1284871

STANDARD DRIVERS AND BACKPLANE ON NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS); (4)美國專利申請第1 0/455, 927號申請案，其標題爲「於具有減少量子化誤差固定形式雜訊面板之視覺效果補償系統及方法」（SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING FOR VISUAL EFFECTS UPON PANELS HAVING FIXED PATTERN NOISE WITH REDUCED QUANTIZATION ERROR); (5)美國專利申請第 10/456,806號申請案，其標題爲「具額外驅動器之新穎面板配置之點反轉」（DOT INVERSION ON NOVEL DISPLAY PANEL

• LAYOUTS WITH EXTRA DRIVERS ) ; (6)美國專利中請第 10/456,838號申請案，其標題爲「液晶顯示器背板設計及非標準次像素配置之位址」（LIQUID CRYSTAL DISPLAY BACKPLANE LAYOUTS AND ADDRESSING FOR NON-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS) ; (7)美國專利申請第10/696, 236號申請案，其標題爲「於具有分裂藍色次像素之新穎液晶顯示器中之影像劣化修正」（IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CRYSTAL DISPLAYS WITH SPLIT BLUE • SUBPIXELS);及（8)美國專利申請第1 0/807, 604號申請案，其標題爲「用於包含不同大小次像素之液晶顯示器之改良電晶體背板」（IMPROVED TRANSISTOR BACKPLANES FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAYS COMPRISING DIFFERENT SIZED SUBPIXELS)。當與上述專利申請案所揭示之技術相配合，下面一些申請人共有之美國專利申請案進一步揭示的一些次像素著色系統及方法，這些改進特別顯著：（1)於2002年1月16日申請之美國專利申請第10/051，612號申請案，其標題爲「紅綠藍像 7 1284871

素格式數據轉換成波形瓦式矩陣次像素數據格式」 (CONVERSION OF RGB PIXEL FORMAT DATA TO PENTILE MATRIX SUB-PIXEL DATA FORMAT) ; (2)於 2002 年 5 月 17 日申請之美國專利申請第10/1 50, 355號申請案，其標題爲「具有影像灰階調整之次像素著色用之系統及方法」（METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH GAMMA ADJUSTMENT); (3)於 2002年8月8日申請之美國專利申請第10/215, 843號申請案，其標題爲「具有自適應濾光之次像素著色用之系統及方法」 ® ( METHODS AND SYSTEMS FOR SUBPIXEL RENDERING WITH ADAPTIVE FILTERING) ; (4)於2003年3月4日申請之美國專利申請第1 0/379,767號申請案，其標題爲「影像數據時間次像素著色用之系統及方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR TEMPORAL SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA) ; (5)於 2003 年3月4日申請之美國專利申請第1 0/379, 765號申請案，其標題爲「用於運動自適應濾光之系統及方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR MOTION ADAPTIVE FILTERING) ; (6)於 2003 年 3 • 月4日申請之美國專利申請第1 0/379, 766號申請案，其標題爲「用於改良型顯示視角之次像素著色系統及方法」 (SUB-PIXEL RENDERING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED DISPLAY VIEWING ANGLES);及（7)於 2003 年 4 月 7 日申請之美國專利申請第1 0/409, 413號申請案，其標題爲「具有嵌入式預先次像素著色影像之影像數據集」（IMAGE DATA SET WITH EMBEDDED PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE)。以上所述之申請案，皆於此併入本文參考。色域轉換及映射之改良已揭示於申請人共有且共審查的美 8 1284871 國專利申請案中：（1)於2003年10月21曰申請之美國專利申請第10/691，200號申請案，其標題爲「色調角計算系統及方法」（HUE ANGLE CALCULATION SYSTEM AND METHODS) ; (2)於 2003年10月21日申請之美國專利申請第10/691，377號申請案，其標題爲「將原始色彩空間轉換至紅綠藍白標的色彩空間之方法及裝置」（METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING FROM SOURCE COLOR SPACE TO RGBW TARGET COLOR SPACE) ; (3)於 2003年10月21日申請之美國專利申請第10/691，396號申請 _ 案，其標題爲「將原始色彩空間轉換至標的色彩空間之方法及裝置」（METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING FROM A SOURCE COLOR SPACE TO A TARGET COLOR SPACE);及（4)於 2003 年 10月21日申請之美國專利申請第1 0/690, 716號申請案，其標題爲「色域轉換系統及方法」（GAMUT CONVERSION SYSTEM AND METHODS)。以上所述之申請案，皆於此併入本文參考。額外的優點已說明於（1)於2003年10月28日申請之美國專利申請第1 0/696, 235號申請案，其標題爲「用於顯示來自 ® 多重輸入原始格式之影像數據之具有改良多重模式之顯示系統」（DISPLAY SYSTEM HAVING IMPROVED MULTIPLE MODES FOR DISPLAYING IMAGE DATA FROM MULTIPLE INPUT SOURCE FORMATS);及（2)於2003年10月28日申請之美國專利申請第 1 0/696, 026號申請案，其標題爲「實現影像重建以及次像素着色以對多重模式顯示器産生縮放之系統及方法」（SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING IMAGE RECONSTRUCTION AND SUBPIXEL RENDERING TO EFFECT SCALING FOR MULTI-MODE DISPLAY)。 9 1284871 此外，下述共有且共審查的專利申請案，皆於此併入本文參考：（1)標題爲「用於改良非條紋化顯示系統中之影像數據之次像素著色之系統及方法」（SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA NON-STRIPED DISPLAY SYSTEMS)的美國專利中請案；（2)標題爲「為影像顯示器選擇一白點之系統及方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTING A WHITE POINT FOR IMAGE DISPLAYS)的美國專利申請案；（3)標題爲「用於高亮度顯示器之新穎次像素佈局及 •配置」（NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESSDISPLAYS)的美國專利中請案；（4)標題爲「將改良之色域從一影像數據集映射至另一影像數據集之系統及方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED GAMUT MAPPING FROM ONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER)的美國專利申請案；及（5) 標題爲「用於高亮度次像素佈局之改進次像素著色濾光器」 (IMPROVED SUBPIXEL RENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS)的美國專利申請案。以上專 # 利申請案皆併入本文參考。於本說明書中所提及之所有專利申請案皆併入本文參考。【發明内容】本發明係有關於一種液晶顯示器，更特別有關於量子化顯示系統中增加灰階之精確性。本發明揭示若干個關於在一些已量子化的系統中提供增加灰階精確度的實施例。系統及方法的一些實施例，皆被用來提高在3-原色和多原色的顯示系統内的影像品質。 10 1284871 【實施方式】影像的量子化被用於把色彩和亮度數據作爲一些離散的數位數字（discrete digital number)加以儲存。雖然能夠以線性的方式來量子化一些亮度的準位（brightness level), 但現已發現，由於人類的視覺系統對於亮度的增加，是以一種反對數的力式（inverse logarithmic manner )來回應，因而需要以對數方式、或接近對數的方式來量子化該數據。這樣的里子化有時稱爲「在感知意義上」進行量子化。這樣的量子化可被認爲是一種「感知上無法檢測到的影像壓縮」。例如，sRgb (非線性紅綠藍）灰階（gamma)標準，常被認爲這樣一種數據壓縮技術。人類的眼睛和人腦對於以某一百分率變化的亮度變化，並非以絕對的輻射能的量度單位來感受。當亮度增加時，人類的眼睛和人腦是以花費較大的輻射能中的絕對增加量，來得到某一給定的、在亮度方面所感覺到的增加。對於在螢幕上能得到一些相同感受的光亮度或明亮度的增量而言，這導致有需要使光能的每個增量皆必須在對數上大於所感受的光亮度的增量。此曲線由下列的方程式給出： L、El/<3amna ’其中L*爲所感受到的亮度，而E爲輻射能。人類眼睛具有的回應函數，「g」，其大約爲g(x) =χΙ/Gamma 一 x1/2·2。爲了匹配，確切地說，爲了取消這種函數關係，顯示系統已被設計得具有一種灰階曲線，該灰階曲線是_個數學函數，即人類眼睛數學回應函數的反函數，稱爲「gM」。該曲線通常被稱爲對於對數項（10gar i thuji c term )的「灰階曲線。 1284871 一些顯示器被設計成採用約爲2· 2的灰階，以大致地與人類眼睛在光能上的對數需要相配合（f i t )。純屬出於偶然，陰極射線管具有對數的電壓對亮度的傳遞曲線 (vol tage - to-br ightness transfer curve)，並緊密地逼近於影像重建的需要，而該重建的影像是如此被對數灰階編碼 (logarithmic gamma encoded)的、「在感知意義上」被量子化的影像。其他一些顯示器不能自然地與該對數傳遞曲線相配合，且可具有一些電路來把該傳遞曲線調節得和重建被灰階編碼的一些影像（construct ing gamma encoded image )所需要的傳遞曲線逼近。一些被量子化得期望爲該非線性灰階的影像，是「在感知意義上被編碼或量子化」，由於它們使用了一種基於人類眼睛回應函數「g」的量子化函數。顯示器將把該非線性的運算式變換成一個線性的運算式。 g-l g x —► gMx —► x 數據顯示器人眼頭腦這樣一些在感知意義上量子化過的影像，如果利用有賴於影像量子化線性度（1 inearity of the image quant izat ion ) 的數位演算法來處理時，必須轉換爲一種線性的亮度格式。該 4演算法包括：縮放（scaling )、次像素着色、色彩的色域映射（gamut mapping )等。於數位處理之後，該等影像常在感知意義上被量子化成爲某一顯示裝置，例如數位輸入陰極射線管（Cathode Ray Tube; CRT)監視器、電漿顯示器（Plasma Display Panel; PDP )、或液晶顯示器（Liquid Crystal 12 1284871

Display; LCD)所期望的形式。爲了某些解說的目的，對理想和現實世界這兩種情況中的一些量子化信號輸入顯示器進行檢驗。某些顯示器，例如普通的、使用諸如扭曲向列（Twist Nemat i c; TN )、超扭曲向列 (Super Twist Nematic; STN)、垂直對齊、多疇垂直對齊 (Multi-domain Vertical Alignment; MVA)、橫向電場切換 (In Plane Switching; IPS)等一些運作模式的顯示器對一個電場作回應，從而光傳輸在某一給定的場強範圍上可連續地變化。其他一些顯示器，例如發光二極體（Ught Emitting Diode，LED)、有機發光二極體（〇rganic Light

Diode; 〇LED)顯示器可藉由某一電流準位或藉由某一時間負載循環比（temporal duty cycle rati0)來控制。第6圖顯不出用於顯示器的理想化顯示器電—光（electr〇 —或時間-光學（temporal-optical)傳遞曲線6〇〇。在準位轴6〇5 上，顯示出有相等的電壓、電流或時間單位的間隔61〇。當某一量子化過的數位信號被映射到帶有這樣一種理想傳遞曲線 _顯示器上的一些相等間隔上時，量子化出的回應曲線_ 的:些準位_於是被建立，這些準位依次形成顯示器用的某 :夏：化過的、於此表示在垂直軸6〇1上的光學亮度應备注思·所輸出的一些光學亮度準位63〇作對數的增加。與該理想化的顯示器相對比 f对比極大多數的現實世界的顯示册弟以圖對使用相等單位間隔eio 的、f有非理想光學回應曲線700的顯示器上的-些量子化過的輸入，進行解說。應當注意：這些量子㈣的 735並非以對數關係分佈。儿度+位 13 1284871 如在第7B圖中所說明的，該非理想的顯示器，可藉由不相等間隔的一些量子化過的輸入710來驅動。這些量子化過的輸入應細心地選擇或調節，使得在非理想傳遞曲線700上所形成的一些點720,被映射爲一些所需要的量子化過的光學亮度準位630。在一些現有技術的、由電壓驅動的主動矩陣液晶顯示器（Active Matrix Liquid Crystal Display; AMLCD)中，這些準位已藉由使用帶有外部電阻梯（external resistor 1 adder )的驅動器進行近似地調節，而這些外部電阻梯，可向 _顯示器的驅動器積體電路提供一些參考電壓。由於一個驅動積體電路可以具有65到256個類比量電壓輸出準位，要提供一個能帶有同樣個數的參考電壓的外部可調節電阻梯，是十分昂貴的’因爲它必須有相應個數的輸入針腳（pin)，使得有可能來選擇那些參考電壓。因此，在通常實施中，使用參考電壓個數被減少了的電阻梯’在普通的選擇中，它有16個參考電壓。這造成一些量子化過的輸出數值的調節，僅對於由個數減少了的外部參考電壓直接映射而得到的那些數值才是精確的。介於參每個外部參考數值之間的一些輸出數值是相等單位間隔的，利用顯示驅動器中的外部電阻器網路進行插補（interp〇late)而得到。由於本徵傳遞曲線（intrinsictransfercurve) 7〇〇，在較低亮度區域内對所需要的理想的傳遞曲線6〇〇是一種合理的近似，它可理解爲：調節過的量子化光學輸出是分段地、近似地歸結爲較低焭度區域内所需要的一些對數值。可是介於外α卩參考數值之間的一些數值，是未被理想地量子化，特別是在較同的冗度區域。除非該誤差以某些方式加以補償，否則人類觀察者將會見到影像重建中的一些人爲影像 1284871

自顯不器開始，並向後追滿來解決問題，除了對於每個八量的函數的基本原理較易理解之外，可能似乎合理，而這此美本原理僅是爲了達到某些解說的目的，並非是對於本發明有^ 限制。可能需要具有人腦可知曉的數據，該數據於原始影像中爲「X」’已在感知意義上被編碼，但該數據可數位處理爲「X

人類眼睛所具有的回應函數爲「g」，它近似地爲 g(X)=X1/Ga_ = X1/2.2。爲了匹配，確切地說，爲了取消這種函數關係，影像系統（graphic system)(但無必要是顯示器本身）可以設計得具有一種灰階曲線，即具有一個數學函數，它是人

眼的數學回應函數的反函數，稱之爲「g^」。當被人眼錯綜複雜處理（convoluted)時，xp即變成爲Xp。如先前所指出的’顯示器的灰階會對線性的數位處理演算法發生干擾。爲了實現該線性的顯示系統，可對顯示器的函數「f」加以識別，而且一種灰階校正，確切地說是取消該函數，可以生成f的反函數「Γ1」。該函數可以在線性數位影像處理之後、並於顯示之前加以應用。這保證該處理過、帶有恰當的與人眼相匹配的灰階曲線的數據，可達到不因顯示器而被干擾。但是一個系統應在何處來具體實現該灰階項於某一預先處理步驟中，其可以不需要在線性數位處理之後；從而，其可以正好在線性數位處理之前加以應用。因此，顯示出該全數據管線（化忱 pipeline)如下： g"1 Sp x g_1x — Xp 預處理次像素灰階顯示人眼人腦 f g g' Xp - f^g^Xp g Xp 15 1284871 利用内置的灰階管線，線性數位處理基本上應能產生該系統所期望的正確色彩平衡和亮度。

實際上，數據可被貯存在一些文件内，這些文件處於一種「感知上量子化」壓縮成N個位元的形式，而且通過一個輸入灰階對照表（gamma look-up-table)轉換成解除壓縮的線性形式，該形式可能需要更多的精確位元，Ν+χ個位元。色彩專家們對於需要多少個位元來避免某些誤差是有所爭論的。某些誤差可能因使用較多的内部位元而逐漸地減少；但這也許要花費使人無法接受的大量精確位元來保證使誤差達到零。灰階管線中的非零誤差，會造成條帶效應（ban(jing)或濃淡突變現象（contouring)，和一些會令人注目感覺討厭的影像。檢驗經過灰階官線的數據流，應當知曉：該系統具有潛在的可能，對於線性化的預處理步驟，以及輸出量子化、顯示器及階校正步驟使用一些不同的函數，使用某些非理想的顯示器，並基本上仍能達到理想的結果。可是，由於該系統可能在些里子化過的影像上運行，該系統也許會受到映射結果 (mapping issue)的限制。例如，許多顯示器具有顯示256種灰 P白準位的能力，該灰階準位將用一個8位元數位式數值來表達，而和許多數位影像格式的8位元的量子化匹配。如果兩個函數和Γ1不相似，且不採取其他一些步驟來改善問題，某一輸入數值到輸出數值將只有一個映射結果，無論在24和广的中間使用多少精確度位元。如果它們彼此互爲反函數，某些輸入數值可能被映射爲相同的一些輸出數值，而某些輸出數值，則可能沒有一個輸入數值能被映射成爲前述這些輸出數值，也就是說，這些輸出數值被跳越過去了。灰階管線中的這 1284871 個誤差可肖b造成嚴重的條帶效應（banding)或濃淡突變現象 (contouring)，和一些會非常令人注目感覺十分討厭的影像。因此，可能需要對一些數位影像處理顯示系統，提供經過改進的灰階精確度，而同時對於前述的數位影像處理，在線性域（linear domain)内仍然保持一些商業上合理的位元度（bit depth)的運算式。另外，可能需要對一些數位影像處理顯示系統，提供經過增加的灰階準位能力，而同時仍然保持著一些商業上合理的位元度的顯示器的驅動器（display driv^)。關於映射問題的一個可能的實施例，是使用匹配的輸入和輸出灰階曲線，它們彼此互爲真正的反函數。可能有三個供選擇的實施例。第一個實施例是使用一個任意函數和它的反函數。但這個實施例可能對輸入影像量子化函數或顯示函數兩者之的判別糕準不滿足。其他兩個實施例可以與輸入影像量子化函數或顯示函數兩者之一匹配。

窃於^再另一個實施例中，不使用所期望的輸入灰階曲線，而是可能代替地使用對所測定的顯示器灰階曲線經過縮放和插補的版本，作爲輸人灰階表。從而所測定的監視器灰階曲線一 :倒：版本（inverted —)，可被用來生成輸出灰階表。、言匕’、有種優點，對數位處理後的顯示器的回應提供線性卩保a色彩平衡對於那些有賴於這種線性度（例如：次像素着色和色彩色域映射）的演算法基本上是正確的。、二不又階曲線特徵化，可以從某些灰階縮放數值一個子求的’于點'則夂結果的-個集合來實現，如第4A圖所示。可以 l過斤有的測定點來建立_些曲線（例如：三次方函數或類似 17 1284871 函數的曲線），如第4B圖所示。從該單一的數學曲線可以生成一些輸入和輸出的曲線，如第4C和4D圖所示。因爲顯示器的灰階曲線常合理地接近一根sRGB灰階曲線，所以輸入灰階轉換可以是一個線性度的合理逼近。因該兩曲線可被建立得基本上彼此互爲反函數，由映射結果所致的一些誤差的數應當是小的。不幸的是，在任何合理的精確度的情況，可能依然出現一些誤差。其理由之一，可能是由於爲了建鲁立灰階對照表而把它們截斷（truncate)成一些整數，從而該兩曲線彼此決不互爲真正的反函數。一個結果是，輸入灰階曲線近於平的起始，可能把幾個輸入數值映射爲一個中間數值，而且數據中的一些原始差在該區域内丟失。第u圖顯示出一個輸入灰階表的一部分，該部分即出現有這個問題。另一個結果是，輸入灰階曲線近於垂直的起始，可能把一些連續的中間數值，映射成非常不同的輸出數值，一些輸出的數被跳越過去，因而從未被使用。第1B圖顯示出一個輸出灰階表的一部分，該部分即出現有這些問題。可緩和以上該兩問題之一的一個實施例，以及緩和這些曲線的末端所出現類似的問題，是在輸入灰階曲線的輸出中增加精確度位元的個數。這將使得處理的精確度增加，而且也使得輸出灰階表的篇幅增加，從而製作灰階表需要比較昂貴的代價才能實現。把誤差減低爲零，同時仍舊把灰階表維持爲小篇幅的一些步驟顯示出如下。控制灰階曲線的起始斜率一個實施例是對輸入灰階曲線的起始進行修正，從而該輸 18 1284871 入灰階曲線的起始端具有所需要的大於零或大致爲平的斜率，舉例來說，在縮放和轉換爲整數後的斜率近似地爲1或大於1。SRGB (非線性紅綠藍）標準具有類似的要求，即曲線的起始處經常爲線性的，從而在修正輸入灰階換算表 (conversion table)時，它變得成爲既與輸入影像的量子化匹配’又與顯示器匹配的一種混合。當然，應當知曉：與系統對於一些量子化效果或一些類似的效果的回應有關，所需要的斜率可爲大於或小於1的任何數值。另外，還可知曉：亦可對於曲線的其他一些部分也以加以線性化。

許多顯示系統貯存一個單一的色彩通道，該色彩是表達成爲一個8位元數值，其範圍自〇到25卜這意味著輸入灰階表，其中必須具有256個不同的内部數值。這些内部數值的每一個通常皆大於輸入的範圍。用於這些内部數值一個共用尺度爲 12位元度，形成自〇到4095的數值範圍。因此，在一個例子中，如果輸入灰階曲線在以這樣的整數來表達時，爲一根線性的直線，則它具有的斜率爲4095/255，該斜率已經大於j。可是，典型的顯示器灰階曲線是以非常小的斜率出發，而且斜率從起始點處增加，轉換爲人眼的對數回應。當灰階管線的内部精確度有足夠的大時，例如12位元或更多位元度，整數輸入灰階表能夠’例如’以斜率大於！的情況起始，而且這些誤差很少有可能發生，從而在斜率已經爲丨或大於丨的一些情況，對輸入灰階表起始部分則不需要加以修正。可是，當= 部位元的數目低時’例如U位元或更少，則整數曲線的：率可以小於卜根據-個實施例，該斜率可被修正得具#數值卜應注意：於η位元或12位元處的精確度「斷裂」點（breaking 19 1284871 曲線是}真疋實的個1子’這對於整個曲線都皆約有2·2的灰階的度的产況ΐ 他—些具有不同灰階的曲線，在不同的精確 η ^ 匕們可具有從小於ϊ到大於1的斜率變化。一應當知曉：在許多可能的實施例中，起始點處的斜率可用 ==式：加以論述。在某些情況中，吾人可使用一些用:ρ疋 ▼有一個單一灰階，例如2_ 2的曲線，或者使、古（非線性紅綠藍）那樣的-些合成的數學曲線。在 :些數學情況中’吾人可把-個線性段添加到帶有所需要的斜率的曲線的起始處’添加時是以—㈣似於通常把—個線性段 f加到觸曲線上的方式。於線性的起始之後，曲線的冪函數曲線段可加以修正，直到它的斜率，在它„曲之前以戶= :的二率開始（例如’基本上不是平的）。該結果所形成的曲 " 斜率方面基本上沒突然的變化，而該突然變化在一此測試影像中可能是引人注目的。二所形成的合成曲線（c〇mp〇si te ·ν6)，使線性與彎曲相結合’將具有—個稍微不同的合成灰階數值（議P〇Sitega_ value) ”亥幂函數曲線段的曲率如re)於是可被修正，直到合成灰階再達到所需要的數值（通常爲2. 2卜例如， SRGB(非線性紅綠藍）的幂函數曲線段實際上具有一個爲2.4 的灰Ps但是當在起始處與線性曲線段組合時，該複合灰階數值爲2. 2。當使用來自顯示器的、經過測定的一些灰階曲線作爲輸入灰b時，不可能經常採用一種數學函數以上述方式來進行修正。於此情況，通過以索引信號（index)替代輸入灰階表的 20 1284871 内容，來實現把測定的輸入灰階縮放到所需要的範圍，並從而把曲線的起始修正得具有所需要的斜率。由於輸入灰階曲線的斜率在增加，最後將會出現一個點，於該點處的斜率已處於等於或大於所需要的數值的狀態，從而可以停止處理過程。在合理地高的内部精確度的情況，該處理過程僅對輸入灰階曲線開初的少數幾個數值加以修正。第2A和2B圖顯示出一個輪入灰 p白曲線於執行該線性化步驟之前和之後的起始段。當精確度低時，較多的數值必須修正。僅作爲一個例子，於帶有8位元内部數值的6位元的輸入灰階表的情況，對於 2· 2的灰階，開初的2〇個數值可能被修正。這約爲64個可能的輸入範圍的1/3,並或許可能造成其他一些影像缺陷。把灰階曲線的起始處線性化爲h0的斜率的效果，意味著色彩範圍的暗端（dark end)可能未加以灰階修正。當僅關注開初少數幾個非常暗的數值時，這應當沒有問題。當精確度太低時，對於一些中間色彩，這可能意味著禁止灰階超出一個無法接受的' 大的暗範圍。捨入（round-off)誤差如果進行上述線性化過程，或者若如果線性化變得無必要，則一些誤差依然可能出現。這些誤差有不同的類型，而且由該方式的結果’一些反灰階曲線（inverse gamma curve ) 被生成並被截斷成整數值。吾人可採用Catmu卜R〇m (凱特穆爾-羅姆）三次或其他適當的插補技術來建立一根曲線，該曲線通過輸出灰階曲線上所有測定點。該曲線可於任何比率被縮 21 1284871 放和取樣，來生成一根帶有任何數目的插補樣本 (interpolated sample)的輸入灰階曲線。因爲那些3次曲線是參數曲線，吾人也可在其他轴上對它取樣來生成反灰階曲線。該兩數學運算産生基本上互爲倒數的表，如果一個表貯存以浮點數表達的一些結果。實現把這些數轉換爲整數的捨入運算和截斷運算，可有效地對何時使一些曲線成爲階梯狀達到下一個整數值做出決定。除非持之以謹慎小心，否則在輸出曲線上所做出的一些決定將發生一些不同的地方，而不是在輸出曲線上’而且這些階梯（step)會彼此相反地跳動（beat against each other ) ° 爲了說明這些誤差，第3A、3B、3C和3D圖分別顯示出一個輸入斜坡（ramp )的一小段、一個可能的輸入灰階表、輸出灰階表的一個可能相應段、以及所形成的輸出斜坡。對於最後、、’。果為要使之與弟3A圖的起始斜坡精確匹配。這些輸入數值可被饋送到第3B圖中的示範性输入灰階表。如果來自該表的 _輸出不藉由内部處理來修正，則這些結果被饋送到第3C圖中的輸出灰階表。在該曲線内可期望有一些平坦的地方（flat spot )，但它對於由輸入灰階曲線落到輸出曲線内相同的平坦的地方的兩個毗鄰數值是不需要的。該結果是最終輸出的一些秩差’如第3D圖所示。該兩曲線的正常的捨入和截斷，會在最終的斜坡中形成一些偶然性的'在所顯示器影像中可見到傾斜和跳躍。對於捨入誤差的補償 22 1284871 許多可能的實施例可以緩和這些捨入問題。一個可能的實施例可以對輸出灰階曲線進行人工調整。觀察第圖，容易見到可把一些曲線段向左或向右移動1，而利用其中的一種移動（這本情況中是向左移動）可以移除第3D圖中的誤差，而不致在該曲線段中引進任何其他的誤差。另一個實施例可以改變把輸出灰階曲線捨入爲整數的方式。根據一個需要的數值 (例如於約爲0· 5 )，把一些浮點數值進丨爲整數，僅僅作爲一個例子，可以把一些曲線段向上移動1 ,這可以具有把那些曲線段左移或右移同樣的效果。這在曲線的其他一些部分可能産生某些誤差，儘管這些誤差多少能被去掉一些。第三個實施例可以利用從輸入灰階曲線的整數的複製來建立輸出灰階曲線。再另一個實施例改變了在第4A到4D圖中所顯示的過程。第4D圖的最終一個步驟被以在第5A和5B圖中所示的一此步驟所替代。顯示於第5B圖中的最終步驟，可以從第5a圖中的第二曲線生成輸出灰階曲線，而不是直接從第4B圖中的第一曲線來生成。吾人可使用CatmiU-Rom (凱特穆爾—羅姆）3次曲線，而該3次曲線基本上可通過全部數據點。使用整數輸入曲線作爲用於第二3次曲線的一些數據點。使用整數輸入曲線作爲第二3次曲線的一些數據點容許輸出灰措曲線基本上，即使不是全部，達到那些輪入灰階點。因此，輸入表和輪出表^ 以彼此更好匹配地互爲倒數。於再另一個實施例中，把輸入灰階數據的斜率線性化爲一個所需要的數值，可以在使用它來生成供輸出灰階表用的第一曲線之前完成。吾人可使用電腦，該電腦有選擇地執行所有、含 23 1284871 =步驟和校對，以保證在所形成的那些經過匹配的表中沒有誤 :;把起始處斜率線性化爲所期望的數值，可能並非經常需要的。該步驟可作爲供選擇的任選項。因爲何時可不使用-些匹配表存在若干種情況，程式具有該任選項來直接從所測定的數據來建立-些輸出灰階曲線，如第4八至4d圖以及第μ 至5B圖所示。當我們在使用sRGB輸人灰階標準來替代某一瘦過匹配的輸入灰階表時，可使用輸出灰階曲線的形式。

於再另-個實施例中，映射問題可通過使用一個灰階對昭表（Look Up Tab丨e; LUT )或通過其他灰階函數產生器（gainma f unct i on generator )直接控制顯示器亮度的量子化數值來解決。在一個實施例中，一個具有對脈衝寬度調變的驅動電壓或電流作線性輸出亮度回應的顯示設備，可以具有它的、由灰階函數產生器加以控制的脈衝寬度調變（puise width Modulation; PWM)負載循環（duty cycle)。舉例來說在一一系、洗中，例如在一些由電流驅動的有機發光二極體顯示器中，所發出的光凴和流過這些顯示器的電流成正比。觀察對商業上使用的0LED驅動器，由美國Clare Micr〇nix公司所生產的、標號為MXED102的零件，為一個24〇通道的行驅動器 (Column Driver)晶片用的數據表（data sheet)的觀察，指出它使用一種定電流、脈衝寬度調變、灰階縮放系統，於該系統中，每個通道的一些遞減計數器（d〇wn_c〇unter)利用某些數據數值可被閂鎖（latched)，從而使一個同步時鐘（cl〇ck) 發送脈衝，當電流施加到顯示器上時對一些增量進行減序計數 (count down )，直到計數器碰到零時，通道被關閉。極大多數同步時鐘的時間間隔（interval )爲常數。但一 24 1284871 個同步時鐘使用了非常數的時間間隔，該時間間隔起初較短，以後由於它向下傾斜而延長；這一個同步時鐘可用爲一個灰階調節的同步時鐘，控制PWM (脈衝寬度調變）施加到一個適當的顯示器上，而提供建立一些高影像品質的影像所需要的非線性灰階。第1 3圖中提供一種軟性灰階同步時鐘（flexible gamma clock) 1 302的一個實施例，可使用另一計數器Hog，增序或減序地’對一個數位比較器庫（digital c〇mparat〇r bank) 1310進行饋送。數位比較器庫中的每個比較器被饋送一個來自灰階表1308的數，這些數已由所期望的、在感知意義上的 1子化函數，例如SRGB加以生成。當來自計數器13〇6的計數等於來自表1308的一個數值，比較器就把一個同步時鐘信號發送到驅動器1314。驅動器1314也可以把一些來自影像處理器1312的信號和一些適當的處理信號輸入來驅動顯示器 1316。 ° 在一些驅動器内有若干個灰階準位，因而在數位比較器庫 1310内也可以有同樣多個數位比較器。灰階計數器ι3〇6的位兀度可任意地做得比較大，以改善灰階曲線的精確度。灰階同步時鐘表（gamma clock table )和用於次像素着色路徑對照表的灰階管線可具有一些基本上相同的數值，或一些倒數數值。另一替代方案，灰階時鐘計數器還可以用一個適當較快的’除了線性、常數時間間隔之外的同步時鐘來饋送。藉由計算一些數值和把一些所計算的數值貯存在表内，任何所需要的灰階曲線即可被安置到ρ·(脈衝寬度調變）設備上。 25 1284871 在一些灰階表内使用與可在次像素着色引擎輸入 (sub-pixel rendering engine input )(灰階預處理表輸出）内使用的、基本上相同的位元度，能夠形成大致爲零的低空間頻率灰階縮放的通過誤差（low spatial frequency grayscale passthrough error )。因此，一個影像演算法一與灰階縮放編碼的線性度有關一可以在線性空間内被執行，並可對於在線性的0LED顯示器或其他PWM驅動的顯示器上的非線性灰階顯示而被轉置（transposed)，其中該灰階可以由次像素着色控制修器（sub-pixel rendering controller)來控制。於再另一個實施例中，也可以部分地通過增加所使用的一些量子化過的輸出數值的數目來解決。如果一些輸出數值的數目超過一些輸入數值的數目，則進、出數位處理系統的傳遞函數可以不同，而不致把兩個輸入數值映射爲相同的輸出數值。某些輸出數值被跳越過去，但所使用一些輸出數值的數目，可基本上和一些輸入數值的數目相等。另外，數位處理演算法或在灰階管線内處理過程，應當建立一些不是由某一輸入數值直響接所映射出的内部數值，該内部生成的數值，可映射成一個輸出數值’而該輸出數值並非是一個輸入數值所直接映射的。這個性質，當許多數位演算法和處理過程建立這樣一些新的數值時可成疋有用的，該新的數值，於觀衆審視時，載有輸送某種資訊的資訊。於此^供-個例子，該例子僅僅是爲了對這個性質的用處二解說，而不是爲本發明加以限制。當把—些常規的影像數康集映射爲一個次像素着色數據集（該映射也許使用，結合引的某些專利中請書内所敍述的—些方法）時，-些高空間頻 26 1284871 ^ Π可:與目標色彩次像素化的顯示器的次像素結構相混淆果〜β 2量，被移除、被濾光過濾掉。在影像的任何點處的4士像二：些低空間頻率的分量的數值。當再量子化爲與原始影方法1位兀度時，即使使用以上教示的一些構築灰階函數的也會有令人討厭的人爲影像發生。旦爲了某些解說的目的，給出更比較特定的例子：六（6)位 =像數據集ΠΠΟ的—部分，如第1GA圖所示，*於部分影兩個連續量子化過的數值（sequential quantized value) 曰的交替變化，可通過第一灰階函數被變換成爲十（10)位 2内部影像數據集觀，如第⑽圖所示。這將依次被一〜先器的核心（kernel)，例如直接地像以下的表格所示，結果形成如第i〇C圖内所示的經過渡光的影像數據集1〇3(^ 二g:0625 〇. 125 • 125 0· ;0,jj25 〇. 125 • 125 -0.0625 應當注意：曾出現在原始影像數據集1〇1〇和被變換過的影像數據集1 020内的對角軸線中的高空間頻率能量，已被加以過濾，而留下一個低空間頻率斜率。如果這個内部影像然後被在感知意義上、取對數地再量子化返回六（6 )位元、64個準位，與捨入爲整數的情況有關，捨入爲高或低的整數，從而可形成兩個可能的影像數據集1040和1 〇5〇,分別如第【和1〇E 圖所示。應當注意：在這些數據集1040和1〇5〇中的一些影像 27 1284871 顯示出一個輪廓（contour)或邊緣（edge)1045和1055，該輪腐或邊緣除了在一個邊緣或其他處，而不會位於斜率的中心處。這將作爲一個令人討厭的人爲影像而被見到。該人爲影像被稱爲量子化雜訊，該雜訊爲所需要的信號與實際信號之差。可是，該濾過光的影像數據集1030在感知意義上被量子化爲八 (8)位元，其結果將爲八（8)位元輸出影像數據集1〇6〇, 如第10 F圖所示。應當注意：影像1 〇 6 0是平滑的，帶有一些表達每個呈現在濾過光的内部影像1 030中差值的數值。在這個最後的例子中，沒有量子化雜訊。一個系統使用比進入數據（incoming data)所提供的灰階縮放低的一些灰階縮放驅動器，其減少量子化雜訊的優點可能是顯著的。可是，即使對於一些系統，它們使用與系統進入數據同樣的灰階縮放位元度，在較好地對總傳遞函數加以控制的情況下，可以看到一些好處：由於容許一個輸入灰階調節設施 (對照表或其他函數產生器）來設置顯示系統的灰階，從而一些輸出篁子化器準確地匹配和互補的同時，取消了實際顯示設備的傳遞函數，由於量子化雜訊的減低而附加的利益，從而帶有大於一些位元度的保真度。因此，一個情況可具有一種輸入變換，該變換把進入數據轉換爲一些任意較大的位元度，如果需要，可繼之以進行任何任選的數據處理，例如縮放或次像素着色。這可繼之以經由匹配過的輸出變換來進行到顯示設備的轉換，該顯不設備帶有比進入數據集大的位元度和一些比進入數據集高的量子化準位的數目。關於增加量子化準位數目的另外一些實施例，以下作進一步的討論。 28 1284871 固定的圖案雜訊w/對量子化器表進行匹配某些螢幕展現一種固定（例如不動的）圖案雜訊，於該雜訊内，一些像素或次像素的一個子集用的電—光學 (Electro-Optical; E0)傳遞函數和其他子集（其他一些子集）不同’或許被移動。如果不加補償，且若某些差比較大，該固定圖案雜訊可引起一種令人討厭的影像。雖然，即使這此大的差可能經常有利於減少一些量子化雜訊的人爲影像，例如籲一些由於不充分的灰階縮放深度（scale depth)所引起的假輪廓（false contour)。爲了某些解說的目的，此處給出一個例子。第9A圖顯示出兩根傳遞曲線（transfer curve) 600和700，該兩曲線皆展現在同樣的顯示器上，一根曲線6〇〇接近於理想的，而另一根曲線700則離開理想的較遠。每根曲線和顯示器上的一個像素或次像素子集相對應。爲了一些解說的目的，讓我們假設每個色彩的一些次像素的一半具有近於理想的傳遞曲線6〇〇，而其 _他一半則具有非理想的傳遞曲線7〇〇。另外，這些次像素還橫跨顯不器均勻地分佈和混合。於某一給定的量子化輸入準位 910，分別在曲線600和700上選擇兩個點960和970。該兩個點960和970,分別映射爲兩個亮度準位9〇6和9〇7。該輸出準位之差，意味著在顯示器上有一個亮度的固定圖案，而該亮度的固定圖案並非所需要的影像信號。所需要的影像信號和實際的信號之間的差，即爲固定_案雜訊。由於圖案雜訊是可預測的、可測量的，吾人對於像素或次像素的每個子集可提供一些獨立分開的量子化器，和每個子集 29 1284871 的電光學傳遞函數相匹配。數位系統中的量子化器，經常是個對照表或其他的函數產生器，該函數產生器可把一個較大 ^元度的值轉換爲較小位元度的數值。#大位元度的數值可用於或不用於線性數位影像處理過程。該大位元度的數值可

以位於個線性免度空間（進行編碼）或位於任何泛指的空間 (進行編碼）。㈣—些獨立分㈣量子化器，吾人可對固定圖案雜訊進行補償，如第9A圖所示。利用一些獨立分開的、供帶有接近理想傳遞曲、線_的次像素子集用的量子化器，可把個、、Ό定的内部數值映射爲一個顯示器輸入數值9丨5，該顯不器輸入數值在曲線_上選擇一個點965，該點依次映射爲個光子輸出冗度準位9〇5。一個供其他帶有非理想傳遞曲線 7〇〇的次像素子集用的量子化器，可把相同的前述給定的内部數值映射爲-個不同的顯示器輸入數i91()，該不同的顯示器輸讀值在非理想曲線⑽上選擇—個點謂，該點映射爲一個焭度輸出準位907，它位於第一輸出亮度準位9〇5的附近。從而，固定圖案雜訊的振幅可被減少。具有-些獨立分開的對照表，不僅可對一些獨立分開的傳遞曲線進行補償，減少固㈣案雜訊；而且由於次像素和對照表的每個組合在一些不同的内部數值輸入處以不同的捨入來里子化（改變輸出）’還使顯示器的有效灰階的比例（㈣似10增加。固定圖案雜訊，當以適度的數量展示時，可由人類視覺純加以濾光、平均化1於—個帶有某一給定傳遞曲線的像素或次像素的子集上的每個亮度準位可以J 一個或多個帶有某-不同傳遞曲線的另—像素或次像素子华的輸出免度準位’這些輸出亮度準位可在—些内部數值的範圍内 30 1284871 進行一些狀態切換，映射爲所述第一亮度準位。這些來自帶有一些不同傳遞曲線的像素或次像素的一些子集的那些亮度準位的可能組合的每一個，將皆被人類視覺系統感知爲一個不同的灰階縮放準位（grey scale level )。這個性質在第9B圖中加以解說。處於某一由第一傳遞曲線600上的量子化點930 所給定亮度準位的一組像素或次像素，可以和位於第二傳遞曲線700上的量子化點920或940兩者之一處的一組像素或次像素進行組合，來産生分別位於點925或935處的一個中間亮度準位。於此解說中’不是每一個位於第一傳遞曲線6 〇〇上的點都被加倍，可是在一般情況下，這個技術將變得接近於把顯示器上用的一些有效亮度準位加倍。爲了實現改善，一些子集不需要在步驟之外進行精確地量子化，也不要在步驟之外進行不均勻地量子化，儘管這些子集若作如此的量子化，它有助於改善的現實化。子集的數目可以是兩個或更多。較多的子集增加了對照表的數目，但也增加了量子化雜訊減少、以及增加了可複製經過增加的灰階縮放的好處，這是由於每個子集將在一些不同的輸入準位進行量子化，它增加了一些用於顯示器的有效亮度準位的總數。於再另一個實施例中，有意識地引入固定圖案雜訊，每個次像素色彩使用兩個或更多E0 (電—光學）傳遞函數可能是有利的。綠色常對最大百分數的亮度感受作回應，具有多個綠色子集將增加亮度的灰階縮放性能。另外，在紅色中具有兩個或更多子集也可增加亮度的灰階縮放性能，但增加的程度可能比較小。應當知曉：任何色彩（例如，紅色、綠色或藍色，或者在一個多原色系統的任何其他色彩）中的某些增加，都會增加 31 1284871 一些色彩的數目，而這些色彩可被無量子化誤差地顯示。應當知曉·此處所敍述的一些實施例和技術可像把它們應用到一些 3-原色（例如，紅色、綠色、藍色）系統上那樣，而應用到一些多原色系統上。固定圖案雜訊可能是偶然出現的，例如，固定圖案雜訊是次像素寄生效應的某些差異的結果。另外，固定圖案雜訊也可以是有意識的，例如在調節一些次像素的寬高比（aperture 參ratio)的情況。寄生效應的差異，可能是變化主動矩陣液晶顯示器内的薄膜電晶體或貯存電容器的位置或尺寸的結果。寬咼比可利用單一地調整或組合地調整次像素設計來加以調節’最爲著名的「黑色矩陣」即被應用在一些液晶顯示器的設計中。此處的概念可以被使用在任何適當的像素化或次像素化的顯示器上，儘管該顯示器是單色的或彩色的。另外’固定圖案雜訊可以是大振幅的或小振幅的。如果是小振幅的，它沒有匹配或的量子化器，也可以是看不見的；但 _ 在灰階縮放方面的改善，仍將通過一些匹配過的量子化器來實現。如果是大振幅的，該雜訊是非常明顯可見的，但通過一些匹配過的量子化器，該雜訊基本上可被消除，減低爲不可見的，而且同時灰階縮放也被改善。 E0(電-光學）的差異也有許多形式。一種形式爲線性偏移，如在一些子集用的寬高比不同時所可能發生的。另一種形式爲 E0 (電-光學）曲線形狀方面的偏移’如在寄生效應的差異中所可能發生的。由於一些對照表（LUT )是一種餘函數 (complementary function)，這兩種差異形式均可經由量子 32 1284871 化對照表來加以調節。於再另一個實施例中，多個量子化器的使用，可與附加到 -大數位數值上的咼時空頻率雜訊（high Spati〇tefflp〇ral frequency noiSe)加以組合來進一步增加系統的性能。該兩組合的性能可高於其中任一個獨自的性能。這可通過減少量子化雜訊，提供一種改進型灰階（傳遞函數）調節。

二個實施例可使用一種在本技術中被稱爲「抖動、技術例如種固疋時間圖案抖動（f ixed temporal pattern dither )。攻就是說，抖動圖案不會橫向移動或改變亮度的深度（brightness depth)。雖然在本技術中被稱爲一些固定圖案的抖動圖案。那些圖案可與—些匹配過的量子化器函數產生器的使用結合一起來使用，如本申請書内所述。在本技術中所見到的其他一些形式的抖動，被稱爲

——……，q ΊΤΤ I 抖動」（temp〇ral dither )、「時空抖動」（寧陳 ^ther)。一種時間抖動通過以一個非常迅速的步調（pace: 同於人類視覺系統可感受的步調，在兩個亮度準位之間切換建立。可是’如果時間切換速率太低，通常低於6〇赫（h( 該時間抖動可能像閃爍（f i ieker )那樣而被感覺到。爲了仍舊保持時間抖動的有用特性的同時，減少閃爍的出現，該 :抖動可與一個空間圖案組合。該結果爲「時空抖動」，於斗動中個像素或次像素的子集處於_個亮度狀態，而叙另一個子集則處於一個第二亮度狀態，於是構成一個空間笛對於某-時間長度，不但於此時間長度之後像素或次像個子集被切換到所述第二個亮度狀態，而且另一個所 33 1284871 子集還被切換到所述第_個亮度狀態，於是構成—個時間抖動。時間的頻率可以減少到低於60赫（HZ)，如在本技術中衆所周知那樣，仍可不爲人類視覺系統見到。，時空抖動的一個普通形式，在本技術中被稱爲「幀速率控制」（frame rate c〇ntr〇1; FRC)。通常，這樣的系統把一些真正」的灰階準位映射爲與某些灰階準位數目相匹配的開初數位（例如’把一個六（6 )位元的灰階縮放驅動器的一馨些量子化過的輸出準位，量子化爲一値八（8)位元量子化過的影像數據集的開初的、極爲重要的，6個位元）。在影像數 $集中有用的任何附加的位元度，皆可被用來選擇一個預先確疋的時空抖動圖帛（例一個8 >f立元的量子化過的影像數據至〉、有兩個有效位元（signi f icant bi t )可從三個預先確疋的時二抖動圖案中被用來選擇，而且一個第四數值被指定爲一個抖動圖案所缺乏的）。這些圖案通常包括一個非常小的重複單元圖案（repeat ceH pattern)來維持圖案的空間頻 _率盡可能的高，以減少圖案的能見度（Visibility)。。有日守在使用幀速率控制的一些較低成本的主動矩陣液晶顯不器中所發現的-些映射結果之一，是某些時空人爲影像的能見度這些人爲影像之一是出現一些陰暗物體的非均勻灰階縮放匕疋出現一些馬赫帶和輪廓（Mach bands and contours )。 /、原因可此疋基於這樣的事實：即真實的、未加以抖動的、灰 P白縮放的些灰階頻帶（grey band )被調節得與某一所需要的灰階曲線配合。因此，使用所述線性插補（Hnear nterpo 1 at ing)的顯示器的全傳遞曲線，一些時空抖動由於母個直線線段的終點遵從所需要的對數曲線，而沿著某些直線 34 1284871 線段展現-系列量子化過的點，不過這些量子化過的點是沿著某:位於對數曲線内部的弦、線（chord)展示。沿直線線段上的每個點顯不一根斜率爲常數的傳遞曲線。儘管在終點 (terminus )處的每個點表示斜率中的一個突變（讣 change )。人類眼睛非常善於檢測陰暗影像中斜率的某些變化。這是由於眼睛處理影像，是把影像的一些二階和三階導數 (second or third derivative)發送給人腦。由於斜率在每個直線線段的終點處的突然變化，抖動的人爲影像是可作爲顯示在影像的三階導數中的一些直線而被檢測到。一個採用這種人類眼睛對影像處理過程的實施例，是對一些未抖動過的和抖動過的一些帶有一個匹配的量子化器的灰階縮放亮度準位進行映射，如以上所教示的。另一個實施例是提供一種抖動系統，該系統具有多値灰階準位，並利用一個匹配的量子化器對這些灰階準位進行映射，給出更進一步的改善，正如以上所述。一個用於增加一些預先確定的灰階準位的數目的實施例，是用較大的灰階準位跨距（span)建立中間的灰階準位；因此，問題得到部分解決。如果一些未抖動過的量子化輸出亮度準位是線性的、在直線上疋等距離的’這些由介於非献鄰的一些量子化準位之間的抖動所形成的額外的灰階準位將是多餘的，其所處一些準位、和由這些未抖動過的準位和/或介於兩鄰近準位之間的抖動已提供的相同。因爲一些真實的灰階準位位於一根非線性的曲線上’其次最緊密相鄰的準位的一些中間準位不會位於某些點 35 1284871 上，而這些點與通過介於兩個最緊密相鄰的準位之間的抖動所提供的那些點相同。把一些準位拆分開可給出較高的灰階縮放準位的性能和更佳的灰階映射。典型的時空抖動圖案在兩個調節過的真實灰階縮放數值之間交替變化。這在第8圖中加以解說’該圖中一個抖動圖案在最高的真實數值830和低於最高的真實數值的次一個真實數值點820之間交替變化。這形成平均感受的輸出亮度準位825,位於真實的量子化過的輸出亮度準位829和839之間的中途，該輸出亮度準位829和839是由傳遞曲線700上的點820和830所造成。其他一些點可以與這兩個真實數值的圖案接近。一些典型圖案的寬高比爲1:3、2·2 和3:1’當把4:0包括在内，這可給出4種圖案。這是本技術中所已知的最簡單的一些時空圖案中的一個。有爲數較大的灰階縮放準位可供一些重複圖案内爲數較大的像素或次像素使用。但如前所指出的：一些較大的重複單元圖案冒著對人類視覺系統變成可見的風險。按照本發明的一個實施例，通過增加在抖動圖案中所使用的一些真實的灰階縮放準位的跨距，來增加可用的灰階縮放準位是有可能的。這增加了抖動的振幅，但也具有維持重複單元的尺寸爲最小的功效。含有次於最鄰近的、位於傳遞曲線700上點830、810的抖動圖案’在第8圖中也加以解說。該抖動造成平均的、可感受的輸出免度準位823’它低於以前所述準位825，但高於直實的準位829。三個點830、820和810的一些關係已經是一個線性的關係，該來自抖動圖案的平均的、可感受的輸出亮度準位 823已與真實的灰階準位829相一致。該所給出的例子僅含有抖動圖案中兩個真實的灰階數值。另外的一些圖案可含有三真 36 1284871 實的數值。已經給出的例子，對於一個4—像素或4一次像素空間重複單元（pixel 〇r sub-Pixei spatial repeat ceU ” 可描述爲2:(h2。其他一些例子可能是等等。其他一些例子當然也是可能的，而且在本發明的範圍内也被仔細考慮過。通過使用額外的可感受的灰階準位，可進行内部影像數據集的一些數值到顯示器亮度準位的映射，從而在通過Z 階管線時沒有映射誤差發生，而且來自影像處理演算法的、内部生成的一些數值可被映射爲一些額外可用的灰階數值，如上 _所述地減少量子化雜訊。使用擴展的時空抖動增加了可用的灰階準位。可是，這些可用的灰階準位的間距不是均句@，而且也不依照所需要的在感知意義上量子化過的對數間距（perceptual ly quantized logarithmicspacing)。這不是一個問題 > 吾人可把較高位元度的線性數據空間，、經由-個表寺各映射爲灰階曲線，該表格的一些數值被選擇得可把輸入數據放置到最靠近的輸出數值處，而該輸出數值在所需要的輸出亮度準位上與最鄰近的點相 _對應。在本技術中已知道有一些帶有隨機或僞隨機（pseud〇 random)雜訊於量子化前附加在一個信號上的演算法^在本技術中已知道的方法可概括如下： noise Q X —> Xno i sy ~^ g Q X no i s\ g+noi se S Q Xno i sϊ 37

X 1284871 數據Σ 人腦量子化器顯示器人眼影像數據可以是· u 疋·頌比、非量子化形式，例如來自CCD或光導視像成像管（Vid i Pnn · · l 、〆 VIdicon imaging tube)的影像數據，戋者是高位元度數位形式（因而先要予以量子化）這兩者之一，這些形式的數據皆具有附加其上的高頻率、低對比、空間或時空 noise ;該數據然後經歷量子化Q，減少任何特殊數據樣本點的位元度；該數據然後把一個灰階曲線應用到顯示器上；該數據當由人眼審視和用人腦解譯時，n〇ise表示何時由人類眼睛的時空回應加以濾光，n〇ise-i表示把雜訊的量子化（n〇isy quantization)轉換、濾光成爲恢復影像的連續的數據，從而人眼像感知意義上線性地那樣對顯示器灰階作回應。這個系統要求顯示器的灰階非常精確地與量子化器匹配，該量子化器可被放置在一個獨立分開的成像系統（separate imaging system )内，以産生來自人類視覺系統正確的回應。下列實施例，是根據本發明的一些原理所獲得，供與灰階管線一起使用，它可增加一些灰階縮放數值的數目： g"1 Sp noise Qf-1 f g+noise 1

x — g-1x — g-1xP — g-1xPn°isy — Qr^^isy — Qglx,n〇isy — xP 調節處理 Σ 灰階量子化器顯示器人眼人腦 38 1284871 在這樣一個系統中，影像數據通過所需要的灰階曲線加以調節，該所需要的灰階曲線當然真實地正在把一個以前在感知意義上量子化過的影像數據集，映射爲一個較深的（較高的）位元度的亮度數據集，繼之以影像處理：例如次像素着色、縮放、或其他的影像變換Sp，它要求數據可能是在線性亮度表達空間（linear luminance representation space)内。於所有的影像處理之後，把noi se附加到該影像上，繼之以一個量子化步驟，該步驟還含有供顯示設備用的灰階校正函數 Qf 1。接觸一個例子的一些細節：該影像可能是8位元在感知意義上量子化過的影像數據集，該影像數據集於通過所需要的灰階曲線加以預先處理時，根據要求被轉換爲一個準確和精確的11位元到16位元的線性亮度數據空間。影像處理容許把一些八（8 )位元的熵（entropy )，當加以濾光時，轉換成表達爲真實的九（9 )位元’也可能達到十一（11 )位元的影像熵數據（image entropy data)，它仍舊在十一（11)位元到十六（16 )位元的線性亮度精確度内。可是，顯示器只具有一些八（8)位元’或甚至更低的六（6)位元的驅動器。輸出灰階補償對照表（output gamma compensation look up table) 或其他函數產生器，根據顯示器的一些驅動的要求，只以八（8 ) 位元或六（6 )位元輸出該數據。因此，輸出灰階補償對照表 (LUT = Look Up Table)，或者其他的函數產生器也都可用爲量子化器。輸出灰階補償對照表具有輸入到輸出的、由顯示設備的真實傳遞函數所確定的映射，從而給出一個與顯示器接近的匹配，如先前所解釋的那樣。通常，在已有技術的一些系統中，顯示器的真實的量子化過的灰階傳遞曲線，應當非常緊密 39 1284871 匕近所而要的系統灰階’因爲如若不然，一些量子化的誤差將不知不覺地發生並引起某些影像扭曲。但利用此系統，該傳遞函數可以幾乎是任何單調函數（monotonic functi〇n)，由於當精確地量子化爲顯示器的傳遞函數時，所附加的雜訊可以建個接近理想的時空抖動系統’該系統將容許人類眼睛對灰階預先處理和影像熵轉換的準確和精確度做出回應，即使當使用些較低位元度的驅動器時。但使用所述的一些逼近仍然有好處的，於该情況，雜訊的振幅必須與顯示器的局部量子化間距的振幅匹配。如果量子化過的輸出跟隨在一個基本上接近理想的在感知意義上量子化過的輸出之後，從而所需要的雜訊的振幅被維持處於一個常數的感受對比度，如下面將加以討論的。爲該系統所選擇的雜訊，可以是任何被認爲是能爲觀衆所接足的。匕可以疋一個藍色雜訊，或一個特定的圖案，該雜訊或影像越是大而複雜（不帶有一些在顯示時將會令人討厭的低時工刀1 )，該系統的總性能就越佳。可是，對於較大的、更爲複雜的一些雜訊源可能帶來一些經濟上的花費。所以，爲了減少一些量子化的人爲影像，可能需要提供一種商業上合理的雜訊源。另外一個實施例可能會減去顯示器的動態雜訊，該動態雜訊可能含有一些不需要的低時空對比度分量，這些是可以看見的’因此對於人類眼睛也是令人討厭的。這樣的雜訊可能含有由於顯示器内點反轉變換（dot inversion)或其他一些操作而引起的點填動或閃爍（d〇t crawl or flicker)。 1284871 口日守二抖動疋一種常見技術，用來增加一些數位化平面顯示器的位元度。生成這樣抖動的一種方法，是建立具有某一形狀的雜訊圖案，並把它加到信號上。其他一些已有技術的系統曾使用過白色雜訊、綠色雜訊、或藍色雜訊。按照一個實施例，通過建立一種用鈍化遮罩（unsharp masking)所形成特殊形狀的雜訊圖案，而該遮罩能使得次像素着色用的空間反色度混 /肴的濾光器（spatial anti_chromatic aliasing 與特定的平面顯示器的一些色彩次像素安排匹配；該雜訊可只以那些色度空間頻率分量（chr〇matic spatiai faquency component)的形式被生成，而在那些分量中沒有亮度信號存在。其優點是：它能夠以一些相同的、通常超出一些真實信號之外的空間頻率，把時空信號基本上放置在螢幕的色度通道 (chromatic channel)上。這可以減少時空抖動圖案將把顯示器上任何真實信號遮蔽起來的機會，保持真實信號易於被檢測，且與人類視覺系統的自適應性無關。另外，由於鈍化遮蔽掉的雜訊是高時空色度信號，如果帶有任何非常小的網路亮度信號（net luminance signal)，該雜訊可以放置在一些色彩次像素上一這些色彩次像素被設計得處於較高空間頻率，留有間隔較緊密地在一起，而不能分解爲一些單獨分開的色彩。該色度雜说對於觀衆將是不可見的。因此，爲了方便起見，該雜訊由於是紫外線。在本技術中被敍述爲uv(ultra_Vi〇let;紫外線）雜訊。按照本發明的另一種狀況，該雜訊信號被鈍化遮罩構成某種形狀’而剩餘的色度雜訊信號則基本上在一些空間頻率中發生，而這些空間頻率可通過一些影像信號濾光操作來過濾掉。 1284871 檢驗第11A、11B和11C圖，建立「不可見雜訊」過程的第一步是建立兩個或三個互相完全不相關的數位白色雜訊源 (completely de-correlated digital white noise source) ° 建立這些雜訊源的一種方法是使用一個單一的、具有所需要的位元度的偽亂數產生器’作爲一個數位白色雜訊產生器 11 05，而且把這些數位拆分成兩個或三個數位流，利用一個解多工器函數（demux function)l 11 0或111 5，在它們之間交替變化。如第11A」所示，是一個用來對一些3 —原色，紅綠藍，顯示系統生成色度UV (紫外線）雜訊的系統11〇〇，一個白色雜訊信號由一個單一的數位白色雜訊產生器u 〇5來生成，然後被一個1:2解多工器函數1110拆分爲兩個互相不相關的白色雜訊信號。這兩個雜訊信號被饋送到一個UB色彩空間到rgb (紅綠藍）色彩空間的轉換器112〇。爲了更佳的性能，用於轉換演算法、色彩空間變換矩陣的一些亮度係數可根據平面顯示器的一些測定來形成，不可見雜訊即被顯示在該顯示器上。這了減/、串θ ( cross talk )進入亮度通道（iuminance channel)。轉換器的亮度信號輸入被設置成任何適當的常數，爲了方便起見此處設置爲5〇%。對於LAB色彩空間到RGB色彩空間的轉換器1120,被輸入到的一些色彩輸出中的一個的雜訊#號的大小可以被調節或縮放，以顧及一些藍色到紅色/綠色的焭度差別，如果不加以縮放，該雜訊信號的大小結果將在 B (藍色）輸出信號上形成大振幅的雜訊。在第11A圖中，該縮放顯示於LAB色彩空間到RGB色彩空間轉換器的B (藍色）輸入上。從而縮放因子（scaHng fact〇r)可以是來自藍色縮 42 1284871 放（B-scale)函數輸入113〇的一個分數形式的乘數 (fractional multiplier)。轉換的輸出被貯存作爲一個n X MxP的數據集，NxMxP表示具有p個幅長度（frame length) 的、尺寸爲N x Μ的「影片」（_ie)。另一個步驟可以建立鈍化遮罩（即經過一個低通濾光器 (low pass filter)傳送信號），或者，作爲替代地，經過一個高通濾光器（high Pass filter)傳送信號（圖中未示出）。馨來自以上步驟的數據集利用一個適當的平滑濾光器 (smoothing filter )加以濾光。於此情況，該平滑濾光器可以非常類似於用來對次像素實行影像信號濾光的濾光器。這可建立一個減縮了的樣本計數數據集（reduced sample c〇unt data set)，該數據集已曾經過濾光，來把任何在次像素着色情況中可能與顯示器上的一些色彩次像素的圖案相混淆的信號去掉。另外，該濾光器可以是其他的平滑、低通滤光器。於再另一個實施例中，它可能需要對「影片」空間地和時間地加籲以濾光，所以，該濾光器可能是三維、多幀重叠的（〇verlapping frames) 〇由於在操作中，「影片」可能被時空地，像瓦片那樣平舖 (tiled)在顯示器上，從而不需要容許一些未被濾光的變化跨越瓦片的一些邊界線（boundaries of the tile)，該「影片」可能在進行濾光操作期間像瓦片那樣地被平舖，所以鈍化遮罩可橫跨瓦片的一些邊界線，進行空間地和時間地兩方面的操作。也就是說，當在數據的邊緣處對一個數值進行濾光，濾光操作將做捲繞，以對數據集的其他側的一些數據進行取樣。在某些實施例中，這可以發生於「影片」數據集所有的三個座 43 1284871 ‘軸内，或者於其所有的六個面上。這可保證介於那些瓦片之間沒有邊界線。乂下日守空低通濾光器的核心（kernel )可能是有用的· 幀（frame) p—i 0 -^~----- 0.03125 ------- 0 .125 一~' ^ 0.03125 0 0.03125 —. 0 — 幀P 0 0.0625 0 0.0625 0. 25 -- 0.0625 0 0 0-0625 幀P+1

該所开> 成的渡過光的「影片」樣本可從原始「影片色彩平面中減去，以産生一個有符號數的「影片|」'冬個」，它僅 44 1284871 僅含有高時空頻率uv (紫外線）雜訊。一個平均的亮度準位 (例如，5 0 %或其他適當準位）可被加回到該r影片」上，把信號負的一半移動回到正的，以便作爲一些無符號的二進位數字加以貯存。應當注意：該結果所形成的雜訊時空頻率的機率密度函數（probability density function)將已被由白的移動爲紫外的’所有被平衡過的皆成爲不可見的。

同樣，還應當注意：以上帶有用於在一些新型次像素安排上的區域重新取樣次像素着色的濾光器的相似性，於以上結合引用的些專利申請書中冒加以敍述。按照一個實施例，使用 -些相似的濾《器來建立鈍化遮罩，可僅把高空間料色度雜訊留在某些空間頻率中，在對所述的—些新型次像素安排進行次像素着色期間，該高空間頻率色度雜訊則被過濾掉。因此，斤被引入的雜訊對所形成的影像不會有妨礙，該影像則是由在所述的些新型次像素安排上進行所述的像素着色所形成。 Γ %!艰如何遷立用於一些RGB (紅綠藍）顯示 1且古二：見的雜訊」。在那個系統中，吾人是通過生成- 季續對多_ 2度的^機色彩來進行。這樣做，是因爲人類視覺化的敏感小於對亮度中變化的敏感。該雜^ 方、> ％所，所以應把它放在人類視覺難以見到它的地方。廷然後，繼之w % > μ η 制在某些高時空頻率遮罩，絲色度雜訊基本上被限在一個RGBW (红綠誃a、可具有-個更佳的機：：=、或其他多原色顯示器中’吾人數學中的歧義。在R;BW :減該雜訊。在這些顯示器中，存在 (、、工綠藍白）有著許多色彩，它們映 45 1284871 射成的色彩與人類視覺系統所感受到的相同。例如，如果吾人在某一色彩中增加w(白色），吾人則能夠通過減低R(紅色）、 G (綠色）和B (藍色）來再産生相同的色彩對此進行補償。 RGBW (紅綠藍白）所有的、可産生該相同色彩的一些不同的組合，被稱爲那個色彩的一些條件等色（metamer)。這爲吾人創造了機會，來做更佳的隱藏雜訊的工作。替代把雜訊僅隱藏在色度之内，雜訊也可被隱藏在一些條件等色中。另外，根據本發明的另一種狀況，吾人可以使用常數色度輸入的一些rgb (紅綠藍）色彩，把雜訊完全隱藏在一些條件等色内。如上所述，爲了對RGB (紅綠藍）顯示器生成雜訊，吾人月b以某些帶有固疋冗度的隨機色彩作爲開始。爲了對rgbw(紅綠藍白）顯示器生成雜訊’吾人可以把—個隨機擾動 (perturbation)加到該隨機色彩的白色上，並且然後修正 RG (紅色、綠色）和B (藍）色來進行補償。隨機擾動可以是正的或負的’並具有均勻機率分佈或高斯機率分佈“…議 or Gaussian distribution)e 如在 RGB (紅綠藍）隨機雜訊生成中那樣’這將偶然性地會形成一些色彩，它們位於色域外 (out of gamut)。當發生這種情況時’吾人可以廢棄該色彩，並在生成一個新的RGB (紅綠藍）隨機雜訊之上重新開始，直至找到-個有效的條件等色爲止。對於一些則（紅綠藍）顯不器，這些隨機色彩以上述的相同的方式加以使用。重申一次，這些隨機色彩被集中到小雜訊「影片」的一些鴨内。於該「影片」之中，這些幢在空間而且還在時間這兩者内，從幢到幀地被低通遽光。在該「影片」以此方式已㈣光之後，它被像素對於像素地（pixeHQr_pixel)從「影片」未濾過光的 46 1284871 複製中減去，産生一些最後的雜訊表格。這些雜訊表格像瓦片那樣k跨輸入影像被平舖著，而且在影像處理（如有需要，尚可包括到RGBW (紅綠藍白）的轉換）之後和在灰階量子化步驟之前，被加到每個像素上，如第12A和12B圖所示。以上爲生成一些隨機條件等色所概述的一些步驟之一，是於W(白色）原色已被隨機地擾動之後對其他一些原色進行修正。在RGBW (紅綠藍白）的情況中，可能有著一種線性關係介於W(白色）中變化之間，並可能有著一種對於其他一些原色的補償變化（compensating change)。當把一個數值^加到 W (白色）上時，R (紅色）原色必須具有一個數值加於其上，G (綠色）原色必須具有一個數值"動加於其上，而且 B (藍色）原色必須具有一個數值#動加於其上。這三個縮放因子通過求解以下的矩陣方程式可以找到：

= W2X.N

方程式1 W2X爲把RGBW (紅綠藍白）的一些色彩轉換爲CIE χγζ : 原色數值（tristimulus values)的矩陣。如在併入本文參考的專利申請書中所討論的’該矩陣可由一個RGBW (紅綠藍白〕顯示器的-些色度和亮度的測定來生rgbw(紅綠藍 1284871 白）二數值中的一種中性灰色（neutral grey color )。因此’被一個隨機色彩（它可能是r的一個函數）擾動’然後轉換成爲CIEXYZ的一個色彩，應當產生與轉換原始色彩的CIEXYZ的三原色數值。m是一個4χ3矩陣，可是求解上述方程式的過程可被減縮成帶有三個未知數：㈣々叽的三個方程式，它們可利用標準的矩陣代數來求解。一旦這： W對於-個給定的顯示器被計算出，則可産生那些隨機的條件等色。〃應當注意：以上方程式是在假設w (白色）原色經過—個亂數加以修正’而且其他一此肩多姑攸了八犯二原色被修正而得到補償的寫出的。另-個實施例可以替代地對一些原色中的一個進正，並對其餘原色的—些縮放因子進行計算，曉：以上的方程式將爲任何具有4 —原色還應知

(Red、Green、Blue 和 Cyan,紅綠藍主夕:例如 RGBC 嚴月）系統工作。在一些情況下，當多原色系統具有招七θh^ 於4個原色時，JL方程式疋類似的，但它可能需要使用一種不_ 、叮兵万慮-個帶有紅色、綠色、藍色、f色和白同的途徑。例如，考

(Red、Green、Blue、Cyan 及 White，匕终t作爲原色的 RGBCW 綠藍青及白1 u 於此情況，該方程式將如方程式2 : 」的系統。 M2X· N + :Μ2Χ·Ν 方程式2 48 1284871

此處M2X爲把RGBCW轉換到CIE χγζ的矩陣，它仍可由來自顯示器的-些測定的結果來生成’ * Ν現在則爲—個^謂的數值。試以傳統方式使用符號來求解，結果將得到三個方程式和四個未知量（mR、raG、動和me)。這不可能求得解叉，因爲沒有唯一的解.可是，該方程式組的許多個解中的任;一個在一些實際使用上皆完全足以滿足要求。一種數值求解程式能夠找到一組將進行工作的縮放因子。在一些實施例中，可能^ 要防止求解器（solver)找到的是一些「退化」（㈣贿二）解’例如’所求得的-些縮放因子中有—個或多個成爲零時，則它是「退化」解。一個作爲替代的實施例，完全不可能通過求解方程式2來找出那些條件等色，但利用一個數值求解套裝軟體可直接找出那些條件等色。例如，一個求解器可解出以下的方程式：

R

G M2X· = Μ2Χ·Ν

B

C W + r 方程式3 此處W和r爲已提供的數值，而求解器則必須對RGB (紅色綠色、藍色）和C(青色）找到一些數值，它們可在ciexyz 些數值中産生色彩N。把像如此的一個數值求解器使用在一 49 1284871 個顯示器的管線内可能太慢了。可是該過程可以預先離線 (off-line)進行，生成一個隨機雜訊表（rand〇m n〇ise table)’因此演算法的速度不應是個問題。這樣，在現代個人電腦中，幾秒鐘内可生成數萬個條件等色。一些隨機雜訊表對於GRB 是一幅類似的圖，顯示出第11A圖顯示出GRB (紅綠藍）一些 (紅綠藍）是如何生成的。第圖是一一個數位色度高時空頻率對於一個RGBW (紅綠藍白）顯示器 •是如何生成的。如第11B圖所示，它是一個用來對於二些' 4_ 原色，RGBW (紅綠藍白），顯示系統生成色度ϋν (紫外線）時空雜訊的系統1101，一個白色雜訊信號可由一個單一的數位白色雜訊產生器1105來生成，然後通過一個1:3的解多工器函數1115分成三個互相不相關的白雜訊信號。這兩個雜訊信號被饋送到一個由LAB色彩空間到RGB (紅綠藍）色彩空間的轉換裔1120。爲了最佳性能，用於轉換演算法，色彩空間變換矩2内的-些色彩原色的亮度係數是來自平面顯示器的一二測疋〜果不可見的雜訊」將不會顯示在該顯示器上。這將減少它處傳來的雜訊進入亮度通道。轉換器的亮度信號輸入被設置爲任何適當的常數，爲了方便起見，此處設置爲⑽。對於LAB色彩空間到RGB色彩空間轉換器112〇，被輸入到的一些色衫輸入中的一個色彩輸入的雜訊信號的大小可以被調節或縮放，以顧及一些藍色到紅色/綠色的*度差別，如果不加以縮放，該雜訊信號的大小結果將在B (藍色）輸出信號上形成大振幅的雜訊。在第11B圖中，該縮放示於LAB色彩空間

到RGB色彩空間轉換器的B (藍色）輸入上。從而縮放因子可以是來自藍色 50 1284871 的乘數’減少B (藍色）輸入的數值。對RGBCr (紅綠藍青紅，）色彩空間到wb，w，（紅，綠，藍’白’）色彩空間的轉換器1150操作的檢驗，可通過參閱第 11D圖來做到。利用RGB (紅綠藍）色彩空間到rgbw(紅綠藍白）色彩空間的轉換器1160,可接受一個RGB (紅綠藍）的色彩並轉換成一個RGBW (紅綠藍白）的數值。一個亂數r被接爻’並被附加到W (白色）數值上來産生ψ，（白，）。進行一種補償計算（(^&以（^1(；111以丨〇11)1170，對一些1{(^(紅綠藍）的數值因W(白色）中的變化而進行補償（利用由方程Si所計算出的一些動、叫和mB的數值），給出一些試探性的R，G，B，W，（紅，綠’藍’白’）的數值。如果這形成一個色域外的色彩則色域外測試檢測器（Out Of Gamut Test Detect〇r) 118〇，可使操作過程忽略該結果形成的色彩，並等待其次一個色彩和隨機擾動。一旦一些足夠有效的隨機條件等色已被生成，填充隨機雜訊「影片」所有的幀，該「影片」即被加以低通濾光（1〇w pass filtered)並從「影片」的一個未經濾光的複製（n〇n-filtered copy)中減去，産生最終的時空雜訊樣本。如第11C圖所示，它是一個系統ι1〇2,用來爲一些5一原色， RGBWC (紅綠藍白青），顯示系統生成色度ϋν (紫外線）時空雜訊，一個白色雜訊信號可由一個單一的數位白色雜訊產生器 11〇5來生成，然後通過一個1:3的解多工器函數1115把它分成二個互相不相關的白雜訊信號。兩個雜訊信號被饋送到一個由LAB色彩空間到RGB (紅綠藍）色彩空間的轉換器丨丨2〇。爲 51 1284871 了最佳性能，用於轉換演算法，色彩空間變換矩陣内的一些色彩原色的亮度係數是來自平面顯示器的一些測定結果，「不τ 見的雜訊」將不會顯示在該顯示器上。這將減少它處傳來的雜訊進入亮度通道。轉換器的亮度信號輸入被設置爲任何適當的常數，爲了方便起見，此處設置爲50%。對於LAB色彩空間到 RGB色彩空間轉換器1120,被輸入到的一些色彩輸入中的一個色彩輸入的雜訊信號的大小可以被調節或縮放，以顧及一些藍色到紅色/綠色的亮度差別，如果不加以縮放，該雜訊信號的大小結果將在B(藍色）輸出信號上形成大振幅的雜訊。在第 11C圖中，該縮放顯示於LAB色彩空間到RGB色彩空間轉換器的B(藍色）輸入上。從而縮放因子可以是來自藍色縮放 (B-scale)函數輸入1130的一個分數形式的乘數，減少β(藍色）輸入的數值。對RGBr (紅綠藍紅）色彩空間到r，g，b，Ct (紅，綠，藍，青，白，即非線性紅綠藍白）色彩空間的轉換器丨丨55操作的檢驗，可通過參閱第11E圖來做到。利用RGB(紅綠藍）色彩空間到RGBW (紅綠藍白）色彩空間的轉換器ιΐ65，可接受一個 RGB (紅綠藍）的色彩並轉換成—個rg則（紅綠藍青白）的數值。該轉換器可使用在併人本文參考的專射請書或類似文獻中所揭不的一種演算法。一摘g丨叙 , 、异天個亂數r被接受並被附加到W(白色）數值上來産生w，Γ白，；隹t 座玍白）進仃—種補償計算1175，對一紅綠藍青）的數值因w(白色）中的變化而作補償，，崎出-些試探性的R，G’B，c，w’a、mw^4 ::利用由方程式2所計算出的-些縮放因子，或利用-個數值求解套裝軟體直接找出如方程式3中的—⑧祕（紅綠藍 52 1284871 青）的數值。如果這形成-個色域外的色彩，則色域測器1185可使得操作過程忽略該結果形成的色彩，並等待下一個一個色彩和隨機擾動。同樣的處理過程，可被用|邕 yfra -HHt / ^ 一攸用采爲一個帶有任何數目原色的顯

示器生成數位白色雜訊。如果該多原的顯示器不具有一個W (白色）原色，這些原色中的任意—個可被用來作爲接受隨機擾動的「基底」原色（base primary)。 •—旦隨機雜訊「影片」已被生成’它基本上可以在任何系統中被使用，該系統可以是RGB (紅綠藍）、RGBW (紅綠藍白）、 RGBCW (紅綠藍青白）、或任何多原色系統。它顯示於第12八和12B圖中，雖然在RGBW (紅綠藍白）或其他一些多原色系統的情況下，影像處理可包括從其他某些色彩格式到該多原色色彩空間的轉換。該轉換可在時空雜訊被加到信號上之前進行0 在UV (紫外線）雜訊的貯存成本與有效位元度增益 φ ( effective bit depth gain )之間存在著一種折衷 (tradeoff)。「影片」越大，理論的有效位元度增益越大。這將引起貯存一些較大尺度的「影片」的成本。另一個考慮由於雜訊「影片」像瓦片那樣的平舖引起一些時空信號，儘管進行了某些濾光操作，而仍會產生可見的人爲影像的可能性。最終雜訊「影片」是具有與被顯示的影像源相同的尺度。這對於一些商用的系統潛在地存在著成本過大。如果吾人考慮到人類視覺系統在每度5周（cycles/0)與每度10周之間具有一個峰值空間對比靈敏度（peak spatial contrast sensitivity)， 53 1284871 雜訊樣本的尺度在一個給定的顯示器上應當匹配，或該尺度猶微大於每度1/5周。比每度1/5周過分大的一些樣本，很可能展現出某些陡然縮小的回送（steeplydiminishing return)。比每度1/5周過分大的一些樣本，可能展現出某些不需要的、可見的次谐波頻率（sub-harmonic frequency)。另外，某些小的「影片」樣本可能不具有一些充分明顯的狀態，通過該狀態可根據需要來建立某些抖動過的灰階準位。因此較高密度的顯不器可受益於某些較大的雜訊「影片」。樣本的時間深度 (time depth of sample)可被選擇，從而它基本上可爲或長於4赫（Hz )時的峰值空間對比靈敏度。因此，對於一個6〇赫（Hz )的顯示系統，一個好的雜訊「影片」的長度可以是 15或者16幀，也有可能達到32幀。由於濾光操作，可合理. 地確定·於限制「影片」尺寸比較低的情況下，在「影片」中不會存在某些時空頻率。可見的UV (紫外線）雜訊信號可被截斷，以便與將被使用 _ 的灰階官線中所需要的雜訊信號匹配。雜訊的振幅可被調節得足夠高，以致附加到任何特殊影像信號數值上的該雜訊，可引起量子化器在兩個或更多輸出量子化數值之間抖動。應當注意：對於一個在感知意義上編碼的灰階置子化器’該雜訊的振幅可能在明亮的信號區域内比較大，而在陰暗的信號區域比較低。可是，由於人類視覺系統對於陰暗區域内的一些信號，包括雜訊，比較敏感，一個雜訊信號，其振幅大得足以在明亮信號區域内建立一個所需要的抖動，該雜訊信號可能在陰暗信號區域内是令人看起來覺得討厭。因此，可能需要在該雜訊附加到影像信號上之前，對雜訊信號的 54 1284871 振幅加以縮放。第12 A圖所示，是按照一個實施例使用時空雜訊的影像處理系統1200的一個框圖。一個來自影像源121〇的、先前在感知意義上已量子化和編碼的影像1220被進行修正、灰階調節，而把數據集轉換成爲一個線性的亮度運算式，然後可根據該線性的亮度運算式利用影像處理函數123〇進行運算。與此點處，處理後的影像數據被乘以來自時空雜訊源 1250的時空雜訊成爲1255。該乘法的乘積被加到處理後的影像數據上成爲1 260。結果所形成的雜訊信號被一個灰階量子化器函數1270在感知意義上進行量子化，而該灰階量子化器函數和顯示器1280匹配。在第12 A圖所示的影像處理系統12 0 0中，附加到處理後的影像上的雜訊信號的振幅，近似地爲所需要的，因爲在感知意義上進行編碼的量子化器1270，當信號的亮度增加時5具有一些單調遞增的量子化時間間隔（monotonical ly increasing quantization interval)。可是，對於和一個非理想傳遞曲線 (例如第7A圖中的曲線）的顯不器的一些量子化過的輸出數值相匹配的灰階管線，可能需要對於每個影像信號亮度域 (image signal brightness domain)進行時空雜訊的振幅縮放，以匹配量子化時間間隔。圖12B所示是一個影像處理系統 1 205 ,該系統利用一個新的函數，量子化補償函數 (quantization compensation function) 1240 對時空雜訊振幅執行這樣的非理想量子化時間間隔的縮放。這可以利用一個對照表，或其他適當的函數產生器來具體實現，該產生器根據所接收到的一個影像數據信號，輸出一個和處於那個信號數值的量子化器1275的量子化時間間隔有關的（或爲量子化時 55 1284871 間間隔函數的）數值。如賣經指出的：關於一些固定的抖動圖案，最後所得到的、由顯示器所感受到的數值，由於量子化時間間隔級數 (quantization interval progressi〇n )的非線性本質 (non-linear nature)可能被偏移爲另一個數值，而不是所需要數值。這些真實的數值是位於直的弦線上，該弦線則形成於彎曲的傳遞曲線上的一些抖動點之間。可能需要借助通過放 φ大該傳遞曲線來調節一些量子化數值；或者，如果傳遞曲線是接近理想的話，就選擇一些與帶有某一較大灰階的曲線匹配的數值；或者對於非理想的傳遞曲線，選擇一些帶有較大二階導數的量子化數值，來對此進行補償。如果一些適當的數值被選定，則所形成的曲線可緊密地逼近所需要的基於感知的傳遞曲線。把本發明的幾個方面組合起來證實是有益的。例如，把多個固定的空間雜訊和一些帶有上述時空抖動系統的量子化表 _組合起來。其他的一些組合也將會引起本技術知識淵博的人士的關注。儘管本發明引用一個示範性實施例來加以描述，但熟習本發明的技藝者應瞭解，在不脫離本發明範疇的情況下，可對本發明做出各種修改，或者對此間的某些元件以均等物加以替代。此外’在不脫離本發明基本範疇的情況下，根據本發明的教示’可對本發明做出許多修改，以適應某一特殊的情況或材料。因此’本發明並非僅限於以考慮做為實現本發明最佳模式而加以揭示的特殊實施例，而是包括所有落在所附的申請專利 56 1284871 範圍内的所有實施例

1284871 【圖式簡單說明】第1A圖：顯示出一種量子化函數，其將兩個連續的輸入數值映射爲一個輸出數值。第圖：顯示出一種量子化函數，其跳越一個輸出數值，將兩個連續的輸入數值映射爲一個輸出數值。第2A圖：顯示出一種輸入灰階函數，其將一些非常低的輸入數值映射爲擴展值域（expanded value domain)中的零。第2B圖：顯示出一種輸入灰階函數，其以某一線性方式對較低端進行映射’以避免把多個輸入數值映射爲相同的輸出數值。第3A、3B、3C及3D圖：顯示出輸入灰階函數映射的一個子集’及其後續的處理。第4A圖：顯示出某一顯示器傳遞的一些測定點。第圖員示出通過第4A圖的一些測定點的一根插補曲 •線。 Μ 4 C ffl · δι ~ 、不出弟4B圖的插補曲線，其沿準位軸以固定時間間隔予以採樣。第4D圖：顯+山 ’、出第4B圖的插補曲線，其沿左側垂直軸以固定時間間隔予以採样^ 第5A及5B圖· 一 • *，、、員示出産生一些量子化準位的另一個替代實施例。第6圖：顯示屮上印~根理想化的、取對數的灰階曲線，j：旦有一些在感知意義μ 八’、上專間距量子化過的點，這些點被映射爲一 58 1284871 -在感知意義上均勻間距的、量子化過的輸出能量。第7A圖.顯不出一根非理想的顯示設備傳送的灰階曲線，二具有一些等間距的輸出數值，導致産生一些在感知意義上非二勻間距的、量子化過的輸出能量。第7B圖：顯示出第7B圖的非理想的顯示設備傳送的灰階曲線’其具有-些非均句間距的輸人數值，導致産生第6圖的一些在感知意義上均勻間距的、量子化過的輸出能量。

第8圖：顯示出第7B圖的經過調節的量子化曲線，其具有一些弦線，在這些弦線上一些量子化過的輸出之間的抖動將産生一些附加的量子化過的輸出。第9A圖：顯示出第6圖的理想化的灰階曲線與第7A圖非理想的灰階曲線在一起的情況，用來說明由於該兩灰階曲線呈現在同一顯示器申所引起的固定圖案雜訊。第9B圖：顯示出第9A圖的固定圖案雜訊，其用來增加灰階縮放能力，並從而減少顯示器的量子化誤差。第10A、10B、IOC、10D、10E及10F圖··說明影像通過灰階管線加以處理的一些影像數據集。第11A、11¾及11C圖：爲一種方法的框圖，該方法分別對於RGB、RGBW及RGBCW顏色爲原色系統生成紫外線時空雜訊。第11D及11E圖：分別爲在第11B及11C圖的某些功能框基礎上加以展開的框圖。第12A及12B圖：爲顯示器的一種使用紫外線時空雜訊影像處理系統的框圖。 59 1284871 第13圖··爲顯示系統中的一種灰階同步時鐘的框圖。

【主要元件符號說明】 600 傳遞曲線 601 垂直軸 605 準位軸 610 間隔 620 準位點 630 光學亮度準位 700 傳遞曲線 710 輸入 720 點 735 光學亮度準位 810 點 820 點 823 輸出亮度準位 825 輸出亮度準位 829 輸出亮度準位 830 點 839 輸出亮度準位 905 輸出亮度準位 906 亮度準位 907 亮度準位 910 輸入準位 915 輸入數值 920 點 925 點 930 點 935 點 940 點 960 點 965 點 970 點 1010 影像數據集 1020 影像數據集 1030 影像數據集 1040 影像數據集 1045 輪廓 1050 影像數據集 60 1284871 10 5 5 邊緣 1100 系統 1102 系統 1110 解多工器函數 1120 色彩空間轉換器 1150 色彩空間轉換器 1160 色彩空間轉換器 1170 補償計算 1180色域外測試檢測器 1 200影像處理系統 1210 影像源 1230 影像處理函數 12 5 0時空雜訊源 12 6 0影像數據的處理 1 275量子化器 1285 顯示器 1 3 0 4線性化時鐘 1308 灰階表 1312影像處理器 1316 顯示器 I 060影像數據集 1101系統 1105數位白色雜訊產生器 1115解多工器函數 1130藍色縮放函數输入 1155色彩空間轉換器 1165色彩空間轉換器 1175補償計算 II 8 5色域外測試檢測器 1205影像處理系統 1 220灰階處理 1240量子化補償函數 1255時空雜訊 12 7 0灰階量子化器 1280顯示器 1302軟性灰階同步時鐘 1306計數器 1 31 0比較器庫 1314驅動器 61

Claims

1284871 十、申請專利範圍 1、一種用於減少顯示系統中量子化誤差之方法，該顯示系統包含一影像源、一影像處理引擎及一顯示器，該方法包含步驟：產生一雜訊信號；縮放該雜訊信號，該縮放取決於一影像信號；將該縮放過的雜訊信號與該影像信號相加，成爲一個組合 "ί§號，及量子化該組合信號。 2、一種顯示系統，其包含：一顯示器，具有一輸出回應曲線；一輸入灰階表；線性的影像處理；及一輸出灰階表_，其中該輸入灰階表係根據該顯示器的輸出 _回應曲線的數據產生，且該輸出灰階表係由該輸入灰階表所產生’並且該輸出灰階表實質上為該輸入灰階曲線之倒數。 3、依申請專利範圍第2項之顯示系統，其中該輸入灰階表的數據修正成使得對於暗影像數據數值具有等於或大於i的斜率。 4、依申請專利範圍第2項之顯示系統，其中在產生輸出灰階曲線數據之前，該輸入灰階表的數據被截斷成整數。 5、依申請專利範圍第4項之顯示系統，其中該被截斷的輸入 62 1284871 曲線用作一組的控制點，以產生輸出灰階表。 6、一種顯示系統，其包含：複數個發光區域，對於輸入影像數值具有一輸出線性回應：及灰1¾函數產生器，包含複數個脈衝寬度調變計數器，使得該灰階函數產生器建立一個非線性顯示回應。 7、依申請專利範圍第6項之顯示系統，其中該顯示器為一有 φ 機發光二極體顯示器。 8、依申請專利範圍第6項之顯示系統，其中該非線性顯示回應實質上與人類眼睛的回應相匹配。 9、 -種對於-顯示线產生—時空雜訊之方法，該方法包含步驟：建立複數個第一影像幀（丨随代frame)，每個第一影像幀包含複數個隨機的色彩； φ 冑立複數個第二影像幢，該等第二影像幅包含來自該等第一影像幀的濾過光的影像數據；建立複數個第三影像幀，該等第三影像幀包含該等第一影像幀及第二影像幀的一個函數。 10 ^依申請專利範圍第9項之方法，其中該建立複數個第一衫像幀之步驟，另包含產生複數個隨機色彩，其中該等隨機色彩包含一實質上爲常數的亮度及一隨機的色度分量。 11、依申請專利範圍帛10項之方法，其中該常數亮度數值大約爲50% 〇 63 1284871 12、依申請專利範圍第1〇項之方法，i 乃法其中該等隨機色彩產生於L*ab空間内，該T*ah办丄 ^ _ 这L北二間由實質上爲常數的L*以及實質上爲亂數值的a與b所構成。 13、依申請專利範圍第12項之方法，纟中該等隨機色彩由 hb空間轉換成—空間群’該群包括：職（紅綠藍）空間、RGBW (紅綠藍白）空間、RGB(：w (紅綠藍青白）空間及多原色的色彩空間。依申叫專利圍第9項之方法，其中該建立複數個第二影像幢之步驟另包含來自該等第一影像幅的低通渡光的影像數據。 15、依申請專利範圍第14項之方法，其中該低通濾光爲空間濾光。 16、依申請專利範圍第14項之方法，纟中該低通滤光爲時間濾、光。 17、依申請專利範圍第14項之方法，其中該低通渡光爲時響空濾光。依申明專利範圍第14項之方法，其中該低通濾光另包 3藉由纏繞影像數據進行濾光。依申明專利範圍第18項之方法，其中該纏繞影像數據包含有一影像幀。依申明專利範圍第18項之方法，其中該纏繞影像數據匕Γ來自0亥等第一影像數據幢的第一幢的數據，以及來自該等第一影像數據幀的最後一幀的數據。 64 1284871 21依申清專利範圍第9項之方法，影像幢之步輝另包含從金、中該建立複數個第三幀。衫像幀減去該等第一影像 22、依申請專多丨f於m » τ月寻利範圍第21項之方的數據被偏移並貯存爲—正數。/ ，其中該等第三影像幀 23、 —種顯㈣統，其包含：一影像源；一灰階處理單元，· 一影像處理單元；一雜訊源；及一灰階量子化單元；其中該雜訊源包含數據、實爲隨機的色度。爲常數的亮度以及實質上

24、依申請專利範圍第子補償。 23項之系統，其中該系統另包含量 65 1284871 .七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：第（13)圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1302 軟性灰階同步時鐘 1304 1306 計數器 1308 1310 比較器庫 1312 1314 驅動器 1316 線性化時鐘灰階表影像處理器顯示器八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：