TWI541785B - Ｌｃｄ白平衡即時切換選擇之最佳化方法與系統 - Google Patents

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Description

LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法與系統
本發明係關於顯示面板之技術領域，尤指一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法與系統。
近年來，隨著廣播通信技術的發展和不斷推進，新的信息顯示裝置不斷湧現，其中以液晶顯示技術最為突出。液晶顯示技術以其獨具的低電壓、低功耗特性，使液晶顯示可以直接與大規模集成電路結合開發出一系列具有顯示功能的產品。
在許多顯示設備中，如顯示器、手機螢幕、數位相機顯示螢幕等，都需要進行白平衡的調整。白平衡調整的好壞直接影響到所顯示畫面的品質。傳統上，係採用人工方法調整白平衡，既費時又很難調整。目前生產線上都採用個人電腦調整，但個人電腦體積龐大，不方便移動，且建置成本高，並不適合於生產線使用。
白平衡調整是通過設置圖像處理積體電路的前端和後端的增益(Gain)和偏移(Offset)，來影響液晶螢幕的 顏色輸出。調整白平衡的本質就是調整色溫，讓液晶螢幕的輸出達到一個標準的視覺效果。色溫是描述光源色譜特性的簡單方法。低色溫意味暖光(偏黃紅)，而高色溫意味冷光(偏藍)，色溫的標準單位為Kelvin，簡寫為k。
在白平衡的調整中，其係調整液晶螢幕的紅綠藍(RGB)三顏色，使液晶螢幕達到某一要求的色溫值、且符合液晶螢幕的參數規範要求。然後把紅綠藍(RGB)等數據存入非揮發性儲存裝置(例如EEPROM)中，用以作為調整之依據。然而針對一色溫需一組紅綠藍(RGB)等數據，會使得儲存裝置的容量暴增。
於美國第8,531,381號公告案中，其提出一種LED背光調整白平衡的系統與方法，係透過量測以及計算修正矩陣來設定新的RGB驅動值。不過此方法並不適用於白平衡即時選擇，因為新的一組白點之RGB驅動值必須透過重複執行白平衡量測計算來產生。而於美國專利申請第20120188265號公開案中，其提出一種簡化的白平衡之調整方式，其經由適用於高灰階的白平衡調整值GainH與適用於低灰階的白平調整值GainL，以調整各灰階的白平衡，不過此方法也只是針對所有螢幕調整好一組白平衡設定值，並沒有包含白平衡即時選擇的應用。故，習知白平衡調整技術實仍有改善的空間。
本發明之目的主要係在提供一LCD白平衡即 時切換選擇之最佳化方法與系統，以在YUV色域中執行白平衡調整程序，可保持亮度訊號(Y)不變，並調整色度訊號(U/V)，俾維持大部分灰階之亮度，而不會因為調整白點座標而犧牲。
依據本發明之一特色，本發明提出一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統，包含一RGB至YUV轉換單元、一白平衡調整單元、及一YUV至RGB轉換單元。該RGB至YUV轉換單元接收一影像訊號，並將該影像訊號由一RGB色域轉換至一YUV色域，以產生一第一YUV色域影像訊號。該白平衡調整單元連接至該RGB至YUV轉換單元，對該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，以產生一第二YUV色域影像訊號。該YUV至RGB轉換單元將該第二YUV色域影像訊號由該YUV色域轉換至該RGB色域。
依據本發明之另一特色，本發明提出一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法，其係使用於一影像顯示裝置中，該最佳化方法包含：(A)將一影像訊號由一預定色域轉換至YUV色域，用以產生一第一YUV色域影像訊號；(B)對該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，以產生一第二YUV色域影像訊號；(C)將該第二YUV色域影像訊號由YUV色域轉換至該預定色域。
100‧‧‧LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統
110‧‧‧RGB至YUV轉換單元
120‧‧‧白平衡調整單元
130‧‧‧YUV至RGB轉換單元
210‧‧‧白點設定單元
220‧‧‧設定產生單元
230‧‧‧色度偏移值產生單元
240‧‧‧白點調整單元
310‧‧‧色彩分析儀
320‧‧‧螢幕
330‧‧‧處理單元
340‧‧‧資料提供單元
350‧‧‧白色調整裝置
(A)~(C)‧‧‧步驟
(B1)~(B4)‧‧‧步驟
圖1係本發明一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統之方塊圖。
圖2係本發明白平衡調整單元之方塊圖。
圖3係本發明該複數個第一色度偏移訊號及該複數個第二色度偏移訊號的產生示意圖。
圖4係本發明一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法之流程圖。
圖5係本發明LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法的應用程式的使用者介面之示意圖。
圖1係本發明一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統100之方塊圖。該最佳化系統100包含一RGB至YUV轉換單元110、一白平衡調整單元120、及一YUV至RGB轉換單元130。
該RGB至YUV轉換單元110接收一影像訊號，並將該影像訊號由一RGB色域轉換至一YUV色域，以產生一第一YUV色域影像訊號，其中，相較於習知技術是在RGB色域中進行白平衡校正，本發明則是在YUV色域中進行白平衡校正，因此需先轉換至YUV色域。
該白平衡調整單元120連接至該RGB至YUV轉換單元110，對該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，以產生一第二YUV色域影像訊號。
該YUV至RGB轉換單元130將該第二YUV色域影像訊號由該YUV色域轉換至該RGB色域。由於需驅動螢幕，故將該第二YUV色域影像訊號由該YUV色域轉換至該RGB色域。
圖2係本發明白平衡調整單元120之方塊圖。該白平衡調整單元120包含一白點設定單元(white point setting unit)210、一設定產生單元(setting generator)220、一色度偏移值產生單元(U/V shift value generator)230、及一白點調整單元(white point adjustment unit)240。
該白點設定單元(white point setting unit)210存有複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)。
圖3係本發明該複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及該複數個第二色度偏移訊號(V_shift)的產生示意圖。如圖3所示，其使用一色彩分析儀(colorimeter)310以對一螢幕320進行色彩分析。該色彩分析儀310係用來幫助調整該螢幕320的白平衡。該色彩分析儀310係以一測量探頭(圖未示)來量測該螢幕320發射的光線，並輸出(x,y,Y)訊號，當中，x、y係一色域的色座標值，而Y代表的是亮度值。
其係將該色彩分析儀310的測量探頭離該螢幕320的面板(LCD Panel)約20cm後進行微調，面板發射的光線 就由測量探頭所測量。測量值可以顯示為x和y(色座標值)、Y(亮度值)，測量值亦可為T(相關色溫)、△uv(與黑體軌迹的色差)、Y(亮度值)。
可以事先在該色彩分析儀310中存入所要色溫的標準色數據，例如，9300K色溫時，色座標值及亮度值分別為x=0.296、y=0.311、Y=135cd/m2，或6500K色溫時，色座標值及亮度值分別為x=0.313、y=0.329、Y=135cd/m2。
該處理單元(Processing Unit)330接收該色彩分析儀310的輸出，並搜尋在一亮度節點(Y node)時最佳匹配的一第一色度偏移訊號(U_shift)及一第二色度偏移訊號(V_shift)。
一資料提供單元340連接至該處理單元330，以提供目標白平衡色座標(white balance target color coordinate)。該處理單元330依據該色彩分析儀310的輸出及該目標白平衡色座標，用以搜尋在該亮度節點(Y node)時最佳匹配的該第一色度偏移訊號(U_shift)及該第二色度偏移訊號(V_shift)。該處理單元330獲得該亮度節點(Y node)時的該第一色度偏移訊號(U_shift)及該第二色度偏移訊號(V_shift)後，則搜尋一亮度節點(Y node)時最佳匹配的一第一色度偏移訊號(U_shift)及一第二色度偏移訊號(V_shift)。
於進行下一亮度節點時，該處理單元330依據 資料提供單元340提供的目標白平衡色座標(white balance target color coordinate)，用以設定一白色調整裝置(White adjustment apparatus)350，俾讓該白色調整裝置350驅動該螢幕320，進而顯示在下一亮度節點時的白色畫面。
此步驟重覆數次，即可獲得一組包含複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)之白點設定。一較佳實施例中，可重覆12次，而產生與12亮度節點對應的複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)。
該設定產生單元220連接至該白點設定單元210，接收多組包含複數個第一色度偏移訊號(U_shift)、複數個第二色度偏移訊號(V_shift)之白點設定及一白平衡位準選擇訊號(white balance level selection)，並據以產生N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及N個第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)，當中，N為節點數目。
該設定產生單元220係以內差法，用以產生對應特定白平衡位準之該N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及該N個第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)。
可將色溫4500K至8500K之間分成256等分。與12亮度節點對應的複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)所對應的色溫即可作為內 差法的依據。舉例來說，色溫4500K時，有一組(U_shift45,V_shift45)，色溫6500K時，有一組(U_shift65,V_shift65)，以及色溫8500K時，有一組(U_shift85,V_shift85)，其中，當欲獲得色溫5500K時的第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)，利用(U_shift45,V_shift45)以及(U_shift65,V_shift65)，採內差法即可獲得。
該色度偏移值產生單元230連接至該設定產生單元220，接收該N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及該N個第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)，以產生一第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及一第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))。
該色度偏移值產生單元230係以內差法以產生該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))。該色度偏移值產生單元230依據一亮度訊號Y進行內差，進而產生該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))。
該白點調整單元(white point adjustment unit)240連接至該色度偏移值產生單元230及該RGB至YUV轉換單元110，用以接收該第一YUV色域影像訊號、該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))，進而依據該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))，調整該第一YUV色域影像訊號，俾 產生該第二YUV色域影像訊號。
該白點調整單元240係將該第一YUV色域影像訊號中的第一色度訊號(U)與該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))相加，以及將該第一YUV色域影像訊號中的第二色度訊號(V)與該該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))相加。
圖4係本發明一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法之流程圖，其係使用於一影像顯示裝置中，請一併參照圖1至圖3，該最佳化方法首先於步驟(A)中將一影像訊號由一預定色域轉換至YUV色域，用以產生一第一YUV色域影像訊號。其次，於步驟(B)中，對該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，以產生一第二YUV色域影像訊號。
該步驟(B)可細分為步驟(B1)至步驟(B4)。
於步驟(B1)中，接收多組白點設定，每一組白點設定包含複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)。
於步驟(B2)中，依據該其中兩組白點設定之複數個第一色度偏移訊號(U_shift)及複數個第二色度偏移訊號(V_shift)及一白平衡位準選擇訊號(white balance level selection)，以產生N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及N個第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)。其中，該步驟(B2)係以內差法來產生該N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及該N個第二色 度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)。
於步驟(B3)中，根據該N個第一色度偏移插補訊號(U_shift_1~U_shift_12)及該N個第二色度偏移插補訊號(V_shift_1~V_shift_12)，以產生一第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及一第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))。其中，該步驟(B3)係以內差法來產生該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))。
於步驟(B4)中，依據該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))及該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))，以調整該第一YUV色域影像訊號，俾產生該第二YUV色域影像訊號。其中，該步驟(B4)係將該第一YUV色域影像訊號中的第一色度訊號(U)與該第一色度訊號偏移值(U_shift(Y))相加，將該第一YUV色域影像訊號中的第二色度訊號(V)與該第二色度訊號偏移值(V_shift(Y))相加。
於步驟(C)中，將該第二YUV色域影像訊號由YUV色域轉換至該預定色域。
前述的LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法可經由程式語言編碼成一使用於手機或其他手持式裝置上的應用程式(App)。此可使手機或其他手持式裝置具有即時(real-time)白平衡的調整功能。圖5係本發明LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法的應用程式(App)的使用者介面，其係使用一滾動條(scrolling bar)，可讓使用者選擇想要 的白平衡。如圖5所示，其中Cold對應最冷色白平衡設定，Warm對應最暖色白平衡設定。而在Cold及Warm中間，任一位準(level)的白平衡參數，則可根據最暖色與最冷色的白平衡設定值即時計算產生，因此白平衡調整可拓展成任意位準(level)。
亮度節點數目最少需要12個來確保白平衡調整的精確度，增加節點數目可以提升個別灰階的白平衡精確度。
由前述說明可知，可以和習知使用RGB進行白平衡調整並不相同，可以跳脫習知RGB調整的觀念。同時，以YUV色域來簡化白平衡調整的程序，其保持亮度訊號(Y)不變，而去調整色度訊號(U/V)，亦可維持大部分灰階之亮度，而不會因為調整白點座標而犧牲。又，本案技術可配合自動量測系統來加速調整所需的時間，可即時計算產生介於最暖與最冷色之間的白平衡設定，立即生效。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
210‧‧‧白點設定單元
220‧‧‧設定產生單元
230‧‧‧色度偏移值產生單元
240‧‧‧白點調整單元
310‧‧‧色彩分析儀
320‧‧‧螢幕
330‧‧‧處理單元
340‧‧‧資料提供單元
350‧‧‧白色調整裝置

Claims (8)

  1. 一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統，包含：一RGB至YUV轉換單元，用以接收一影像訊號，並將該影像訊號由一RGB色域轉換至一YUV色域，進而產生一第一YUV色域影像訊號；一白平衡調整單元，其連接至該RGB至YUV轉換單元，用以對該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，進而產生一第二YUV色域影像訊號，該白平衡調整單元更包含：一白點設定單元，其存有多組白點設定，每一組包含複數個第一色度偏移訊號及複數個第二色度偏移訊號；一設定產生單元，連接至該白點設定單元，接收多組白點設定之複數個第一色度偏移訊號、該複數個第二色度偏移訊號及一白平衡位準選擇訊號，進而產生N個第一色度偏移插補訊號及N個第二色度偏移插補訊號；一色度偏移值產生單元，連接至該設定產生單元，用以接收該N個第一色度偏移插補訊號及該N個第二色度偏移插補訊號，進而產生一第一色度訊號偏移值及一第二色度訊號偏移值；以及一白點調整單元，連接至該色度偏移值產生單元及該RGB至YUV轉換單元，用以依據該第一色度訊號偏移值及該第二色度訊號偏移值，進而調整該第一YUV色域影像訊號，俾產生該第二YUV色域影像訊號；以及一YUV至RGB轉換單元，將該第二YUV色域影像訊號由該YUV色域轉換至該RGB色域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統，其中，該設定產生單元係以內差法以產生該N個第一色度偏移插補訊號及該N個第二色度偏移插補訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統，其中，該色度偏移值產生單元係以內差法以產生該第一色度訊號偏移值及該第二色度訊號偏移值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化系統，其中，該白點調整單元係將該第一YUV色域影像訊號中的第一色度訊號與該第一色度訊號偏移值相加，以及將該第一YUV色域影像訊號中的第二色度訊號(V)與該第二色度訊號偏移值相加。
  5. 一種LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法，其係使用於一影像顯示裝置中，該最佳化方法包含：(A)將一影像訊號由一預定色域轉換至YUV色域，用以產生一第一YUV色域影像訊號；(B)該第一YUV色域影像訊號執行白平衡調整，用以產生一第二YUV色域影像訊號，步驟(B)更包含：(B1)接收多組白點設定，該多組白點設定包含複數個第一色度偏移訊號及複數個第二色度偏移訊號；(B2)依據其中兩組白點設定之複數個第一色度偏移訊號及複數個第二色度偏移訊號及一白平衡位準選擇訊號，以產生N個第一色度偏移插補訊號及N個第二色度偏移插補訊號；(B3)根據該N個第一色度偏移插補訊號及該N個第二色度偏移插補訊號，以產生一第一色度訊號偏移值及一第二色度訊號偏移值；以及 (B4)依據該第一色度訊號偏移值及該第二色度訊號偏移值，用以調整該第一YUV色域影像訊號，進而產生該第二YUV色域影像訊號；以及(C)將該第二YUV色域影像訊號由YUV色域轉換至該預定色域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法，其中，該步驟(B2)係以內差法來產生該N個第一色度偏移插補訊號及該N個第二色度偏移插補訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法，其中，該步驟(B3)係以內差法來產生該第一色度訊號偏移值及該第二色度訊號偏移值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之LCD白平衡即時切換選擇之最佳化方法，其中，該步驟(B4)係將該第一YUV色域影像訊號中的第一色度訊號與該第一色度訊號偏移值相加，將該第一YUV色域影像訊號中的第二色度訊號(V)與該第二色度訊號偏移值相加。
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