СПОСОБЫ МОДУЛИРОВАНИЯ ПОДСВЕТКИ ПРИ ПОМОЩИ СОПОСТАВЛЕНИЯ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
METHODS TO MODULATE LIGHTING BY MEANS OF COMPARISON WITH IMAGE CHARACTERISTICS

СООТНЕСЕННЫЕ ССЫЛКИ
Перечисленные ниже заявки включены в объем настоящего документа в качестве ссылок: патентная заявка США № 11/465436, озаглавленная «Methods and Systems for Selecting a Display Source Light Illumination Level», поданная 17 августа 2006 г.; патентная заявка США № 11/293562, озаглавленная «Methods and Systems for Determining a Display Light Source Adjustment», поданная 2 декабря 2005 г.; патентная заявка США № 11/224792, озаглавленная «Methods and Systems for Image-Specific Tone Scale Adjustment and Light-Source Control», поданная 12 сентября 2005 г.; патентная заявка США № 11/154053, озаглавленная «Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with High Frequency Contrast Enhancement», поданная 15 июня 2005 г.; патентная заявка США № 11/154054, озаглавленная «Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with Frequency-Specific Gain», поданная 15 июня 2005 г.; патентная заявка США № 11/154052, озаглавленная «Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics», поданная 15 июня 2005 г.; патентная заявка США № 11/393404, озаглавленная «A Color Enhancement Technique using Skin Color Detection», поданная 30 марта 2006 г.; патентная заявка США № 11/460768, озаглавленная «Methods and Systems for Distortion-Related Source Light Management», поданная 28 июля 2006 г.; патентная заявка США № 11/202903, озаглавленная «Methods and Systems for Independent View Adjustment in Multiple-View Displays», поданная 8 августа 2005 г.; патентная заявка США № 11/371466, озаглавленная «Methods and Systems for Enhancing Display Characteristics with Ambient Illumination Input», поданная 8 марта 2006 г.; патентная заявка США № 11/293066, озаглавленная «Methods and Systems for Display Mode Dependent Brightness Preservation», поданная 2 декабря 2005 г.; патентная заявка США № 11/460907, озаглавленная «Methods and Systems for Generating and Applying Image Tone Scale Corrections», поданная 28 июля 2006 г.; патентная заявка США № 11/160940, озаглавленная «Methods and Systems for Color Preservation with Image Tonescale Corrections», поданная 28 июля 2006 г.; патентная заявка США № 11/564203, озаглавленная «Methods and Systems for Image Tonescale Adjustment to Compensate for a Reduced Source Light Power Level», поданная 28 ноября 2006 г.; патентная заявка США № 11/680312, озаглавленная «Methods and Systems for Brightness Preservation Using a Smoothed Gain Image», поданная 28 февраля 2007 г.; патентная заявка США № 11/845651, озаглавленная «Methods and Systems for Tone Curve Generation, Selection and Application», поданная 27 августа 2007 г.; и патентная заявка США № 11/605711, озаглавленная «A Color Enhancement Technique using Skin Color Detection», поданная 28 ноября 2006 г.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для выбора и фильтрации уровня освещенности источника света дисплея.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычное устройство отображения отображает изображение, используя фиксированный диапазон уровней яркости. Для многих дисплеев диапазон яркости имеет 256 уровней, которые равномерно расположены от 0 до 255. Значения кодов изображения в общем случае назначают так, чтобы они непосредственно соответствовали этим уровням.
Во многих электронных устройствах с большими дисплеями дисплеи являются основными потребителями мощности. Например, в ноутбуке дисплей, вероятно, будет потреблять больше мощности, чем любой из других компонентов в системе. Многие дисплеи с ограниченной доступной мощностью, такие, которые можно найти в устройствах с батарейным питанием, могут использовать несколько уровней освещенности или яркости для обеспечения управления потребляемой мощностью. Система может использовать режим с полной мощностью, когда она включена в источник электропитания, такой как источник электропитания переменного тока, и может использовать режим экономии потребляемой мощности при работе от аккумуляторной батареи.
В некоторых устройствах дисплей может автоматически входить в режим экономии потребляемой мощности, в котором освещение дисплея уменьшают для экономии потребляемой мощности. У этих устройств может быть множество режимов экономии потребляемой мощности, в которых освещение уменьшают поэтапно. В общем случае, когда уменьшают освещение дисплея, качество изображения также снижается. Когда уменьшают максимальный уровень яркости, динамический диапазон дисплея уменьшается, и ухудшается контрастность изображения. Поэтому контрастность и другие качества изображения уменьшаются во время работы в обычном режиме экономии потребляемой мощности.
Многие устройства отображения, такие как жидкокристаллические дисплеи (LCD) или цифровые микрозеркальные устройства (DMD), используют световые клапаны, которые подсвечивают сзади, сбоку или спереди тем или иным способом. В светоклапанном дисплее с задней подсветкой, таком как LCD, подсветку располагают за жидкокристаллической (ЖК) панелью. Лампа подсветки излучает свет через ЖК-панель, которая модулирует свет для отображения изображения. В цветных дисплеях можно модулировать и яркость, и цвет. Отдельные ЖК пиксели модулируют количество света, который передают от подсветки через ЖК-панель к глазам пользователя или к некоторому другому адресату. В некоторых случаях адресатом может быть световой датчик, например прибор с зарядовой связью (ПЗС, CCD).
Некоторые дисплеи могут также использовать излучатели света для отображения изображения. Эти дисплеи, например дисплеи на светоизлучающих диодах (светодиодах, LED) и плазменные дисплеи, используют элементы изображения, которые испускают свет, а не отражают свет из другого источника.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для изменения уровня модуляции яркости пикселей, модулированных с помощью светового клапана, для компенсации уменьшения интенсивности освещения источника света или для улучшения качества изображения при фиксированном уровне освещенности источника света.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения можно также использовать с дисплеями, которые используют излучатели света для отображения изображения. Эти дисплеи, например дисплеи на светоизлучающих диодах (светодиодах) и плазменные дисплеи, используют элементы изображения, которые испускают свет, а не отражают свет из другого источника. Варианты осуществления настоящего изобретения могут использоваться для улучшения изображений, создаваемых этими устройствами. В этих вариантах осуществления яркость пикселей можно корректировать для увеличения динамического диапазона определенных диапазонов частот изображения, диапазонов яркости и других составных частей изображения.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения источник света дисплея можно корректировать до различных уровней в соответствии с характеристиками изображения. Когда уровни источника света изменяются, значения кодов изображения можно корректировать для компенсации изменения в яркости или для иного улучшения изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат определение внешнего освещения, которое может использоваться в качестве входной информации при определении уровней источника света и значений пикселей изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат связанное с искажением управление использованием источника света и батареи.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для генерации и применения тоновой коррекции изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для тоновой коррекции изображения с улучшенной точностью цвета.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для выбора уровня освещенности источника света дисплея.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для разработки тоновой кривой панели и целевой тоновой кривой. Некоторые из этих вариантов осуществления обеспечивают разработку множества целевых тоновых кривых, причем каждая кривая относится к отличающемуся уровню освещенности подсветки или источника света. В этих вариантах осуществления можно выбирать уровень освещенности подсветки, и целевую тоновую кривую, которая относится к выбранному уровню освещенности подсветки, можно применять к изображению, которое будут отображать. В некоторых вариантах осуществления заданный уровень качества изображения может влиять на выбор параметров тоновой кривой.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для улучшения цвета. Некоторые из этих вариантов осуществления содержат обнаружение телесного цвета, улучшение сопоставления телесного цвета и обработку цвета.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы для увеличения битовой глубины. Некоторые из этих вариантов осуществления содержат применение шаблона пространственного и временного высокочастотного размывания к изображению перед уменьшением битовой глубины.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат фильтры сигнала уровня освещенности источника света, которые зависят от присутствия смены кадра в видеопоследовательности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат выбор уровня освещенности источника света, основываясь на характеристиках изображения, которые сопоставляют с атрибутами модели дисплея. Некоторые варианты осуществления рассматривают условия внешнего освещения, выбор пользователем яркости и ручной выбор пользователем сопоставления при выборе или изменении сопоставления, которое связывает характеристику изображения с атрибутом модели дисплея. Некоторые варианты осуществления также содержат временной фильтр, который зависит от вводимой пользователем информации, в которой выбирают уровень яркости дисплея.
Предшествующие и другие задачи, признаки и преимущества изобретения будут вполне понятны после рассмотрения последующего подробного описания изобретения, рассмотренного вместе с сопроводительными чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схема, на которой показывают системы LCD с подсветкой предшествующего уровня техники;
фиг. 2A - схема, на которой показывают зависимость между значениями кодов исходного изображения и значениями кодов улучшенного изображения;
фиг. 2B - схема, на которой показывают зависимость между значениями кодов исходного изображения и значениями кодов улучшенного изображения с усечением;
фиг. 3 - схема, на которой показывают уровень яркости, связанный со значениями кодов для различных схем изменения значения кода;
фиг. 4 - схема, на которой показывают зависимость между значениями кода исходного изображения и значениями кода измененного изображения согласно различным схемам изменения;
фиг. 5 - схема, на которой показывают генерацию примерной модели тоновой коррекции;
фиг. 6 - схема, на которой показывают примерное применение модели тоновой коррекции;
фиг. 7 - схема, на которой показывают генерацию примерной модели тоновой коррекции и сопоставления усиления;
фиг. 8 - схема, на которой показывают примерную модель тоновой коррекции;
фиг. 9 - схема, на которой показывают примерное сопоставление усиления;
фиг. 10 - последовательность операций, которая показывает примерный процесс, в котором модель тоновой коррекции и сопоставление усиления применяют к изображению;
фиг. 11 - последовательность операций, которая показывает примерный процесс, в котором модель тоновой коррекции применяют к одному диапазону частот изображения, а сопоставление усиления применяют к другому диапазону частот изображения;
фиг. 12 - схема, на которой показывают изменения модели тоновой коррекции, когда изменяется MFP;
фиг. 13 - последовательность операций, которая показывает примерный способ сопоставления зависящего от изображения тоновой коррекции;
фиг. 14 - схема, на которой показывают примерные варианты осуществления зависящего от изображения выбора тоновой коррекции;
фиг. 15 - схема, на которой показывают примерные варианты осуществления зависящего от изображения вычисления сопоставления тоновой коррекции;
фиг. 16 - последовательность операций, которая показывает варианты осуществления, содержащие корректировку уровня источника света и зависящее от изображения сопоставление тоновой коррекции;
фиг. 17 - схема, на которой показывают примерные варианты осуществления, содержащие блок вычисления уровня источника света и блок выбора сопоставления тоновой коррекции;
фиг. 18 - схема, на которой показывают примерные варианты осуществления, содержащие блок вычисления уровня источника света и блок вычисления сопоставления тоновой коррекции;
фиг. 19 - последовательность операций, которая показывает варианты осуществления, содержащие корректировку уровня источника света и зависящее от уровня источника света сопоставление тоновой коррекции;
фиг. 20 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие блок вычисления уровня источника света и зависящее от уровня источника света вычисление или выбор тоновой коррекции;
фиг. 21 - схема, на которой показывают график значений кодов исходного изображения относительно наклона тоновой кривой;
фиг. 22 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие отдельный анализ канала информации о цвете;
фиг. 23 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод внешнего освещения в модуль обработки изображения;
фиг. 24 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод внешнего освещения в модуль обработки источника света;
фиг. 25 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод внешнего освещения в модуль обработки изображения и ввод характеристики устройства;
фиг. 26 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод альтернативного внешнего освещения в модуль обработки изображения и/или в модуль обработки источника света и постпроцессор сигнала источника света;
фиг. 27 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод внешнего освещения в модуль обработки источника света, который передает эту вводимую информацию в модуль обработки изображения;
фиг. 28 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие ввод внешнего освещения в модуль обработки изображения, который может передавать эту вводимую информацию в модуль обработки источника света;
фиг. 29 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие зависящее от искажения управление электропитанием;
фиг. 30 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие управление электропитанием с постоянной мощностью;
фиг. 31 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие настраиваемое управление электропитанием;
фиг. 32A - график, на котором показывают сравнение потребляемой мощности моделей с постоянной мощностью и с постоянным искажением;
фиг. 32B - график, на котором показывают сравнение искажения моделей с постоянной мощностью и с постоянным искажением;
фиг. 33 - схема, на которой показывают варианты осуществления, содержащие зависящее от искажения управление электропитанием;
фиг. 34 - график, на котором показывают уровни мощности подсветки при различных предельных значениях искажения для примерной видеопоследовательности;
фиг. 35 - график, на котором показывают примерные кривые «мощность/искажение»;
фиг. 36 - последовательность операций, которая показывает варианты осуществления, которые управляют потребляемой мощностью по отношению к критерию искажения;
фиг. 37 - последовательность операций, которая показывает варианты осуществления, содержащие выбор уровня мощности источника света, основываясь на критерии искажения;
фиг. 38A и B являются последовательностями операций, которые показывают варианты осуществления, содержащие измерение искажения, которое учитывает влияние способов сохранения яркости;
фиг. 39 - кривая «мощность/искажение» для примерных изображений;
фиг. 40 - график мощности, который показывает фиксированное искажение;
фиг. 41 - график искажения, который показывает фиксированное искажение;
фиг. 42 - примерная кривая тоновой коррекции;
фиг. 43 - увеличенное представление темной области кривой тоновой коррекции, показанной на фиг. 42;
фиг. 44 - другая примерная кривая тоновой коррекции;
фиг. 45 - увеличенное представление темной области кривой тоновой коррекции, показанной на фиг. 44;
фиг. 46 - схема, на которой показывают корректировку значений кодов изображения, основываясь на максимальном значении канала цвета;
фиг. 47 - схема, на которой показывают корректировку значений кодов изображения множества каналов цвета, основываясь на максимальном значении кода канала цвета;
фиг. 48 - схема, на которой показывают корректировку значений кодов изображения множества каналов цвета, основываясь на характеристике значения кода одного из каналов цвета;
фиг. 49 - схема, на которой показывают варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие генератор тоновой кривой, который принимает максимальное значение кода канала цвета в качестве вводимой информации;
фиг. 50 - схема, на которой показывают варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие декомпозицию частот и разделение кодов канала цвета с тоновой коррекцией;
фиг. 51 - схема, на которой показывают варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие декомпозицию частот, разделение каналов цвета и усечение с сохранением цвета;
фиг. 52 - схема, на которой показывают варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие усечение с сохранением цвета, основанное на характеристиках значения кода канала цвета;
фиг. 53 - схема, на которой показывают варианты осуществления настоящего изобретения, содержащие разделение на низкие/высокие частоты и выбор максимального значения кода канала цвета;
фиг. 54 - схема, на которой показывают различные зависимости между обрабатываемыми изображениями и моделями дисплея;
фиг. 55 - график гистограммы значений кодов изображения для примерного изображения;
фиг. 56 - график примерной кривой искажения, соответствующей гистограмме на фиг. 55;
фиг. 57 - график, на котором показывают результаты применения примерного критерия оптимизации к короткому клипу DVD (цифрового видеодиска), этот график изображает выбранную мощность подсветки относительно номера видеокадра;
фиг. 58 показывает определение подсветки с минимальным искажением MSE для различных степеней контрастности реального дисплея;
фиг. 59 - график, на котором показывают примерную тоновую кривую панели и целевую тоновую кривую;
фиг. 60 - график, на котором показывают примерную тоновую кривую панели и целевую тоновую кривую для конфигурации экономии потребляемой мощности;
фиг. 61 - график, на котором показывают примерную тоновую кривую панели и целевую тоновую кривую для конфигурации с более низким уровнем черного;
фиг. 62 - график, на котором показывают примерную тоновую кривую панели и целевую тоновую кривую для конфигурации увеличения яркости;
фиг. 63 - график, на котором показывают примерную тоновую кривую панели и целевую тоновую кривую для конфигурации улучшения изображения, в которой уровень черного понижают, а яркость увеличивают;
фиг. 64 - график, на котором показывают набор примерных целевых тоновых кривых для увеличения уровня черного;
фиг. 65 - график, на котором показывают набор примерных целевых тоновых кривых для увеличения уровня черного и увеличения яркости изображения;
фиг. 66 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий определение целевой тоновой кривой и связанный с искажением выбор подсветки;
фиг. 67 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий выбор относящегося к целевому качеству изображения параметра, определение целевой тоновой кривой и выбор подсветки;
фиг. 68 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий определение относящейся к целевому качеству изображения целевой тоновой кривой и выбор подсветки;
фиг. 69 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий определение относящейся к целевому качеству изображения и связанной с изображением целевой тоновой кривой и выбор подсветки;
фиг. 70 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий декомпозицию частот и тоновую обработку с увеличением битовой глубины;
фиг. 71 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий декомпозицию частот и улучшение цвета;
фиг. 72 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий процессы улучшения цвета, выбора подсветки и высокочастотного усиления;
фиг. 73 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий улучшение цвета, генерацию гистограммы, тоновую обработку и выбор подсветки;
фиг. 74 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий обнаружение телесного цвета и улучшение сопоставления телесного цвета;
фиг. 75 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий улучшение цвета и увеличение битовой глубины;
фиг. 76 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий улучшение цвета, тоновую обработку и увеличение битовой глубины;
фиг. 77 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий улучшение цвета;
фиг. 78 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления, содержащий улучшение цвета и увеличение битовой глубины;
фиг. 79 - график, на котором показывают целевую кривую выходного сигнала и кривые выходного сигнала множества панелей или дисплеев;
фиг. 80 - график, на котором показывают вектор ошибок, представленный для целевых кривых выходного сигнала и кривых выходного сигнала дисплея на фиг. 79;
фиг. 81 - график, на котором показывают график взвешенной с помощью гистограммы ошибки;
фиг. 82 - схема, на которой показывают примерный вариант осуществления настоящего изобретения, содержащий выбор уровня освещенности источника света, основанный на взвешенной с помощью гистограммы ошибке;
фиг. 83 - схема, на которой показывают альтернативный примерный вариант осуществления настоящего изобретения, содержащий выбор уровня освещенности источника света, основанный на взвешенной с помощью гистограммы ошибке;
фиг. 84 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую блок обнаружения смены кадра;
фиг. 85 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую блок обнаружения смены кадра и модуль компенсации изображения;
фиг. 86 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую блок обнаружения смены кадра и буфер гистограммы;
фиг. 87 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую блок обнаружения смены кадра и временной фильтр, который зависит от блока обнаружения смены кадра;
фиг. 88 - схема, на которой показывают примерный способ, в котором выбор фильтра основан на обнаружении смены кадра;
фиг. 89 - схема, на которой показывают примерный способ, в котором кадры сравнивают для обнаружения смены кадра;
фиг. 90 - график, на котором показывают характеристику подсветки без фильтрации;
фиг. 91 - график, на котором показывают обычную временную зависящую от контрастности функцию;
фиг. 92 - график, на котором показывают характеристику примерного фильтра;
фиг. 93 - график, на котором показывают характеристику фильтрованной и нефильтрованной подсветки;
фиг. 94 - график, на котором показывают характеристику фильтра при смене кадра;
фиг. 95 - график, на котором показывают нефильтрованную, фильтрованную и фильтрованную для смены кадра характеристики;
фиг. 96 - схема системы, на которой показывают варианты осуществления, содержащие буфер гистограммы, временной фильтр и компенсацию Y-усиления;
фиг. 97 - график, на котором показывают различные примерные кривые Y-усиления;
фиг. 98 - график, на котором показывают примерные модели дисплея;
фиг. 99 - график, на котором показывают примерные кривые вектора ошибок дисплея;
фиг. 100 - график, на котором показывают изображения примерных гистограмм изображения;
фиг. 101 - график, на котором показывают примерные кривые искажения изображения относительно уровня подсветки;
фиг. 102 - график, на котором показывают сравнение отличающихся показателей искажения;
фиг. 103 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую обнаружение смены кадра и компенсацию изображения;
фиг. 104 - схема, на которой показывают примерный способ, содержащий анализ изображения для определения смены кадра и вычисление зависящего от смены кадра искажения;
фиг. 105 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения;
фиг. 106 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения с ручным вводом выбора сопоставления пользователя;
фиг. 107 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения с вводимой информацией от модуля определения внешнего освещения;
фиг. 108 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения с вводимым пользователем выбором яркости;
фиг. 109 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения с вводимым пользователем выбором яркости и временной фильтр, зависящий от выбранной пользователем яркости;
фиг. 110 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения с вводимым пользователем выбором яркости, вводимой информацией от модуля определения внешнего освещения и ручным выбором сопоставления; и
фиг. 111 - схема, на которой показывают примерную систему, содержащую модуль сопоставления характеристики изображения, которая относится к данным гистограммы изображения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения будут лучше всего понятны со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные части определяются с помощью аналогичных позиционных обозначений. Упомянутые выше фигуры явно представлены как часть этого подробного описания.
Следует понимать, что компоненты настоящего изобретения, которые в общем случае описаны и показаны на представленных фигурах, можно упорядочивать и разрабатывать в широком разнообразии различных конфигураций. Таким образом, последующее более подробное описание вариантов осуществления способов и систем настоящего изобретения не ограничивает форму изобретения, но оно просто представляет предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения.
Элементы вариантов осуществления настоящего изобретения можно воплощать в аппаратных средствах, встроенном программном обеспечении и/или в программном обеспечении. Хотя показанные примерные варианты осуществления могут описывать только одну из этих форм, следует подразумевать, что специалисты могут реализовывать эти элементы в любой из этих форм, находясь в рамках настоящего изобретения.
Устройства отображения, которые используют модуляторы светового клапана, например, ЖК модуляторы и другие модуляторы, могут быть отражательными, в которых свет излучают на переднюю поверхность (которая обращена к зрителю) и отражают назад к зрителю после прохождения через слой модуляции панели. Устройства отображения могут также быть работающими на пропускание, в которых свет излучают на обратную сторону слоя модуляции панели и ему позволяют пройти через слой модуляции к зрителю. Некоторые устройства отображения могут также быть прозрачно-отражающими, комбинацией отражательных и работающих на пропускание, в которых свет может проходить через слой модуляции от задней части к передней части, в то время как свет из другого источника отражают после ввода с передней стороны слоя модуляции. В любом из этих случаев элементы в слое модуляции, например отдельные ЖК элементы, могут управлять воспринимаемой яркостью пикселя.
В дисплеях с задней подсветкой, с передней подсветкой и боковой подсветкой источник света может быть группой флуоресцентных ламп, светодиодным массивом или некоторым другим источником. Когда дисплей больше обычного размера, равного приблизительно 18”, большая часть потребления мощности для устройства происходит из-за источника света. Для определенных применений и на определенных рынках уменьшение потребляемой мощности является важным. Однако уменьшение мощности означает уменьшение светового потока источника света и таким образом уменьшение максимальной яркости дисплея.
source
out
Основным уравнением, соотносящим текущие значения кода уровня серого для модулятора с коррекцией гаммы светового клапана CV , уровень источника света L и уровень выводимого света L, является уравнение:
Уравнение 1
out
source
γ+
L=L * g (CV+dark)ambient
где g является усилением калибровки, dark является уровнем темноты светового клапана и ambient является освещением, попадающим на дисплей от внешних условий. Из этого уравнения можно заметить, что уменьшение подсветки источника света на x% также уменьшает выводимое освещение на x%.
Уменьшение уровня источника света можно компенсировать, изменяя значения модуляции светового клапана; в частности, увеличивая их. Фактически, любой уровень яркости, который меньше (1-x%), можно воспроизводить точно, в то время как любой уровень освещенности, который выше (1-x%), нельзя воспроизводить без дополнительного источника света или увеличения интенсивности источника.
Установки света, выводимого из исходного и уменьшенного источников, дают коррекцию значения базового кода, которую можно использовать для коррекции значения кода для уменьшения на x% (предполагая, что уровень темноты и внешнее освещение равны 0):
Уравнение 2
out
source
reduced
boost
γ
γ
L=L*g (CV)=L*g(CV)
Уравнение 3
boost
source
reduced
1/γ
1/γ
CV=CV*(L/L)=CV*(1/x%)
Фиг. 2A показывает эту корректировку. На фиг. 2A и 2B значения исходного дисплея соответствуют точкам вдоль линии 12. Когда подсветку или источник света устанавливают в режим экономии потребляемой мощности и освещение источника света уменьшают, значения кодов дисплея нужно увеличивать для предоставления возможности световым клапанам противодействовать уменьшению освещенности источника света. Эти увеличенные значения совпадают с точками вдоль линии 14. Однако эти результаты корректировки значений кодов 18 выше, чем дисплей может вырабатывать (например, 255 для 8-битного дисплея). Следовательно, эти значения приводят к тому, что их обрезают 20, как показано на фиг. 2B. Изображения, откорректированные таким образом, могут страдать от размытых светлых участков, искусственного вида и в общем случае низкого качества.
Используя эту простую модель корректировки, значения кода ниже точки усечения 15 (значения входного кода 230 в данном примерном варианте осуществления) будут отображаться на уровне яркости, равном уровню, создаваемому с помощью источника света на полной мощности, хотя он будет в режиме уменьшенного освещения источника света. Та же самая яркость, создаваемая с более низкой мощностью, приводит к экономии потребляемой мощности. Если набор значений кодов изображения ограничен диапазоном, который ниже точки усечения 15, то режим экономии потребляемой мощности может работать незаметно для пользователя. К сожалению, когда значения превышают точку усечения 15, яркость уменьшается, и детали теряются. Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают алгоритм, который может изменять значения кодов LCD или светового клапана для обеспечения увеличенной яркости (или уменьшения недостатка яркости в режиме экономии потребляемой мощности), уменьшая дефекты изображения при усечении, которые могут возникать в верхней части диапазона яркости.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут устранять уменьшение яркости, связанное с уменьшением мощности источника света дисплея, с помощью сопоставления яркости изображения, отображаемого с малой мощностью, с яркостью изображения, отображаемого с полной мощностью для значительного диапазона значений. В этих вариантах осуществления уменьшение мощности источника света или подсветки, которое делит яркость выходного сигнала на определенный коэффициент, компенсируют с помощью увеличения данных изображения на соответствующий коэффициент.
Игнорируя ограничения динамического диапазона, изображения, отображаемые при полной мощности и уменьшенной мощности, могут быть идентичными, потому что деление (для уменьшения освещения источника света) и умножение (для увеличения значения кода) по существу нейтрализуют друг друга по большому диапазону. Ограничение динамического диапазона может вызывать дефекты изображения при усечении всякий раз, когда умножение (для увеличения значения кода) данных изображения превышает максимальные возможности дисплея. Дефекты изображения при усечении, вызванные ограничениями динамического диапазона, можно устранять или уменьшать с помощью спада увеличения в верхней части значений кодов. Этот спад может начинаться в точке максимальной точности (MFP), выше которой яркость больше не соответствуют исходной яркости.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения следующие этапы можно выполнять для компенсации уменьшения освещения источника света или виртуального уменьшения для повышения качества изображения:
1) определяют уровень уменьшения источника света (подсветки) в процентах от уменьшения яркости;
2) определяют точку максимальной точности (MFP), в которой происходит уменьшение соответствия уменьшенной выходной мощности полной выходной мощности;
3) определяют компенсирующий оператор тоновой коррекции;
a. ниже MFP увеличивают тоновую кривую для компенсации уменьшения яркости дисплея;
b. выше MFP постепенно уменьшают тоновую кривую (в некоторых вариантах осуществления, сохраняя непрерывные производные);
4) применяют оператор сопоставления тоновой коррекции к изображению; и
5) посылают в дисплей.
Основным преимуществом этих вариантов осуществления является то, что экономию потребляемой мощности можно обеспечивать только с помощью небольших изменений для ограниченной категории изображений. (Различия происходят только выше MFP и состоят из уменьшения пиковой яркости и некоторой потери ярких деталей.) Значения изображения ниже MFP можно отображать в режиме экономии потребляемой мощности с той же самой яркостью, как в режиме с полной мощностью, что делает эти области изображения неотличимыми от областей в режиме с полной мощностью.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать сопоставление тоновой коррекции, которое зависит от уменьшения мощности и гаммы дисплея и которое не зависит от данных изображения. Эти варианты осуществления могут обеспечивать два преимущества. Во-первых, нежелательные дефекты мерцания, которые могут возникать при другой обработке кадров, не возникают, и, во-вторых, алгоритм имеет очень низкую сложность реализации. В некоторых вариантах осуществления можно использовать разработку тоновой кривой в автономном режиме, а сопоставление тоновой коррекции - в реальном времени. Усечением в светлых участках можно управлять с помощью спецификации MFP.
Некоторые аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 3. Фиг. 3 - график, на котором показывают значения кодов изображения, представленные относительно яркости для нескольких ситуаций. Первая кривая 32, показанная пунктирной линией, представляет исходные значения кодов для источника света, работающего со 100%-ной мощностью. Вторая кривая 30, показанная как штрихпунктирная кривая, представляет яркость исходных значений кодов, когда источник света работает с 80% от полной мощности. Третья кривая 36, показанная как штриховая кривая, представляет яркость, когда значения кода увеличивают так, чтобы они соответствовали яркости, обеспеченной при 100%-ном освещении источника света, в то время как источник света работает при 80% от полной мощности. Четвертая кривая 34, показанная как сплошная линия, представляет увеличенные данные, но со спадом кривой для уменьшения влияния усечения в верхней части данных.
В этом примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, использовалась MFP 35 при значении кода 180. Следует отметить, что ниже значения кода 180 увеличенная кривая 34 соответствует яркости, выводимой 32 исходным дисплеем со 100%-ной мощностью. Выше 180 увеличенная кривая постепенно переходит к максимальному выходному значению, которое может быть на 80%-ном дисплее. Эта постепенность уменьшает дефекты изображения при усечении и квантовании. В некоторых вариантах осуществления функцию тоновой коррекции можно определять по частям, чтобы она совпадала в точке перехода, задаваемой с помощью MFP 35. Ниже MFP 35 может использоваться увеличенная функция тоновой коррекции. Выше MFP 35 кривая совпадает с конечной точкой увеличенной тоновой кривой в MFP и совпадает с конечной точкой 37 при максимальном значении кода [255]. В некоторых вариантах осуществления наклон кривой может соответствовать наклону увеличенной кривой/линии тоновой коррекции в MFP 35. Это можно обеспечивать с помощью установления соответствия наклона линии ниже MFP с наклоном кривой выше MFP с помощью приравнивания производных функций линии и кривой в MFP и с помощью выравнивания значений функций линии и кривой в этой точке. Другое ограничение функции кривой может состоять в том, что она должна проходить через точку 37 с максимальным значением [255, 255]. В некоторых вариантах осуществления наклон кривой можно устанавливать в 0 в точке 37 максимального значения. В некоторых вариантах осуществления значение MFP 180 может соответствовать уменьшению мощности источника света на 20%.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения тоновую кривую можно определять с помощью линейного соотношения с усилением g ниже точки максимальной точности (MFP). Тоновую кривую можно дополнительно определять выше MFP так, чтобы кривая и ее первая производная были непрерывны в MFP. Эта непрерывность подразумевает следующую форму на функции тоновой коррекции:
Уравнение 4
Усиление можно определять с помощью гаммы дисплея и коэффициента уменьшения яркости следующим образом:
Уравнение 5
В некоторых вариантах осуществления значение MFP может настраивать исполнитель, находя соотношение между сохранением деталей в светлых областях с абсолютным сохранением яркости.
MFP можно определять, налагая ограничение, чтобы наклон был нулевым в максимальной точке. Это подразумевает:
Уравнение 6
В некоторых примерных вариантах осуществления следующие уравнения могут использоваться для вычисления значений кодов для просто увеличенных данных, увеличенных данных с усечением и откорректированных данных, соответственно, согласно примерному варианту осуществления.
Уравнение 7
Константы A, B и C можно выбирать так, чтобы обеспечивать постепенное совпадение в MFP, и так, чтобы кривая проходила через точку [255, 255]. Изображения этих функций показаны на фиг. 4.
Фиг. 4 - график исходных значений кодов относительно откорректированных значений кодов. Исходные значения кодов показаны как точки вдоль линии 40 исходных данных, которая показывает соотношение 1:1 между откорректированными и исходными значениями, поскольку эти значения являются исходными значениями без корректировки. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения эти значения можно увеличивать или корректировать для представления более высоких уровней яркости. Простая процедура увеличения согласно приведенному выше уравнению «увеличенной тоновой кривой» может приводить к значениям вдоль линии 42 увеличения. Так как отображение этих значений приводит к усечению, как показано графически на линии 46 и математически в приведенном выше уравнении «тоновой кривой с усечением», корректировки могут сужаться от точки 45 максимальной точности вдоль кривой 44 к точке 47 максимального значения. В некоторых вариантах осуществления эта зависимость может быть описана математически в приведенном выше уравнении «исправленной тоновой кривой».
Используя эти концепции, значения яркости, представленные дисплеем с источником освещения, работающим при 100%-ной мощности, могут быть представлены дисплеем с источником освещения, работающим на более низком уровне мощности. Это обеспечивают через увеличение тоновой кривой, что по существу открывает световые клапаны дополнительно для компенсации потери освещения источника света. Однако простое применение этого увеличения по всему диапазону значений кодов приводит к дефектам изображения усечения в верхней части диапазона. Для предотвращения или уменьшения этих дефектов изображения функцию тоновой коррекции можно уменьшать постепенно. Этим уменьшением может управлять параметр MFP. Большие значения MFP обеспечивают соответствие яркости по широкому интервалу, но увеличивают видимые дефекты изображения квантования/усечения в верхней части значений кодов.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут работать с помощью корректировки значений кодов. В модели дисплея с простой гаммой масштабирование значений кодов дает масштабирование значений яркости с различными коэффициентами масштабирования. Для определения, сохраняется ли это соотношение для более реалистических моделей дисплея, можно рассматривать модель «гамма-смещение-усиление-мерцание» (GOG-F). Масштабирование мощности подсветки соответствует уравнениям линейного уменьшения, где процентное соотношение p применяют к выходному сигналу дисплея, а не к внешнему освещению. Было замечено, что уменьшение усиления с помощью коэффициента p эквивалентно предоставлению неизмененного усиления и масштабированию данных, значений кодов и смещения с помощью коэффициента, определенного с помощью гаммы дисплея. Математически коэффициент умножения можно перемещать в функцию мощности при соответствующем изменении. С помощью этого измененного коэффициента можно масштабировать и значения кодов, и смещение.
Уравнение 8 Модель GOG-F
Уравнение 9 Линейное уменьшение яркости
Уравнение 10 Уменьшение значений кодов
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 5. В этих вариантах осуществления тоновую коррекцию можно разрабатывать или вычислять в автономном режиме, до обработки изображения, или коррекцию можно разрабатывать или вычислять в реальном времени, когда изображение обрабатывается. Независимо от выбора времени операции тоновую коррекцию 56 можно разрабатывать или вычислять, основываясь по меньшей мере на одном из гаммы 50 дисплея, коэффициента 52 эффективности и точки 54 максимальной точности (MFP). Эти факторы можно обрабатывать в процессе 56 разработки тоновой коррекции для создания модели 58 тоновой коррекции. Модель тоновой коррекции может принимать форму алгоритма, поисковой таблицы (LUT) или некоторой другой модели, которую можно применять к данным изображения.
Когда модель 58 корректировки создана, ее можно применять к данным изображения. Применение модели корректировки может быть описано в отношении фиг. 6. В этих вариантах осуществления вводят изображение 62, и модель 58 тоновой коррекции применяют 64 к изображению для корректировки значений кодов изображения. Этот процесс приводит к выходному изображению 66, которое можно посылать на дисплей. Применение 64 тоновой коррекции обычно является процессом в реальном времени, но его можно выполнять перед отображением изображения, когда условия позволяют.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для улучшения изображения, отображаемого на дисплеях с использованием светоизлучающих модуляторов пикселей, таких как светодиодные дисплеи, плазменные дисплеи и дисплеи других видов. Эти системы и способы могут использоваться для улучшения изображения, отображаемого на дисплеях с использованием модуляторов пикселей светового клапана с источниками освещения, работающими в режиме с полной мощностью или в ином режиме.
Эти варианты осуществления работают так же, как ранее описанные варианты осуществления, однако, вместо компенсации уменьшения освещения источника света, эти варианты осуществления просто увеличивают яркость диапазона пикселей, как будто источник света был уменьшен. Таким образом улучшают полную яркость изображения.
В этих вариантах осуществления исходные значения кодов увеличивают по существенному диапазону значений. Эту корректировку значений кодов можно выполнять, как объяснено выше для других вариантов осуществления, за исключением того, что фактического уменьшения освещения источника света не происходит. Поэтому яркость изображения увеличивается значительно по широкому диапазону значений кодов.
Некоторые из этих вариантов осуществления можно объяснять также в отношении фиг. 3. В этих вариантах осуществления значения кодов для исходного изображения показаны как точки вдоль кривой 30. Эти значения можно увеличивать или корректировать до значений с более высоким уровнем яркости. Эти увеличенные значения могут быть представлены как точки вдоль кривой 34, которая продолжается от нулевой точки 33 до точки 35 максимальной точности и затем уменьшаться к точке 37 максимального значения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат процесс уменьшения контрастности. В некоторых из этих вариантов осуществления уменьшение контрастности может использовать пространственно изменяющееся усиление. Это усиление может определяться значением изображения и наклоном измененной тоновой кривой. В некоторых вариантах осуществления использование массива усиления обеспечивает соответствие контраста изображения, даже когда яркость изображения нельзя копировать из-за ограничений мощности дисплея.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут выполнять следующие этапы процесса:
1. Вычисляют модель тоновой коррекции;
2. Вычисляют высокочастотное изображение;
3. Вычисляют массив усиления;
4. Взвешивают высокочастотное изображение с помощью усиления;
5. Суммируют низкочастотное изображение и взвешенное высокочастотное изображение; и
6. Посылают в дисплей.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут выполнять следующие этапы процесса:
1. Вычисляют модель тоновой коррекции;
2. Вычисляют низкочастотное изображение;
3. Вычисляют высокочастотное изображение как различие между изображением и низкочастотным изображением;
4. Вычисляют массив усиления, используя значение изображения и наклон измененной тоновой кривой;
5. Взвешивают высокочастотное изображение с помощью усиления;
6. Суммируют низкочастотное изображение и взвешенное высокочастотное изображение; и
7. Посылают в дисплей с уменьшенной мощностью.
Используя некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, экономию потребляемой мощности можно обеспечивать только с небольшими изменениями для узкой категории изображений. (Различия происходят только выше MFP и состоят из уменьшения пиковой яркости и некоторой потери ярких деталей.) Значения изображения ниже MFP можно отображать в режиме экономии потребляемой мощности с той же самой яркостью, как в режиме с полной мощностью, что делает эти области изображения неотличимыми от областей в режиме с полной мощностью. Другие варианты осуществления настоящего изобретения улучшают качество изображения, уменьшая потерю ярких деталей.
Эти варианты осуществления могут содержать пространственно изменяющееся уменьшение контрастности для сохранения ярких деталей. Как в других вариантах осуществления, можно использовать и компонент в реальном времени, и автономный компонент. В некоторых вариантах осуществления автономный компонент можно расширять с помощью вычисления сопоставления усиления в дополнение к функции тоновой коррекции. Сопоставление усиления может определять усиление фильтра уменьшения контрастности для применения, основываясь на значении изображения. Значение сопоставления усиления можно определять, используя наклон функции тоновой коррекции. В некоторых вариантах осуществления значение сопоставления усиления в определенной точке «P» можно вычислять как отношение наклона функции тоновой коррекции ниже MFP к наклону функции тоновой коррекции в точке «P». В некоторых вариантах осуществления функция тоновой коррекции линейна ниже MFP, поэтому усиление равно единице ниже MFP.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 7. В этих вариантах осуществления тоновую коррекцию можно разрабатывать или вычислять в автономном режиме до обработки изображения или коррекцию можно разрабатывать или вычислять в реальном времени при обработке изображения. Независимо от выбора времени операции тоновую коррекцию 76 можно разрабатывать или вычислять, основываясь по меньшей мере на одном из гаммы 70 дисплея, коэффициента 72 эффективности и точки 74 максимальной точности (MFP). Эти факторы можно обрабатывать в процессе 76 разработки тоновой кривой для создания модели 78 тоновой коррекции. Модель тоновой коррекции может принимать форму алгоритма, поисковой таблицы (LUT) или некоторой другой модели, которую можно применять к данным изображения, как описано относительно других приведенных выше вариантов осуществления. В этих вариантах осуществления также вычисляют 75 отдельное сопоставление 77 усиления. Это сопоставление 77 усиления можно применять к определенным составным частям изображения, таким как частотные диапазоны. В некоторых вариантах осуществления сопоставление усиления можно применять к разделенным с помощью частоты частям изображения. В некоторых вариантах осуществления сопоставление усиления можно применять к высокочастотным частям изображения. Его можно также применять к определенным частотным диапазонам изображения или к другим частям изображения.
Примерная модель тоновой коррекции может быть описана относительно фиг. 8. В этих примерных вариантах осуществления выбирают точку перехода функции (FTP) 84 (аналогично MFP, используемой в вариантах осуществления компенсации уменьшения источника света) и функцию усиления выбирают для обеспечения первой зависимости 82 усиления для значений ниже FTP 84. В некоторых вариантах осуществления первая зависимость усиления может быть линейной зависимостью, но другие зависимости и функции могут использоваться для преобразования значений кодов в улучшенные значения кодов. Выше FTP 84 может использоваться вторая зависимость 86 усиления. Эта вторая зависимость 86 усиления может быть функцией, которая соединяет FTP 84 с точкой 88 максимального значения. В некоторых вариантах осуществления вторая зависимость 86 усиления может соответствовать значению и наклону первой зависимости 82 усиления в FTP 84 и проходить через точку 88 максимального значения. Другие зависимости, которые описаны выше относительно других вариантов осуществления, и еще другие зависимости могут также использоваться в качестве второй зависимости 86 усиления.
В некоторых вариантах осуществления сопоставление 77 усиления можно вычислять относительно модели тоновой коррекции, как показано на фиг. 8. Примерное сопоставление 77 усиления можно описывать относительно фиг. 9. В этих вариантах осуществления функция сопоставления усиления относится к модели 78 тоновой коррекции, как функция наклона модели тоновой коррекции. В некоторых вариантах осуществления значение функции сопоставления усиления для определенного значения кода определяют с помощью отношения наклона модели тоновой коррекции для любого значения кода ниже FTP к наклону модели тоновой коррекции для этого определенного значения кода. В некоторых вариантах осуществления эту зависимость можно выражать математически с помощью уравнения 11:
Уравнение 11
В этих вариантах осуществления функция сопоставления усиления равна единице ниже FTP, где модель тоновой коррекции приводит к линейному увеличению. Для значения кода выше FTP функция сопоставления усиления увеличивается быстро, поскольку наклон модели тоновой коррекции уменьшается. Это быстрое увеличение функции сопоставления усиления увеличивает контраст частей изображения, к которым ее применяют.
Примерный коэффициент тоновой коррекции, показанный на фиг. 8, и примерную функцию сопоставления усиления, показанную на фиг. 9, вычисляют, используя процентное отношение для дисплея (уменьшение источника света), равное 80%, гамму дисплея 2,2 и точку 180 максимальной точности.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения операцию уменьшения контрастности можно применять после применения модели тоновой коррекции. В этих вариантах осуществления дефекты изображения уменьшают с помощью методики уменьшения контрастности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 10. В этих вариантах осуществления вводят исходное изображение 102, и модель 103 тоновой коррекции применяют к изображению. Исходное изображение 102 также используется в качестве вводимой информации к процессу 105 сопоставления усиления, который приводит к сопоставлению усиления. Откорректированное с помощью тоновой коррекции изображение затем обрабатывают через низкочастотный фильтр 104, результатом чего является откорректированное с помощью низкочастотного фильтра изображение. Откорректированное с помощью низкочастотного фильтра изображение затем вычитают 106 из откорректированного с помощью тоновой коррекции изображения для получения откорректированного с помощью высокочастотного фильтра изображения. Это откорректированное с помощью высокочастотного фильтра изображение затем умножают 107 на соответствующее значение в сопоставлении усиления для обеспечения откорректированного с помощью усиления высокочастотного изображения, которое затем добавляют 108 к откорректированному с помощью низкочастотного фильтра изображению, которое было уже откорректировано с помощью модели тоновой коррекции. Это суммирование приводит к выходному изображению 109 с увеличенной яркостью и улучшенным высокочастотным контрастом.
В некоторых из этих вариантов осуществления для каждого компонента каждого пикселя изображения значение усиления определяют из сопоставления усиления и значения изображения в этом пикселе. Исходное изображение 102, до применения модели тоновой коррекции, может использоваться для определения усиления. Каждый компонент каждого пикселя высокочастотного изображения можно также масштабировать с помощью соответствующего значения усиления перед добавлением обратно к низкочастотному изображению. В точках, где функция сопоставления усиления равна единице, операция уменьшения контрастности не изменяет значения изображения. В точках, где функция сопоставления усиления превышает единицу, контраст увеличивают.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения обращаются к потере контраста в верхней части значений кодов, когда увеличивают яркость значений кодов, с помощью декомпозиции изображения на множество диапазонов частот. В некоторых вариантах осуществления функцию тоновой коррекции можно применять к низкочастотному диапазону, увеличивая яркость данных изображения для компенсации с помощью уменьшения яркости источника света при установках малой мощности или просто для увеличения яркости отображаемого изображения. Параллельно постоянное усиление можно применять к высокочастотному диапазону, сохраняя контраст изображения даже в областях, где средняя абсолютная яркость уменьшена из-за более низкой мощности дисплея. Работу примерного алгоритма задают с помощью:
1. Выполняют декомпозицию частот исходного изображения;
2. Применяют сохраняющее яркость сопоставление тоновой коррекции к низкочастотному изображению;
3. Применяют постоянный множитель к высокочастотному изображению;
4. Суммируют низкочастотное и высокочастотное изображения;
5. Посылают результат в дисплей.
Функцию тоновой коррекции и постоянное усиление можно определять в автономном режиме с помощью создания фотометрического соответствия между отображением исходного изображения с полной мощностью и отображением обработанного изображения с малой мощностью для применения уменьшения освещения источника света. Функцию тоновой коррекции можно также определять в автономном режиме для применения улучшения яркости.
Для небольших значений MFP эти варианты осуществления постоянного высокочастотного усиления и варианты осуществления уменьшения контрастности почти неразличимы по своему качеству изображения. У этих вариантов осуществления постоянного высокочастотного усиления существуют три основных преимущества по сравнению с вариантами осуществления уменьшения контрастности: уменьшенная зависимости от помех, возможность использовать большие MFP/FTP и использование этапов обработки непосредственно в системе дисплея. Варианты осуществления уменьшения контрастности используют усиление, которое является инверсией наклона тоновой кривой. Когда наклон этой кривой небольшой, это усиление подвергается большому увеличению количества помех. Это увеличение количества помех может также устанавливать практическую границу величины MFP/FTP. Вторым преимуществом является возможность распространяться на произвольные значения MFP/FTP. Третье преимущество исходит из исследования размещения алгоритма в пределах системы. И варианты осуществления постоянного высокочастотного усиления, и варианты осуществления уменьшения контрастности используют декомпозицию частот. Варианты осуществления постоянного высокочастотного усиления выполняют эту операцию сначала, в то время как некоторые варианты осуществления уменьшения контрастности сначала применяют функцию тоновой коррекции перед декомпозицией частот. При некоторых обработках системы, например при удалении «оконтуривания», выполняют декомпозицию частот до алгоритма сохранения яркости. В этих случаях эта декомпозиция частот может использоваться с помощью некоторых вариантов осуществления постоянного высокочастотного усиления, таким образом устраняя этап преобразования, в то время как некоторые варианты осуществления уменьшения контрастности должны инвертировать декомпозицию частот, применять функцию тоновой коррекции и выполнять дополнительную декомпозицию частот.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предотвращают потерю контраста в верхнем диапазоне значений кодов с помощью разделения изображения, основываясь на пространственной частоте, до применения функции тоновой коррекции. В этих вариантах осуществления функцию тоновой коррекции со спадом можно применять к низкочастотному (НЧ) компоненту изображения. При применении компенсации уменьшения освещения источника света это обеспечит полное соответствие яркости низкочастотных компонентов изображения. В этих вариантах осуществления высокочастотный (ВЧ) компонент равномерно увеличивают (постоянное усиление). После декомпозиции частот сигналы можно повторно объединять и обрезать, когда необходимо. Детали сохраняют, так как высокочастотный компонент не передают через спад функции тоновой коррекции. Постепенное уменьшение функции низкочастотной тоновой коррекции сохраняет разность между номинальным и максимально допустимым значением для добавления увеличенного с помощью высокочастотного фильтра контраста. Усечение, которое может происходить при этом окончательном объединении, как обнаружили, значительно не уменьшает детали.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 11. Эти варианты осуществления содержат разделение или декомпозицию 111 частот, сопоставление 112 низкочастотной тоновой коррекции, постоянное высокочастотное усиление или увеличение 116 и суммирование или повторное объединение 115 компонентов улучшенного изображения.
В этих вариантах осуществления выполняют декомпозицию входного изображения 110 на пространственные частотные диапазоны 111. В примерном варианте осуществления, в котором используются два диапазона, это можно выполнять, используя низкочастотный (НЧ) фильтр 111. Частотное мультиплексирование выполняют, вычисляя НЧ сигнал через фильтр 111 и вычитая 113 НЧ сигнал из исходного сигнала для формирования высокочастотного (ВЧ) сигнала 118. В примерном варианте осуществления для этой декомпозиции можно использовать пространственный 5x5 выпрямительный фильтр, хотя другой фильтр также можно использовать.
НЧ сигнал можно затем обрабатывать с помощью применения сопоставления тоновой коррекции, как обсуждается для ранее описанных вариантов осуществления. В примерном варианте осуществления это можно обеспечивать с помощью фотометрической согласующей LUT. В этих вариантах осуществления более высокое значение MFP/FTP может использоваться по сравнению с некоторыми ранее описанными вариантами осуществления уменьшения контрастности, так как большинство деталей было уже извлечено при фильтрации 111. Усечение не должно в общем случае использоваться, так как некоторое пространство должно обычно сохраняться для добавления контраста.
В некоторых вариантах осуществления MFP/FTP можно определять автоматически и можно устанавливать так, чтобы наклон тоновой кривой был нулевым на верхней границе. Набор функций тоновой коррекции, определенных таким образом, показан на фиг. 12. В этих вариантах осуществления максимальное значение MFP/FTP можно определять таким образом, что у функции тоновой коррекции существует нулевой наклон при 255. Это - наибольшее значение MFP/FTP, которое не вызывает усечение.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных в отношении фиг. 11, ВЧ сигнал 118 обрабатывают независимо от выбора MFP/FTP, используемого при обработке низкочастотного сигнала. ВЧ сигнал 118 обрабатывают с постоянным усилением 116, которое сохраняет контраст, когда мощность/освещение источника света уменьшают или когда значения кода изображения иначе увеличивают для улучшения яркости. Формула для усиления ВЧ сигнала 116 на основе полного и уменьшенного уровней подсветки (BL) и гаммы дисплея приведена непосредственно ниже, как уравнение высокочастотного усиления. ВЧ увеличение контраста устойчиво к искажениям, так как усиление является обычно небольшим (например, усиление 1,1 для 80%-ого уменьшения мощности и гаммы 2,2).
Уравнение 12
В некоторых вариантах осуществления, когда сопоставление 112 тоновой коррекции применяют к НЧ сигналу, через обработку LUT или иначе, и постоянное усиление 116 применяют к ВЧ сигналу, эти частотные компоненты можно суммировать 115 и, в некоторых случаях, обрезать. Усечение может быть необходимо, когда увеличенное ВЧ значение, добавленное к НЧ значению, превышает 255. Это обычно будет важно только для ярких сигналов с высоким контрастом. В некоторых вариантах осуществления НЧ сигнал, как гарантируют, не превысит верхнее предельное значение с помощью конструкции LUT тоновой коррекции. ВЧ сигнал может вызывать усечение суммы, но отрицательные значения ВЧ сигнала никогда не будут обрезать, поддерживая некоторый контраст, даже когда усечение действительно происходит.
Зависящие от изображения варианты осуществления источника света
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения уровень освещенности источника света дисплея можно корректировать согласно характеристикам отображаемого изображения, ранее отображаемых изображений, изображений, которые будут отображаться после отображаемого изображения или их комбинаций. В этих вариантах осуществления уровень освещенности источника света дисплея можно изменять согласно характеристикам изображений. В некоторых вариантах осуществления эти характеристики изображения могут содержать уровни яркости изображения, уровни цветности изображения, характеристики гистограммы изображения и другие характеристики изображения.
Когда характеристики изображения определены, уровень освещенности источника света (подсветки) можно изменять для увеличения одного или большего количества атрибутов изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень источника света можно уменьшать или увеличивать для увеличения контраста в более темных или более светлых областях изображения. Уровень освещенности источника света можно также увеличивать или уменьшать для увеличения динамического диапазона изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень источника света можно корректировать для оптимизации потребляемой мощности для каждого кадра изображения.
Когда уровень источника света изменяют по любой причине, значения кодов пикселей изображения можно корректировать, используя тоновую коррекцию для дополнительного улучшения изображения. Если уровень источника света уменьшают для сохранения мощности, то значения пикселей можно увеличивать для восстановления потерянной яркости. Если уровень источника света изменяют для увеличения контраста в определенном диапазоне яркости, то значения пикселей можно корректировать для компенсации уменьшения контраста в другом диапазоне или для дополнительного улучшения в определенном диапазоне.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.13, тоновая коррекция изображения может зависеть от содержимого изображения. В этих вариантах осуществления изображение можно анализировать 130 для определения характеристик изображения. Характеристики изображения могут содержать характеристики канала яркости, например среднепиксельный уровень яркости (APL), который является средним значением яркости изображения; максимальное значение яркости; минимальное значение яркости; данные гистограммы яркости, например среднее значение гистограммы, самое частое значение гистограммы и другие; и другие характеристики яркости. Характеристики изображения могут также содержать характеристики цвета, например характеристики отдельных каналов цвета (например, R, G и B в RGB-сигнале). Каждый канал цвета можно анализировать независимо для определения определенных для канала цвета характеристик изображения. В некоторых вариантах осуществления отдельная гистограмма может использоваться для каждого канала цвета. В других вариантах осуществления блок данных гистограммы, в который внедрена информация о пространственном распределении данных изображения, может использоваться в качестве характеристики изображения. Характеристики изображения могут также содержать временные изменения между видеокадрами.
Когда изображение проанализировано 130 и характеристики определены, сопоставление тоновой коррекции можно вычислять или выбирать 132 из набора предварительно вычисленных сопоставлений, основываясь на значении характеристики изображения. Это сопоставление можно затем применять 134 к изображению для компенсации корректировки подсветки или иным образом для улучшения изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 14. В этих вариантах осуществления анализатор 142 изображения принимает изображение 140 и определяет характеристики изображения, которые могут использоваться для выбора сопоставления тоновой коррекции. Эти характеристики затем посылают в блок 143 выбора сопоставления тоновой коррекции, который определяет соответствующее сопоставление, основываясь на характеристиках изображения. Это выбор сопоставления можно затем посылать в процессор 145 изображения для применения сопоставления к изображению 140. Процессор 145 изображения принимает выбранное сопоставление и исходные данные изображения и обрабатывает исходное изображение с помощью выбранного сопоставления 144 тоновой коррекции, таким образом генерируя откорректированное изображение, которое посылают в дисплей 146 для отображения пользователю. В этих вариантах осуществления одно или большее количество сопоставлений 144 тоновой коррекции сохраняют для выбора, основываясь на характеристиках изображения. Эти сопоставления 144 тоновой коррекции можно предварительно вычислять и сохранять, как таблицы или некоторый другой формат данных. Эти сопоставления 144 тоновой коррекции могут содержать простые таблицы преобразования гаммы, сопоставления улучшения, созданные с использованием способов, описанных выше относительно фиг. 5, 7, 10 и 11, или другие сопоставления.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 15. В этих вариантах осуществления анализатор 152 изображения принимает изображение 150 и определяет характеристики изображения, которые могут использоваться для вычисления сопоставления тоновой коррекции. Эти характеристики затем посылают в блок 153 вычисления сопоставления тоновой коррекции, который может вычислять соответствующее сопоставление, основываясь на характеристиках изображения. Вычисленное сопоставление можно затем посылать в процессор 155 изображения для применения сопоставления к изображению 150. Процессор 155 изображения принимает вычисленное сопоставление 154 и исходные данные изображения и обрабатывает исходное изображение с помощью сопоставления 154 тоновой коррекции, таким образом генерируя откорректированное изображение, которое посылают в дисплей 156 для отображения пользователю. В этих вариантах осуществления сопоставление 154 тоновой коррекции вычисляют по существу в реальном времени, основываясь на характеристиках изображения. Вычисленное сопоставление 154 тоновой коррекции может содержать простую таблицу преобразования гаммы, сопоставление улучшения, созданное с использованием способов, описанных выше относительно фиг. 5, 7, 10 и 11, или другое сопоставление.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 16. В этих вариантах осуществления уровень освещенности источника света может зависеть от содержимого изображения, в то время как сопоставление тоновой коррекции также зависит от содержимого изображения. Однако не обязательно должна существовать какая-либо связь между каналом вычисления источника света и каналом сопоставления тоновой коррекции.
В этих вариантах осуществления изображение анализируют 160 для определения характеристик изображения, требуемых для вычисления источника света или сопоставления тоновой коррекции. Эта информация затем используется для вычисления 161 уровня освещенности источника света, соответствующего изображению. Эти данные источника света затем посылают 162 в дисплей для изменения источника света (например, подсветки), когда изображение отображают. Данные характеристики изображения также посылают в канал сопоставления тоновой коррекции, где сопоставление тоновой коррекции выбирают или вычисляют 163, основываясь на информации характеристики изображения. Сопоставление затем применяют 164 к изображению для создания улучшенного изображения, которое посылают в дисплей 165. Сигнал источника света, вычисленный для изображения, синхронизирован с данными улучшенного изображения, так что сигнал источника света совпадает с отображением данных улучшенного изображения.
Некоторые из этих вариантов осуществления, показанные на фиг. 17, используют сохраненное сопоставление тоновой коррекции, которое может содержать простую таблицу преобразования гаммы, сопоставление улучшения, созданное с использованием способов, описанных выше относительно фиг. 5, 7, 10 и 11, или другое сопоставление. В этих вариантах осуществления изображение 170 посылают в анализатор 172 изображения для определения характеристик изображения, соответствующих вычислениям сопоставления тоновой коррекции и источника света. Эти характеристики затем посылают в блок 177 вычисления источника света для определения соответствующего уровня освещенности источника света. Некоторые характеристики можно также посылать в блок 173 выбора сопоставления тоновой коррекции для использования при определении соответствующего сопоставления 174 тоновой коррекции. Исходное изображение 170 и данные выбора сопоставления затем посылают в процессор 175 изображения, который извлекает выбранное сопоставление 174 и применяет сопоставление 174 к изображению 170 для создания улучшенного изображения. Это улучшенное изображение затем посылают в дисплей 176, который также принимает сигнал уровня источника света от блока 177 вычисления источника света и использует этот сигнал для модулирования источника света 179, когда отображается улучшенное изображение.
Некоторые из этих вариантов осуществления, показанные на фиг. 18, могут вычислять сопоставление тоновой коррекции во время работы. Эти сопоставления могут содержать простую таблицу преобразования гаммы, сопоставление улучшения, созданное с использованием способов, описанных выше относительно фиг. 5, 7, 10 и 11, или другое сопоставление. В этих вариантах осуществления изображение 180 посылают в анализатор 182 изображения для определения характеристик изображения, относящихся к вычислению сопоставления тоновой коррекции и источника света. Эти характеристики затем посылают в блок 187 вычисления источника света для определения соответствующего уровня освещенности источника света. Некоторые характеристики можно также посылать в блок 183 вычисления сопоставления тоновой коррекции для использования при вычислении соответствующего сопоставления 184 тоновой коррекции. Исходное изображение 180 и вычисленное сопоставление 184 затем посылают в процессор 185 изображения, который применяет сопоставление 184 к изображению 180 для создания улучшенного изображения. Это улучшенное изображение затем посылают в дисплей 186, который также принимает сигнал уровня источника света от блока 187 вычисления источника света и использует этот сигнал для модулирования источника света 189, когда улучшенное изображение отображается.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 19. В этих вариантах осуществления изображение анализируют 190 для определения характеристик изображения, относящихся к вычислению и выбору источника света, и сопоставления тоновой коррекции. Эти характеристики затем используют для вычисления 192 уровня освещенности источника света. Уровень освещенности источника света затем используют для вычисления или выбора сопоставления 194 тоновой коррекции. Это сопоставление затем применяют 196 к изображению для создания улучшенного изображения. Улучшенное изображение и данные уровня источника света затем посылают 198 в дисплей.
Устройство, используемое для способов, описанных относительно фиг. 19, может быть описано в отношении фиг. 20. В этих вариантах осуществления изображение 200 принимают в анализатор 202 изображения, где определяют характеристики изображения. Анализатор 202 изображения может затем посылать данные характеристики изображения в блок 203 вычисления источника света для определения уровня источника света. Данные уровня источника света можно затем посылать в блок 204 выбора или вычисления сопоставления тоновой коррекции, который может вычислять или выбирать сопоставление тоновой коррекции, основываясь на уровне источника света. Выбранное сопоставление 207 или вычисленное сопоставление можно затем посылать в процессор изображения 205 наряду с исходным изображением для применения сопоставления к исходному изображению. Этот процесс приводит к улучшению изображения, которое посылают в дисплей 206 с сигналом уровня источника света, который используется для модулирования источника света дисплея, когда изображение отображают.
Clipped
Distored
Clipped
Distorted
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения блок управления источником света отвечает за выбор уменьшения источника света, при котором поддерживают качество изображения. Знание возможности сохранения качества изображения на этапе применения используется для выбора уровня источника света. В некоторых вариантах осуществления важно понимать, что высокий уровень источника света необходим, когда или изображение яркое, или изображение содержит высоконасыщенные цвета, т.е. синий со значением кода 255. Использование только яркости для определения уровня подсветки может вызывать дефекты изображения, когда изображения имеют низкую яркость, но большие значения кодов, т.е. насыщаемый синий или красный цвет. В некоторых вариантах осуществления можно исследовать каждую цветовую плоскость, и решение можно принимать, основываясь на максимуме всех цветовых плоскостей. В некоторых вариантах осуществления установка подсветки может быть основана на одном упомянутом процентном соотношении от пикселей, которые обрезаются. В других вариантах осуществления, показанных на фиг. 22, алгоритм модулирования подсветки может использовать два процентных соотношения: процентное соотношение от усеченных пикселей 236 и процентное соотношение от искаженных пикселей 235. Выбор установок подсветки с этими отличающимися значениями предоставляет возможность блоку вычисления тоновой коррекции постепенно уменьшать функцию тоновой коррекции вместо установки жесткого усечения. При заданном входном изображении определяют гистограмму значений кодов для каждой цветовой плоскости. При заданных двух процентных соотношениях P 236 и P235 гистограмму каждой цветовой плоскости 221-223 исследуют для определения значений кодов, соответствующих этим процентным соотношениям 224-226. Это дает C(цвет) 228 и C(цвет) 227. Максимальное значение усеченного кода 234 и максимальное значение искаженного кода 233 среди различных цветовых плоскостей могут использоваться для определения установок 229 подсветки. Эти установки гарантируют, что для каждой цветовой плоскости самое большее упомянутый процент от значений кодов будет усечен или искажен.
Уравнение 13
Clipped
Distorted
Clipped
Distorted
Процентное соотношение подсветки (BL) определяют с помощью исследования функции тоновой коррекции (TS), которая будет использоваться для компенсации и выбора процентного соотношения BL так, чтобы функция тоновой коррекции выполняла усечение до 255 при значении кода Cv234. Функция тоновой коррекции будет линейна ниже значения Cv (значение этого наклона компенсирует уменьшение BL), постоянно равна 255 для значения кода выше Cv и будет иметь непрерывную производную. Исследование производной показывает, как выбрать более низкий наклон и, следовательно, мощность подсветки, которая не дает искажения изображения для значения кода ниже Cv.
Clipped
На графике производной TS, показанном на фиг. 21, значение H не известно. Для TS, чтобы сопоставить Cv с 255, область под производной TS должна быть равна 255. Это ограничение позволяет определять значение H, как приведено ниже.
Уравнение 14
Clipped
Distorted,
Процентное соотношение BL определяют из увеличения значения кода и гаммы дисплея и критериев точной компенсации для значений кодов ниже точки искажения. Коэффициент BL, при котором выполняют усечение в Cv и обеспечивают постепенный переход от отсутствия искажения ниже Cv задают с помощью:
Уравнение 15
Дополнительно, для решения проблемы изменения BL, верхнюю границу устанавливают для коэффициента BL.
Уравнение 16
Временную низкочастотную фильтрацию 231 можно применять к полученному выше зависящему от изображения сигналу BL для компенсации из-за отсутствия синхронизации между LCD и BL. Схема примерного алгоритма модулирования подсветки показана на фиг. 22, в других вариантах осуществления могут использоваться отличающиеся проценты и значения.
Сопоставление тоновой коррекции может компенсировать выбранную установку подсветки, минимизируя искажение изображения. Как описано выше, алгоритм выбора подсветки разрабатывают, основываясь на возможностях соответствующих операций сопоставления тоновой коррекции. Выбранный уровень BL обеспечивает функцию тоновой коррекции, которая компенсирует уровень подсветки без искажения для значений кодов ниже первого определенного процентиля и обрезает значения кодов выше второго определенного процентиля. Два упомянутых процентиля обеспечивают функцию тоновой коррекции, которая выполняет постепенный переход между свободным от искажений и обрезающим диапазонами.
Варианты осуществления, воспринимающие внешнее освещение
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат модуль определения внешнего освещения, который может обеспечивать входную информацию в модуль обработки изображения и/или в модуль управления источником света. В этих вариантах осуществления обработку изображения, которая включает в себя тоновую коррекцию, сопоставление усиления и другие изменения, можно соотносить с характеристиками внешнего освещения. Эти варианты осуществления могут также содержать корректировку источника света или подсветки, которые соотносятся с характеристиками внешнего освещения. В некоторых вариантах осуществления обработку источника света и изображения можно объединять в одном процессоре. В других вариантах осуществления эти функции можно выполнять с помощью отдельных блоков.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 23. В этих вариантах осуществления информация от модуля 270 определения внешнего освещения может использоваться в качестве вводимой информации для способов обработки изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления входное изображение 260 можно обрабатывать, основываясь на вводимой информации от модуля 270 определения внешнего освещения и на уровнях источника света 268. Источник света 268, такой как подсветка для освещения панели LCD дисплея 266, можно модулировать или корректировать для экономии потребляемой мощности или по другим причинам. В этих вариантах осуществления процессор 262 изображения может принимать вводимую информацию от модуля 270 определения внешнего освещения и источника света 268. Основываясь на этой вводимой информации, процессор 262 изображения может изменять входное изображение для учета условий внешнего освещения и уровней освещения источника света 268. Входное изображение 260 можно изменять согласно любому из способов, описанных выше для других вариантов осуществления, или другими способами. В примерном варианте осуществления сопоставление тоновой коррекции можно применять к изображению для увеличения значения пикселя изображения в ответ на уменьшение освещения источника света и изменение внешнего освещения. Измененное изображение 264 можно затем отображать на панели дисплея 266, такой как панель LCD. В некоторых вариантах осуществления можно уменьшать уровень освещенности источника света, когда внешнее освещение слабое, и можно дополнительно уменьшать, когда тоновую коррекцию или другую методику изменения значения пикселя используют для компенсации уменьшения освещения источника света. В некоторых вариантах осуществления можно уменьшать уровень освещенности источника света, когда внешнее освещение уменьшается. В некоторых вариантах осуществления можно увеличивать уровень освещенности источника света, когда внешнее освещение достигает верхнего порогового значения и/или более низкого порогового значения.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 24. В этих вариантах осуществления входное изображение 280 принимают в процессоре 282 изображения. Обработка входного изображения 280 может зависеть от вводимой информации от модуля 290 определения внешнего освещения. Эта обработка может также зависеть от выходного сигнала от процессора 294 источника света. В некоторых вариантах осуществления процессор 294 источника света может принимать вводимую информацию от модуля 290 определения внешнего освещения. Некоторые варианты осуществления могут также принимать вводимую информацию от индикатора 292 режима устройства, такого как индикатор режима мощности, который может указывать режим потребляемой мощности устройства, состояние батареи устройства или некоторое другое состояние устройства. Процессор 294 источника света может использовать условие внешнего освещения и/или состояние устройства для определения уровня освещенности источника света, который используется для управления источником света 288, который освещает дисплей, такой как LCD дисплей 286. Процессор источника света может также передавать уровень освещенности источника света и/или другую информацию на процессор 282 изображения.
Процессор 282 изображения может использовать информацию источника света от процессора 294 источника света для определения параметров обработки входного изображения 280. Процессор 282 изображения может применять тоновую коррекцию, сопоставление усиления или другую процедуру для корректировки значений пикселей изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления эта процедура будет улучшать яркость и контраст изображения и частично или полностью компенсировать уменьшение освещения источника света. Результатом обработки с помощью процессора 282 изображения является откорректированное изображение 284, которое можно посылать в дисплей 286, где его можно подсвечивать источником света 288.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 25. В этих вариантах осуществления в процессоре 302 изображения принимают входное изображение 300. Обработка входного изображения 300 может зависеть от вводимой информации от модуля 310 определения внешнего освещения. Эта обработка может также зависеть от выходного сигнала от процессора 314 источника света. В некоторых вариантах осуществления процессор 314 источника света может принимать вводимую информацию от модуля 310 определения внешнего освещения. Некоторые варианты осуществления могут также принимать вводимую информацию от индикатора 312 режима устройства, такого как индикатор режима мощности, который может указывать режим потребляемой мощности устройства, состояние батареи устройства или некоторое другое состояние устройства. Процессор 314 источника света может использовать условие внешнего освещения и/или состояние устройства для определения уровня освещенности источника света, который используется для управления источником света 308, который освещает дисплей, такой как LCD дисплей 306. Процессор источника света может также передавать уровень освещенности источника света и/или другую информацию в процессор 302 изображения.
Процессор 302 изображения может использовать информацию источника света от процессора 314 источника света для определения параметров обработки входного изображения 300. Процессор 302 изображения может также использовать информацию о внешнем освещении от модуля 310 определения внешнего освещения для определения параметров обработки входного изображения 300. Процессор 302 изображения может применять тоновую коррекцию, сопоставление усиления или другую процедуру для корректировки значения пикселя изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления эта процедура улучшает яркость и контраст изображения и частично или полностью компенсирует уменьшение освещения источника света. Результатом обработки с помощью процессора 302 изображения является откорректированное изображение 304, которое можно посылать в дисплей 306, где его можно подсвечивать источником света 308.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 26. В этих вариантах осуществления в процессоре 322 изображения принимают входное изображение 320. Обработка входного изображения 320 может зависеть от вводимой информации от модуля 330 определения внешнего освещения. Эта обработка может также зависеть от выходного сигнала от процессора 334 источника света. В некоторых вариантах осуществления процессор 334 источника света может принимать вводимую информацию от модуля 330 определения внешнего освещения. В других вариантах осуществления информацию о внешнем освещении можно принимать от процессора 322 изображения. Процессор 334 источника света может использовать условие внешнего освещения и/или состояние устройства для определения промежуточного уровня освещенности источника света. Этот промежуточный уровень освещенности источника света можно посылать в постпроцессор 332 источника света, который может принимать форму квантизатора, процессора синхронизации или некоторого другого модуля, который может настраивать промежуточный уровень освещенности источника света в зависимости от потребностей определенного устройства. В некоторых вариантах осуществления постпроцессор 332 источника света может настраивать сигнал управления источником света для учета временных ограничений, налагаемых видом источника света 328 и/или приложением визуализации, таким как приложение воспроизведения видеоинформации. Обработанный с помощью постпроцессора сигнал можно затем использовать для управления источником 328 света, который подсвечивает дисплей, такой как LCD дисплей 326. Процессор источника света может также передавать обработанный с помощью постпроцессора уровень освещенности источника света и/или другую информацию на процессор 322 изображения.
Процессор 322 изображения может использовать информацию источника света от постпроцессора 332 источника света для определения параметров обработки входного изображения 320. Процессор 322 изображения может также использовать информацию о внешнем освещении от модуля 330 определения внешнего освещения для определения параметров обработки входного изображения 320. Процессор 322 изображения может применять тоновую коррекцию, сопоставление усиления или другую процедуру для корректировки значений пикселей изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления эта процедура будет улучшать яркость и контраст изображения и частично или полностью компенсировать уменьшение освещения источника света. Результатом обработки с помощью процессора 322 изображения является откорректированное изображение 344, которое можно посылать в дисплей 326, где его можно подсвечивать источником света 328.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать отдельные модули 342, 362 анализа изображения и модули 343, 363 обработки изображения. Хотя эти модули могут быть интегрированы в одном компоненте или на одном чипе, их показывают и описывают как отдельные модули, чтобы лучше описать их взаимодействие.
Некоторые из этих вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 27. В этих вариантах осуществления входное изображение 340 принимают в модуле 342 анализа изображения. Модуль анализа изображения может анализировать изображение для определения характеристики изображения, которую можно передавать в модуль 343 обработки изображения и/или в модуль 354 обработки источника света. Обработка входного изображения 340 может зависеть от вводимой информации от модуля 330 определения внешнего освещения. В некоторых вариантах осуществления модуль 354 обработки источника света может принимать вводимую информацию от модуля 350 определения внешнего освещения. Процессор 354 источника света может также принимать вводимую информацию от модуля 352 определения состояния устройства или режима. Процессор 354 источника света может использовать условие внешнего освещения, характеристику изображения и/или состояние устройства для определения уровня освещенности источника света. Этот уровень освещенности источника света можно посылать в источник света 348, который подсвечивает дисплей, такой как LCD дисплей 346. Модуль 354 обработки источника света может также передавать обработанный с помощью постпроцессора уровень освещенности источника света и/или другую информацию в модуль 343 обработки изображения.
Модуль 322 обработки изображения может использовать информацию источника света от модуля 354 обработки источника света для определения параметров обработки входного изображения 340. Модуль 343 обработки изображения может также использовать информацию о внешнем освещении, которую передают от модуля 350 определения внешнего освещения через модуль 354 обработки источника света. Эта информация о внешнем освещении может использоваться для определения параметров обработки входного изображения 340. Модуль 343 обработки изображения может применять тоновую коррекцию, сопоставление усиления или другие процедуры для корректировки значений пикселей изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления эта процедура будет улучшать яркость и контраст изображения и частично или полностью компенсировать уменьшение освещения источника света. Результатом обработки с помощью модуля 343 обработки изображения является откорректированное изображение 344, которое можно посылать в дисплей 346, где его можно подсвечивать источником света 348.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 28. В этих вариантах осуществления входное изображение 360 принимают в модуле 362 анализа изображения. Модуль анализа изображения может анализировать изображение для определения характеристики изображения, которую можно передавать в модуль 363 обработки изображения и/или в модуль 374 обработки источника света. Обработка входного изображения 360 может зависеть от вводимой информации от модуля 370 определения внешнего освещения. Эта обработка может также зависеть от выходной информации от модуля 374 обработки источника света. В некоторых вариантах осуществления информацию о внешнем освещении можно принимать от модуля 363 обработки изображения, который может принимать информацию о внешнем освещении от модуля 370 определения внешнего освещения. Эта информация о внешнем освещении может обрабатываться модулем 363 обработки изображения и/или проходить через него на пути в модуль 374 обработки источника света. Состояние или режим устройства можно также передавать в модуль 374 обработки источника света от модуля 372 устройства.
Модуль 374 обработки источника света может использовать условие внешнего освещения и/или состояние устройства для определения уровня освещенности источника света. Этот уровень освещенности источника света можно использовать для управления источником света 368, который подсвечивает дисплей, такой как LCD дисплей 366. Процессор 374 источника света может также передавать уровень освещенности источника света и/или другую информацию в процессор 363 изображения.
Модуль 363 обработки изображения может использовать информацию источника света от модуля 374 обработки источника света для определения параметров обработки входного изображения 360. Модуль 363 обработки изображения может также использовать информацию о внешнем освещении от модуля 370 определения внешнего освещения для определения параметров обработки входного изображения 360. Модуль 363 обработки изображения может применять тоновую коррекцию, сопоставление усиления или другую процедуру для корректировки значений пикселей изображения. В некоторых примерных вариантах осуществления эта процедура будет улучшать яркость и контраст изображения и частично или полностью компенсировать уменьшение освещения источника света. Результатом обработки с помощью модуля 363 обработки изображения является откорректированное изображение 364, которое можно посылать в дисплей 366, где его можно подсвечивать источником света 368.
Варианты осуществления настраиваемого к искажению управления электропитанием
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы, которые обращаются к потребностям мощности, характеристикам дисплея, внешнему освещению и ограничениям батареи устройств отображения, включающих в себя мобильные устройства и приложения. В некоторых вариантах осуществления могут использоваться три семейства алгоритмов: алгоритмы управления электропитанием дисплея, алгоритмы модулирования подсветки и алгоритмы сохранение яркости (BP). Хотя управление электропитанием имеет более высокий приоритет в мобильных устройствах c батарейным питанием, эти системы и способы можно применять для других устройств, которые могут извлекать выгоду из управления электропитанием для экономии энергии, управления выделением тепла и других целей. В этих вариантах осуществления эти алгоритмы могут взаимодействовать, но их отдельные функциональные возможности могут содержать:
• Управление электропитанием - эти алгоритмы управляют мощностью подсветки по последовательности кадров, используя изменение содержимого видеоинформации для оптимизации потребляемой мощности.
• Модулирование подсветки - эти алгоритмы выбирают уровни мощности подсветки для использования для отдельного кадра и используют статистическую информацию в пределах изображения для оптимизации потребляемой мощности.
• Сохранение яркости - эти алгоритмы обрабатывают каждое изображение для компенсации уменьшения мощности подсветки и сохранения яркости изображения, избегая дефектов изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 29, которая содержит упрощенную структурную схему, показывающую взаимодействие компонентов этих вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления алгоритм 406 управления электропитанием может управлять установленным ресурсом батареи 402 по последовательности видеоизображений или по другому заданию по отображению и может гарантировать упомянутую среднюю потребляемую мощность, сохраняя качество и/или другие характеристики. Алгоритм 410 модулирования подсветки может принимать команды от алгоритма 406 управления электропитанием и выбирать уровень мощности, подчиненный предельным значениям, определенным с помощью алгоритма 406 управления электропитанием, для эффективного представления каждого изображения. Алгоритм 414 сохранения яркости может использовать выбранный уровень подсветки 415 и значение возможного усечения 413 для обработки изображения, компенсируя уменьшение подсветки.
Управление электропитанием дисплея
В некоторых вариантах осуществления алгоритм 406 управления электропитанием дисплея может управлять распределением использования мощности по видеопоследовательности изображения или по другому заданию по отображению. В некоторых вариантах осуществления алгоритм 406 управления электропитанием дисплея может распределять фиксированную энергию батареи для обеспечения гарантированного времени работы, сохраняя качество изображения. В некоторых вариантах осуществления одной из целей алгоритма управления электропитанием является обеспечения более низких предельных значений гарантированного времени работы батареи для увеличения удобства и простоты использования мобильного устройства.
Управление электропитанием с постоянной мощностью
Одной из форм управления электропитанием, которое обеспечивает произвольную цель, является выбор фиксированной мощности, которая соответствует необходимому времени работы. Структурная схема системы, которая показывает систему, основанную на управлении электропитанием с постоянной мощностью, показана на фиг. 30. Основной особенностью является то, что алгоритм 436 управления электропитанием выбирает постоянную мощность подсветки, основываясь исключительно на начальном заряде батареи 432 и необходимом времени работы 434. Компенсацию 442 для этого уровня подсветки 444 выполняют для каждого изображения 446.
Уравнение 17 Управление электропитанием с постоянной мощностью
Уровень подсветки 444 и, следовательно, потребляемая мощность не зависят от данных изображения 440. Некоторые варианты осуществления могут поддерживать множество режимов с постоянной мощностью, которые позволяют выбирать уровень мощности, основываясь на режиме электропитания. В некоторых вариантах осуществления зависящее от изображения модулирование подсветки может не использоваться для упрощения реализации системы. В других вариантах осуществления несколько постоянных уровней мощности можно устанавливать и выбирать, основываясь на режиме работы или пользовательском предпочтении. Некоторые варианты осуществления могут использовать эту концепцию с единственным уменьшенным уровнем мощности, т.е. 75% от максимальной мощности.
Простое настраиваемое управление электропитанием
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 31. Эти варианты осуществления содержат алгоритм 456 настраиваемого управления электропитанием. Уменьшение мощности 455 из-за модулирования 460 подсветки возвращают к алгоритму 456 управления электропитанием, предоставляя возможность улучшения качества изображения, все равно обеспечивая необходимое время работы системы.
В некоторых вариантах осуществления экономию потребляемой мощности с помощью модулирования подсветки в зависимости от изображения могут включать в себя алгоритмы управления электропитанием с помощью вычисления обновления статической максимальной мощности в течение длительного времени, как в уравнении 18. Настраиваемое управление электропитанием может содержать вычисление отношения оставшегося заряда батареи (мА/ч) к оставшемуся необходимому времени работы (в часах) для обеспечения верхнего предельного значения мощности (в мА) к алгоритму 460 модулирования подсветки. В общем случае при модулировании 460 подсветки можно выбирать реальную мощность, которая ниже этого максимального значения, что дает дополнительную экономию потребляемой мощности. В некоторых вариантах осуществления экономию потребляемой мощности из-за модулирования подсветки можно отражать в форме обратной связи через изменяющиеся значения оставшегося заряда батареи или скользящее среднее значение выбранной мощности и, следовательно, влияя на последующие решения по управлению электропитанием.
Уравнение 18 Настраиваемое управление электропитанием
В некоторых вариантах осуществления, если информация о состоянии батареи недоступна или неточна, то оставшийся заряд батареи можно оценивать, вычисляя энергию, используемую дисплеем, которая равна средней выбранной мощности, умноженной на время работы, и вычитая ее из начального заряда батареи.
Уравнение 19 Оценка оставшегося заряда батареи
Эта последняя методика имеет преимущество, что ее можно выполнять без взаимодействия с батареей.
Управление «мощность/искажение»
Изобретатель наблюдал, при исследовании искажения в зависимости от мощности, что многие изображения показывают весьма отличающееся искажение при той же самой мощности. Тусклые изображения, изображения с плохим контрастом, такие как недодержанные фотографии, могут фактически отображаться лучше при малой мощности из-за повышения уровня черного, что является результатом использования высокой мощности. Алгоритм управления мощностью может искать оптимальное соотношение между искажением изображения и емкостью батареи, а не выполнять прямую настройку мощности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 29, методики управления электропитанием могут содержать параметр 403 искажения, например максимальное значение искажения, в дополнение к максимальной мощности 401, приведенной в алгоритме 410 управления подсветкой. В этих вариантах осуществления алгоритм 406 управления электропитанием может использовать обратную связь от алгоритма 410 модулирования подсветки в форме характеристик «мощность/искажение» 405 текущего изображения. В некоторых вариантах осуществления максимальное искажение изображения можно изменять, основываясь на целевой мощности и свойстве «мощность/искажение» текущего кадра. В этих вариантах осуществления, в дополнение к обратной связи по фактической выбранной мощности, алгоритм управления электропитанием может выбирать и обеспечивать целевое искажение 403 и может принимать обратную связь по соответствующему искажению изображения 405 в дополнение к обратной связи по заряду батареи 402. В некоторых вариантах осуществления дополнительную вводимую информацию можно использовать в алгоритме управления мощностью, например: уровень 408 внешнего освещения, пользовательское предпочтение и режим работы (т.е. видео/графика).
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут пытаться оптимально распределять мощность по видеопоследовательности, сохраняя качество отображения. В некоторых вариантах осуществления, для данной видеопоследовательности, два критерия могут использоваться для выбора соотношения между полной используемой мощностью и искажением изображения. Могут использоваться максимальное искажение изображения и среднее искажение изображения. В некоторых вариантах осуществления эти элементы можно минимизировать. В некоторых вариантах осуществления минимизацию максимального искажения по последовательности изображений можно обеспечивать с помощью использования одинакового искажения для каждого изображения в последовательности. В этих вариантах осуществления алгоритм 406 управления электропитанием может выбирать это искажение 403, предоставляя алгоритму 410 модулирования подсветки возможность выбора уровня подсветки, который обеспечивает это целевое искажение 403. В некоторых вариантах осуществления минимизацию среднего искажения можно обеспечивать, когда мощность, выбранная для каждого изображения, такова, что наклоны кривых «мощность/искажение» равны. В этом случае алгоритм 406 управления электропитанием может выбирать наклон кривой «мощность/искажение», основываясь на алгоритме 410 модулирования подсветки, для выбора соответствующего уровня подсветки.
Фиг. 32A и 32B могут использоваться для представления экономии потребляемой мощности, рассматривая искажение в процессе управления электропитанием. Фиг. 32A - график уровня мощности источника света для последовательных кадров последовательности изображения. Фиг. 32A показывает уровни мощности источника света, необходимые для поддержания постоянного искажения 480 между кадрами, и среднюю мощность 482 графика постоянного искажения. Фиг. 32B - график искажения изображения для тех же самых последовательных кадров последовательности изображений. Фиг. 32B показывает искажение 484 постоянной мощности, являющееся результатом поддержания постоянных установок мощности, искажение 488 постоянного уровня, являющееся результатом поддержания постоянного искажения по всей последовательности, и искажение 486 постоянной средней мощности, когда поддерживают постоянную мощность. Постоянный уровень мощности выбирают, чтобы он был равен средней мощности результата постоянного искажения. Таким образом, оба способа используют ту же самую среднюю мощность. Исследуя искажения, находят, что постоянная мощность 484 дает существенное изменение искажения изображения. Следует отметить также, что среднее искажение 486 при управлении электропитанием с постоянной мощностью больше в 10 раз искажения 488 алгоритма постоянного искажения, несмотря на то, что оба используют одинаковую среднюю мощность.
Практически оптимизация для минимизации или максимального, или среднего искажения по видеопоследовательности может оказаться слишком сложной для некоторых приложений, поскольку искажение между исходным изображением и изображением с уменьшенной мощностью необходимо вычислять в каждой точке функции «мощность/искажение» для оценки соотношения «мощность/искажение». Каждая оценка искажения может потребовать, чтобы уменьшение подсветки и соответствующее компенсирующее увеличение яркости изображения вычислялись и сравнивались с исходным изображением. Следовательно, некоторые варианты осуществления могут содержать более простые способы вычисления или оценки характеристик искажения.
В некоторых вариантах осуществления могут использоваться некоторые аппроксимации. Сначала следует заметить, что поточечный показатель искажения, такой как среднеквадратическая ошибка (MSE), можно вычислять из гистограммы значений кодов изображения, а не из самого изображения, как выражено в уравнении 20. В этом случае гистограмма является одноразмерным сигналом только с 256 значениями, в противоположность изображению, которое при разрешающей способности 320×240 имеет 7680 выборок. Его можно дополнительно уменьшать с помощью понижающей дискретизации гистограммы, если необходимо.
В некоторых вариантах осуществления аппроксимации можно делать, предполагая, что изображение просто масштабируют с усечением на этапе компенсации вместо применения фактического алгоритма компенсации. В некоторых вариантах осуществления внедрение элемента повышения уровня черного в показатель искажения может также быть ценным. В некоторых вариантах осуществления использование этого элемента может подразумевать, что минимальное искажение для полностью черного кадра происходит при нулевой подсветке.
Уравнение 20 Упрощение вычисления искажения
В некоторых вариантах осуществления для вычисления искажения на заданном уровне мощности для каждого значения кода можно определять искажение, вызванное линейным увеличением с усечением. Искажение можно затем взвешивать с помощью частоты появления значения кода и суммировать для заданного среднего искажения изображения при упомянутом уровне мощности. В этих вариантах осуществления простое линейное увеличение для компенсации яркости не дает приемлемое качество для отображения изображения, но служит простым источником для вычисления оценки искажения изображения, вызванного изменением подсветки.
В некоторых вариантах осуществления, показанных на фиг. 33, для управления и потребляемой мощностью и искажением изображения, алгоритм 500 управления электропитанием может отслеживать не только заряд батареи 506 и оставшееся время работы 508, но также и искажение изображения 510. В некоторых вариантах осуществления и верхнее предельное значение потребляемой мощности 512, и целевое искажение 511 можно доставлять к алгоритму 502 модулирования подсветки. Алгоритм 502 модулирования подсветки может затем выбирать уровень подсветки 512, совместимый и с предельным значением мощности, и с целевым искажением.
Алгоритмы модулирования подсветки (BMA)
Алгоритм 502 модулирования подсветки отвечает за выбор уровня подсветки, используемого для каждого изображения. Этот выбор может быть основан на изображении, которое будет отображаться, и на сигналах от алгоритма 500 управления электропитанием. Соблюдая предельное значение максимальной мощности, обеспечиваемое 512 алгоритмом 500 управления электропитанием, батареей 506 можно управлять в течение необходимого времени работы. В некоторых вариантах осуществления алгоритм 502 модулирования подсветки может выбирать более низкую мощность в зависимости от статистической информации текущего изображения. Это может быть источником экономии потребляемой мощности при определенном изображении.
Когда выбран подходящий уровень подсветки 415, подсветку 416 устанавливают в выбранный уровень, и этот уровень 415 передают алгоритму 414 сохранения яркости для определения необходимой компенсации. Для некоторых изображений и последовательностей обеспечение небольшого искажения изображения может очень сильно уменьшать необходимую мощность подсветки. Поэтому некоторые варианты осуществления содержат алгоритмы, которые позволяют управляемую величину искажения изображения.
Фиг. 34 - график, на котором показывают экономию потребляемой мощности на примерном DVD клипе как функцию от номера кадра для нескольких допустимых искажений. Процентное соотношение пикселей с нулевым искажением изменяют от 100% к 97% и к 95% и определяют среднюю мощность по видеоклипу. Средняя мощность колеблется от 95% до 60%, соответственно. Таким образом, обеспечение искажения в 5% пикселей дает дополнительную 35%-ную экономию потребляемой мощности. Это демонстрирует существенную экономию потребляемой мощности, которая возможна при обеспечении небольшого искажения изображения. Если алгоритм сохранения яркости может сохранять субъективное качество, вводя небольшое искажение, то можно обеспечивать существенную экономию потребляемой мощности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 30. Эти варианты осуществления могут также содержать информацию от модуля 438 определения внешнего освещения, и их сложность можно уменьшать для мобильного применения. Эти варианты осуществления содержат статическое предельное значение процентили гистограммы и динамическое предельное значение максимальной мощности, обеспечиваемые алгоритмом 436 управления электропитанием. Некоторые варианты осуществления могут содержать в качестве цели постоянную мощность, в то время как другие варианты осуществления могут содержать более сложный алгоритм. В некоторых вариантах осуществления изображение можно анализировать с помощью вычисленных гистограмм каждого из компонентов цвета. Значение кода в гистограмме, при котором возникает упомянутый процентиль, можно вычислять для каждой цветовой плоскости. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать целевой уровень подсветки так, чтобы линейное увеличение значений кодов просто вызывало усечение значения кода, выбранного из гистограмм. Фактический уровень подсветки можно выбирать как минимальное значение этого целевого уровня и предельного значения уровня подсветки, обеспеченного алгоритмом 436 управления электропитанием. Эти варианты осуществления могут обеспечивать гарантированное управление мощностью и могут разрешать ограниченное искажение изображения в случаях, когда достигнуто предельное значение управления мощностью.
Уравнение 21 Выбор мощности на основе процентиля гистограммы
Варианты осуществления, основанные на искажении изображения
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать предельное значение искажения и максимальное предельное значение мощности, обеспечиваемые алгоритмом управления электропитанием. Фиг. 32B и 34 демонстрируют, что величина искажения при заданном уровне мощности подсветки изменяется очень сильно в зависимости от содержимого изображения. Свойства поведения «мощность/искажение» каждого изображения могут использоваться в процессе выбора подсветки. В некоторых вариантах осуществления текущее изображение можно анализировать с помощью вычисленных гистограмм для каждого компонента цвета. Кривую «мощность/искажение», определяющую искажение (например, MSE), можно вычислять с помощью вычисления искажения в диапазоне значений мощности, используя второе выражение уравнения 20. Алгоритм модулирования подсветки может выбирать в качестве целевого уровня наименьшую мощность с искажением, которое равно или ниже упомянутого предельного значения искажения. Уровень подсветки можно затем выбирать как минимальное значение целевого уровня и предельного значения уровня подсветки, обеспечиваемого алгоритмом управления электропитанием. Дополнительно искажение изображения на выбранном уровне можно обеспечивать к алгоритму управления электропитанием для ввода обратной связи по искажению. Частоту выборки кривой «мощность/искажение» и гистограммы изображения можно уменьшать для управления сложностью.
Сохранение яркости (BP)
В некоторых вариантах осуществления алгоритм BP увеличивает яркость изображения, основываясь на выбранном уровне подсветки для компенсации уменьшения освещения. Алгоритм BP может управлять искажением, вводимым в отображаемое изображение, и способность алгоритма BP сохранять качество управляет тем, сколько мощности алгоритм модулирования подсветки может попытаться сэкономить. Некоторые варианты осуществления могут компенсировать уменьшение подсветки с помощью масштабирования значений усечения изображения, которые превышают 255. В этих вариантах осуществления алгоритм модулирования подсветки должен быть консервативным при уменьшении мощности, иначе появляются раздражающие дефекты изображения при усечении, таким образом ограничивая возможность экономии потребляемой мощности. Некоторые варианты осуществления разработаны для сохранения качества на самых требовательных кадрах при фиксированном уменьшении мощности. Некоторые из этих вариантов осуществления компенсируют единственный уровень подсветки (т.е. 75%). Другие варианты осуществления можно обобщать для работы с модулированием подсветки.
Некоторые варианты осуществления алгоритма сохранения яркости (BP) могут использовать описание яркости выходного сигнала дисплея как функцию данных изображения и подсветки. Используя эту модель BP, можно определять изменение изображения для компенсации уменьшения подсветки. С прозрачно-отражающим дисплеем модель BP можно изменять так, чтобы она включала в себя описание отражающего аспекта дисплея. Яркость выходного сигнала дисплея становится функцией подсветки, данных изображения и внешнего освещения. В некоторых вариантах осуществления алгоритм BP может определять изменение изображения для компенсации уменьшения подсветки при данном внешнем освещении.
Влияние внешнего освещения
Из-за ограничений реализации некоторые варианты осуществления могут содержать алгоритмы ограниченной сложности для определения параметров BP. Например, разработка алгоритма, работающего полностью на модуле LCD, ограничивает обработку и память, доступную для алгоритма. В этом примере генерация дополнительных гамма кривых для различной подсветки/комбинаций внешнего освещения может использоваться для некоторых вариантов осуществления BP. В некоторых вариантах осуществления может быть необходимо ограничение количества и разрешения кривых гаммы.
Кривые «мощность/искажение»
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут получать, оценивать, вычислять или иначе определять характеристики «мощность/искажение» для изображений, включающих в себя, но не ограниченных ими, кадры видеопоследовательности. Фиг. 35 - график, на котором показывают характеристики «мощность/искажение» для четырех примерных изображений. На фиг. 35 кривая 520 для изображения C имеет отрицательный наклон для всего диапазона мощности источника света. Кривые 522, 524 и 526 для изображений A, B и D опускаются с отрицательным наклоном, пока они не достигают минимума, затем увеличиваются с положительным наклоном. Для изображений A, B и D увеличение мощности источника света фактически увеличивает искажение в определенных диапазонах кривых, где кривые имеют положительный наклон 528. Это может быть из-за того, что характеристики дисплея, такие как рассеяние LCD, но которые не ограничены им, или другие неисправности дисплея приводят к тому, что отображаемое изображение, которое видит зритель, постоянно отличаться от значений кодов.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать эти характеристики для определения соответствующих уровней мощности источника света для определенных изображений или типов изображения. Характеристики дисплея (например, рассеяние LCD) можно рассматривать при вычислении параметров искажения, которые используются для определения соответствующего уровня мощности источника света для изображения.
Примерные способы
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 36. В этих вариантах осуществления устанавливают 530 ресурс мощности. Это можно выполнять, используя простое управление электропитанием, настраиваемое управление электропитанием и другие способы, описанные выше, или другими способами. Как правило, установление ресурса мощности может содержать оценку подсветки или уровня мощности источника света, которые предоставят возможность завершения задания по отображению, такого как отображение видеофайла, используя фиксированный ресурс мощности, такой как часть заряда батареи. В некоторых вариантах осуществления установление ресурса мощности может содержать определение среднего уровня мощности, который предоставит возможность завершения задания по отображению с установленным значением мощности.
В этих вариантах осуществления можно также устанавливать начальный критерий 532 искажения. Этот начальный критерий искажения можно определять с помощью оценки уменьшения уровня мощности источника света, которое соответствует ресурсу мощности, и измерения искажения изображения на этом уровне мощности. Искажение можно измерять на неисправленном изображении, на изображении, которое было изменено с использованием методики сохранения яркости (BP), как описано выше, или на изображении, которое было изменено с помощью упрощенного процесса BP.
Когда начальный критерий искажения установлен, первая часть задания по отображению может отображаться 534 с использованием уровней мощности источника света, которые приводят к тому, что характеристика искажения отображаемого изображения или изображений соответствует критерию искажения. В некоторых вариантах осуществления уровни мощности источника света можно выбирать для каждого кадра видеопоследовательности таким образом, что каждый кадр соответствует требованию искажения. В некоторых вариантах осуществления значения источника света можно выбирать так, чтобы поддерживать постоянное искажение или диапазон искажений, сохранять искажение ниже упомянутого уровня или иначе соответствовать критерию искажения.
Потребляемую мощность можно затем оценивать 536 для определения, соответствует ли мощность, используемая для отображения первой части задания по отображению, параметрам управления ресурсом мощности. Мощность можно распределять, используя фиксированное количество для каждого изображения, видеокадра или другого элемента задания по отображению. Мощность можно также распределять таким образом, чтобы средняя мощность, потребляемая по последовательности элементов задания по отображению, соответствовала требованиям, в то время как мощность, потребляемая для каждого элемента задания по отображению, может изменяться. Другие схемы распределения мощности могут также использоваться.
Когда оценка потребляемой мощности 536 показывает, что потребляемая мощность для первой части задания по отображению не соответствует требованиям ресурса мощности, критерий искажения можно изменять 538. В некоторых вариантах осуществления, в которых кривую «мощность/искажение» можно оценивать, предполагать, вычислять или иначе определять, критерий искажения можно изменять для обеспечения большего или меньшего искажения, которое необходимо для соответствия требованиям ресурса мощности. Хотя кривые «мощность/искажение» зависят от изображения, можно использовать кривую «мощность/искажение» для первого кадра последовательности, для примерного изображения в последовательности или для синтезированного изображения, которое представляет задание по отображению.
В некоторых вариантах осуществления, когда для первой части задания по отображению использовалось больше планируемого количества мощности, и наклон кривой «мощность/искажение» является положительным, критерий искажения можно изменять для обеспечения меньшего искажения. В некоторых вариантах осуществления, когда больше планируемого количества мощности использовалось для первой части задания по отображению, и наклон кривой «мощность/искажение» отрицательный, критерий искажения можно изменять для обеспечения большего искажения. В некоторых вариантах осуществления, когда меньше планируемого количества мощности использовалось для первой части задания по отображению, и наклон кривой «мощность/искажение» отрицательный или положительный, критерий искажения можно изменять для обеспечения меньшего искажения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 37. Эти варианты осуществления обычно содержат устройство c батарейным питанием с ограниченной мощностью. В этих вариантах осуществления оценивают или измеряют 540 заполнение или заряд батареи. Можно также оценивать или вычислять 542 требования мощности задания по отображению. Можно также оценивать или иначе определять 544 начальный уровень мощности источника света. Этот начальный уровень мощности источника света можно определять, используя заряд батареи и требование мощности заданий по отображению, как описано выше для управления электропитанием с постоянной мощностью, или другими способами.
Можно также определять 546 критерий искажения, который соответствует начальному уровню мощности источника света. Этот критерий может быть значением искажения, которое происходит для примерного изображения на начальном уровне мощности источника света. В некоторых вариантах осуществления значение искажения может быть основано на неисправленном изображении, на изображении, измененном с помощью фактического или предполагаемого алгоритма BP, или на другом примерном изображении.
Когда критерий искажения определен 546, оценивают первую часть задания по отображению и выбирают 548 уровень мощности источника света, который приведет к тому, что искажение первой части задания по отображению будет соответствовать критерию искажения. Затем отображают 550 первую часть задания по отображению, используя выбранный уровень мощности источника света, и оценивают или измеряют 552 мощность, потребляемую во время отображения данной части. Когда эта потребляемая мощность не соответствует требованию мощности, критерий искажения можно изменять 554, чтобы привести потребляемую мощность в соответствие с требованием мощности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 38A и 38B. В этих вариантах осуществления устанавливают 560 ресурс мощности, и также устанавливают 562 критерий искажения. Они оба обычно устанавливаются в отношении определенного задания по отображению, такого как видеопоследовательность. Затем выбирают 564 изображение, такое как кадр или набор кадров видеопоследовательности. Затем оценивают 566 уменьшенный уровень мощности источника света для выбранного изображения так, чтобы искажение, являющееся результатом уменьшения уровня мощности источника света, соответствовало критерию искажения. Эта оценка искажения может содержать применение способов предполагаемого или фактического сохранения яркости (BP) для отображения значения для выбранного изображения.
Выбранное изображение можно затем изменять 568 способами BP для компенсации уменьшения уровня мощности источника света. Затем можно измерять 570 фактическое искажение измененного изображения BP и можно определять, соответствует ли это фактическое искажение критерию 572 искажения. Если фактическое искажение не соответствует критерию искажения, то процесс оценки 574 можно корректировать, и уменьшенный уровень мощности источника света можно повторно оценивать 566. Если фактическое искажение на самом деле соответствует критерию искажения, то выбранное изображение можно отображать 576. Потребляемую мощность во время отображения изображения затем измеряют 578 и сравнивают с ограничением ресурса мощности 580. Если потребляемая мощность соответствует ограничению ресурса мощности, то можно выбирать 584 следующее изображение, например следующий набор видеокадров, за исключением случаев, когда задание по отображению закончено 582, в этом случае процесс заканчивается. Если выбирают 584 следующее изображение, то процесс возвращается в точку “B”, где уменьшенный уровень мощности источника света оценивают 566 для этого изображения, и процесс продолжается, как для первого изображения.
Если потребляемая мощность для выбранного изображения не соответствует ограничению ресурса мощности 580, то критерий искажения можно изменять 586, как описано выше для других вариантов осуществления, и выбирать 584 следующее изображение.
Варианты осуществления повышения уровня черного
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для повышения уровня черного для дисплея. Некоторые варианты осуществления используют упомянутый уровень подсветки и выполняют соответствующую тоновую коррекцию яркости, которая и сохраняет яркость, и улучшает уровень черного. Другие варианты осуществления содержат алгоритм модулирования подсветки с конструкцией, которая включает в себя повышение уровня черного. Некоторые варианты осуществления можно осуществлять как расширение или изменение описанных выше вариантов осуществления.
Улучшение сравнения яркости (сравнение целевого дисплея с идеальным дисплеем)
Сравнение яркости, представленное выше в виде формулы в уравнении 7, используется для определения линейного масштабирования значений кодов, которое компенсирует уменьшение подсветки. Это оказалось эффективным в экспериментах с уменьшением мощности до 75%. В некоторых вариантах осуществления с зависящим от изображения модулированием подсветки подсветку можно значительно уменьшать, например ниже 10%, для темных кадров. Для этих вариантов осуществления линейное масштабирование значений кодов, полученное в уравнении 7, может не подходить, так как оно может чрезмерно повышать темные значения. Хотя варианты осуществления, использующие эти способы, могут копировать выходной сигнал с полной мощностью на дисплее с уменьшенной мощностью, это может не приводить к оптимизации выходного сигнала. Так как при отображении с полной мощностью существует подвышенный уровень черного, воспроизведение этого выходного сигнала для темных кадров не обеспечивает преимущества уменьшения уровня черного, что возможно при установке более низкой мощности подсветки. В этих вариантах осуществления можно изменять критерии сравнения и можно получать замену для результата, приведенного в уравнении 7. В некоторых вариантах осуществления сравнивают выходной сигнал идеального дисплея. Идеальный дисплей может иметь нулевой уровень черного и тот же самый максимальный выходной уровень белого=W, как дисплей с полной мощностью. Характеристику этого примерного идеального дисплея в зависимости от значений кодов CV можно выражать в уравнении 22 в зависимости от максимального выходного сигнала W, гаммы дисплея и максимального значения кода.
Уравнение 22 Идеальный дисплей
В некоторых вариантах осуществления примерный LCD дисплей может иметь тот же самый максимальный выходной сигнал W и гамму, но отличный от нуля уровень черного B. Этот примерный LCD дисплей можно моделировать, используя модель GOG, описанную выше для выходного сигнала с полной мощностью. Выходной сигнал масштабируют с помощью относительной мощности подсветки для мощности меньше 100%. Параметры усиления и смещения для модели можно определять с помощью максимального выходного сигнала W и уровня черного B дисплея с полной мощностью, как показано в уравнении 23.
Уравнение 23 Модель с полной мощностью GOG
Выходной сигнал дисплея с уменьшенной мощностью с относительной мощностью подсветки P можно определять с помощью масштабирования результатов с полной мощностью с помощью относительной мощности.
Уравнение 24 Выходной сигнал реального LCD относительно мощности и значения кода
В этих вариантах осуществления значения кодов можно изменять так, чтобы выходные сигналы идеального и реального дисплеев были равны, где только возможно. (Если идеальный выходной сигнал не меньше или больше, чем это возможно с заданной мощностью на реальном дисплее.)
Уравнение 25 Критерии для сравнения выходных сигналов
Некоторые решения вычислений для  в зависимости от x, P, W, B.
Уравнение 26 Соотношения значений кодов для сравнения выходных сигналов
low
high,
Эти варианты осуществления демонстрируют несколько свойств соотношения значения кода для сравнения идеального выходного сигнала на реальном дисплее с ненулевым уровнем черного. В этом случае существует усечение в обеих верхней () и нижней () частях. Они соответствуют усечению входного сигнала в x и x заданного с помощью уравнения 27.
Уравнение 27 Точка усечения
Эти результаты соответствуют предшествующей разработке для других вариантов осуществления, в которых дисплей, как предполагают, имеет нулевой уровень черного, т.е. степень контрастности является бесконечной.
Алгоритм модулирования подсветки
В этих вариантах осуществления теория сравнения яркости, которая внедряет определение уровня черного с помощью выполнения сравнения между дисплеем с заданной мощностью и эталонным дисплеем с нулевым уровнем черного, для определения алгоритма модулирования подсветки. Эти варианты осуществления используют теорию сравнения яркости для определения искажения, которое изображение должно иметь при отображении с мощностью P, по сравнению с тем, которое должно отображаться на идеальном дисплее. Алгоритм модулирования подсветки может использовать максимальное предельное значение мощности и максимальное предельное значение искажения для выбора наименьшей мощности, которая приводит к искажению, которое ниже упомянутого максимального искажения.
«Мощность/искажение»
В некоторых вариантах осуществления при заданном целевом дисплее, определяемом с помощью уровня черного и максимальной яркости при полной мощности, и изображении для отображения можно вычислять искажение при отображении изображения при данной мощности P. Ограниченную мощность и отличный от нуля уровень черного дисплея можно эмулировать на идеальном эталонном дисплее с помощью усечения значений, которые больше яркости дисплея с ограниченной мощностью, и усечения значений, которые ниже уровня черного идеального эталонного дисплея. Искажение изображения можно определять как MSE между значениями кодов исходного изображения и усеченными значениями кодов, однако другие измерения искажения можно использовать в некоторых вариантах осуществления.
Изображение с усечением, определенным с помощью предельных значений усечения, зависящих от мощности значений кодов, введенных в уравнении 27, задают в уравнении 28.
Уравнение 28 Усечение изображений
Искажение между изображением на идеальном дисплее и на дисплее с мощностью P в области пикселей становится равным
Следует заметить, что его можно вычислять, используя гистограмму значений кодов изображения.
Определение функции тоновой коррекции может использоваться для получения эквивалентной формы меры искажения, показанной как уравнение 29.
Уравнение 29 Мера искажения
Эта мера содержит взвешенную сумму ошибок усечения для высоких и низких значений кодов. Кривую «мощность/искажение» можно создавать для изображения, используя выражение уравнения 29. Фиг. 39 - график, на котором показывают кривые «мощность/искажение» для различных примерных изображений. Фиг. 39 показывает график 590 «мощность/искажение» для сплошного белого изображения, график 592 «мощность/искажение» для яркого крупного плана желтого цветка, график 594 «мощность/искажение» для темного слабоконтрастного изображения группы людей, график 596 «мощность/искажение» для сплошного черного изображения и график 598 «мощность/искажение» для яркого изображения серфингиста на волне.
Как можно заметить на фиг. 39, различные изображения могут иметь весьма отличающиеся соотношения «мощность/искажение». В крайних случаях черный кадр 596 имеет минимальное искажение при нулевой мощности подсветки, причем искажение резко повышается, когда мощность увеличивается до 10%. Наоборот, белый кадр 590 имеет максимальное искажение при нулевой подсветке, причем искажение устойчиво уменьшается до быстрого опускания до нуля при 100%-ной мощности. Яркое изображение 598 серфинга показывает устойчивое уменьшение искажения при увеличении мощности. Два других изображения 592 и 594 показывают минимальное искажение на промежуточных уровнях мощности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать алгоритм модулирования подсветки, который работает следующим образом:
1. Вычисляют гистограмму изображения.
2. Вычисляют функцию «мощность/искажение» для изображения.
3. Вычисляют наименьшую мощность с искажением ниже предельного значения искажения.
4. (Дополнительно) ограничивают выбранную мощность, основываясь на верхнем и нижнем предельных значениях обеспечиваемой мощности.
5. Выбирают вычисленную мощность для подсветки.
В некоторых вариантах осуществления, описанных относительно фиг. 40 и 41, значение подсветки 604, выбранное с помощью алгоритма модулирования BL, можно обеспечивать к алгоритму BP и использовать для разработки тоновой коррекции. Показывают среднюю мощность 602 и искажение 606. Верхнее ограничение средней мощности 600, используемой в этом эксперименте, также показано. Так как средняя используемая мощность значительно ниже этого верхнего ограничения, алгоритм модулирования подсветки использует меньше мощности, чем при простом использовании фиксированной мощности, равной этому среднему предельному значению.
Разработка гладкой функции тоновой коррекции.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гладкая функция тоновой коррекции содержит два аспекта разработки. Первый предполагает, что задают параметры для тоновой коррекции и определяют гладкую функцию тоновой коррекции, соответствующую этим параметрам. Второй содержит алгоритм для выбора параметров разработки.
Предполагаемые параметры разработки тоновой коррекции
У соотношения значений кодов, определенного с помощью уравнения 26, существуют неоднородности наклона при усечении до действительного диапазона [cvMin, cvMax]. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения постепенный спад в темной части можно определять аналогично спаду, сделанному в яркой части в уравнении 7. Эти варианты осуществления предполагают и точку максимальной точности (MFP), и точку минимальной точности (LFP), между которыми тоновая кривая соответствует уравнению 26. В некоторых вариантах осуществления тоновую кривую можно создавать так, чтобы она была непрерывной и имела непрерывную первую производную и в MFP, и в LFP. В некоторых вариантах осуществления тоновая кривая может проходить через критические точки (ImageMinCV, cvMin) и (ImageMaxCV, cvMax). В некоторых вариантах осуществления тоновую кривую можно изменять от аффинного увеличения и в верхней, и в нижней частях. Дополнительно предельные значения кодов изображения могут использоваться для определения критических точек вместо использования фиксированных предельных значений. Можно использовать фиксированные предельные значения в этой конструкции, но проблемы могут возникать при большом уменьшении мощности. В некоторых вариантах осуществления эти условия уникально определяют кусочно-квадратичную тоновую коррекцию, как представлено ниже.
Условия:
Уравнение 30 Определение тоновой кривой
Уравнение 31 Наклон тоновой кривой
Наблюдение за непрерывностью тоновой кривой и первой производной в LFP и MFP приводит к:
Уравнение 32 Решения для параметров B, C, E, F тоновой кривой
Конечные точки определяют константы A и D следующим образом:
Уравнение 33 Решения для параметров A и D тоновой кривой
В некоторых вариантах осуществления эти соотношения определяют постепенное увеличение тоновой кривой, предполагая, что MFP/LFP и ImageMaxCV/ImageMinCV доступны. Это не решает вопрос необходимости выбора этих параметров. Дополнительные варианты осуществления содержат способы и системы для выбора этих параметров разработки.
Выбор параметра (MFP/LFP)
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, описанного выше и в соотнесенных заявках, обращаются только к MFP с ImageMaxCV, равным 255, cvMax использовался вместо ImageMaxCV, введенного в этих вариантах осуществления. Описанные ранее варианты осуществления имели линейную тоновую кривую в нижней части из-за сопоставления, основанного на дисплее с полной мощностью, а не на идеальном дисплее. В некоторых вариантах осуществления выбирают MFP так, чтобы у гладкой тоновой кривой был нулевой наклон в верхнем предельном значении, ImageMaxCV. Математически MFP определяют с помощью:
Уравнение 34 Критерий выбора MFP
Решение этого критерия соотносит MFP с верхней точкой усечения и максимальным значением кода:
Уравнение 35 Критерий предварительного выбора MFP
Для небольшого уменьшения мощности, такого как P=80%, эти критерии предварительного выбора MFP работают хорошо. Для большого уменьшения мощности эти варианты осуществления могут улучшать результаты ранее описанных вариантов осуществления.
В некоторых вариантах осуществления выбирают критерий выбора MFP, соответствующий большему уменьшению мощности. Использование значения ImageMaxCV непосредственно в уравнении 35 может вызывать проблемы. В изображениях, где мощность низкая, ожидают низкое максимальное значение кода. Если известно, что максимальное значение кода в изображении ImageMaxCV небольшое, то уравнение 3 дает корректное значение для MFP, но в некоторых случаях значение ImageMaxCV или неизвестно, или большое, что может привести к некорректным, т.е. отрицательным, значениям MFP. В некоторых вариантах осуществления, если максимальное значение кода неизвестно или слишком высокое, то дополнительное значение можно выбирать для ImageMaxCV и применять в приведенном выше результате вычисления.
В некоторых вариантах осуществления k можно определять как параметр, определяющий наименьшую часть усеченного значения , которое может иметь MFP. Затем k можно использовать для определения, корректно ли значение MFP, вычисленное с помощью уравнения 35, т.е.
Уравнение 36 Критерий «корректности» MFP
Если вычисленное значение MFP некорректно, то значение MFP можно определять так, чтобы оно было наименьшим корректным значением, и необходимое значение ImageMaxCV можно определять в уравнении 37. Значения MFP и ImageMaxCV могут затем использоваться для определения тоновой кривой так, как обсуждается ниже.
Уравнение 37 Корректировка ImageMaxCV
Этапы для выбора MFP некоторых вариантов осуществления представлены ниже:
1. Вычисляют значение-кандидат MFP, используя ImageMaxCV (или CVMax, если недоступно).
2. Проверяют корректность, используя уравнение 36.
3. Если значение некоррктно, то определяют MFP, основываясь на части k усечения значения кода.
4. Вычисляют новое значение ImageMaxCV, используя уравнение 37.
5. Вычисляют гладкую функцию тоновой коррекции, используя MFP, ImageMaxCV и мощность.
low
Аналогичные методики можно применять для выбора LFP в темной части, используя ImageMinCV и x.
Примерные конфигурации тоновой кривой, основанные на алгоритмах разработки гладкой тоновой кривой и автоматическом выборе параметров, показаны на фиг. 42-45. Фиг. 42 и 43 показывают примерную конфигурацию тоновой кривой, где был выбран уровень мощности подсветки 11%. Показана линия 616, соответствующая линейной секции конфигурации тоновой кривой между MFP 610 и LFP 612. Тоновая кривая 614 изгибается далеко от линии 616 выше MFP 610 и ниже LFP 612, но совпадает с линией 616 между LFP 612 и MFP 610. Фиг. 41 является увеличенным изображением темной области конфигурации тоновой кривой на фиг. 42. LFP 612 ясно видно и можно заметить, нижняя тоновая кривая 620 изгибается далеко от линейного продолжения 622.
Фиг. 44 и 45 показывают примерные конфигурации тоновой кривой, где уровень подсветки был выбран в 89% от максимальной мощности. Фиг. 44 показывает линию 634, совпадающую с линейной частью тоновой кривой. Линия 634 представляет характеристику идеального дисплея. Тоновая кривая 636 отклоняется 636, 638 от линейного представления идеального дисплея 634 выше MFP 630 и ниже LFP 632. Фиг. 45 показывает увеличенное представление темной части конфигурации 636 тоновой кривой ниже LFP 640, где тоновая кривая 642 отклоняется от продолжения линии для идеального дисплея 644.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вычисление искажения можно изменять с помощью изменения вычисления ошибки между идеальным и реальным выводимыми изображениями. В некоторых вариантах осуществления MSE можно заменять суммой искаженных пикселей. В некоторых вариантах осуществления ошибку усечения в верхней и нижней областях можно взвешивать по-разному.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать модуль определения внешнего освещения. Если модуль определения внешнего освещения доступен, то этот модуль определения может использоваться для изменения показателя искажения, включающего в себя влияние внешнего освещения и отражение экрана. Он может использоваться для изменения показателя искажения и, следовательно, алгоритма модулирования подсветки. Информация о внешнем освещении может использоваться также для управления разработкой тоновой кривой с помощью указания соответствующей перцепционной точки усечения в черной части.
Варианты осуществления сохранения цвета
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат системы и способы для сохранения характеристики цвета при увеличении яркости изображения. В некоторых вариантах осуществления сохранение яркости содержит сопоставление палитры полной мощности с меньшей палитрой дисплея с уменьшенной мощностью. В некоторых вариантах осуществления различные способы используются для сохранения цвета. Некоторые варианты осуществления сохраняют оттенок/насыщенность цвета в обмен на уменьшение увеличения яркости.
Некоторые описанные выше варианты осуществления без сохранения цвета обрабатывают каждый независимо работающий канал цвета, чтобы обеспечить соответствие яркости на каждом канале цвета. В этих вариантах осуществления без сохранения цвета у высоконасыщенного или яркого цвета может уменьшаться насыщенность и/или изменяться оттенок после обработки. Сохраняющие цвет варианты осуществления реагируют на эти дефекты цвета, но в некоторых случаях могут немного уменьшать увеличение яркости.
Некоторые сохраняющие цвет варианты осуществления могут также использовать операцию усечения, когда низкочастотный и высокочастотный каналы повторно объединяют. Независимое усечение каждого канала цвета может также приводить к изменению цвета. В вариантах осуществления, использующих сохраняющее цвет усечение, операция усечения может использоваться для сохранения оттенка/насыщенности. В некоторых случаях это сохраняющее цвет усечение может уменьшать яркость усеченных значений ниже значений в других вариантах осуществления без сохранения цвета.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 46. В этих вариантах осуществления считывают входное изображение 650 и определяют 652 значения кода, соответствующие различным каналам цвета для упомянутого расположения пикселя. В некоторых вариантах осуществления входное изображение может иметь формат, в котором существует отдельная информация канала цвета, зарегистрированная в графическом файле. В примерном варианте осуществления изображение может быть зарегистрировано с помощью красного, зеленого и синего (RGB) каналов цвета. В других вариантах осуществления графический файл может быть зарегистрирован в формате «голубой, сиреневый, желтый, черный» (CMYK), Lab, YUV или в другом формате. Входное изображение может иметь формат, содержащий отдельный канал яркости, такой как Lab, или формат без отдельного канала яркости, такой как RGB. Когда у графического файла нет данных отдельного канала цвета, которые легко доступны, графический файл можно преобразовывать в формат с данными канала цвета.
Когда значения кодов для каждого канала цвета определены 652, затем определяют 654 максимальное значение кода среди значений кодов канала цвета. Это максимальное значение кода можно затем использовать для определения параметров модели 656 корректировки значения кода. Модель корректировки значения кода можно создавать разными способами. В некоторых вариантах осуществления можно использовать кривую тоновой коррекции, функцию усиления или другие модели корректировки. В примерных вариантах осуществления можно использовать кривую тоновой коррекции, которая увеличивает яркость изображения в ответ на установку уменьшенной мощности подсветки. В некоторых вариантах осуществления модель корректировки значения кода может содержать кривую тоновой коррекции, которая описана выше относительно других вариантов осуществления. Кривую корректировки значения кода можно затем применять 658 к каждому из значений кодов канала цвета. В этих вариантах осуществления применение кривой корректировки значения кода приведет к одинаковому значению усиления, применяемому для каждого канала цвета. Когда корректировки выполнены, процесс продолжается для каждого пикселя 660 в изображении.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 47. В этих вариантах осуществления входное изображение считывают 670 и выбирают расположение первого пикселя 672. Значения кодов для первого канала цвета определяют 674 для выбранного расположения пикселя и значения кода для второго канала цвета определяют 676 для выбранного расположения пикселя. Эти значения кодов затем анализируют и одно из них выбирают 678, основываясь на критерии выбора значения кода. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать максимальное значение кода. Это выбранное значение кода можно затем использовать в качестве вводимой информации для генератора 680 модели корректировки значения кода, который создает модель. Модель можно затем применять 682 и к первому, и ко второму значениям кодов канала цвета по существу с равным усилением, применяемым к каждому каналу. В некоторых вариантах осуществления значение усиления, полученное из модели корректировки, можно применять ко всем каналам цвета. Обработка может затем переходить к следующему пикселю 684, пока все изображение не будет обработано.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 48. В этих вариантах осуществления входное изображение 690 вводят в систему. Изображение затем фильтруют 692 для создания изображения первого частотного диапазона. В некоторых вариантах осуществления оно может быть низкочастотным изображением или изображением некоторого другого частотного диапазона. Можно также создавать изображение второго частотного диапазона 694. В некоторых вариантах осуществления изображение второго частотного диапазона можно создавать с помощью вычитания изображения первого частотного диапазона из входного изображения. В некоторых вариантах осуществления, где изображение первого частотного диапазона является низкочастотным (НЧ) изображением, изображение второго частотного диапазона может быть высокочастотным (ВЧ) изображением. Значение кода для первого канала цвета в изображении первого частотного диапазона можно затем определять 696 для расположения пикселя, и значение кода для второго канала цвета в изображении первого частотного диапазона можно также определять 698 в расположении пикселя. Одно из значений кодов канала цвета затем выбирают 700 при сравнении значений кодов или их характеристик. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать максимальное значение кода. Модель корректировки можно затем создавать или к ней можно обращаться 702, используя выбранное значение кода в качестве входной информации. Это может привести к коэффициенту усиления, который можно применять 704 к первому значению кода канала цвета и ко второму значению кода канала цвета.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 49. В этих вариантах осуществления входное изображение 710 можно вводить в блок 712 выбора пикселя, который может идентифицировать пиксель, который будет откорректирован. Первое считывающее устройство 714 значения кода канала цвета может считывать значение кода для выбранного пикселя для первого канала цвета. Второе считывающее устройство 716 значения кода канала цвета может также считывать значение кода для второго канала цвета в выбранном расположении пикселя. Эти значения кодов можно анализировать в модуле 718 анализа, где одно из значений кодов выбирают, основываясь на характеристике значения кода. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать максимальное значение кода. Это выбранное значение кода можно затем вводить на генератор 720 модели или блок выбора модели, который может определять значение или модель усиления. Это значение или модель усиления можно затем применять 722 к обоим значениям кода канала цвета независимо от того, было ли значение кода выбрано модулем 718 анализа. В некоторых вариантах осуществления к входному изображению можно обращаться 728 при применении модели. Управление можно затем передавать 726 назад в блок 712 выбора пикселя для выполнения итерации по другим пикселям в изображении.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 50. В этих вариантах осуществления входное изображение 710 можно вводить в фильтр 730 для получения изображения 732 первого частотного диапазона и изображения 734 второго частотного диапазона. Изображение первое частотного диапазона можно преобразовывать для обеспечения доступа к значениям 736 кодов отдельных каналов цвета. В некоторых вариантах осуществления входное изображение может обеспечивать доступ к значениям кодов канала цвета без какого-либо преобразования. Можно определять значение кода для первого канала цвета первого частотного диапазона 738 и можно определять значение кода для второго канала цвета первого частотного диапазона 740.
Эти значения кода можно вводить в анализатор 742 характеристики значения кода, который может определять характеристики значения кода. Блок 744 выбора значения кода может затем выбирать одно из значений кодов, основываясь на анализе значения кода. Этот выбор можно затем вводить на блок выбора или генератор 746 модели корректировки, который создает или выбирает значение усиления или сопоставление усиления, основываясь на выборе значения кода. Значение или сопоставление усиления можно затем применять 748 к значениям кодов первого частотного диапазона для обоих каналов цвета в откорректированном пикселе. Этот процесс можно повторять, пока все изображение первого частотного диапазона не будет откорректировано 750. Сопоставление усиления можно также применять 753 к изображению второго частотного диапазона 734. В некоторых вариантах осуществления постоянный коэффициент усиления можно применять ко всем пикселям в изображении второго частотного диапазона. В некоторых вариантах осуществления изображение второго частотного диапазона может быть высокочастотной версией входного изображения 710. Откорректированное изображение первого частотного диапазона 750 и откорректированное изображение второго частотного диапазона 753 можно складывать или иначе объединять 754 для создания откорректированного выходного изображения 756.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 51. В этих вариантах осуществления входное изображение 710 можно посылать в фильтр 760 или в некоторое другое средство обработки для деления изображения на множество изображений частотных диапазонов. В некоторых вариантах осуществления фильтр 760 может содержать низкочастотный (НЧ) фильтр и процессор для вычитания НЧ изображения, созданного с помощью НЧ фильтра, из входного изображения для создания высокочастотного (ВЧ) изображения. Модуль 760 фильтрации может выводить два или большее количество изображений 762, 764 в определенном частотном диапазоне. У изображения первого частотного диапазона 762 могут быть данные канала цвета для первого канала цвета 766 и второго канала цвета 768. Значения кодов для этих каналов цвета можно посылать в блок 770 оценки характеристики значения кода и/или блок 772 выбора значения кода. Этот процесс приводит к выбору одного из значений кодов канала цвета. В некоторых вариантах осуществления выбирают максимальное значение кода из данных канала цвета для определенного расположения пикселя. Это выбранное значение кода можно передавать на генератор 774 режима корректировки, который создает модель корректировки значения кода. В некоторых вариантах осуществления эта модель корректировки может содержать сопоставление усиления или значение усиления. Эту модель корректировки можно затем применять 776 к каждому из значений кодов канала цвета для пикселя при анализе. Этот процесс можно повторять для каждого пикселя в изображении, что приводит к откорректированному изображению 778 первого частотного диапазона.
Изображение 764 второго частотного диапазона можно дополнительно корректировать с помощью отдельной функции 765 усиления для увеличения его значений кодов. В некоторых вариантах осуществления корректировку можно не применять. В других вариантах осуществления постоянный коэффициент усиления можно применять ко всем значения кода в изображении второго частотного диапазона. Это изображение второго частотного диапазона можно объединять с откорректированным изображением 778 первого частотного диапазона для формирования откорректированного объединенного изображения 781.
В некоторых вариантах осуществления применение модели корректировки к изображению первого частотного диапазона и/или применение функции усиления к изображению второго частотного диапазона могут привести к тому, что некоторые значения кода изображения будут превышать диапазон формата изображения или устройства отображения. В этих случаях значения кода, возможно, необходимо «обрезать» до необходимого диапазона. В некоторых вариантах осуществления может использоваться процесс 782 усечения с сохранением цвета. В этих вариантах осуществления значения кодов, которые выходят за пределы упомянутого диапазона, можно обрезать способом, который сохраняет зависимость между значениями цвета. В некоторых вариантах осуществления можно вычислять коэффициент, который не больше максимального необходимого значения диапазона, деленного на максимальное значение кода канала цвета для пикселя при анализе. Это приведет к коэффициенту «усиления», который меньше единицы, и это уменьшит значение кода, которое «больше обычного размера», до максимального значения необходимого диапазона. Это значение «усиления» или усечения можно применять ко всем значениям кодов канала цвета для сохранения цвета пикселя, уменьшая все значения кодов до значений, которые меньше или равны максимальному значению или упомянутому диапазону. Применение этого усечения обрабатывает результаты в откорректированном выходном изображении 784, у которого все значения кодов находятся в пределах упомянутого диапазона и которое сохраняет соотношение между цветами для значений кодов.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 52. В этих вариантах осуществления сохраняющее цвет усечение используют для сохранения соотношения между цветами при ограничении значений кодов в упомянутом диапазоне. В некоторых вариантах осуществления объединенное откорректированное изображение 792 может соответствовать объединенному откорректированному изображению 781, описанному относительно фиг. 51. В других вариантах осуществления объединенное откорректированное изображение 792 может быть любым другим изображением, у которого есть значения кодов, которые необходимо обрезать до упомянутого диапазона.
В этих вариантах осуществления определяют 794 значение кода первого канала цвета и определяют 796 значение кода второго канала цвета для упомянутого расположения пикселя. Эти значения кодов канала цвета 794, 796 оценивают в блоке 798 вычисления характеристики значения кода для определения выбранной характеристики значения кода и выбора значения кода канала цвета. В некоторых вариантах осуществления выбранная характеристика будет максимальным значением, и более высокое значение кода будет выбрано в качестве вводимой информации для генератора 800 корректировки. Выбранное значение кода может использоваться в качестве вводимой информации для генерации 800 корректировки усечения. В некоторых вариантах осуществления эти корректировки уменьшают максимальное значение кода до значения в пределах упомянутого диапазона. Эти корректировки усечения можно затем применять ко всем значениям кода канала цвета. В примерном варианте осуществления значения кодов первого канала цвета и второго канала цвета будут уменьшать 802 с помощью одинакового коэффициента, таким образом сохраняя соотношение двух значений кодов. Применение этого процесса ко всем пикселям в изображении приведет к выводу изображения 804 со значениями кодов, которые находятся в пределах упомянутого диапазона.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 53. В этих вариантах осуществления способы осуществляют в области RGB, управляя усилением, применяемым ко всем трем компонентам цвета, основываясь на максимальном компоненте цвета. В этих вариантах осуществления входное изображение 810 обрабатывают с помощью декомпозиции 812 частот. В примерном варианте осуществления низкочастотный (НЧ) фильтр 814 применяют к изображению для создания НЧ изображения 820, которое затем вычитают из входного изображения 810 для создания высокочастотного (ВЧ) изображения 826. В некоторых вариантах осуществления пространственный 5x5 выпрямительный фильтр может использоваться для НЧ фильтрации. В каждом пикселе в НЧ изображении 820 максимальное значение трех каналов цвета (R, G и B) выбирают 816 и вводят в блок 818 сопоставления НЧ усиления, который выбирает соответствующую функцию усиления, которую будут применять ко всем значениям канала цвета для этого определенного пикселя. В некоторых вариантах осуществления усиление в пикселе со значениями [r, g, b] можно определять с помощью 1-D LUT, индексированным с помощью максимального значения (r, g, b). Усиление для значения x можно получать из значения тоновой кривой фотометрического соответствия, описанной выше, в значении x, деленном на x.
Функцию 834 усиления можно также применять к ВЧ изображению 826. В некоторых вариантах осуществления функция 834 усиления может быть постоянным коэффициентом усиления. Это измененное ВЧ изображение объединяют 830 с откорректированным НЧ изображением для формирования выходного изображения 832. В некоторых вариантах осуществления выходное изображение 832 может содержать значения кодов, которые находятся вне диапазона для приложения. В этих вариантах осуществления процесс усечения можно применять, как объяснено выше относительно фиг. 51 и 52.
В некоторых описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения можно разрабатывать модель корректировки значений кодов для НЧ изображения так, чтобы для пикселей, для которых максимальный компонент цвета ниже параметра, например точки максимальной точности, усиление компенсировало уменьшение уровня мощности подсветки. Низкочастотное усиление постепенно уменьшается к 1 на границе цветовой палитры таким образом, что обработанный низкочастотный сигнал остается в пределах палитры.
В некоторых вариантах осуществления обработка ВЧ сигнала может не зависеть от выбора обработки низкочастотного сигнала. В вариантах осуществления, которые компенсируют уменьшение мощности подсветки, ВЧ сигнал можно обрабатывать с постоянным усилением, которое сохраняет контраст, когда мощность уменьшают. Формула для усиления ВЧ сигнала в зависимости от полного и уменьшенного уровней подсветки и гаммы дисплея приведена в 5. В этих вариантах осуществления увеличение ВЧ контраста устойчиво против искажения, так как усиление является обычно небольшим, например усиление равно 1,1 для 80%-ного уменьшения мощности и гаммы 2,2.
В некоторых вариантах осуществления результат обработки НЧ сигнала и ВЧ сигнала суммируют и обрезают. Усечение можно применять ко всему вектору выборок RGB в каждом пикселе, масштабируя все три компонента одинаково так, чтобы наибольший компонент был масштабирован к 255. Усечение происходит, когда увеличенное ВЧ значение, добавленное к НЧ значению, превышает 255, и обычно важно только для ярких сигналов с высоким контрастом. В общем случае НЧ сигнал, как гарантируют, не превышает верхнее предельное значение, введенное конструкцией LUT. ВЧ сигнал может вызывать усечение в сумме, но отрицательные значения ВЧ сигнала никогда не будут обрезаться, таким образом поддерживая некоторый контраст, даже когда усечение действительно происходит.
В вариантах осуществления настоящего изобретения могут пытаться оптимизировать яркость изображения или в них могут пытаться оптимизировать сохранение или согласование цветов, увеличивая яркость. Обычно существует согласование между изменением цвета и установкой максимальной светимости или яркости. Когда предотвращают изменение цвета, обычно ухудшается яркость. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут пытаться балансировать выбор оптимального соотношения между изменением цвета и яркостью с помощью формирования взвешенного усиления, относящегося к каждому компоненту цвета, как показано в уравнении 38.
Уравнение 38 Взвешенное усиление
Это взвешенное усиление изменяется между максимальным соответствием яркости при альфе 0 до минимального количества дефектов цвета изображения при альфе 1. Следует отметить, что когда все значения кодов ниже параметра MFP, все три усиления равны.
Основанные на модели дисплея связанные с искажением варианты осуществления
Термин «масштабирование подсветки» может относиться к методике уменьшения подсветки LCD и одновременного изменения данных, посылаемых в LCD для компенсации уменьшения подсветки. Главным аспектом этой методики является выбор уровня подсветки. Варианты осуществления настоящего изобретения могут выбирать уровень освещенности подсветки в LCD, используя модулирование подсветки или для экономии потребляемой мощности, или для улучшения динамического контраста. Способы, используемые для решения этой проблемы, могут делиться на зависимые от изображения методики и независимые от изображения методики. Зависящие от изображения методики могут иметь цель ограничения количества усечений, внесенных с помощью последующей обработки компенсации подсветки изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать оптимизацию для выбора уровней подсветки. Для заданного изображения подпрограмма оптимизации может выбирать уровень подсветки для минимизации искажения между изображением, как оно появилось бы на гипотетическом эталонном дисплее, и изображением, как оно появляется на реальном дисплее.
Следующие термины можно использовать для описания элементов вариантов осуществления настоящего изобретения:
1. Модель эталонного дисплея: модель эталонного дисплея может представлять необходимый выходной сигнал от дисплея, такого как LCD. В некоторых вариантах осуществления модель эталонного дисплея может моделировать идеальный дисплей с нулевым уровнем черного или дисплей с неограниченным динамическим диапазоном.
2. Модель реального дисплея: модель выходного сигнала реального дисплея. В некоторых вариантах осуществления выходной сигнал реального дисплея можно моделировать для различных уровней подсветки, и реальный дисплей можно моделировать, как имеющий ненулевой уровень черного. В некоторых вариантах осуществления алгоритм выбора подсветки может зависеть от степени контрастности дисплея через этот параметр.
3. Сохранение яркости (BP): обработка исходного изображения для компенсации уменьшения уровня подсветки. Изображение, когда оно появляется на реальном дисплее, является выходным сигналом модели дисплея на данном уровне подсветки изображения с увеличенной яркостью. Некоторые примерные случаи:
• Отсутствие сохранения яркости: необработанные данные изображения посылают в панель LCD. В этом случае алгоритм выбора подсветки изменяет только подсветку, соответственно, яркость не сохраняется.
• Компенсация с линейным увеличением яркости. Изображение обрабатывают, используя простое аффинное преобразование для компенсации уменьшения подсветки. Хотя этот простой алгоритм сохранения яркости жертвует качеством изображения, если фактически используется для компенсации подсветки, он является эффективным инструментом для выбора значения подсветки.
• Сопоставление тоновой коррекции: изображение обрабатывают, используя сопоставление тоновой коррекции, которое может содержать линейные и нелинейные сегменты. Сегменты могут использоваться для ограничения усечения и увеличения контраста.
4. Показатель искажения. Модель дисплея и алгоритм сохранения яркости могут использоваться для определения изображения, как оно появилось бы на реальном дисплее. Затем можно вычислять искажение между этим выходным сигналом и изображением на эталонном дисплее. В некоторых вариантах осуществления искажение можно вычислять, основываясь только на одних значениях кодов изображения. Искажение зависит от выбора показателя ошибок, в некоторых вариантах осуществления может использоваться среднеквадратическая ошибка.
5. Критерии оптимизации. Искажение можно минимизировать, подвергая различным ограничениям. Например, в некоторых вариантах осуществления могут использоваться следующие критерии:
• минимизируют искажение в каждом кадре видеопоследовательности,
• минимизируют максимальное искажение, являющееся результатом ограничения среднего значения подсветки,
• минимизируют среднее искажение, являющееся результатом ограничения среднего значения подсветки.
Модели дисплея
Max
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться модель GoG и для модели эталонного дисплея, и для модели реального дисплея. Эту модель можно изменять для масштабирования, основываясь на уровне подсветки. В некоторых вариантах осуществления эталонный дисплей можно моделировать как идеальный дисплей с нулевым уровнем черного и максимальным выходным сигналом W. Реальный дисплей можно моделировать как дисплей, имеющий тот же самый максимальный сигнал W при полной подсветке и уровень черного B при полной подсветке. Степень контрастности - W/B. Степень контрастности является бесконечной, когда уровень черного равен нулю. Эти модели можно выражать математически, используя CV для обозначения максимального значения кода изображения в приведенных ниже уравнениях.
Уравнение 39 Выходной сигнал модели эталонного (идеального) дисплея
Для реального LCD с максимальным выходным сигналом W и минимальным выходным сигналом B на полном уровне подсветки, т.е. P=1, выходной сигнал моделируют, как масштабирование с относительным уровнем подсветки P. Степень контрастности CR=W/B не зависит от уровня подсветки.
Уравнение 40 Модель реального LCD
Сохранение яркости
max
В этом примерном варианте осуществления используется процесс BP, основанный на простом увеличении и усечении, причем увеличение выбирают так, чтобы компенсировать уменьшение подсветки, когда это возможно. Следующее уравнение показывает изменение тоновой коррекции, которая обеспечивает соответствие яркости между эталонным дисплеем и реальным дисплеем при данной подсветке. И максимальный выходной сигнал, и уровень черного реального дисплея масштабируют с помощью подсветки. Следует отметить, что выходной сигнал реального дисплея ограничен ниже масштабированного максимального выходного сигнала и выше масштабированного уровня черного. Это соответствует усечению яркости, соответствующему выходному сигналу тоновой коррекции, к 0 и CV.
Уравнение 41 Критерий для согласования выходных сигналов
Предельные значения усечения на cv' подразумевают предельные значения усечения на диапазоне соответствующей яркости.
Уравнение 42 Предельные значения усечения
Уравнение 43 Точки усечения
Тоновая кривая обеспечивает соответствие выходного сигнала для значения кода выше минимума и ниже максимума, причем минимум и максимум зависят от относительной мощности подсветки P и степени контрастности реального дисплея CR=W/B.
Вычисление искажения
Ideal
Ideal
Различные измененные изображения, созданные и используемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут быть описаны в отношении фиг. 54. Исходное изображение I 840 может использоваться в качестве вводимой информации при создании каждого из этих примерных измененных изображений. В некоторых вариантах осуществления исходное входное изображение 840 обрабатывают 842 для получения идеального выходного сигнала Y 844. Процессор идеального изображения, эталонный дисплей 842, может предполагать, что идеальный дисплей имеет нулевой уровень черного. Этот выходной сигнал Y 844 может представлять исходное изображение 840, которое можно увидеть на эталонном (идеальном) дисплее. В некоторых вариантах осуществления, предполагая, что уровень подсветки задан, можно вычислять искажение, вызванное с помощью представления изображения с этим уровнем подсветки на реальном LCD.
actual
В некоторых вариантах осуществления сохранение яркости 846 может использоваться для создания изображения I' 850 из изображения I 840. Изображение I' 850 можно затем посылать в процессор реального LCD 854 наряду с выбранным уровнем подсветки. Результирующий выходной сигнал называют Y 858.
Модель эталонного дисплея может эмулировать выходной сигнал реального дисплея при использовании входного изображения I* 852.
emulated
Выходной сигнал реального LCD 854 является результатом прохождения исходного изображения I 840 через функцию 846 тоновой коррекции соответствующей яркости для получения изображения I' 850. Он может не точно воспроизводить эталонный выходной сигнал в зависимости от уровня подсветки. Однако выходной сигнал реального дисплея можно эмулировать на эталонном дисплее 842. Изображение I* 852 обозначает данные изображения, посылаемые к эталонному дисплею 842 для эмулирования выходного сигнала реального дисплея, таким образом создавая Y 860. Изображение I* 852 создают, обрезая изображение I 840 до диапазона, определенного точками усечения, определенными выше в уравнении 43 и в другом месте. В некоторых вариантах осуществления I* можно описывать математически, как:
Уравнение 44 Усечение изображения
В некоторых вариантах осуществления искажение можно определять, как различие между выходным сигналом эталонного дисплея с изображением I и выходным сигналом реального дисплея с уровнем подсветки P и изображением I'. Поскольку изображение I* эмулирует выходной сигнал реального дисплея на эталонном дисплее, искажение между эталонным и реальным дисплеем равно искажению между изображениями I и I*, оба на эталонном дисплее.
Уравнение 45
Так как оба изображения отображают на эталонном дисплее, искажение можно измерять только между данными изображения, без необходимости вывода на дисплей.
Уравнение 46
Мера искажения изображения
Приведенный выше анализ показывает, что искажение между представлением изображения I 840 на эталонном дисплее и представлением на реальном дисплее эквивалентно искажению между изображениями I 840 и I* 852, оба на эталонном дисплее. В некоторых вариантах осуществления для определения искажения между изображениями можно использовать показатель поточечного искажения. При заданном поточечном искажении d, искажение между изображениями можно вычислять, суммируя различие между изображениями I и I*. Поскольку изображения I* эмулирует соответствие яркости, ошибка состоит из усечения в верхнем и нижнем предельных значениях. В некоторых вариантах осуществления нормализованная гистограмма изображения h(x) может использоваться для определения искажения изображения относительно мощности подсветки.
Уравнение 47
Кривая подсветки относительно искажения
При заданном эталонном дисплее, реальном дисплее, определении искажения и изображении, искажение можно вычислять для диапазона уровней подсветки. При объединении, эти данные искажения могут формировать кривую подсветки относительно искажения. Кривую подсветки относительно искажения можно показывать, используя типовой кадр, который является тусклым изображением вида из темной комнаты, и модель идеального дисплея с нулевым уровнем черного, модель реального LCD со степенью контрастности 1000:1 и показателем ошибки - среднеквадратической ошибкой MSE. Фиг. 55 - график гистограммы значений кодов изображения для этого примерного изображения.
В некоторых вариантах осуществления кривую искажения можно вычислять с помощью вычисления искажение для диапазона значений подсветки, используя гистограмму. Фиг. 56 - график примерной кривой искажения, соответствующей гистограмме на фиг. 55. Для этого примерного изображения, при низких значениях подсветки, сохранение яркости не может эффективно компенсировать уменьшение подсветки, что приводит к резкому увеличению искажения 880. На высоких уровнях подсветки ограниченная степень контрастности приводит к тому, что уровень черного поднимается 882 по сравнению с идеальным дисплеем. Существует минимальное искажение, и в некоторых вариантах осуществления самое низкое значение подсветки, дающее это минимальное искажение 884, можно выбирать с помощью алгоритма минимального искажения.
Алгоритм оптимизации
В некоторых вариантах осуществления кривая искажения, например, показанная на фиг. 56, может использоваться для выбора значения подсветки. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать мощность минимального искажения для каждого кадра. В некоторых вариантах осуществления, когда значение минимального искажения не уникально, можно выбирать наименьшую мощность 884, которая дает это минимальное искажение. Результаты, применяющие этот критерий оптимизации к короткому DVD клипу, показаны на фиг. 57, на котором изображена выбранная мощность подсветки относительно номера видеокадра. В этом случае средняя выбранная подсветка 890 составляет примерно 50%.
Зависимость изображения
Чтобы показать зависимость от изображения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, выбрали примерные тестовые изображения с изменяющимся содержимым, и искажение в этих изображениях вычислили для диапазона значений подсветки. Фиг. 39 - график подсветки относительно кривых искажения для этих примерных изображений. Фиг. 39 содержит графики для: изображения 596, полностью черного изображения; изображения B 590, полностью белого изображения; изображения C 594, очень тусклой фотографии группы людей, и изображения D 598, яркого изображения серфингиста на волне.
Следует отметить, что форма кривой сильно зависит от содержимого изображения. Это следовало ожидать, поскольку уровень подсветки компенсирует искажение из-за потери яркости и искажение из-за поднятого уровня черного. Черное изображение 596 имеет наименьшее искажение при низкой подсветке. Белое изображение 590 имеет наименьшее искажение при полной подсветке. Тусклое изображение 594 имеет наименьшее искажение на промежуточном уровне подсветки, при котором конечная степень контрастности используется в качестве эффективного средства уравновешивания поднятия уровня черного и уменьшения яркости.
Степень контрастности
Степень контрастности дисплея можно вводить при определении реального дисплея. Фиг. 58 показывает определение подсветки минимального искажения MSE для различных степеней контрастности реального дисплея. Следует отметить, что при предельном значении степени 900 контрастности, равном 1:1, подсветка минимального искажения зависит от среднего уровня сигнала изображения (ASL). В противоположном крайнем значении бесконечной степени контрастности (нулевой уровень черного), подсветка минимального искажения зависит от максимального значения 902 изображения.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модель эталонного дисплея может содержать модель дисплея с идеальным нулевым уровнем черного. В некоторых вариантах осуществления модель эталонного дисплея может содержать эталонный дисплей, выбранный с помощью модели визуальной яркости, и в некоторых вариантах осуществления модель эталонного дисплея может содержать модуль определения внешнего освещения.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модель реального дисплея может содержать работающую на пропускание модель GoG с конечным уровнем черного. В некоторых вариантах осуществления модель реального дисплея может содержать модель для прозрачно-отражающего дисплея, где выходной сигнал моделируют как зависящий и от внешнего освещения, и от отражающей части дисплея.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сохранение яркости (BP) в процессе выбора подсветки может содержать линейное увеличение с усечением. В других вариантах осуществления процесс выбора подсветки может содержать операторы тоновой коррекции с постепенным спадом и/или двухканальный алгоритм BP.
В некоторых вариантах осуществления настоящих изобретений показатель искажения может содержать среднеквадратическую ошибку (MSE) в значениях кода изображения, как поточечный показатель. В некоторых вариантах осуществления показатель искажения может содержать показатели ошибок в точке, включающие в себя сумму абсолютных различий, количество усеченных пикселей и/или основанные на гистограмме показатели процентиля.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения критерии оптимизации могут содержать выбор уровня подсветки, который минимизирует искажение в каждом кадре. В некоторых вариантах осуществления критерии оптимизации могут содержать ограничения среднего значения мощности, которые минимизируют максимальное искажение или минимизируют среднее искажение.
Варианты осуществления LCD с динамическим контрастом Жидкокристаллические дисплеи (LCD) обычно страдают от ограниченной степени контрастности. Например, уровень черного для дисплея можно поднимать из-за рассеяния подсветки или других проблем. Это может привести к тому, что черные области будут выглядеть серыми, а не черными. При модулировании подсветки можно уменьшать эту проблему с помощью понижения уровня подсветки и связанного с ним рассеяния, таким образом также уменьшая уровень черного. Однако, при использовании без компенсации, эта методика будет иметь нежелательный эффект уменьшения яркости дисплея. Компенсация изображения может использоваться для восстановления яркости дисплея, которая потеряна из-за уменьшения силы света подсветки. Компенсация обычно ограничена восстановлением яркости дисплея с полной мощностью.
Некоторые описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения содержат модулирование подсветки, которое сосредоточено на экономии потребляемой мощности. В этих вариантах осуществления цель состоит в воспроизведения выходного сигнала с полной мощностью на более низких уровнях подсветки. Это можно обеспечивать с помощью одновременного уменьшения силы света подсветки и увеличения яркости изображения. Увеличение уровня черного или динамического контраста является благоприятным побочным эффектом в этих вариантах осуществления. В этих вариантах осуществления цель состоит в обеспечении повышения качества изображения. Некоторые варианты осуществления могут привести к следующим улучшениям качества изображения:
1. Более низкий уровень черного из-за уменьшения подсветки.
2. Улучшенная насыщенность темных цветов из-за уменьшения рассеяния, вызванного уменьшением подсветки.
3. Улучшение яркости, если используется более сильная компенсация, чем уменьшение подсветки.
4. Улучшенный динамический контраст, т.е. максимальное значение в ярком кадре последовательности, деленное на минимальное значение в темном кадре.
5. Контраст ключевых кадров в темных кадрах.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечивать одно или большее количество из этих преимуществ через две основных методики: выбор подсветки и компенсацию изображения. Одной из сложных проблем является необходимость устранения нежелательных дефектов мерцания видеоизображения, когда и подсветка, и изображение, которое компенсируют, изменятся по яркости. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать целевую тоновую кривую для уменьшения возможности нежелательных мерцаний. В некоторых вариантах осуществления целевая кривая может иметь степень контрастности, которая превышает степень контрастности панели (с фиксированной подсветкой). Целевая кривая может соответствовать двум задачам. Во-первых, целевая кривая может использоваться при выборе подсветки. Во-вторых, целевая кривая может использоваться для определения компенсации изображения. Целевая кривая влияет на упомянутые выше аспекты качества изображения. Целевая кривая может проходить от пикового значения дисплея при полной яркости подсветки к минимальному значению дисплея при самой низкой яркости подсветки. Соответственно, целевая кривая будет проходить ниже диапазона обычных значений дисплея, обеспечиваемых при полной яркости подсветки.
В некоторых вариантах осуществления выбор яркости подсветки или уровня яркости может соответствовать выбору интервала целевой кривой, соответствующего присущей панели степени контрастности. Эти интервалы перемещаются, когда подсветка изменяется. При полной подсветке темная область целевой кривой не может быть представлена на панели. При низкой подсветке яркая область целевой кривой не может быть представлена на панели. В некоторых вариантах осуществления для определения подсветки задают тоновую кривую панели, целевую тоновую кривую и изображение для отображения. Уровень подсветки можно выбирать так, чтобы диапазон контраста панели с выбранной подсветкой ближе всего соответствовал диапазону значений изображения под целевой тоновой кривой.
В некоторых вариантах осуществления изображение можно изменять или компенсировать так, чтобы выходной сигнал дисплея опускался на целевой кривой в максимально возможной степени. Если подсветка слишком высокая, то темная область целевой кривой не может быть обеспечена. Так же, если подсветка является слабой, то яркая область целевой кривой не может быть обеспечена. В некоторых вариантах осуществления мерцания можно минимизировать с помощью использования фиксированного целевого значения для компенсации. В этих вариантах осуществления изменяют и яркость подсветки, и компенсацию изображения, но выходной сигнал дисплея приблизительно совпадает с целевой тоновой кривой, которая является фиксированной.
В некоторых вариантах осуществления целевая тоновая кривая может обобщать одно или большее количество упомянутых выше улучшений качества изображения. И выбором подсветки, и компенсацией изображения можно управлять через целевую тоновую кривую. Выбор яркости подсветки можно выполнять для «оптимального» представления изображения. В некоторых вариантах осуществления описанный выше основанный на искажении алгоритм выбора подсветки можно применять с упомянутой целевой тоновой кривой и тоновой кривой панели.
В некоторых примерных вариантах осуществления модель «усиление-смещение-гамма-мерцание» (GOGF) может использоваться для тоновых кривых, как показано в уравнении 49. В некоторых вариантах осуществления значение 2,2 можно использовать для гаммы, и ноль можно использовать для смещения, оставляя два параметра, усиление и мерцание. И тоновые кривые панели, и целевые тоновые кривые можно определять с помощью этих двух параметров. В некоторых вариантах осуществления усиление определяет максимальную яркость, а степень контрастности определяет элемент совокупного мерцания.
Уравнение 48 Модель тоновой кривой
где CR является степенью контрастности дисплея, М является максимальным выходным сигналом панели, c является значением кода изображения, T является значением тоновой кривой и  - значением гаммы.
Для обеспечения улучшения динамической контрастности, целевая тоновая кривая отличается от тоновой кривой панели. В самом простом применении степень контрастности CR целевой кривой больше кривой панели. Примерные тоновые кривые панели представлены в уравнении 49.
Уравнение 49 Примерные тоновые кривые панели
где CR является степенью контрастности панели, М является максимальным выходным сигналом, c - значением кода изображения, T - значением тоновой кривой панели и  - значением гаммы.
Примерная целевая тоновая кривая представлена в уравнении 50,
Уравнение 50 Примерная целевая тоновая кривая
где CR - целевая степень контрастности, М является максимальным целевым выходным сигналом (например, максимальным выходным сигналом панели при полной яркости подсветки), c - значение кода изображения, T - целевое значение тоновой кривой, и  - значение гаммы.
Аспекты некоторых примерных тоновых кривых могут быть описаны относительно фиг. 60. Фиг. 59 - график в двойном логарифмическом масштабе значений кодов на горизонтальной оси и относительной яркости на вертикальной оси. На нем показаны три тоновые кривые: тоновая кривая 1000 панели, целевая тоновая кривая 1001 и кривая 1002 низкой мощности. Тоновая кривая 1000 панели проходит от черной точки 1003 панели к максимальному значению 105 панели. Целевая тоновая кривая проходит от целевой черной точки 1004 к максимальному целевому значению/максимальному значению панели 1005. Целевая черная точка 1004 ниже черной точки 1003 панели, поскольку она пользуется преимуществом более низкой яркости подсветки, однако весь диапазон целевой тоновой кривой не может использоваться для одного изображения, поскольку подсветка может иметь только один уровень яркости для любого заданного кадра, следовательно, максимальное целевое значение/максимальное значение панели 1005 не может быть достигнуто, когда яркость подсветки уменьшена, для получения более низкой целевой черной точки 1004. Варианты осуществления настоящего изобретения выбирают диапазон целевой тоновой кривой, который наиболее соответствует отображаемому изображению и необходимому заданному показателю качества.
Различные целевые тоновые кривые можно создавать для обеспечения различных приоритетов. Например, если экономия потребляемой мощности является основной целью, то значения М и CR для целевой кривой можно устанавливать равными соответствующим значениям для тоновой кривой панели. В этом варианте осуществления экономии потребляемой мощности целевая тоновая кривая равна тоновой кривой, которая присуща панели. Модулирование подсветки используется для экономии потребляемой мощности, в то время как отображаемое изображение является фактически тем же самым, как изображение на дисплее с полной мощностью, кроме верхней части диапазона, который недоступен при более низких параметрах настройки подсветки.
Примерную тоновую кривую экономии потребляемой мощности показывают на фиг. 60. В этих вариантах осуществления тоновая кривая панели и целевая тоновая кривая идентичны 1010. Яркость подсветки уменьшают, таким образом предоставляя возможность использования более низкой возможной целевой кривой 1011, однако эта возможность не используется в этих вариантах осуществления. Вместо этого увеличивают яркость изображения через компенсацию значений кодов изображения, для соответствия тоновой кривой 1010 панели. Когда это невозможно, при предельных значениях панели из-за уменьшения подсветки для экономии потребляемой мощности 1013, компенсацию можно уменьшать 1012 для того, чтобы избежать дефектов изображения при усечении. Это уменьшение можно обеспечивать согласно способам, описанным выше относительно других вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления усечение может использоваться или может не происходить из-за ограниченного динамического диапазона изображения. В этих случаях уменьшение 1012 может не потребоваться, и целевая тоновая кривая может просто следовать за тоновой кривой панели в верхней части диапазона 1014.
В другом примерном варианте осуществления, когда более низкий уровень черного является основной целью, значение М для целевой кривой можно устанавливать равным соответствующему значению на тоновой кривой панели, но значение CR для целевой кривой можно устанавливать в 4 раза выше соответствующего значения на тоновой кривой панели. В этих вариантах осуществления целевую тоновую кривую выбирают для уменьшения уровня черного. Яркость дисплея не изменяется относительно дисплея с полной мощностью. Целевая тоновая кривая имеет то же самое максимальное значение М, как тоновая кривая панели, но имеет более высокую степень контрастности. В приведенном выше примере степень контрастности в 4 раза больше присущей панели степени контрастности. Альтернативно, целевая тоновая кривая может содержать закругление кривой в верхней части диапазона. Предположительно, подсветку можно модулировать с коэффициентом 4:1.
Некоторые варианты осуществления, которые имеют в качестве приоритета уменьшение уровня черного, могут быть описаны относительно фиг. 61. В этих вариантах осуществления тоновую кривую 1020 панели вычисляют, как описано выше, например, используя уравнение 49. Целевую тоновую кривую 1021 также вычисляют для уменьшенного уровня яркости подсветки и более высокой степени контрастности. В направлении верхней части диапазона целевая тоновая кривая 1024 может продолжаться вдоль тоновой кривой панели. Альтернативно, целевая тоновая кривая может использовать закругление кривой 1023, что может уменьшать усечение около предельного значения 1022 дисплея для уменьшенного уровня подсветки.
В другом примерном варианте осуществления, когда более яркое изображение является основной целью, значение М для целевой кривой можно устанавливать в 1,2 раза больше соответствующего значения на тоновой кривой панели, но значение CR для целевой кривой можно устанавливать равным соответствующему значению на тоновой кривой панели. Целевую тоновую кривую выбирают для увеличения яркости, сохраняя ту же самую степень контрастности. (Следует отметить, что уровень черного поднимают). Максимальное целевое значение М больше максимального значения панели. Компенсация изображения будет использоваться для изображения с увеличенной яркостью для обеспечения этого увеличения яркости.
Некоторые варианты осуществления, которые имеют в качества приоритета яркость изображения, могут быть описаны относительно фиг. 62. В этих вариантах осуществления тоновая кривая панели и целевая тоновая кривой по существу подобны около задней части диапазона 1030. Однако выше этой области тоновая кривая 1032 панели следует обычным образом к максимальному выходному сигналу 1033 дисплея. Целевая тоновая кривая, однако, следует выше 1031, что обеспечивает более яркие значения кодов изображения в этой области. К верхней части диапазона целевая кривая 1031 может содержать закругление кривой 1035, которое закругляет целевую кривую к точке 1033, в которой дисплей больше не может следовать за целевой кривой из-за уменьшенного уровня подсветки.
В другом примерном варианте осуществления, когда улучшенное изображение с более низким уровнем черного и более ярким средним диапазоном является основной целью, значение М для целевой кривой можно устанавливать в 1,2 раза больше соответствующего значения на тоновой кривой панели, и значение CR для целевой кривой можно устанавливать в 4 раза больше соответствующего значения на тоновой кривой панели. Целевую тоновую кривую выбирают, чтобы и увеличить яркость, и уменьшить уровень черного. Целевое максимальное значение больше максимального значения панели М, и степень контрастности также больше степени контрастности панели. Эта целевая тоновая кривая может влиять и на выбор подсветки, и на компенсацию изображения. Подсветка будет уменьшена в темных кадрах для обеспечения уменьшенного целевого уровня черного. Компенсация изображения может использоваться даже при полной подсветке для обеспечения увеличения яркости.
Некоторые варианты осуществления, которые имеют в качестве приоритета яркость изображения и более низкий уровень черного, могут быть описаны относительно фиг. 63. В этих вариантах осуществления тоновую кривую 1040 панели вычисляют, как описано выше, например, используя уравнение 49. Целевую тоновую кривую 1041 также вычисляют, однако целевая тоновая кривая 1041 может начинаться в более низкой черной точке 1045 для вычисления уменьшенного уровня подсветки. Целевая тоновая кривая 1041 может также следовать выше для увеличения яркости значения кода изображения в среднем диапазоне и верхнем диапазоне тоновой кривой. Так как дисплей с уменьшенным уровнем подсветки не может обеспечивать максимальное целевое значение 1042 или даже максимальное для панели значение 1043, можно использовать закругление кривой 1044. Закругление кривой 1044 может завершать целевую тоновую кривую 1041 при максимальном значении 1046 панели с уменьшенной подсветкой. Различные способы, описанные выше относительно других вариантов осуществления, могут использоваться для определения характеристик закругления кривой.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 64. В этих вариантах осуществления можно вычислять множество целевых тоновых кривых, и можно выбирать из набора вычисленных кривых, основываясь на характеристиках изображения, заданных показателях качества или на некотором другом критерии. В этих вариантах осуществления тоновую кривую 1127 панели можно создавать для ситуации полной яркости подсветки с поднятым уровнем черного 1120. Можно также создавать целевые тоновые кривые 1128 и 1129. Эти целевые тоновые кривые 1128 и 1129 содержат область перехода к уровню черного 1122, где кривая переходит к точке уровня черного, такой как точка 1121 уровня черного. Эти кривые также содержат общую область, в которой точки входного сигнала от любой из целевых тоновых кривых сопоставляют с теми же самыми точками выходного сигнала. В некоторых вариантах осуществления эти целевые тоновые кривые могут также содержать закругление кривой яркости 1126, причем кривую закругляют к максимальному уровню яркости 1125 так, как описано выше для других вариантов осуществления. Кривую можно выбирать из этого набора целевых тоновых кривых, основываясь на характеристиках изображения. Для примера, а не в качестве ограничения, изображение со многими очень темными пикселями может пользоваться преимуществом более низкого уровня черного, и кривую 1128 с недоступной для выбора подсветкой и пониженным уровнем черного можно выбирать для этого изображения. Изображение со многими яркими значениями пикселей может влиять на выбор кривой 1127 с более высокой максимальной яркостью 1124. Каждый кадр видеопоследовательности может влиять на выбор различной целевой тоновой кривой. При отсутствии управления использование различных тоновых кривых может вызывать нежелательные мерцания и нежелательные дефекты изображения в последовательности. Однако общая область 1123, совместно используемая всеми целевыми тоновыми кривыми этих вариантов осуществления, служит для стабилизации временных эффектов и для уменьшения нежелательных мерцаний и аналогичных дефектов изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 65. В этих вариантах осуществления можно создавать набор целевых тоновых кривых, таких как целевая тоновая кривая 1105. Эти целевые тоновые кривые могут содержать различные области перехода к уровню черного 1102, которые могу соответствовать различным уровням яркости подсветки. Этот набор целевых тоновых кривых также содержит улучшенную общую область 1101, в который все кривые в   наборе совместно используют то же самое сопоставление. В некоторых вариантах осуществления эти кривые могут также содержать закругления кривой яркости 1103, которые осуществляют переход от общей области к максимальному уровню яркости. В примерной улучшенной целевой тоновой кривой 1109 кривая может начинаться в точке уровня черного 1105 и переходить к улучшенной общей области 1101, кривая может затем переходить от улучшенной общей области к максимальному уровню яркости 1106 с закруглением кривой. В некоторых вариантах осуществления закругление кривой яркости может не присутствовать. Эти варианты осуществления отличаются от вариантов осуществления, описанных в отношении фиг. 65, тем, что общая область выше тоновой кривой панели. В них сопоставляют входные значения пикселя более высоким выходным значениям, таким образом увеличивая яркость отображаемого изображения. В некоторых вариантах осуществления набор улучшенных целевых тоновых кривых можно создавать и выборочно использовать для кадров последовательности изображений. Эти варианты осуществления совместно используют общую область, что служит уменьшению нежелательных мерцаний и аналогичных дефектов изображения. В некоторых вариантах осуществления набор целевых тоновых кривых и набор улучшенных целевых тоновых кривых можно вычислять и сохранять для выборочного использования в зависимости от характеристик изображения и/или целевого качества изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 66. В способах на фиг. 66 определяют параметры целевой тоновой кривой 1050. В некоторых вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал панели, целевую степень контрастности и/или целевое значение гаммы панели. Другие параметры могут также использоваться для определения целевой тоновой кривой, которая может использоваться для корректировки или компенсации изображения для создания заданного показателя качества.
В этих вариантах осуществления можно также вычислять тоновую кривую 1051 панели. Тоновая кривая панели показана, чтобы показать различия между выходными сигналами обычной тоновой кривой панели и целевой тоновой кривой. Тоновая кривая 1051 панели относится к характеристике панели дисплея, которая будет использоваться для отображения и может использоваться для создания эталонного изображения, из которого можно выполнять измерения ошибки или искажения. Эту кривую 1051 можно вычислять, основываясь на максимальном выходном сигнале панели М и степени контрастности панели CR для данного дисплея. В некоторых вариантах осуществления эта кривая может быть основана на максимальном выходном сигнале панели М, степени контрастности панели CR, значении гаммы панели  и значениях кодов изображения c.
Можно вычислять 1052 одну или большее количество целевых тоновых кривых (TTC). В некоторых вариантах осуществления можно вычислять семейство TTC, причем каждый элемент семейства основан на различном уровне подсветки. В других вариантах осуществления могут отличаться другие параметры. В некоторых вариантах осуществления целевую тоновую кривую можно вычислять, используя максимальный целевой выходной сигнал М и целевую степень контрастности CR. В некоторых вариантах осуществления эта целевая тоновая кривая может быть основана на максимальном целевом выходном сигнале М, целевой степени контрастности CR, значении гаммы дисплея  и значениях кодов изображения c. В некоторых вариантах осуществления целевая тоновая кривая может представлять необходимое изменение изображения. Например, целевая тоновая кривая может представлять одно или большее количество из более низкого уровня черного, более яркой области изображения, компенсированной области и/или закругления кривой. Целевая тоновая кривая может быть представлена, как поисковая таблица (LUT), ее можно вычислять через аппаратные средства или программное обеспечение или можно представлять другим образом.
Можно определять 105 уровень яркости подсветки. В некоторых вариантах осуществления выбор уровня подсветки может происходить под влиянием заданного показателя качества, например экономии потребляемой мощности, критерия уровня черного или других показателей качества. В некоторых вариантах осуществления уровень подсветки можно определять для минимизации искажения или ошибки между обработанным или улучшенным изображением и исходным изображением, которое отображают на гипотетическом эталонном дисплее. Когда значения изображения являются преобладающе очень темными, более низкий уровень подсветки может быть самым соответствующим для отображения изображения. Когда значения изображения являются преобладающе яркими, более высокий уровень подсветки может быть лучшим выбором для отображения изображения. В некоторых вариантах осуществления изображение, обработанное с помощью тоновой кривой панели, можно сравнивать с изображениями, обработанными с помощью различных TTC, для определения соответствующей TTC и соответствующего уровень подсветки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения определенные заданные показатели качества можно также рассматривать при выборе подсветки и способов выбора компенсации изображения. Например, когда экономия потребляемой мощности идентифицирована в качестве заданного показателя качества, более низкий уровень подсветки может иметь приоритет над оптимизацией характеристики изображения. Наоборот, когда яркость изображения является заданным показателем качества, более низкий уровень подсветки может иметь более низкий приоритет.
Уровень подсветки можно выбирать 1053 для минимизации ошибки или искажения изображения относительно целевой тоновой кривой, гипотетического эталонного дисплея или некоторого другого стандарта. В некоторых вариантах осуществления способы, которые раскрыты в патентной заявке США № 11/460 768, озаглавленной «Methods and Systems for Distortion-Related Source Light Management», поданной 28 июля 2006 г., которая представлена для справки, могут использоваться для выбора уровней подсветки и способов компенсации.
После вычисления целевой тоновой кривой изображение можно корректировать или компенсировать 1054 с помощью данной целевой тоновой кривой для обеспечения целевого показателя качества или компенсации уменьшения уровня подсветки. Эти корректировку или компенсацию можно выполнять в отношении целевой тоновой кривой.
После выбора подсветки 1053 и компенсации или корректировки 1054 откорректированное или компенсированное изображение можно отображать с выбранным уровнем 1055 подсветки.
c
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 67. В этих вариантах осуществления устанавливают 1060 целевой показатель повышения качества изображения или обработки изображения. Этим целевым показателем может быть экономия потребляемой мощности, более низкий уровень черного, увеличение яркости изображения, тоновая коррекция или другой целевой показатель обработки или улучшения. Основываясь на целевом показателе обработки или улучшения, можно выбирать 1061 параметры целевой тоновой кривой. В некоторых вариантах осуществления выбор параметра может быть автоматизирован и основан на целевых показателях обработки или улучшения. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М и целевую степень контрастности CR. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М, целевую степень контрастности CR, значение гаммы дисплея  и значения кодов изображения .
Целевую тоновую кривую (TTC) можно вычислять 1062, основываясь на выбранных целевых параметрах тоновой кривой. В некоторых вариантах осуществления можно вычислять набор TTC. В некоторых вариантах осуществления этот набор может содержать соответствие кривых изменяющимся уровням подсветки, но с общими параметрами TTC. В других вариантах осуществления могут отличаться другие параметры.
Можно выбирать 1063 уровень яркости подсветки. В некоторых вариантах осуществления уровень подсветки можно выбирать по отношению к характеристикам изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень подсветки можно выбирать, основываясь на целевом показателе качества. В некоторых вариантах осуществления уровень подсветки можно выбирать, основываясь на целевом показателе качества и на характеристиках изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень подсветки можно выбирать, выбирая TTC, которая соответствует целевому показателю качества или критерию ошибок, и использовать уровень подсветки, который соответствует этой TTC.
Когда уровень подсветки выбран 1063, целевую тоновую кривую, соответствующую этому уровню, выбирают с помощью установления соответствия. Изображение можно теперь корректировать, увеличивать или компенсировать 1064 с помощью целевой тоновой кривой. Откорректированное изображение можно затем отображать 1065 на дисплее, используя выбранный уровень подсветки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 68. В этих вариантах осуществления идентифицируют 1070 целевой показатель качества отображения изображения. Это можно выполнять через пользовательский интерфейс, посредством чего пользователь непосредственно выбирает целевой показатель качества. Это можно также выполнять через пользовательский запрос, посредством чего пользователь идентифицирует приоритеты, из которых генерируют целевой показатель качества. Целевой показатель качества можно также идентифицировать автоматически, основываясь на анализе изображения, характеристиках устройства отображения, хронологии использования устройства или другой информации.
c
Основываясь на целевом показателе качества, можно автоматически выбирать или создавать 1071 параметры целевой тоновой кривой. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М и целевую степень контрастности CR. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М, целевую степень контрастности CR, значение гаммы дисплея  и значения кодов изображения .
Одну или большее количество целевых тоновых кривых можно создавать 1072 из целевых параметров тоновой кривой. Целевая тоновая кривая может быть представлена как уравнение, последовательность уравнений, таблицы (например, LUT) или некоторое другое представление.
В некоторых вариантах осуществления каждая TTC будет соответствовать уровню подсветки. Уровень подсветки можно выбирать 1073, находя соответствующую TTC, которая соответствует критериям. В некоторых вариантах осуществления выбор подсветки можно делать другими способами. Если подсветку выбирают независимо от TTC, то TTC, соответствующую этому уровню подсветки, можно также выбирать.
Когда конечная TTC выбрана 1073, ее можно применять 1074 к изображению для увеличения, компенсации или иной обработки изображения для отображения. Обработанное изображение можно затем отображать 1075.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 69. В этих вариантах осуществления идентифицируют 1080 целевой показатель качества отображения изображения. Это можно выполнять через пользовательский интерфейс, посредством которого пользователь непосредственно выбирает целевой показатель качества. Это можно также выполнять через пользовательский запрос, посредством которого пользователь идентифицирует приоритеты, из которых генерируют целевой показатель качества. Целевой показатель качества можно также идентифицировать автоматически, основываясь на анализе изображения, характеристиках устройства отображения, хронологии использования устройства или другой информации. Анализ изображения можно также выполнять 1081 для идентификации характеристики изображения.
c
Основываясь на целевом показателе качества, можно автоматически выбирать или создавать 1082 целевые параметры тоновой кривой. Можно также выбирать уровень подсветки, который можно непосредственно идентифицировать или можно подразумевать через максимальное значение выходного сигнала и степень контрастности дисплея. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М и целевую степень контрастности CR. В некоторых примерных вариантах осуществления эти параметры могут содержать максимальный целевой выходной сигнал М, целевую степень контрастности CR, значение гаммы дисплея  и значения кодов изображения .
Целевую тоновую кривую можно создавать 1083 из целевых параметров тоновой кривой. Целевая тоновая кривая может быть представлена как уравнение, последовательность уравнений, таблица (например, LUT) или некоторое другое представление. Когда эта кривая создана 1083, ее можно применять 1084 к изображению для увеличения, компенсации или иной обработки изображения для отображения. Обработанное изображение можно затем отображать 1085.
Улучшение цвета и улучшение яркости
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат улучшение цвета и улучшение или сохранение яркости. В этих вариантах осуществления определенные значения цвета, диапазоны или области можно изменять для увеличения аспектов цвета наряду с улучшением или сохранением яркости. В некоторых вариантах осуществления эти изменения или улучшения можно выполнять на низкочастотной (НЧ) версии изображения. В некоторых вариантах осуществления могут использоваться определенные процессы улучшения цвета.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 70. В этих вариантах осуществления изображение 1130 можно фильтровать 1131 с помощью низкочастотного (НЧ) фильтра для генерации НЧ изображения 1125. Это НЧ изображение 1125 можно вычитать 1134 или иначе объединять с исходным изображением 1130 для создания высокочастотного (ВЧ) изображения 1135. НЧ изображение можно затем обрабатывать с помощью процесса 1133 тоновой коррекции, такого как процесс сохранения яркости (BP) или аналогичный процесс для увеличения яркости частей изображения, компенсируя уменьшение уровня подсветки или иначе изменяя НЧ изображение 1125, как описано выше относительно других вариантов осуществления. Результирующее обработанное НЧ изображение можно затем объединять с ВЧ изображением 1135 для создания улучшенного с помощью тоновой коррекции изображения, которое можно затем обрабатывать с помощью процесса 1139 увеличения битовой глубины (BDE). В процессе 1139 BDE специальным образом разработанные шаблоны шума или шаблоны размывания можно применять к изображению для уменьшения восприимчивости к дефектам «оконтуривания» изображения от последующей обработки, которые уменьшают битовую глубину изображения. Некоторые варианты осуществления могут содержать процесс BDE, который описан в патентной заявке США № 10/775 012, озаглавленной «Methods and Systems for Adaptive Dither Structures», поданной 9 февраля 2004 г. и изобретенной Scott J. Daly и Xiao-Fan Feng, упомянутая заявка представлена для справки. Некоторые варианты осуществления могут содержать процесс BDE, который описан в патентной заявке США № 10/645 952, озаглавленной «Systems and Methods for Dither Structure Creation and Application», поданной 22 августа 2003 г. и изобретенной Xiao-Fan Feng и Scott J. Daly, упомянутая заявка представлена для справки. Некоторые варианты осуществления могут содержать процесс BDE, который описан в патентной заявке США № 10/676 891, озаглавленной «Systems and Methods for Multi-Dimensional Dither Structure Creation and Application», поданной 30 сентября 2003 г. и изобретенной Xiao-Fan Feng and Scott J. Daly, упомянутая заявка представлена для справки. Результирующее улучшенное с помощью BDE изображение 1129 можно затем отображать или дополнительно обрабатывать. Менее вероятно, что улучшенное с помощью BDE изображение 1129 будет иметь дефекты «оконтуривания», когда его битовую глубину будут уменьшать, как объяснено в заявках, которые объединены выше для справки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 71. В этих вариантах осуществления изображение 1130 можно фильтровать с помощью низкочастотного фильтра 1131 (НЧ) для создания НЧ версии изображения. Эту НЧ версию можно посылать в модуль 1132 улучшения цвета для обработки. Модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения цвета, функции улучшения сопоставления цвета, функции обработки области цвета и другие функции. В некоторых вариантах осуществления модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения телесного цвета, функции улучшения сопоставления телесного цвета и обработки области телесного цвета, а также обработки области, не являющейся областью телесного цвета. Функции в модуле 1132 улучшения цвета могут приводить к изменению значений цвета для элементов изображения, например значений интенсивности пикселей.
После изменения цвета НЧ изображение с измененным цветом можно посылать в модуль 1133 сохранение яркости или улучшения яркости. Этот модуль 1133 аналогичен модулям во многих описанных выше вариантах осуществления, в которых значения изображения корректируют или изменяют с помощью тоновой кривой или аналогичным образом для улучшения характеристики яркости. В некоторых вариантах осуществления тоновую кривую можно соотносить с источником света или уровнем подсветки. В некоторых вариантах осуществления тоновая кривая может компенсировать уменьшение уровня подсветки. В некоторых вариантах осуществления тоновая кривая может увеличивать яркость изображения или иначе изменять изображение независимо от любого уровня подсветки.
Изображение с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью можно затем объединять с высокочастотной (ВЧ) версией изображения. В некоторых вариантах осуществления ВЧ версию изображения можно создавать с помощью вычитания 1134 НЧ версии из исходного изображения 1130, что приводит к ВЧ версии изображения 1135. С помощью объединения 1137 изображения с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью и ВЧ версии изображения 1135 создают улучшенное изображение 1138.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать зависящий от изображения выбор подсветки и/или отдельный процесс усиления для ВЧ изображения. Эти два дополнительных элемента являются независимыми, отдельными элементами, но будут описаны относительно варианта осуществления, содержащего оба элемента, как показано на фиг. 72. В этом примерном варианте осуществления изображение 1130 можно вводить в модуль 1131 фильтрации, где можно создавать НЧ изображение 1145. НЧ изображение 1145 можно затем вычитать из исходного изображения 1130 для создания ВЧ изображения 1135. НЧ изображение 1145 можно также посылать в модуль 1132 улучшения цвета. В некоторых вариантах осуществления исходное изображение 1130 можно также посылать в модуль 1140 выбора подсветки для использования при определении уровня яркости подсветки.
Модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения цвета, функции улучшения сопоставления цвета, функции обработки области цвета и другие функции. В некоторых вариантах осуществления модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения телесного цвета, функции улучшения сопоставления телесного цвета и обработки области телесного цвета, а так же обработки области, не являющейся областью телесного цвета. Функции в модуле 1132 улучшения цвета могут приводить к изменению значений цвета для элементов изображения, например значений интенсивности пикселей.
Модуль 1141 тоновой коррекции сохранения яркости (BP) или улучшения яркости может принимать НЧ изображение 1145 для обработки с помощью операции тоновой коррекции. Операция тоновой коррекции может зависеть от информации выбора подсветки, принимаемой от модуля 1140 выбора подсветки. Когда сохранение яркости обеспечивают с помощью операции тоновой коррекции, информация выбора подсветки полезна при определении тоновой кривой. Когда улучшение яркости выполняют без компенсации подсветки, информация выбора подсветки может не потребоваться.
ВЧ изображение 1135 можно также обрабатывать в модуле 1136 ВЧ усиления, используя способы, описанные выше для аналогичных вариантов осуществления. Обработка усиления в модуле ВЧ усиления приводит к измененному ВЧ изображению 1147. Измененное НЧ изображение 1146, являющееся результатом обработки тоновой коррекции в модуле 1141 тоновой коррекции, можно затем объединять 1142 с измененным ВЧ изображением 1147 для создания улучшенного изображения 1143.
Улучшенное 1143 изображение можно отображать на дисплее, используя модулирование подсветки с помощью подсветки 1144, которая принимает данные выбора подсветки от модуля 1140 выбора подсветки. Соответственно, изображение можно отображать с уменьшенными или иначе модулированными установками подсветки, но с измененными значениями изображения, которые компенсируют модулирование подсветки. Точно так же изображение с увеличенной яркостью, содержащее НЧ обработку тоновой коррекции и обработку ВЧ усиления, можно отображать с полной яркостью подсветки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 73. В этих вариантах осуществления исходное изображение 1130 вводят в модуль 1150 фильтрации, который может создавать НЧ изображение 1155. В некоторых вариантах осуществления модуль фильтрации может также создавать гистограмму 1151. НЧ изображение 1155 можно посылать в модуль 1156 улучшения цвета, а так же в процесс вычитания 1157, где НЧ изображение 1155 вычитают из исходного изображения 1130 для формирования ВЧ изображения 1158. В некоторых вариантах осуществления ВЧ изображение 1158 можно также подвергать процессу удаления 1159, в котором некоторые высокочастотные элементы удаляют из ВЧ изображения 1158. Этот процесс удаления приводит к ВЧ изображению 1160 с удаленными элементами, которое можно затем обрабатывать 1161 с помощью сопоставления 1162 усиления для обеспечения сохранения яркости, улучшения или других процессов, как описано выше для других вариантов осуществления. Процесс 1161 сопоставления усиления приводит к обработанному с помощью сопоставления усиления ВЧ изображению 1168.
НЧ изображение 1155, посылаемое в модуль 1156 улучшения цвета, можно обрабатывать там с помощью функции обнаружения цвета, функции улучшения сопоставления цвета, функции обработки области цвета и других функций. В некоторых вариантах осуществления модуль 1156 улучшения цвета может содержать функции обнаружения телесного цвета, функции улучшения сопоставления телесного цвета и обработки области телесного цвета, а так же обработки области, не являющейся областью телесного цвета. Функции в модуле 1156 улучшения цвета могут приводить к изменению значений цвета для элементов изображения, например, значений интенсивности пикселей, которые можно отображать, как НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом.
НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом можно затем обрабатывать в модуле 1163 тоновой коррекции BP или тоновой коррекции улучшения. Модуль 1163 тоновой коррекции сохранения яркости (BP) или улучшения яркости может принимать НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом для обработки с помощью операции тоновой коррекции. Операция тоновой коррекции может зависеть от информации выбора подсветки, принимаемой от модуля 1154 выбора подсветки. Когда сохранение яркости обеспечивают с помощью операции тоновой коррекции, информация выбора подсветки полезна при определении тоновой кривой. Когда только улучшение яркости выполняют без компенсации подсветки, информация выбора подсветки может не потребоваться. Операция тоновой коррекции, выполняемая в пределах модуля 1163 тоновой коррекции, может зависеть от характеристик изображения, целевого показателя качества применения и других параметров, независимо от информации подсветки.
В некоторых вариантах осуществления гистограмму 1151 изображения можно задерживать 1152 для предоставления времени модулям улучшения цвета 1156 и тоновой коррекции 1163 для выполнения своих функций. В этих вариантах осуществления задержанная гистограмма 1153 может использоваться для влияния на выбор 1154 подсветки. В некоторых вариантах осуществления гистограмма от предыдущего кадра может использоваться для влияния на выбор 1154 подсветки. В некоторых вариантах осуществления гистограмма на два кадра назад от текущего кадра может использоваться для влияния на выбор 1154 подсветки. Когда выбор подсветки выполнен, данные выбора подсветки могут использоваться модулем 1163 тоновой коррекции.
Когда НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом обрабатывают через модуль 1163 тоновой коррекции, результирующее НЧ изображение 1176 с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью можно объединять 1164 с ВЧ изображением 1168, обработанным с помощью сопоставления усиления. В некоторых вариантах осуществления этот процесс 1164 может быть процессом суммирования. В некоторых вариантах осуществления объединенное улучшенное изображение 1177, являющееся результатом этого процесса объединения 1164, будет конечным продуктом для отображения изображения. Это объединенное улучшенное изображение 1177 можно отображать на дисплее, используя подсветку 1166, модулированную с помощью установок подсветки, принимаемых от модуля 1154 выбора подсветки.
Некоторые модули улучшения цвета настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 74. В этих вариантах осуществления НЧ изображение 1170 можно вводить в модуль 1171 улучшения цвета. Различные процессы можно применять к НЧ изображению 1170 в модуле 1171 улучшения цвета. Процесс 1172 обнаружения телесного цвета можно применять к НЧ изображению 1170. Процесс 1172 обнаружения телесного цвета может содержать анализ цвета каждого пикселя в НЧ изображении 1170 и присваивание значения вероятности телесного цвета, основываясь на цвете пикселя. Этот процесс может приводить к сопоставлению вероятности телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления поисковая таблица (LUT) может использоваться для определения вероятности, что цвет является телесным цветом. Могут также использоваться другие способы для определения вероятности телесного цвета. Некоторые варианты осуществления могут содержать способы обнаружения телесного цвета, описанные выше и в других заявках, которые представлены для справки.
Результирующее сопоставление вероятности телесного цвета можно обрабатывать с помощью процесса 1173 улучшения сопоставления телесного цвета. НЧ изображение 1170 можно также вводить или к нему можно обращаться с помощью этого процесса 1173 улучшения. В некоторых вариантах осуществления этот процесс 1173 улучшения может содержать управляемую изображением нелинейную низкочастотную фильтрацию. В некоторых вариантах осуществления процесс 1173 улучшения может содержать процесс усреднения, применяемый к значению сопоставления телесного цвета, когда соответствующее значение цвета изображения находится в пределах определенного расстояния цветового пространства от значения цвета соседнего пикселя, и когда пиксель изображения и соседний пиксель находятся в пределах определенного пространственного расстояния. Сопоставление телесного цвета, измененное или улучшенное с помощью этого процесса, можно затем использовать для идентификации области телесного цвета в НЧ изображении. Область вне области телесного цвета можно также идентифицировать как область, не являющуюся областью телесного цвета.
В модуле 1171 улучшения цвета НЧ изображение 1170 можно затем дифференцированно обрабатывать, применяя процесс 1174 изменения цвета только к области телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления процесс 1174 изменения цвета можно применять только к области, не являющейся областью телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления первый процесс изменения цвета можно применять к области телесного цвета, а второй процесс изменения цвета можно применять к области, не являющейся областью телесного цвета. Каждый из этих процессов изменения цвета приводит к НЧ изображению с измененным цветом или к улучшенному НЧ изображению 1175. В некоторых вариантах осуществления улучшенное НЧ изображение можно дополнительно обрабатывать в модуле тоновой коррекции, например, в модуле 1163 тоновой коррекции BP или улучшения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 75. В этих вариантах осуществления изображение 1130 можно обрабатывать с помощью низкочастотного (НЧ) фильтра 1131 для создания НЧ версии изображения. Эту НЧ версию можно посылать в модуль 1132 улучшения цвета для обработки. Модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения цвета, функции улучшения сопоставления цвета, функции обработки области цвета и другие функции. В некоторых вариантах осуществления модуль 1132 улучшения цвета может содержать функции обнаружения телесного цвета, функции улучшения сопоставления телесного цвета и обработки области телесного цвета, а также обработки области, не являющейся областью телесного цвета. Функции в модуле 1132 улучшения цвета могут приводить к изменению значений цвета для элементов изображения, например значений интенсивности пикселей.
После изменения цвета НЧ изображение с измененным цветом можно посылать в модуль 1133 сохранения яркости или улучшения яркости. Этот 1133 модуль аналогичен модулям во многих описанных выше вариантах осуществления, в которых значения изображения корректируют или изменяют с помощью тоновой кривой или аналогичным образом для улучшения характеристики яркости. В некоторых вариантах осуществления тоновую кривую можно соотносить с источником света или уровнем подсветки. В некоторых вариантах осуществления тоновая кривая может компенсировать уменьшение уровня подсветки. В некоторых вариантах осуществления тоновая кривая может увеличивать яркость изображения или иначе изменять изображение независимо от любого уровня подсветки.
Изображение с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью можно затем объединять с высокочастотной (ВЧ) версией изображения. В некоторых вариантах осуществления ВЧ версию изображения можно создавать с помощью вычитания 1134 НЧ версии из исходного изображения 1130, что приводит к ВЧ версии изображения 1135. С помощью объединения 1137 изображения с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью и ВЧ версии изображения 1135 создают улучшенное изображение 1138.
В этих вариантах осуществления процесс увеличения битовой глубины (BDE) 1139 можно выполнять для улучшенного изображения 1138. Этот 1139 процесс BDE может уменьшать видимые дефекты изображения, которые возникают, когда битовая глубина ограничена. Некоторые варианты осуществления могут содержать процессы BDE, которые описаны в упомянутых выше патентных заявках, представленных для справки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 76. Эти варианты осуществления аналогичны описанным в отношении фиг. 73, но содержат дополнительную обработку увеличения битовой глубины.
В этих вариантах осуществления исходное изображение 1130 вводят в модуль 1150 фильтрации, который может создавать НЧ изображение 1155. В некоторых вариантах осуществления модуль фильтрации может также создавать гистограмму 1151. НЧ изображение 1155 можно посылать в модуль 1156 улучшения цвета, а также в процесс 1157 вычитания, где НЧ изображение 1155 вычитают из исходного изображения 1130 для формирования ВЧ изображения 1158. В некоторых вариантах осуществления ВЧ изображение 1158 можно также подвергать процессу 1159 вырезания, в котором некоторые высокочастотные элементы удаляют из ВЧ изображения 1158. Этот процесс вырезания приводит к ВЧ изображению 1160 с вырезанными элементами, которое можно затем обрабатывать 1161 с помощью сопоставления 1162 усиления для обеспечения сохранения яркости, улучшения или других процессов, как описано выше для других вариантов осуществления. Обработка 1161 сопоставления усиления приводит к обработанному с помощью сопоставления усиления ВЧ изображению 1168.
НЧ изображение 1155, посылаемое в модуль 1156 улучшения цвета, можно обрабатывать там с помощью функций обнаружения цвета, функций улучшения сопоставления цвета, функций обработки области цвета и других функций. В некоторых вариантах осуществления модуль 1156 улучшения цвета может содержать функции обнаружения телесного цвета, функции улучшения сопоставления телесного цвета и обработки области телесного цвета, а также обработки области, не являющейся областью телесного цвета. Функции в модуле 1156 улучшения цвета могут приводить к изменению значений цвета для элементов изображения, например значений интенсивности пикселей, которые можно записывать, как НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом.
НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом можно затем обрабатывать в модуле 1163 тоновой коррекции BP или тоновой коррекции улучшения. Модуль 1163 тоновой коррекции сохранения яркости (BP) или улучшения яркости может принимать НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом для обработки с помощью операции тоновой коррекции. Операция тоновой коррекции может зависеть от информации выбора подсветки, принимаемой от модуля 1154 выбора подсветки. Когда сохранение яркости обеспечивают с помощью операции тоновой коррекции, информация выбора подсветки полезна при определении тоновой кривой. Когда только улучшение яркости выполняют без компенсации подсветки, информация выбора подсветки может не потребоваться. Операция тоновой коррекции, выполняемая в пределах модуля 1163 тоновой коррекции, может зависеть от характеристик изображения, целевого показателя качества применения и других параметров, независимо от информации подсветки.
В некоторых вариантах осуществления гистограмму 1151 изображения можно задерживать 1152 для предоставления времени модулям улучшения цвета 1156 и тоновой коррекции 1163 для выполнения своих функций. В этих вариантах осуществления задержанная гистограмма 1153 может использоваться для влияния на выбор подсветки 1154. В некоторых вариантах осуществления гистограмма от предыдущего кадра может использоваться для влияния на выбор 1154 подсветки. В некоторых вариантах осуществления гистограмма от двух кадров назад от текущего кадра может использоваться для влияния на выбор 1154 подсветки. Когда выбор подсветки выполнен, данные выбора подсветки могут использоваться модулем 1163 тоновой коррекции.
Когда НЧ изображение 1169 с улучшенным цветом обрабатывают через модуль 1163 тоновой коррекции, результирующее НЧ изображение 1176 с улучшенным цветом и с увеличенной яркостью можно объединять 1164 с ВЧ изображением 1168, обработанным с помощью сопоставления усиления. В некоторых вариантах осуществления этот процесс 1164 может быть процессом суммирования. В некоторых вариантах осуществления объединенное улучшенное изображение 1177, являющееся результатом этого процесса 1164 объединения, можно обрабатывать с помощью процесса 1165 увеличения битовой глубины (BDE). Этот процесс 1165 BDE может уменьшать видимые дефекты изображения, которые возникают, когда битовая глубина ограничена. Некоторые варианты осуществления могут содержать процессы BDE, которые описаны в упомянутых выше патентных заявках, представленных для справки.
После обработки 1165 BDE улучшенное изображение 1169 можно отображать на дисплее, используя подсветку 1166, модулированную с помощью установок подсветки, принимаемых от модуля 1154 выбора подсветки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 77. В этих вариантах осуществления изображение 1180 можно фильтровать 1181 с помощью низкочастотного (НЧ) фильтра для создания НЧ изображения 1183. Это НЧ изображение 1183 можно вычитать 1182 или иначе объединять с исходным изображением 1180 для создания высокочастотного (ВЧ) изображения 1189. НЧ изображение можно затем обрабатывать с помощью модуля 1184 улучшения цвета. В модуле 1184 улучшения цвета различные процессы можно применять к НЧ изображению. Процесс 1185 обнаружения телесного цвета можно применять к НЧ изображению 1183. Процесс 1185 обнаружения телесного цвета может содержать анализ цвета каждого пикселя в НЧ изображении 1183 и присваивание значения вероятности телесного цвета, основываясь на цвете пикселя. Этот процесс может приводить к сопоставлению вероятности телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления поисковая таблица (LUT) может использоваться для определения вероятности, что цвет является телесным цветом. Другие способы могут также использоваться для определения вероятности телесного цвета. Некоторые варианты осуществления могут содержать способы обнаружения телесного цвета, описанные выше и в других заявках, которые представлены для справки.
Результирующее сопоставление вероятности телесного цвета можно обрабатывать с помощью процесса 1186 улучшения сопоставления телесного цвета. НЧ изображение 1183 можно также вводить или к нему можно обращаться с помощью этого процесса 1186 улучшения. В некоторых вариантах осуществления этот процесс 1186 улучшения может содержать управляемую изображением нелинейную низкочастотную фильтрацию. В некоторых вариантах осуществления процесс 1186 улучшения может содержать процесс усреднения, применяемый к значениям сопоставления телесного цвета, когда соответствующее значение цвета изображения находится в пределах определенного расстояния цветового пространства от значения цвета соседнего пикселя, и когда пиксель изображения и соседний пиксель находятся в пределах определенного пространственного расстояния. Измененное или улучшенное с помощью этого процесса сопоставление телесного цвета можно затем использовать для идентификации области телесного цвета в НЧ изображении. Область вне области телесного цвета можно также идентифицировать как область, не являющуюся областью телесного цвета.
В модуле 1184 улучшения цвета НЧ изображение 1183 можно затем дифференцированно обрабатывать, применяя процесс 1187 изменения цвета только к области телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления процесс 1187 изменения цвета можно применять только к области, не являющейся областью телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления первый процесс изменения цвета можно применять к области телесного цвета, а второй процесс изменения цвета можно применять к области, не являющейся областью телесного цвета. Каждый из этих процессов изменения цвета приводит к НЧ изображению с измененным цветом или улучшенному НЧ изображению 1188.
Это улучшенное НЧ изображение 1188 можно затем складывать или иначе объединять с ВЧ изображением 1189 для создания улучшенного изображения 1192.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 78. В этих вариантах осуществления изображение 1180 можно фильтровать 1181 с помощью низкочастотного (НЧ) фильтра для создания НЧ изображения 1183. Это НЧ изображение 1183 можно вычитать 1182 или иначе объединять с исходным изображением 1180 для создания высокочастотного (ВЧ) изображения 1189. НЧ изображение можно затем обрабатывать с помощью модуля 1184 улучшения цвета. В модуле 1184 улучшения цвета различные процессы можно применять к НЧ изображению. Процесс 1185 обнаружения телесного цвета можно применять к НЧ изображению 1183. Процесс 1185 обнаружения телесного цвета может содержать анализ цвета каждого пикселя в НЧ изображении 1183 и присваивание значения вероятности телесного цвета, основываясь на цвете пикселя. Этот процесс может приводить к сопоставлению вероятности телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления поисковая таблица (LUT) может использоваться для определения вероятности, что цвет является телесным цветом. Другие способы могут также использоваться для определения вероятности телесного цвета. Некоторые варианты осуществления могут содержать способы обнаружения телесного цвета, описанные выше и в других заявках, которые представлены для справки.
Результирующее сопоставление вероятности телесного цвета можно обрабатывать с помощью процесса 1186 улучшения сопоставления телесного цвета. НЧ изображение 1183 можно также вводить или к нему можно обращаться с помощью процесса улучшения 1186. В некоторых вариантах осуществления этот процесс 1186 улучшения может содержать управляемую изображением нелинейную низкочастотную фильтрацию. В некоторых вариантах осуществления процесс 1186 улучшения может содержать процесс усреднения, применяемый к значениям сопоставления телесного цвета, когда соответствующее значение цвета изображения находится в пределах определенного расстояния цветового пространства от значения цвета соседнего пикселя, и когда пиксель изображения и соседний пиксель находятся в пределах определенного пространственного расстояния. Сопоставление телесного цвета, измененное или улучшенное с помощью этого процесса, можно затем использовать для идентификации области телесного цвета в НЧ изображении. Область вне области телесного цвета можно также идентифицировать, как область, не являющуюся областью телесного цвета.
В модуле 1184 улучшения цвета НЧ изображение 1183 можно затем дифференцированно обрабатывать, применяя процесс 1187 изменения цвета только к области телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления процесс 1187 изменения цвета можно применять только к области, не являющейся областью телесного цвета. В некоторых вариантах осуществления первый процесс изменения цвета можно применять к области телесного цвета, а второй процесс изменения цвета можно применять к области, не являющейся областью телесного цвета. Каждый из этих процессов изменения цвета приводит к НЧ изображению с измененным цветом или улучшенному НЧ изображению 1188.
Это улучшенное НЧ изображение 1188 можно затем складывать или иначе объединять с ВЧ изображением 1189 для создания улучшенного изображения, которое можно затем обрабатывать с помощью процесса 1191 увеличения битовой глубины (BDE). В процессе 1191 BDE, в частности, разработанные шаблоны шума или шаблоны размывания можно применять к изображению для уменьшения восприимчивости к дефектам «оконтуривания» изображения от последующей обработки, которая уменьшает битовую глубину изображения. Некоторые варианты осуществления могут содержать процессы BDE, которые описаны в упомянутых выше патентных заявках, представленных для справки. Результирующее улучшенное с помощью BDE изображение 1193 можно затем отображать или дополнительно обрабатывать. Менее вероятно, что улучшенное с помощью BDE изображение 1193 будет иметь дефекты «оконтуривания» изображения, когда его битовая глубина будет уменьшена, как объяснено в заявках, которые приведены выше для справки.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат подробности осуществления высококачественного модулирования подсветки и сохранения яркости при ограничениях аппаратной реализации. Эти варианты осуществления могут быть описаны в отношении вариантов осуществления, показанных на фиг. 73 и 76.
Некоторые варианты осуществления содержат элементы, которые находятся в модулях выбора подсветки 1154 и BP тоновой коррекции 1163 на фиг. 73 и 76. Некоторые из этих вариантов осуществления могут уменьшать использование памяти и запросов вычисления в реальном времени.
Вычисление гистограммы
В этих вариантах осуществления гистограмму вычисляют для значений кодов изображения, а не значений яркости. Таким образом, никакое преобразование цвета не требуется. В некоторых вариантах осуществления начальный алгоритм может вычислять гистограмму для всех выборок изображения. В этих вариантах осуществления невозможно закончить вычисление гистограммы, пока последняя выборка изображения не будет принята. Все выборки должны быть получены, и гистограмма должна быть закончена прежде, чем выбор подсветки и компенсация конфигурации тоновой кривой могут быть сделаны.
У этих вариантов осуществления существуют несколько проблем, обусловленных сложностью:
• Потребность в буфере кадра, поскольку первый пиксель нельзя компенсировать, пока гистограмма не закончена - оперативная память
• Немного времени доступно для вычислений гистограммы и выбора подсветки, поскольку другие функциональные элементы остановлены, ожидая результатов - вычисления
• Большое количество выборок изображения, которые должны обрабатываться для вычисления гистограммы для всех выборок изображения - вычисления
• Для 10-битовых данных изображения, 10-битовая гистограмма требует относительно большой емкости памяти для хранения данных и большого количества точек, которые будут исследовать при оптимизации искажения - оперативная память и вычисления
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат методики для решения этих проблем. Чтобы избавиться от необходимости буферизации кадра, гистограмма предшествующего кадра может использоваться в качестве вводимой информации к алгоритму выбора подсветки. Гистограмма от кадра n используется в качестве вводимой информации для кадра n+1, n+2 или другого последующего кадра, таким образом избавляя от необходимости буферизации кадра.
Чтобы предоставить время для вычисления, гистограмму можно задерживать на один или большее количество дополнительных кадров, таким образом гистограмма от кадра n используется в качестве вводимой информации для выбора подсветки кадра n+2, n+3, и т.д. Это предоставляет время для вычисления алгоритма выбора подсветки с конца кадра n до начала последующего кадра, например n+2.
В некоторых вариантах осуществления временной фильтр на выходе алгоритма выбора подсветки может использоваться для уменьшения зависимости от этой задержки выбора подсветки кадра относительно входного кадра.
Для уменьшения количества выборок, которые необходимо обрабатывать при вычислении каждой гистограммы, некоторые варианты осуществления могут использовать блоки, а не отдельные пиксели. Для каждой цветовой плоскости и каждого блока вычисляют максимальную выборку. Гистограмму можно вычислять для этих максимальных значений блоков. В некоторых вариантах осуществления максимальные значения все равно вычисляют для каждой цветовой плоскости. Таким образом, изображение с М блоками будет иметь 3-M входов в гистограмму.
В некоторых вариантах осуществления гистограмму можно вычислять для входных данных, квантованных к небольшому разрядному диапазону, т.е. 6 битов. В этих вариантах осуществления уменьшают ОП, требуемую для создания гистограммы. Кроме того, в связанных с искажением вариантах осуществления операции, необходимые для поиска искажения, также уменьшают.
Примерный вариант осуществления вычисления гистограммы описан ниже в форме кода, как функция 1.
Функция 1
/***************************************************************************************/
//
ComputeHistogram
//гистограмму вычисляют, основываясь на максимальном значении в блоке
//размер блока и битовую глубину гистограммы устанавливают в определении
//соответствующие глобальные переменные
//gHistogramBlockSize
//gN_HistogramBins
//N_PIPELINE_CODEVALUES
/***************************************************************************************/
void ComputeHistogram(SHORT *pSource[NCOLORS],IMAGE_SIZE size,UINT32 *pHistogram)
{
SHORT cv;
SHORT bin;
SHORT r,c,k;
SHORT block;
SHORT cvMax;
SHORT BlockRowCount;
SHORT nHistogramBlocksWide;
nHistogramBlocksWide=size.width/gHistogramBlockSize;
/* Clear histogram */
for(bin=0;bin<gN_HistogramBins;bin++)
pHistogram[bin]=0;
//используют максимальные значения по блоку для того, чтобы гистограмма не смешивала цвета
//отслеживают максимальное значение в каждой строке сканирования блока и максимальное значение по строкам сканирования
//инициализируют
BlockRowCount=0;
for(k=0;k<NCOLORS;k++)
for(block=0;block<nHistogramBlocksWide;block++)
MaxBlockCodeValue[k][block]=0;
for(r=0;r<size.height;r++)
{
// single scan line
for(c=0;c<size.width;c++)
{
block=c/gHistogramBlockSize;
for(k=0;k<NCOLORS;k++)
{
cv=pSource[k][r*size.width+c];
if(cv>MaxBlockCodeValue[k][block])
MaxBlockCodeValue[k][block]=cv;
}
}
//закончена строка блоков?
if(r==(gHistogramBlockSize*(BlockRowCount+1)-1))
{
//обновляют гистограмму и увеличивают BlockRowCount
for(k=0;k<NCOLORS;k++)
for(block=0;block<nHistogramBlocksWide;block++)
{
cvMax=MaxBlockCodeValue[k][block];
bin=(SHORT)((cvMax*(int)gN_HistogramBins+(N_PIPELINE_CODEVALUES/2))/((SHORT)N_PIPELINE_CODEVALUES));
pHistogram[bin]++;
}
BlockRowCount=BlockRowCount+1;
//сбрасывают максимальные значения
for(k=0;k<NCOLORS;k++)
for(block=0;block<nHistogramBlocksWide;block++)
MaxBlockCodeValue[k][block]=0;
}
}
return;
}
Модели целевого и реального дисплеев
В некоторых вариантах осуществления алгоритмы искажения и компенсации зависят от функции мощности, используемой для описания эталонного и целевого дисплея. Эту функцию мощности или «гамму» можно вычислять в автономном режиме в целочисленном представлении. В некоторых вариантах осуществления это вычисление в реальном времени может использовать предварительно вычисленные целочисленные значения функции мощности гамма. Типовой код, упоминаемый ниже как функция 2, описывает примерный вариант осуществления.
Функция 2
void InitPowerOfGamma(void)
{
int i;
//Инициализируют таблицу ОП
for(i=0;i<N_PIPELINE_CODEVALUES;i++)
{
PowerOfGamma[i]=pow(i/((double)N_PIPELINE_CODEVALUES-
1),GAMMA);
IntPowerOfGamma[i]=(UINT32)((1<<N_BITS_INT_GAMMA)*PowerOfGamma[i]+0.5);
}
return;
}
В некоторых вариантах осуществления и целевой, и реальный дисплеи можно моделировать с помощью модели GOG-F с двумя параметрами, которая используется в реальном времени для управления основанным на искажении процессом выбора подсветки и алгоритмом компенсации подсветки. В некоторых вариантах осуществления и целевой (эталонный) дисплей, и реальную панель можно моделировать, как имеющую правило мощности гаммы 2,2 с совокупным смещением. Совокупное смещение может определять степень контрастности дисплея.
Вычисление весовых коэффициентов искажения
В некоторых вариантах осуществления для каждого уровня подсветки и входного изображения можно вычислять искажение между необходимым выходным сигналом изображения и выходным сигналом на данном уровне подсветки. Результатом является весовой коэффициент для каждого элемента гистограммы и каждого уровня подсветки. С помощью вычисления весового коэффициента искажения только для необходимого уровня подсветки размер используемой ОП сохраняют на минимальном или уменьшенном уровне. В этих вариантах осуществления вычисление в реальном времени предоставляет возможность алгоритму адаптироваться к различным выборам целевого или эталонного дисплея. Это вычисление вовлекает два элемента, гистограмму изображения и набор весовых коэффициентов искажения. В других вариантах осуществления весовые коэффициенты искажения для всех возможных значений подсветки вычисляют в автономном режиме и сохраняют в ПЗУ. Для уменьшения требования к ПЗУ весовые коэффициенты искажения можно вычислять для каждого представляющего интерес уровня подсветки для каждого кадра. При заданных требуемой модели дисплея и модели панели и списке уровней подсветки весовые коэффициенты искажения для этих уровней подсветки можно вычислять для каждого кадра. Типовой код для примерного варианта осуществления показан ниже, как функция 3.
Функция 3
/****************************************************************************************
// void ComputeBackLightDistortionWeight
// вычисляют искажения, необходимые для большой битовой глубины
// весовые коэффициенты искажения вычисляют для списка выбранных уровней подсветки и параметров панели
// Соответствующие глобальные переменные
// MAX_BACKLIGHT_SEARCH
// N_BITS_INT_GAMMA
// N_PIPELINE_CODEVALUES
// IntPowerOfGamma
// gN_HistogramBins
***************************************************************************************/
void ComputeBackLightDistortionWeight(SHORT nBackLightsSearched,
SHORT BlackWeight,
SHORT WhiteWeight,
SHORT PanelCR,
SHORT TargetCR,
SHORT BackLightLevelReference,
SHORT
BackLightLevelsSearched[MAX_BACKLIGHT_SEARCH])
{
SHORT b;
SHORT bin;
SHORT cvL,cvH;
__int64 X,Y,D,Dmax;
Dmax=(1<<30);
Dmax=Dmax*Dmax;
for(b=0;b<nBackLightsSearched;b++)
{
SHORT r,q;
r=N_PIPELINE_CODEVALUES/gN_HistogramBins;
// находят нижние и верхние значения кодов для каждого найденного уровня подсветки
// PanelOutput=BackLightSearched*((1-PanelFlare)*y^Gamma+PanelFlare)
// TargetOutput=BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*x^Gamma+TargetFlare)
// for cvL, find x such that minimum paneloutput is achieved on targetoutput
// TargetOutput(cvL)=min(PanelOutput)=BackLightSearched*PanelFlare
// BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*cvL^Gamma+TargetFlare)=BackLightSearched/PanelCR
// BackLightLevelReference/TargetCR*((TargetCR-1)*cvL^Gamma+1)=BackLightSearched/PanelCR
// PanelCR*BackLightLevelReference*((TargetCR-1)*cvL^Gamma+1)=TargetCR*BackLightSearched
// PanelCR*BackLightLevelReference*((TargetCR-1)*IntPowerOfGamma[cvL]+(1<<N_BITS_INT_GAMMA))=TargetCR*BackLightSearched*(1<<N_BITS_INT_GAMMA))
X=TargetCR;
X=X*BackLightLevelsSearched[b];
X=X*(1<<N_BITS_INT_GAMMA);
for(cvL=0;cvL<N_PIPELINE_CODEVALUES;cvL++)
{
Y=IntPowerOfGamma[cvL];
Y=Y*(TargetCR-1);
Y=Y+(1<<N_BITS_INT_GAMMA);
Y=Y*BackLightLevelReference;
Y=Y*PanelCR;
if(X<=Y)
break;
}
// for cvH, find x such that maximum paneloutput is achieved on targetoutput
// TargetOutput(cvH)=max(PanelOutput)=BackLightSearched*1
// BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*cvH^Gamma+TargetFlare)=BackLightSearched
// BackLightLevelReference/TargetCR*((TargetCR-1)*cvH^Gamma+1)=BackLightSearched
// BackLightLevelReference((TargetCR-1)*cvH^Gamma+1)=TargetCR*BackLightSearched
// BackLightLevelReference((TargetCR-1)*IntPowerOfGamma[cvH]+(1<<N_BITS_INT_GAMMA))=TargetCR*BackLightSearched*(1<<N_BITS_INT_GAMMA)
X=TargetCR;
X=X*BackLightLevelsSearched[b];
X=X*(1<<N_BITS_INT_GAMMA);
for(cvH=(N_PIPELINE_CODEVALUES-1);cvH>=0;cvH--)
{
Y=IntPowerOfGamma[cvH];
Y=Y*(TargetCR-1);
Y=Y+(1<<N_BITS_INT_GAMMA);
Y=Y*BackLightLevelReference;
if(X>=Y)
break;
}
// build distortion weights
for(bin=0;bin<gN_HistogramBins;bin++)
{
SHORT k;
D=0;
for(q=0;q<r;q++)
{
k=r*bin+q;
if(k<=cvL)
D+=BlackWeight*(cvL-k)*(cvL-k);
else if(k>=cvH)
D+=WhiteWeight*(k-cvH)*(k-cvH);
}
if(D>Dmax)
D=Dmax;
gBackLightDistortionWeights[b][bin]=(UINT32)D;
}
}
return;
}
Поиск подсветки с понижающей дискретизацией
В некоторых вариантах осуществления алгоритм выбора подсветки может содержать процесс, который минимизирует искажение между выходным сигналом целевого дисплея и выходным сигналом панели на каждом уровне подсветки. Для уменьшения и количества уровней подсветки, которые необходимо оценивать, и количества весовых коэффициентов искажения, которые необходимо вычислять и сохранять, при поиске можно использовать подмножество уровней подсветки.
В некоторых вариантах осуществления можно использовать два примерных способа понижения дискретизации поиска. В первом способе возможный диапазон уровней подсветки грубо квантуют, например, до 4 бит. В этом подмножестве квантованных уровней ищут минимальное искажение. В некоторых вариантах осуществления абсолютные минимальные и максимальные значения могут также использоваться для завершенности. Во втором способе используется диапазон значений вокруг уровня подсветки, найденного для последнего кадра. Например +-4, +-2, +-1 и +0 от уровня подсветки последнего кадра ищут вместе с абсолютными минимальным и максимальным уровнями. В этом последнем способе ограничения в диапазоне поиска налагают некоторое ограничение на изменение выбранного уровня подсветки. В некоторых вариантах осуществления обнаружение смены кадра используется для управления понижением дискретизации поиска. В пределах сцены поиск BL центруют небольшое окно поиска вокруг подсветки последнего кадра. На границе смены кадра поиск распределяет небольшое количество точек по диапазону возможных значений BL. Последующие кадры в той же самой сцене используют предшествующий способ центрирования поиска вокруг BL предыдущего кадра, если другая смена кадра не обнаружена.
Вычисление единственной кривой компенсации BP
В некоторых вариантах осуществления несколько различных уровней подсветки могут использоваться во время операции. В других вариантах осуществления компенсационные кривые для исчерпывающего набора уровней подсветки вычисляют в автономном режиме, затем сохраняя в ПЗУ для компенсации изображения в реальном времени. Требования к памяти можно уменьшать, отмечая, что в каждом кадре необходима только одна кривая компенсации. Таким образом, компенсирующую тоновую кривую вычисляют и сохраняют в ОП каждый кадр. В некоторых вариантах осуществления конфигурация компенсирующей кривой является такой же, которая используется при автономной разработке. Некоторые варианты осуществления могут содержать кривую с линейным увеличением до точки максимальной точности (MFP), за которой следует плавный спад, как описано выше.
Временной фильтр
Одной из проблем в системе с модулированием подсветки является нежелательные мерцания. Их можно уменьшать с помощью методик компенсации обработки изображения. Однако существует несколько ограничений для компенсации, которая может привести к дефектам изображения, если подсветка изменяется быстро. В некоторых ситуациях черно-белые точки следуют за изменением подсветки, и их нельзя компенсировать во всех случаях. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления выбор подсветки может быть основан на данных от задержанного кадра и таким образом может отличаться от данных фактического кадра. Чтобы откорректировать мерцание черного/белого уровней и предоставить возможность задерживать гистограмму при вычислении подсветки, временной фильтр может использоваться для сглаживания фактического значения подсветки, посылаемого в блок управления подсветкой, и соответствующей компенсации.
Внедрение изменений яркости
По различным причинам пользователю может потребоваться изменить яркость дисплея. Существует проблема, как сделать это в пределах среды модулирования подсветки. Соответственно, некоторые варианты осуществления могут обеспечивать управление яркостью эталонного дисплея, оставляя неизменными компоненты модуляции подсветки и компенсации яркости. Приведенный ниже код, описанный как функция 4, показывает примерный вариант осуществления, где индекс эталонной подсветки или устанавливают в максимум, или устанавливают в значение, зависящее от среднего уровня яркости (APL), если APL используется для изменения максимальной яркости дисплея.
Функция 4
/****************************************************************************************
if(gStoredMode)
{
BackLightIndexReference=N_BACKLIGHT_VALUES-1;
}
else
{
APL=ComputeAPL(pHistogram);
// временная фильтрация APL
if(firstFrame)
{
for(i=(APL_FILTER_LENGTH-1);i>=0;i--)
{
APL_History[i]=APL;
}
}
for(i=(APL_FILTER_LENGTH-1);i>=1;i--)
{
APL_History[i]=APL_History[i-1];
}
APL_History[0]=APL;
APL=0;
for(i=0;i<APL_FILTER_LENGTH;i++)
APL=APL+APL_History[i]*IntAplFilterTaps[i];
APL=(APL+(1<<(APL_FILTER_SHIFT-1)))>>APL_FILTER_SHIFT;
BackLightIndexReference=APL2BackLightIndex[APL];
}
Варианты осуществления взвешивания векторов ошибок
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат способы и системы, которые используют взвешенный вектор ошибок для выбора подсветки или уровня освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления выбирают множество уровней освещенности источника света, из которого конечный выбор можно сделать для освещения целевого изображения. Модель панели дисплея может затем использоваться для вычисления выходного сигнала дисплея для каждого из уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модель эталонного дисплея или модель реального дисплея, как описано относительно ранее описанных вариантов осуществления, может использоваться для определения уровней выходного сигнала дисплея. Можно также создавать целевую кривую выходного сигнала. Векторы ошибок можно затем определять для каждого уровня освещенности источника света, сравнивая выходной сигнал панели с целевой кривой выходного сигнала.
Гистограмму изображения или аналогичную конструкцию, которая подсчитывает значения изображения, можно также создавать для целевого изображения. Значения, соответствующие каждому значению кода изображения в гистограмме изображения или конструкции, могут затем использоваться для взвешивания векторов ошибок для определенного изображения. В некоторых вариантах осуществления количество совпадений в элементе выборки гистограммы, соответствующем определенному значению кода, можно умножать на значение вектора ошибок для этого значения кода, таким образом создавая взвешенное, определенное для изображения значение вектора ошибок. Взвешенный вектор ошибок может содержать значения векторов ошибок для каждого значения кода в изображении. Этот определенный для изображения, определенный для уровня освещенности источника света вектор ошибок можно затем использовать в качестве индикации ошибки, являющейся результатом использования упомянутого уровня освещенности источника света для этого определенного изображения.
Сравнение данных векторов ошибок для каждого уровня освещенности источника света может указывать, какой уровень освещенности приведет к наименьшей ошибке для этого определенного изображения. В некоторых вариантах осуществления сумма взвешенных векторов ошибок значений кодов может упоминаться как взвешенная ошибка изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень освещенности источника света, соответствующий наименьшей ошибке, или наименьшей взвешенной ошибке изображения, для определенного изображения, может быть выбран для отображения этого изображения. В видеопоследовательности этот процесс можно выполнять для каждого видеокадра, что приводит к динамическому уровню освещенности источника света, который может изменяться для каждого кадра.
Аспекты некоторых примерных вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 79, которая показывает целевую кривую 2000 выходного сигнала и несколько кривых 2002-2008 выходного сигнала дисплея. Целевая кривая 2000 выходного сигнала представляет необходимую зависимость между значениями кодов изображения (показаны на горизонтальной оси) и выходным сигналом дисплея (показаны на вертикальной оси). Кривые 2002-2008 выходного сигнала дисплея также показаны для уровней освещенности источника света от 25% до 100%. 2002 показывает кривую выходного сигнала дисплея для 25%-ной подсветки. 2004 показывает кривую выходного сигнала дисплея для 50%-ной подсветки. 2006 показывает кривую выходного сигнала дисплея для 75%-ной подсветки. 2008 показывает кривую выходного сигнала дисплея для 100%-ной подсветки. В некоторых вариантах осуществления различие по вертикали между кривыми 2002-2008 выходного сигнала дисплея и целевой кривой 2000 выходного сигнала может представлять значение ошибки, соответствующее значению кода в этой позиции, или быть пропорциональным ему. В некоторых вариантах осуществления множество этих значений ошибок для набора значений кодов может упоминаться как вектор ошибок.
Аспекты некоторых примерных вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 80, которая показывает вектор ошибок, изображенный для определенных уровней освещенности источника света дисплея. Вектор ошибок, который изображен на этой фигуре, соответствуют целевой кривой и кривым 2000-2008 выходного сигнала дисплея на фиг. 79. 2016 показывает график вектора ошибок для 25%-ной подсветки. 2014 показывает график вектора ошибок для 50%-ной подсветки. 2012 показывает график вектора ошибок для 75%-ной подсветки. 2010 показывает график вектора ошибок для 100%-ной подсветки. В этих примерных вариантах осуществления, показанных на фиг. 80, используются квадраты значений ошибок, делая все значения ошибок положительными числами. В других вариантах осуществления значения ошибок можно определять другими способами, и в некоторых случаях могут существовать отрицательные значения ошибок.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вектор ошибок можно объединять с данными изображения для создания определенного для изображения значения ошибки. В некоторых вариантах осуществления гистограмму изображения можно объединять с одним или большим количеством векторов ошибок для создания взвешенного с помощью гистограммы значения ошибки. В некоторых вариантах осуществления счетчик элементов выборки гистограммы для определенного значения кода можно умножать на значение ошибки, соответствующее этому значению кода, таким образом приводя к взвешенному с помощью гистограммы значению ошибки. Сумма всех взвешенных с помощью гистограммы значений кодов для изображения на данном уровне освещенности подсветки может упоминаться, как взвешенная с помощью гистограммы ошибка. Взвешенную с помощью гистограммы ошибку можно определять для каждого из множества уровней освещенности подсветки. Выбор уровня освещенности подсветки может быть основан на взвешенных с помощью гистограммы ошибках, соответствующих уровням освещенности подсветки.
Аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 81, которая содержит график из взвешенных с помощью гистограммы ошибок для различных уровней освещенности подсветки. График 2020 взвешенной с помощью гистограммы ошибки для первого изображения показывает устойчивое уменьшение величины ошибки к минимальному значению 2021 около 86%-ного уровня освещенности, после чего график повышается, когда значение подсветки увеличивается. Для этого определенного изображения уровень освещенности приблизительно 86% обеспечивает самую низкую ошибку. Другой график 2022 для второго изображения уменьшается устойчиво до второго минимального значения 2023 около 95%-ого уровня освещенности, после чего график повышается, когда значение подсветки увеличивается. Для этого второго изображения уровень освещенности приблизительно 95% обеспечивает самую низкую ошибку. Таким образом, уровень освещенности подсветки можно выбирать для определенного изображения, когда взвешенные с помощью гистограммы ошибки определены для различных источников света или уровней освещенности подсветки.
Аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 82. В этих вариантах осуществления изображение 2030 вводят в процесс 2031 вычисления гистограммы, который генерирует гистограмму 2032 изображения. Панель дисплея также анализируют для определения данных вектора ошибки 2033 для множества уровней освещенности подсветки. Взвешенную ошибку 2035 можно затем создавать 2034, объединяя данные гистограммы 2032 с данными 2033 взвешенных векторов ошибок. В некоторых вариантах осуществления это объединение можно выполнять 2034, умножая значение вектора ошибок, соответствующее значению кода, на значение гистограммы, соответствующее этому значению кода, таким образом создавая взвешенное с помощью гистограммы значение вектора ошибок. Сумма всех взвешенных с помощью гистограммы значений векторов ошибок для всех значений кодов в изображении может упоминаться как взвешенная с помощью гистограммы ошибка 2035.
Взвешенную с помощью гистограммы ошибку можно определять для каждого из множества уровней освещенности подсветки, объединяя вектор ошибок для каждого уровня освещенности подсветки с соответствующими значениями гистограммы. Этот процесс может приводить к взвешенному с помощью гистограммы массиву ошибок, который содержит взвешенные с помощью гистограммы значения ошибок для множества уровней освещенности подсветки. Значения во взвешенном с помощью гистограммы массиве ошибок можно затем анализировать для определения, какой уровень освещенности подсветки наиболее соответствует отображению изображения. В некоторых вариантах осуществления уровень освещенности подсветки, соответствующий минимальной взвешенной с помощью гистограммы ошибке 2036, можно выбирать для отображения изображения. В некоторых вариантах осуществления другие данные могут влиять на определение уровня освещенности подсветки, например, в некоторых вариантах осуществления задача экономии потребляемой мощности может влиять на решение. В некоторых вариантах осуществления также можно выбирать уровень освещенности подсветки, который находится около минимального взвешенного с помощью гистограммы значения ошибки, но который соответствует некоторым другим критериям. Когда уровень освещенности подсветки выбран 2037, этот уровень можно передавать на дисплей.
Аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны относительно фиг. 83. В этих вариантах осуществления генерируют 2040 целевую кривую выходного сигнала для определенной характеристики устройства отображения или дисплея. Эта кривая или сопровождающие ее данные представляют необходимый выходной сигнал дисплея. Кривые выходного сигнала дисплея также создают 2041 для различных уровней освещенности подсветки или источника света. Например, в некоторых вариантах осуществления кривые выходного сигнала дисплея можно создавать для уровней освещенности подсветки с 10%-ными или 5%-ными приращениями от 0% до 100%.
Основываясь на целевой кривой выходного сигнала и кривых выходного сигнала панели или дисплея, можно вычислять 2042 определенные для уровня освещенности векторы ошибок. Эти векторы ошибок можно вычислять с помощью определения различия между значением целевой кривой выходного сигнала и значением кривой выходного сигнала дисплея или панели в соответствующем значении кода изображения. Вектор ошибок может содержать значение ошибки для каждого значения кода изображения или для каждого значения кода в динамическом диапазоне целевого дисплея. Векторы ошибок можно вычислять для множества уровней освещенности источника света. Например, векторы ошибок можно вычислять для каждой кривой выходного сигнала дисплея, созданной для дисплея. Набор векторов ошибок можно вычислять заранее и сохранять для использования при вычислениях «в реальном времени» во время отображения изображения или можно использовать при других вычислениях.
Для настройки уровня освещенности источника света к определенному изображению или характеристике изображения гистограмму изображения можно создавать 2043 и использовать в процессе выбора уровня освещенности. В некоторых вариантах осуществления другие конструкции данных могут использоваться для идентификации частоты, с которой значения кодов изображения появляются в определенном изображении. Эти другие конструкции могут упоминаться в данном описании как гистограммы.
В некоторых вариантах осуществления вектор ошибок, соответствующий изменяющимся уровням освещенности источника света, можно взвешивать 2044 с помощью значений гистограммы, для соотнесения ошибки дисплея с изображением. В этих вариантах осуществления значения векторов ошибок можно умножать или иначе соотносить со значениями гистограммы для соответствующих значений кодов. Другими словами, значение вектора ошибок, соответствующее данному значению кода изображения, можно умножать на значение счетчика элементов выборки гистограммы, соответствующее данному значению кода.
Когда взвешенные значения векторов ошибок определены, все взвешенные значения векторов ошибок для данного вектора ошибок можно складывать 2045 для создания взвешенного с помощью гистограммы значения ошибки для уровня освещенности, соответствующего вектору ошибок. Взвешенное с помощью гистограммы значение ошибки можно вычислять для каждого уровня освещенности, для которого был вычислен вектор ошибок.
В некоторых вариантах осуществления набор взвешенных с помощью гистограммы значений ошибок можно исследовать 2046 для определения характеристики набора. В некоторых вариантах осуществления эта характеристика набора может быть минимальным значением. В некоторых вариантах осуществления эта характеристика набора может быть минимальным значением в пределах некоторого другого ограничения. В некоторых вариантах осуществления эта характеристика набора может быть минимальным значением, которое соответствует ограничению мощности. В некоторых вариантах осуществления линию, кривую или другую конструкцию можно приспосабливать к набору взвешенных с помощью гистограммы значений ошибок и можно использовать для интерполяции между известными значениями ошибок или для иного представления набора взвешенных с помощью гистограммы значений ошибок. Основываясь на взвешенных с помощью гистограммы значениях ошибок и на характеристике набора или на другом ограничении, можно выбирать уровень освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления можно выбирать уровень освещенности источника света, соответствующий минимальному взвешенному с помощью гистограммы значению ошибки.
Когда уровень освещенности источника света выбран, о выборе можно сообщать на дисплей или его можно записывать с изображением, чтобы использовать во время отображения так, чтобы дисплей мог использовать выбранный уровень освещенности для отображения заданного изображения.
Зависящий от смены кадра фильтр сигнала источника света дисплея
Модуляция источника света может улучшать динамический контраст и уменьшать потребляемую мощность дисплея, однако модуляция источника света может вызывать раздражающее колебание в яркости дисплея. Данные изображения можно изменять, как объяснено выше, для компенсации большей части изменений источника света, но этот способ не может полностью компенсировать изменения источника света в критических частях динамического диапазона. Это раздражающее колебание можно также уменьшать с помощью временной низкочастотной фильтрации сигнала источника света для уменьшения активного изменения уровня источника света и связанных колебаний. Этот способ может быть эффективным при управлении изменением уровня черного, и при достаточно продолжительном фильтре изменение уровня черного может быть фактически незаметным.
Однако продолжительный фильтр, который может охватывать несколько кадров видеопоследовательности, может создавать проблемы при смене кадра. Например, переход от темного кадра к яркому кадру нуждается в быстром повышении уровня источника света для перехода от низкого уровня черного к высокой яркости. Простая временная фильтрация источника света или сигнала подсветки ограничивает скорость реакции дисплея и приводит к раздражающему постепенному повышению яркости изображения после перехода от темного кадра к яркому кадру. Достаточно продолжительное использование фильтра, чтобы сделать это повышение по существу незаметным, приводит к уменьшению яркости после перехода.
Соответственно, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать обнаружение смены кадра, и некоторые варианты осуществления могут содержать фильтр, который зависит от присутствия смены кадра в видеопоследовательности.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 84. В этих вариантах осуществления изображение 2050 или данные изображения вводят в модуль 2051 обнаружения смены кадра и/или в буфер 2052. В некоторых вариантах осуществления один или оба из этих модулей 2051 и 2052 могут создавать гистограмму изображения, которую можно передавать также другому из модулей 2051 и 2052. Изображение 2050 и/или данные изображения можно затем передавать в модуль 2053 выбора уровня источника света, где соответствующий уровень источника света можно определять или выбирать. Этот выбор или определение можно выполнять множеством способов, как обсуждается выше. О выбранном уровне источника света затем сообщают в модуль 2054 временной фильтрации. Модуль 2051 обнаружения смены кадра может использовать данные изображения или гистограмму изображения для определения, существует ли смена кадра в видеопоследовательности рядом с текущим кадром или в пределах определенного расстояния от текущего кадра. Если смена кадра обнаружена, то о ее присутствии можно сообщать в модуль 2054 временной фильтрации. Модуль 2054 временной фильтрации может содержать буфер сигнала источника света так, чтобы последовательность сигналов уровня источника света можно было фильтровать. Модуль 2054 временной фильтрации может также содержать множество фильтров или один или большее количество изменяющихся фильтров для фильтрации сигнала источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2054 временной фильтрации может содержать фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (IIR). В некоторых вариантах осуществления коэффициенты фильтра IIR можно изменять для создания фильтра и выходного сигнала с различными характеристиками.
Один или большее количество фильтров модуля 2054 временной фильтрации могут зависеть от смены кадра, посредством чего сигнал смены кадра от модуля 2051 обнаружения смены кадра может влиять на характеристики фильтра. В некоторых вариантах осуществления можно полностью не использовать фильтрацию, когда смену кадра обнаруживают рядом с текущим кадром. В других вариантах осуществления характеристики фильтра можно просто изменять в ответ на обнаружение смены кадра. В других вариантах осуществления различные фильтры можно применять в ответ на обнаружение смены кадра рядом с текущим кадром. После того, как модуль 2054 временной фильтрации выполнил любую необходимую фильтрацию, сигнал уровня источника света можно передавать в модуль 2055 управления источником света.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 85. В этих вариантах осуществления функции обнаружения смены кадра и связанные функции временной фильтрации можно связывать с модулем компенсации изображения. В некоторых вариантах осуществления изображение 2060 или полученные из него данные изображения вводят в модуль 2061 обнаружения смены кадра, буфер 2062 и/или модуль 2066 компенсации изображения. В некоторых вариантах осуществления один или большее количество из этих модулей 2061 и 2062 могут создавать гистограмму изображения, которую можно передавать в другой из модулей 2061 или 2062. Изображение 2060 и/или данные изображения можно затем передавать в модуль 2063 выбора уровня источника света, где соответствующий уровень источника света можно определять или выбирать. Этот выбор или определение можно выполнять множеством способов, как обсуждается выше. О выбранном уровне источника света затем сообщают в модуль 2064 временной фильтрации. Модуль 2061 обнаружения смены кадра может использовать данные изображения или гистограмму изображения для определения, существует ли смена кадра в видеопоследовательности рядом с текущим кадром или в пределах определенного расстояния от текущего кадра. Если смену кадра обнаруживают, то о ее присутствии можно сообщать в модуль 2064 временной фильтрации. Модуль 2064 временной фильтрации может содержать буфер сигнала источника света так, чтобы последовательность сигналов уровня источника света можно было фильтровать. Модуль 2064 временной фильтрации может также содержать множество фильтров или один или большее количество изменяющихся фильтров для фильтрования сигнала источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2064 временной фильтрации может содержать фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (IIR). В некоторых вариантах осуществления коэффициенты фильтра IIR можно изменять для создания фильтров и выходных сигналов с различными характеристиками.
Один или большее количество фильтров модуля 2064 временной фильтрации могут зависеть от смены кадра, посредством чего сигнал смены кадра от модуля 2061 обнаружения смены кадра может влиять на характеристики фильтра. В некоторых вариантах осуществления можно полностью не использовать фильтрацию, когда смену кадра обнаруживают рядом с текущим кадром. В других вариантах осуществления характеристики фильтра можно просто изменять в ответ на обнаружение смены кадра. В других вариантах осуществления различные фильтры можно применять в ответ на обнаружение смены кадра рядом с текущим кадром. После того, как модуль 2064 временной фильтрации выполнил любую необходимую фильтрацию, сигнал уровня источника света можно передавать в модуль 2065 управления источником света и в модуль 2066 компенсации изображения. Модуль 2066 компенсации изображения может использовать сигнал уровня источника света для определения соответствующего алгоритма компенсации для изображения 2060. Эту компенсацию можно определять различными способами, описанными выше. Когда компенсация изображения определена, ее можно применять к изображению 2060, и измененное изображение 2067 можно отображать, используя уровень источника света, посылаемый в модуль 2065 управления источником света.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 86. В этих вариантах осуществления входное изображение 2070 можно вводить в модуль 2081 компенсации изображения и в модуль 2071 обработки изображения. В модуле 2071 обработки изображения данные изображения можно извлекать, субдискретизировать или иначе обрабатывать для обеспечения функционирования других элементов этих вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления модуль 2071 обработки изображения может создавать гистограмму, которую можно посылать в модуль 2072 выбора подсветки (BLS), содержащий модуль 2073 буфера гистограммы и модуль 2084 обнаружения смены кадра, а также в модуль 2074 искажения и в модуль 2075 временной фильтрации.
В пределах модуля 2073 буфера гистограммы гистограммы от последовательности кадров изображения можно сравнивать и анализировать. Модуль 2084 обнаружения смены кадра может также сравнивать анализируемые гистограммы для определения присутствия смены кадра рядом с текущим кадром. Данные гистограммы можно передавать в модуль 2074 искажения, где можно вычислять 2077 характеристики искажения для одного или большего количества уровней освещенности источника света или подсветки. Определенный уровень освещенности источника света можно определять, минимизируя 2078 характеристики искажения.
Этот выбранный уровень освещенности можно затем посылать в модуль 2075 временной фильтрации. Модуль временной фильтрации может также принимать сигнал обнаружения смены кадра от модуля 2084 обнаружения смены кадра. Основываясь на сигнале обнаружения смены кадра, временной фильтр 2079 можно применять к сигналу уровня освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления фильтр можно не применять, когда смену кадра обнаруживают рядом с текущим кадром. В других вариантах осуществления применяемый фильтр, когда смена кадра присутствует, отличается от применяемого фильтра, когда смена кадра не присутствует рядом.
Фильтрованный сигнал уровня освещенности источника света можно посылать в модуль 2080 управления источником света и в модуль 2081 компенсации изображения. Модуль компенсации изображения может использовать фильтрованный уровень освещенности источника света для определения соответствующей кривой тоновой коррекции или другого алгоритма исправления для компенсации любого изменения уровня освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления исправление тоновой кривой или исправление кривой 2082 гаммы можно выполнять с этой целью. Эту исправленную кривую можно затем применять к входному изображению 2070 для создания измененного изображения 2083. Измененное изображение 2083 можно затем отображать с уровнем освещенности источника света, который послали в модуль 2080 управления источником света.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 87. В этих вариантах осуществления входное изображение 2090 или полученные из него данные вводят в пространственный низкочастотный фильтр 2096, буфер/процессор 2092, модуль 2091 обнаружения смены кадра и сумматор 2098. Пространственный низкочастотный фильтр 2096 может создавать низкочастотное изображение 2097, которое можно передавать в модуль 2101 генерации тоновой кривой для сохранения яркости. Низкочастотное изображение 2097 можно также посылать в сумматор 2098 для объединения с входным изображением 2090 для формирования высокочастотного изображения 2099.
Модуль 2091 обнаружения смены кадра может использовать входное изображение или данные из него, такие как гистограмма, а также данные, хранящиеся в буфере/процессоре 2092, для определения, существует ли смена кадра рядом с текущим кадром. Если смена кадра обнаружена, то можно сообщать об этом в модуль 2094 временной фильтрации. Входное изображение 2090 или полученные из него данные посылают в буфер/процессор 2092, где изображения, данные изображения и гистограммы можно сохранять и сравнивать. Эти данные можно посылать в модуль 2093 выбора уровня источника света для рассмотрения при вычислении соответствующего уровня освещенности источника света. Уровень, вычисленный модулем 2093 выбора уровня источника света, можно посылать в модуль 2094 временной фильтрации для фильтрации. Примерные фильтры, используемые для этого процесса, описаны позже в этом документе. Фильтрацию сигнала уровня источника света можно настраивать к присутствию смены кадра рядом с текущим кадром. Как обсуждается позже, модуль 2094 временной фильтрации может выполнять фильтрацию более активно, когда смена кадра не происходит рядом.
После любой фильтрации уровень источника света можно посылать в модуль 2095 управления источником света для использования при отображении входного изображения или основанного на нем измененного изображения. Выходной сигнал модуля 2094 временной фильтрации можно также посылать в модуль 2101 генерации тоновой кривой для сохранения яркости, который затем создает кривую тоновой коррекции и применяет эту кривую коррекции к низкочастотному изображению 2097. Это исправленное низкочастотное изображение можно затем объединять с высокочастотным изображением 2099 для формирования улучшенного изображения 2102. В некоторых вариантах осуществления высокочастотное изображение 2099 можно также обрабатывать с помощью кривой усиления перед объединением с исправленным низкочастотным изображением.
Аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 88. В этих вариантах осуществления определяют 2110 уровень освещенности источника света для текущего кадра. Также определяют 2111 присутствие смены кадра рядом с текущим кадром. Если смена кадра происходит рядом, то второй процесс временной фильтрации применяют 2112 к сигналу уровня освещенности источника света для текущего кадра. Если смена кадра не происходит рядом с текущим кадром, то первый процесс временной фильтрации 2113 применяют к сигналу уровня освещенности источника света для текущего кадра. После того, как любая фильтрация выполнена, сигнал уровня освещенности источника света посылают в дисплей для определения 2114 уровня освещенности для текущего кадра. В некоторых вариантах осуществления второй процесс фильтрации 2112 может просто игнорировать любую фильтрацию, когда смена кадра происходит рядом.
Аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 89. В этих вариантах осуществления изображение анализируют 2120 для определения данных, относящихся к выбору уровня источника света. Этот процесс может содержать генерацию гистограммы и сравнение. Соответствующий уровень источника света выбирают 2121, основываясь на данных изображения. Присутствие смены кадра можно затем определять при сравнении 2122 данных изображения из одного или большего количества предыдущих кадров и данных изображения из текущего кадра. В некоторых вариантах осуществления это сравнение может содержать сравнение гистограмм. Если смена кадра не присутствует 2123, то первый процесс фильтрации можно применять 2125 к уровню источника света текущего кадра. Этот процесс может корректировать значение уровня источника света для текущего кадра, основываясь на уровнях, используемых для предыдущих кадров. Когда смену кадра обнаруживают 2123, второй фильтрующий процесс 2124 можно применять к уровню освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления этот второй фильтрующий процесс может не использовать первый процесс фильтрации или использовать менее активный процесс фильтрации. После любой фильтрации уровень освещенности источника света можно посылать в дисплей для использования при отображении текущего кадра.
Способы и системы некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения можно показывать в отношении примерного сценария с тестовой видеопоследовательностью. Последовательность состоит из черного фона с белым объектом, который появляется и исчезает. Оба черное и белое значения являются результатом подсветки без компенсации изображения. Подсветка, выбранная для кадра, изменяется от нуля, на черных кадрах, к высокому значению для достижения белого, и назад к нулю. График уровня источника света или подсветки относительно номеров кадров показан на фиг. 90. Результирующее изображение подвергается изменению уровня черного. Видеопоследовательностью является черный фон с появляющимся белым квадратом. Сначала уровень подсветки небольшой, и черный кадр очень темный. Когда белый квадрат появляется, подсветка увеличивается и увеличивает уровень черного так, что слабый серый цвет различим. Когда квадрат исчезает, уровень подсветки уменьшается, и фон снова становится очень темным. Это изменение уровня черного может причинять беспокойство. Существуют два способа устранения этого изменения уровня черного: искусственно поднимают уровень черного в темных кадрах или управляют изменением подсветки. Подъем уровня черного нежелателен, поэтому способы и системы настоящего изобретения управляют изменением подсветки так, чтобы это изменение не было настолько интенсивным или заметным.
Временная фильтрация
Решением данных вариантов осуществления является управление изменением уровня черного с помощью управления изменением сигнала подсветки. Система зрения человека нечувствительна к низкочастотному изменению яркости. Например, во время восхода солнца яркость неба постоянно изменяется, но изменение происходит достаточно медленно, чтобы не быть замеченным. Количественные измерения получают в итоге во временной функции контрастной чувствительности (CSF), показанной на фиг. 91. Эта концепция может использоваться в некоторых вариантах осуществления для разработки фильтра, который ограничивает изменение уровня черного.
В некоторых примерных вариантах осуществления однополюсной фильтр IIR может использоваться для «сглаживания» сигнала подсветки. Фильтр может быть основан на значениях хронологии сигнала подсветки. Эти варианты осуществления работают хорошо, когда будущие значения не доступны.
Уравнение 51 Фильтр IIR
где BL (i) является значением подсветки, основанным на содержимом изображения, и S (i) - сглаженное значение подсветки, основанное на текущем значении и хронологии. Этот фильтр является фильтром IIR с полюсом в α. Передаточная функция этого фильтра может быть выражена как:
Уравнение 52 Передаточная функция фильтра
Диаграмма логарифмической частотной характеристики этой функции показана на следующей фиг. 92. Диаграмма частотной характеристики показывает, что фильтр является низкочастотным фильтром.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения фильтр может отличаться, основываясь на присутствии смены кадра рядом с текущим кадром. В некоторых из этих вариантов осуществления могут использоваться два значения для полюса альфы. Эти значения можно переключать в зависимости от сигнала обнаружения смены кадра. В примерном варианте осуществления, когда смену кадра не обнаруживают, рекомендуемое значение - 1000/1024. В некоторых примерных вариантах осуществления рекомендуются значения между 1 и ½. Однако когда смену кадра обнаруживают, это значение можно заменять на 128/1024. В некоторых вариантах осуществления значения между ½ и 0 могут использоваться для этого коэффициента. Эти варианты осуществления обеспечивают более ограниченное сглаживание при смене кадра, что было найдено полезным.
График на фиг. 93 показывает характеристику примерной системы, которая использует временную фильтрацию подсветки для последовательности, показанной на фиг. 90, которая включает в себя появление белой области на черном фоне между кадром 60 в 2141 и кадром 120 в 2143. Нефильтрованная подсветка увеличивается с нуля 2140a, перед появлением белой области, к устойчивому высокому значению 2140b, когда появляется белая область. Нефильтрованная подсветка затем быстро уменьшается снова до нуля 2140c, когда белая область исчезает из последовательности в 2143. Это имеет эффект увеличения яркости яркой белой области, но также и имеет побочный эффект увеличения черного фона до слабого серого. Таким образом фон изменяется, когда белая область появляется и исчезает. Фильтрованная подсветка 2142a, b и c ограничивает изменение подсветки так, чтобы был шанс его не заметить. Фильтрованная подсветка начинается в нулевом значении 2142a перед появлением белой области в 2141, затем более медленно увеличивается 2142b в течение долгого времени. Когда белая область исчезает, значение подсветки уменьшается 2142c с контролируемой скоростью. Белая область системы с фильтром немного более тусклая, чем в системе без фильтра, но изменения фона намного менее заметны.
В некоторых вариантах осуществления скорость реакции временного фильтра может создавать проблемы. Это особенно заметно при параллельном сравнении с системой без такого ограничения на скорость реакции подсветки. Например, когда фильтрация существует при смене кадра, характеристика подсветки ограничена фильтром, используемым для управления колебаниями уровня черного. Эту проблему показывают на фиг. 94. График на фиг. 94 моделирует выходной сигнал системы после резкого перехода от черного к белому в 2150. Система 2151 без фильтра немедленно реагирует, поднимая подсветку от нуля 2151a до поднятого уровня 2151b для получения яркого белого цвета. В системе с фильтром существует медленное повышение с нуля 2152a вдоль кривой 2152b после перехода от черного к белому. В системе без фильтра изображение немедленно переходит к серому значению. В системе с фильтром серый цвет медленно переходит в белый, когда подсветку увеличивают. Таким образом скорость реакции системы с фильтром на быстрое изменение кадров уменьшается.
Обнаружение смены кадра
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат процесс обнаружения смены кадра. Когда смену кадра обнаруживают, временную фильтрацию можно изменять для предоставления возможности быстрой реакции подсветки. В пределах кадра изменение подсветки ограничивают с помощью фильтра для управления изменением уровня черного. При смене кадра непродолжительные дефекты изображения и изменение видеосигнала незаметны из-за эффекта маскировки системы зрения человека.
Смена кадра существует, когда текущий кадр очень сильно отличается от предыдущего кадра. Когда смена кадра не происходит, различие между последовательными кадрами является небольшим. Для обнаружения смены кадра можно определять измерение различия между двумя изображениями, и пороговое значение можно устанавливать для того, чтобы отличать смену кадра от отсутствия смены кадра.
1
2
В некоторых вариантах осуществления способ обнаружения смены кадра может быть основан на корреляции различий гистограмм. В частности, можно вычислять гистограммы двух последовательных или ближайших кадров, H и H. Различие между двумя изображениями можно определять, как различие гистограмм:
Уравнение 53 Примерные показатели различия гистограмм
cor
где i и j - индексы элементов выборки, N - количество элементов выборки и  - значение i-го элемента выборки гистограммы. Гистограмму нормализуют так, чтобы полная сумма значений элементов выборки была равна 1. В общих чертах, если различие каждого элемента выборки большое, то различие D является большим.  является весовым коэффициентом корреляции, который равен квадрату расстояния между индексами элементов выборки. Это указывает, что если два элемента выборки находятся близко друг к другу, например i-й элемент выборки и (i+1)-й элемент выборки, то вклад их умножения является очень маленьким; иначе, вклад является большим. Интуитивно, для чисто черного и чисто белого изображений двух элементов выборки с большим различием для первого элемента и последнего элемента, так как расстояние между индексами элементов выборки большое, конечное различие гистограмм является большим. Но для небольшого изменения яркости для черного изображения, хотя различие между элементами выборки большое, они находятся близко друг к другу (i-й элемент и (i+1)-й элемент), и таким образом конечное различие является небольшим.
Для определения смены кадра пороговое значение необходимо определять в дополнение к измерению различия изображений. В некоторых вариантах осуществления это пороговое значение можно определять опытным путем, и его можно устанавливать в 0,001.
В некоторых вариантах осуществления, в пределах сцены, может использоваться принятая выше фильтрация для ограничения колебаний уровня черного. Эти варианты осуществления просто используют систему с постоянным фильтром, который не зависит от смены кадра. Видимого колебания уровня черного не происходит, однако реакция ограничена.
В некоторых вариантах осуществления, когда смену кадра обнаруживают, фильтр можно переключать на фильтр, имеющий более быструю реакцию. Это позволяет подсветке быстро увеличиваться после перехода от черного к белому, и все же не столь быстро повышаться, как нефильтрованный сигнал. Как показано на фиг. 95, нефильтрованный сигнал увеличивается с нуля до максимального значения 2161 и остается в этом значении после того, как белая область появляется в 2160. Более интенсивный фильтр, используемый во время смены кадра 2163, является слишком медленным для смены кадра, однако измененный фильтр 2162, используемый в местах расположения смены кадра, обеспечивает быстрое повышение, за которым следует постепенное увеличение до максимального значения.
Варианты осуществления настоящего изобретения, которые содержат обнаружение смены кадра и настраиваемую временную фильтрацию, предназначенные для незаметного изменения уровня черного, можно применять активно в пределах сцены, сохраняя скорость реакции подсветки на смену кадра с большими изменениями яркости при изменениях в настраиваемом фильтре.
Варианты осуществления Y-усиления с низкой сложностью
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения разрабатывают так, чтобы они работали в системе с низкой сложностью. В этих вариантах осуществления выбор уровня источника света или подсветки может быть основан на luma гистограмме и минимизации показателя искажения, основанного на этой гистограмме. В некоторых вариантах осуществления алгоритм компенсации может использовать характеристику Y-усиления. В некоторых вариантах осуществления компенсация изображения может содержать управление параметрами для управления обработкой Y-усиления. В некоторых ситуациях обработка Y-усиления может полностью компенсировать уменьшение источника света на полутоновых изображениях, но будет уменьшать насыщенность цвета на насыщенных изображениях. Некоторые варианты осуществления могут управлять характеристикой Y-усиления для предотвращения чрезмерного уменьшения насыщенности. Некоторые варианты осуществления могут использовать параметр интенсивности Y-усиления для управления уменьшением насыщенности. В некоторых вариантах осуществления интенсивность Y-усиления 25% оказалась эффективной.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 96. В этих вариантах осуществления весовые коэффициенты 2174 искажения для различных уровней освещенности подсветки можно вычислять и сохранять, например, в ПЗУ, для обращения во время обработки в режиме реального времени. В некоторых вариантах осуществления коэффициенты 2175 фильтра или другие характеристики или параметры фильтра можно сохранять, например, в ПЗУ, для выбора во время обработки.
В этих вариантах осуществления входное изображение 2170 вводят в процесс 2071 вычисления гистограммы, который вычисляет гистограмму изображения, которую можно сохранять в буфере 2172 гистограммы. В некоторых вариантах осуществления гистограмма для предыдущего кадра может использоваться для определения уровня подсветки для текущего кадра. В некоторых вариантах осуществления модуль 2176 искажения может использовать значения гистограммы из буфера 2172 гистограммы и весовые коэффициенты 2174 искажения для определения характеристики искажения для различных уровней освещенности подсветки. Модуль 2176 искажения может затем выбирать уровень освещенности подсветки, который уменьшает или минимизирует 2178 вычисленное искажение. В некоторых вариантах осуществления уравнение 54 может использоваться для определения значения искажения.
Уравнение 54 Примерный показатель искажения
где BL представляет уровень освещенности подсветки, Weight - значение весового коэффициента искажения, относящееся к уровню освещенности подсветки и элементу выборки гистограммы, и H - значение элемента выборки гистограммы.
После выбора уровня освещенности подсветки сигнал подсветки можно фильтровать с помощью временного фильтра 2180 в модуле 2179 фильтрации. Модуль 2179 фильтрации может использовать коэффициенты фильтрации или характеристики 2175, которые были предварительно определены и сохранены. Когда фильтрация выполнена, фильтрованный окончательный сигнал подсветки можно посылать в модуль управления подсветкой дисплея или в дисплей 2181.
Фильтрованный окончательный сигнал подсветки можно также посылать в модуль 2183 разработки Y-усиления, где он может использоваться при определении процесса компенсации изображения. В некоторых вариантах осуществления этот процесс компенсации может содержать применение тоновой кривой к каналу luma изображения. Эту тоновую кривую Y-усиления можно определять с помощью одной или большего количества точек, между которыми можно выполнять интерполяцию. В некоторых вариантах осуществления процесс тоновой коррекции Y-усиления может содержать точку максимальной точности (MFP), выше которой может использоваться закругление кривой. В этих вариантах осуществления один или большее количество линейных сегментов могут определять тоновую кривую ниже MFP, и зависимость от закругления кривой может определять кривую выше MFP. В некоторых вариантах осуществления часть закругления кривой можно определять с помощью уравнения 55.
Уравнение 55 Пример определения наклона закругления кривой
Эти варианты осуществления выполняют компенсацию изображения только на канале яркости и обеспечивают полную компенсацию для полутоновых изображений, но этот процесс может вызывать уменьшение насыщенности цветных изображений. Чтобы избежать чрезмерного уменьшения насыщенности цветных изображений, некоторые варианты осуществления могут содержать коэффициент интенсивности компенсации, который можно определять в модуле 2182 управления интенсивностью. Поскольку модуль 2183 разработки Y-усиления воздействует только на данные luma, характеристики цвета не известны, и модуль управления интенсивностью должен работать, не зная фактических уровней насыщенности цвета. В некоторых вариантах осуществления коэффициент или параметр интенсивности можно интегрировать при определении тоновой кривой, как показано в уравнении 56.
Уравнение 56 Пример определения наклона тоновой кривой
где S - коэффициент интенсивности, BL - уровень освещенности подсветки и  - значение гаммы дисплея. Примерные тоновые кривые показаны на фиг. 97.
Варианты осуществления эффективного вычисления
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения выбор подсветки или источника света может быть основан на уменьшении ошибки между идеальным дисплеем и дисплеем с конечной степенью контрастности, таким как LCD. Моделируют идеальный дисплей и дисплей с конечной CR. Ошибка между идеальным дисплеем и дисплеем с конечной CR для каждого уровня серого определяет вектор ошибок для каждого значения подсветки. Искажение изображения определяют, взвешивая гистограмму изображения с помощью вектора ошибок на каждом уровне подсветки.
В некоторых вариантах осуществления дисплеи можно моделировать, используя функцию мощности гаммы плюс совокупный термин для объяснения увеличения в LCD с конечной CR, приведенном в уравнении 57. Это - модель «гамма-смещение-усиление-мерцание)» с нулевым смещением, выраженным, используя степень контрастности дисплея CR.
Уравнение 57 Модель дисплея
Модели дисплея изображают на фиг. 98. Показаны идеальный дисплей 2200 и дисплей с конечной CR с 25% 2201 и 75% 2202 подсветки.
max
min
Максимальные и минимальные значения LCD с конечной CR определяют верхние и нижние предельные значения идеального дисплея, x и x, которые можно обеспечивать с помощью компенсации изображения. Эти предельные значения зависят от подсветки bl, гаммы  и степени контрастности CR. Эти предельные значения усечения, определяемые с помощью моделей, обобщают в уравнении 58.
Уравнение 58 Предельные значения усечения модели
В некоторых вариантах осуществления максимальные предельные значения и минимальные предельные значения могут использоваться для определения вектора ошибок для каждого уровня подсветки. Примерная ошибка, показанная ниже, основана на квадрате ошибки, вызванной усечением. Компонентами вектора ошибок являются ошибки между выходным сигналом идеального дисплея и самым близким выходным сигналом на дисплее с конечной степенью контрастности при упомянутом уровне подсветки. Математически их определяют в уравнении 59.
Уравнение 59 Вектор ошибок дисплея
Типовые векторы ошибок представлены на фиг. 99. Следует отметить, что при 100%-ной подсветке существует ошибка при низких значениях кодов, вызванная поднятым уровнем черного по сравнению с идеальным дисплеем. Она не зависит от данных изображения, зависит только от уровня подсветки и от значений кодов.
В некоторых вариантах осуществления показатель качества LCD с конечной CR с модуляцией подсветки и компенсацией изображения можно суммировать с помощью набора векторов ошибок для каждой подсветки, как определено выше. Искажение изображения для каждого значения подсветки можно выражать как сумму искажений значений пикселя изображения в уравнении 60. Как показано, в этих вариантах осуществления его можно вычислять из гистограммы изображения. Искажение изображения можно вычислять для каждой подсветки bl, взвешивая вектор ошибок для bl с помощью гистограммы изображения. Результатом является показатель искажения изображения на каждом уровне подсветки.
Уравнение 60 Искажение изображения относительно подсветки
Примерный вариант осуществления может быть продемонстрирован с помощью трех кадров современного стандарта IEC для измерения мощности телевизора. Гистограммы изображения показаны на фиг. 100. Кривые искажения относительно подсветки для гистограмм изображения на фиг. 100 и векторов ошибок дисплея на фиг. 99 показаны на фиг. 101.
В некоторых вариантах осуществления алгоритм выбора подсветки может работать, минимизируя искажение изображения между идеальным дисплеем и дисплеем с конечной CR.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения содержат структуру искажения, которая содержит и степень контрастности дисплея, и возможность включать в себя различные показатели ошибок. Некоторые варианты осуществления могут работать, минимизируя количество усеченных пикселей, как весь или как часть процесса выбора подсветки. Фиг. 102 сравнивает примерную сумму квадратов ошибки (SSE) искажения с количеством усеченных пикселей (#усечены) в одном кадре тестового набора IEC. SSE учитывает величину ошибки в дополнение к количеству усеченных пикселей и сохраняет светлые части изображения. Для этого изображения минимальное значение SSE появляется при намного более высокой подсветке, чем минимальное количество усеченных пикселей. Это различие возникает из-за SSE, учитывающего величину ошибки усечения в дополнение к количеству усеченных пикселей. Кривая, представляющая количество усеченных пикселей, не является гладкой и имеет много местных минимумов. Кривая SSE является гладкой, и местный минимум является глобальным минимумом, что делает поиск минимального значения SSE с понижающей дискретизацией эффективным.
Вычисление с помощью этой структуры искажения не является настолько трудным, как это может сначала показаться. В некоторых вариантах осуществления выбор подсветки можно выполнять один раз за кадр, а не с частотой пикселей. Как указано выше, весовые коэффициенты ошибок дисплея зависят только от параметров дисплея и подсветки, а не от содержимого изображения. Таким образом, моделирование дисплея и вычисление вектора ошибок можно выполнять в автономном режиме, если необходимо. Вычисление в реальном времени может содержать вычисление гистограммы, взвешивание векторов ошибок с помощью гистограммы изображения и выбор минимального искажения. В некоторых вариантах осуществления набор значений подсветки, используемых при минимизации искажения, можно предварительно выбирать и эффективно определять местонахождение минимального искажения. В примерном варианте осуществления тестируют 17 уровней подсветки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения моделирование дисплея, вычисление векторов ошибок, вычисление гистограммы, взвешивание векторов ошибок с помощью гистограммы изображения и выбор подсветки для минимального искажения можно выполнять в реальном времени. В некоторых вариантах осуществления моделирование дисплея и вычисление вектора ошибок можно выполнять в автономном режиме перед фактической обработкой изображения, в то время как вычисление гистограммы, взвешивание векторов ошибок с помощью гистограммы изображения и выбор подсветки для минимального искажения выполняют в реальном времени. В некоторых вариантах осуществления точки усечения для каждого уровня подсветки можно вычислять в автономном режиме, в то время как вычисление векторов ошибок, вычисление гистограммы, взвешивание векторов ошибок с помощью гистограммы изображения и выбор подсветки для минимального искажения выполняют в реальном времени.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения подмножество полного диапазона уровней освещенности источника света можно выбирать для рассмотрения, выбирая уровень для изображения. В некоторых вариантах осуществления это подмножество можно выбирать с помощью квантования всего диапазона уровней. В этих вариантах осуществления только уровни в этом подмножестве рассматривают для выбора. В некоторых вариантах осуществления размер этого подмножества уровней освещенности может определяться ограничением памяти или ограничением некоторого другого ресурса.
В некоторых вариантах осуществления это подмножество уровней освещенности источника света можно дополнительно ограничивать во время обработки, ограничивая значения подмножества, из которых делают выбор, до диапазона, относящегося к уровню, выбранному для предыдущего кадра. В некоторых вариантах осуществления это ограниченное подмножество можно ограничивать значениями в пределах заданного диапазона уровней, выбранного для последнего кадра. Например, в некоторых вариантах осуществления выбор уровня освещенности источника света можно ограничивать ограниченным диапазоном 7 значений с обеих сторон от ранее выбранного уровня.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ограничения диапазона уровней освещенности источника света могут зависеть от обнаружения смены кадра. В некоторых вариантах осуществления алгоритм поиска уровня освещенности источника света может выполнять поиск на ограниченном диапазоне внутри подмножества уровней, когда смену кадра не обнаруживают рядом с текущим кадром, и алгоритм может выполнять поиск на всем подмножестве уровней освещенности, когда смена кадра обнаружена.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 103. В этих вариантах осуществления данные изображения из входного кадра исходного изображения 2250 вводят в модуль 2251 обнаружения смены кадра для определения, существует ли смена кадра рядом с текущим вводимым кадром 2250. Данные изображения, относящиеся к кадрам, смежным с текущим кадром, можно также вводить в модуль 2251 обнаружения смены кадра. В некоторых вариантах осуществления эти данные изображения могут содержать данные гистограммы. Модуль обнаружения смены кадра может затем обрабатывать эти данные изображения для определения, существует ли смена кадра рядом с текущим кадром. В некоторых вариантах осуществления смену кадра можно обнаруживать, когда гистограмма предыдущего кадра и гистограмма текущего кадра отличаются на пороговое значение. Результаты процесса обнаружения смены кадра затем вводят в модуль 2252 искажения, где присутствие смены кадра может использоваться для определения, какие значения освещенности источника света рассматривают в процессе выбора уровня освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления можно рассматривать более широкий диапазон уровней освещенности, когда смена кадра происходит рядом. В некоторых вариантах осуществления ограниченное подмножество уровней освещенности, относящихся к уровню, выбранному для последнего кадра изображения, можно использовать в процессе выбора. Соответственно, процесс обнаружения смены кадра влияет на диапазон значений, которые рассматривают в процессе освещения источника света. В некоторых вариантах осуществления, когда смену кадра обнаруживают, больший диапазон уровней освещенности рассматривают в процессе выбора для текущего кадра. В некоторых вариантах осуществления, когда обнаруживают смену кадра, диапазон уровней освещенности, который не связан с уровнем, выбранным для предыдущего кадра, используется в процессе выбора для текущего кадра, в то время как диапазон уровней освещенности, который сгруппирован вокруг уровня, выбранного для предыдущего кадра, используется в процессе выбора, когда смену кадра не обнаруживают.
Когда диапазон или подмножество кандидатов-уровней освещенности определяют в зависимости от присутствия смены кадра, можно определять 2253 значения искажения для каждого кандидата-уровня освещенности. Один из уровней освещенности можно затем выбирать 2254, основываясь на минимальном значении искажения или на некотором другом критерии. Этот выбранный уровень освещенности можно затем передавать в модуль 2255 управления источником света или подсветкой для использования при отображении текущего кадра. Выбранный уровень освещенности может также использоваться в качестве входной информации к процессору 2256 компенсации изображения для вычисления тоновой кривой или аналогичного инструмента компенсации. Компенсированное или улучшенное изображение 2257, являющееся результатом этого процесса, можно затем отображать.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 104. В этих вариантах осуществления изображение или последовательность изображений анализируют 2260 для определения присутствия смены кадра рядом с текущим кадром. Если смену кадра обнаруживают 2263, то больший набор уровней освещенности источника света можно рассматривать в процессе выбора уровня освещенности источника света. Этот больший набор соотносится в своем размере с подмножеством, которое может использоваться, когда смену кадра не обнаруживают. В некоторых вариантах осуществления этот больший набор может также быть не связан со значением, используемым для предыдущего кадра. Когда смену кадра не обнаруживают 2262, ограниченное подмножество уровней освещенности может использоваться в процессе выбора. В некоторых вариантах осуществления это ограниченное подмножество может также соотноситься со значением, используемым для предыдущего кадра. Например, в некоторых вариантах осуществления, ограниченное подмножество может быть подмножеством, сгруппированным вокруг значения, используемого для предыдущего кадра. Когда ограничения диапазона уровней освещенности определены, уровень освещенности источника света можно выбирать 2264 из соответствующего диапазона или подмножества.
Варианты осуществления модуля сопоставления
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать модуль сопоставления, который соотносит одну или большее количество характеристик изображения с атрибутом модели дисплея. В некоторых вариантах осуществления одна из этих характеристик изображения может быть средним уровнем яркости (APL) изображения, который можно определять непосредственно из графического файла, из гистограммы изображения или из других данных изображения. В некоторых вариантах осуществления модуль сопоставления может сопоставлять APL изображения с коэффициентом масштабирования модели дисплея, с максимальным значением выходного сигнала модели дисплея, с определенной моделью дисплея или с некоторым другим атрибутом модели дисплея. В некоторых вариантах осуществления другую вводимую информацию, в дополнение к APL или к другой характеристике изображения, можно использовать для определения атрибута модели дисплея. Например, в некоторых вариантах осуществления уровень внешней освещенности, выбранная пользователем яркость или выбранное пользователем сопоставление могут также влиять на атрибут модели дисплея, выбираемый модулем сопоставления.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 105. В этих вариантах осуществления изображение 2270 или данные изображения можно вводить в модуль 2271 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея. В некоторых вариантах осуществления модуль 2271 сопоставления может соотносить APL изображения с максимальным значением выходного сигнала идеального дисплея или с коэффициентом масштабирования, относящимся к максимальному значению выходного сигнала идеального дисплея. Например, модуль 2271 сопоставления может соотносить значение APL изображения или другую характеристику изображения с коэффициентом масштабирования, который можно применять к выходному сигналу модели идеального дисплея, описанной в уравнении 57.
Когда этот атрибут модели дисплея определен, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2272 моделирования дисплея. Модуль 2272 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения, при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2273 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2273 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества. В некоторых вариантах осуществления модуль 2273 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определенными в модуле 2272 моделирования дисплея, для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2274 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2275 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Уровень освещенности также посылают в модуль 2276 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом обработки 2275 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2277, где его можно отображать, используя уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 106. В этих вариантах осуществления изображение 2280 или данные изображения можно вводить в модуль 2281 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2288 ручного выбора сопоставления может также влиять на выбор сопоставления. Когда множество сопоставлений или корреляций определены, пользователь может выбирать предпочтительное сопоставление с помощью модуля 2288 ручного выбора сопоставления. Это выбранное сопоставление может создавать отличающуюся корреляцию, чем сопоставление по умолчанию или то, которое выбирают автоматически. В некоторых вариантах осуществления сопоставления можно сохранять и определять для определенных условий просмотра, например рекламное оформление магазина, слабое или сильное внешнее освещение, или для определенного просматриваемого содержимого, например просмотр телевидения, просмотр кино или компьютерная игра. Когда сопоставление или корреляция выбраны, модуль 2281 сопоставления может коррелировать характеристику изображения с атрибутом модели дисплея и посылать этот атрибут в модуль 2282 моделирования дисплея.
Когда этот атрибут модели дисплея определен, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2282 моделирования дисплея. Модуль 2282 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2283 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2283 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества. В некоторых вариантах осуществления модуль 2283 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определенными в модуле 2282 моделирования дисплея для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2284 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2285 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Уровень освещенности также посылают в модуль 2286 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом обработки 2285 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2287, где его можно отображать, используя уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 107. В этих вариантах осуществления изображение 2290 или данные изображения можно вводить в модуль 2291 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2298 определения внешнего освещения может также влиять на выбор сопоставления. Модуль 2298 определения внешнего освещения может содержать один или большее количество датчиков для определения условий внешнего освещения, например интенсивности внешнего освещения, цвета внешнего освещения или изменения характеристик внешнего освещения. Эти данные внешнего освещения можно передавать в модуль 2291 сопоставления.
Когда множество сопоставлений или корреляций определены, модуль сопоставления может выбирать сопоставление, основываясь на данных, принимаемых от модуля 2298 определения внешнего освещения. Это выбранное сопоставление может создавать другую корреляцию, чем сопоставление по умолчанию или то, которое выбрано автоматически. В некоторых вариантах осуществления сопоставления можно сохранять и определять для определенных условий рассмотрения, например слабое или сильное внешнее освещение или различные виды внешнего освещения. Когда сопоставление или корреляция выбраны, модуль 2291 сопоставления может коррелировать характеристику изображения с атрибутом модели дисплея и посылать этот атрибут в модуль 2292 моделирования дисплея.
Когда этот атрибут модели дисплея определен, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2292 моделирования дисплея. Модуль 2292 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения, при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2293 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2293 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества изображения. В некоторых вариантах осуществления модуль 2293 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определенными в модуле 2292 моделирования дисплея, для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2294 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2295 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Уровень освещенности также посылают в модуль 2296 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом обработки 2295 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2297, где его можно отображать, используя уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 108. В этих вариантах осуществления изображение 2300 или данные изображения можно вводить в модуль 2301 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2308 выбора пользователем яркости может также влиять на выбор сопоставления. Модуль 2308 выбора пользователем яркости может принимать вводимую пользователем информацию, указывающую яркость дисплея, и он может содержать пользовательский интерфейс или другое средство для приема вводимой пользователем информации. В некоторых вариантах осуществления вводимую пользователем выбранную яркость можно посылать в модуль 2301 сопоставления, где эта вводимая информация может использоваться для выбора или изменения сопоставления или изменения выходного сигнала от сопоставления. Этот измененный выходной сигнал можно затем посылать в модуль 2302 моделирования дисплея. В других вариантах осуществления вводимый пользователем выбор яркости можно посылать непосредственно в модуль 2302 моделирования дисплея, где его можно использовать для изменения данных, принимаемых от модуля 2301 сопоставления.
Когда определен атрибут модели дисплея, который соответствует вводимой пользователем яркости, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2302 моделирования дисплея. Модуль 2302 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2303 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества изображения для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2303 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества изображения. В некоторых вариантах осуществления модуль 2303 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определенными в модуле 2302 моделирования дисплея, для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2304 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2305 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Уровень освещенности также посылают в модуль 2306 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом процесса 2305 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2307, где его можно отображать, используя уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 109. В этих вариантах осуществления изображение 2310 или данные изображения можно вводить в модуль 2311 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2318 выбора пользователем яркости может также влиять на выбор сопоставления. Модуль 2318 выбора пользователем яркости может принимать вводимую пользователем информацию, указывающую предпочтительную яркость дисплея, и может содержать пользовательский интерфейс или другое средство для приема пользовательского выбора. В некоторых вариантах осуществления вводимый пользователем выбор яркости можно посылать в модуль 2311 сопоставления, где вводимую информацию можно использовать для выбора или изменения сопоставления или изменения выходного сигнала от сопоставления. Этот измененный выходной сигнал можно затем посылать в модуль 2312 моделирования дисплея. В других вариантах осуществления вводимую пользователем информацию выбора яркости можно посылать непосредственно в модуль 2312 моделирования дисплея, где его можно использовать для изменения данных, принимаемых от модуля 2311 сопоставления. В этих вариантах осуществления выбранную пользователем яркость или индикатор, с помощью которого был сделан пользовательский выбор яркости, можно посылать в модуль 2319 временной фильтрации.
Когда определен атрибут модели дисплея, который соответствует вводимой пользователем яркости, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2312 моделирования дисплея. Модуль 2312 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2313 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества изображения для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2313 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества изображения. В некоторых вариантах осуществления модуль 2313 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определенными в модуле 2312 моделирования дисплея, для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2314 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение.
В этих вариантах осуществления выбранный уровень освещенности источника света можно затем посылать в модуль 2319 временной фильтрации, который зависит от выбранной пользователем яркости. В некоторых вариантах осуществления модуль фильтрации может применять другой фильтр, когда принимают выбранную пользователем яркость. В некоторых вариантах осуществления можно выборочно применять фильтр, когда выбранную пользователем яркость не принимают, и не применять, когда выбранную пользователем яркость принимают. В некоторых вариантах осуществления фильтр можно изменять в ответ на получение выбранной пользователем яркости.
После любой фильтрации сигнала уровня освещенности источника света фильтрованный сигнал можно затем передавать в модуль 2315 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Фильтрованный уровень освещенности также посылают в модуль 2316 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом обработки 2315 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2317, где его можно отображать, используя фильтрованный уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 110. В этих вариантах осуществления изображение 2330 или данные изображения можно вводить в модуль 2331 сопоставления. Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2338 выбора пользователем яркости может также влиять на выбор сопоставления. Модуль 2338 выбора пользователем яркости может принимать вводимую пользователем информацию указания яркости дисплея и может содержать пользовательский интерфейс или другое средство для приема пользовательского выбора. В некоторых вариантах осуществления вводимую пользователем информацию выбора яркости можно посылать в модуль 2331 сопоставления, где данная вводимая информация может использоваться для выбора или изменения сопоставления или изменения выходного сигнала от сопоставления. Этот измененный выходной сигнал можно затем посылать в модуль 2332 моделирования дисплея. В других вариантах осуществления вводимую пользователем информацию выбора яркости можно послать непосредственно в модуль 2332 моделирования дисплея, где ее можно использовать для изменения данных, принимаемых от модуля 2331 сопоставления.
Эти варианты осуществления могут дополнительно содержать модуль 2198 внешнего освещения, который может содержать один или большее количество датчиков для определения условий внешнего освещения, например интенсивности внешнего освещения, цвета внешнего освещения или изменения характеристик внешнего освещения. Эти данные внешнего освещения можно передавать в модуль 2331 сопоставления.
Когда множество сопоставлений или корреляций определены, модуль сопоставления может выбирать сопоставление, основываясь на данных, принимаемых от модуля 2339 внешнего освещения. Это выбранное сопоставление может создавать отличающуюся корреляцию, чем сопоставление по умолчанию или то, которое выбрано автоматически. В некоторых вариантах осуществления сопоставления можно сохранять и определять для определенных условий рассмотрения, например слабое или сильное внешнее освещение или различные шаблоны внешнего освещения.
Эти варианты осуществления могут дополнительно содержать модуль 2340 ручного выбора сопоставления, который может также влиять на выбор сопоставления. Когда множество сопоставлений или корреляций определены, пользователь может выбирать предпочтительное сопоставление с помощью модуля 2340 ручного выбора сопоставления. Это выбранное сопоставление может создавать отличающуюся корреляцию, чем сопоставление по умолчанию или то, которое выбрано автоматически. В некоторых вариантах осуществления сопоставления можно сохранять и определять для определенных условий просмотра, таких как рекламное оформление магазина, слабое или сильное внешнее освещение, или для определенного просматриваемого содержимого, например телевизионной передачи, кино или компьютерной игры.
В этих вариантах осуществления данные, принимаемые от модуля 2338 выбора пользователем яркости, модуля 2340 ручного выбора сопоставления и модуля 2339 внешнего освещения, можно использовать для выбора сопоставления, изменения сопоставления или изменения результатов, полученных из сопоставления. В некоторых вариантах осуществления вводимая информация от одного из этих модулей может иметь приоритет над другими модулями. Например, в некоторых вариантах осуществления ручной выбор сопоставления, принимаемый из вводимой пользователем информации, может отменять автоматизированный процесс выбора сопоставления, основываясь на условиях внешнего освещения. В некоторых вариантах осуществления множество вводимой информации в модуль 2331 сопоставление можно объединять для выбора и изменения сопоставления или выходного сигнала от сопоставления.
Когда сопоставление или корреляция выбраны, модуль 2331 сопоставления может коррелировать характеристику изображения с атрибутом модели дисплея и посылать этот атрибут в модуль 2332 моделирования дисплея.
Когда определен атрибут модели дисплея, который соответствует ограничениям в модуле 2331 сопоставления, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2332 моделирования дисплея. Модуль 2332 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Модуль 2333 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества изображения для различных уровней освещенности источника света. В некоторых вариантах осуществления модуль 2333 показателя качества или искажения может также принимать данные изображения, такие как гистограмма изображения, для использования при определении показателя качества изображения. В некоторых вариантах осуществления модуль 2333 искажения может объединять данные гистограммы изображения с взвешенными значениями, определяемыми в модуле 2332 моделирования дисплея, для определения значения искажения для данного уровня освещенности источника света.
Модуль 2334 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2335 компенсации изображения так, чтобы для изображения можно было компенсировать любое изменение уровня освещенности источника света. Уровень освещенности также посылают в модуль 2336 управления источником света дисплея. Компенсированное изображение, которое является результатом обработки 2335 компенсации изображения, можно затем посылать в дисплей 2337, где его можно отображать, используя уровень освещенности источника света, выбранный для этого изображения.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны в отношении фиг. 111. В этих вариантах осуществления изображение 2357 или данные изображения можно обрабатывать с помощью модуля 2355 гистограммы для создания гистограммы изображения. В некоторых вариантах осуществления можно создавать гистограмму яркости. В других вариантах осуществления можно создавать гистограмму канала цвета. Гистограмму изображения можно затем сохранять в буфере 2356 гистограммы. В некоторых вариантах осуществления буфер 2356 гистограммы может иметь емкость для хранения множества гистограмм, таких как гистограммы от предыдущих кадров видеопоследовательности. Эти гистограммы могут затем использоваться различными модулями системы в различных целях.
В некоторых вариантах осуществления модуль 2359 смены кадра может обращаться к буферу гистограммы и использовать данные гистограммы для определения, присутствует ли смена кадра в видеопоследовательности. Эту информацию смены кадра можно затем посылать в модуль 2364 временной фильтрации, где она может использоваться для переключения или изменения фильтра или параметров фильтра. Модуль 2353 сопоставления может также обращаться к буферу 2356 гистограммы и использовать данные гистограммы для вычисления APL или другой характеристики изображения.
Модуль сопоставления может содержать одну или большее количество конструкций сопоставления или корреляции, которые соотносят одну или большее количество характеристик изображения с одним или большим количеством атрибутов модели дисплея, как объяснено выше относительно вариантов осуществления, показанных на фиг. 105. В некоторых вариантах осуществления модуль 2351 выбора пользователем яркости может также влиять на выбор сопоставления. Модуль 2351 выбора пользователем яркости может принимать вводимую пользователем информацию, указывающую яркость дисплея, и может содержать пользовательский интерфейс или другое средство для приема пользовательского выбора. В некоторых вариантах осуществления вводимую пользователем информацию выбора яркости можно посылать в модуль 2353 сопоставления, где данная вводимая информация может использоваться для выбора или изменения сопоставления, или изменения выходного сигнала от сопоставления. Этот измененный выходной сигнал можно затем посылать в модуль 2354 моделирования дисплея. В других вариантах осуществления вводимую пользователем информацию выбора яркости можно посылать непосредственно в модуль 2354 моделирования дисплея, где ее можно использовать для изменения данных, принимаемых от модуля 2353 сопоставления.
Эти варианты осуществления могут дополнительно содержать модуль 2350 внешнего освещения, который может содержать один или большее количество датчиков для определения условий внешнего освещения, например, интенсивности внешнего освещения, цвета внешнего освещения или изменения характеристик внешнего освещения. Эти данные внешнего освещения можно передавать в модуль 2353 сопоставления.
Эти варианты осуществления могут дополнительно содержать модуль 2352 ручного выбора сопоставления, который может также влиять на выбор сопоставления. Когда множество сопоставлений или корреляций определены, пользователь может выбирать предпочтительное сопоставление с помощью модуля 2352 ручного выбора сопоставления.
В этих вариантах осуществления данные, принимаемые от модуля 2351 выбора пользователем яркости, модуля 2352 ручного выбора сопоставления и модуля 2350 внешнего освещения, могут использоваться для выбора сопоставления, изменения сопоставления или изменения результатов, полученных от сопоставления. В некоторых вариантах осуществления вводимая от одного из этих модулей информация может иметь приоритет над информацией других модулей. Например, в некоторых вариантах осуществления ручной выбор сопоставления, принимаемый из вводимой пользователем информации, может отменять автоматизированный процесс выбора сопоставления, основываясь на условиях внешнего освещения. В некоторых вариантах осуществления множество вводимой в модуль 2353 сопоставления информации можно объединять для выбора и изменения сопоставления или выходного сигнала от сопоставления.
Когда сопоставление или корреляция выбраны, модуль 2353 сопоставления может коррелировать характеристику изображения с атрибутом модели дисплея и посылать этот атрибут в модуль 2354 моделирования дисплея.
Когда определен атрибут модели дисплея, который соответствует ограничениям в модуле 2353 сопоставления, другие параметры модели дисплея можно устанавливать в модуле 2354 моделирования дисплея. Модуль 2363 моделирования дисплея может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения, при отображении на определенном уровне освещенности источника света. Альтернативно, один или большее количество параметров модели дисплея можно устанавливать в модуле 2362 показателя качества, который может определять предельные значения усечения модели, векторы ошибок дисплея, взвешенные с помощью гистограммы значения и другие данные для определения различия, ошибки, искажения или другого показателя качества изображения.
Модуль 2360 показателя качества или искажения может затем использовать эти данные для определения показателя качества изображения для различных уровней освещенности источника света. Модуль 2361 выбора уровня источника света может затем выбирать соответствующий уровень освещенности источника света, основываясь на показателе качества изображения, таком как искажение. Этот выбранный уровень освещенности источника света можно затем передавать в модуль 2364 временной фильтрации.
Модуль 2364 временной фильтрации может зависеть от вводимой информации от других модулей в системе. В частности модуль 2359 смены кадра и модуль 2351 выбора пользователем яркости может осуществлять связь с модулем 2364 временной фильтрации для указания, когда происходит смена кадра и когда пользователь выбрал ручной выбор яркости. Когда эти события происходят, модуль временной фильтрации может реагировать с помощью переключения или изменения процессов фильтрации, как объяснено выше относительно зависящих от смены кадра вариантов осуществления.
Фильтрованный уровень освещенности источника света можно затем посылать в модуль 2367 управления источником света дисплея и в модуль 2368 вычисления компенсации изображения. Модуль 2368 вычисления компенсации изображения может затем использовать фильтрованный уровень освещенности источника света при вычислении кривой компенсации или другого процесса компенсации, как объяснено выше для различных вариантов осуществления. Эту кривую или процесс компенсации можно затем указывать модулю 2358 компенсации изображения, где кривую или процесс можно применять к исходному изображению 2357 для создания улучшенного изображения 2369. Улучшенное изображение 2369 можно затем посылать в дисплей 2370, где изображение можно отображать с помощью фильтрованного уровня освещенности источника света.
Термины и выражения, которые используются в предшествующем описании, используются в нем как термины описания, а не ограничения, и нет никакого намерения использовать эти термины и выражения для исключения эквивалентности показанных и описанных признаков или их частей, следует признать, что объем изобретения определяют и ограничивают только в соответствии с последующей формулой изобретения.