CN1277785A

CN1277785A - γ校正电器和γ校正方法

Info

Publication number: CN1277785A
Application number: CN99801527A
Authority: CN
Inventors: 中村孝弘
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2000-12-20
Also published as: KR100342964B1; TW454415B; EP1046307A1; AU739565B2; AU6003199A; US6340996B1; KR20010024672A; WO2000021303A1

Abstract

一种显示设备具有基于线图近似的γ校正电路。存储器存储显示设备的γ特征数据。γ特征值、白电平值、对比度值和黑电平值被输入用于调节输入视频信号的亮度特征。γ转换部分设置γ校正的斜率和截距,使得输入视频信号可以被转换为显示器的理想输出亮度值。

Description

γ校正电路和γ校正方法

技术领域

本发明设计一种用于象液晶显示器和等离子体显示器这样的显示器的数字信号处理，更加特别的涉及γ校正电路和γ校正方法，其中数字视频信号的γ校正是通过线图近似而执行的。

背景技术

要被输入到显示器的视频信号的亮度值(X)与显示器的输出亮度(Z)之间的关系被称为“γ特征”，并且现在占据市场的阴极射线管的特征约为Z＝k×X^γ(X的γ次幂)。因此在NTSC制式电视广播中，作为图像接收器的阴极射线管显示器的γ特性被考虑，并且视频信号在γ＝2.2时执行反γ校正之后发送。

另一方面，在液晶显示器的情况中，其γ特性不同于阴极射像线管，因此如果由阴极射像线管显示器所产生的电视图像和计算机图像被显示在液晶显示器上，则亮度再现将失真。为了控制亮度的失真，需要在显示器中包括γ校正电路，以便于在显示之前以最佳的γ值对输出视频信号执行γ校正。但是，对于视频信号最佳的γ值通常不总是相同，其中γ＝2.2被用于电视的情况下，并且当图像由个人计算机所产生时，γ＝1.0被用于表现梯度和颜色的细微差别。并且γ值根据阴极射像线管显示器而不同，因此为了再现用于计算机图像的理想亮度，需要根据用于图像产生的显示器的γ特性执行γ校正。

因此，为了用最佳的γ特性显示这些输入图像，采用线图γ校正电路，其中用多条直线来近似γ特性曲线，并且对数字视频信号执行非线性处理，如在日本专利公开第8-18826号中所述。

并且作为一种γ校正电路控制方法，其用在日本专利公开第7-152347中所述的显示器中，其中象斜率和截距这样的多组γ校正数据被准备，并且切换操作是由输入信号所执行的。

并且如日本专利公开第10-145806中所述，在此有分别为每个R、G和B保存多个γ校正数据的显示器，并且白平衡调节是由γ校正电路在γ校正的同时执行的。

现在将参照图2说明常规类型的γ校正方法。在图2中，220是用于存储对应于n个γ值的γ校正数据的存储装置。230是线图γ校正电路。在线图γ校正电路230中，231是解码器，其把一个信号输出到用于输入视频信号数据的线图模块。232是输出斜率数据选择器，233是输出截距数据的截距数据选择器，234是乘法器，235是加法器，以及236是对视频数据执行限幅处理的限幅器。

210是γ转换部分。γ校正选择部分211存储输出的γ1值从存储设备220中的n个重新γ较正数据中读取一个数据。计算部分212利用所读取的重新γ校正数据计算在图3中的线图的每条直线的斜率和截距。

通过预先在存储设备220中存储具有目标γ特征的γ校正数据，可能对具有多个γ特征的视频信号进行最佳的γ校正。白平衡还可以通过对三种颜色：R、G、B制备图2中的结构而调节。

但是，通过常规的方法，校正数据必须存储设备中，用于γ特征的假设数目和白平衡，因此为了支持γ值的微小改变和白平衡，增加存储设备的容量是必不可少的。

如上文所述，本发明的一个目的是提供一种显示器，它实现细微的γ校正，和数字白平衡调节的，以及利用上述线图γ校正电路和小容量存储设备通过数字信号处理来黑电平和对比度调节。

发明公开

为了解决上述的问题，本发明的显示器具有用于通过线图近示校正数字视频信号的γ校正电路，其中存储设备保存显示设备的γ特性，并且利用微控制器，被输入的视频信号以所需的γ特性、黑电平、对比度和白平衡来显示，该微控制器通过显示设备的γ特性、由γ值输入装置、白平衡输入装置、黑电平输入装置和对比度输入装置所输入的数据、以及理想γ曲线来计算线图的斜率和截距，并且把线图的斜率和截距设置到γ校正电路。

本发明的第一方面是一种γ校正电路，用于对前γ1校正输入视频数据执行反γ1校正，然后执行γ2校正，该电路包括：用于设置代表性亮度值的装置；用于对代表性亮度值执行反γ1校正以产生初级转换值的初级转换装置；用于对初级转换值执行γ2校正以产生次级转换值的次级转换装置；用于产生线图的每条直线的斜率和截距的装置，该线图的顶点是次级转换值；以及用于通过线图对输入视频数据执行γ校正的线图的γ校正装置。

第二方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述初级转换装置接收γ1值。

第三方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述初级转换装置接收γ1值和黑电平值。

第四方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述初级转换装置接收γ1值和对比度值。

第五方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述初级转换装置接收γ1值、红色调节值、绿色调节值和蓝色调节值。

第六方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述次级转换装置具有一个表示前γ2校正和后γ2校正之间的关系的表格。

第七方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述γ1值是用于阴极射线管显示器的γ校正值。

第八方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述γ2校正是用于液晶显示器的γ校正。

第九方面是根据第一方面的γ校正电路，其特征在于上述γ2校正是用于等离子体显示器的γ校正。

第十个方面是一种γ校正方法，用于对前γ1校正的输入视频数据执行反γ1校正，然后执行γ2校正，该方法包括以下步骤：设置代表性亮度值；对代表性亮度值执行反γ1校正，以产生初级转换值；对初级转换值执行γ2校正，以产生次级转换值；产生线图的每条直线的斜率和截距，该线图的顶点是次级转换值；以及通过该线图对输入视频数据执行γ校正。

附图简述

图1是实施例1的γ校正电路的方框图；

图2是常规γ校正电路的方框图；

图3为示出图2中的线图γ校正电路的图像数据的输入/输出关系的示意图；

图4为示出γ＝2.2的理想γ特性的示意图；

图5为示出显示设备的γ特性的一个实例的示意图；

图6为示出线图γ校正电路的图像数据的输入/输出关系的示意图；

图7为实施例2的γ校正电路的方框图；

图8为示出在黑电平校正和γ校正在实施例2中执行之后的显示器的γ特性的示意图；

图9为实施例3的γ校正电路的方框图；

图10为示出在对比度校正和γ校正在实施例3中执行之后的显示器的γ特性的示意图；

图11为实施例4的γ校正电路的方框图；以及

图12为示出在实施例4中执行白平衡校正和γ校正之后的显示器的γ特性(R、G、B)的示意图。

实现本发明的最佳模式

(实施例1)

图1为本发明实施例1的γ校正电路的方框图。在图1中，110是γ转换部分，120是存储设备，并且130是线图γ校正电路。用γ1值进行γ校正的输入视频数据VO被输入到线图γ校正电路130，并且γ2校正的γ转换视频数据Vc被输出。

γ转换部分110包括初级转换部分111、次级转换部分112、线图信息产生部分113、以及代表性亮度值产生部分114。

被输入γ1值的初级转换部分111输出反γ转换值Z用于从代表性亮度值产生部分114发送的代表性亮度值X。如图4中所示，在该实施例中，3个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被依次从代表性亮度值产生部分114发送。在初级转换部分中，如下表达式(1)

Z＝255^*(X/255)^γ1 (1)被存储，并且初级转换部分111利用被输入的γ1值(例如为2.2)把上述3个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)转换为初级转换值Z1、Z2和Z3。在该例子中由初级转换部分111执行如下计算。

Z1＝255^*(64/255)^2.2＝12

Z2＝255^*(128/255)^2.2＝56

Z3＝255^*(192/255)^2.2＝134

从代表性亮度值X到初级转换值Z的转换由图4中的虚线箭头标志示出。如图4中所示，反γ1转换是在代表性亮度值X上执行的，并且代表性亮度值X变为初级转换值Z。

次级转换部分112把从初级转换部分111发送的初级转换值Z1、Z2和Z3分别转换为次级转换值Y1、Y2、Y3。次级转换部分112利用存储在非易失性存储设备120中的表格121执行转换。表格121具有关于显示设备的γ2特征数据121，如图5中所示。利用该表格121，被输入到次级转换部分112的初级转换值Z1、Z2和Z3(＝12，56，134)被分别转换为次级转换值Y1、Y2和Y3(＝59，104，144)。换句话说，在次级转换中，γ2转换对被反γ1转换过的代表性亮度值执行。

γ1校正和γ2校正是用于不同类型的显示器的γ校正，例如其中γ1是用于阴极射线管的γ校正，γ2校正是用于液晶显示器和等离子显示器的γ校正。

线图信息产生部分113从次级转换部分112接收次级转换值Y1、Y2和Y3(＝59，104，144)，并且从代表性亮度值产生部分114接收代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)。线图信息产生部分113还存储代表性亮度值的最小值X1和最大值X4，以及初级转换值的最小值Z0和最大值Z4。次级转换值的最小值Y0和最大值Y4分别与初级转换值的最小值Z0和最大值Z4相同。在实施例1中，亮度显示具有256个灰度级，最小值X0和Y0都是0，并且最大值X4和Y4都是255。

线图信息产生部分113利用表示线图的顶点的(X0，Y0)、(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)和(X4，Y4)数值产生从(X0，Y0)到(X1，Y1)的直线L1的斜率a1和与y轴相交的截距b1，从(X1，Y1)到(X2，Y2)的直线L2的斜率a2和与y轴相交的截距b2，从(X2，Y2)到(X3，Y3)的直线L3的斜率a3和与y轴相交的截距b3，以及从(X3，Y3)到(X4，Y4)的直线L4的斜率a41和与y轴相交的截距b4，如图6中所示。

在图6所示的线图表示当执行反γ1转换然后执行γ2转换时的特性曲线。

线图γ校正电路130包括解码器131、斜率数据选择器132、截距数据选择器133、乘法器134、加法器135和限幅器136。被输入视频数据Vo的线图γ校正电路130利用来自线图信息产生部分113的斜率数据和截距数据执行γ转换(即，执行反γ1校正然后执行γ2校正)，并且输出γ转换视频数据Vc。

代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被从代表性亮度值产生部分114输入，并且被执行γ1转换的输入视频数据Vo还被输入到解码器131。解码器131确定由与输入视频数据Vo相关的代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)限定的亮度区域R1、R2、R3或R4，并且把确定的数据发送到斜率数据选择器132和截距数据选择器133。当输入视频数据Vo的亮度灰度级被表达为八位数据时，如果最高2位被检测，则解码器131可以确定与输入视频数据Vo相关的亮度区域。根据该区域数据，斜率数据选择器132选择包含于该区域中的直线的斜率数据，并且把斜率数据发送到乘法器134。

根据该区域数据，截距数据选择器133选择包含于该区域中的直线的截距数据，并且把该截距数据发送到加法器135。

乘法器134把输入视频数据Vo乘以所选择斜率数据，并且加法器135把截距数据加到乘法结果上。换句话说，加法器135输出Vo^*a+b数值数据，并且γ转换视频数据Vc通过限幅器136输出。限幅器136是当产生超过阈值的亮度值时限制γ转换的视频数据不超过预定的阈值的电路。

根据上述结构，即使γ校正已经预先执行，通过把输入视频数据Vo的γ值(例如2.2，或者其它数值)输入到γ转换部分110，可以对被发送的输入视频数据Vo产生具有用于显示器的最佳γ特性曲线的近似线图，结果可以实现所需的显示。因此，即使校正数据不被存储在存储设备中，也可以用具体γ值执行γ校正。

(实施例2)

图7示出实施例2的γ校正电路的方框图。与图1中的方框图不同之处在于，不但γ1值而且黑电平值K也被输入到初级转换部分111，并且由初级转换部分111所用的计算表达式是如下表达式(2)：

Z＝255×(X/255)^γ1+K (2)

图8示出当黑电平值K是16时的例子。

上述三个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分别用输入的γ1值(例如为2.2)和黑电平值K(例如为16)转换为初级转换值Z1、Z2和Z3。在该例子中，通过初级转换部分111执行如下计算：

Z1＝255^*(64/255)^2.2+16＝28

Z2＝255^*(128/255)^2.2+16＝72

Z3＝255^*(192/255)^2.2+16＝150

由于黑电平值K＝16被加入，初级转换值的最小值Z0和最大值Z4分别变为16和271。

在以后，γ校正是以与实施例1相同的方式执行的。

根据该结构，即使校正数据不存储在存储设备中，用具体的γ值进行γ校正是可能的，并且利用γ校正电路的黑电平调节是可能的。

(实施例3)

图9示出实施例3的γ校正电路的方框图。与图1中的方框图不同之处在于，不但γ1值而且对比度值C也被输入到初级转换部分111，并且由初级转换部分111所使用的计算表达式是如下表达式(3)：

Z＝(C/100)×255×(X/255)^γ1 (3)

图10示出当对比度值是50时的例子。

上述三个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分别利用γ1值(例如为2.2)和对比度值C(例如为50)转换为初级转换值71、72和73。在该例子中，由初级转换部分111执行如下计算：

Z1＝0.5^*255^*(64/255)^2.2＝6

Z2＝0.5^*255^*(128/255)^2.2＝28

Z3＝0.5^*255^*(192/255)^2.2＝67

由于被对比度值C所乘，因此初级转换值的最小值Z0和最大值Z4分别变为0和128。

在以后，γ校正是以与实施例1相同的方式执行的。

根据该结构，即使校正数据不存储在存储设备中，用具体的γ值进行γ校正是可能的，并且利用γ校正电路的对比度调节是可能的。

(实施例4)

图11示出实施例4的γ校正电路的方框图。与图1中的方框图不同之处在于，不但γ1值而且用于白平衡的红色调节值Rc、绿色调节值Gc和蓝色调节值Bc也被输入到初级转换部分111，并且由初级转换部分111所使用的计算表达式是如下表达式(4a)、(4b)和(4c)：

Z＝(Rc/100)×255×(X/255)^γ1 (4a)

Z＝(Gc/100)×255×(X/255)^γ1 (4b)

Z＝(Bc/100)×255×(X/255)^γ1 (4c)

图12示出当红色调节值Rc、绿色调节值Gc和蓝色调节值Bc分别是50、100和75时的例子。

上述三个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分别利用输入的γ1值(例如为2.2)和红色调节值Rc(例如为50)转换为红色调节值Zr1、Zr2和Zr3的初级转换值。在该例子中，由初级转换部分111执行如下计算：

Zr1＝0.5^*255^*(64/255)^2.2＝6

Zr2＝0.5^*255^*(128/255)^2.2＝28

Zr3＝0.5^*255^*(192/255)^2.2＝67

并且上述三个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分别利用输入的γ1值(例如为2.2)和绿色调节值Gc(例如为100)转换为绿色调节值Zg1、Zg2和Zg3的初级转换值。在该例子中，由初级转换部分111执行如下计算：

Zg1＝1^*255^*(64/255)^2.2＝12

Zg2＝1^*255^*(128/255)^2.2＝56

Zg3＝1^*255^*(192/255)^2.2＝134

并且上述三个代表性亮度值X1、X2和X3(＝64，128，192)被分别利用输入的γ1值(例如为2.2)和蓝色调节值Bc(例如为75)转换为蓝色调节值Zb1、Zb2和Zb3的初级转换值。在该例子中，由初级转换部分111执行如下计算：

Zb1＝0.75^*255^*(64/255)^2.2＝9

Zb2＝0.75^*255^*(128/255)^2.2＝42

Zb3＝0.75^*255^*(192/255)^2.2＝100

对于初级转换值的最小值Z0和最大值Z4，由于该最大值被调节值所乘，因此最小值变为0，最大值对于红色调节变为128，对于绿色调节变为255，并且对于蓝色调节变为192。

也可以用线图γ校正电路，对于红色为130r，对于绿色为130g，对于蓝色为130b，其中γ校正是对每种颜色以与实施例1相同的方式执行的。

根据该结构，即使校正数据不存储在存储设备中，用具体的γ值进行γ校正是可能的，并且利用γ校正电路的白平衡调节是可能的。

在上述实施例中，产生使用四条直线的线图，但是直线的数目不限于四条，而是可以为任何数目。不必说，随着直线数目的增加，可以执行更加具体的γ校正。

根据本发明的显示器，通过利用存储显示设备和线图校正电路的γ特征的存储设备进行数字信号处理可以提供具体的γ校正、白平衡调节、黑电平调节和对比度调节。

Claims

1.一种γ校正电路，用于对前γ1校正输入视频数据执行反γ1校正，然后执行γ2校正，该电路包括：

用于设置代表性亮度值的装置；

用于对代表性亮度值执行反γ1校正以产生初级转换值的初级转换装置；

用于对初级转换值执行γ2校正以产生次级转换值的次级转换装置；

用于产生线图的每条直线的斜率和截距的装置，该线图的顶点是次级转换值；以及

用于通过所述线图对所述输入视频数据执行γ校正的线图的γ校正装置。

2.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述初级转换装置接收γ1值。

3.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述初级转换装置接收γ1值和黑电平值。

4.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述初级转换装置接收γ1值和对比度值。

5.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述初级转换装置接收γ1值、红色调节值、绿色调节值和蓝色调节值。

6.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述次级转换装置具有一个表示前γ2校正和后γ2校正之间的关系的表格。

7.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述γ1值是用于阴极射线管显示器的γ校正值。

8.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述γ2校正是用于液晶显示器的γ校正。

9.根据权利要求1所述的γ校正电路，其特征在于所述γ校正是用于等离子体显示器的γ校正。

10.一种γ1校正方法，用于对前γ1校正的输入视频数据执行反γ1校正，然后执行γ2校正，该方法包括以下步骤：

设置代表性亮度值；

对代表性亮度值执行反γ1校正，以产生初级转换值；

对初级转换值执行γ2校正，以产生次级转换值；

产生线图的每条直线的斜率和截距，该线图的顶点是次级转换值；以及

通过所述线图对所述输入视频数据执行γ校正。