CN101432791B - 图像显示装置及其显示方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像显示装置(100)包括：计算单元(164A)，用于计算图像数据的像素的各自亮度值和作为像素的亮度值之和的总亮度值；转换单元(164B)，用于组成图像数据的像素之中亮度值仅高于具有最低亮度值的像素的次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到由计算单元计算的总亮度值变为预定亮度值为止；以及显示单元(140)，显示包括由转换单元转换的像素的图像数据并具有由自发光器件组成的多个排列的像素。

Description

图像显示装置及其显示方法
技术领域
本发明涉及图像显示装置及其显示方法。
背景技术
由于自发光器件(self-emitting device)具有根据其显示的颜色而改变功耗的特性，所以已经尝试对移动电话的待机屏幕等积极地使用低功耗的颜色(黑色、绿色)。此外，自发光器件一般比液晶器件消耗更多的电能。因此，在诸如移动终端等使用低电能电池的设备中，采用了节能方法，例如控制改变较小的显示区域不被点亮。作为自发光器件节能的措施，主要使用了将像素的颜色改变成低功耗的颜色的技术。此类技术还有根据电池剩余电量控制图像显示区域的亮度的方法(见专利文献1)、根据电池剩余电量使RGB颜色的像素稀疏的方法(见专利文献2)、以及是在线形或格子图案中的背景颜色稀疏的方法(见专利文献3)。
专利文献1：日本专利申请公开NO.2004-12600
专利文献2：日本专利申请公开NO.2004-198809
专利文献3：日本专利申请公开NO.2004-12655
发明内容
本发明要解决的问题
然而，根据传统方法的节能措施存在问题：当执行节能控制时原始图像的显示颜色改变成不同颜色，以及当剩余电量水平较低时屏幕变暗。因此，不能满足用户的可见性。此外，当用户连续观看诸如运动画面等屏幕播放时，图像突然被改变，会使用户感觉非常不适。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的图像显示装置包括：
(存储单元，用于存储由各自具有亮度值的像素组成的图像数据)；
计算单元，用于计算(从存储单元读出的)图像数据的像素的各自亮度值和作为像素亮度值之和的总亮度值；
转换单元，用于用于将组成图像数据的像素之中亮度值仅高于具有最低亮度值的像素的次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素(典型的是黑点，即非发光像素/非点亮像素)，直到由计算单元计算的总亮度值变为预定亮度值为止(预定亮度值在用户的可见性未劣化的范围内，换言之，对原始图像的再现没有影响，并且足以实现节能，例如低于80％)；以及
显示单元，显示包括由转换单元转换的像素的图像数据，并具有由自发光器件组成的多个排列的像素。
一种根据本发明一个实施例的图像显示装置包括：
(存储单元，用于存储由各自具有亮度值的像素组成的图像数据)
计算单元，用于计算(从存储单元读出的)图像数据的像素的各自亮度值和作为像素亮度值之和的总亮度值；
转换单元，用于以像素的亮度值越低、频率越高的方式，将组成图像数据的像素之中除最低亮度值的像素之外的像素，转换成具有最低亮度值的像素(典型的是黑点，即非发光像素/非点亮像素)，直到由计算单元计算的总亮度值变为预定亮度值为止(预定亮度值在用户的可见性未劣化的范围内，换言之，对原始图像的再现没有影响，并且足以实现节能，例如低于80％)；以及
显示单元，显示包括由转换单元转换的像素的图像数据，并具有由自发光器件组成的多个排列的像素。
在根据本发明另一实施例的图像显示装置中，
其亮度值由计算单元计算的图像数据是构成运动画面的帧之中的参考帧(例如，MPEG中的I帧)。
在根据本发明又一实施例的图像显示装置中，
在到达下一参考帧之前，转换单元将转换成具有参考帧的最低亮度值的每一个像素保持在该最低亮度值(换言之，将参考帧之间每一帧(在MPEG的情况下是参考I帧之间的B、P帧)的相应像素转换成具有最低亮度值的像素)。
在根据本发明又一实施例的图像显示装置中，
具有最低亮度值的像素是未被点亮的像素(不发光)。
虽然由上述装置实现本发明，但本发明可以实现为方法、程序和记录与方法和装置基本上对应的程序的记录介质，并应该理解这些包括在本发明的范围之内。例如，根据将本发明实现为方法的另一实施例，图像显示装置的显示方法是具有显示单元的图像显示装置的显示方法，所述显示单元具有由自发光器件组成的多个排列的像素，所述显示方法包括步骤：
(将由各自具有亮度值的像素组成的图像数据存储到存储单元；)
(使用计算单元，计算从存储单元读出的图像数据的像素的各自亮度值、以及作为像素亮度值之和的总亮度值；)
将组成图像数据的像素之中亮度值仅高于具有最低亮度值的像素的次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到上述计算的总亮度值变为预定亮度值为止，所述总亮度值是要显示在显示单元上的图像数据的像素亮度值之和；以及
在显示单元上显示包括所转换的像素的图像数据。
根据本发明实施例的一种图像显示装置的显示方法，其中图像显示装置包括具有由自发光器件组成的多个排列的像素的显示单元，该显示方法包括的步骤是：
以像素的亮度值越低、频率越高的方式，将组成图像数据的像素之中除最低亮度值的像素之外的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到总亮度值变为预定亮度值为止，所述总亮度值是要显示在显示单元上的图像数据的像素亮度值之和；以及在显示单元上显示包括所转换的像素的图像数据。
本发明效果
根据本发明，通过逐像素地将功耗最低的黑色***帧中，可以实现节能节省并满足用户的可见性。换言之，本发明能够在由具有诸如OLED等自发光器件的移动终端播放的运动画面的情况下，保持原始图像显示，并满足用户的可见性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的移动终端的图像显示功能块的框图；
图2示出了有机光发光二极管(OLED)的颜色和功耗之间的相关关系图；
图3是示出了根据本发明的通过图像转换算法将白色图像转换成80％功耗的图像的示意图；
图4示出了计算自然图像的能耗并在图像中***黑点的示例；
图5是示出了根据本发明的移动终端的图像转换算法的处理流程的流程图；
图6是仅为I帧执行的帧能耗计算处理的子例程的流程图；
图7是黑点***位置确定处理的子例程的流程图；
图8示出了能量值信息表；
图9是示出了当用户设置90％节能时终端播放运动画面的示意图；
图10示出了在使用相关关系图将整个图像的颜色转换成90％功耗的颜色之后***黑点时的计算的示例；
图11是在通过相关关系颜色转换将所有像素转换成L％的节能的像素时的流程图；
图12示出了已经执行了图像转换的图像；图12(a)示出了原始图像；以及
图13是具有传统自发光显示单元的移动终端的框图。
具体实施方式
参照附图描述本发明的优选实施例。将描述向移动终端(便携式终端装置)应用本发明，如具有自发光器件的图像显示装置的典型示例。图1是示出了根据本发明的移动终端的图像显示功能块的框图。如图1示出，根据本发明的移动终端100具有存储单元120、高速缓存(工作存储器)130、显示单元140、操作单元150和控制单元160。存储单元120存储节能转换之前的图像数据122、节能图像转换算法(程序模块)124、以及颜色和功耗之间的相关关系信息126。高速缓存130临时地存储从存储单元读出的图像数据和处理过程中的各种数据，特别是包括转换后的像素的转换图像数据132。显示单元140是由自发光器件组成，并显示由控制单元160控制的图像。操作单元150是用于从用户接收输入的块。控制单元160根据存储单元120中存储设置来处理数据，并控制每个单元。控制单元160包括回放处理单元162和节能图像转换单元164。回放处理单元162执行对存储在存储单元120中的图像数据进行解码和播放的处理。节能图像转换单元164利用节能图像转换算法124，对回放处理单元162解码的图像数据执行转换处理。节能图像转换单元164具有计算单元164A和转换单元164B，计算单元164A用于计算图像数据的每一个像素的亮度值以及作为像素亮度值之和的总亮度值，并用于执行其它相关计算；转换单元用于将组成图像数据的像素之中除具有最低像素值的像素之外的具有次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素或具有相关颜色的像素，直到在计算单元计算的总亮度值变成预定亮度值为止。通过上述结构，可以节省移动终端的电能，而不会使用户觉察到图像质量的改变，从而增加了连续操作时间。
图13是具有传统的自发光显示单元的移动终端的框图。当将图1的结构与图13的传统结构比较时，节能图像转换算法124以及颜色和节能消耗126之间的相关关系信息添加至图1的存储单元120；以及节能图像转换单元164添加至控制单元160。这是本发明的主要部分。
本发明中功耗可以被称作能量消耗或能量。图2示出了有机光发光二极管(OLED)的颜色和功耗之间的相关关系图。横轴表示RGB编码，以及纵轴表示功耗。通过颜色的相应功耗，分别获得颜色和功耗的相关关系图。颜色和功耗之间的相关关系图(所谓的RGB888类型，其表示RGB的每种颜色有8位：256种颜色)被分成如下的4类：
1)黑白单色中的功耗关系(0x000000～0x******～0xffffff)；
2)红色分级(gradation)的功耗关系(RGB:0x000000～0x**0000～0xff0000～0xff****～0xffffff)；
3)绿色分级的功耗关系(RGB：0x000000～0x**0000～0x00ff00～0x**ff**～0xffffff)；以及
4)蓝色分级的功耗关系(RGB：0x000000～0x0000**～0x0000ff～0x****ff～0xffffff)。
通过上述4类，能够表示每种颜色和功耗之间的相关关系。存在非线性关系，其中功耗高达白色(0xfffff)，并且功耗低至黑色(0x000000)。通过在存储单元中存储这些关系，可以计算一个像素的功耗。当假设白色的能耗为100时，黑色的功耗大约是17。这并不意味着黑色色像素实际上消耗发光的电能，而是表示消耗了待机电能等来驱动像素。这里，为了方便，黑色的能耗定义为0，因为这也表示像素没有被点亮。实际上，将白色是100和黑色是0的情况下每种颜色的比率作为值存储在存储单元中。
图3是示出了根据本发明的通过图像转换算法将白色图像转换成80％功耗的图像示意图。在右边示出了计算示例，是关于为了通过能耗计算从图3(a)中示出的由320×240个像素组成的白色(0xffffff)帧转换到图3(b)中功耗减少至80％的图像，***多少黑点是合适的。这里，黑点是具有最低亮度的像素。然而，可以基于颜色和功耗之间的相关关系图，通过计算帧的能耗，来确定黑点的***数量。
图4示出了在显示自然图像时计算能耗并***黑点的示例。这里，假设传输具有MPEG格式的图像分组。通过扫描帧，计算除黑点之外的平均能耗Ea，以及计算黑点x的***数量。当在功耗从100％(正常条件)转换至80％之后观察图像(节能状态)时，可以获知***黑点的方法的特点。当***黑点时，根据下列规则替换像素：
i)当像素颜色更接近黑色时，升高频率；当像素颜色接近更白色时，降低频率；
ii)不替换原始的黑色像素；以及
iii)在MPEG帧的情况下，仅针对I帧改变黑点的***位置。对于其它帧(P、B)，在与I帧中相同的位置处***黑点。换言之，通过分析帧，每15帧改变黑点的***位置。
根据规则i)，当像素颜色更接近黑色时，转换至黑点的可能性较高；当像素颜色更接近白色时，转换成黑点的可能性较低。因此，优点在于用户几乎无法觉察到图像质量的改变。图4(b)中，由于位于该图左上侧的天空是明亮的并远离黑色，因此黑点的***数量少。另外，由于位于该图左下侧的山脉接近黑色，因此黑点***的数量大。在最低侧的地面部分是最接近黑色的灰色，从而在图中黑点的***数量是最大的。此外，根据规则iii)当以预定间隔改变黑点的***数量时，用户可以观看运动画面，而不会觉察到正在***黑点。
图5是示出了根据本发明的移动终端的图像转换算法的处理流程的流程图。在图5的流程图中，仅对于I帧执行用于帧能耗计算处理(图6)的子例程和用于黑点***确定处理(图7)的子例程。当执行帧能耗计算处理时，如图8中示出的，将能量值信息表存储在存储单元中，并将除黑色像素之外的像素存储在存储单元中，例如该表和黑点***候选列表。在黑点***位置确定处理中，从黑点***候选列表中选择要转换至黑点的像素。作为黑点***位置的选择方法，例如，使用加权方法来提高选择低功耗的像素的可能性，并降低选择高功耗的像素的可能性。黑点***列表存储在存储单元中，，对应I帧之外的其它帧(B、P帧)，根据相同的黑点***位置列表，***黑点。下面，将详细地描述每一流程图。
如图5中示出，在读取帧数据之后，开始根据本发明的使用图像转换算法的节能回放。在步骤S10中，从存储器中读出用于节能的设置值N％。在满足预定条件之前，作为循环1重复步骤S11～S21。在循环1中包括的步骤S12中，确定是否有按键输入。如果输入结束键，则结束循环1。如果没有按键输入，则处理流程前进至步骤S13，在此读取用于图像转换的目标图像帧。接着，确定该图像是否是I帧(S16)。如果不是I帧，则从存储器中读出在先前I帧的处理中形成的黑点***位置列表，并使用该列表将黑点***帧中(S19)。如果是I帧，则处理流程前进至步骤17和18，以执行用于帧能耗计算处理(图6)的子例程和用于黑点***位置确定处理(图7)的子例程(将在后面详细描述这些子例程处理)。在子例程处理完成之后，处理流程前进至步骤S20，以执行显示。重复循环1的处理，直到满足结束条件为止。
图6是仅为I帧执行的用于帧能耗计算处理的子例程的流程图。如图6中示出的，在步骤S30中，从存储器中读出图像大小(像素数量)，并对变量进行重置。重复步骤S32～S29，作为循环2的处理，并重复该处理，直到满足结束条件为止。这里，结束条件是变量i变成图像大小。在包括在循环2内的处理步骤S33中，根据颜色和功耗之间的相关关系列表，计算像素G[i]的能量Em[i]。接着，使用所计算的Em[i]是否是零的确定结果，确定目标像素是否是黑点(S34)。如果Em[i]等于零(目标像素是黑点)，处理流程前进至步骤36，在此对该目标像素计数，作为原始图像的黑点数量。如果不是黑点，则将目标像素的编号i存储在黑点***候选列表中(S35)，并将目标像素的能量值存储在存储器中(S37)。最后，对能量值求和，作为总能量值(S38)，并重复循环2的处理，直到满足结束条件为止(S39，见图8(a))。
在完成循环2的处理之后，处理流程前进至步骤S40，在此计算帧的N％节能能量值Es和平均能量值Ea。在步骤S41中，执行下列计算并完成该处理。
原始图像的黑点数量X0+***黑点的像素的数量X+除黑点之外的像素的数量Y＝像素总数(H×V)
Ea×Y＝Es
图7是用于黑点***位置确定处理的子例程的流程图。如图7中示出，在步骤S50中，将黑点的***数量X重置为零。作为循环3的处理，重复步骤S50～54，以及在满足结束条件之前，重复该处理。在包括在循环3内的步骤S51中，当能量值Em较大时，使用黑点***候选列表(见图8(b))，通过降低权重(选择频率)来执行旋轮式(roulette)选择。当选择结果是j时，将黑点***G[j]，并将j加入黑点***位置列表中(S52)。将已经处理了的像素编号j从黑点***候选表中删除，并执行所需的变量后处理(递减)(S53)。另外，重复循环3的处理，直到满足结束条件为止(S54)。
图9是示出了当用户设置90％节能时由终端播放运动画面的示意图。图中的黑点指示***的黑点。然而，这是示意图，从而黑点的大小、***位置、***数量等与实际情况不同。尽管取决于节能的设置值，但是在播放运动画面时用户几乎不能觉察到正在***黑点。根据本发明的图像转换算法，在每一个I帧处改变黑点的***位置，同时播放运动画面。图中的椭圆形示意性地示出了基于I帧来改变黑点的***位置。当播放运动画面时，可以实现90％节能，而不会因为图像质量改变(从严格意义上讲，由于***黑点)使用户觉察出图像质量的改变。
如上所述，通过***黑点作为具有最低亮度的像素，来实现节能。然而，当节能的程度太高时，增加了黑点的***数量。在这种情况中，很难看到画面。因此，在本发明中，可以使用颜色和功耗之间的相关关系图，通过执行转换至同色系并具有低功耗的颜色，来减少黑点的***数量。以下，转换至低功耗的颜色称为相关关系颜色转换。
图10示出了用于将由320×240个像素组成的白色图像转换成80％节能的图像的计算示例。在图10中，使用图2的相关关系图，将整个图像的颜色转换成90％功耗的颜色，然后***黑点。通过采用图2(a)的白色(0xffffff)的相关关系图，将图像的颜色转换成90％功耗的颜色(这与降低亮度的含义相同)。图10(b)示出了转换之后的图像，阴影部分示意性地示出了至90％功耗的相关关系颜色的转换(这同样可以应用于其它附图)。比较图4和图10，通过将全部像素转换成90％功耗的像素，可以将黑点的***数量从15,360个像素减少至8,533个像素。此外，由于通过利用相关关系图的转换，不会将像素转换成完全不同的颜色，用户可以看到接近原始图像的图像。***了图10(b)的相关关系颜色转换的阴影部分，以方便画图和解释。尽管取决于节能的设置值，但是当播放运动画面时，用户几乎不能察觉到该转换。
图11是当通过相关关系颜色转换将所有像素转换成L％节能的像素的流程图。当比较图11和图5的处理时，帧能耗计算流程中有所改变。其它步骤S60-66、S70-74与图5中的相应步骤相同。在将目标像素编号i存入黑点***候选列表(S66)之后，在步骤S67中，确定是否存在相关关系颜色转换。如果满足条件，则利用目标图像节能比率L计算能量值，并设置成能量值(S68)。根据相关关系颜色列表，将目标像素转换成具有相关关系且不会相关导致不协调的颜色(S69)。通过这些处理，可以减少黑点的***数量。
图12示出了执行了图像转换的图像。图12(a)示出了原始图像；图12(b)示出了仅执行黑点***转换之后的图像；以及图12(c)示出了执行相关关系颜色转换、然后***黑点之后的图像(由于颜色转换，黑点的***数量低于图12(b)的黑点的***数量)。是执行通过降低亮度(执行相关关系颜色转换)来降低黑点的***数量的处理，还是执行不降低亮度而***黑点的处理，这取决于用户的策略。
本发明使用节能图像转换算法，该算法在由具有诸如OLED等自发光器件的移动终端播放运动画面时，能够满足用户的可见性，同时保持原始图像显示。通过这点，获得下列优点。在节能图像转换中，可以通过逐像素地将功耗非常小的黑色***帧中，来节省电能。当用户观看运动画面时，以预定的帧间隔执行转换，以满足用户的可见性。例如，如上所述，在MPEG格式情况下，可以在每一个I帧处改变黑点***位置。由此，用户很难觉察出存在黑点，从而可以实现节能并保持图像信息。在节能图像转换算法中，颜色和电能之间相关关系数据存储在存储单元中，以及在播放一帧的情况下计算电量消耗。在颜色和电能之间的相关关系数据中有单色、R、B四种相关关系数据。为了减少黑点的***数量，可以基于相关关系数据，将具有高功耗的颜色转换成具有低功耗的颜色。在这种情况下，可以接近原始颜色而不会将原始颜色改变成完全不同的颜色的形式，来实现节能。本发明能够实现节能而不会使用户没有觉察出任何改变，这是因为本发明不像传统方法那样根据电池的剩余量来突然改变像素。因此，当存在诸如运动画面的连续回放时，本发明特别有效。
基于附图和实施例描述了本发明，应该注意到本技术领域的技术人员基于该描述，容易地验证或修改本发明。因此，应该理解变化和修改包括在本发明的范围内。例如，可以重新布置包括在每个组件、装置、步骤等中的功能，同时避免逻辑矛盾。此外可以组合或划分多个装置和步骤。
相关申请的交叉参考
本申请要求在2007年2月27日递交的日本专利申请No.2006-50545的优先权和权益，其全部内容一并在此作为参考。

Claims (10)

1.一种图像显示装置，包括：
计算单元，用于计算图像数据的像素的各自亮度值以及总亮度值，所述总亮度值是像素的亮度值之和；
转换单元，用于将组成图像数据的像素之中亮度值仅高于具有最低亮度值的像素的次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到由计算单元计算的总亮度值变为预定亮度值为止；以及
显示单元，所述显示单元显示包括了由所述转换单元转换的像素的图像数据，并具有由自发光器件组成的多个排列的像素。
2.根据权利要求1的图像显示装置，其中，由计算单元计算其亮度值的图像数据是构成运动画面的帧之中的参考帧。
3.根据权利要求2的图像显示装置，其中，在到达下一参考帧之前，转换单元将转换成具有参考帧的最低亮度值的每一个像素保持在该最低亮度值。
4.根据权利要求1的图像显示装置，其中，具有最低亮度值的像素是未被点亮的像素。
5.一种图像显示装置，包括：
计算单元，用于计算图像数据的像素的各自亮度值以及总亮度值，所述总亮度值是像素的亮度值之和；
转换单元，用于以像素的亮度值越低、频率越高的方式，将组成图像数据的像素之中除最低亮度值的像素之外的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到由计算单元计算的总亮度值变为预定亮度值为止；以及
显示单元，所述显示单元显示包括了由转换单元转换的像素的图像数据，并具有由自发光器件组成的多个排列的像素。
6.根据权利要求5的图像显示装置，其中，由计算单元计算其亮度值的图像数据是构成运动画面的帧之中的参考帧。
7.根据权利要求6的图像显示装置，其中，在到达下一参考帧之前，转换单元将转换成具有参考帧的最低亮度值的每一个像素保持在该最低亮度值。
8.根据权利要求5的图像显示装置，其中，具有最低亮度值的像素是未被点亮的像素。
9.一种具有显示单元的图像显示装置的显示方法，所述显示单元具有由自发光器件组成的多个排列的像素，所述显示方法包括：
将组成图像数据的像素之中亮度值仅高于具有最低亮度值的像素的次最低亮度值的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到总亮度值变为预定亮度值为止，所述总亮度值是要显示在显示单元上的图像数据的像素亮度值之和；以及
在显示单元上显示包括所转换的像素的图像数据。
10.一种具有显示单元的图像显示装置的显示方法，所述显示单元具有由自发光器件组成的多个排列的像素，所述显示方法包括：
以像素的亮度值越低、频率越高的方式，将组成图像数据的像素之中除最低亮度值的像素之外的像素，转换成具有最低亮度值的像素，直到总亮度值变为预定亮度值为止，所述总亮度值是要显示在显示单元上的图像数据的像素亮度值之和；以及
在显示单元上显示包括所转换的像素的图像数据。
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