TW201728163A

TW201728163A - 影像調整方法及其顯示設備

Info

Publication number: TW201728163A
Application number: TW105102460A
Authority: TW
Inventors: 劉秀方
Original assignee: 明基電通股份有限公司
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-08-01
Also published as: DE102017201005A1; TWI568266B; US20170213523A1; US10600386B2

Abstract

一種影像調整方法，應用於一顯示設備。該顯示設備具有一環境光偵測器。該影像調整方法包含有驅動該環境光偵測器偵測一環境亮度，根據該環境亮度調整該顯示設備之複數個像素的背光值，以及依照一位移修正函數調整該複數個像素的亮度位移值，因此顯示設備在環境亮度大幅變化仍可提供適於觀賞的柔和畫面。

Description

影像調整方法及其顯示設備

本發明係提供一種影像調整方法及其顯示設備，尤指一種可有效改善畫面中亮暗場景細節的影像調整方法及其顯示設備。

顯示器的畫面亮度隨著所在環境亮度的變化，對使用者會有顯著不同的視覺感受。舉例來說，放在亮環境內的顯示器維持第一級亮度時，使用者觀看該第一級亮度的畫面並不會覺得不適；但是當顯示器移到暗環境內且仍維持第一級亮度時，對使用者來說此亮度的畫面就會過於刺眼。為了克服這個缺陷，便發展出一種具有背光亮度調整功能的顯示器，其係利用亮度偵測器偵測周遭的環境亮度，並根據環境亮度相應調整顯示器的背光亮度。然而，傳統的背光亮度調整技術需以手動調整方式改變畫面的背光亮度，但是暗場景細節在低背光亮度時會更為難以辨認，具有影像品質不穩定的缺點。

本發明係提供一種可有效改善畫面中亮暗場景細節的影像調整方法及其顯示設備，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種影像調整方法，應用於一顯示設備。該顯示設備具有一環境光偵測器。該影像調整方法包含有驅動該環境光偵測器偵測一環境亮度，根據該環境亮度調整該顯示設備之複數個像素的背光值，以及依照一位移修正函數調整該複數個像素的亮度位移值。

本發明之申請專利範圍另揭露一種顯示設備，其包含有一面板單元、一環境光偵測器以及一控制器。該面板單元具有複數個像素以顯示一影像畫面。該環境光偵測器用來偵測該面板單元所在位置的一環境亮度。該控制器電連接該面板單元。該控制器驅動該環境光偵測器偵測該環境亮度，並根據該環境亮度調整該複數個像素的背光值、且依照一位移修正函數調整該複數個像素的亮度位移值。

本發明的影像調整方法應用於具有環境光偵測器的顯示設備，根據環境光偵測器取得的環境亮度，影像調整方法將顯示設備調整到對應顯示模式，例如顯示設備在高亮度環境的像素亮度較高、在低亮度環境的像素亮度較暗；為了克服影像畫面過曝刺眼或暗部細節不清的缺陷，影像調整方法調整了像素背光值之後，還會套用位移修正函數修正該些像素的亮度位移值，可有效修正暗部細節，避免影像畫面閃爍，且能使亮場景的畫面柔和不刺眼、暗場景細節清晰不失真。

請參閱第1圖，第1圖為本發明實施例之顯示設備10之功能方塊圖。顯示設備10包含面板單元12、環境光偵測器14以及控制器16。面板單元12依解析度不同而具有對應的複數個像素。環境光偵測器14鄰設於該面板單元12旁，用來偵測面板單元12所在位置的環境亮度。控制器16電連接於面板單元12和環境光偵測器14，可根據控制指令驅動面板單元12顯示影像畫面。顯示設備10提供了分具不同參數的多種顯示模式；根據環境背景光源變化，每一種顯示模式都有對應的參數設定，例如對比值(contrast value)、背光值(pulse width modulation value, PWM value)、亮度位移值(intensity offset value, offset value)以及色彩值(color value)。其中亮度位移值係指像素的灰階與亮度分佈中亮度的位移值。控制器16可依照環境光偵測器14的偵測結果將面板單元12切換到對應的顯示模式，意即視環境亮度之變化自動調整面板單元12的該些參數設定，達到影像畫面之亮場景不過曝刺眼、暗場景細節清楚不失真之目的。

請參閱第2圖至第10圖，第2圖為本發明實施例之影像調整方法之流程圖，第3圖至第6圖為本發明實施例之面板單元12之該些像素參數從亮環境進入暗環境進行變化調整之曲線圖。第2圖所述之影像調整方法適用於第1圖所示之顯示設備10。關於影像調整方法，首先，執行步驟200與步驟202，控制器16驅動環境光偵測器14偵測顯示設備10及其面板單元12所在位置的環境亮度，並根據環境光偵測器14之偵測結果選擇對應的顯示模式。在本發明較佳實施例中，顯示設備10提供五種顯示模式，例如辦公模式、一般模式、過渡模式、昏暗模式與暗室模式。辦公模式的照度約為300流明(lux/m² )以上，一般模式的照度介於100~300流明，過渡模式的照度介於50~100流明，昏暗模式的照度介於10~50流明，暗室模式的照度則低於10流明；然實際應用並不限於此。

步驟202中，影像調整方法係驅動環境光偵測器14每隔N秒取得一次偵測值，並在收集到M個偵測值後計算其參照值(例如：參照值可為該些M個偵測值的算數平均值，然不限於此)，以該參照值作為環境光偵測器14的偵測結果。再者，每一種顯示模式都具有特定的觸發條件，意即各模式所設定的照度範圍，影像調整方法會比對環境光偵測器14之偵測結果與該些觸發條件，判斷欲將顯示設備10相應切換為何種顯示模式。

再來，執行步驟204至步驟210，在顯示模式之切換過程中，影像調整方法首先依照影像畫面的內容調整複數個像素的對比值(步驟204)；接著，影像調整方法調整複數個像素的背光值(步驟206)；由於背光值調整改變了影像畫面的整體亮度，故影像調整方法進一步還會依照位移修正函數調整複數個像素的亮度位移值(步驟208)；最後，影像調整方法再依色彩修正函數調整複數個像素的色彩值(步驟210)，以校正影像畫面的失真。如第3圖所示，曲線C1係為未執行影像調整方法的像素亮度分佈；當環境背景光源變化由亮轉暗，步驟204調整對比值以拉高像素亮度分佈的暗部曲線，使曲線C1轉換為第4圖所示曲線C2，此時像素亮度分佈的最暗點接近亮度0的位置(例如0.06nits，視實際情況而有些微變化)。

執行步驟206時，的對比值調整幅度下調像素亮度分佈的背光值會讓曲線C2轉換為第5圖所示曲線C3，曲線C3的最暗點改變到亮度0’的位置、最亮點改變到亮度A’的位置。一般來說，曲線從C2轉換成C3的各像素亮度係均勻下降，或可選擇性呈指數或其它方式分佈，實際應用並不限於此。影像畫面中的暗部細節因步驟206而會有失真現象，故會再利用步驟208將影像畫面中的像素亮度提高，意即以位移修正函數提高曲線C3的亮度位移值；此時曲線C3被調整為第6圖所示曲線C4，具有最低灰階值之特定像素的亮度可略高於該特定像素未經影像調整方法調整前的亮度，例如曲線C4的最暗點被上修到亮度0”的位置(略高於原點0)、最亮點被上修到亮度A”的位置(略高於亮度A’)，據此可提高暗部細節的清晰度。

另需一提的是，在第3圖與第4圖中，像素亮度分佈從曲線C1轉換為曲線C2時，暗部曲線的對比值調整幅度較佳大於像素亮度分佈裡的非暗區(意即中間曲線和亮部曲線)的對比值調整幅度。而在不同顯示模式中，中間曲線與亮部曲線的對比值調整幅度可視實際需求設計為彼此相等或不相等。舉例來說，在環境背景光源變化由亮轉暗時，講求高對比的其中一種顯示模式不提高中間曲線，另一種講求細節的顯示模式則可能會微幅提高中間曲線，其對比值調整幅度應根據顯示模式之特性去機動調整，凡能維持曲線平滑的調整機制皆屬本發明的應用範疇。

另以環境背景光源變化由暗轉亮為例，如第7圖至第10圖所示，第7圖的曲線C1’是尚未執行影像調整方法的像素亮度分佈；當環境背景光源變化由暗轉亮，步驟204調整對比值以壓低像素亮度分佈的暗部曲線，曲線C1’係轉換為第8圖的曲線C2’。在步驟206中，當環境亮度提高時，影像調整方法提高該些像素的背光值，讓像素的亮度分佈從曲線C2’轉換為第9圖的曲線C3’，曲線C3’的最暗點調整到亮度0”的位置(略高於亮度0’)、最亮點調整到亮度A’的位置(略高於亮度A)。接著，於步驟208中，影像調整方法再通過位移修正函數相應降低該些像素的該亮度位移值，例如以位移修正函數將曲線C3’轉換為第10圖的曲線C4’，使得具有最低灰階值之特定像素的亮度略低於該特定像素未經影像調整方法調整前的亮度，此時曲線C4’的最暗點調整到亮度0的位置(低於亮度0’與亮度0”)、最亮點調整到亮度A”的位置(略低於亮度A’，但高於亮度A)；一般來說，該些亮度A、A’與A”的變化極為微小，或可視為同一個亮度點。特別一提的是，具有最低灰階值之特定像素的亮度較佳可被調整到對應亮度0的位置，然實際情況可能略有些微偏差，於先敘明。

請參閱第11A、11B及11C圖，其係為本發明實施例之色彩值調整之曲線圖。步驟210所述之色彩值一般包括色度(Hue)、飽和度(Saturation)以及明亮度(Brightness)，然不限於此。面板單元12的該些像素經過對比值、背光值與亮度位移值的調整後，色彩會有些微失真，故影像調整方法可執行步驟210修正該些像素的色彩值。如第11A圖所示，該些像素之色度在切換為不同顯示模式的變化不顯著，可選擇維持原數值。如第11B圖所示，顯示設備10在高亮度環境時(例如辦公模式)，影像調整方法可提高色彩值中的飽和度；在一般亮度環境時(例如一般模式)，飽和度較佳不作調整而維持原數值；在低亮度環境時(例如昏暗模式與暗室模式)，影像調整方法則降低飽和度。如第11C圖所示，顯示設備10在高亮度環境與一般亮度環境時(例如辦公模式及一般模式)，明亮度較佳維持原數值；在低亮度環境時(例如昏暗模式與暗室模式)，影像調整方法另會降低明亮度，讓影像畫面更為美觀。

本發明另提出一種亮度位移值的調整方法。請參閱第12圖，第12圖為本發明實施例之通過加權參數調整亮度位移值之曲線圖。欲將曲線C3調整為曲線C4時，影像調整方法首先根據曲線的灰階與亮度分佈把該些像素分成多個區段，並以不同加權參數分別套用在各個區段內的像素，讓各區段分具不同的亮度位移幅度。舉例來說，第一區段Z1對應為灰階值較低的像素，可設定較高的加權參數，使第一區段Z1內像素具有較大的亮度位移值；第三區段Z3對應灰階較高的像素，故設定較低的加權參數，減少第三區段Z3內像素的亮度位移幅度；第二區段Z2的加權參數則介於第一區段Z1與第三區段Z3的加權參數之間，故其內部像素的亮度位移幅度也介於兩者之間。

前述實施例只將該些像素分成三個區段，然實際應用並不限於此，例如本發明之影像調整方法可根據像素數量去切分曲線的灰階分佈，意即每一個像素都有自己的特定加權參數，影像調整方法係將不同的加權參數分別套用在分具不同灰階值的該些像素上；其中，越靠近暗點的像素會有較高加權參數，越接近亮點的像素則有較低的加權參數，但不以此為限。

請參閱第5圖、第9圖與第13A、13B、13C及13D圖，第13A、13B、13C及13D圖分別為本發明另一實施例之像素分佈曲線在不同調整過程之示意圖。如第5圖與第9圖所示，步驟206係將該些像素的背光值一次調降到預定值，例如△I，該些像素的暗區另利用位移修正函數提高其亮度位移值，回到接近亮度0的位置。在第13A、13B、13C及13D圖所示實施例中，影像調整方法將該些像素的背光值分段調降，例如先調降為△I1，如第13A圖所示，曲線CL1因步驟206調降背光值△I1而形成曲線CL2；接著執行步驟208，以位移修正函數調整亮度位移值，使曲線CL2轉換為曲線CL3，如第13B圖所示；然後，再次執行步驟206，曲線CL3經調降背光值△I2形成曲線CL4，如第13C圖所示；最後，步驟206調整曲線CL4的亮度位移值而得到曲線CL5，如第13D圖所示。

在前述實施例中，影像調整方法係將背光值的特定調整量△I拆成多個次調整量△I1以及△I2分批進行，意即次調整量△I1與△I2都會小於特定調整量△I，影像調整方法分段調整該些像素的背光值和亮度位移值，該些像素快速地產生多段且微幅的亮度變化，影像畫面不會明顯閃爍，能夠提供使用者更舒適的視覺享受。仍須一提的是，特定調整量可任意區分為多個次調整量，並不限於本實施例的兩個次調整量。

綜上所述，本發明的影像調整方法應用於具有環境光偵測器的顯示設備，根據環境光偵測器取得的環境亮度，影像調整方法將顯示設備調整到對應顯示模式，例如顯示設備在高亮度環境的像素亮度較高、在低亮度環境的像素亮度較暗；為了克服影像畫面過曝刺眼或暗部細節不清的缺陷，影像調整方法調整了像素背光值之後，還會套用位移修正函數修正該些像素的亮度位移值，可有效修正暗部細節，避免影像畫面閃爍，且能使亮場景的畫面柔和不刺眼、暗場景細節清晰不失真。還需一提的是，本發明的影像調整方法較佳情況下僅調整像素的背光值和亮度位移值即足以達到修正影像畫面之亮暗部細節的目的，然影像調整方法仍可選擇性執行對比值調整步驟、及色彩值調整步驟，以使畫面最佳化。較佳情況下，影像調整方法係優先調整對比值，再進行背光值調整；然亦可調整完背光值後、才執行對比值之校正，端視實際需求而定。

請參閱第14圖，第14圖為本發明實施例之顯示設備10經影像調整方法校正後之影像畫面的數據量測圖。從第14圖可看出，不論顯示設備被切換到哪一個顯示模式，該些像素的暗區都可維持在接近亮度0的位置，而辦公模式(最高亮度環境)具有高亮度的亮場景，暗室模式(最低亮度環境)則具備低亮度的亮場景；相較先前技術，本發明的顯示設備在環境亮度大幅變化仍可提供適於觀賞的柔和畫面。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧顯示設備
12‧‧‧面板單元
14‧‧‧環境光偵測器
16‧‧‧控制器
C1、C1’‧‧‧調整前的曲線
C2、C2’‧‧‧完成對比值調整的曲線
C3、C3’‧‧‧完成背光值調整的曲線
C4、C4’‧‧‧完成亮度位移值調整的曲線
△I‧‧‧特定調整量
△I1、△I2‧‧‧次調整量
Z1‧‧‧第一區段
Z2‧‧‧第二區段
Z3‧‧‧第三區段
CL1‧‧‧完成對比值調整的曲線
CL2‧‧‧經過部分背光值調整的曲線
CL3‧‧‧經過部分亮度位移值調整的曲線
CL4‧‧‧完成部分背光值調整的曲線
CL5‧‧‧完成部分亮度位移值調整的曲線
0、0’、0”‧‧‧最暗點
A、A’、A”‧‧‧最亮點
200、202、024、206、208、210‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例之顯示設備之功能方塊圖。第2圖為本發明實施例之影像調整方法之流程圖。第3圖至第6圖分別為本發明實施例之面板單元像素參數從亮環境進入暗環境進行變化調整之曲線圖。第7圖至第10圖分別為本發明實施例之面板單元像素參數從暗環境進入亮環境進行變化調整之曲線圖。第11A、11B及11C圖為本發明實施例之色彩值調整之曲線圖。第12圖為本發明實施例之通過加權參數調整亮度位移值之曲線圖。第13A、13B、13C及13D圖分別為本發明另一實施例之像素分佈曲線在不同調整過程之示意圖。第14圖為本發明實施例之顯示設備經影像調整方法校正後之影像畫面的數據量測圖。

200、202、024、206、208、210‧‧‧步驟

Claims

一種影像調整方法，應用於一顯示設備，該顯示設備具有一環境光偵測器，該影像調整方法包含有：驅動該環境光偵測器偵測一環境亮度；根據該環境亮度調整該顯示設備之複數個像素的背光值；以及依照一位移修正函數調整該複數個像素的亮度位移值。
如請求項1所述之影像調整方法，另包含：依照該顯示設備之一影像畫面內容調整該複數個像素的對比值。
如請求項2所述之影像調整方法，其中該影像調整方法先調整該複數個像素的該對比值，再調整該複數個像素的該背光值。
如請求項1所述之影像調整方法，另包含：依照一色彩修正函數調整該複數個像素的色彩值。
如請求項4所述之影像調整方法，其中該色彩修正函數係修正該色彩值的飽和度與明亮度。
如請求項4所述之影像調整方法，其中該影像調整方法在該顯示設備位於高亮度環境時提高該色彩值的飽和度，或在低亮度環境時降低該色彩值的該飽和度與明亮度。
如請求項1所述之影像調整方法，其中該影像調整方法驅動該環境光偵測器每隔N秒取得一次偵測值，並在收集M個偵測值後計算該M個偵測值的參照值，以作為該偵測結果。
如請求項1所述之影像調整方法，其中該顯示設備包含多種顯示模式，每一種顯示模式具有特定的觸發條件，該影像調整方法比較該環境光偵測器之一偵測結果與該些觸發條件，以將該顯示設備相應地切換為該多種顯示模式的其中之一。
如請求項1所述之影像調整方法，其中於該環境亮度降低時，該影像調整方法係降低該些像素的該背光值，再通過該位移修正函數相應提高該些像素的該亮度位移值，使具有最低灰階值之一特定像素的亮度高於該特定像素未經該影像調整方法調整前的亮度。
如請求項1所述之影像調整方法，其中於該環境亮度提高時，該影像調整方法係提高該些像素的該背光值，再通過該位移修正函數相應降低該些像素的該亮度位移值，使具有最低灰階值之一特定像素的亮度低於該特定像素未經該影像調整方法調整前的亮度。
如請求項9或10所述之影像調整方法，其中該影像調整方法將不同的加權參數分別套用在具不同灰階值的該些像素，以調整其亮度位移值。
如請求項1所述之影像調整方法，其中該對應顯示模式之該背光值具有一特定調整量，該影像調整方法選擇性將該特定調整量區分成多個次調整量，並以該些次調整量分段調整該複數個像素的該背光值和該亮度位移值。
一種顯示設備，其包含有：一面板單元，具有複數個像素以顯示一影像畫面；一環境光偵測器，用來偵測該面板單元所在位置的一環境亮度；以及一控制器，電連接該面板單元，該控制器驅動該環境光偵測器偵測該環境亮度，並根據該環境亮度調整該複數個像素的背光值、且依照一位移修正函數調整該複數個像素的亮度位移值。
如請求項13所述之顯示設備，其中該控制器另依照該顯示設備之一影像畫面內容調整該複數個像素的對比值。
如請求項14所述之顯示設備，其中該控制器係先調整該複數個像素的該對比值，再調整該複數個像素的該背光值。
如請求項13所述之顯示設備，其中該控制器另依照一色彩修正函數調整該複數個像素的色彩值。
如請求項16所述之顯示設備，其中該色彩修正函數係修正該色彩值的飽和度與明亮度，且該控制器在該顯示設備位於高亮度環境時提高該色彩值的該飽和度，或在低亮度環境時降低該色彩值的該飽和度與該明亮度。
如請求項13所述之顯示設備，其中該控制器驅動該環境光偵測器每隔N秒取得一次偵測值，並在收集M個偵測值後計算該M個偵測值的參照值，以作為該偵測結果。
如請求項13所述之顯示設備，其中該顯示設備包含多種顯示模式，每一種顯示模式具有特定的觸發條件，該影像調整方法比較該環境光偵測器之一偵測結果與該些觸發條件，以將該顯示設備相應地切換為該多種顯示模式的其中之一。
如請求項13所述之顯示設備，其中於該環境亮度降低時，該控制器係降低該些像素的該背光值，再通過該位移修正函數相應提高該些像素的該亮度位移值，使具有最低灰階值之一特定像素的亮度高於該特定像素未經該影像調整方法調整前的亮度。
如請求項13所述之顯示設備，其中於該環境亮度提高時，該控制器係提高該些像素的該背光值，再通過該位移修正函數相應降低該些像素的該亮度位移值，使具有最低灰階值之一特定像素的亮度低於該特定像素未經該影像調整方法調整前的亮度。
如請求項20或21所述之顯示設備，其中該控制器將不同的加權參數分別套用在具不同灰階值的該些像素，以調整其亮度位移值。
如請求項13所述之顯示設備，其中該對應顯示模式之該背光值具有一特定調整量，該影像調整方法選擇性將該特定調整量區分成多個次調整量，並以該些次調整量分段調整該複數個像素的該背光值和該亮度位移值。