TWI393068B - 圖框率可擴充之影像處理系統及方法 - Google Patents

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圖框率可擴充之影像處理系統及方法
本發明係有關影像處理器，特別是關於一種圖框率(frame rate)可擴充(scalable)之影像處理系統。
隨著影像顯示器之解析度的增加，影像圖框率(frame rate)從傳統的每秒60圖框(亦即60Hz)逐漸增加至每秒120圖框(亦即120Hz)或者更高。以圖框率120Hz的影像顯示器(例如電視機)為例，負責處理及傳輸資料至顯示面板的影像處理器(video processor)或者時序控制器(timing controller,TCON)必須具有處理及傳輸120Hz資料量的能力。由於此種影像處理器(或時序控制器)於同一時間內較傳統60Hz影像處理器需處理二倍的資料量，所以，影像輸出入端的信號速率將增為二倍，內部的電路面積也需增加以便處理二倍的資料量，晶片封裝的尺寸及其接腳數目也要增大及增多。因此，每當影像圖框率增加時，積體電路自前端製程一直到後端製程都必須重新加以設計，設備也可能需要更換，因而造成成本的增加，也延遲產品的上市時間。
鑑於此，因此亟需提出一種新穎的影像處理系統架構，使其具有擴充性(scalability)，可輕易地隨著圖框率的增加而擴充，甚至可以支援傳統的圖框率。
鑑於上述先前技術中，傳統影像處理系統僅能處理單一圖框率，當圖框率增加時，即需重新設計及製造相應的影像處理器；本發明實施例的目的之一即在於提出一種圖框率可擴充(scalable)之影像處理系統，用以處理及傳輸各種圖框率之影像資料，以便將影像顯示於顯示面板上。
根據本發明實施例，主控(master)影像處理器處理部分的畫面影像資料並傳輸至時序控制器。另外，至少一從屬(slave)影像處理器處理其餘之部分畫面影像資料並傳輸至時序控制器。其中，主控影像處理器及從屬影像處理器分別產生部分結果，而主控影像處理器即根據該些部分結果以產生一整體調整值(例如亮度控制信號或伽瑪調整信號)，以提供給顯示面板。根據一實施例，更包含一設定值儲存區，用以儲存不同圖框率之相關設定值。當偵測到圖框率變更時，主控影像處理器、從屬影像處理器即自設定值儲存區下載相應設定值。當圖框率變小時，至少一個從屬影像處理器會關閉；當圖框率變大時，至少一個從屬影像處理器會開啟。
第一A圖顯示本發明實施例之可擴充(scalable)影像處理系統的方塊圖。雖然本實施例以數位電視機作為例示，然而，本發明實施例可適用於其他形式、大小、解析度之顯示器。再者，本實施例的影像處理系統雖然具有圖框率(frame rate)可擴充功能，然而，也可作為固定圖框率之影像處理系統使用。
在本實施例中，影像處理系統主要包含主控(master)影像處理器(也可稱為類比影像處理器，analog video processor或AVP)10及從屬(slave)影像處理器12。本實施例的主控影像處理器10及從屬影像處理器12各具有處理及傳輸60Hz圖框率之能力。然而，在其他實施例中，主控影像處理器10及從屬影像處理器12的圖框率並不限定於60Hz，而且，兩者的圖框率也不一定要相同。
繼續參閱第一A圖，主控影像處理器10和從屬影像處理器12之間以主控匯流排1012及從屬匯流排1210來傳送信號。在本實施例中，主控匯流排1012係為主控影像處理器10耦接至從屬影像處理器12的(120Hz)單向串列(serial)通信通道，其包含二位元-取樣用的時脈位元及傳輸資料的資料位元。另外，從屬匯流排1210係為從屬影像處理器12耦接至主控影像處理器10的(120Hz)單向串列通信通道，其也包含二位元-取樣用的時脈位元及傳輸資料的資料位元。在其他實施例中，主控匯流排1012、從屬匯流排1210並不限定為單向、串列，且位元數不限定為二位元，甚至，二匯流排也可合併。
根據本實施例之120Hz圖框率之影像處理系統架構，主控影像處理器10和從屬影像處理器12分別自輸入匯流排100及120接收及處理一半的畫面影像資料。經處理後，再分別經由輸出匯流排102及122，將影像資料傳送給120HZ的時序控制器(TCON)14，並顯示於顯示面板16。在本實施例中，輸入匯流排100/120及輸出匯流排102/122係使用(但不限定於)雙通道低電壓差分信號(dual LVDS)傳輸格式，而時序控制器(TCON)14的輸出匯流排140則可使用(但不限定於)小型雙通道低電壓差分信號(mini-LVDS)或縮減擺動差分信號(RSDS)傳輸格式。
如前所述，主控影像處理器10和從屬影像處理器12將其所處理的一半畫面影像資料藉由輸出匯流排102/122分別傳送給時序控制器(TCON)14。然而，對於影像的一些控制、調整，例如背光亮度控制或者伽瑪(gamma)調整，必須根據整張畫面的影像資料才能得出較佳的調整值。為考量此種影像之控制、調整，本實施例的主控影像處理器10及從屬影像處理器12分別以自己收到的畫面影像資料計算得出個別的部分結果，而從屬影像處理器12則藉由從屬匯流排1210將其部分結果傳送給主控影像處理器10。主控影像處理器10即根據自己的部分結果以及從屬影像處理器12所提供的部分結果加以協調、整合而得出較佳的整體調整值。此外，該整體調整值還可藉由主控匯流排1012傳送通知從屬影像處理器12。接著，主控影像處理器10會將該較佳的整體調整值傳送給顯示面板16。例如，藉由導線104傳送背光亮度控制信號PWM，及藉由導線106傳送伽瑪調整信號GM。在本實施例中，背光亮度的控制可以是根據影像本身所作的自動控制，也可以根據導線108輸入的手動亮度控制信號PWM_I。此外，導線106於傳送伽瑪調整信號GM時，也可順便傳送共電極電壓(Vcom)。本實施例雖以亮度控制、伽瑪調整為例，然而本實施例也可適用於影像的其他參數，例如影像的對比調整。
第二圖顯示主控影像處理器10和從屬影像處理器12協調產生較佳調整值的時序示意圖。於水平掃描週期20時間內，主控影像處理器10和從屬影像處理器12個別以自己收到的一半畫面影像資料計算得出個別的部分結果。於垂直掃描週期22最後的垂直遮沒(blanking)期間220，主控影像處理器10和從屬影像處理器12則是進行前述協調整合工作-亦即，從屬影像處理器12將其部分結果傳送給主控影像處理器10，主控影像處理器10再據以協調、整合而得出較佳的整體調整值。在本實施例中，由於從屬影像處理器12的部分結果之資料量不會很大，因此可以利用垂直遮沒期間220充分進行傳輸及協調整合。主控匯流排1012及從屬匯流排1210的傳輸頻率可依實際應用情形加以調整。
第一A圖所示之實施例除了可擴充至120Hz圖框率，還可切換以支援基本的60Hz圖框率。在本實施例中，主控影像處理器10會在適當時間(或者每一次開機時)偵測輸入匯流排100的輸入資料是否切換為基本的60Hz；如果偵測到圖框率切換至新的圖框率(例如60Hz)，則主控影像處理器10、從屬影像處理器12會自設定值儲存區18(例如電子可抹除可程式唯讀記憶體，EEPROM)下載新圖框率(例如60Hz)相關設定值(例如過驅動(overdrive)資料表格或時序相關設定)；而且，從屬影像處理器12會自行關閉(disable)，讓影像處理系統進行60Hz的影像處理。如果又偵測到圖框率回復至120Hz，從屬影像處理器12會再行啟動(enable)，主控影像處理器10、從屬影像處理器12會自設定值儲存區18重新下載圖框率120Hz相關設定值，讓影像處理系統進行120Hz的影像處理。
根據本發明實施例的架構，可使用單一60HZ圖框率的影像處理器以擴充至120Hz之影像處理系統。藉此，不需變更積體電路的製程及設備，因而得以節省成本。再者，影像處理系統除了可擴充至120Hz，也可支援基本的60Hz圖框率。
第一B圖顯示本發明另一實施例之可擴充(scalable)影像處理系統的方塊圖，與第一A圖相同的元件則沿用相同的元件符號。和第一A圖架構不同的是，本實施例的時序控制器(TCON)14係分別製作於主控影像處理器10和從屬影像處理器12內。在本實施例中，輸出匯流排102/122係使用(但不限定於)小型雙通道低電壓差分信號(mini-LVDS)或縮減擺動差分信號(RSDS)傳輸格式，用以將資料傳送、顯示於顯示面板16。
第三圖顯示本發明又一實施例之可擴充(scalable)影像處理系統的方塊圖，與第一A圖相同的元件則沿用相同的元件符號。除了主控影像處理器10之外，本實施例使用三個從屬影像處理器-第一從屬影像處理器12A、第二從屬影像處理器12B、第三從屬影像處理器12C。主控影像處理器10以(共用)主控匯流排1012耦接至第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C；而第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C則以(獨立)第一/第二/第三從屬匯流排1210A/1210B/1210C分別耦接至主控影像處理器10。
根據第三圖所示之架構，主控影像處理器10和第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C分別自輸入匯流排100及120A、120B、120C接收及處理四分之一的畫面影像資料。經處理後，再分別經由輸出匯流排102及122A、122B、122C，將影像資料傳送給240HZ的時序控制器(TCON)14，並顯示於顯示面板16。其中，時序控制器(TCON)14也可分別製作於主控影像處理器10和第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C內。接著，主控影像處理器10及第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C分別以自己收到的畫面影像資料計算得出個別的部分結果，而第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C則藉由從屬匯流排1210A/1210B/1210C將其部分結果分別傳送給主控影像處理器10。主控影像處理器10即根據自己的部分結果以及第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C所提供的部分結果加以協調、整合而得出較佳的整體調整值。此外，該整體調整值還可藉由主控匯流排1012傳送通知第一/第二/第三從屬影像處理器12A/12B/12C。接著，主控影像處理器10會將該較佳的整體調整值傳送給顯示面板16。
根據第三圖所示實施例的架構，可使用單一60HZ圖框率的影像處理器以擴充至240Hz之影像處理系統。藉此，不需變更積體電路的製程及設備，因而得以節省成本。再者，影像處理系統除了可擴充至240Hz，也可支援基本的60Hz圖框率(關閉三個從屬影像處理器)或者120Hz圖框率(關閉二個從屬影像處理器)。再者，本實施例架構還可進一步擴充至240Hz圖框率以上。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
10．．．主控影像處理器
12．．．從屬影像處理器
12A．．．第一從屬影像處理器
12B．．．第二從屬影像處理器
12C．．．第三從屬影像處理器
14．．．時序控制器
16．．．顯示面板
18．．．設定值儲存區
20．．．水平掃描週期
22．．．垂直掃描週期
100．．．(主控影像處理器)輸入匯流排
102．．．(主控影像處理器)輸出匯流排
104．．．(亮度控制信號)導線
106．．．(伽瑪調整信號)導線
108．．．(手動亮度控制信號)導線
120．．．(從屬影像處理器)輸入匯流排
120A．．．(第一從屬影像處理器)輸入匯流排
120B．．．(第二從屬影像處理器)輸入匯流排
120C．．．(第三從屬影像處理器)輸入匯流排
122．．．(從屬影像處理器)輸出匯流排
122A．．．(第一從屬影像處理器)輸出匯流排
122B．．．(第二從屬影像處理器)輸出匯流排
122C．．．(第三從屬影像處理器)輸出匯流排
140．．．(時序控制器)輸出匯流排
220．．．垂直遮沒期間
1012．．．主控匯流排
1210．．．從屬匯流排
1210A．．．第一從屬匯流排
1210B．．．第二從屬匯流排
1210C．．．第三從屬匯流排
PWM．．．亮度控制信號
PWM_I．．．手動亮度控制信號
GM．．．伽瑪調整信號
第一A圖顯示本發明實施例之可擴充影像處理系統的方塊圖。
第一B圖顯示本發明另一實施例之可擴充影像處理系統的方塊圖。
第二圖顯示主控影像處理器和從屬影像處理器協調產生較佳調整值的時序示意圖。
第三圖顯示本發明又一實施例之可擴充影像處理系統的方塊圖。
10．．．主控影像處理器
12．．．從屬影像處理器
14．．．時序控制器
16．．．顯示面板
18．．．設定值儲存區
100．．．(主控影像處理器)輸入匯流排
102．．．(主控影像處理器)輸出匯流排
104．．．(亮度控制信號)導線
106．．．(伽瑪調整信號)導線
108．．．(手動亮度控制信號)導線
120．．．(從屬影像處理器)輸入匯流排
122．．．(從屬影像處理器)輸出匯流排
140．．．(時序控制器)輸出匯流排
1012．．．主控匯流排
1210．．．從屬匯流排
PWM．．．亮度控制信號
PWM_I．．．手動亮度控制信號
GM．．．伽瑪調整信號

Claims (25)

  1. 一種圖框率(frame rate)可擴充(scalable)之影像處理系統，包含：一主控(master)影像處理器，其處理部分的畫面影像資料並傳輸至一時序控制器；至少一從屬(slave)影像處理器，其處理其餘之部分畫面影像資料並傳輸至該時序控制器；及一設定值儲存區，用以儲存不同圖框率之相關設定值；其中該主控影像處理器及該從屬影像處理器分別產生部分結果，且該主控影像處理器根據該些部分結果以產生一整體調整值，並提供給一顯示面板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之時序控制器位於該主控影像處理器、該從屬影像處理器內部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之時序控制器位於該主控影像處理器、該從屬影像處理器外部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述主控影像處理器及從屬影像處理器之圖框率皆為60Hz。
  5. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之整體調整值包含亮度控制信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之整體調整值包含伽瑪(gamma)調整信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，更包含一主控匯流排，由該主控影像處理器耦接至該從屬影像處理器，用以將該主控影像處理器所產生之整體調整值傳送至該從屬影像處理器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之主控匯流排為單向串列通信通道。
  9. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，更包含一從屬匯流排，由該從屬影像處理器耦接至該主控影像處理器，用以將該從屬影像處理器之部分結果傳送至該主控影像處理器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述之從屬匯流排為單向串列通信通道。
  11. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述主控影像處理器係於垂直遮沒期間產生該整體調整值。
  12. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，當上述主控影像處理器自輸入端偵測到圖框率變更時，該主控影像處理器及該從屬影像處理器即自該設定值儲存區下載相應設定值。
  13. 如申請專利範圍第12項所述圖框率可擴充之影像處理系統，當圖框率變小時，至少一個該從屬影像處理器會關閉；當圖框率變大時，至少一個該從屬影像處理器會開啟。
  14. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述至少一從屬影像處理器共包含一個從屬影像處理器，其和該主控影像處理器分別處理一半畫面影像資料並分別傳輸至該時序控制器。
  15. 如申請專利範圍第1項所述圖框率可擴充之影像處理系統，其中上述至少一從屬影像處理器共包含三個從屬影像處理器，其和該主控影像處理器分別處理四分之一畫面影像資料並分別傳輸至該時序控制器。
  16. 一種圖框率(frame rate)可擴充(scalable)之影像處理方法，包含：進行一主控(master)影像處理，以處理部分的畫面影像資料，並產生一部份結果；進行一從屬(slave)影像處理，以處理其餘之部分畫面影像資料，並產生另一部分結果；根據該些部分結果以產生一整體調整值，以提供給一顯示面板；及根據輸入之該畫面影樣資料以偵測圖框率，當偵測到圖框率變更時，則下載相應設定值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述主控影像處理及從屬影像處理之圖框率皆為60Hz。
  18. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述之整體調整值包含亮度控制信號。
  19. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述之整體調整值包含伽瑪(gamma)調整信號。
  20. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，更包含提供一主控匯流排，用以傳送該整體調整值。
  21. 如申請專利範圍第20項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述之主控匯流排為單向串列通信通道。
  22. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，更包含一從屬匯流排，用以傳送該部分結果。
  23. 如申請專利範圍第22項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述之從屬匯流排為單向串列通信通道。
  24. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，其中上述之整體調整值係於垂直遮沒期間所產生。
  25. 如申請專利範圍第16項所述圖框率可擴充之影像處理方法，當圖框率變小時，則關閉部分的該從屬影像處理；當圖框率變大時，則開啟部分的該從屬影像處理。
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