УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
IMAGE DISPLAY DEVICE AND IMAGE DISPLAY METHOD

Область техники
Изобретение относится к устройству для отображения изображения и к способу отображения изображения и, более конкретно, к устройству для отображения изображения, обладающему функцией управления яркостью фоновой подсветки (функция затемнения фоновой подсветки), а также к способу отображения изображения этого устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В устройствах для отображения изображения, имеющих фоновую подсветку, таких как жидкокристаллические дисплейные устройства, управлением яркостью фоновой подсветки в зависимости от входного изображения можно сократить потребление энергии устройства фоновой подсветки и улучшить качество отображаемого изображения. В частности, разделением экрана на множество зон и управлением - на основании входного изображения в зоне - яркостью источников света фоновой подсветки можно достичь еще большего улучшения качества изображения. Способ приведения в действие панели отображения при таком управлении яркостями источников света фоновой подсветки на основе входного изображения в каждой зоне далее по тексту называется "активным управлением зонами".
Устройства отображения изображения, которые выполняют "активное управление зонами", используют в качестве источников света фоновой подсветки, например, светодиоды (светоизлучающие диоды) трех - RGB - цветов, или белые светодиоды. Для яркостей светодиодов, выделенных для каждой зоны, определяются соответствующие значения на основе максимальной величины и средней величины из яркостей пикселей в каждой зоне и т.д. Эти определенные яркости задаются схеме возбуждения фоновой подсветки в качестве данных светодиода. Далее, на основании данных светодиода и входного изображения, формируются данные отображения (в случае жидкокристаллического устройства отображения - данные для управления коэффициентами пропускания жидких кристаллов), а затем данные отображения передаются схеме приведения в действие панели отображения. В случае жидкокристаллического устройства отображения, яркость каждого пикселя на экране равняется произведению яркости света от устройства фоновой подсветки на коэффициент пропускания света, основанный на данных отображения.
Посредством управления схемой приведения в действие панели отображения на основании сформированных вышеописанным образом данных отображения и управления схемой приведения в действие фоновой подсветки на основании вышеописанных данных светодиода, осуществляется отображение изображения, основанное на входном изображении.
Заметим, что в том, что касается изобретений, относящихся к данному объекту, известен следующий документ. Японская опубликованная патентная заявка № 2002-99250 раскрывает изобретение, относящееся к предшествующему уровню техники: устройство отображения изображения, которое включает в себя блок управления яркостью подсветки, который управляет яркостью света подсветки для каждой из множества зон, на основании сигнала входного изображения, а также блок преобразования, который преобразует сигнал входного изображения, на основании информации о яркости, тем самым достигая увеличения динамического диапазона и уменьшения потребления энергии в устройстве отображения изображения.
ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Патентный документ
[Патентный документ 1] Опубликованная патентная заявка Японии № 2002-99250.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, решаемые изобретением
В вышеописанном устройстве отображения изображения предшествующего уровня техники, однако, понижена яркость света подсветки, чтобы снизить потребление энергии. Следовательно, в случае с жидкокристаллическим устройством отображения, может быть такая ситуация, при которой даже если коэффициент пропускания света жидких кристаллов установлен равным 1, максимальной величине, то поскольку яркость света подсветки недостаточна, отображение не может быть выполнено с требуемой яркостью. Поэтому в том случае, когда свет подсветки включает в себя, например, три цвета RGB (красный, зеленый и синий) и яркости света этих цветов (цветовых компонентов) управляются отдельно, то если выставленные на максимум яркости света подсветки двух цветов из этих трех недостаточны, может получиться, что эти два цвета нельзя будет отобразить с требуемой для них яркостью. При этом, поскольку по меньшей мере один цвет отображается с требуемой яркостью, возникает проблема, заключающаяся в том, что то соотношение яркостей между цветами, исходя из которого это отображение изначально рассчитывалось для выполнения, изменилось, тем самым уменьшив способность воспроизведения цвета (изменив оттенок).
Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства отображения изображения, которое выполняет активное управление зонами и в соответствии с которым можно выполнить отображение с высокой способностью воспроизведения цвета на устройстве отображения, а также способа отображения изображения для этого устройства.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложено устройство отображения изображения, имеющее функцию управления яркостью фоновой подсветки, причем это устройство отображения изображения содержит:
панель отображения, включающую в себя множество наборов из множества элементов отображения, при этом каждый набор отображает один пиксель с множеством цветов, посредством пропускания через себя света от источников света;
блок вычисления яркости излучения света, который делит входное изображение на множество зон и получает данные яркости излучения света на основании этого входного изображения, при этом входное изображение включает в себя множество пикселей, каждый из которых образован множеством цветов, а данные яркости излучения света представляют собой яркости для светового излучения источников света, заданные для соответствующих зон;
блок вычисления яркости отображения, который определяет яркости отображения на основании данных яркости излучения света для соответствующих зон, причем яркости отображения являются наибольшими яркостями, полученными соответствующими элементами отображения;
блок вычисления данных отображения, который получает данные отображения для управления коэффициентами пропускания света элементов отображения, на основании входного изображения и яркостей отображения, определенных блоком вычисления яркости отображения;
схему приведения в действие панели, которая, на основании данных отображения, выдает сигналы для управления коэффициентами пропускания света элементов отображения в панель отображения; и
схему приведения в действие фоновой подсветки, которая, на основании данных яркости излучения света, выдает сигналы для управления яркостями источников света в фоновую подсветку, причем
когда какая-либо из яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, выше, чем соответствующая яркость отображения, блок вычисления данных отображения получает данные отображения на основании величин, полученных делением каждой из яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, на одну и ту же величину, чтобы коэффициент пропускания света соответствующего элемента отображения был равен 1 или меньше.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения
блок вычисления данных отображения делит яркости для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, на соответствующие яркости отображения для соответствующих цветов пикселя, тем самым вычисляя временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, и когда наибольшая величина из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов превышает 1, блок вычисления данных отображения делит каждый из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов на эту наибольшую величину, тем самым вычисляя коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, а когда эта наибольшая величина равна 1 или меньше, блок вычисления данных отображения вычисляет временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов как коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, во втором аспекте настоящего изобретения
блок вычисления данных отображения включает в себя:
схему первого деления, которая выдает временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, которые получены делением яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель на входном изображении, на соответствующие яркости отображения для соответствующих цветов этого пикселя;
схему выбора наибольшей величины, которая выбирает наибольшую величину из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов, которые выдаются схемой первого деления, и выдает эту наибольшую величину как выбранную величину, когда наибольшая величина превышает 1, и выдает 1 как выбранную величину, когда наибольшая величина равна 1 или меньше; и
схему второго деления, которая выдает коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, которые получены делением каждого из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов, которые выдаются схемой первого деления, на выбранную величину, выданную схемой выбора наибольшей величины.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения в первом аспекте настоящего изобретения
фоновая подсветка включает в себя источники света, которые излучают, соответственно, красный, зеленый и синий, которые являются тремя основными цветами света, и
панель отображения включает в себя элементы отображения, которые управляют, соответственно, коэффициентами пропускания красного, зеленого и синего света, излученного этими источниками света.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения в четвертом аспекте настоящего изобретения
панель отображения включает в себя жидкокристаллические элементы в качестве элементов отображения.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предложен способ отображения изображения для устройства для отображения изображения, имеющего функцию управления яркостью фоновой подсветки и имеющего фоновую подсветку, включающую в себя множество источников света, которые излучают свет, который становится множеством основных цветов; и панель отображения, включающую в себя множество наборов из множества элементов отображения, при этом каждый набор отображает один пиксель с множеством цветов, посредством пропускания через себя света от источников света, причем способ включает в себя:
этап вычисления яркости излучения света, на котором входное изображение делят на множество зон, и получают данные яркости излучения света на основании этого входного изображения, при этом входное изображение включает в себя множество пикселей, каждый из которых образован множеством цветов, а данные излучения света представляют собой яркости для светового излучения источников света, заданные для соответствующих зон;
этап вычисления яркости отображения, на котором определяют яркости отображения на основании данных излучения света для соответствующих зон, причем, яркости отображения являются наибольшими яркостями, полученными соответствующими элементами отображения;
этап вычисления данных отображения, на котором получают данные отображения для управления коэффициентами пропускания света элементов отображения, на основании входного изображения и яркостей отображения, определенных на этапе вычисления яркости отображения;
этап приведения в действие панели, на котором побуждают панель отображения к управлению коэффициентами пропускания света элементов отображения, на основании данных отображения; и
этап приведения в действие фоновой подсветки, на котором побуждают фоновую подсветку к управлению яркостями источников света, на основании данных яркости излучения света, причем
на этапе вычисления данных отображения, когда какая-либо из яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, выше, чем соответствующая яркость отображения, данные отображения получаются на основании величин, полученных делением каждой из яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, на одну и ту же величину, так чтобы коэффициент пропускания света соответствующего элемента отображения был равен 1 или меньше.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения в шестом аспекте настоящего изобретения
на этапе вычисления данных отображения, яркости для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, делят на соответствующие яркости отображения для соответствующих цветов пикселя, тем самым вычисляя временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, и когда наибольшая величина временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов превышает 1, каждый из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов делят на эту наибольшую величину, тем самым вычисляя коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, а когда эта наибольшая величина равна 1 или меньше, временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов вычисляют как коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов.
В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения в седьмом аспекте настоящего изобретения
этап вычисления данных отображения включает в себя:
этап первого деления, на котором выдают временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, которые получены делением яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель на входном изображении, на соответствующие яркости отображения для соответствующих цветов этого пикселя;
этап выбора наибольшей величины, на котором выбирают наибольшую величину из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов, которые выдаются на этапе первого деления, и выдают эту наибольшую величину как выбранную величину, когда наибольшая величина превышает 1, и выдают 1 как выбранную величину, когда наибольшая величина равна 1 или меньше; и
этап второго деления, на котором выдают коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, которые получены делением каждого из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов, которые выдаются на этапе первого деления, на выбранную величину, выданную на этапе выбора наибольшей величины.
РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, когда какая-либо из яркостей для соответствующих цветов, образующих пиксель входного изображения, выше, чем соответствующая яркость отображения, данные отображения получаются на основании величин, полученных делением каждой из яркостей для соответствующих цветов, на одну и ту же величину, так чтобы коэффициент пропускания света соответствующего элемента отображения был равен 1 или меньше. Таким образом, даже если комбинированная яркость для соответствующих цветов уменьшается, можно выполнить отображение с высокой способностью воспроизведения цвета.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, вычисляются временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, и когда наибольшая величина из временных коэффициентов пропускания света превышает 1, каждый из временных коэффициентов пропускания света для соответствующих цветов делится на эту наибольшую величину, тем самым вычисляются коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, а когда эта наибольшая величина равна 1 или меньше, временные коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов вычисляются как коэффициенты пропускания света для соответствующих цветов, в том виде, как они есть. Таким образом, легко можно выполнить отображение с высокой способностью воспроизведения цвета.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, отображение с высокой способностью воспроизведения цвета можно выполнить посредством схемы с простой конфигурацией, включающей в себя схемы первого и второго деления, а также схему выбора наибольшей величины.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, посредством использования трех основных цветов света для источников света, и для цветов отображения, можно получить отображение с высокой способностью воспроизведения цвета с использованием общей конфигурации с низкой стоимостью.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, с применением широко используемых жидкокристаллических элементов можно получить отображение с высоким разрешением и с высокой способностью воспроизведения цвета при низкой стоимости.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, тот же самый эффект, который получен в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, может быть обеспечен применением способа отображения изображения для устройства отображения изображения.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения тот же самый эффект, который получен в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, может быть обеспечен применением способа отображения изображения для устройства отображения изображения.
В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения тот же самый эффект, который получен в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, может быть обеспечен применением способа отображения изображения для устройства отображения изображения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию устройства фоновой подсветки, включенного в состав жидкокристаллического устройства отображения, в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию блока обработки активного управления зонами в жидкокристаллическом устройстве отображения в соответствии с данным вариантом осуществления.
Фиг.4 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, показывающую процесс работы блока обработки активного управления зонами в данном варианте осуществления.
Фиг.5 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию блока вычисления данных жидкого кристалла в данном варианте осуществления.
Фиг.6 представляет собой блок-схему, показывающую процесс получения данных жидкого кристалла и данных светодиода в данном варианте осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылками на сопроводительные чертежи.
1. Общая конфигурация и описание принципа работы
Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Жидкокристаллическое устройство 10 отображения, показанное на Фиг.1, содержит жидкокристаллическую панель 11, схему 12 приведения в действие панели, фоновую подсветку 13, схему 14 приведения в действие фоновой подсветки и блок обработки 15 активного управления зонами. Жидкокристаллическое устройство 10 отображения выполняет активное управление зонами, при котором приведение в действие жидкокристаллической панели 11 осуществляется при одновременном управлении яркостями источников света фоновой подсветки на основании входного изображения в каждой из множества зон, на которые разделен экран. Далее по тексту m и n являются целыми, больше или равными 2, p и q являются целыми, больше или равными 1, и по меньшей мере одна из величин p и q является целой, больше или равной 2.
В жидкокристаллическое устройство 10 отображения вводится входное изображение 31, включающее в себя изображение R, изображение G и изображение В. Каждое из изображений - изображение R, изображение G и изображение В - включает в себя яркости (m×n) пикселей. Блок 15 обработки активного управления зонами получает, на основании входного изображения 31, данные отображения, используемые для приведения в действие жидкокристаллической панели 11 (далее по тексту называемые жидкокристаллическими данными 32), а также данные управления фоновой подсветкой, используемые для приведения в действие фоновой подсветки 13 (далее по тексту называемые светодиодными данными 33); более подробно это будет описано далее.
Жидкокристаллическая панель 11 включает в себя (m×n×3) элементов 21 отображения. Элементы 21 в целом упорядочены в двумерную структуру таким образом, что 3m элементов 21 отображения расположены в ряд (в горизонтальном направлении на Фиг.1), а n элементов 21 отображения расположены в столбец (на Фиг.1 - в вертикальном направлении). Элементы 21 отображения включают в себя R элементов отображения, которые обеспечивают прохождение через них красного света, G элементов отображения, которые обеспечивают прохождение через них зеленого света, и В элементов отображения, которые обеспечивают прохождение через них синего света. R-элементы отображения, G-элементы отображения и В-элементы отображения расположены рядом друг с другом в рядах, и три R, G и В элемента отображения образуют один пиксель.
Схема 12 приведения в действие панели является схемой приведения в действие для жидкокристаллической панели 11. Схема 12 приведения в действие (возбуждения) панели выдает сигналы (сигналы напряжения) для управления коэффициентами пропускания света элементов 21 отображения в жидкокристаллической панели 11 на основании жидкокристаллических данных 32, выдаваемых из блока 15 обработки активного управления зонами. Напряжения, выдаваемые из схемы 12 приведения в действие панели, записываются в "пиксельные" электроды (не показаны) в соответствующих элементах 21 отображения, и в соответствии с напряжениями, записанными в "пиксельных" электродах, изменяются коэффициенты пропускания света элементов 21 отображения.
Фоновая подсветка 13 обеспечивается с задней стороны жидкокристаллической панели 11. Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию устройства фоновой подсветки 13. Как показано на Фиг.2, фоновая подсветка 13 включает в себя (p×q) светодиодных единиц 22. Светодиодные единицы 22 в целом упорядочены в двухмерную структуру, таким образом, что p светодиодных единиц 22 расположены в ряд, а q светодиодных единиц 22 расположены в столбец. Каждая светодиодная единица 22 включает в себя один красный светодиод 23, один зеленый светодиод 24 и один синий светодиод 25. Свет, излучаемый из трех светодиодов с 23 по 25, включенных в одну светодиодную единицу 22, попадает на часть задней стенки жидкокристаллической панели 11.
Схема 14 приведения в действие фоновой подсветки является схемой возбуждения для фоновой подсветки 13. Схема 14 приведения в действие фоновой подсветки выдает сигналы (сигналы напряжения или тока) для управления яркостями светодиодов с 23 по 25 для фоновой подсветки 13, на основании светодиодных данных 33, выдаваемых из блока 15 обработки активного управления зонами. Внутренние и внешние яркости светодиодов с 23 по 25 светодиодной единицы управляются независимо.
Экран жидкокристаллического устройства 10 отображения разделен на (p×q) зон, и в каждой зоне обеспечивается одна светодиодная единица 22. Для каждой из (p×q) зон блок 15 обработки активного управления зонами, на основании R-изображения в этой зоне, определяет яркость присутствующего в этой зоне красного светодиода. Подобным же образом, на основании G-изображения в этой зоне, определяется яркость зеленого светодиода 24, а на основании В-изображения в этой зоне, определяется яркость синего светодиода 25. Блок 15 обработки активного управления зонами определяет яркости всех светодиодов с 23 по 25, включенных в фоновую подсветку 13, и выходные светодиодные данные 33, представляющие собой определенные величины яркости светодиодов, для схемы 14 приведения в действие фоновой подсветки.
Дополнительно, блок 15 обработки активного управления зонами, на основании светодиодных данных 33, определяет яркости источников света фоновой подсветки во всех элементах 21 отображения, включенных в состав жидкокристаллической панели 11. Кроме того, блок 15 обработки активного управления зонами определяет коэффициенты пропускания света для всех элементов 21 отображения, включенных в состав жидкокристаллической панели 11, на основании входного изображения 31 и яркостей источников света фоновой подсветки, и выдает в схему 12 приведения в действие панели жидкокристаллические данные 32, представляющие собой определенные таким образом коэффициенты пропускания света. Заметим, что подробное описание того, как блок 15 обработки активного управления зонами определяет яркости источников света фоновой подсветки, будет приведено далее.
В жидкокристаллическом устройстве 10 отображения яркость R-элемента отображения является произведением яркости красного света, излученного из фоновой подсветки 13, на коэффициент пропускания света R-элемента отображения. Свет, излучаемый из одного красного светодиода 23, падает на множество зон вокруг соответствующей зоны. Таким образом, яркость R-элемента отображения является произведением суммы яркостей света, излученного из множества красных светодиодов 23, на коэффициент пропускания света R-элемента отображения. Подобным же образом, яркость G-элемента отображения является произведением суммы яркостей света, излученного из множества зеленых светодиодов 24, на коэффициент пропускания света G -элемента отображения, а яркость В-элемента отображения является произведением суммы яркостей света, излученного из множества синих светодиодов 25, на коэффициент пропускания света В-элемента отображения.
В жидкокристаллическом устройстве 10 отображения, сконфигурированном вышеописанным способом, подходящие жидкокристаллические данные 32 и светодиодные данные 33 получаются на основании входного изображения 31, и на основании жидкокристаллических данных 32 производится управление яркостями элементов 21 отображения, а на основании светодиодных данных 33 производится управление яркостями светодиодов с 23 по 25, таким образом, на жидкокристаллической панели 11 может отображаться входное изображение 31. Кроме того, когда яркость пикселей какой-либо зоны низка, уменьшением яркости светодиодов с 23 по 25, заданных для этой зоны, может быть уменьшено потребление мощности фоновой подсветки 13. И, наконец, когда яркость пикселей какой-либо зоны низка, переключением яркости элементов 21 отображения, заданных для этой зоны, между величинами более низких уровней, увеличивается разрешение изображения, что позволяет повысить качество отображаемого изображения.
2. Конфигурация блока обработки активного управления зонами
Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию блока 15 обработки активного управления зонами в настоящем варианте осуществления. Блок обработки 15 активного управления зонами включает в себя, в качестве компонентов для выполнения предопределенного процесса, блок 151 вычисления выходной величины светодиода, блок 152 вычисления яркости отображения и блок 154 вычисления светодиодных данных, а также включает в себя, в качестве компонентов для хранения предопределенной информации, "кадровую" память 153 и фильтр 155 расширения яркости. Заметим, что в настоящем варианте осуществления блок вычисления яркости светового излучения реализован блоком 151 вычисления выходной величины светодиода, а блок вычисления данных отображения реализован блоком 154 вычисления светодиодных данных. Заметим также, что хотя эти компоненты представляют специализированное оборудование, функции этих компонентов могут быть выполнены посредством программы, установленной в аппаратных элементах, таких как предопределенный микропроцессор, или процессор сигнала.
Блок 151 вычисления выходной величины светодиода делит входное изображение на множество зон и получает светодиодные данные 33 (данные яркости светового излучения), представляющие яркости светового излучения светодиодов, заданные для соответствующих зон. Заметим, что далее по тексту величина яркости светового излучения светодиодов называется "выходной величиной светодиода".
Фильтр 155 расширения яркости обычно хранит данные 43 PSF (данные точечного расширяющего фильтра), которые дают представление о том, как происходит передача света в цифровом виде, и которые используются для вычисления яркости отображения в соответствующих зонах. Блок 152 вычисления яркости отображения получает изображение 41 яркости путем выполнения свертки светодиодных данных 33 и данных 43 PSF, хранящихся в фильтре 155 расширения яркости. Заметим, что изображение 41 яркости подвергается линейной интерполяции, чтобы получить размер изображения, соответствующий данным 32 жидкого кристалла.
Кадровая память 153 временно хранит входное изображение 31 и сохраняет это входное изображение 31 до завершения вычислений, производимых блоком 151 вычисления выходной величины светодиода и блоком 152 вычисления яркости отображения (до истечения времени вычисления). После этого кадровая память 153 обеспечивает входное изображение 42, с такой задержкой, чтобы оно поступило в блок 154 вычисления светодиодных данных одновременно с соответствующим яркостным изображением 41.
Блок 154 вычисления светодиодных данных получает жидкокристаллические данные 32, представляющие коэффициенты пропускания света всех включенных в жидкокристаллическую панель 11 элементов 21 отображения, на основе входного изображения 42, задержанного на время вышеописанного вычисления, и соответствующего яркостного изображения 41. Подробная конфигурация блока 154 вычисления светодиодных данных описана далее.
3. Процедура обработки в блоке обработки активного управления зонами
Фиг.4 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, показывающую процесс работы блока 15 обработки активного управления зонами. Изображение, соответствующее данной цветовой компоненте (далее по тексту называемое цветовой компонентой С), включенное в состав входного изображения 31, вводится в блок 15 обработки активного управления зонами (этап S11). Это входное изображение цветовой компоненты С включает в себя яркости (m×n) пикселей. Отметим, что в настоящем варианте осуществления используются цветовые компоненты трех цветов RGB, и на практике этот процесс выполняется одновременно для всех цветов.
После этого, блок 15 обработки активного управления зонами выполняет процесс субдискретизации (процесс усреднения) входного изображения 31 цветовой компоненты С, тем самым получая уменьшенное в масштабе изображение, включающее в себя яркости (sp×sq) пикселей (s - целая величина, больше или равная 2) (этап S12). На этапе S12 входное изображение 31 цветовой компоненты С уменьшается в масштабе в горизонтальном направлении, с коэффициентом sp/m, а в вертикальном направлении с коэффициентом sq/n. Затем блок 15 обработки активного управления зонами делит уменьшенное в масштабе изображение на (p×q) зон (этап S13). Каждая зона включает в себя яркости (s×s) пикселей. Затем блок 15 обработки активного управления зонами определяет для каждой из (p×q) зон наибольшее значение Ма яркости пикселей в зоне и среднее значение Ме яркости пикселей в зоне (этап S14).
Далее блок 15 обработки активного управления зонами для каждой из (p×q) зон определяет выходную величину светодиодов (величина яркости светового излучения светодиодов) (этап S15). Способы определения выходной величины светодиода включают в себя, например, способ ее определения на основе наибольшего значения Ма яркости пикселей в этой зоне способ ее определения на основе среднего значения Ме яркости пикселей в этой зоне, и способ ее определения на основе величины, полученной усреднением с весовыми коэффициентами наибольшего значения Ма и среднего значения Ме яркости пикселей в пределах данной зоны. При этом, даже в случае определения выходной величины светодиода только на основе наибольшего значения Ма, если яркости окружающих зон и зон, смежных с соответствующей зоной, малы, то яркости пикселей в этой зоне могут не достичь наибольшего значения Ма, что приведет к недостаточной яркости. Поэтому, даже в случае определения выходной величины светодиода только на основе наибольшего значения Ма, также возникает проблема, заключающаяся в том, что то соотношение яркостей между цветами, исходя из которого это отображение изначально рассчитывается для выполнения, изменяется, тем самым уменьшая способность воспроизведения цвета (изменяя оттенок). Следует заметить, что процессы по этапам с S11 по S15 выполняются блоком 151 вычисления выходной величины светодиода, находящимся в блоке 15 обработки активного управления зонами.
После этого блок 15 обработки активного управления зонами пропускает (p×q) определенных на этапе S15 выходных величин светодиодов через фильтр 155 расширения яркости (точечный расширяющий фильтр), тем самым получая первые данные яркости фоновой подсветки, включающие в себя (tp×tq) яркостей отображения (t - целая величина, больше или равная 2). На этапе S16, (p×q) выходных величин светодиодов масштабируются с увеличением, путем умножения на коэффициент t, как в горизонтальном направлении, так и в вертикальном направлении, и при этом определяются (tp×tq) яркостей отображения. Следует заметить, что процесс по этапу S16 выполняется блоком 152 вычисления яркости отображения, находящимся в блоке 15 обработки активного управления зонами.
Затем блок 15 обработки активного управления зонами выполняет процесс линейной интерполяции первых данных яркости фоновой подсветки, тем самым получая вторые данные яркости фоновой подсветки, включающие в себя (m×n) яркостей (этап S17). На этапе S17, первые данные яркости фоновой подсветки масштабируются с увеличением, путем умножения на коэффициент (m/tp) в горизонтальном направлении и на коэффициент (n/tp) в вертикальном направлении. Вторые данные яркости фоновой подсветки представляют собой яркости источников света цветовой компоненты С устройства фоновой подсветки, свет от которых входит в (m×n) элементов 21 цветовой компоненты С отображения, когда (p×q) светодиодов этой цветовой компоненты С излучают свет с яркостями, предопределенными на этапе S15. Вторые данные яркости фоновой подсветки получаются на выходе блока 152 вычисления яркости отображения, в виде яркостного изображения 41. Заметим, что яркостное изображение 41 образуется в соответствующих цветах (последовательно с временным разделением, или одновременно, параллельным образом) и одновременно подается в блок 154 вычисления светодиодных данных.
Теперь блок 15 обработки активного управления зонами делит яркости (m×n) пикселей, включенных во входное изображение цветовой компоненты С, на (m×n) яркостей, включенных, соответственно, во вторые данные яркости фоновой подсветки, тем самым определяя временные пропускания Tt (m×n) элементов 21 отображения цветовой компоненты С (этап S18). Этим генерируются временные данные жидкого кристалла, включающие в себя (m×n) пикселей. При этом предполагается, что возможно временное пропускание Tt, превышающее 1. Поскольку коэффициент пропускания света жидких кристаллов не может превышать 1, то при обычном активном управлении зонами, если в вычислении получена величина, превышающая 1, то есть, если яркость пикселя входного изображения цветовой компоненты С выше, чем одно из соответствующих вторых данных яркости фоновой подсветки, то для того чтобы предотвратить превышение коэффициентом пропускания света Т единицы, производится процесс округления этой величины. В настоящем варианте осуществления, однако, даже если временное пропускание Tt превышает 1, процесс округления этой величины не производится.
Затем блок 15 обработки активного управления зонами делит временные пропускания Tt (m×n) элементов 21 отображения цветовой компоненты С, определенные на этапе S18, на их соответствующие выбранные величины S, тем самым определяя пропускания Т (m×n) элементов 21 отображения цветовой компоненты С (этап S19). Здесь выбранная величина S вводится следующим образом. Когда какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt для всех цветовых компонент (цветовые компоненты для трех цветов RGB), образующих данный пиксель среди (m×n) пикселей, превышает 1, наибольшее значение из трех временных коэффициентов пропускания света Tt вводится в качестве выбранной величины S, а когда ни один из временных коэффициентов пропускания света Tt не превышает 1, выбранная величина S устанавливается равной 1. Способность воспроизведения цвета, таким образом, может быть сохранена делением временных коэффициентов пропускания света Tt на выбранную таким образом величину S, даже если какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt превышает 1.
Более конкретно, в соответствии с обычной конфигурацией, в которой, например, для того чтобы предотвратить превышение коэффициентом пропускания света Т единицы, производится процесс округления его значения до 1, когда коэффициент пропускания света Т превышает 1, из всех значений яркостей для соответствующих цветов RGB, образующих пиксель, уменьшается только значение яркости для того цвета, который предполагается округлить. Таким образом, общая величина яркости (комбинированная величина яркости) для трех цветов близка к величине яркости, при которой, как предполагается, будет иметь место цветовое отображение, но поскольку соотношение яркостей между тремя цветами изменяется, то способность воспроизведения цвета в пикселе падает (изменяется оттенок). Однако, в соответствии с вышеописанной конфигурацией настоящего варианта осуществления изобретения, когда какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt превышает 1, каждый из временных коэффициентов пропускания света Tt делится на наибольший коэффициент пропускания света, и, таким образом, общая величина яркости (комбинированная величина яркости) для этих трех цветов становится меньше, чем величина яркости, при которой, как предполагается, будет иметь место цветовое отображение. Однако, поскольку соотношение яркостей между тремя цветами не изменяется, то способность воспроизведения цвета в соответствующем пикселе не уменьшается (оттенок не изменяется). Поэтому изображение может отображаться с более натуральными цветами.
Заметим, что процессы по этапам S18 и S19 выполняются блоком 154 вычисления светодиодных данных, находящимся в блоке 15 обработки активного управления зонами. Более подробно, конфигурация блока 154 вычисления светодиодных данных будет описана со ссылками на Фиг.5.
Фиг.5 представляет собой блок-схему, показывающую подробную конфигурацию блока вычисления светодиодных данных в данном варианте осуществления. Как показано на Фиг.5, блок 154 вычисления светодиодных данных включает в себя схемы с 541 по 543 первого деления, схемы с 545 по 547 второго деления, а также схему 544 выбора наибольшей величины. Схема 541 первого деления получает данные 41r R-яркости, который представляет собой данные R-яркости (R - это красный) в яркостном изображении 41, и входные данные 42r R-яркости, которые представляют собой данные R-яркости (R - это красный) в задержанном изображении 42 яркости. Положения этих единиц данных яркости (положения пикселей) в изображениях являются одинаковыми. Кадровая память 153 выполняет управление на предмет задержки данных на время вычисления, так чтобы единицы данных из одного и того же положения могли подаваться в блок 154 вычисления светодиодных данных одновременно.
Схема 541 первого деления делит данные 42r входной R-яркости на данные 41r R-яркости, и подает полученный результат, как временные жидкокристаллические R-данные 32rt, в схему 545 второго деления, а также в схему 544 выбора наибольшей величины. Напомним, что последняя операция была описана подробно в связи с этапом S18.
Вышеописанная операция выполняется аналогичным образом для схем 542 и 543 первого деления и для G - (зеленый) и В - (синий) данных, а потому их подробное описание опускается.
Схема 544 выбора наибольшей величины сравнивает временные жидкокристаллические R-данные 32rt, временные жидкокристаллические G-данные 32gt и временные жидкокристаллические В-данные 32bt, которые получены от схем с 541 по 543 первого деления, и выбирает наибольшую величину. Если выбранная величина превышает 1, то эта величина выдается на выход, в качестве выбранной величины S, а если выбранная величина равна 1 или меньше ее, то в качестве выбранной величины S на выход выдается 1. Выданная на выход выбранная величина S подается в схемы с 545 по 547 второго деления.
Схема 545 второго деления делит полученные от схемы 541 первого деления временные жидкокристаллические R-данные 32rt на выбранную величину S, полученную от схемы 544 выбора наибольшей величины, и выдает полученный результат в качестве жидкокристаллических R-данных 32r. Заметим, что схемы 546 и 547 второго деления так же выполняют аналогичные процессы для G - (зеленый) и В - (синий) данных, а потому их подробное описание опускается.
Жидкокристаллические R-данные 32r, жидкокристаллические G-данные 32g и жидкокристаллические В-данные 32b, которые получены вычислением аналогичным образом для всех пикселей, подаются в схему 12 приведения в действие панели в виде жидкокристаллических данных 32, как показано при описании этапа S20, который будет описан далее. Заметим, что на практике жидкокристаллические данные 32 преобразуются в величины, пригодные для использования в схеме 12 приведения в действие панели.
Следует заметить, что функции блока 154 вычисления светодиодных данных могут быть выполнены программно. В этом случае конфигурация, предпочтительно, будет такова, что когда выбранная величина превышает 1, схема 544 выбора наибольшей величины (соответствующий ей участок программы) выводит эту величину в качестве выбранной величины S, а жидкокристаллические R-данные 32r получаются схемой 545 второго деления (соответствующим ей участком программы), и когда выбранная величина равна 1 или меньше ее, то в качестве жидкокристаллических R-данных 32r используются временные жидкокристаллические R-данные 32rt. Таким образом, количество операций, выполняемых схемой 545 второго деления (соответствующим ей участком программы), может быть уменьшено.
Наконец, блок 154 вычисления светодиодных данных выдает - для каждой цветовой компоненты - жидкокристаллические данные 32, представляющие (m×n) коэффициентов пропускания света, определенных на этапе S19, а также светодиодные данные 33, представляющие (p×q) выходные величины светодиодов, определенных на этапе S19 (этап S20). Тут же производится преобразование жидкокристаллических данных 32 и светодиодных данных 33 в величины соответствующего диапазона, в соответствии со спецификациями схемы 12 приведения в действие панели и схемы 14 приведения в действие фоновой подсветки.
Блок 154 вычисления светодиодных данных выполняет вышеописанным образом показанный на Фиг.4 процесс для R-изображения, G-изображения и В-изображения, и в результате, исходя из входного изображения 31, содержащего яркости (m×n×3) пикселей, получает жидкокристаллические данные 32, представляющие (m×n×3) коэффициентов пропускания света, и светодиодные данные 33, представляющие (p×q×3) выходных величин светодиодов.
Фиг.6 представляет собой блок-схему, показывающую процесс получения жидкокристаллических данных и светодиодных данных для случая, в котором m=1920, n=1080, р=32, а t=5. Как показано на Фиг.6, путем выполнения процесса субдискретизации входного изображения цветовой компоненты С, которое включает в себя яркости (1920×1080) пикселей, получается масштабно уменьшенное изображение, включающее в себя яркости (320×160) пикселей. Это масштабно уменьшенное изображение разделяется на (32×16) зон (размер зоны (10×10) пикселей). Путем определения наибольшей величины Ма и средней величины Ме яркостей пикселей для каждой зоны, получаются данные наибольшей величины, содержащие (32×16) наибольших величин, и данные средней величины, содержащие (32×16) средних величин. Затем, на основании данных наибольшей величины, на основании данных средней величины, или на основании средневзвешенного от данных наибольшей величины и данных средней величины, определяются светодиодные данные для цветовой компоненты С, представляющие (32×16) яркостей светодиодов (выходных величин светодиодов).
Путем пропускания светодиодных данных для цветовой компоненты С через фильтр 155 расширения яркости, получаются первые данные яркости фоновой подсветки, содержащие (160×80) яркостей отображения. Пропусканием первых данных яркости фоновой подсветки через корректирующий фильтр, выполняется коррекция яркостей отображения, включенных в первые данные яркости фоновой подсветки. Выполнением процесса линейной интерполяции первых данных яркости фоновой подсветки получаются вторые данные яркости фоновой подсветки, содержащие (1920×1080) яркостей отображения.
Вышеописанный процесс выполняется для соответствующих цветов RGB одновременно, параллельным образом, или с временным разделением, тем самым получаются вторые данные яркости фоновой подсветки для всех цветов RGB. Наконец, делением яркостей пикселей, включенных во входное изображение, на яркости отображения, включенные во вторые данные яркости фоновой подсветки, вычисляются (1920×1080) временных коэффициентов пропускания света. Далее, если никакой из временных коэффициентов пропускания света, соответствующих RGB-цветов, включая цветовую компоненту С, не превосходит 1, 1 выводится в качестве выбранной величины. Когда какой-нибудь из временных коэффициентов пропускания света превосходит 1, наибольшая из вычисленных их величин используется как выбранная величина S. Затем, делением (1920×1080) временных коэффициентов пропускания света для цветовой компоненты С на соответствующие выбранные величины S, получаются (1920×1080) единиц данных жидкого кристалла для цветовой компоненты С.
Например, предположим, что в данном включенном во входное изображение пикселе яркость для красного цвета есть Xr (=60), яркость для зеленого цвета есть Xg (=75) и яркость для синего цвета есть Xb (=80), причем, яркость для красного цвета пикселя, соответствующего данному пикселю во вторых данных яркости фоновой подсветки, есть Аr (=100), яркость для зеленого цвета есть Аg (=150) и яркость для синего цвета есть Аb (=70). В этом случае, временный коэффициент пропускания света для красного цвета есть Xr/Аr=0,6, временный коэффициент пропускания света для зеленого цвета есть Xg/Аg=0,5…, а временный коэффициент пропускания света для синего цвета есть Xb/Аb=1,142…, и, таким образом, временный коэффициент пропускания света для синего цвета превышает 1. Поэтому, эта величина задается в качестве выбранной величины S, в результате чего коэффициент пропускания света Вr для красного цвета = 0,525…, коэффициент пропускания света Вg для зеленого цвета = 0,4375…, а коэффициент пропускания света Вb для синего цвета = 1,0. Таким образом, получается следующее уравнение (1):
Xr:Xg:Xb = Аr–Вr:Аg–Вg:Аb–Вg (1)
Раз так, то хотя яркость пикселя отображения в соответствии с конечным коэффициентом пропускания света ниже, чем яркость, с которой изначально предполагалось выполнять это отображение, как следует из уравнения (1), отношение между цветами RGB соответствует отношению между цветами RGB, с которым изначально предполагалось выполнять это отображение. Следовательно, устройство отображения может отображать естественные цвета с высокой способностью воспроизведения цвета.
Заметим, что хотя на Фиг.4 для исключения шума блок обработки 15 активного управления зонами выполняет процесс субдискретизации входного изображения, а также выполняет активное управление зонами на основе масштабно уменьшенного изображения, этот блок обработки 15 активного управления зонами может выполнять активное управление зонами на основе исходного входного изображения.
4. Положительные эффекты
В соответствии с настоящим изобретением, как описано выше в связи с этапом S19, когда какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt для всех цветовых компонент (цветовые компоненты трех цветов RGB), образующих данный пиксель, превышает 1, наибольшая величина из этих трех временных коэффициентов пропускания света Tt выводится как выбранная величина S. После этого, временные коэффициенты пропускания света Tt делятся на выбранную величину S. В соответствии с такой конфигурацией, даже если какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt превышает 1, на дисплее может быть выполнено отображение с высокой способностью воспроизведения цвета.
5. Другие замечания
Хотя в вышеописанных вариантах осуществления фоновая подсветка 13 состоит из красных светодиодов 23, зеленых светодиодов 24 и синих светодиодов 25, фоновая подсветка может состоять из флуоресцентных ламп с холодным катодом. Кроме того, хотя жидкокристаллическая панель 11 состоит из множества элементов 21 отображения, включающих в себя жидкие кристаллы, вместо жидких кристаллов могут быть использованы элементы с оптическими затворами, выполненные из известных материалов, имеющих электрооптические свойства, которые позволяют управлять пропусканием света для фоновой подсветки 13.
Хотя в вышеописанных вариантах осуществления каждая светодиодная единица 22 включает в себя один красный светодиод 23, один зеленый светодиод 24 и один синий светодиод 25, количество светодиодов трех цветов, включенных в каждую светодиодную единицу 22, может быть отличным от этого. Например, каждая светодиодная единица 22 может включать в себя один красный светодиод 23, один синий светодиод 25 и два зеленых светодиода 24. В этом случае, схема 14 приведения в действие фоновой подсветки управляет двумя зелеными светодиодами 24 таким образом, чтобы сумма яркостей двух зеленых светодиодов 24 представляла собой яркость светодиода, определенную на этапе S15. Альтернативно, может быть использована конфигурация, включающая в себя белый светодиод, в дополнение к упомянутым выше трем цветам. При такой конфигурации, явление, которое возникает в том случае, когда какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt превышает 1, и при этом общая величина яркости (комбинированная величина яркости) для трех цветов меньше, чем величина яркости, при которой, как предполагается, должно иметь место воспроизведение цветов, может быть преодолено увеличением яркости белого светодиода на величину, соответствующую упомянутому выше уменьшению. Альтернативно, конфигурация может быть такой, при которой светодиоды, которые излучают множество иных основных цветов, комбинируются каким-либо соответствующим образом, а не в вышеописанные три или четыре цвета.
В вышеописанном варианте осуществления, когда какой-либо из временных коэффициентов пропускания света Tt соответствующих цветов превышает 1, временные коэффициенты пропускания света Tt делятся на наибольшую величину из временных коэффициентов пропускания света, но временные коэффициенты пропускания света Tt не обязательно необходимо делить на наибольшую величину временных коэффициентов пропускания света, - для этого может быть использована предопределенная величина, большая, чем такая наибольшая величина. При этом коэффициенты пропускания света Tt не превышают 1, а отношение яркостей между тремя цветами не изменяется. Таким образом, даже если комбинированная яркость для цветов в соответствующем пикселе уменьшается, способность воспроизведения цвета в пикселе не уменьшается. Соответственно, изображение может отображаться в более натуральных цветах. Заметим, что даже если эта предопределенная величина меньше, чем упомянутая выше наибольшая величина, может быть обеспечен эффект подавления для эффекта уменьшения способности воспроизведения цветов.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение предназначено для применения в устройствах отображения изображения, имеющих устройство фоновой подсветки, включающее в себя такие источники света, которые излучают множество основных цветов, а также пригодно для использования в таких устройствах отображения изображения, как жидкокристаллические устройства отображения, имеющие функцию управления яркостью фоновой подсветки (функция затемнения фоновой подсветки).
Перечень ссылочных позиций
10 - жидкокристаллическое устройство отображения
11 - жидкокристаллическая панель
12 - схема приведения в действие панели
13 - фоновая подсветка
14 - схема приведения в действие фоновой подсветки
15 - блок обработки активного управления зонами
21 - элемент отображения
22 - светодиодная единица
31 - входное изображение
32 - жидкокристаллические данные
33 - светодиодные данные
41 - яркостное изображение
42 - задержанное входное изображение
43 - данные точечного расширяющего фильтра
151 - блок вычисления выходной величины светодиода
152 - блок вычисления яркости отображения
153 - кадровая память
154 - блок вычисления светодиодных данных
155 - фильтр передачи яркости
541-543 - схема первого деления
544 - схема выбора наибольшей величины
545-547 - схема второго деления