專利名稱：一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及顯示設備的圖像顯示，尤其涉及一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法。
背景技術(shù)：
目前，在普通的顯示設備中包括電視、電腦、手機顯示器等產(chǎn)品中對于圖像的顯示特性幾乎都是是從亮場到暗場是按照等比例的方法進行設計，這些灰階等級按照完全相等的間隔來設計，使得人們通過電視等顯示設備看到的圖像從黑到灰到白的變化是循序漸進的線性變化。
現(xiàn)有技術(shù)在調(diào)節(jié)顯示器件的亮度等級所采用的是從暗場至亮場均衡劃分的方法，如圖1所示。在現(xiàn)有的顯示設備，例如液晶電視的設計中，大多數(shù)是通過9階、16階或者更高的階數(shù)等級來調(diào)整整個圖像的對不同亮度的顯示效果。利用白平衡儀，即亮度測量儀，進行測量每一階的亮度數(shù)值是否等差遞增或者遞減。這個亮度譜線的間距是完全相等的，即每兩階灰度之間的亮度差值總相等。
由于各階灰度等級之間的亮度差值完全相等。即不論它是按照多少階進行調(diào)整，從白場到黑場之間的亮度都是完全等分。亮度的改變是完全按照線性水平進行分割的。因此這種做法事實上是默認人眼對于亮度的識別是沒有敏感和不敏感的區(qū)別，是完全一致的水平。
然而，人眼對于畫面的感知度和敏感程度并不是完全線性的，人眼對于畫面中暗場的亮度變化比對于畫面中亮場的亮度變化敏感度更高。人眼對圖像明暗的感知曲線如圖2所示，當亮度在10％至15％變化時，人眼非常敏感。對于這種亮度的改變對人眼的敏感度來說，要比當亮度從60％至80％之間變化還要敏感一倍。事實上也正是如此，人眼在觀測暗場畫面時，對暗場中的一些畫面細節(jié)會更有興趣，探求度也更高。相反，對于亮場，人眼對于畫面細節(jié)的要求并不是太高。
因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，沒有根據(jù)人眼對于亮度的感知程度進行圖像畫質(zhì)的設計，需要改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法，在保持原有亮度范圍基礎上，不再沿用原有均分亮度等級的方法，改用從暗至亮逐級遞增的方法。即暗場景時亮度間隔區(qū)間很小，劃分的等級很多，而到亮場景的區(qū)間，由于人眼對亮場景的敏感程度減弱，故將亮度區(qū)間劃分的較寬，劃分的等級也就相對較少，使畫面的顯示效果更符合人眼的視覺特性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法，用于液晶電視，其包括步驟，A1、測定最亮場的亮度數(shù)值；A2、設定灰度等級的階數(shù)；A3、設置各階的亮度數(shù)值；其中，各階的亮度數(shù)值至少在前半部分包括二級遞增數(shù)列段；A4、根據(jù)各階亮度數(shù)值，設置圖像的各階亮度的參數(shù)寄存器的數(shù)值。
所述的方法，其中，步驟A1中，采用亮度測量儀測定最亮場的亮度數(shù)值。
所述的方法，其中，步驟A3中，在所述二級遞增數(shù)列段結(jié)束之后，各階的亮度數(shù)值是一等差數(shù)列。
所述的方法，其中，步驟A3中，各階的亮度數(shù)值是二級遞增數(shù)列段。
所述的方法，其中，各階的亮度數(shù)值中，第1階的亮度數(shù)值為0。
所述的方法，其中，步驟A3中，采用第一預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝(n-1)×(第2階的亮度數(shù)值+(n/2-1)×Δ)，其中Δ是常數(shù)。
所述的方法，其中，步驟A3中，采用第二預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝第n-1階的亮度數(shù)值+第n-2階的亮度數(shù)值，其中n＞3；用戶設置第2、3階的亮度數(shù)值。
所述的方法，其中，步驟A3中，采用第三預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝第2階的亮度數(shù)值+(n-1)×(n-2)×Δ/2，其中Δ是常數(shù)。
所述的方法，其中，根據(jù)步驟A2中灰度等級的階數(shù)，在各階的亮度數(shù)值是等差數(shù)列的時候，計算得到該等差數(shù)列的亮度差值，作為所述預設置公式的最高階與次高階的亮度差值。
采用上述方案，本發(fā)明能夠適應人眼的視覺特性，將暗場景的灰度層次進行細分，在暗場景時亮度間隔區(qū)間很小，劃分的等級很多，而到亮場景的區(qū)間，由于人眼對亮場景的敏感程度減弱，故將亮度區(qū)間劃分的較寬，劃分的等級也就相對較少；從而使暗場景畫面的細節(jié)能夠得到更加深入的還原。本發(fā)明不僅有助于實現(xiàn)畫面整體還原至真實水平；還避免了人眼對于探求暗場畫面的細節(jié)內(nèi)容造成的視覺疲勞，使畫面的顯示效果更符合人眼的視覺特性，讓畫面被人眼視覺覺察感到更加真實，使人感覺到畫面通過顯示器件得到了更好的還原。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的灰度等級分級示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)視覺對圖像亮度的感知特性示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)灰度等級與本發(fā)明灰度等級對比示意圖；圖4為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施例方式
以下對本發(fā)明的較佳實施例加以詳細說明。
如圖4所示，本發(fā)明提供了一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法，用于液晶電視，其包括以下步驟。
A1、測定最亮場的亮度數(shù)值。
步驟A1中，可以采用亮度測量儀測定最亮場的亮度數(shù)值。利用亮度測量儀，測出最亮場的亮度數(shù)值，按照上述方法計算出各階的亮度數(shù)值，例如在20階灰度等級的畫面上依次將各階亮度調(diào)整圖像亮度參數(shù)的寄存器的數(shù)值，使之滿足各階的亮度要求，即完成依據(jù)人眼的視覺特性進行的畫質(zhì)亮度水平調(diào)整。
其中，亮度測量儀是外部的測量儀器，通用稱法叫做“白平衡儀”，專門用于檢測圖象畫面的亮度、白場畫面中的R、G、B三基色的成分和彩條畫面的色純等等。通過采用該儀器的一個感光頭立于顯示器前端進行測量，在儀器的主機上會顯示該畫面的亮度信息。
例如，通過信號發(fā)生器，讓顯示器件顯示一個全白場的畫面，對目前的顯示器件來說，白場的畫面亮度是最高的，黑場的畫面亮度亮度最低。對于液晶等顯示器件來說，可以通過控制背光亮度電平的方法，幾乎可以將最暗的畫面亮度降低到0的水平。我們可以通過測量白場畫面的亮度作為最高亮度的數(shù)值，將該最高亮度的數(shù)值的亮度系數(shù)設為100％。
在具體的實施中，可以在步驟A2、A3中設置各階的亮度系數(shù)，例如0％、4％、10％、20％、35％、55％、80％、100％這一8階的亮度系數(shù)數(shù)列；之后再執(zhí)行步驟A1，然后計算各階的亮度數(shù)值，只需在步驟A4之前得到各階的亮度數(shù)值即可，本發(fā)明對此并無額外限制。
A2、設定灰度等級的階數(shù)；具體可以是8階、16階、20階、24階、30階、36階等等，本發(fā)明對此并無額外限制。
A3、設置各階的亮度數(shù)值；其中，各階的亮度數(shù)值至少在前半部分包括二級遞增數(shù)列段。
具體的說，可以在所述二級遞增數(shù)列段結(jié)束之后，各階的亮度數(shù)值組成一等差數(shù)列。具體可以作如下配置其前部數(shù)值是二級遞增數(shù)列，后部數(shù)值是等差數(shù)列。例如一個8階亮度系數(shù)數(shù)列0％、4％、10％、20％、35％、60％、80％、100％；或者1％、4％、10％、20％、35％、60％、80％、100％；再乘以最亮場的亮度數(shù)值，得到各階的亮度數(shù)值。
或者，各階的亮度數(shù)值，可以是如下配置其前半部數(shù)值是二級遞增數(shù)列，后半部數(shù)值是等差數(shù)列。例如一個8階亮度系數(shù)數(shù)列0％、4％、10％、20％、40％、60％、80％、100％；或者1％、4％、10％、20％、40％、60％、80％、100％；再乘以最亮場的亮度數(shù)值，得到各階的亮度數(shù)值。
或者，各階的亮度數(shù)值全部是二級遞增數(shù)列段，例如一個8階亮度系數(shù)數(shù)列0％、4％、9％、15％、25％、45％、70％、100％；或者1％、4％、9％、15％、25％、45％、70％、100％；再乘以最亮場的亮度數(shù)值，得到各階的亮度數(shù)值。
或者，各階的亮度數(shù)值，可以是，在起初部分還是等差數(shù)列或其它數(shù)列，中間包括一個二級遞增數(shù)列段。例如一個16階亮度系數(shù)數(shù)列0％、1％、2％、3％、5％、8％、13％、21％、34％、55％、89％、92％、95％、98％、99％、100％；或者0.5％、1％、2％、3％、5％、8％、13％、21％、34％、55％、85％、88％、91％、94％、97％、100％；再乘以最亮場的亮度數(shù)值，得到各階的亮度數(shù)值。
一般來說，將最暗的畫面亮度的亮度數(shù)值定義為零，則在各階的亮度數(shù)值中，設置第1階的亮度數(shù)值為0。
在步驟A3中，可以采用預設置公式計算各階的亮度數(shù)值，所述預設置公式可以包括以下預設置公式。
第一預設置公式第n階的亮度數(shù)值＝(n-1)×(第2階的亮度數(shù)值+(n/2-1)×Δ)，其中Δ是常數(shù)。
第二預設置公式第n階的亮度數(shù)值＝第2階的亮度數(shù)值+(n-1)×(n-2)×Δ/2，其中Δ是常數(shù)。
第三預設置公式由用戶設置第2、3階的亮度數(shù)值；第n階的亮度數(shù)值＝第n-1階的亮度數(shù)值+第n-2階的亮度數(shù)值，其中，n＞3。
在具體應用中，為了不犧牲亮場的還原效果，可以根據(jù)步驟A2中設定的灰度等級的階數(shù)、或者某一原始設定的灰度等級的階數(shù)，在各階的亮度數(shù)值是等差數(shù)列的時候，計算得到該等差數(shù)列的亮度差值，作為所述預設置公式的最高階與次高階的亮度差值。
例如，假設原灰度等級的總范圍是100％，分為16階，將其等分16份后，每份的亮度等級是6.25％，即第一階是亮度為0，第二階的亮度是最高亮度數(shù)值的6.25％，第三階的亮度是最高亮度數(shù)值的12.5％，......，第15階的亮度是最高亮度數(shù)值的93.75％，第16階亮度是最高亮度數(shù)值的100％。
以每份的亮度等級是6.25％作為所述預設置公式的最高階與次高階的亮度差值。
采用第一預設置公式為例第n階的亮度數(shù)值＝(n-1)×(第2階的亮度數(shù)值+(n/2-1)×Δ)，其中Δ是常數(shù)，第1階的亮度數(shù)值為0，第n階的亮度數(shù)值＝最亮場的亮度數(shù)值＝最亮場的亮度數(shù)值×100％，我們可以先計算各階的亮度系數(shù)，第n階的亮度系數(shù)＝100％，第n-1階的亮度系數(shù)＝100％-6.25％＝93.75％。
假設步驟A2中用戶設定灰度等級的階數(shù)為20，即(第2階的亮度系數(shù)+9Δ的亮度系數(shù))×19＝100％。
并且，(第2階的亮度系數(shù)+8.5Δ的亮度系數(shù))×18＝93.75％。
從而得到Δ的亮度系數(shù)約為0.11％，第2階的亮度系數(shù)約為4.28％，第3階的亮度系數(shù)約為8.66％......以此類推，根據(jù)上述第一預設置公式和上述最亮場的亮度數(shù)值，可以得到一個20階的二級遞增數(shù)列段，現(xiàn)有技術(shù)灰度等級(16階)與本發(fā)明灰度等級(20階)對比示意圖如圖3所示。
假設步驟A2中用戶設定灰度等級的階數(shù)為16，即(第2階的亮度系數(shù)+7Δ的亮度系數(shù))×15＝100％。
并且，(第2階的亮度系數(shù)+6.5Δ的亮度系數(shù))×14＝93.75％。
從而得到Δ的亮度系數(shù)約為0.06％，第2階的亮度系數(shù)約為5.42％，第3階的亮度系數(shù)約為10.90％......以此類推，根據(jù)上述第一預設置公式和上述最亮場的亮度數(shù)值，可以得到一個16階的二級遞增數(shù)列段。
A4、根據(jù)各階亮度數(shù)值，設置圖像的各階亮度的參數(shù)寄存器的數(shù)值。例如在20階灰度等級的畫面上依次將各階亮度調(diào)整圖像亮度參數(shù)的寄存器的數(shù)值，使之滿足各階的亮度要求，即完成依據(jù)人眼的視覺特性進行的畫質(zhì)亮度水平調(diào)整。
由于人眼的視覺特性是一個類似指數(shù)曲線的圖譜。在得到該曲線的精確數(shù)據(jù)的基礎上，可以建立人眼視覺特性的指數(shù)關系模型，從而可以建立相應的對數(shù)模型，根據(jù)人眼的視覺特性，相對精確的劃分出每一階灰階最合適的亮度值。其它類似的算法和預設置公式還有很多，例如人眼在亮度較高的范圍接近線型關系，所以，可以將敏感度變化較快的地方進行細分，而亮度較高的地方仍沿用傳統(tǒng)的均分的方法。即在中間亮度處開始直至最高亮度處都采用傳統(tǒng)的等亮度間距的方法，在中間亮度以下的范圍內(nèi)采用由密至疏的劃分方法。當然還可以采用很多其它方法，包括Δ不相等的情況也是可以實現(xiàn)的，采用Δ1、Δ2、Δ3......，每一個Δ都比前一個Δ增加一個差值α，也是可以實現(xiàn)的。最后一階的亮度是100％，設定最后一階和倒數(shù)第二階的亮度差值是一個固定的數(shù)，或者加以其他設定，就可以推導計算出這個Δ和差值α等等。這些方法的目的都是一樣的，都是為了將顯示圖象的畫面亮度，符合人眼視覺特性對亮度的敏感曲線，使人眼睛能更好的接受、畫面的細節(jié)得到更好的還原，人眼看得更加舒適，不產(chǎn)生視覺疲勞等等。具體得算法只有復雜程度之分，出發(fā)點沒有本質(zhì)得區(qū)別。
對于在很多影視畫面中存在大量的暗場景畫面，在這些暗場景畫面中包含著大量的圖象細節(jié)，例如在傍晚叢林中的汽車，在普通的圖象處理方法中是很難看清楚汽車的車牌或者其它信息等(當然，這需要在畫面拍攝過程中已經(jīng)錄入了這樣的細節(jié)信息)。經(jīng)過本發(fā)明方法的針對人眼視覺特性處理后，用戶可以看見更多的圖象細節(jié)。還有，在黃昏或者清晨的沙灘，依偎在一起的情侶的表情等等畫面，只要本身包含了這樣的細節(jié)信息的畫面，在經(jīng)過本發(fā)明方法進行提升之后，細節(jié)畫面均可以得到更好的還原。這符合拍攝者的初衷，也實現(xiàn)了電視等顯示器件更好的還原畫面圖象本質(zhì)的愿望。
應當理解的是，對本領域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法，用于液晶電視，其包括步驟，A1、測定最亮場的亮度數(shù)值；A2、設定灰度等級的階數(shù)；A3、設置各階的亮度數(shù)值；其中，各階的亮度數(shù)值至少在前半部分包括二級遞增數(shù)列段；A4、根據(jù)各階亮度數(shù)值，設置圖像的各階亮度的參數(shù)寄存器的數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A1中，采用亮度測量儀測定最亮場的亮度數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A3中，在所述二級遞增數(shù)列段結(jié)束之后，各階的亮度數(shù)值是一等差數(shù)列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A3中，各階的亮度數(shù)值是二級遞增數(shù)列段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，各階的亮度數(shù)值中，第1階的亮度數(shù)值為0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟A3中，采用第一預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝(n-1)×(第2階的亮度數(shù)值+(n/2-1)×Δ)，其中Δ是常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟A3中，采用第二預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝第n-1階的亮度數(shù)值+第n-2階的亮度數(shù)值，其中n＞3；用戶設置第2、3階的亮度數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟A3中，采用第三預設置公式計算各階的亮度數(shù)值第n階的亮度數(shù)值＝第2階的亮度數(shù)值+(n-1)×(n-2)×Δ/2，其中Δ是常數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一所述的方法，其特征在于，根據(jù)步驟A2中灰度等級的階數(shù)，在各階的亮度數(shù)值是等差數(shù)列的時候，計算得到該等差數(shù)列的亮度差值，作為所述預設置公式的最高階與次高階的亮度差值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于人的視覺特性提升顯示圖像的畫質(zhì)水平的方法，用于液晶電視，其包括步驟，A1.測定最亮場的亮度數(shù)值；A2.設定灰度等級的階數(shù)；A3.設置各階的亮度數(shù)值；其中，各階的亮度數(shù)值至少在前半部分包括二級遞增數(shù)列段；A4.根據(jù)各階亮度數(shù)值，設置圖像的各階亮度的參數(shù)寄存器的數(shù)值。采用上述方案，本發(fā)明能夠適應人眼的視覺特性，將暗場景的灰度層次進行細分，使暗場景畫面的細節(jié)能夠得到更加深入的還原。還避免了人眼對于探求暗場畫面的細節(jié)內(nèi)容造成的視覺疲勞。依據(jù)人的視覺特性，讓畫面被人眼視覺覺察感到更加真實，使人感覺到畫面通過顯示器件得到了更好的還原。
文檔編號G09G5/10GK101052110SQ20071007373
公開日2007年10月10日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者方宏俊 申請人:深圳創(chuàng)維－Rgb電子有限公司