專利名稱：視頻信號處理電路、視頻顯示設(shè)備、以及視頻顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對基于電視信號的視頻或從個人電腦等等所輸入的視頻信號進行顯示的技術(shù)。
背景技術(shù)：
如本發(fā)明所涉及的傳統(tǒng)技術(shù)，在JP-A-8-317250(專利文獻1)中有所描述。在已公開的專利申請中，描述了這樣一種技術(shù)，該技術(shù)可根據(jù)所輸入的視頻信號來計算APL和直方圖以對其進行分析、擴大視頻信號的最低和最高范圍以增加與APL附近相對應(yīng)的輸入/輸出特性的伽瑪值、并增加所顯示畫面的對比度。
在其使用了諸如PDP或液晶顯示板這樣的固定像素設(shè)備的視頻顯示設(shè)備中，要求與屏幕亮度相對應(yīng)的較高對比度。然而，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，在這方面存在有缺點，因為例如對視頻信號的增益控制不與亮度級相關(guān)。另外，還要求計算直方圖并對其進行分析，這使結(jié)構(gòu)和信號處理變得很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種其具有與屏幕亮度相對應(yīng)的高對比度的穩(wěn)定視頻以作為視頻顯示設(shè)備中的視頻信號處理技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，可根據(jù)視頻信號來進行顯示的視頻顯示設(shè)備的視頻信號處理系統(tǒng)包括一增益控制模塊和一校正模塊。該增益控制模塊根據(jù)與視頻信號相對應(yīng)的亮度信號的最大亮度級信息以及平均亮度級信息來提供反饋信號，該反饋信號用于控制亮度信號的增益。該校正模塊在由增益控制模塊對亮度信號的增益進行控制之后將根據(jù)平均亮度級信息對視頻信號進行伽瑪校正。
在特定實施例中，如果平均亮度級屬于其等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，那么該校正模塊根據(jù)低亮度伽瑪曲線來進行伽瑪校正，在該伽瑪曲線中伽瑪校正之前的亮度信號的輸入振幅與伽瑪校正之后的亮度信號的輸出振幅之比小于1。如果平均亮度級屬于其大于預(yù)定的低平均亮度級但小于預(yù)定的高平均亮度級的中間亮度區(qū)，那么該校正模塊不進行伽瑪校正。如果平均亮度級屬于其等于或大于預(yù)定的高平均亮度級的高亮度區(qū)時，該校正模塊根據(jù)高亮度伽瑪曲線來之行伽瑪校正，在該伽瑪曲線中伽瑪校正之前的亮度信號的輸入振幅與伽瑪校正之后的亮度信號的輸出振幅之比大于1。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，根據(jù)視頻信號來進行顯示的視頻顯示方法包括檢測在與視頻信號相對應(yīng)的亮度信號的預(yù)定時段內(nèi)的最大亮度級和平均亮度級；根據(jù)基于所檢測到的最大亮度級和平均亮度級而產(chǎn)生的反饋信號來控制亮度信號的增益；在對亮度信號增益進行控制之后根據(jù)平均亮度級來對視頻信號進行伽瑪校正；并且在進行了伽瑪校正之后根據(jù)該視頻信號進行視頻顯示。
根據(jù)該發(fā)明的另一個方面，根據(jù)視頻信號來進行顯示的視頻顯示方法包括接收多個輸入的視頻信號。每個輸入的視頻信號包括一個對應(yīng)的亮度信號，該亮度信號在預(yù)定時段內(nèi)具有最大亮度級和平均亮度級。與所輸入的視頻信號相對應(yīng)的亮度信號具有不同的最大亮度級。該方法進一步包括對每個所輸入的視頻信號控制亮度信號的增益并且在控制了亮度信號增益之后對每個所輸入的視頻信號進行伽瑪校正以在伽瑪校正之后為每個所輸入的視頻信號產(chǎn)生了輸出，以便每個輸入視頻信號的輸出的最大振幅具有相同的預(yù)定值。


圖1給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的視頻顯示設(shè)備的基本框圖；圖2給出了本發(fā)明中的亮度信號的增益和伽瑪校正的示意圖；圖3給出了本發(fā)明中的伽瑪曲線與平均亮度級之間關(guān)系的示意圖；圖4給出了本發(fā)明中所計算的伽瑪曲線的示意圖；
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的視頻顯示設(shè)備的方框圖；圖6給出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的視頻顯示設(shè)備的方框圖；圖7給出了圖6的視頻顯示設(shè)備中的顏色校正的示意圖。
具體實施例方式
下面利用附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細的描述。
圖1至5給出了本發(fā)明第一實施例的示意圖。該第一實施例是下述這樣一種情況下的示例，該情況即就是根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字亮度信號的最大亮度級和平均亮度級的亮度區(qū)信息而在A/D轉(zhuǎn)換之前對模擬亮度信號進行增益控制，并且在顏色矩陣電路的后一階段中對數(shù)字亮度信號進行伽瑪校正。
在圖1中，附圖標(biāo)記1表示一視頻信號處理電路；附圖標(biāo)記2表示一顯示單元，它根據(jù)該視頻信號處理電路1的輸出信號將一視頻用彩色顯示；附圖標(biāo)記3表示一視頻放大器，它放大所輸入的模擬亮度信號；附圖標(biāo)記4表示一數(shù)字信號形成處理電路，它形成一數(shù)字信號、檢測亮度級并進行伽瑪校正；附圖標(biāo)記5表示一A/D轉(zhuǎn)換器，它將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；附圖標(biāo)記6表示一信號級別檢測模塊，它在一預(yù)定時段內(nèi)檢測一數(shù)字亮度信號的最大亮度級和平均亮度級；附圖標(biāo)記8表示一伽瑪校正模塊，它對數(shù)字視頻信號進行伽瑪校正；以及附圖標(biāo)記7表示一微型計算機，它為所檢測到的每個最大亮度級和平均亮度級判斷相應(yīng)的亮度面積、形成了與判斷的結(jié)果相對應(yīng)的一控制信號并對其進行輸出、在視頻放大器3中進行增益控制、并根據(jù)一伽馬曲線在伽瑪校正模塊8中控制該數(shù)字視頻信號的輸入/輸出特性。所輸入的模擬亮度信號由視頻放大器3放大，然后由A/D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換為數(shù)字亮度信號并輸入到信號級別檢測模塊6中。在該信號級別檢測模塊6中，檢測諸如一場(field)或者一幀這樣的視頻時段內(nèi)的數(shù)字亮度信號的最大亮度級和平均亮度級。將所檢測到的最大亮度級和平均亮度級的信息(信號)輸入到微型計算機7。在微型計算機7，分別根據(jù)所輸入的最大亮度級和平均亮度級的信息來判斷與最大亮度級相對應(yīng)的第一亮度區(qū)和與平均亮度級相對應(yīng)的第二亮度區(qū)，并且形成了基于該判斷結(jié)果的控制信號并輸出。將該控制信號輸入到視頻放大器3和伽瑪校正模塊8。在視頻放大器3，根據(jù)所反饋的控制信號來控制模擬亮度信號的放大增益。因為該模擬亮度的放大增益是被控制的，因此A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字亮度信號的增益也同樣改變了。另外，在伽瑪校正模塊8，受到增益控制的數(shù)字視頻信號的輸入/輸出特性是根據(jù)該控制信號而被控制的。其結(jié)果是，根據(jù)亮度而受到對比度調(diào)節(jié)的視頻被顯示在顯示裝置2上。
圖2是圖1的視頻顯示設(shè)備中的亮度信號的增益控制操作和伽瑪校正(輸入/輸出特性校正)操作的示意圖。在下面對圖2的描述中，將使用圖1中的部件的附圖標(biāo)記。
在視頻放大器3中，例如，根據(jù)來自微型計算機7的控制信號來對具有輸入/輸出特性A(第一實施例情況下的模擬亮度信號)的輸入信號的模擬亮度信號進行增益控制，并且其輸出為諸如輸入/輸出特性B的模擬亮度信號。該輸入/輸出特性B的模擬亮度信號進一步受到A/D轉(zhuǎn)換并結(jié)合一彩色信號以成為數(shù)字視頻信號。由伽瑪校正模塊8對該數(shù)字視頻信號的亮度信號的輸入/輸出特性進行校正，并輸出為輸入/輸出特性C的數(shù)字視頻信號。根據(jù)與亮度信號的最大亮度級相對應(yīng)的第一亮度區(qū)的信息以及與平均亮度級相對應(yīng)的第二亮度區(qū)的信息這兩者或者第二亮度區(qū)的信息而形成了輸入到視頻放大器3的控制信號。另外，根據(jù)與亮度信號的平均亮度級相對應(yīng)的第二亮度區(qū)的信息而形成了輸入到伽瑪校正模塊8的控制信號。雖然在這里增益控制和伽瑪校正所使用的第二亮度區(qū)采用相同的亮度區(qū)基準(zhǔn)，但是對于伽瑪校正所使用的亮度區(qū)而言，區(qū)信息可以不同于增益控制所使用的亮度區(qū)基準(zhǔn)。
圖3給出了用于伽瑪校正的伽馬曲線與平均亮度級(APL)之間的關(guān)系示意圖。圖3(a)給出了伽碼曲線，圖3(b)給出了相對于平均亮度級(APL)而言伽馬曲線的轉(zhuǎn)換點。
在圖3(a)，“伽碼1”是一線性伽碼曲線，在該伽碼曲線中在一定的區(qū)域中輸入/輸出特性的級別(相對于輸入而言輸出的級別)不會增加也不會降低，“伽碼0”是這樣的伽馬曲線，即在該伽碼曲線中在任何區(qū)域內(nèi)輸入/輸出特性的級別都高于“伽碼1”并且其輸入/輸出特性的級別特別在低亮度區(qū)是遞增的，而“伽碼2”是這樣的伽碼曲線，即在該伽碼曲線中在任何區(qū)域內(nèi)其輸入/輸出特性的級別均低于“伽碼1”并且其輸入/輸出特性的級別在高亮度區(qū)是遞增的。根據(jù)三個平均亮度級APl0、APl1和APl2來轉(zhuǎn)換“伽碼0”、“伽碼1”和“伽碼2”。
在圖3(b)中，APL0到APL5是平均亮度級，并且伽馬曲線可以自動地轉(zhuǎn)到提前在APL0到APL5每一個上所設(shè)置的伽碼曲線上。當(dāng)平均亮度級(APL)等于或低于APL0，“伽碼1”將被選定作為伽馬曲線。在平均亮度級是在APL1到APL2這樣一個范圍內(nèi)，選擇“伽碼0”。在APL3到APL4的范圍內(nèi)選擇“伽碼1”，并且在APL5或高于平均亮度級這樣的范圍內(nèi)選擇“伽碼2”。在APL0和APL1之間，通過微型計算機7(圖1)中的算術(shù)運算而獲得了“伽碼1”和“伽碼0”之間的伽碼特征曲線，在APL2和APL3之間，同樣通過算術(shù)運算而獲得了“伽碼0”和“伽碼1”之間的伽碼特征曲線，另外，在APL4和APL5之間，通過算術(shù)運算獲得了“伽碼1”和“伽碼2”之間的伽碼特征曲線。需要說明的是，與平均亮度級(APL)相對應(yīng)的伽碼曲線的選擇和算術(shù)操作并不局限于如上所述的選定區(qū)域和算術(shù)運算。例如，根據(jù)顯示單元的特征等等，可以在平均亮度級是APL1或更低的情況下選擇“伽碼0”，如圖中虛線所示。
圖4給出了根據(jù)平均亮度級(APL)所計算的伽碼曲線的示意圖。例如，在圖4中，在平均亮度級(APL)處于圖3中APL2到APL3之間的a:b的級別位置的情況下，通過算術(shù)運算可獲得其輸出振幅幅度位于“伽碼0”與“伽碼1”之間的a:b位置上的伽馬曲線。因此，與該平均亮度級(APL)成比例的伽瑪校正在APL2與APL3之間進行。這種校正技術(shù)與圖3中的APL4與APL5之間以及APL0與APL1之間的校正技術(shù)是相同的。
圖5是第一實施例的一視頻顯示設(shè)備的方框圖。在圖5中，附圖標(biāo)記1表示一視頻信號處理電路；附圖標(biāo)記2表示一顯示單元，該顯示單元是通過利用一PDP、一液晶板等等組成的，其用來進行視頻顯示；附圖標(biāo)記11表示一視頻放大器，用來放大所輸入的模擬亮度信號Ya；附圖標(biāo)記12表示一A/D轉(zhuǎn)換器，用來將所放大的模擬亮度信號Ya轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度信號Yd；附圖標(biāo)記13表示一掃描轉(zhuǎn)換器，用來將輸入信號轉(zhuǎn)換成可以由顯示設(shè)備顯示的信號定時；附圖標(biāo)記14表示一A/D轉(zhuǎn)換器，用來將輸入模擬彩色(色差)信號Cb、Cr轉(zhuǎn)換成數(shù)字彩色(色差)信號Cbd、Crd；附圖標(biāo)記151、152是用作低通濾波器的用于消除噪聲的LPFs，它可以消除A/D轉(zhuǎn)換器所獲得的數(shù)字亮度信號Yd的噪聲；附圖標(biāo)記16表示一平均亮度檢測模塊，用來檢測用來消除噪聲的LPF151的輸出信號(數(shù)字亮度信號)在諸如一幀或一場這樣的預(yù)定時段內(nèi)的平均亮度級(APL)；附圖標(biāo)記17表示一最大亮度檢測模塊，用來檢測用來消除噪聲的LPF152的輸出信號(數(shù)字亮度信號)在諸如一幀或一場這樣的預(yù)定時段內(nèi)的最大亮度級；附圖標(biāo)記18表示一平均亮度判斷模塊，它接收平均亮度檢測模塊16所檢測到的平均亮度級的信息(信號)的輸入，并判斷與該平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)；附圖標(biāo)記19表示一最大亮度判斷模塊，它接收最大亮度檢測模塊17的信息(信號)輸入，并判斷與最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)；附圖標(biāo)記30表示一伽瑪校正模塊；附圖標(biāo)記20表示用于形成一控制信號的增益控制模塊，該增益控制模塊根據(jù)與平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的信息以及與最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的信息來控制視頻放大器11的放大增益和伽瑪校正模塊30的伽馬曲線。附圖標(biāo)記32表示一彩色矩陣模塊，用來將數(shù)字亮度信號Yd和數(shù)字彩色(色差)信號Cbd、Crd轉(zhuǎn)換成紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)的數(shù)字視頻信號Rd、Gd和Bd。標(biāo)記符號T1表示模擬亮度信號Ya的一輸入端，T2、T3表示模擬彩色(色差)信號Cb、Cr的輸入端。在以上所述的部件之中，平均亮度判斷模塊18、最大亮度判斷模塊19和增益控制模塊20例如是由一微型計算機構(gòu)成的，并且A/D轉(zhuǎn)換器12、14，掃描變換器13、用于噪聲消除的LPF 151、152，平均亮度檢測模塊16，最大亮度檢測模塊17，伽瑪校正模塊30，彩色矩陣模塊32例如由LSI(大規(guī)模集成電路)構(gòu)成的。
在圖5的結(jié)構(gòu)中，由視頻放大器11對來自輸入端T1的模擬亮度信號Ya進行放大，并且此后由A/D轉(zhuǎn)換器12將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度信號Yd。將數(shù)字亮度信號Yd輸入到掃描轉(zhuǎn)換器13并且還輸入到用于消除噪聲的LPF 151、152。在用于消除噪聲的LPF 151、152中消除了噪聲之后，將該數(shù)字亮度信號Yd輸入到平均亮度檢測模塊16以及最大亮度檢測模塊17。由平均亮度檢測模塊16來檢測預(yù)定時段內(nèi)的平均亮度級，并且由最大亮度檢測模塊17來檢測最大亮度級。將所檢測到的平均亮度級和最大亮度級的信息分別輸入到平均亮度判斷模塊18以及最大亮度判斷模塊19。平均亮度判斷模塊18判斷所檢測到的平均亮度級與哪一個亮度區(qū)相對應(yīng)，并且最大亮度判斷模塊19判斷所檢測到的最大亮度級與那一個亮度區(qū)相對應(yīng)。將所判斷的與平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的信息以及與最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的信息輸入到增益控制模塊20。另外，還輸入來自平均亮度判斷模塊18的用于判斷亮度區(qū)的平均亮度級。在增益控制模塊20中，根據(jù)亮度區(qū)信息和平均亮度級信息形成了第一和第二控制信號。第一控制信號是其被反饋到視頻放大器11的并用于對視頻放大器11的增益進行控制的信號，并且該信號例如是根據(jù)與所檢測到的平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)以及與所檢測到的最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的組合信息而形成的。第二控制信號是輸入到伽瑪校正模塊30中的且用于使伽瑪校正模塊30進行伽瑪校正處理的信號，并且該信號是根據(jù)所檢測到的平均亮度級而形成的。另一方面，由A/D轉(zhuǎn)換器14將從輸入端T2、T3所分別輸入的模擬顏色(色差)信號Cb、Cr轉(zhuǎn)換為數(shù)字(色差)信號Cbd、Crd，此后按照與數(shù)字亮度信號Yd相同的方法將其輸入到掃描轉(zhuǎn)換器13，并且對其進行像素轉(zhuǎn)換。將掃描轉(zhuǎn)換器13所輸出的數(shù)字Yd輸入到彩色矩陣模塊32。將掃描轉(zhuǎn)換器13所輸出的數(shù)字亮度信號Yd輸入到彩色矩陣模塊32。也將掃描轉(zhuǎn)換器13所輸出的數(shù)字(色差)信號Cbd、Crd輸入到彩色矩陣模塊32。在彩色矩陣模塊32中，數(shù)字亮度信號Yd和數(shù)字顏色(色差)信號Cbd、Crd轉(zhuǎn)換成紅色(R)、綠色(G)、以及藍色(B)的數(shù)字視頻信號Rd、Gd、以及Bd并對其進行輸出。將所輸出的數(shù)字視頻信號Rd、Gd、以及Bd輸入到顯示單元2并且由該顯示單元2將其顯示為圖像。
根據(jù)第一實施例，在該視頻顯示設(shè)備中，因為對視頻信號進行增益控制的結(jié)構(gòu)位于伽瑪校正的預(yù)先階段，因此將輸入到伽瑪校正模塊30中的輸入視頻信號的振幅實質(zhì)上設(shè)置為一定值，并且其結(jié)果是可以較高的精確度來進行伽瑪校正。另外，因為用于檢測輸入視頻信號的最大亮度(最大振幅)級的結(jié)構(gòu)進行增益控制并且隨后根據(jù)平均亮度級(APL)信息來進行伽瑪校正，因此在視頻信號的最大振幅基本上與一動態(tài)范圍相匹配的狀態(tài)下來進行伽瑪校正，并且可將對比度調(diào)整為具有較寬的范圍。另外，因為根據(jù)伽瑪校正中的平均亮度級來轉(zhuǎn)換伽瑪曲線或者對其進行計算，因此根據(jù)屏幕亮度可獲得具有高對比度的穩(wěn)定視頻。相反，在未使用反饋控制以根據(jù)所檢測到的視頻信號的最大振幅來進行增益控制的系統(tǒng)中，在視頻信號的最大振幅基本上與一動態(tài)范圍相匹配的狀態(tài)下通常不進行伽瑪校正。因此，這種系統(tǒng)中的校正通常不產(chǎn)生這樣的視頻輸出，該視頻輸出是穩(wěn)定的或者具有與采用反饋增益控制的本實施例所產(chǎn)生的視頻輸出一樣高的對比度。
圖6和圖7給出了本發(fā)明第二實施例的示意圖。圖6給出了本發(fā)明第二實施例的視頻顯示設(shè)備的方框圖，并且圖7給出了圖6的視頻顯示設(shè)備中的彩色密度校正(彩色校正＝顏色控制)的示意圖。
在第二實施例中，用于顏色校正的伽瑪校正模塊和顏色控制模塊位于掃描轉(zhuǎn)換器的后一階段以及顏色矩陣模塊的前一階段，并且增加視頻的彩色密度(彩色校正)以增加視頻信號的增益這樣的校正與伽瑪校正一同進行。其他部件的結(jié)構(gòu)和功能基本上與第一實施例情況下的部件結(jié)構(gòu)和功能相同。
在圖6中，附圖標(biāo)記31表示對數(shù)字視頻信號的彩色密度進行校正的顏色控制模塊。與圖5(第一實施例)中部件相同的部件由如圖5中的相同附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對具有相同作用的部件的描述。將與來自平均亮度判斷模塊18的平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)信息以及與來自最大亮度判斷模塊19的最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)信息反饋到增益控制模塊20。該增益控制模塊20形成了可對視頻放大器11中的放大增益、伽瑪校正模塊30中的伽瑪曲線、以及顏色控制模塊31中的顏色控制增益進行控制的控制信號。在圖6的部件中，平均亮度判斷模塊18、最大亮度判斷模塊19，以及增益控制模塊20例如是由一微型計算機構(gòu)成的，并且A/D轉(zhuǎn)換器12，14、掃描轉(zhuǎn)換器13、用于消除噪聲的LPF 151，152、平均亮度檢測模塊16、最大亮度檢測模塊17、伽瑪校正模塊30、顏色控制模塊31、以及彩色矩陣模塊32例如是由LSI(大規(guī)模集成電路)構(gòu)成的。
在圖6的結(jié)構(gòu)中，與圖5的情況一樣，從已A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號Yd中檢測預(yù)定時段內(nèi)的平均亮度級以及最大亮度級，分別形成了與所檢測到的平均亮度級和最大亮度級的信息相對應(yīng)的亮度區(qū)信息并對其進行反饋以輸入到增益控制模塊20中。在該增益控制模塊20中，根據(jù)亮度區(qū)信息以及平均亮度級形成了第一、第二、以及第三控制信號。第一控制信號是用于控制視頻放大器11的增益以調(diào)整對比度的信號，并且該信號例如是根據(jù)與所檢測到的平均亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)以及與所檢測到的最大亮度級相對應(yīng)的亮度區(qū)的信息所形成的控制信號。第二控制信號是輸入到伽瑪校正模塊30中的并用于使伽瑪校正模塊30進行伽瑪校正處理的信號，并且該信號是根據(jù)所檢測到的平均亮度級所形成的控制信號。第三控制信號是輸入到顏色控制模塊31并用于對數(shù)字顏色(色差)信號進行彩色校正的信號。將掃描轉(zhuǎn)換器13所輸出的數(shù)字亮度信號Yd輸入到伽瑪校正模塊30中并根據(jù)已在伽瑪校正模塊30中受到伽瑪校正的第二控制信號來對其進行控制。將受到伽瑪校正的數(shù)字亮度信號Yd輸入到彩色矩陣模塊32。將掃描轉(zhuǎn)換器13所輸出的數(shù)字(色差)信號Cbd、Crd輸入到顏色控制模塊31、根據(jù)顏色控制模塊31中的第三控制信號對其進行控制、并且對其進行彩色校正。將受到彩色校正的該數(shù)字(色差)信號Cbd、Crd輸入到彩色矩陣模塊32。在該彩色矩陣模塊32中，將數(shù)字亮度信號Yd和數(shù)字顏色(色差)信號Cbd、Crd轉(zhuǎn)換為紅色(R)、綠色(G)、以及藍色(B)的數(shù)字視頻信號Rd、Gd、以及Bd并對其進行輸出。將所輸出的數(shù)字視頻信號Rd、Gd、以及Bd輸入到顯示單元2中并將其在顯示單元2上顯示為圖像。進行彼此相關(guān)聯(lián)的下述處理，即在伽瑪校正模塊30中根據(jù)第二控制信號來對數(shù)字亮度信號Yd進行伽瑪校正以及在顏色控制模塊31中根據(jù)第三控制信號對數(shù)字顏色(色差)信號Cbd、Crd進行彩色校正。
圖7給出了顏色控制模塊31(圖6)中的彩色校正(顏色控制)的示意圖。在對圖7的下述描述中，將使用與圖6中的部件相同的附圖標(biāo)記。
在圖7中，將顏色控制模塊31中的數(shù)字顏色(色差)信號Cbd、Crd的顏色控制增益根據(jù)伽瑪校正模塊30中的伽瑪曲線的變化而控制為在伽瑪曲線是“伽瑪1”的情況下的0dB、在伽瑪曲線是“伽瑪2”的情況下的1dB、以及在伽瑪曲線是“伽瑪0”的情況下的2dB。也就是說，對顏色控制增益進行控制以便當(dāng)平均亮度級較低時將伽瑪曲線設(shè)置成“伽瑪0”以增加低亮度區(qū)中的亮度差以便增加對比度且增加彩色密度，并且相反當(dāng)平均亮度級很高時將伽瑪曲線設(shè)置成“伽瑪2”以增加高亮度區(qū)中的亮度差以便增加對比度且與“伽瑪0”的情況相比減少彩色密度。高亮度區(qū)的顏色控制增益比低亮度區(qū)的顏色控制增益要低。在某些情況下，不對高亮度區(qū)進行顏色控制增益，因為該作用不是很重要的。值得注意的是，在將伽瑪曲線通過算術(shù)操作設(shè)置為“伽瑪0”、“伽瑪1”、以及“伽瑪2”間的特征曲線的情況下，將顏色控制增益設(shè)置成與該伽瑪曲線相對應(yīng)的一值。
根據(jù)第二實施例，因為在視頻顯示設(shè)備中可將輸入到伽瑪校正模塊30中的輸入視頻信號實質(zhì)上設(shè)置為一定值，因此可以以較高的精確度來進行伽瑪校正。另外、通過顏色控制模塊31的控制來顯示其彩色密度同樣也是固定的視頻。此外，因為在視頻信號的最大振幅基本上與一動態(tài)范圍相匹配的狀態(tài)下進行伽瑪校正，因此可將對比度調(diào)整為具有較寬的范圍。另外，根據(jù)屏幕的亮度通過伽瑪校正可獲得具有高對比度的穩(wěn)定視頻。
值得注意的是，在上述實施例中，就亮度信號的增益控制而言，在A/D轉(zhuǎn)換之前對模擬亮度信號進行增益控制。然而，本發(fā)明并不局限于此，并且可在A/D轉(zhuǎn)換之后對數(shù)字亮度信號進行增益控制，或者可在A/D轉(zhuǎn)換之前對模擬亮度信號以及在A/D轉(zhuǎn)換之后對數(shù)字亮度信號均進行增益控制。另外，就彩色校正而言，在上述實施例中，在A/D轉(zhuǎn)換之后對數(shù)字顏色(色差)增益進行控制以進行顏色校正。然而，本發(fā)明并不局限于此，并且可通過在A/D轉(zhuǎn)換之前控制模擬顏色(色差)信號的增益來進行該彩色校正?？赏ㄟ^在A/D轉(zhuǎn)換之前控制模擬顏色(色差)信號以及在A/D轉(zhuǎn)換之后控制數(shù)字顏色(色差)信號來進行該彩色校正。此外，并非要提供諸如LPF這樣的可消除噪聲的噪聲消除結(jié)構(gòu)。另外，用于檢測最大亮度級和平均亮度級的數(shù)字亮度信號并不局限于緊接于A/D轉(zhuǎn)換之后的一個信號。另外，在輸入信號是數(shù)字視頻信號的情況下，上述實施例中所描述的A D轉(zhuǎn)換器是不必要的。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)屏幕的亮度可獲得具有高對比度的穩(wěn)定視頻。值得注意的是可將播放設(shè)備中的各種模塊配置成硬件或者軟件，該軟件存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)中以可由諸如該系統(tǒng)控制模塊104中的CPU這樣的處理器來進行。
上面所描述的設(shè)備和方法的配置僅僅是對本發(fā)明原理的應(yīng)用的說明，并且在不脫離由權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可得出許多其他實施例和修改。因此上述描述并不能確定本發(fā)明的范圍，但是卻可由隨后的權(quán)利要求以及其等價體的整體范圍來確定。
權(quán)利要求
1.一種視頻信號處理系統(tǒng)，用于根據(jù)視頻信號來進行顯示的視頻顯示設(shè)備，該視頻信號處理系統(tǒng)包括增益控制模塊，該增益控制模塊根據(jù)與所述視頻信號相對應(yīng)的亮度信號的最大亮度級信息以及平均亮度級信息來提供反饋信號，該反饋信號用于控制所述亮度信號的增益；以及校正模塊，該校正模塊在由所述增益控制模塊對亮度信號的增益進行控制之后根據(jù)所述平均亮度級信息對所述視頻信號進行伽瑪校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中所述增益控制模塊判定亮度信號的第一亮度區(qū)和第二亮度區(qū)，預(yù)定時段內(nèi)的最大亮度級與該第一亮度區(qū)相對應(yīng)，預(yù)定時段內(nèi)的平均亮度級與該第二亮度區(qū)相對應(yīng)，并且該增益控制模塊根據(jù)具有該對應(yīng)的最大亮度級的第一亮度區(qū)和具有該對應(yīng)的平均亮度級的所述第二亮度區(qū)而產(chǎn)生反饋信號以控制所述亮度信號的所述增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中所述校正模塊根據(jù)與亮度區(qū)信息相關(guān)聯(lián)的伽瑪曲線來進行伽瑪校正，所述平均亮度級對應(yīng)于該亮度區(qū)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中如果所述平均亮度級屬于等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，則該校正模塊根據(jù)低亮度伽瑪曲線來進行伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的所述亮度信號的輸出振幅之比小于1；如果所述平均亮度級屬于大于所述預(yù)定的低平均亮度級但小于預(yù)定的高平均亮度級的中間亮度區(qū)，則該校正模塊不進行所述伽瑪校正；并且如果所述平均亮度級屬于等于或大于所述預(yù)定的高平均亮度級的高亮度區(qū)時，該校正模塊根據(jù)高亮度伽瑪曲線來進行所述伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的所述亮度信號的輸出振幅之比大于1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中如果所述平均亮度級在小于所述預(yù)定的低平均級的預(yù)定最小平均亮度閥值級以下，則所述校正模塊不進行所述伽瑪校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中該增益控制模塊控制所述亮度信號的所述增益以便將該亮度信號的振幅調(diào)節(jié)為預(yù)定的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中所述校正模塊根據(jù)所述平均亮度級信息來對所述視頻信號的紅、綠、以及藍進行顏色校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，進一步包括A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器將所述視頻信號的模擬亮度信號轉(zhuǎn)換成經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號，其中所述增益控制模塊對所述經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號的第一亮度區(qū)和第二亮度區(qū)進行判定，預(yù)定時段內(nèi)的最大亮度級與該第一亮度區(qū)相對應(yīng)，預(yù)定時段內(nèi)的平均亮度級與該第二亮度區(qū)相對應(yīng)，并且該增益控制模塊根據(jù)基于具有對應(yīng)所述最大亮度級的所述第一亮度區(qū)和具有對應(yīng)所述平均亮度級的所述第二亮度區(qū)所產(chǎn)生的反饋信號來控制A/D轉(zhuǎn)換之前的所述模擬亮度信號和A/D轉(zhuǎn)換之后的所述經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號中的任一個或者這兩者的增益以控制所述亮度信號的所述增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中所述校正模塊對所述視頻信號進行所述伽瑪校正，該視頻信號是包括數(shù)字顏色信號和數(shù)字亮度信號的數(shù)字視頻信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中所述校正模塊包括顏色控制模塊，該顏色控制模塊根據(jù)所述平均亮度級信息對所述數(shù)字顏色信號進行顏色校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的視頻信號處理系統(tǒng)，其中如果所述平均亮度級屬于等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，則該顏色控制模塊通過將第一顏色控制增益應(yīng)用于所述數(shù)字顏色信號來進行顏色校正；并且如果所述平均亮度級屬于大于所述預(yù)定的低平均亮度級的亮度區(qū)，則該顏色控制模塊不進行顏色校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求所述10的視頻信號處理系統(tǒng)，其中如果所述平均亮度級屬于等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，則該顏色控制模塊通過將第一顏色控制增益應(yīng)用于所述數(shù)字顏色信號來進行顏色校正；如果所述平均亮度級屬于大于所述預(yù)定的低平均亮度級但小于預(yù)定的高平均亮度級的中間亮度區(qū)，則該顏色控制模塊不進行顏色校正；并且如果所述平均亮度級屬于等于或大于所述預(yù)定的高平均亮度級的高亮度區(qū)時，該顏色控制模塊通過將第二顏色控制增益應(yīng)用于所述數(shù)字顏色信號來進行顏色校正，該第二顏色控制增益小于所述第一顏色控制增益。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的視頻信號處理系統(tǒng)，進一步包括輸出模塊，該輸出模塊將在所述校正模塊中受到所述伽瑪校正的所述數(shù)字亮度信號和所述數(shù)字顏色信號轉(zhuǎn)換成與紅、綠、以及藍相對應(yīng)的數(shù)字視頻信號，并且輸出該數(shù)字視頻信號。
14.一種視頻顯示設(shè)備，根據(jù)包括亮度信號的視頻信號來進行顯示，包括信號處理電路，該信號處理電路根據(jù)所述亮度信號的最大亮度級信息和平均亮度級信息來提供反饋信號以控制所述亮度信號的增益，并且在對所述亮度信號的所述增益進行控制之后根據(jù)所述平均亮度級信息來對所述視頻信號進行伽瑪校正；以及顯示單元，該顯示單元根據(jù)要進行所述伽瑪校正的所述視頻信號來進行視頻顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的視頻顯示設(shè)備，其中如果平均亮度級屬于等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，則所述信號處理電路根據(jù)低亮度伽瑪曲線來進行所述伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的所述亮度信號的輸出振幅之比小于1；如果所述平均亮度級屬于大于所述預(yù)定的低平均亮度級但小于預(yù)定的高平均亮度級的中間亮度區(qū)，則該信號處理電路不進行所述伽瑪校正；并且如果所述平均亮度級屬于等于或大于所述預(yù)定的高平均亮度級的高亮度區(qū)時，該信號處理電路根據(jù)高亮度伽瑪曲線來進行所述伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的亮度信號的輸出振幅之比大于1。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的視頻顯示設(shè)備，其中該信號處理電路根據(jù)所述平均亮度級信息對所述視頻信號的紅、綠、以及藍進行顏色校正。
17.一種視頻顯示方法，根據(jù)視頻信號來進行顯示，該方法包括檢測在與所述視頻信號相對應(yīng)的亮度信號的預(yù)定時段內(nèi)的最大亮度級和平均亮度級；根據(jù)基于所檢測到的最大亮度級和平均亮度級而產(chǎn)生的反饋信號來控制所述亮度信號的增益；在對所述亮度信號增益進行控制之后根據(jù)所述平均亮度級來對所述視頻信號進行伽瑪校正；并且在進行了所述伽瑪校正之后根據(jù)該視頻信號進行視頻顯示。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的視頻顯示方法，其中對所述亮度信號的所述增益的控制包括將所述亮度信號的振幅調(diào)節(jié)為預(yù)定的值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的視頻顯示方法，其中伽瑪校正是根據(jù)伽瑪曲線來進行，該伽瑪曲線被設(shè)定為與亮度區(qū)信息相關(guān)聯(lián)，所述平均亮度級對應(yīng)于該亮度區(qū)信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的視頻顯示方法，其中進行的伽瑪校正包括如果所述平均亮度級屬于等于或小于預(yù)定的低平均亮度級的低亮度區(qū)，則根據(jù)低亮度伽瑪曲線來進行伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的所述亮度信號的輸出振幅之比小于1；如果所述平均亮度級屬于大于所述預(yù)定的低平均亮度級但小于預(yù)定的高平均亮度級的中間亮度區(qū)，那么不進行所述伽瑪校正；并且如果所述平均亮度級屬于等于或大于所述預(yù)定的高平均亮度級的高亮度區(qū)時，那么根據(jù)高亮度伽瑪曲線來進行所述伽瑪校正，在該伽瑪曲線中所述伽瑪校正之前的所述亮度信號的輸入振幅與所述伽瑪校正之后的所述亮度信號的輸出振幅之比大于1。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的視頻顯示方法，其中對所述視頻信號進行所述伽瑪校正，該視頻信號為包括數(shù)字顏色信號和數(shù)字亮度信號的數(shù)字視頻信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的視頻顯示方法，進一步包括根據(jù)所述平均亮度級信息來對所述數(shù)字顏色信息進行顏色校正。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的視頻顯示方法，進一步包括將要進行伽瑪校正的所述數(shù)字亮度信號和所述數(shù)字顏色信號轉(zhuǎn)換成與紅、綠、以及藍相對應(yīng)的數(shù)字視頻信號；并且輸出該數(shù)字視頻信號。
24.一種視頻顯示方法，根據(jù)視頻信號來進行顯示，該方法包括接收多個輸入的視頻信號，每個輸入的視頻信號包括對應(yīng)的亮度信號，該亮度信號在預(yù)定的時段內(nèi)具有最大亮度級和平均亮度級，與所輸入的視頻信號相對應(yīng)的所述亮度信號具有不同的最大亮度級；并且對每個輸入的視頻信號控制所述亮度信號的增益并且在控制了所述亮度信號增益之后對每個所輸入的視頻信號進行伽瑪校正以在伽瑪校正之后為每個所輸入的視頻信號產(chǎn)生輸出，以便每個所述輸入視頻信號的所述輸出的最大振幅具有相同的預(yù)定值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的視頻顯示方法，其中通過采用一個或多個在所述預(yù)定值時具有相同最大振幅級的伽瑪曲線來進行所述伽瑪校正。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了一種視頻顯示技術(shù)，利用該技術(shù)可根據(jù)屏幕的亮度獲得具有高對比度的穩(wěn)定視頻。在一實施例中，可根據(jù)視頻信號來進行顯示的視頻顯示設(shè)備的視頻信號處理系統(tǒng)包括一增益控制模塊和一校正模塊。該增益控制模塊根據(jù)與視頻信號相對應(yīng)的亮度信號的最大亮度級信息以及平均亮度級信息而提供了反饋信號，該反饋信號用于控制亮度信號的增益。該校正模塊在由增益控制模塊對亮度信號的增益進行控制之后將根據(jù)平均亮度級信息對視頻信號進行伽瑪校正。
文檔編號G06T5/00GK1538759SQ20041003460
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者大山俊章, 青木浩司, 長谷川亮, 亮, 司 申請人:株式會社日立制作所