專利名稱：：伽馬校正裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及伽馬(gamma)校正，特別是使用可調(diào)(adjustable)及可適(adaptable)曲線函數(shù)的伽馬校正。
背景技術(shù)：
：大部分顯示系統(tǒng)都具有一種非線性顯示特性，稱為伽馬響應(yīng)，其使得顯示系統(tǒng)所顯示的亮度并非完美地正比于輸入電壓。鑒于此伽馬特性，影像信號(hào)在顯示之前通常都會(huì)使用伽馬曲線來作補(bǔ)償，使得顯示系統(tǒng)的非線性特性得以逆向地得到補(bǔ)償。查表(lookuptable)方式是傳統(tǒng)伽馬校正的常用方式之一。然而，此查表方式需要相當(dāng)大的存儲(chǔ)空間，且自存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)時(shí)需要耗用許多的讀取周期。片段式線性近似法(piecewiselinearapproximation)是傳統(tǒng)伽馬校正的另一種常用方式。然而，此種方式需要許多緩存器來儲(chǔ)存片段的端點(diǎn)(endpoints)，且容易產(chǎn)生近似誤差。因此，亟需提出一種快速且簡便的方式來進(jìn)行伽馬校正。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述，本發(fā)明的目的之一為提供一種快速且簡便的伽馬校正方式。此種伽馬校正及其伽馬曲線所需的計(jì)算遠(yuǎn)比傳統(tǒng)伽馬校正方法少。再者，使用者也可方便地縮放(scale)伽馬曲線的形狀并調(diào)整其強(qiáng)度(strength)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，使用可調(diào)混合單元來混合線性伽馬函數(shù)與非線性伽馬函數(shù)，因而形成可調(diào)伽馬曲線。該非線性伽馬函數(shù)可由混合參數(shù)調(diào)整，使得伽馬曲線至線性伽馬曲線的距離得以改變。該伽馬曲線還可由強(qiáng)度參數(shù)調(diào)整，使得伽馬曲線的曲度得以改變。圖1的方塊圖顯示本發(fā)明實(shí)施例之一的伽馬校正裝置；圖2顯示本發(fā)明實(shí)施例的伽馬校正方法；圖3顯示各種混合參數(shù)所對(duì)應(yīng)的伽馬曲線；圖4顯示各種強(qiáng)度參數(shù)所對(duì)應(yīng)的伽馬曲線。主要參考標(biāo)記說明100伽馬校正裝置10可適亮度值單元12基本伽馬曲線14可調(diào)混合200伽馬校正方法20-25伽馬校正方法的步驟具體實(shí)施方式圖1的方塊圖顯示本發(fā)明實(shí)施例之一的伽馬校正裝置100，圖2則顯示本發(fā)明實(shí)施例的伽馬校正方法200。本實(shí)施例的裝置100及方法200用以補(bǔ)償顯示系統(tǒng)(例如液晶顯示器)的非線性特性。但是，本發(fā)明也可以適用于其它的系統(tǒng)。例如，本發(fā)明實(shí)施例所披露的伽馬校正也可直接或經(jīng)修改后用以校正光學(xué)傳感器的非線性響應(yīng)。另外，本實(shí)施例使用8位來表示亮度值，因此總共有256灰階(亦即，0至25。然而，也可根據(jù)特定系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求而使用其它的位數(shù)。在本實(shí)施例中，伽馬校正曲線(或轉(zhuǎn)換函數(shù))定義如下Y，=(255+a)(a+Y)(1)Y"=(Y'*(255-Y)+Y2)/255(2)Y”，=Y+(Y”-Y)*b(3)a=round(avgBrightness*p)(4)其中，Y代表輸入像素的亮度值(或Iuma值)，Y’代表中間輸出值，Y”代表基本(base)伽馬曲線的輸出值，Y”’代表輸出像素的亮度值，ρ為定義伽馬校正強(qiáng)度的參數(shù)，及b為定義伽馬曲線至線性伽馬曲線的接近度(closeness)的參數(shù)。第(4)式中的avgBrightness代表當(dāng)前影像的平均亮度值。在本實(shí)施例中，在步驟20(圖i)中，針對(duì)整個(gè)影像圖框或欲進(jìn)行伽馬校正的影像窗口部分的像素，以可適亮度值單元10(圖1)來取得平均亮度值。在本說明書中，“單元”一詞可用以指電路、程序片段或其組合。此平均亮度值通過亮度值“a”影響式⑴的輸出值Y’，并進(jìn)一步影響式⑵的Y”及式(3)的Y”’。裝置100及方法200可適地針對(duì)平均亮度值的變化來自動(dòng)改變其伽馬校正。此可適性尤其在裝置100從不同影像裝置輸入不同平均亮度的影像時(shí)特別有用。由步驟21至22對(duì)亮度值“a”作進(jìn)一步調(diào)整。其中，在步驟21中，當(dāng)需要調(diào)整伽馬校正強(qiáng)度時(shí)，由步驟22取得強(qiáng)度參數(shù)ρ或由使用者輸入此參數(shù)，并傳送至可適亮度值單元10。在本實(shí)施例中，使用式(4)將平均亮度值(avgBrightness)乘以強(qiáng)度參數(shù)ρ。式(4)中的算子“round”為進(jìn)行數(shù)學(xué)舍入(rounding)運(yùn)算。然而，如果裝置100為非整數(shù)系統(tǒng)，則舍入運(yùn)算即可省略。至于強(qiáng)度參數(shù)P對(duì)于伽馬校正的影響將在后面詳述。式O)中的Y”函數(shù)代表基本(base)伽馬曲線(步驟23及方塊12)，其對(duì)應(yīng)于圖3中b=1的伽馬曲線。在本實(shí)施例中，基本伽馬曲線為二階函數(shù)。然而，基本伽馬曲線也可以由更高階函數(shù)來表示。式(3)中的Y”’函數(shù)代表一般伽馬曲線，其由線性部分Y及非線性部分(Υ”_Υ)所組合或混合(blend)而成。函數(shù)Y”’的混合(步驟2將非線性部分(Y”-Y)乘以一混合參數(shù)b，其可由使用者輸入(步驟24)至可調(diào)混合單元14中。當(dāng)b=1時(shí)，一般伽馬曲線Y”’即變?yōu)榛举ゑR曲線Y”;當(dāng)b=0時(shí)，一般伽馬曲線Y”’即變?yōu)榫€性伽馬曲線。如圖3所示，伽馬曲線Y”’(bΦ0)至線性伽馬曲線(b=0，亦即，未作任何伽馬校正)的距離會(huì)隨混合參數(shù)b的增加而增加，反之，則隨混合參數(shù)b的減小而減小。圖3也顯示出各伽馬曲線會(huì)收斂于兩端(亦即圖例中的0和255)。如前所述，基本伽馬曲線為亮度值“a”的函數(shù)，而當(dāng)選擇強(qiáng)度調(diào)整時(shí)，亮度值“a”又為強(qiáng)度參數(shù)P的函數(shù)。圖4顯示各種強(qiáng)度參數(shù)ρ所對(duì)應(yīng)的伽馬曲線。伽馬曲線Y”’的曲度隨強(qiáng)度參數(shù)P的減小而增加，反之，曲度隨強(qiáng)度參數(shù)P的增加而減小。在本實(shí)施例中，小于1的參數(shù)P使得伽馬校正變得更強(qiáng)勢(aggressive)，而大于1的參數(shù)ρ使得伽馬校正變得較不強(qiáng)勢。由此，本發(fā)明實(shí)施例提出一種快速且簡便的進(jìn)行伽馬校正的裝置及方法。本發(fā)明實(shí)施例所披露的伽馬校正及其伽馬曲線所需的計(jì)算量遠(yuǎn)比傳統(tǒng)伽馬校正方法少。再者，使用者也可方便地縮放伽馬曲線的形狀并調(diào)整其強(qiáng)度。另外，在本實(shí)施例中，使用單一的6位緩存器即足以同時(shí)儲(chǔ)存混合參數(shù)b及強(qiáng)度參數(shù)ρ。本發(fā)明實(shí)施例的裝置及方法可適地針對(duì)變化的平均亮度值來自動(dòng)改變其伽馬校正。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍；其它凡在未脫離本發(fā)明所揭示的精神下而完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的權(quán)利要求范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種伽馬校正裝置，包含可適亮度值單元，輸出當(dāng)前影像的平均亮度值；基本伽馬曲線單元，依據(jù)輸入像素的亮度值及所述平均亮度值產(chǎn)生基本伽馬曲線輸出值；以及可調(diào)混合單元，依據(jù)輸入像素的亮度值及基本伽馬曲線的輸出值而產(chǎn)生輸出像素的亮度值。2.如權(quán)利要求1所述的伽馬校正裝置，其中，所述可調(diào)混合單元依據(jù)輸入像素的亮度值與基本伽馬曲線輸出值之差而產(chǎn)生輸出像素的亮度值。3.如權(quán)利要求1所述的伽馬校正裝置，其中，所述可調(diào)混合單元將輸入像素的亮度值與基本伽馬曲線輸出值之差，與輸入像素的亮度值相加而產(chǎn)生輸出像素的亮度值。4.如權(quán)利要求1所述的伽馬校正裝置，其中，所述可調(diào)混合單元將輸入像素的亮度值與基本伽馬曲線輸出值之差依據(jù)接近度參數(shù)調(diào)整，再與輸入像素的亮度值相加而產(chǎn)生輸出像素的亮度值。5.如權(quán)利要求1所述的伽馬校正裝置，其中，所述影像的平均亮度值為可調(diào)整的。6.如權(quán)利要求5所述的伽馬校正裝置，其中，所述影像平均亮度值由強(qiáng)度參數(shù)來調(diào)整，這使得該基本伽馬曲線的曲度得以改變。7.如權(quán)利要求1所述的伽馬校正裝置，其中，所述基本伽馬曲線的輸出值表示為Y”=(Y，*(255-Y)+Y2)/255其中，Y”代表該基本伽馬曲線的輸出值，Y代表輸入像素的亮度值，且Y’代表中間輸出值，其定義為Y，=(255+a)(a+Y)其中，a=round(avgBrightness*p)，avgBrightness代表I^y[象白勺平均亮度值，round為數(shù)學(xué)舍入運(yùn)算，且P代表伽馬校正強(qiáng)度的參數(shù)。8.如權(quán)利要求7所述的伽馬校正裝置，其中，所述輸出像素的亮度值表示為Y”，=Y+(Y”-Y)*b其中，Y”’代表輸出像素的亮度值，且b為定義伽馬曲線至線性伽馬曲線的接近度的參數(shù)，其中該線性伽馬曲線代表未受任何伽馬校正的函數(shù)；其中，上述Y代表該線性伽馬函數(shù)，且(Υ”_Υ)代表該非線性伽馬函數(shù)。全文摘要一種伽馬(gamma)校正裝置及方法。使用可調(diào)混合單元以混合線性伽馬函數(shù)與非線性伽馬函數(shù)，因而形成可調(diào)伽馬曲線。該非線性伽馬函數(shù)可由混合參數(shù)調(diào)整，使得伽馬曲線至線性伽馬曲線的距離得以改變。文檔編號(hào)G09G3/36GK102522057SQ201110412798公開日2012年6月27日申請日期2009年3月24日優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日發(fā)明者史妙紅申請人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司