具有动态亮度缩放的背光视频显示器的制作方法
专利名称：具有动态亮度缩放的背光视频显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及背光视频显示装置，并且更具体地，涉及用于背光视频显示装置的视频信号的动态亮度缩放，从而降低背光视频显示装置的功率消耗。
背景技术：
在背光视频显示器中，背光面板照亮电子控制图像面板。背光面板具有基本上均匀的明亮度，虽然它可能被划分，使得其中的一部分能够具有受到独立地控制的明亮度。图像面板具有像素元件的矩阵，像素元件的光透射被电子图像输入信号所调制，从而形成被显示的图像。背光显示器的实例是背光液晶显示器(LCD)，其中，像素矩阵包括液晶材料，该 液晶材料与施加到像素的电场相关地来改变通过它的光的偏振。图像面板还包括正交的偏振滤波器，使得透射通过像素和偏振滤波器的光的強度与在每ー个像素处的电场相关。IXD图像面板的实例是薄膜晶体管和有源矩阵图像面板。显示器的背光的功率消耗代表了移动装置的总功率消耗的相当比例，例如，其达到总功率消耗的1/3或甚至一半。可通过在当待显示的图像较不亮的时段期间调暗背光(即是说，降低它的亮度)，以及通过提高图像面板的光透射而补偿背光调暗，来降低背光功率消耗，其被称为动态亮度缩放(DLS)技术。背光的亮度的调节可以通过脉冲宽度调制(PWM)而获得，例如，其中瞬时亮度被維持，但是在背光照明期间的帧时段的比例被调制，从而调制在帧期间的平均的被感知的亮度。可替代地，背光的亮度的调节可以通过对例如功率管理专用集成电路(ASIC)的控制而获得。由于像素的饱和，图像面板的光透射的线性范围是有限的。因此，例如，如果背光亮度不够充足，而在图像的最亮部分中的图像面板的很多像素可能已经处于它们的最大的光透射，则导致显示的图像的冲失(washout)，也就是说，对比度在图像的较亮部分中的欠缺。这限制了背光调暗的可接受程度。如果为实现功率节约目标的背光亮度的DLS改变和图像面板光透射的补偿改变被感知为屏幕闪烁，特别是被感知为画面的背景部分的屏幕闪烁，或者被感知为非平稳视觉质量，则这是所不期望的。
本发明通过实例的方式被示出，并且不被在附图中示出的其实施例所限制，其中，相似的标记指示相似的元件。在图中的元件被清楚简易地示出，并且不必按照比例绘制。图I是背光IXD装置的示意侧视图；图2是通过实例给出的根据本发明的一个实施例的视频数据处理器的示意框图，用于驱动诸如图I的LCD背光装置的背光显示装置；图3是通过实例给出的根据本发明的一个实施例的处理视频信号的方法的流程图，用于驱动诸如图I的LCD背光装置的背光显示装置；图4是在连续帧之间的像素亮度值的分布直方图之间的相关值随着时间变化的曲线图；图5是示出在场景的消退期间，亮度的分布的改变的一系列直方图；以及图6和7是通过图3的方法获得的视频信号的实例。
具体实施例方式图I示出传统的背光IXD装置100。装置100包括背光面板102，背光面板102的被感知的亮度与施加到其上的电压I和电流し相关。例如，背光面板102可以包括发光二极管(LED)，发光二极管的亮度与电流ら相关。例如，背光的亮度的调节可以通过PWM而获得，或者，可替代地，例如，可以通过对功率管理ASIC的控制而获得。装置100还包括图像面板，该图像面板包括夹在偏振滤波器106和108之间的图像像素矩阵104，该图像像素矩阵104包括液晶材料。滤波器106和108的偏振方向是正交的，从而如果图像像素矩阵104 对它所透射的光的偏振没有影响，则该光被第二偏振滤波器108阻挡，并且显示器变暗。矩阵104还包括行电极X和列电极Y的集合，电压可以被施加到行电极X和列电极Y，从而寻址矩阵104的各个像素。将电压施加到矩阵104的图像像素扭曲了透射过像素的光的偏振，这使得透射通过那个像素的来自背光102的光根据施加到像素的电压的幅度也透射通过第二偏振滤波器108。装置100还可以包括在第二偏振滤波器108之后的扩散板(未示出)，从而使得图像在它的表面可见。背光LCD装置100可以响应包括亮度和色度数据的视频信号而显示彩色图像。图2示出根据本发明的实施例的视频数据处理器200的实例。视频数据处理器200处理具有一系列视频帧的输入视频信号VIDEOin,并且提供用于诸如装置100这样的背光视频装置的输出视频信号VIDEOqut，装置100包括背光102和图像面板，该图像面板包括像素元件的矩阵104。通过像素元件的矩阵104，来自背光102的光的透射被输出视频信号VIDEOout调制，以形成显示的图像。视频数据处理器200包括改变检测器202，改变检测器202用于检测在输入视频信号VIDEOin的多个帧之间的亮度分布的改变，该亮度分布与在帧中的像素亮度值的分布相关。视频数据处理器200还包括动态亮度缩放模块204，动态亮度缩放模块204用于定义用于输入视频信号VIDEOin的当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的目标调节a calc,从而利用对背光的亮度的调节来补偿显示的图像的亮度。动态亮度缩放模块204包括自适应滤波器206，自适应滤波器206用于施加用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节a m，该用于当前帧的实际调节％成比例地与用于当前帧的目标调节a-。和用于前ー帧的实际调节a m相关，实际调节a m与由改变检测器202检测到的亮度分布的改变相关。更具体地，输入视频信号VIDEOin由输入源208提供，并且可以包括用于矩阵104的各个像素元件的亮度和色度数据。动态亮度缩放模块204包括亮度调节模块210，亮度调节模块210定义对像素矩阵104的光透射和对背光102的亮度的目标调节a calc,从而易于将背光的功率消耗降低到如下的值，即，在该值处，在通过图像面板进行的光透射的补偿的增加维持使得限定数目的像素元件的光透射饱和。自适应滤波器206生成的实际调节Cim被施加以通过背光亮度模块212改变用于背光的电压\和电流し，并且被施加作为如下的系数，以通过IXD光透射模块214来修改输入视频信号VIDEOin的亮度数据，并且提供用于图像像素矩阵的输出视频信号VIDE0ot。
图3是根据本发明的一个实施例的对通过输入视频信号VIDEOin定义的图像进行显示的方法300的实例的流程图。方法300可以在诸如处理器200这样的视频数据处理器中被实现。方法300在诸如装置100这样的背光视频装置上显示图像，该背光视频装置包括背光102和包括像素元件的矩阵104的图像面板。通过像素元件的矩阵104，来自背光102的光的透射被调制以形成显示的图像。方法300包括检测在输入视频信号VIDEOin的多个帧之间的亮度分布的改变，所述亮度分布与在帧中的像素亮度值的分布相关。用于输入视频信号的当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的目标调节a eal。被定义，以利用对背光的亮度的调节来补偿显示图像的亮度。用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节Cim成比例地与用于当前帧的目标调节Cieal。和用于先前帧的实际调节am相关，实际调节a m与売度分布的检测到的改变相关。在处理器200和方法300中，在输入视频信号VIDEOin的连续帧之间检测亮度分布的改变。然而，也可在输入视频信号VIDEOin的不连续的多个帧之间检测亮度分布的改变。 在该实例中，对于在连续帧之间的，与被称为镜头边界的在输入视频信号中的场景的快速和/或较大改变对应的亮度分布的改变，用于当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的实际调节am基本上等于目标调节aMl。。然而，对于在连续帧之间的，与在输入视频信号中的场景的较慢和/或较小改变对应的亮度分布的改变，用于当前帧的实际调节有较大比例是用于前一帧的实际调节am。更具体地，对于帧N，方法300在302开始。在304，如果必要，输入视频信号VIDEOin被下采样，以降低在计算亮度调节a m中由数据处理器200处理的数据的量，已知输入视频信号VIDEOin的全部输入数据在通过亮度调节a m缩放后，以输出视频信号VIDEOqut被传递到背光显示装置100。在306，计算在当前帧N中的像素亮度值的分布。在图5中的500、502、504处，示出在不同帧中的像素亮度值的这种分布的实例的图形表示。在308，计算在当前帧中用于背光面板102的亮度的目标调节，以及通过像素矩阵104的光透射来补偿调节。在本发明的实施例的该实例中，图像面板的目标调节是乘以或除以用于帧的每一像素i的视频信号数据的亮度分量Xi的因子a 。，虽然调节可能是更复杂的函数。用于像素矩阵104的光透射的最終目标调节是因子0。丨的函数バ0。丨)。用于背光面板102的亮度的相应目标调节是因子0。-的函数1/バ0。丨)。随后在下述的步骤310到326中，从目标调节导出实际施加的对像素矩阵104的光透射和对背光面板102的亮度的调节。通常，像素i的被感知的亮度Li通过下述公式给出Li = T(Xi)XB其中，B是实际背光亮度，并且T (Xi)是像素i的光透射，也就是说，透射亮度与入射亮度的比率。未调节的输入视频信号VIDEOin定义了像素i的被感知的亮度(Li)ra，通过下述给出(Li) IN = T (Xi) IN X B0其中，Btl是由输入视频信号VIDEOin指示的未调节的背光亮度，并且T (Xi) IN是输入视频信号VIDEOin为像素i定义的光透射。将做出的对背光102的亮度和像素矩阵104的光透射的补偿目标调节可以按照下述表示
Bcalc — B0 ~ f ( ct CALC)T (Xi) CALC = T (Xi) INXf (a CALC)，从而(Li) calc — T (Xi) CALC X Bcalc — (Li)1N,
其中，Btl是由输入视频信号VIDEOin指示的未调节的背光亮度，并且B·是调节的目标背光亮度，T (Xi) ■是对于像素i的调节的目标背光数据，并且是显示像素i的目标感知亮度。用于当前帧的目标调节f(aMl。)在该实例中被选择以将背光102的功率消耗降低到如下值，即，在该值处，在通过图像面板进行的光透射中的补偿的增加维持使得在将被显示的图像的最亮部分中的限定数目的像素的矩阵104的光透射饱和，从而引起图像的最亮部分的对比度的一定程度的冲失。在该实例中，目标调节因子αΜ 。被选择以使所选择的百分比的像素饱和，背光102通过相应的目标调节1/ ·(αΜ 。)而被调暗。在一个实例中，如果可能的亮度值的范围包括128个等级，则选择目标调节因子αΜ 。以使得在画面的五个最売等级中的像素饱和。在本发明的实施例的该实例中，通过将用于帧的每ー像素i的视频信号数据的亮度分量Xi乘以所选择的因子a calc,应用对像素矩阵104的光透射的目标调节f( a calc)，从而 T (Xi) CALC = T (Xi X a CALC)像素的矩阵104的光透射经常可以近似按照下述来表示T(Xi) =MXxi'其中，M和N是恒定參数。然后接着如下T (Xi) CALC = T (Xi X a CALC)= MX (XiX a calc)n=(MXxiN)XacALcN— T(Xi)raX a CALC因为T (Xi) CALC = T (Xi) INXf (a CALC)，因此f ( a calc) — a CALC 并且I/ a calcn是对背光102的亮度的将施加的目标调节。在该实例中，在313处对于下一个帧重复计算之前，根据在310处检测到的、表示视频中的场景改变的、在帧的处理器之间的亮度分布中检测到的改变，在312处，对用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节a 行平滑。在该实例中，在312处，用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度实施的实际调节a由下述公式表示的函数a m = w (x) a prev+ (トw (x)) a calc,其中，w(x)是值在0到I之间的加权系数，并且其定义了用于当前帧F的目标调节和用于前ー帧(F-I)的实际调节的比例。如通过在310处检测到的帧的处理器之间的亮度分布的改变的速度和/或幅度所指示的，在该实例中的加权系数w(X)的值与在该视频中的场景改变的特征有夫。视频镜头被定义为由单个相机接连地拍摄的，并且在时间和空间上表示连续动作的一系列的相互关联的连续帧。镜头边界是场景的急剧改变。当镜头边界发生时，观看者的注意力将被迅速和/或较大的场景改变所吸引，并且他将会对由通过图像面板透射进行的背光缩放的不完美补偿造成的可能视觉质量退化关注较少。在该实例中，在314处，在当前帧F和前ー帧(F-I)之间的像素亮度值的分布的直方图的相关性C被计算。在该实例中，C具有在O到I之间的值，并且被按照C= (2 X XX Y) + (X2+Y2)被计算，其中X和Y分别是表示处于帧F和(F-I)的亮度分布的每一直方图条(histogram bin)中的像素数目的矢量。如果C小于阈值Cth，那么认为检测到镜头边界，并且然后在316处，将加权系数W(X)的值设置为0，从而实际调节Cim被立即设置为与在312处的目标调节Cim1。相同的值。在该实例中，阈值Cth的典型值是O. 8。图4以帧的顺序示出相关值C随着时间的变化的实例。在该实例中，为了减少通过由于视频中的环境光变化、或衰减、或淡入淡出所引起的相关值C的伪变化而造成的镜头边界的误检测，只要当前帧F的相关值C减小到它的最大值以下但是仍然大于当前阈值CTH(F)，则通过应用公式CTH(F+1) = (CF+1) XCTH(F)/2，对于接下来的帧(F+1)，减小阈值Cth的值。当在指示镜头边界已经发生(其对应于场景的迅速和/或较大的改变的检测)的当前帧F期间，C变得小〒CTH(F)时，对于下ー帧(F+1)，阈值CTH(F+1)被重设置为其定义的值(在该实例中为O. 8)。再次參考图3，场景改变可以涉及渐显或渐淡，或淡入淡出，在其期间，画面中的图 像的明亮度发生渐进变换。如果在314没有检测到镜头边界，则通过检测在若干连续帧上扩展或收缩的帧亮度的动态范围的趋势，在318处检测到衰减或淡入淡出。如果在318处，检测到在动态亮度范围中的如此渐进改变，则在该实例中，在320处将加权系数w(X)设置为O. 2的值。图5示出帧亮度的动态范围的如此渐进趋势的实例。在图5中，曲线500、502、和504表示在图像的渐显期间，在时间上分隔成若干个帧的在三个帧中的亮度的分布的直方图。将看到的是，随着渐显的进行，直方图的最密集的条(populated bin)对应于连续地更亮的亮度值。而且，随着渐显的进行，亮度值的范围，即在帧中的最大亮度值和最小亮度值之间的差变大。在该实例中，随着渐显的进行，最小亮度值不明显地改变，并且亮度值的范围的増加是由于最大亮度值的增加而引起的。然而，在其他情形的实例中，最大亮度值和最小亮度值可能都改变。渐淡是渐显的相反情況，并且作为亮度值的范围的逐渐减小而出现。淡入淡出对应于在一个图像的渐显的同时伴随有另ー个图像的渐淡，并且淡入淡出可以对应于在帧亮度值的范围上的净增或者净减。如果在318处，没有或者几乎没有检测到在帧亮度值的范围上的改变，不论是因为没有衰减，或者是因为淡入淡出没有或几乎没有对应于在帧亮度值的范围上的改变，在320处都不设置加权系数w(X)的值，其避免了亮度的风险。在显示的图像中的几乎没有改变的时段期间，调节变得非常地显而易见。在该实例中，在放弃具有极端的像素亮度值的限定百分比的像素之后，測量在当前帧和先前帧之间的像素亮度值的分布的范围的改变。在该实例中，阈值被设置为Lot和Lhiot，并且对在帧中的像素亮度值的分布的范围进行计算时，忽略具有比下阈值Lot小的亮度值的像素，和具有比上阈值Lhiot大的亮度值的像素。在该实例中，下阈值Lot和上阈值Lhigh被设置，从而消除在帧中的全部像素的设置比例的像素，例如2%的像素。像素亮度值的分布的范围然后被测量为LHrcH-LOT-。消除的像素典型地源自噪声，并且可能对像素亮度的最小和最大值具有不成比例的失真效果，并且因此对像素亮度值的分布的范围的改变的測量具有不成比例的失真效果。噪声可以由诸如相机这样的图像捕捉过程引起，或者例如由到电信号的转换和编码/解码引起。再次參考图3，如果在318处，没有或几乎没有检测到在帧亮度值的范围上的改变，则在322处，计算在当前帧F和前ー帧(F-I)之间像素亮度值的分布的熵值E上的改变En-Eim。通过下述式子给出与给定巾贞有关的信息熵，E = kx^=I~\Plx\nPl)其中，Pi是在全部I个直方图条的第i个直方图条中的像素的比例，并且k是常数。当每ー个亮度条值在其中具有相似数量的像素时，与给定帧有关的信息熵E是最大的，并且当所有像素都集中在单个直方图条中并且没有像素具有不同的亮度值时，信息熵E是最小的。在图像处理中，熵E通常被以任意方式计算，而不管动态亮度缩放，因为可以确定用于无损图像编码的平均码长。在帧之间的熵E的大差异通常指示在画面中的大动作或在视频序列中的大的背景/前景改变。如果熵的改变Ef-Eh大于阈值，例如Ep1 X10%,则在该实例中，在324处，将加权系数W(X)设置为O. 4的值，实现对背光亮度的适度渐进调节。如果熵的改变Ef-Efm小于阈值，则认为没有场景改变，或者仅渐进的场景改变，并且在该实例中，在326处将加权系数W(X)设置为O. 8的值，从而对背光亮度施加最慢的调节。 图6和7是对于帧序列的两个实例而言，背光等级的目标亮度和实际亮度随着时间的变化的曲线图。在图6和7中，背光等级的实际亮度在600处与目标亮度发生急剧地改变，其对应于在步骤314处检测到在两个或更多个连续帧之间，即，在帧F和F-I之间的亮度分布的低关联性，以及在316处采用值为O的加权系数W(X)。在图6中，背光等级的实际亮度在602处于目标亮度发生渐进地改变，其对应于在314没有检测到镜头边界，而是在318处检测到在若干连续帧上扩展或收缩的帧亮度的动态范围的趋势，以及在320处采用值为O. 2的加权系数w(X)。在图7中，背光等级的实际亮度在700处与目标亮度发生适度地改变，其对应于在318处没有检测到衰减或淡入淡出，而是在322处检测到在当前帧和前一帧之间的像素亮度值的分布的熵值的改变，以及在324处采用值为O. 4的加权系数w (X)。在图7中，背光等级的实际亮度在700处与目标亮度仅发生缓慢地改变，对应于在322处没有检测到大动作或背景改变，以及在326处采用值为O. 8的加权系数W(X)。通过数据处理器200和方法300获得的背光功率消耗的节约与所被显示的视频序列相关。然而，在典型的视频序列中，已经获得了 20%到45%之间的功率节约，同时具有令人满意的观看质量。因为对于整个帧，对通过图像面板进行的光透射的相同调节可以被施加到矩阵的所有像素，所以通过修改色空间转换(CSC)參数能够执行动态亮度缩放，并且通过诸如图像处理器单元这样的硬件可以加速动态亮度缩放。然而，本发明也可以至少部分地通过在计算机系统上运行的计算机程序来实现，其至少包括当在例如计算机系统这样的可编程设备上运行时用于执行根据本发明的方法的步骤的编码部分，或者使得可编程设备执行根据本发明的装置或系统的功能。计算机程序可以例如包括下面的ー个或多个子例程、函数、进程、对象方法、对象实现、可执行应用、Java程序、伺服小程序、源代码、对象代码、共享库/动态负载库和/或指定用于在计算机系统上的运行的其他指令序列。计算机程序可以固有地存储在计算机可读存储介质上，或经由计算机可读传输介质传输到计算机系统。计算机程序的所有或一些可以设置在计算机可读介质上，计算机可读介质永久地、可拆除地、或可移动地耦合到信息处理系统。计算机处理通常包括执行(运行)的程序或程序的一部分、当前程序值和状态信息，以及由操作系统使用来管理处理的执行的资源。
本领域技术人员将认识到，在逻辑块之间的边界仅是示例性的，并且可选的实施例可以包括逻辑块或电路元件，或者在各种逻辑块或电路元件上应用可选的分解的功能。因此，将理解的是，这里描述的结构仅是示例性的，并且实际上还可以实施许多其他可以实现相同功能的结构。用于实现相同功能的组件的布置是有效“相关的”，使得可以实现所需的功能。本领域技术人员将认识到，在上述操作之间的边界仅是示例性的。多个操作可以合并成单个操作，单个操作可以被分散在其他操作中，并且可以至少部分地时间重叠地执行操作。然而，可选的实施例可以包括特定操作的多个情形，并且操作的顺序在各种其他实施例中可以被改变。 本发明不限制于在非可编程硬件中实施的物理装置或单元，而且还可以应用在可编程装置中。这里使用的术语计算机系统包括微处理器和微控制器，并且其不需要诸如键盘、扬声器、和外部存储器这样的特定I/o装置。
权利要求
1.一种视频数据处理器，用于处理包括一系列视频帧的输入视频信号，并且提供用于背光视频装置的输出视频信号，其中所述背光视频装置包括背光和图像面板，所述图像面板包括像素元件的矩阵，所述像素元件的来自所述背光的光的透射通过所述输出视频信号进行调制，以形成显示图像，所述视频数据处理器包括 改变检测器，用于检测在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的改变，所述亮度分布与在所述帧中的像素亮度值的分布相关；和 动态亮度缩放模块，用于定义用于所述输入视频信号的当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的目标调节，从而利用对所述背光的亮度的所述调节来补偿显示的图像的売度； 其中，所述动态亮度缩放模块包括自适应滤波器，所述自适应滤波器用于施加用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的实际调节，所述用于当前帧的实际调节成比例地与用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节相关，所述实际调节与由所述改变检测器检测到的在亮度分布中的所述改变相关。
2.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，对于在连续帧之间的与在所述输入视频信号中的场景的快速和/或较大改变对应的亮度分布的改变，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的所述实际调节基本上等于所述目标调节；而对于在连续帧之间的与在所述输入视频信号中的场景的较慢和/或较小改变对应的亮度分布的改变，用于所述当前帧的所述实际调节有较大比例是用于前一帧的所述实际调节。
3.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的所述实际调节是由下述公式表示的变量απ的函数 a m = w (x) a prev+(l-w (χ)) α calc, 其中，％al。是用于当前帧的所述目标调节，0111是用于前一帧的所述实际调节，并且W(X)是值在O到I之间的加权系数，并且定义了用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节的所述比例。
4.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述加权系数W(X)的值与在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的所述改变的速度和/或幅度相关。
5.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括相对于阈值来测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的统计相关值，从而检测场景的快速和/或较大的改变。
6.根据权利要求5所述的视频数据处理器，其中，只要所述统计相关值小于最大值并且大于所述阈值，则所述改变检测器一帧接一帧地减小所述阈值，并且当所述统计相关值变得小于与检测到场景的迅速和较大的改变对应的所述阈值时，将所述阈值重设置为定义的值。
7.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的范围的改变，以检测场景的渐进改变。
8.根据权利要求7所述的视频数据处理器，其中，在放弃具有极端像素亮度值的限定百分比的像素之后，所述改变检测器测量在所述当前帧和先前帧之间的像素亮度值的所述分布的范围的所述改变。
9.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的熵值的改变。
10.一种在背光视频装置上显示由输入视频信号定义的图像的方法，其中，所述背光视频装置包括背光和图像面板，所述图像面板包括像素元件的矩阵，所述像素元件的来自所述背光的光的透射被调制以形成显示的图像，所述方法包括 检测在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的改变，其中所述亮度分布与在所述多个帧中的像素亮度值的分布相关；以及 定义用于所述输入视频信号的当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的目标调节，从而利用对所述背光的亮度的所述调节来补偿显示的图像的亮度； 其中，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的实际调节成 比例地与用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节相关，所述实际调节与亮度分布的所述检测到的改变相关。
全文摘要
本发明公开具有动态亮度缩放的背光视频显示器。一种在背光视频装置上显示由输入视频信号定义的图像的方法，适应于在输入视频信号的连续帧之间的亮度的改变。在连续帧之间的亮度分布的改变被检测，其中，所述亮度分布是在帧中的像素亮度值的分布的函数。用于输入视频信号的当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的目标调节被定义，从而利用对背光的亮度的调节来补偿显示的图像的亮度。用于当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的实际调节成比例地与通用语当前帧的目标调节和用于前一帧的实际调节相关，实际调节与在连续帧之间的亮度分布中检测到的改变相关。
文档编号G09G3/36GK102842288SQ20111018959
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者孙雁飞, 何中礼, 卢春鹏, 张克强 申请人:飞思卡尔半导体公司
技术领域：
本发明涉及背光视频显示装置，并且更具体地，涉及用于背光视频显示装置的视频信号的动态亮度缩放，从而降低背光视频显示装置的功率消耗。
背景技术：
在背光视频显示器中，背光面板照亮电子控制图像面板。背光面板具有基本上均匀的明亮度，虽然它可能被划分，使得其中的一部分能够具有受到独立地控制的明亮度。图像面板具有像素元件的矩阵，像素元件的光透射被电子图像输入信号所调制，从而形成被显示的图像。背光显示器的实例是背光液晶显示器(LCD)，其中，像素矩阵包括液晶材料，该 液晶材料与施加到像素的电场相关地来改变通过它的光的偏振。图像面板还包括正交的偏振滤波器，使得透射通过像素和偏振滤波器的光的強度与在每ー个像素处的电场相关。IXD图像面板的实例是薄膜晶体管和有源矩阵图像面板。显示器的背光的功率消耗代表了移动装置的总功率消耗的相当比例，例如，其达到总功率消耗的1/3或甚至一半。可通过在当待显示的图像较不亮的时段期间调暗背光(即是说，降低它的亮度)，以及通过提高图像面板的光透射而补偿背光调暗，来降低背光功率消耗，其被称为动态亮度缩放(DLS)技术。背光的亮度的调节可以通过脉冲宽度调制(PWM)而获得，例如，其中瞬时亮度被維持，但是在背光照明期间的帧时段的比例被调制，从而调制在帧期间的平均的被感知的亮度。可替代地，背光的亮度的调节可以通过对例如功率管理专用集成电路(ASIC)的控制而获得。由于像素的饱和，图像面板的光透射的线性范围是有限的。因此，例如，如果背光亮度不够充足，而在图像的最亮部分中的图像面板的很多像素可能已经处于它们的最大的光透射，则导致显示的图像的冲失(washout)，也就是说，对比度在图像的较亮部分中的欠缺。这限制了背光调暗的可接受程度。如果为实现功率节约目标的背光亮度的DLS改变和图像面板光透射的补偿改变被感知为屏幕闪烁，特别是被感知为画面的背景部分的屏幕闪烁，或者被感知为非平稳视觉质量，则这是所不期望的。
本发明通过实例的方式被示出，并且不被在附图中示出的其实施例所限制，其中，相似的标记指示相似的元件。在图中的元件被清楚简易地示出，并且不必按照比例绘制。图I是背光IXD装置的示意侧视图；图2是通过实例给出的根据本发明的一个实施例的视频数据处理器的示意框图，用于驱动诸如图I的LCD背光装置的背光显示装置；图3是通过实例给出的根据本发明的一个实施例的处理视频信号的方法的流程图，用于驱动诸如图I的LCD背光装置的背光显示装置；图4是在连续帧之间的像素亮度值的分布直方图之间的相关值随着时间变化的曲线图；图5是示出在场景的消退期间，亮度的分布的改变的一系列直方图；以及图6和7是通过图3的方法获得的视频信号的实例。
具体实施例方式图I示出传统的背光IXD装置100。装置100包括背光面板102，背光面板102的被感知的亮度与施加到其上的电压I和电流し相关。例如，背光面板102可以包括发光二极管(LED)，发光二极管的亮度与电流ら相关。例如，背光的亮度的调节可以通过PWM而获得，或者，可替代地，例如，可以通过对功率管理ASIC的控制而获得。装置100还包括图像面板，该图像面板包括夹在偏振滤波器106和108之间的图像像素矩阵104，该图像像素矩阵104包括液晶材料。滤波器106和108的偏振方向是正交的，从而如果图像像素矩阵104 对它所透射的光的偏振没有影响，则该光被第二偏振滤波器108阻挡，并且显示器变暗。矩阵104还包括行电极X和列电极Y的集合，电压可以被施加到行电极X和列电极Y，从而寻址矩阵104的各个像素。将电压施加到矩阵104的图像像素扭曲了透射过像素的光的偏振，这使得透射通过那个像素的来自背光102的光根据施加到像素的电压的幅度也透射通过第二偏振滤波器108。装置100还可以包括在第二偏振滤波器108之后的扩散板(未示出)，从而使得图像在它的表面可见。背光LCD装置100可以响应包括亮度和色度数据的视频信号而显示彩色图像。图2示出根据本发明的实施例的视频数据处理器200的实例。视频数据处理器200处理具有一系列视频帧的输入视频信号VIDEOin,并且提供用于诸如装置100这样的背光视频装置的输出视频信号VIDEOqut，装置100包括背光102和图像面板，该图像面板包括像素元件的矩阵104。通过像素元件的矩阵104，来自背光102的光的透射被输出视频信号VIDEOout调制，以形成显示的图像。视频数据处理器200包括改变检测器202，改变检测器202用于检测在输入视频信号VIDEOin的多个帧之间的亮度分布的改变，该亮度分布与在帧中的像素亮度值的分布相关。视频数据处理器200还包括动态亮度缩放模块204，动态亮度缩放模块204用于定义用于输入视频信号VIDEOin的当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的目标调节a calc,从而利用对背光的亮度的调节来补偿显示的图像的亮度。动态亮度缩放模块204包括自适应滤波器206，自适应滤波器206用于施加用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节a m，该用于当前帧的实际调节％成比例地与用于当前帧的目标调节a-。和用于前ー帧的实际调节a m相关，实际调节a m与由改变检测器202检测到的亮度分布的改变相关。更具体地，输入视频信号VIDEOin由输入源208提供，并且可以包括用于矩阵104的各个像素元件的亮度和色度数据。动态亮度缩放模块204包括亮度调节模块210，亮度调节模块210定义对像素矩阵104的光透射和对背光102的亮度的目标调节a calc,从而易于将背光的功率消耗降低到如下的值，即，在该值处，在通过图像面板进行的光透射的补偿的增加维持使得限定数目的像素元件的光透射饱和。自适应滤波器206生成的实际调节Cim被施加以通过背光亮度模块212改变用于背光的电压\和电流し，并且被施加作为如下的系数，以通过IXD光透射模块214来修改输入视频信号VIDEOin的亮度数据，并且提供用于图像像素矩阵的输出视频信号VIDE0ot。
图3是根据本发明的一个实施例的对通过输入视频信号VIDEOin定义的图像进行显示的方法300的实例的流程图。方法300可以在诸如处理器200这样的视频数据处理器中被实现。方法300在诸如装置100这样的背光视频装置上显示图像，该背光视频装置包括背光102和包括像素元件的矩阵104的图像面板。通过像素元件的矩阵104，来自背光102的光的透射被调制以形成显示的图像。方法300包括检测在输入视频信号VIDEOin的多个帧之间的亮度分布的改变，所述亮度分布与在帧中的像素亮度值的分布相关。用于输入视频信号的当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的目标调节a eal。被定义，以利用对背光的亮度的调节来补偿显示图像的亮度。用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节Cim成比例地与用于当前帧的目标调节Cieal。和用于先前帧的实际调节am相关，实际调节a m与売度分布的检测到的改变相关。在处理器200和方法300中，在输入视频信号VIDEOin的连续帧之间检测亮度分布的改变。然而，也可在输入视频信号VIDEOin的不连续的多个帧之间检测亮度分布的改变。 在该实例中，对于在连续帧之间的，与被称为镜头边界的在输入视频信号中的场景的快速和/或较大改变对应的亮度分布的改变，用于当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的实际调节am基本上等于目标调节aMl。。然而，对于在连续帧之间的，与在输入视频信号中的场景的较慢和/或较小改变对应的亮度分布的改变，用于当前帧的实际调节有较大比例是用于前一帧的实际调节am。更具体地，对于帧N，方法300在302开始。在304，如果必要，输入视频信号VIDEOin被下采样，以降低在计算亮度调节a m中由数据处理器200处理的数据的量，已知输入视频信号VIDEOin的全部输入数据在通过亮度调节a m缩放后，以输出视频信号VIDEOqut被传递到背光显示装置100。在306，计算在当前帧N中的像素亮度值的分布。在图5中的500、502、504处，示出在不同帧中的像素亮度值的这种分布的实例的图形表示。在308，计算在当前帧中用于背光面板102的亮度的目标调节，以及通过像素矩阵104的光透射来补偿调节。在本发明的实施例的该实例中，图像面板的目标调节是乘以或除以用于帧的每一像素i的视频信号数据的亮度分量Xi的因子a 。，虽然调节可能是更复杂的函数。用于像素矩阵104的光透射的最終目标调节是因子0。丨的函数バ0。丨)。用于背光面板102的亮度的相应目标调节是因子0。-的函数1/バ0。丨)。随后在下述的步骤310到326中，从目标调节导出实际施加的对像素矩阵104的光透射和对背光面板102的亮度的调节。通常，像素i的被感知的亮度Li通过下述公式给出Li = T(Xi)XB其中，B是实际背光亮度，并且T (Xi)是像素i的光透射，也就是说，透射亮度与入射亮度的比率。未调节的输入视频信号VIDEOin定义了像素i的被感知的亮度(Li)ra，通过下述给出(Li) IN = T (Xi) IN X B0其中，Btl是由输入视频信号VIDEOin指示的未调节的背光亮度，并且T (Xi) IN是输入视频信号VIDEOin为像素i定义的光透射。将做出的对背光102的亮度和像素矩阵104的光透射的补偿目标调节可以按照下述表示
Bcalc — B0 ~ f ( ct CALC)T (Xi) CALC = T (Xi) INXf (a CALC)，从而(Li) calc — T (Xi) CALC X Bcalc — (Li)1N,
其中，Btl是由输入视频信号VIDEOin指示的未调节的背光亮度，并且B·是调节的目标背光亮度，T (Xi) ■是对于像素i的调节的目标背光数据，并且是显示像素i的目标感知亮度。用于当前帧的目标调节f(aMl。)在该实例中被选择以将背光102的功率消耗降低到如下值，即，在该值处，在通过图像面板进行的光透射中的补偿的增加维持使得在将被显示的图像的最亮部分中的限定数目的像素的矩阵104的光透射饱和，从而引起图像的最亮部分的对比度的一定程度的冲失。在该实例中，目标调节因子αΜ 。被选择以使所选择的百分比的像素饱和，背光102通过相应的目标调节1/ ·(αΜ 。)而被调暗。在一个实例中，如果可能的亮度值的范围包括128个等级，则选择目标调节因子αΜ 。以使得在画面的五个最売等级中的像素饱和。在本发明的实施例的该实例中，通过将用于帧的每ー像素i的视频信号数据的亮度分量Xi乘以所选择的因子a calc,应用对像素矩阵104的光透射的目标调节f( a calc)，从而 T (Xi) CALC = T (Xi X a CALC)像素的矩阵104的光透射经常可以近似按照下述来表示T(Xi) =MXxi'其中，M和N是恒定參数。然后接着如下T (Xi) CALC = T (Xi X a CALC)= MX (XiX a calc)n=(MXxiN)XacALcN— T(Xi)raX a CALC因为T (Xi) CALC = T (Xi) INXf (a CALC)，因此f ( a calc) — a CALC 并且I/ a calcn是对背光102的亮度的将施加的目标调节。在该实例中，在313处对于下一个帧重复计算之前，根据在310处检测到的、表示视频中的场景改变的、在帧的处理器之间的亮度分布中检测到的改变，在312处，对用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度的实际调节a 行平滑。在该实例中，在312处，用于当前帧的对图像面板104、106、108的光透射和对背光102的亮度实施的实际调节a由下述公式表示的函数a m = w (x) a prev+ (トw (x)) a calc,其中，w(x)是值在0到I之间的加权系数，并且其定义了用于当前帧F的目标调节和用于前ー帧(F-I)的实际调节的比例。如通过在310处检测到的帧的处理器之间的亮度分布的改变的速度和/或幅度所指示的，在该实例中的加权系数w(X)的值与在该视频中的场景改变的特征有夫。视频镜头被定义为由单个相机接连地拍摄的，并且在时间和空间上表示连续动作的一系列的相互关联的连续帧。镜头边界是场景的急剧改变。当镜头边界发生时，观看者的注意力将被迅速和/或较大的场景改变所吸引，并且他将会对由通过图像面板透射进行的背光缩放的不完美补偿造成的可能视觉质量退化关注较少。在该实例中，在314处，在当前帧F和前ー帧(F-I)之间的像素亮度值的分布的直方图的相关性C被计算。在该实例中，C具有在O到I之间的值，并且被按照C= (2 X XX Y) + (X2+Y2)被计算，其中X和Y分别是表示处于帧F和(F-I)的亮度分布的每一直方图条(histogram bin)中的像素数目的矢量。如果C小于阈值Cth，那么认为检测到镜头边界，并且然后在316处，将加权系数W(X)的值设置为0，从而实际调节Cim被立即设置为与在312处的目标调节Cim1。相同的值。在该实例中，阈值Cth的典型值是O. 8。图4以帧的顺序示出相关值C随着时间的变化的实例。在该实例中，为了减少通过由于视频中的环境光变化、或衰减、或淡入淡出所引起的相关值C的伪变化而造成的镜头边界的误检测，只要当前帧F的相关值C减小到它的最大值以下但是仍然大于当前阈值CTH(F)，则通过应用公式CTH(F+1) = (CF+1) XCTH(F)/2，对于接下来的帧(F+1)，减小阈值Cth的值。当在指示镜头边界已经发生(其对应于场景的迅速和/或较大的改变的检测)的当前帧F期间，C变得小〒CTH(F)时，对于下ー帧(F+1)，阈值CTH(F+1)被重设置为其定义的值(在该实例中为O. 8)。再次參考图3，场景改变可以涉及渐显或渐淡，或淡入淡出，在其期间，画面中的图 像的明亮度发生渐进变换。如果在314没有检测到镜头边界，则通过检测在若干连续帧上扩展或收缩的帧亮度的动态范围的趋势，在318处检测到衰减或淡入淡出。如果在318处，检测到在动态亮度范围中的如此渐进改变，则在该实例中，在320处将加权系数w(X)设置为O. 2的值。图5示出帧亮度的动态范围的如此渐进趋势的实例。在图5中，曲线500、502、和504表示在图像的渐显期间，在时间上分隔成若干个帧的在三个帧中的亮度的分布的直方图。将看到的是，随着渐显的进行，直方图的最密集的条(populated bin)对应于连续地更亮的亮度值。而且，随着渐显的进行，亮度值的范围，即在帧中的最大亮度值和最小亮度值之间的差变大。在该实例中，随着渐显的进行，最小亮度值不明显地改变，并且亮度值的范围的増加是由于最大亮度值的增加而引起的。然而，在其他情形的实例中，最大亮度值和最小亮度值可能都改变。渐淡是渐显的相反情況，并且作为亮度值的范围的逐渐减小而出现。淡入淡出对应于在一个图像的渐显的同时伴随有另ー个图像的渐淡，并且淡入淡出可以对应于在帧亮度值的范围上的净增或者净减。如果在318处，没有或者几乎没有检测到在帧亮度值的范围上的改变，不论是因为没有衰减，或者是因为淡入淡出没有或几乎没有对应于在帧亮度值的范围上的改变，在320处都不设置加权系数w(X)的值，其避免了亮度的风险。在显示的图像中的几乎没有改变的时段期间，调节变得非常地显而易见。在该实例中，在放弃具有极端的像素亮度值的限定百分比的像素之后，測量在当前帧和先前帧之间的像素亮度值的分布的范围的改变。在该实例中，阈值被设置为Lot和Lhiot，并且对在帧中的像素亮度值的分布的范围进行计算时，忽略具有比下阈值Lot小的亮度值的像素，和具有比上阈值Lhiot大的亮度值的像素。在该实例中，下阈值Lot和上阈值Lhigh被设置，从而消除在帧中的全部像素的设置比例的像素，例如2%的像素。像素亮度值的分布的范围然后被测量为LHrcH-LOT-。消除的像素典型地源自噪声，并且可能对像素亮度的最小和最大值具有不成比例的失真效果，并且因此对像素亮度值的分布的范围的改变的測量具有不成比例的失真效果。噪声可以由诸如相机这样的图像捕捉过程引起，或者例如由到电信号的转换和编码/解码引起。再次參考图3，如果在318处，没有或几乎没有检测到在帧亮度值的范围上的改变，则在322处，计算在当前帧F和前ー帧(F-I)之间像素亮度值的分布的熵值E上的改变En-Eim。通过下述式子给出与给定巾贞有关的信息熵，E = kx^=I~\Plx\nPl)其中，Pi是在全部I个直方图条的第i个直方图条中的像素的比例，并且k是常数。当每ー个亮度条值在其中具有相似数量的像素时，与给定帧有关的信息熵E是最大的，并且当所有像素都集中在单个直方图条中并且没有像素具有不同的亮度值时，信息熵E是最小的。在图像处理中，熵E通常被以任意方式计算，而不管动态亮度缩放，因为可以确定用于无损图像编码的平均码长。在帧之间的熵E的大差异通常指示在画面中的大动作或在视频序列中的大的背景/前景改变。如果熵的改变Ef-Eh大于阈值，例如Ep1 X10%,则在该实例中，在324处，将加权系数W(X)设置为O. 4的值，实现对背光亮度的适度渐进调节。如果熵的改变Ef-Efm小于阈值，则认为没有场景改变，或者仅渐进的场景改变，并且在该实例中，在326处将加权系数W(X)设置为O. 8的值，从而对背光亮度施加最慢的调节。 图6和7是对于帧序列的两个实例而言，背光等级的目标亮度和实际亮度随着时间的变化的曲线图。在图6和7中，背光等级的实际亮度在600处与目标亮度发生急剧地改变，其对应于在步骤314处检测到在两个或更多个连续帧之间，即，在帧F和F-I之间的亮度分布的低关联性，以及在316处采用值为O的加权系数W(X)。在图6中，背光等级的实际亮度在602处于目标亮度发生渐进地改变，其对应于在314没有检测到镜头边界，而是在318处检测到在若干连续帧上扩展或收缩的帧亮度的动态范围的趋势，以及在320处采用值为O. 2的加权系数w(X)。在图7中，背光等级的实际亮度在700处与目标亮度发生适度地改变，其对应于在318处没有检测到衰减或淡入淡出，而是在322处检测到在当前帧和前一帧之间的像素亮度值的分布的熵值的改变，以及在324处采用值为O. 4的加权系数w (X)。在图7中，背光等级的实际亮度在700处与目标亮度仅发生缓慢地改变，对应于在322处没有检测到大动作或背景改变，以及在326处采用值为O. 8的加权系数W(X)。通过数据处理器200和方法300获得的背光功率消耗的节约与所被显示的视频序列相关。然而，在典型的视频序列中，已经获得了 20%到45%之间的功率节约，同时具有令人满意的观看质量。因为对于整个帧，对通过图像面板进行的光透射的相同调节可以被施加到矩阵的所有像素，所以通过修改色空间转换(CSC)參数能够执行动态亮度缩放，并且通过诸如图像处理器单元这样的硬件可以加速动态亮度缩放。然而，本发明也可以至少部分地通过在计算机系统上运行的计算机程序来实现，其至少包括当在例如计算机系统这样的可编程设备上运行时用于执行根据本发明的方法的步骤的编码部分，或者使得可编程设备执行根据本发明的装置或系统的功能。计算机程序可以例如包括下面的ー个或多个子例程、函数、进程、对象方法、对象实现、可执行应用、Java程序、伺服小程序、源代码、对象代码、共享库/动态负载库和/或指定用于在计算机系统上的运行的其他指令序列。计算机程序可以固有地存储在计算机可读存储介质上，或经由计算机可读传输介质传输到计算机系统。计算机程序的所有或一些可以设置在计算机可读介质上，计算机可读介质永久地、可拆除地、或可移动地耦合到信息处理系统。计算机处理通常包括执行(运行)的程序或程序的一部分、当前程序值和状态信息，以及由操作系统使用来管理处理的执行的资源。
本领域技术人员将认识到，在逻辑块之间的边界仅是示例性的，并且可选的实施例可以包括逻辑块或电路元件，或者在各种逻辑块或电路元件上应用可选的分解的功能。因此，将理解的是，这里描述的结构仅是示例性的，并且实际上还可以实施许多其他可以实现相同功能的结构。用于实现相同功能的组件的布置是有效“相关的”，使得可以实现所需的功能。本领域技术人员将认识到，在上述操作之间的边界仅是示例性的。多个操作可以合并成单个操作，单个操作可以被分散在其他操作中，并且可以至少部分地时间重叠地执行操作。然而，可选的实施例可以包括特定操作的多个情形，并且操作的顺序在各种其他实施例中可以被改变。 本发明不限制于在非可编程硬件中实施的物理装置或单元，而且还可以应用在可编程装置中。这里使用的术语计算机系统包括微处理器和微控制器，并且其不需要诸如键盘、扬声器、和外部存储器这样的特定I/o装置。
权利要求
1.一种视频数据处理器，用于处理包括一系列视频帧的输入视频信号，并且提供用于背光视频装置的输出视频信号，其中所述背光视频装置包括背光和图像面板，所述图像面板包括像素元件的矩阵，所述像素元件的来自所述背光的光的透射通过所述输出视频信号进行调制，以形成显示图像，所述视频数据处理器包括 改变检测器，用于检测在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的改变，所述亮度分布与在所述帧中的像素亮度值的分布相关；和 动态亮度缩放模块，用于定义用于所述输入视频信号的当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的目标调节，从而利用对所述背光的亮度的所述调节来补偿显示的图像的売度； 其中，所述动态亮度缩放模块包括自适应滤波器，所述自适应滤波器用于施加用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的实际调节，所述用于当前帧的实际调节成比例地与用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节相关，所述实际调节与由所述改变检测器检测到的在亮度分布中的所述改变相关。
2.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，对于在连续帧之间的与在所述输入视频信号中的场景的快速和/或较大改变对应的亮度分布的改变，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的所述实际调节基本上等于所述目标调节；而对于在连续帧之间的与在所述输入视频信号中的场景的较慢和/或较小改变对应的亮度分布的改变，用于所述当前帧的所述实际调节有较大比例是用于前一帧的所述实际调节。
3.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的所述实际调节是由下述公式表示的变量απ的函数 a m = w (x) a prev+(l-w (χ)) α calc, 其中，％al。是用于当前帧的所述目标调节，0111是用于前一帧的所述实际调节，并且W(X)是值在O到I之间的加权系数，并且定义了用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节的所述比例。
4.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述加权系数W(X)的值与在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的所述改变的速度和/或幅度相关。
5.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括相对于阈值来测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的统计相关值，从而检测场景的快速和/或较大的改变。
6.根据权利要求5所述的视频数据处理器，其中，只要所述统计相关值小于最大值并且大于所述阈值，则所述改变检测器一帧接一帧地减小所述阈值，并且当所述统计相关值变得小于与检测到场景的迅速和较大的改变对应的所述阈值时，将所述阈值重设置为定义的值。
7.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的范围的改变，以检测场景的渐进改变。
8.根据权利要求7所述的视频数据处理器，其中，在放弃具有极端像素亮度值的限定百分比的像素之后，所述改变检测器测量在所述当前帧和先前帧之间的像素亮度值的所述分布的范围的所述改变。
9.根据权利要求I所述的视频数据处理器，其中，所述改变检测器检测在多个帧之间的亮度分布的所述改变包括测量在所述当前帧和前一帧之间的像素亮度值的所述分布的熵值的改变。
10.一种在背光视频装置上显示由输入视频信号定义的图像的方法，其中，所述背光视频装置包括背光和图像面板，所述图像面板包括像素元件的矩阵，所述像素元件的来自所述背光的光的透射被调制以形成显示的图像，所述方法包括 检测在所述输入视频信号的多个帧之间的亮度分布的改变，其中所述亮度分布与在所述多个帧中的像素亮度值的分布相关；以及 定义用于所述输入视频信号的当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的目标调节，从而利用对所述背光的亮度的所述调节来补偿显示的图像的亮度； 其中，用于所述当前帧的对所述图像面板的光透射和对所述背光的亮度的实际调节成 比例地与用于所述当前帧的所述目标调节和用于前一帧的所述实际调节相关，所述实际调节与亮度分布的所述检测到的改变相关。
全文摘要
本发明公开具有动态亮度缩放的背光视频显示器。一种在背光视频装置上显示由输入视频信号定义的图像的方法，适应于在输入视频信号的连续帧之间的亮度的改变。在连续帧之间的亮度分布的改变被检测，其中，所述亮度分布是在帧中的像素亮度值的分布的函数。用于输入视频信号的当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的目标调节被定义，从而利用对背光的亮度的调节来补偿显示的图像的亮度。用于当前帧的对图像面板的光透射和对背光的亮度的实际调节成比例地与通用语当前帧的目标调节和用于前一帧的实际调节相关，实际调节与在连续帧之间的亮度分布中检测到的改变相关。
文档编号G09G3/36GK102842288SQ20111018959
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者孙雁飞, 何中礼, 卢春鹏, 张克强 申请人:飞思卡尔半导体公司
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