CN113870769B - 显示屏***的数据处理方法和*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种显示屏***的数据处理方法和***，所述显示屏***包括处理器、控制器和显示屏，所述方法包括：通过所述处理器识别待显示图像，并在识别到所述待显示图像为高动态范围HDR图像后，判断识别符，将所述待显示图像发送给所述控制器；根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将所述待显示图像发送给所述显示屏；所述显示屏根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示所述待显示图像。本申请实施例提供的方法，能够准确地还原图像的灰度与对比度，提高显示屏的显示效果。

Description

显示屏***的数据处理方法和***

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种显示屏***的数据处理方法和***。

背景技术

随着工业技术的发展，LED显示屏在人们工业生产和日常生活中得到广泛应用，与传统的液晶(Liquid Crystal Display，LCD)显示屏相比，LED显示屏具有面积延展性强，互动性强，显示效果更加还原的特点。LED显示屏一般由多个显示模块组拼接而成，是一种自发光器件，最大发光亮度可轻易实现1000nits以上，灰度等级通常为16bit，依靠抖动算法，可轻松达到18bit，且其色彩艳丽，色域最接近BT.2020，即高动态范围(high-dynamicrange，HDR)的色域，因此LED显示屏在各类显示屏中，是最理想的用于实现HDR显示效果的显示器。

LED显示屏控制***一般包括前端的视频处理器、控制器及LED显示屏，视频处理器接收并处理各类视频信号，再将视频信号发送给控制器，控制器将接收到视频信号发送给LED显示屏中的驱动集成电路(Integrated Circuit，IC)，实现图像显示。

HDR是图形学中的一种渲染方法，“动态范围”是指图像中最亮的点和最暗的点之间的灰度等级数量，动态范围越大、图像中的亮度、对比度范围越大。由于相对于普通的图像，HDR图像可以提供更多的动态范围和细节，有着更大亮度的数据贮存，能够更好的反映出真实环境中的视觉效果，令立体场景更逼真，大幅增加三维虚拟的真实感，能否在LED显示屏上准确还原HDR图像，成为人们关注的问题。

HDR技术一般用于解决由于对比度和亮度处理不够细致引起的画面模糊，例如在观看电影、电视时，光线较暗的场景会看不到一些局部画面，有阴影的地方无法显示，只能看到一片黑色的区域。通过HDR技术，可以大幅度提高视频，图片的亮度，对比度以及色彩范围，更好的显示画面的暗部细节，有效提升画质效果，避免阴影无法显示。

然而，往往会存在显示屏的对比度与待显示图像(如HDR视频)的对比度不匹配，使得显示屏的显示效果不佳的情况。因此，如何提高显示屏的显示效果是本领域技术人员正在研究的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种显示屏***的数据处理方法和***，能够准确还原图像的灰度与对比度，有效提高了显示屏的显示效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种显示屏***的数据处理方法，所述显示屏***包括处理器、控制器和显示屏，所述方法包括：通过所述处理器识别待显示图像，并在识别到所述待显示图像为与高动态范围HDR图像后，判断识别符，将所述待显示图像发送给所述控制器；所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将所述待显示图像发送给所述显示屏；所述显示屏根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示所述待显示图像。

一般的，显示屏，如LED显示屏在播放HDR视频时，颜色与对比度未能正确映射，甚至不能正常播放HDR视频。鉴于此，本申请实施例通过对显示屏的色域空间及传输曲线进行合理映射，从而使显示屏充分发挥自身性能，最大程度还原HDR视频的显示效果。也就是说，本申请实施例中，通过调整显示屏对应的传输曲线和色域映射关系，在通过显示屏显示待显示图像时，可有效提高该待显示图像被显示的对比度，能够准确还原该待显示图像的饱和度，提高显示效果，提高用户体验。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述将所述待显示图像发送给所述控制器包括：在所述处理器判断所述待显示图像的识别符为PQ识别符的情况下，将所述待显示图像以及所述待显示图像的元数据发送给所述控制器；所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：根据所述待显示图像的元数据以及所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线。

应理解，上述方法为基于PQ曲线的数据处理，其中元数据反映待显示图像的图像信息，显示屏的传输曲线和色域映射关系会影响待显示图像在显示屏上所呈现的效果。本申请实施例中，通过使用元数据调整显示屏的传输曲线，可使得显示屏能够根据待显示图像的图像信息，正确匹配HDR图像的传输特性，调整待显示图像在显示屏上显示的亮度，进一步提高图像还原的准确度。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述待显示图像的元数据包括：最大帧平均亮度等级和/或最大内容亮度等级，所述显示屏的性能参数包括最大发光亮度等级。

在第一方面的一个可能的实现方式中，根据所述待显示图像的元数据以及所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：

当所述最大帧平均亮度等级与所述最大内容亮度等级的比值大于第一比值时，根据所述最大发光亮度等级以及第一数值确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线；或者，当所述最大帧平均亮度等级与所述最大内容亮度等级的比值小于或等于第一比值，且大于第二比值时，根据所述最大发光亮度等级以及第二数值确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线；或者，当所述最大帧平均亮度等级与所述最大内容亮度等级的比值小于第二比值时，根据所述最大发光亮度等级确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线。

在第一方面的一个可能的实现方式中，根据所述最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线包括：根据所述最大亮度值对所述PQ曲线进行截取，并根据所述显示屏的低灰亮度曲线对所述PQ曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：在所述处理器判断所述待显示图像的识别符为混合对数伽马HLG识别符的情况下，根据所述显示屏的性能参数以及环境照度调整所述显示屏对应的传输曲线。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述根据所述显示屏的性能参数以及环境照度调整所述显示屏对应的传输曲线包括：根据所述显示屏的最大发光亮度等级以及环境照度确定目标参数，通过所述目标参数确定HLG曲线，并根据所述显示屏的低灰亮度曲线对所述HLG曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的色域映射关系包括：根据所述显示屏的色域空间以及所述待显示图像的色域空间调整所述显示屏对应的色域映射关系。

在第一方面的一个可能的实现方式中，所述将所述待显示图像发送给所述控制器包括：所述处理器开启HDR模式，通过目标数值的传输模式将所述待显示图像发送给所述控制器。

第二方面，本申请实施例提供了一种显示屏***，所述显示屏***包括处理器、控制器和显示屏；所述处理器，用于识别待显示图像，并在识别到所述待显示图像为高动态范围HDR图像后，判断识别符，将所述待显示图像发送给所述控制器；所述控制器，用于根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将所述待显示图像发送给所述显示屏；所述显示屏，用于根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示所述待显示图像。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被执行时如第一方面或者任意一种可能的实施方式中的方法被执行。

第四方面，本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得该计算机执行如第一方面或者任意一种可能的实施方式中的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为本申请实施例提供的一种显示屏***的架构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种显示屏***的架构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种未成功还原的HDR图像与成功还原的HDR图像的效果对比图；

图4为本申请实施例提供的一种显示屏***的数据处理方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种显示屏***的数据处理方法的流程图；

图6a为本申请实施例提供的一种PQ曲线的变化示意图；

图6b为本申请实施例提供的另一种PQ曲线的变化示意图；

图6c为本申请实施例提供的又一种PQ曲线的变化示意图；

图7a为本申请实施例提供的不同显示屏最大发光亮度下HLG曲线对比图；

图7b为本申请实施例提供的不同环境照度下HLG曲线对比图；

图7c为本申请实施例提供的一种HLG曲线的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地描述。

本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备等，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元等，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备等固有的其它步骤或单元。

在本文中提及的“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个(项)”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c。

本申请实施例提供了一种显示屏***的数据处理方法和***，为了更清楚地描述本申请的方案，下面先介绍一些与本方案相关的知识。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

首先请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种显示屏***的架构示意图。如图1所示，该架构示意图包括了LED显示屏、控制卡、LED屏控制计算机、电源以及开关。其中，电源用于给控制卡和LED显示屏供电，用户可通过开关控制电源的开启与关闭，从而控制控制卡和LED显示屏的启动。LED屏控制计算机中安装有用于对LED屏进行参数配置的上位机软件，且该LED屏控制计算机能输出视频信号给LED显示屏，该视频信号用于通过LED显示屏中的LED模组或灯板呈现相应的图像信息。LED屏控制计算机与控制卡网络连接，二者之间可通过高清多媒体接口(high definition multimedia interface，HDMI)，显示接口(displayport，DP)，数字视频接口(digital visual interface，DVI)或网口进行数据传输。控制卡内部结构主要包括微控制单元(microcontroller unit，MCU)和现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)。其中，MCU用于处理测试参数和监控整个LED显示屏箱体的工作情况，FPGA用于接收LED屏控制计算机发送的视频信号，并驱动LED显示屏的灯板显示与该视频信号相对应的图像。控制卡在获得电源的供电启动后，可以把LED屏控制计算机的视频信号转发给LED显示屏的接收卡，控制卡转发的视频信号为并行视频信号。LED显示屏在获得电源的供电后可启动LED显示屏中的驱动模块，进而启动LED显示屏中的LED模组或灯板，LED显示屏中的驱动模块接收到控制卡发送的并行视频信号后，将之转换为LED显示屏可识别的串行视频信号，并将该串行视频信号传输至LED显示屏，LED显示屏接收到该串行视频信号后，点亮LED灯珠并显示与该串行视频信号相对应的图像信息。

可选的，该架构图还可以包括电源管理模块以及与之对应的开关，其中，控制卡和LED显示屏均分别包含有为自身供电的电源。用户可通过开关控制电源管理模块的控制信号发送，该控制信号可用于控制上述控制卡和LED显示屏自身供电的电源的开启和关闭，从而达到间接控制控制卡和LED显示屏启动的效果。具体的，电源管理模块发送的控制信号还可以用于控制上述控制卡和LED显示屏自身供电的电源的开启时序，即可控制控制卡和LED显示屏以不同的时序启动。

基于上述图1提供的LED显示屏***的架构，HDR技术可以用来解决由于对比度和亮度处理不够细致引起的画面模糊，然而，往往会存在显示屏的对比度与待显示图像(如HDR视频)的对比度不匹配，使得显示屏的显示效果不佳的情况。

鉴于此，本申请提供一种显示屏***的数据处理方法及***。通过对显示屏的色域空间及传输曲线进行合理映射，从而使显示屏充分发挥自身性能，最大程度还原HDR视频的显示效果，保证人眼观看效果最佳。

图2为本申请实施例提供的一种显示屏***数据处理的架构示意图，如图2所示，显示屏***包括处理器(图2是以视频处理器为例示出的)、控制器及显示屏。可选的，该显示屏***还包括集成电路(integrated circuit，IC)。

示例性的，视频处理器识别接收并处理HDR视频信号，提取HDR视频中的元数据内容，并将HDR视频信号与元数据信息发送给控制器。该控制器根据接收到的元数据信息，调整显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，再将视频信号发送给显示屏中的驱动IC，实现HDR视频的正确显示。示例性的，上述显示屏包括LED显示屏。示例性的，LED显示屏由多个显示模组拼接而成，是一种自发光器件，最大发光亮度可轻易实现1000nits以上，灰度等级通常为16bit，依靠抖动算法，可轻松达到18bit，且其色彩艳丽，色域最接近BT.2020，在各类显示屏中，是最理想的用于实现HDR显示效果的显示器。可理解，本申请实施例所示的处理器和控制器可以包含于同一个装置中，或者，也可以包含于不同的装置中等，本申请实施例对此不作限定。

可选的，图2所示的***可以应用于HDR视频信号的识别符为PQ识别符的情况。可选的，图2所示的***还可以应用于HDR视频信号的识别符为HLG识别符的情况。示例性，根据HDR视频中的元数据，及显示屏本身的性能参数进行快速的色调映射，当元数据发生改变或显示屏更换时，会自动更改色调映射曲线，从而保证在LED显示屏高效率显示的前提下，实时播放视频的对比度与视频创作者意图最接近。

如图3所示，图3可以表示未成功还原的HDR图像(如图3左边所示的图)的与成功还原的HDR图像(如图3右边所示的图)的对比结果。从图3左边所示的图可以看到，不能正确显示HDR图像的LED显示屏画面发白，颜色发灰。而通过本申请实施例所示的数据处理方法可以正确显示HDR图像视频的LED显示屏(如图3右边所示的图)，它的图像对比度很高，颜色饱和度正常，与人眼实际观察的时候接近。

可理解，关于图2或图3的具体说明还可以参考下文所示的方法实施例，如图4和图5等。

图4为本申请实施例提供的一种显示屏***的数据处理方法的流程图。可理解，关于该显示屏***的具体说明可以参考图2，这里不再详述。如图4所示，该方法包括：

401、通过处理器识别待显示图像，并在识别到待显示图像为高动态范围HDR图像后，判断识别符，将待显示图像发送给控制器。

本申请实施例中，处理器可以是视频处理器，或者图像处理器等，本申请实施例对于该处理器的类型不作限定。

本申请实施例中，待显示图像可以为一帧图像或多帧的静态图像。或者，待显示图像可以为包括多帧的动态图像。也就是说，本申请实施例所示的待显示图像可以是一张或多张照片，也可以是视频等，本申请实施例对此不作限定。

本申请实施例中，当待显示图像为HDR图像时，处理器判别识别符可以获得该待显示图像的识别符为PQ识别符或HLG识别符。

可选的，上述判断识别符，将待显示图像发送给控制器包括：判断识别符，在处理器判断待显示图像的识别符为PQ识别符的情况下，将待显示图像以及该待显示图像的元数据发送给控制器。

也就是说，在识别符为PQ识别符时，处理器可以将待显示图像以及该待显示图像的元数据发送给控制器。

可选的，上述判断识别符，将待显示图像发送给控制器包括：判断识别符，在处理器判断待显示图像的识别符为HLG识别符的情况下，将待显示图像发送给控制器。

也就是说，在识别符为HLG识别符时，处理器可以将待显示图像发送给控制器。

402、根据显示屏的性能参数调整显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将待显示图像发送给显示屏。

可选的，控制器可以先调整显示屏对应的传输曲线，然后再调整该显示屏对应的色域映射关系。可选的，控制器可以先调整显示屏对应的色域映射关系，然后再调整显示屏对应的传输曲线。可选的，控制器还可以同时调整显示屏对应的传输曲线和色域映射关系。本申请实施例对于上述步骤的先后顺序不作限定。为便于描述，下文将以控制器先进行色域空间映射，然后调整显示屏的传输曲线为例说明本申请实施例提供的方法。

一般的，上述显示屏的性能参数可以在出厂的时候被设置。例如，显示屏***可以通过与显示屏的接口获取该显示屏的性能参数(如显示屏***中的控制器可以与显示屏连接等)。又例如，显示屏***中可以预先存储该显示屏的性能参数。本申请实施例对于显示屏***获取显示屏的性能参数的具体方式不作限定。应理解，上述显示屏的性能参数包括但不限于显示屏的最大发光亮度和显示屏的色域信息。可选的，该显示屏的性能参数还可以包括显示屏的灰度等级或显示屏的驱动方式中的任一项或多项。例如，显示屏的灰度等级不同，则在LED显示屏的控制器中进行gamma校正时，所用的曲线对应的最大gamma值不同。

可选的，在判断识别符为PQ识别符的情况下，上述控制器根据显示屏的性能参数调整显示屏对应的传输曲线包括：根据待显示图像的元数据以及显示屏的性能参数调整显示屏对应的传输曲线。其中，待显示图像的元数据包括：最大帧平均亮度等级和/或最大内容亮度等级，显示屏的性能参数包括最大发光亮度等级。

示例性的，最大内容亮度等级表示待显示图像中最亮的像素点的亮度值，最大帧平均亮度等级表示待显示图像中至少一个帧对应的平均帧亮度的最大亮度值，平均帧亮度表示一个帧内所有像素点的平均亮度值。可理解，本申请实施例对于元数据中所包括的其他信息不作限定。例如，该元数据中还可以包括待显示图像的最大亮度。该待显示图像的最大亮度与该待显示图像的色域信息有关。

可选的，在判断识别符为HLG识别符的情况下，上述控制器根据显示屏的性能参数调整显示屏对应的传输曲线包括：根据显示屏的性能参数以及环境照度调整显示屏对应的传输曲线。其中，显示屏的性能参数包括最大发光亮度等级。

可选的，控制器根据显示屏的性能参数调整显示屏对应的色域映射关系包括：根据显示屏的色域空间以及待显示图像的色域空间调整显示屏对应的色域映射关系。

示例性的，处理器判断的识别符是PQ识别符时，控制器可以根据显示屏的色域空间以及元数据信息(如待显示图像的色域空间)调整显示屏对应的色域映射关系。示例性的，处理器判断的识别符是HLG识别符时，控制器可以根据显示屏的色域空间以及待显示图像的色域空间调整显示屏对应的色域映射关系。

示例性的，要实现HDR的显示效果必须要能进行HDR信号的识别及解码，同时，拍摄/制作的色域(母带色域)与显示色域一致时能正确还原被摄物的彩色，母带色域与显示色域不同时还原的彩色就会出现色调或色饱和度失真。显示色域比母带色域小时，会导致显示的彩色饱和度比实际景物彩色饱和度低，显示色域比拍摄色域大时，显示的彩色饱和度比实际景物彩色饱和度高，只有拍摄与显示色域相同时显示的彩色饱和度才与实际景物的彩色饱和度相同。当色域不同时，需要进行色域转换。因此LED显示屏的动态范围及色域要与对应HDR中的标准动态范围及色域能够正确映射。即本申请实施例所示的显示屏***可以有效增强HDR图像的显示效果。本申请实施例所示的方法，如当待显示图像为HDR视频时，通过对显示屏的色域空间进行色域映射，使其能够正确还原HDR视频的颜色。同时，通过对显示屏的gamma曲线进行色调映射，使其能够正确匹配HDR视频的传输特性，以及还原HDR视频的亮度与对比度。

可理解，关于步骤402的具体说明还可以参考下文关于图5的描述，这里先不一一详述。

403、显示屏根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示待显示图像。

本申请实施例中，通过调整显示屏对应的传输曲线和色域映射关系，在通过显示屏显示待显示图像时，可有效提高该待显示图像被显示的对比度，能够准确还原该待显示图像的饱和度，提高显示效果，提高用户体验。

为便于描述，下文将以待显示图像为HDR视频源为例说明本申请实施例提供的方法。图5为本申请实施例提供的另一种显示屏***的数据处理方法的流程图，该方法包括：

501、判断输入视频源是否为HDR视频源，若是，则执行步骤503；若否，则执行步骤502。

示例性的，判断输入视频源是否为HDR视频源可由处理器进行判断。HDR视频源包括基于PQ曲线的HDR视频源和基于HLG曲线的HDR视频源。示例性的，输入的视频源包括但不限于HDR视频和SDR视频。

502、正常解码传输。

对于非HDR视频源，视频信息少，色域小，亮度低，无需进行特殊处理，处理器可以通过解码进行传输。

503、开启HDR模式，判断识别符。

示例性的，在处理器识别到输入的视频源为HDR视频源时，判断的识别符包括但不限于PQ识别符和HLG识别符。

504、在识别符为PQ识别符的情况下，获取视频元数据，处理器开启传输模式，色调映射曲线改为PQ传输曲线，根据元数据信息进行色域空间映射。

在识别符为PQ识别符时，处理器可以从视频源中提取视频元数据。该处理器将该视频元数据以及视频源发送给控制器。示例性的，该视频元数据包括但不限于最大内容亮度等级和最大帧平均亮度等级，该最大内容亮度等级表示待显示图像中最亮的像素点的亮度值，该最大帧平均亮度等级表示待显示图像中至少一个帧对应的平均帧亮度的最大亮度值，平均帧亮度表示一个帧内所有像素点的平均亮度值。

示例性的，处理器开启传输模式包括：处理器开启10bit传输模式或开启12bit传输模式等，本申请实施例对此不作限定。示例性的，处理器开启传输模式也可以理解为：处理器开启HDR模式，通过目标数值的传输模式将HDR视频源发送给控制器。可理解，可以由控制器控制处理器开启HDR模式，如通过10bit的传输模式进行传输。

由于视频在传输的过程中由于受到各种因素的影响会出现图像失真，细节信息无法显示的问题，因此，可以通过色域映射调整图像显示在显示屏上的颜色，通过色调曲线，调整显示屏的亮度。示例性的，控制器将色调映射曲线改为PQ传输曲线，显示屏根据元数据信息(如HDR视频源的色域空间)进行色域空间映射。

505、根据显示屏的最高亮度、HDR视频的元数据及显示屏的低灰亮度曲线调整传输曲线。

显示屏的最高亮度受显示屏性能影响，不同的显示屏具有不同的最高亮度，最高亮度将会影响视频源在显示屏上的显示，如果视频源的最大内容亮度等级大于显示屏最高亮度，视频源的部分图像将无法准确显示。低灰部分是指亮度低于显示屏最低显示的部分，为了使低灰部分的图像可以被显示，调整低灰部分的亮度对应关系。示例性的，根据显示屏的最高亮度、HDR视频的元数据及显示屏的低灰亮度曲线调整传输曲线通过控制器进行调整。

可理解，关于步骤504和步骤505的具体说明可以参考下文所示的方法，这里先不详述。

506、控制器将处理后的视频数据传输给驱动IC进行显示。

显示驱动IC负责显示屏成像，主要由发光二级管组成，驱动IC获取控制器处理的视频数据，根据视频数据，进行显示。

507、在识别符为HLG识别符的情况下，处理器开启传输模式，色调映射曲线改为HLG曲线，根据显示屏的色域空间与视频源的色域空间进行色域空间映射。

在识别符为HLG识别符的情况下，控制器将色调映射曲线改为HLG曲线，根据显示屏色域空间与HDR视频源的色域空间调整色域映射关系。HLG曲线是一条可变的曲线，受显示屏最高亮度的影响而变化。

可理解，关于处理器开启传输模式以及色域空间映射等的具体说明可以参考上述关于步骤504的描述，这里不再详述。

508、根据显示屏的最高亮度、观看环境的照度及显示屏的低灰亮度曲线调整传输曲线。

显示屏的最高亮度和观看环境的照度影响HLG曲线，显示屏的亮度越大，观看环境照度越大，传输曲线参数越大。示例性的，控制器根据显示屏的最高亮度、观看环境的照度及显示屏的低灰亮度曲线调整传输曲线。可理解，本申请实施例所示的显示屏的最高亮度还可以称为显示屏的最大发光亮度等级或最大发光亮度等，本申请实施例对于该名称不作限定。

可理解，关于步骤507和步骤508的具体说明可以参考下文所示的方法，这里不再赘述。

509、控制器将处理后的视频数据传输给驱动IC进行显示。

示例性的，处理后的视频数据包括调整后的传输曲线，如调整后的PQ传输曲线，或调整后的HLG传输曲线；以及还可以包括调整后的色域映射关系。

本申请实施例提供的方法，根据输入视频源的类型，调整传输曲线与色域映射方式，自动更改视频传输方式，从而保证在LED显示屏高效率显示的前提下，实时播放视频的对比度与视频创作者意图最接近。

本申请实施例可以根据输入视频源的类型，自动更改视频传输方式与信号处理方法，再根据具体视频传输的元数据，调整显示屏传输曲线，使得显示屏能在其最佳性能下正确地还原HDR显示效果，保证人眼观看效果最佳。当输入的信号为按PQ曲线进行OETF编码的HDR视频源信号，结合图4和图5所示的方法，本申请实施例所示的数据处理方法包括：

对显示屏的灰度等级、最大发光亮度与色域进行标定，获取显示屏本身的性能参数；然后根据输入信号的识别符(如待显示图像的识别符或视频源的识别符)，显示屏进入HDR PQ模式，再根据HDR信号源的最大亮度、颜色空间进行色域转换及传输曲线的选择，再根据其最大内容亮度等级及最大帧平均亮度进行映射曲线的调整。

也就是说，当判断识别符为PQ识别符时，可以根据最大内容亮度等级和最大帧平均亮度等级之间的关系调整显示屏对应的传输曲线。以及根据显示屏的色域空间和HDR视频源的色域空间调整显示屏对应的色域映射关系。

示例性的，在处理器在获取待显示图像之后，可以提取该待显示图像的标识，在该待显示图像的标识为PQ的情况下，可以确定感知量化曲线PQ曲线作为色调映射曲线。一般的，PQ曲线是一条编码值(x)与亮度值(y)(也可以称为光亮度值)一一对应的一条曲线，最大亮度是10000nits。一般HDR信号是10bit的位深，也就是说编码值范围是0～1023。然而，通过本申请实施例获取的最大亮度值截取PQ曲线，从而可以使得该1023对应不同的y值，不同的y值通过gamma校正显示后，在LED显示屏上会有不同的对比度。也就是说，本申请实施例所示的方法可以根据最大内容亮度等级和最大帧平均亮度之间的关系对PQ曲线进行再次调整。

示例性的，根据最大内容亮度等级和最大帧平均亮度等级之间的关系调整显示屏对应的传输曲线包括以下几种实现方式：

实现方式1、在最大帧平均亮度等级与最大内容亮度等级的比值大于第一比值的情况下，待显示图像的整体画面亮度偏高，因此根据最大发光亮度等级以及第一数值确定最大亮度值，并根据最大亮度值对PQ曲线进行截取。

示例性的，第一比值可以为2/3，第一数值可以为300。

例如，当最大帧平均亮度等级>2/3最大内容亮度等级，认为该视频是整体画面亮度很高的，因此在曲线调整时，选择比显示屏的最大发光亮度等级高300nits的亮度值最为最大亮度值，对PQ曲线进行截取。

实现方式2、在最大帧平均亮度等级与最大内容亮度等级的比值小于或等于第一比值，且大于第二比值的情况下，待显示图像的整体画面亮度偏低，因此根据最大发光亮度等级以及第二数值确定最大亮度值，并根据最大亮度值对PQ曲线进行截取。

示例性的，第一数值大于第二数值，如第一比值可以为2/3，第二比值为1/3，第二数值可以为150。

例如，当1/3最大内容亮度等级<最大帧平均亮度等级<2/3最大内容亮度等级，认为该视频是整体画面亮度偏高，因此在曲线调整时，选择比显示屏的最大发光亮度等级高150nits的亮度值最为最大亮度值，对PQ曲线进行截取。

实现方式3、在最大帧平均亮度等级与最大内容亮度等级的比值小于第二比值的情况下，待显示图像的整体画面亮度正常，因此根据最大发光亮度等级确定最大亮度值，并根据最大亮度值对PQ曲线进行截取。

例如，当0<最大帧平均亮度等级<1/3最大内容亮度等级，认为该视频是整体画面亮度正常，因此在曲线调整时，选择显示屏的最大发光亮度等级的亮度值最为最大亮度值，对PQ曲线进行截取。

本申请实施例中，根据最大亮度值对PQ曲线进行截取，可以获得调整后的传输曲线。在一种可能的实现方式中，根据最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线包括：根据最大亮度值对PQ曲线进行截取，并根据显示屏的低灰亮度曲线对PQ曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

示例性的，由于PQ曲线的低灰部分在LED显示屏上并不能全部有效显示出来，因此，低灰部分的曲线也需要根据LED显示屏低灰显示性能进行调整，一般是根据LED显示屏本身的低灰亮度曲线进行修正。

本申请实施例中，根据显示屏的色域空间和HDR信号源的色域空间调整显示屏对应的色域映射关系如下所示：

色域映射是指视频母版制作时显示设备与LED显示设备的色域之间的映射，这种映射具有恒定性，因此可通过查表的方法迅速实现。查找表中的数据通过色域映射算法提前得到，因此映射算法具有实现简便，效率高等特点。HDR的常用的色域空间为DCI-P3或BT.2020，一般来说都比LED显示屏的色域空间要大，因此需要做色域压缩映射：通过控制器取得LED显示屏的色域边界，将母版色域空间的XYZ值转换成X’Y’Z’值，再转换成归一化的RGB值，然后根据所在色域空间的比例和距离的不同对RGB值进行成比例的压缩，先转化成新的一组RGB值再由这组新的RGB值转化成XYZ和xyz值，就完成了色域映射。将原色域中的关键点进行色域压缩后，生成对应查找表，在LED显示屏进入HDR PQ模式后，根据视频元数据进行选择。

一般的，显示屏的最大发光亮度值和色域信息影响图像在显示屏上所呈现的效果。例如，最大发光亮度值决定了显示屏可以显示的最大亮度，若图像的显示亮度大于显示屏的最大发光亮度值，图像的亮度将无法准确显示，图像的对比度因此受到影响，无法还原。显示屏的色域决定了显示屏可以显示的最大颜色范围，在图像色域与显示色域一致时可以正确还原图像的颜色。若显示色域比母带色域小时，会导致显示的彩色饱和度比待显示图片彩色饱和度低，若显示色域比拍摄色域大时，显示的彩色饱和度比待显示图片彩色饱和度高，只有拍摄与显示色域相同时显示的彩色饱和度才与待显示图片的彩色饱和度相同。然而，通过上述方法可以保证显示屏对不同图像具有良好的适应性，准确还原图像的颜色，亮度与对比度。根据待显示图像的元数据，调整PQ曲线以得到目标曲线，从而可使得显示屏能根据该目标曲线显示待显示图像，进而能够准确还原待显示图像的灰度与对比度。

图6a为本申请实施例提供的一种PQ曲线的变化示意图。如图6a所示例的情况，第一比值为2/3，第二比值为1/3，最大内容亮度等级为1000nits，第一数值为300，第一亮度值为10nits，在上述最大帧平均亮度等级与上述最大内容亮度等级的比值大于2/3的情况下，最大亮度值可以为1300nits(即1000nits+300nits)。如曲线CD所示，C点表示亮度值为10nits时曲线上的点，D点表示亮度值为1300nits时曲线上的点。一般情况下，处理器以10bit传输模式进行传输，如待显示图像可以是10bit的位深，对应编码值的范围是0～1023，此时编码值1023所对应的亮度值为1300nits。可选的，对于PQ曲线中亮度值小于或等于10nits的部分，显示屏***可以对其进行修正，如将亮度值小于或等于10nits的部分的亮度值调整为大于10bit，或等于10nits。例如，PQ曲线中亮度值小于10nits的部分还可以调整为一个线性曲线，如A点可以从原点开始，或者，A点可以从1nit开始等。可理解，关于修正部分的描述，下文所示的图6b和图6c同样适用，下文不再赘述。

请参阅图6b，图6b为本申请实施例提供的另一种PQ曲线的变化示意图。如图6b所示例的情况，此时第一比值为2/3，第二比值为1/3，第二数值为150，最大内容亮度等级为1000nits，第一亮度值为10nits，在上述最大帧平均亮度等级与上述最大内容亮度等级的比值小于或等于2/3的情况，且大于1/3的情况下，最大亮度值为1150nits。如曲线CD所示，其中C点表示亮度值为10nits时曲线上的点，D点表示亮度值为1150nits时曲线上的点。一般情况下，处理器以10bit传输模式进行传输，如待显示图像是10bit的位深，对应编码值的范围是0～1023，此时编码值1023所对应的亮度值为1150nits。

请参阅图6c，图6c为本申请实施例提供的又一种PQ曲线的变化示意图。如图6c所示例的情况，此时第一比值为2/3，第二比值为1/3，最大内容亮度等级为1000nits，第一亮度值为10nits，在上述最大帧平均亮度等级与上述最大内容亮度等级的比值小于1/3的情况下，最大亮度值为1000nits。如曲线CD所示，其中C点表示亮度值为10nits时曲线上的点，D点表示亮度值为1300nits时曲线上的点。一般情况下，处理器以10bit传输模式进行传输，如待显示图像是10bit的位深，对应编码值的范围是0～1023，此时编码值1023所对应的亮度值为1000nits。

本申请实施例基于PQ曲线，实现一种显示屏***的数据处理的方法，并通过对PQ曲线的调整，获得调整后的传输曲线，从而使得显示屏根据该调整后的传输曲显示待显示图像(如包括视频源或HDR视频源等)。通过本申请实施例提供的方法可以保证显示屏能够还原待显示图像的颜色，提高对比度，有效提高显示屏的显示效果。本申请实施例中，根据元数据，调整LED显示屏传输曲线，使得LED显示屏能在其最佳性能下正确地还原HDR显示效果，保证人眼观看效果最佳。

本申请实施例可以根据输入视频源的类型，自动更改视频传输方式与信号处理方法，再根据显示屏性能参数，调整显示屏传输曲线，使得显示屏能在其最佳性能下正确地还原HDR显示效果，保证人眼观看效果最佳。当输入的信号为按HLG曲线进行OETF编码的HDR视频源信号，结合图4和图5所示的方法，本申请实施例所示的数据处理方法包括：

对显示屏的灰度等级、最大发光亮度与色域进行标定，获取显示屏本身的性能参数；然后根据输入信号的识别符，显示屏进入HDR HLG模式，由于HLG格式下的HDR信号并没有元数据，其传输曲线的γ值由显示屏的最高亮度(如显示屏的最大发光亮度等级)决定。

也就是说，在处理器判断待显示图像的识别符为混合对数伽马HLG识别符的情况下，控制器根据显示屏的性能参数以及环境照度调整显示屏对应的传输曲线。其中，该显示屏的性能参数包括显示屏的最大发光亮度等级。

示例性的，控制器可以根据显示屏的最大发光亮度等级以及环境照度确定目标参数，通过目标参数确定HLG曲线，并根据显示屏的低灰亮度曲线对HLG曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

一般来说，当显示屏的最高亮度为1000nits时，γ值为1.2，400nits时，γ值为1.03，2000nits时，γ值为1.33，通过可变γ自动调整了平均亮度，还可以通过在显示屏***增设照度传感器，引入环境照度这一参数，将观看环境照度的分级，对γ值进行微调，以补偿人眼的适应状态，除此之外，由于HLG的低灰部分并非完全符合显示屏本身的性能参数，因此对该曲线的低灰部分再次进行修改，在0～10nits亮度值内对应的曲线按照LED显示屏低灰亮度曲线进行修正，而非简单应用HLG曲线。示例性的，环境照度与γ值之间可以成正相关，如环境照度越大，对γ值进行微调时，该γ值就可以越大。

本申请实施例中，根据显示屏的色域空间和HDR信号源的色域空间调整显示屏对应的色域映射关系如下所示：

色域映射是指视频母版制作时显示设备与LED显示设备的色域之间的映射，这种映射具有恒定性，因此可通过查表的方法迅速实现。查找表中的数据通过色域映射算法提前得到，因此映射算法具有实现简便，效率高等特点。HDR的常用的色域空间为DCI-P3或BT.2020，一般来说都比LED显示屏的色域空间要大，因此需要做色域压缩映射：通过控制器取得LED显示屏的色域边界，将母版色域空间的XYZ值转换成X’Y’Z’值，再转换成归一化的RGB值，然后根据所在色域空间的比例和距离的不同对RGB值进行成比例的压缩，先转化成新的一组RGB值再由这组新的RGB值转化成XYZ和xyz值，就完成了色域映射。将原色域中的关键点进行色域压缩后，生成对应查找表，在LED显示屏进入HDR PQ模式后，根据视频元数据进行选择。

可理解，关于色域空间映射方法可以参考上述实施例，这里不再详述。

本申请实施例通过获取显示屏的性能参数及周围环境的环境照度，调整待显示图像的色域映射关系及色调映射曲线，对待显示图像进行色域映射和色调映射，对映射后的图像进行伽马校正后输出。使得LED显示屏能在其最佳性能下正确地还原HDR显示效果，保证人眼观看效果最佳。一般地，对于基于HLG的待显示图像，会根据显示屏最大亮度值对HLG曲线的γ值进行调整，而本申请通过色域映射正确地还原待显示图像的颜色，还通过增加传感器的方式，引入环境照度，对HLG曲线进行修正。由于低灰部分的正确显示是HDR模式下对比度及灰度等级的最佳显示的重要前提，本申请对低灰部分的HLG曲线进行修正。

由于上述显示屏***和周围环境的多样性，图7a中所示的HLG曲线可有多种变形，接下来，以图7a为参考，对由图7a变换所得的HLG曲线进行说明，具体请参阅图7b～图7c。

请参阅图7b，图7b为本申请实施例提供的不同环境照度下HLG曲线对比图。如图7b所示，此时显示屏最大亮度等级为1000nits，在周围环境照度分别在10nits，100nits，500nits的情况下，目标参数跟随环境照度的增加而增大。可选的，对于HLG曲线中亮度值小于或等于10nits的部分，显示屏***可以对其进行修正，如将亮度值小于或等于10nits的部分的亮度值调整为大于10bit，或等于10nits。图7c所示，是以显示屏最大亮度等级为1000nits，环境照度为10nits为例示出的目标曲线。例如，目标曲线中亮度值小于10nits的部分还可以调整为一个线性曲线，如A点可以从原点开始，或者，A点可以从1nit开始等。可理解，关于修正部分的描述，可以参考上文图6a至图6c，这里不再赘述。示例性的，对于上述HLG曲线中亮度值小于或等于10nits的部分，若编码值为1，亮度值为11nits，编码值为2，亮度值为22nits，以此类推，如曲线AB所示。

本申请实施例基于HLG曲线，实现一种显示屏***的数据处理的方法，并通过调整HLG曲线的目标参数，调整编码值与亮度值的对应关系，还原待显示图像的颜色，灰度以及对比度。

一般的，在播放HLG格式HDR视频时，通常只会根据显示屏最大亮度值对HLG曲线的γ值进行调整。然而，本申请实施例中，通过增加传感器的方式，引入环境通过色域映射可以正确地还原视频创作的颜色，同时进行合理的传输曲线修正可以保证显示屏的对照度这一参数，对γ值进行再度修正，同时，低灰部分的正确显示是HDR模式下比度及灰度等级的最佳显示的重要前提，低灰部分的修正才能使HLG HDR视频播放效果达到最佳。

在本申请的实施例中提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例所提供的数据处理方法。

本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得该计算机执行前述实施例所提供的数据处理方法。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种显示屏***的数据处理方法，其特征在于，所述显示屏***包括处理器、控制器和显示屏，所述方法包括：

通过所述处理器识别待显示图像，并在识别到所述待显示图像为高动态范围HDR图像后，判断识别符，将所述待显示图像发送给所述控制器；

根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将所述待显示图像发送给所述显示屏；

所述显示屏根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示所述待显示图像；

其中，所述根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：

当最大帧平均亮度等级与最大内容亮度等级的比值大于第一比值时，根据最大发光亮度等级以及第一数值确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对传输曲线进行截取，获得调整后的传输曲线；或者，当所述最大帧平均亮度等级与所述最大内容亮度等级的比值小于或等于第一比值，且大于第二比值时，根据所述最大发光亮度等级以及第二数值确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对传输曲线进行截取，获得调整后的传输曲线；或者，当所述最大帧平均亮度等级与所述最大内容亮度等级的比值小于第二比值时，根据所述最大发光亮度等级确定最大亮度值，并根据所述最大亮度值对传输曲线进行截取，获得调整后的传输曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待显示图像发送给所述控制器包括：

在所述处理器判断所述待显示图像的识别符为PQ识别符的情况下，将所述待显示图像以及所述待显示图像的元数据发送给所述控制器；

所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：

根据所述待显示图像的元数据以及所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待显示图像的元数据包括：最大帧平均亮度等级和/或最大内容亮度等级，所述显示屏的性能参数包括最大发光亮度等级。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传输曲线包括PQ曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述最大亮度值对PQ曲线进行截取，获得调整后的传输曲线包括：

根据所述最大亮度值对所述PQ曲线进行截取，并根据所述显示屏的低灰亮度曲线对所述PQ曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线包括：

在所述处理器判断所述待显示图像的识别符为混合对数伽马HLG识别符的情况下，根据所述显示屏的性能参数以及环境照度调整所述显示屏对应的传输曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述显示屏的性能参数以及环境照度调整所述显示屏对应的传输曲线包括：

根据所述显示屏的最大发光亮度等级以及环境照度确定目标参数，通过所述目标参数确定HLG曲线，并根据所述显示屏的低灰亮度曲线对所述HLG曲线的低灰部分的曲线进行调整，获得调整后的传输曲线。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的色域映射关系包括：

根据所述显示屏的色域空间以及所述待显示图像的色域空间调整所述显示屏对应的色域映射关系。

9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述待显示图像发送给所述控制器包括：

所述处理器开启HDR模式，通过目标数值的传输模式将所述待显示图像发送给所述控制器。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将所述待显示图像发送给所述控制器包括：

所述处理器开启HDR模式，通过目标数值的传输模式将所述待显示图像发送给所述控制器。

11.一种显示屏***，其特征在于，所述显示屏***包括处理器、控制器和显示屏；

所述处理器，用于识别待显示图像，并在识别到所述待显示图像为高动态范围HDR图像后，判断识别符，将所述待显示图像发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述显示屏的性能参数调整所述显示屏对应的传输曲线与色域映射关系，并将所述待显示图像发送给所述显示屏；

所述显示屏，用于根据调整后的传输曲线与色域映射关系显示所述待显示图像。

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