Способы для выбора уровня освещенности фоновой подсветки и настройки характеристик изображения

Способы для выбора уровня освещенности фоновой подсветки и настройки характеристик изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Нижеследующие заявки настоящим включаются в этот документ путем ссылки: заявка на патент США № 11/465436, озаглавленная "Methods and Systems for Selecting a Display Source Light Illumination Level", зарегистрированная 17 августа 2006 г.; заявка на патент США № 11/293562, озаглавленная "Methods and Systems for Determining a Display Light Source Adjustment", зарегистрированная 2 декабря 2005 г.; заявка на патент США № 11/224792, озаглавленная "Methods and Systems for Image-Specific Tone Scale Adjustment and Light-Source Control", зарегистрированная 12 сентября 2005 г.; заявка на патент США № 11/154053, озаглавленная "Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with High Frequency Contrast Enhancement", зарегистрированная 15 июня 2005 г.; заявка на патент США № 11/154054, озаглавленная "Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with Frequency-Specific Gain", зарегистрированная 15 июня 2005 г.; заявка на патент США № 11/154052, озаглавленная "Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics", зарегистрированная 15 июня 2005 г.; заявка на патент США № 11/393404, озаглавленная "A Color Enhancement Technique using Skin Color Detection", зарегистрированная 30 марта 2006 г.; заявка на патент США № 11/460768, озаглавленная "Methods and Systems for Distortion-Related Source Light Management", зарегистрированная 28 июля 2006 г.; заявка на патент США № 11/202903, озаглавленная "Methods and Systems for Independent View Adjustment in Multiple-View Displays", зарегистрированная 8 августа 2005 г.; заявка на патент США № 11/371466, озаглавленная "Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with Ambient Illumination Input", зарегистрированная 8 марта 2006 г.; заявка на патент США № 11/293066, озаглавленная "Methods and Systems for Display Mode Dependent Brightness Preservation", зарегистрированная 2 декабря 2005 г.; заявка на патент США № 11/460907, озаглавленная "Methods and Systems for Generating and Applying Image Tone Scale Corrections", зарегистрированная 28 июля 2006 г.; заявка на патент США № 11/160940, озаглавленная "Methods and Systems for Color Preservation with Image Tonescale Corrections", зарегистрированная 28 июля 2006 г.; заявка на патент США № 11/564203, озаглавленная "Methods and Systems for Image Tonescale Adjustment to Compensate for a Reduced Source Light Power Level", зарегистрированная 28 ноября 2006 г.; заявка на патент США № 11/680312, озаглавленная "Methods and Systems for Brightness Preservation Using a Smoothed Gain Image", зарегистрированная 28 февраля 2007 г.; заявка на патент США № 11/845651, озаглавленная "Methods and Systems for Tone Curve Generation, Selection and Application", зарегистрированная 27 августа 2007 г.; и заявка на патент США № 11/605711, озаглавленная "A Color Enhancement Technique using Skin Color Detection", зарегистрированная 28 ноября 2006 г.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для улучшения изображения. Некоторые варианты осуществления содержат методики улучшения цветов, некоторые варианты осуществления содержат сохранение яркости, некоторые варианты осуществления содержат улучшение освещенности, и некоторые варианты осуществления содержат методики увеличения битовой глубины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Типичное устройство отображения показывает изображение с использованием постоянного диапазона уровней освещенности. Для многих дисплеев диапазон освещенности имеет 256 уровней, которые равномерно расположены от 0 до 255. Кодовые значения изображения обычно назначаются для непосредственного соответствия этим уровням.

Во многих электронных устройствах с большими дисплеями дисплеи являются основными потребителями энергии. Например, в переносном компьютере дисплей, вероятно, потребляет больше энергии, чем любой из других компонентов в системе. Многие дисплеи с ограниченной доступностью энергии, например, которые находятся в устройствах с батарейным питанием, могут использовать несколько уровней подсветки или яркости, чтобы помочь в управлении энергопотреблением. Система может использовать режим полной мощности, когда она подключена к источнику питания, например энергии переменного тока, и может использовать энергосберегающий режим при работе на энергии батарей.

В некоторых устройствах дисплей может автоматически входить в энергосберегающий режим, в котором подсветка дисплея уменьшается для сбережения энергии. Эти устройства могут обладать несколькими энергосберегающими режимами, в которых подсветка уменьшается ступенчато. Как правило, когда уменьшается подсветка дисплея, также падает и качество изображения. Когда уменьшается максимальный уровень освещенности, динамический диапазон дисплея сокращается, и страдает контраст изображения. Поэтому контраст и другие свойства изображения уменьшаются во время типичной работы в энергосберегающем режиме.

Многие устройства отображения, например жидкокристаллические дисплеи (LCD) или цифровые микрозеркальные устройства (DMD), используют световые клапаны, которые в том или ином отношении являются фоновой подсветкой, боковой подсветкой или передней подсветкой. В дисплее со светоклапанной фоновой подсветкой, например LCD, фоновая подсветка устанавливается сзади жидкокристаллической панели. Фоновая подсветка излучает свет через ЖК-панель, которая модулирует свет для показа изображения. В цветных дисплеях может модулироваться и освещенность, и цвет. Отдельные ЖК-пиксели модулируют количество света, которое передается от фоновой подсветки и через ЖК-панель к глазам пользователя или какой-нибудь другой цели. В некоторых случаях целью может быть светочувствительный датчик, например прибор с зарядовой связью (CCD).

Некоторые дисплеи также могут использовать излучатели света для показа изображения. Эти дисплеи, например дисплеи на светоизлучающих диодах (LED) и плазменные дисплеи, используют элементы изображения, которые излучают свет, а не отражают свет от другого источника.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы изменения уровня модуляции освещенности у пикселя со светоклапанной модуляцией, чтобы компенсировать сниженную освещенность источника света или улучшить качество изображения при постоянном уровне освещенности источника света.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения также могут использоваться с дисплеями, которые используют излучатели света для показа изображения. Эти дисплеи, например дисплеи на светоизлучающих диодах (LED) и плазменные дисплеи, используют элементы изображения, которые излучают свет, а не отражают свет от другого источника. Варианты осуществления настоящего изобретения могут использоваться для улучшения изображения, созданного этими устройствами. В этих вариантах осуществления яркость пикселей может настраиваться для улучшения динамического диапазона определенных диапазонов частот изображения, диапазонов освещенности и других подразделов изображения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения источник подсветки дисплея может настраиваться на разные уровни в ответ на характеристики изображения. Когда изменяются эти освещенности (уровни) источника света, кодовые значения изображения могут настраиваться для компенсации изменения в яркости или иного улучшения изображения.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат измерение общего освещения, которое может использоваться в качестве входных данных в определении уровней источника света и значений пикселей изображения.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат управление связанным с дисторсией источником света и расходом батареи.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для формирования и применения коррекции в градационной шкале изображения.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для коррекции градационной шкалы изображения с помощью повышенной точности цветовоспроизведения.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для выбора уровня освещенности подсветки дисплея.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для проектирования градационной кривой панели и целевой градационной кривой. Некоторые из этих вариантов осуществления предусматривают создание множества целевых градационных кривых, причем каждая кривая имеет отношение к разному уровню освещенности фоновой подсветки. В этих вариантах осуществления может выбираться уровень освещенности фоновой подсветки, и целевая градационная кривая, имеющая отношение к выбранному уровню освещенности фоновой подсветки, может применяться к изображению, которое нужно показать. В некоторых вариантах осуществления эксплуатационная цель может влиять на выбор параметров градационной кривой.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для улучшения цвета. Некоторые из этих вариантов осуществления содержат определение телесного цвета, уточнение карты телесных цветов и цветовую обработку.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для увеличения битовой глубины. Некоторые из этих вариантов осуществления содержат применение пространственного и временного шаблона размывания на верхних частотах к изображению перед уменьшением битовой глубины.

Вышеупомянутые и другие цели, признаки и преимущества изобретения быстрее станут понятными при рассмотрении нижеследующего подробного описания изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схема, показывающая системы LCD с фоновой подсветкой предшествующего уровня техники.

Фиг.2А - диаграмма, показывающая связь между исходными кодовыми значениями изображения и повышенными кодовыми значениями изображения.

Фиг.2В - диаграмма, показывающая связь между исходными кодовыми значениями изображения и повышенными кодовыми значениями изображения с отсечением.

Фиг.3 - диаграмма, показывающая уровень освещенности, ассоциированный с кодовыми значениями для различных схем изменения кодовых значений.

Фиг.4 - диаграмма, показывающая связь между исходными кодовыми значениями изображения и измененными кодовыми значениями изображения в соответствии с различными схемами изменения.

Фиг.5 - схема, показывающая формирование типовой модели настройки градационной шкалы.

Фиг.6 - схема, показывающая типовое применение модели настройки градационной шкалы.

Фиг.7 - схема, показывающая формирование типовой модели настройки градационной шкалы и карты прироста.

Фиг.8 - диаграмма, показывающая типовую модель настройки градационной шкалы.

Фиг.9 - диаграмма, показывающая типовую карту прироста.

Фиг.10 - блок-схема алгоритма, показывающая типовой процесс, в котором модель настройки градационной шкалы и карта прироста применяются к изображению.

Фиг.11 - блок-схема алгоритма, показывающая типовой процесс, в котором модель настройки градационной шкалы применяется к одному диапазону частот изображения, а карта прироста применяется к другому диапазону частот изображения.

Фиг.12 - диаграмма, показывающая вариации модели настройки градационной шкалы, когда изменяется MFP.

Фиг.13 - блок-схема алгоритма, показывающая типовой, зависимый от изображения способ наложения градационной шкалы.

Фиг.14 - схема, показывающая типовые варианты осуществления зависимого от изображения выбора градационной шкалы.

Фиг.15 - схема, показывающая типовые варианты осуществления зависимого от изображения вычисления карты градационной шкалы.

Фиг.16 - блок-схема алгоритма, показывающая варианты осуществления, содержащие настройку уровня подсветки и зависимое от изображения наложение градационной шкалы.

Фиг.17 - схема, показывающая типовые варианты осуществления, содержащие калькулятор уровня подсветки и селектор карты градационной шкалы.

Фиг.18 - схема, показывающая типовые варианты осуществления, содержащие калькулятор уровня подсветки и калькулятор карты градационной шкалы.

Фиг.19 - блок-схема алгоритма, показывающая варианты осуществления, содержащие настройку уровня подсветки и зависимое от уровня подсветки наложение градационной шкалы.

Фиг.20 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие калькулятор уровня подсветки и вычисление или выбор зависимой от уровня подсветки градационной шкалы.

Фиг.21 - схема, показывающая график исходных кодовых значений изображения в зависимости от наклона градационной шкалы.

Фиг.22 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие анализ отдельного канала сигнала цветности.

Фиг.23 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие ввод общего освещения в модуль обработки изображений.

Фиг.24 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие ввод общего освещения в модуль обработки подсветки.

Фиг.25 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие ввод общего освещения в модуль обработки изображений и ввод характеристик устройства.

Фиг.26 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие альтернативные вводы общего освещения в модуль обработки изображений и/или модуль обработки подсветки и постпроцессор сигнала подсветки.

Фиг.27 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие ввод общего освещения в модуль обработки подсветки, который передает эти входные данные в модуль обработки изображений.

Фиг.28 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие ввод общего освещения в модуль обработки изображений, который может передать эти входные данные в модуль обработки подсветки.

Фиг.29 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие адаптивное к дисторсии управление питанием.

Фиг.30 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие постоянное управление питанием.

Фиг.31 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие адаптивное управление питанием.

Фиг.32А - график, показывающий сравнение потребляемой мощности в моделях постоянной мощности и постоянной дисторсии.

Фиг.32В - график, показывающий сравнение дисторсии в моделях постоянной мощности и постоянной дисторсии.

Фиг.33 - схема, показывающая варианты осуществления, содержащие адаптивное к дисторсиям управление питанием.

Фиг.34 - график, показывающий уровни мощности фоновой подсветки при различных пределах дисторсии для типовой видеопоследовательности.

Фиг.35 - график, показывающий типовые кривые мощности/дисторсии.

Фиг.36 - блок-схема алгоритма, показывающая варианты осуществления, которые управляют энергопотреблением в отношении критерия дисторсии.

Фиг.37 - блок-схема алгоритма, показывающая варианты осуществления, содержащие выбор уровня мощности подсветки на основе критерия дисторсии.

Фиг.38А и B - блок-схемы алгоритма, показывающие варианты осуществления, содержащие измерение дисторсий, которое учитывает результаты способов сохранения яркости.

Фиг.39 - кривая мощности/дисторсии для типовых изображений.

Фиг.40 - график мощности, показывающий неизменную дисторсию.

Фиг.41 - график дисторсии, показывающий неизменную дисторсию.

Фиг.42 - типовая кривая настройки градационной шкалы.

Фиг.43 - увеличенное представление темной области кривой настройки градационной шкалы, показанной на фиг.42.

Фиг.44 - другая типовая кривая настройки градационной шкалы.

Фиг.45 - увеличенное представление темной области кривой настройки градационной шкалы, показанной на фиг.44.

Фиг.46 - диаграмма, показывающая настройку кодового значения изображения на основе максимального значения канала цветности.

Фиг.47 - диаграмма, показывающая настройку кодового значения изображения из нескольких каналов цветности на основе максимального кодового значения канала цветности.

Фиг.48 - диаграмма, показывающая настройку кодового значения изображения из нескольких каналов цветности на основе характеристики кодового значения одного из каналов цветности.

Фиг.49 - схема, показывающая варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие генератор градационной шкалы, который принимает максимальное кодовое значение канала цветности в качестве входных данных.

Фиг.50 - схема, показывающая варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие разложение частоты и распознавания кода канала цветности с настройкой градационной шкалы.

Фиг.51 - схема, показывающая варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие разложение частоты, распознавание канала цветности и сохраняющее цвет отсечение.

Фиг.52 - схема, показывающая варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие сохраняющее цвет отсечение на основе характеристик кодового значения канала цветности.

Фиг.53 - схема, показывающая варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие разделение частот на нижние частоты/верхние частоты и выбор максимального кодового значения канала цветности.

Фиг.54 - схема, показывающая различные связи между обработанными изображениями и моделями дисплеев.

Фиг.55 - график гистограммы кодовых значений изображения для типового изображения.

Фиг.56 - график типовой кривой дисторсии, соответствующей гистограмме из фиг.55.

Фиг.57 - график, показывающий результаты применения типового критерия оптимизация к короткому DVD-ролику, этот график изображает выбранную мощность фоновой подсветки по отношению к номеру видеокадра.

Фиг.58 иллюстрирует определение фоновой подсветки с минимальной дисторсией MSE для разных коэффициентов контрастности у реального дисплея.

Фиг.59 - график, показывающий типовую градационную кривую панели и целевую градационную кривую.

Фиг.60 - график, показывающий типовую градационную кривую панели и целевую градационную кривую для энергосберегающей конфигурации.

Фиг.61 - график, показывающий типовую градационную кривую панели и целевую градационную кривую для конфигурации с меньшим уровнем черного.

Фиг.62 - график, показывающий типовую градационную кривую панели и целевую градационную кривую для конфигурации с улучшением яркости.

Фиг.63 - график, показывающий типовую градационную кривую панели и целевую градационную кривую для конфигурации улучшения изображения, в которой уровень черного занижается, а яркость улучшается.

Фиг.64 - график, показывающий ряд типовых целевых градационных кривых для улучшения уровня черного.

Фиг.65 - график, показывающий ряд типовых целевых градационных кривых для улучшения уровня черного и улучшения яркости изображения.

Фиг.66 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий определение целевой градационной кривой и связанный с дисторсией выбор фоновой подсветки.

Фиг.67 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий связанный с эксплуатационной целью выбор параметра, определение целевой градационной кривой и выбор фоновой подсветки.

Фиг.68 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий связанные с эксплуатационной целью определение целевой градационной кривой и выбор фоновой подсветки.

Фиг.69 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий связанное с эксплуатационной целью и связанное с изображением определение целевой градационной кривой и выбор фоновой подсветки.

Фиг.70 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий разложение частоты и обработку градационной шкалы с увеличением битовой глубины.

Фиг.71 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий разложение частоты и улучшение цвета;

Фиг.72 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета, выбор фоновой подсветки и процессы усиления верхних частот.

Фиг.73 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета, формирование гистограммы, обработку градационной шкалы и выбор фоновой подсветки.

Фиг.74 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий определение телесного цвета и уточнение карты телесных цветов.

Фиг.75 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета и увеличение битовой глубины.

Фиг.76 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета, обработку градационной шкалы и увеличение битовой глубины.

Фиг.77 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета; и

Фиг.78 - диаграмма, показывающая типовой вариант осуществления, содержащий улучшение цвета и увеличение битовой глубины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТИПОВЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения будут лучше всего восприниматься исходя из чертежей, где одинаковые части обозначаются одинаковыми цифрами по всему описанию. Перечисленные выше фигуры в прямой форме включаются в виде части этого подробного описания изобретения.

Станет совершенно понятно, что компоненты настоящего изобретения, которые в общих чертах описываются и иллюстрируются на чертежах в этом документе, могли бы быть организованы и спроектированы в широком спектре разных конфигураций. Таким образом, нижеследующее более подробное описание вариантов осуществления способов и систем по настоящему изобретению не имеет целью ограничить объем изобретения, а является всего лишь символизирующим предпочтительные сейчас варианты осуществления изобретения.

Элементы вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в аппаратных средствах, микропрограммном обеспечении и/или программном обеспечении. Хотя типовые варианты осуществления, раскрытые в этом документе, могут описывать только одну из этих форм, нужно понимать, что специалист в данной области техники смог бы выполнить эти элементы в любой из этих форм, оставаясь в рамках объема настоящего изобретения.

Устройства отображения, использующие светоклапанные модуляторы, например ЖК-модуляторы и другие модуляторы, могут быть отражающими, где свет излучается на переднюю поверхность (обращенную к зрителю) и отражается обратно к зрителю после прохождения через слой модуляционной панели. Устройства отображения также могут быть пропускающими, где свет излучается на заднюю сторону слоя модуляционной панели, и ему разрешается пройти через модуляционный слой к зрителю. Некоторые устройства отображения также могут быть прозрачно отражающими, сочетанием отражающего и пропускающего, где свет может проходить через модуляционный слой с задней стороны на переднюю, тогда как свет от другого источника отражается после входа с передней стороны модуляционного слоя. В любом из этих случаев элементы в модуляционном слое, например отдельные ЖК-элементы, могут управлять воспринимаемой яркостью пикселя.

В дисплеях с задней подсветкой, передней подсветкой и боковой подсветкой источник света может быть группой люминесцентных ламп, массивом LED или каким-нибудь другим источником. Если дисплей больше типичного размера примерно в 18", большая часть потребляемой мощности для устройства обусловлена источником света. Для некоторых применений и на некоторых рынках сокращение энергопотребления является важным. Однако уменьшение мощности означает сокращение светового потока у источника света, и соответственно уменьшение максимальной яркости дисплея.

Основным уравнением, устанавливающим связь текущих полутоновых кодовых значений светоклапанного модулятора с гамма-коррекцией, CV, освещенности источника света, L_source, и выходного уровня освещенности, L_out, является:

Уравнение 1

где g - прирост калибровки, dark - уровень темного у светового клапана, и ambient - свет, попадающий на дисплей в условиях помещения. Из этого уравнения видно, что уменьшение источника фоновой подсветки на x% также уменьшает световой выход на x%.

Уменьшение освещенности источника света может компенсироваться изменением значений модуляции светового клапана; в частности, их повышением. Фактически, любой уровень освещенности меньше (1-x%) может воспроизводиться точно, тогда как любой уровень освещенности выше (1-x%) не может воспроизводиться без дополнительного источника света или увеличения мощности источника.

Установка светового выхода из исходных и уменьшенных источников дает базовую поправку кодового значения, которая может использоваться для коррекции кодовых значений для уменьшения на x% (предполагая, что dark и ambient равны 0):

Уравнение 2

Уравнение 3

Фиг.2А иллюстрирует эту настройку. На фиг.2А и 2В исходные значения отображения соответствуют точкам на линии 12. Когда фоновая подсветка или источник света переводится в энергосберегающий режим, и освещенность источника света уменьшается, кодовые значения отображения необходимо повысить, чтобы позволить световым клапанам нейтрализовать уменьшение освещенности источника света. Эти повышенные значения совпадают с точками на линии 14. Однако эта настройка приводит к кодовым значениям 18, которые выше, чем способен создать дисплей (например, 255 для 8-разрядного дисплея). Следовательно, эти значения заканчиваются сокращенными (20), как проиллюстрировано на фиг.2В. Настроенные таким образом изображения могут страдать от размытых ярких участков, искусственного вида и, как правило, низкого качества.

Используя эту простую модель настройки, кодовые значения ниже точки 15 отсечения (входное кодовое значение 230 в этом типовом варианте осуществления) будут отображаться с уровнем освещенности, равным уровню, созданному источником света на полной мощности, находясь при этом в режиме уменьшенной освещенности подсветки. Такая же освещенность создается с меньшей мощностью, приводя к экономии энергии. Если набор кодовых значений изображения ограничивается диапазоном ниже точки 15 отсечения, режим экономии энергии может быть задействован прозрачно для пользователя. К сожалению, когда значения превышают точку 15 отсечения, освещенность уменьшается и теряется детализация. Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют алгоритм, который может изменять кодовые значения LCD или светового клапана, чтобы обеспечить увеличенную яркость (или нехватку уменьшения яркости в экономичном режиме) наряду с уменьшением артефактов срезания, которые могут возникать в верхней части диапазона освещенности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут устранять уменьшение яркости, ассоциированное с уменьшением мощности источника света дисплея, путем приведения в соответствие освещенности изображения, отображаемого с низкой мощностью, и отображаемого с полной мощностью для значительного диапазона значений. В этих вариантах осуществления уменьшение мощности фоновой подсветки, которая делит выходную освещенность на определенный коэффициент, компенсируется подъемом в данных изображения на обратный коэффициент.

Игнорируя ограничения динамического диапазона, изображения, показанные при полной мощности и уменьшенной мощности, могут быть одинаковыми, потому что деление (для уменьшенной освещенности источника света) и умножение (для повышенных кодовых значений) по существу компенсируются на значительном диапазоне. Границы динамического диапазона могут вызывать артефакты срезания всякий раз, когда умножение (для подъема кодового значения) данных изображения превышает максимальное значение дисплея. Артефакты срезания, вызванные ограничениями динамического диапазона, могут устраняться или уменьшаться путем уменьшения подъема на верхней границе кодовых значений. Этот спад может начинаться с точки максимальной точности (MFP), выше которой освещенность уже не соответствует исходной освещенности.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нижеследующие этапы могут выполняться для компенсации уменьшения освещенности источника света или возможного уменьшения для улучшения изображения:

1) Уровень уменьшения фоновой подсветки определяется в показателях процентного отношения уменьшения освещенности.

2) Определяется точка максимальной точности (MFP), в которой происходит спад соответствия выходного сигнала при уменьшенной мощности и выходного сигнала при полной мощности.

3) Определить компенсирующий оператор градационной шкалы.

a. Ниже MFP поднять градационную шкалу для компенсации уменьшения освещенности дисплея.

b. Выше MFP постепенно снизить градационную шкалу (в некоторых вариантах осуществления - следуя непрерывным производным).

4) Применить к изображению оператор наложения градационной шкалы; и

5) Отправить на дисплей.

Основное преимущество этих вариантов осуществления в том, что экономия энергии может достигаться только с небольшими изменениями в ограниченной категории изображений. (Отличия возникают только выше MFP и состоят из уменьшения пиковой яркости и некоторой потери ярких деталей). Значения изображения ниже MFP могут отображаться в режиме экономии энергии с такой же освещенностью, что и в режиме полной мощности, делая эти области изображения неотличимыми от режима полной мощности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать карту градационной шкалы, которая зависит от уменьшения мощности и гаммы дисплея и которая не зависит от данных изображения. Эти варианты осуществления могут обеспечить два преимущества. Во-первых, не возникают артефакты мелькания, которые могут возникать из-за различной обработки кадров, и во-вторых, алгоритм обладает очень низкой сложностью реализации. В некоторых вариантах осуществления может использоваться автономное исполнение градационной шкалы и оперативное наложение градационной шкалы. Отсечение в ярких участках может управляться с помощью описания MFP.

Некоторые особенности вариантов осуществления настоящего изобретения могут описываться относительно фиг.3. Фиг.3 - график, показывающий кодовые значения изображения, нанесенные относительно освещенности для некоторых ситуаций. Первая кривая 32, показанная точечной, представляет исходные кодовые значения для источника света, работающего при 100%-ой мощности. Вторая кривая 30, показанная в виде штрихпунктирной кривой, представляет освещенность исходных кодовых значений, когда источник света работает на 80% от полной мощности. Третья кривая 36, показанная в виде пунктирной кривой, представляет освещенность, когда кодовые значения повышаются, чтобы соответствовать освещенности, предоставленной при 100%-ой освещенности источника света, хотя источник света работает на 80% от полной мощности. Четвертая кривая 34, показанная в виде сплошной линии, представляет повышенные данные, но с кривой спада для уменьшения эффектов отсечения на верхнем уровне данных.

В этом типовом варианте осуществления, показанном на фиг.3, использовалось MFP 35 при кодовом значении 180. Отметим, что ниже кодового значения 180 повышенная кривая 34 соответствует выходному сигналу 32 освещенности посредством исходного отображения на 100%-ной мощности. Выше 180 повышенная кривая плавно переходит в максимальный выход, допустимый на 80% отображения. Эта плавность уменьшает артефакты срезания и квантования. В некоторых вариантах осуществления функция градационной шкалы может быть задана фрагментарно, чтобы плавно подходить в точке перехода, заданной MFP 35. Ниже MFP 35 может использоваться функция повышенной градационной шкалы. Выше MFP 35 кривая плавно подходит к конечной точке кривой повышенной градационной шкалы в MFP и подходит к конечной точке 37 в максимальном кодовом значении [255]. В некоторых вариантах осуществления наклон кривой может подгоняться к наклону кривой/линии повышенной градационной шкалы в MFP 35. Это может достигаться путем согласования наклона линии ниже MFP с наклоном кривой выше MFP с помощью выравнивания производных функций линии и кривой в MFP и путем согласования значений функций линии и кривой в этой точке. Другое ограничение на функцию кривой может состоять в том, что она вынуждена проходить через точку 37 максимального значения [255,255]. В некоторых вариантах осуществления наклон кривой может быть установлен в 0 в точке 37 максимального значения. В некоторых вариантах осуществления значение MFP в 180 может соответствовать уменьшению мощности источника света в 20%.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения кривая градационной шкалы может задаваться линейным соотношением с приростом g ниже точки максимальной точности (MFP). Градационная шкала дополнительно может задаваться выше MFP, чтобы кривая и ее первая производная были непрерывными в MFP. Эта непрерывность подразумевает следующий вид функции градационной шкалы:

Уравнение 4

Прирост может определяться гаммой дисплея и кратностью уменьшения яркости следующим образом:

Уравнение 5

В некоторых вариантах осуществления значение MFP может настраиваться путем ручного уравновешивания сохранения детализации ярких участков и сохранения абсолютной яркости.

MFP может определяться путем наложения ограничения, что наклон (slope) должен быть нулевым в максимальной точке. Это подразумевает:

Уравнение 6

В некоторых типовых вариантах осуществления могут использоваться нижеследующие уравнения для вычисления кодовых значений для простых повышенных данных, повышенных данных с отсечением и скорректированных данных, соответственно, согласно типовому варианту осуществления.

Уравнение 7

Постоянные A, B и C могут выбираться, чтобы давать плавное выравнивание в MFP и чтобы кривая проходила через точку [255,255]. Графики этих функций показаны на фиг.4.

Фиг.4 - график исходных кодовых значений в зависимости от скорректированных кодовых значений. Исходные кодовые значения показываются в виде точек на линии 40 исходных данных, которая показывает соотношение 1:1 между скорректированными и исходными значениями, так как эти значения являются исходными без настройки. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, эти значения могут быть повышены или скорректированы для представления более высоких уровней освещенности. Простая процедура подъема в соответствии с вышеприведенным уравнением "подъема градационной шкалы" может привести к значениям на линии 42 подъема. Поскольку отображение этих значений приведет к отсечению, как графически показано на линии 46 и математически в уравнении "отсеченной градационной шкалы" выше, настройка может сокращаться от точки 45 максимальной точности на кривой 44 до точки 47 максимального значения. В некоторых вариантах осуществления это соотношение может описываться математически в уравнении "скорректированной градационной шкалы" выше.

Используя эти идеи, значения освещенности, представленные дисплеем с источником света, работающим на 100%-ной мощности, могут быть представлены дисплеем с источником света, работающим на более низком уровне мощности. Это достигается посредством подъема градационной шкалы, который по существу открывает световые клапаны дополнительно для компенсации потери освещенности источника света. Однако простое применение этого подъема на всем диапазоне кодовых значений приводит к артефактам срезания в верхней части диапазона. Чтобы предотвратить или уменьшить эти артефакты, функция градационной шкалы может снижаться плавно. Этот спад может управляться параметром MFP. Большие значения MFP дают совпадения освещенности на широком интервале, но увеличивают видимые артефакты квантования/срезания на верхнем уровне кодовых значений.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут функционировать путем настройки кодовых значений. В модели дисплея с простой гаммой масштабирование кодовых значений дает масштабирование значений освещенности с разным масштабным коэффициентом. Чтобы определить, сохраняется ли эта зависимость в более реалистичных моделях дисплеев, мы можем рассмотреть модель Gamma-Offset-Gain - Flair (GOG-F). Масштабирование мощности фоновой подсветки соответствует линейно приведенным уравнениям, где процентное отношение p применяется к выходному сигналу дисплея, а не общему освещению. Согласн