[發明專利]用于在高亮度和高動態范圍的顯示器的圖像處理中應用自適應伽瑪的系統和方法

有效

• 申請號: 200980138170.3
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN102165513A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 達米爾·瓦勒納;劉易斯·約翰遜
• 申請（專利權）人: 杜比實驗室特許公司
• 主分類號: G09G3/36
• 分類號: G09G3/36;G09G3/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊林森;俞波

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年9月30日提交的美國專利臨時申請No.61/101,584的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明涉及用于處理和/或顯示圖像的系統和方法。本發明的具體實施例可以用來處理用于高亮度和/或高動態范圍(HDR)的顯示器的圖像數據。

背景技術

顯示器的電壓響應通常是非線性的。對于傳統顯示器，顯示器的輸出亮度Y可以通過以下冪函數或伽瑪曲線與輸入值(例如，所施加的信號或控制值如輸入電壓V)相關：

Y∝V^γ????????????????????????????????????(1)

其中，伽瑪值γ(冪函數的指數的數值)通常在1.8到3.5的范圍內，Y是投影在給定方向中的每單位區域的發光強度，通常以cd/m²或尼特來表示。傳統上，Y可以相對于通常與顯示器的最大亮度對應的基準白色的亮度而被歸一化為1(例如，對于具有亮度為200cd/m²的基準白色的顯示器，Y＝1是指亮度值為200cd/m²)。類似地，輸入值可以相對于最大輸入值而被歸一化為1。歸一化的亮度值和歸一化的輸入值分別可以被稱為相對亮度值和相對輸入值。

國際電信聯盟(ITU)的Rec.709標準使用的伽瑪值為2.2。為了有助于補償伽瑪值為2.2的顯示器的希望電壓響應，可以利用伽瑪值的倒數對圖像數據進行伽瑪編碼或伽瑪校正(即，利用大約為1/2.2＝0.45的伽瑪值來編碼)。圖1示出了伽瑪值為2.2的伽瑪曲線8(代表顯示器的電壓響應)和伽瑪編碼值為1/2.2的伽瑪編碼曲線9。如圖1中所說明的實例所示，如果希望顯示Y＝0.218的圖像元素(例如，像素)，則利用伽瑪編碼曲線9對原始輸入值V＝0.218進行伽瑪校正以提供如箭頭6所示的伽瑪校正亮度值當希望顯示圖像元素時，利用相應的伽瑪校正輸入值V＝0.5對顯示器進行驅動。由于非線性的顯示器響應曲線8，輸入值V＝0.5提供了由箭頭7所示的希望的輸出亮度V^γ＝(0.5)^2.2＝0.218。

對于亮度級通?？蛇_大約100cd/m²到200cd/m²的傳統顯示器，可以使用(例如方程式(1)的形式的)單個冪律伽瑪曲線來近似顯示器亮度范圍內的顯示器的非線性響應。在這些亮度級處，人類視覺系統(HVS)以正好近似為顯示器的伽瑪曲線的倒數的非線性方式感知光。

高亮度和/或高動態翻譯(HDR)顯示器已經發展為具有大約4000cd/m²或更高值的峰值亮度。在超過200cd/m²并接近4000cd/m²或更高的那些亮度級處，簡單的冪律伽瑪編碼曲線變得越來越不適于亮度的HVS感知，這是因為HVS在較高亮度級感知亮度變化和在較低亮度級感知亮度變化是不同的。

高亮度和/或HDR顯示器可以合并空間編碼的光源，如在PCT專利申請公布No.WO02/069030、WO03/077013、WO2006/010244和WO2008/092276中描述的那些光源。這種顯示器包括光源調制層(例如，空間調制的背光)和顯示調制層。光源調制層可以被驅動，以產生圖像的相對較低分辨率表現，該圖像隨后被提供給顯示調制層。通過顯示調制層對低分辨率表現進一步調制，以便提供由觀察者觀看的高分辨率圖像。光源調制層例如可以包括有源調制的光源如發光二極管(LED)矩陣?？梢员辉O置和/或排列成接收來自光源調制層的光的顯示調制層可以包括液晶顯示器(LCD)。因此，顯示調制層上的像素的亮度受到光源調制層上的可變局部亮度的影響。

由于光源調制層可以產生圖像的相對較低分辨率表現，所以當驅動值被施加到光源調制層時要被提供到顯示調制層上的希望的亮度圖案可能在顯示調制層的分辨率上相對緩慢地變化。因此，可以在低分辨率處計算希望的亮度圖案，然后將希望的亮度圖案縮放到需要的高分辨率(例如，如顯示調制層的分辨率)而不會引入顯著的偽像。

使用具有不同分辨率的雙調制層可以抑制雙調制器顯示器中圖像數據和輸出亮度值之間的簡單一對一映射。

通常希望一種用于處理高亮度和/或HDR顯示器的圖像數據的系統和方法。

附圖說明

在示出本發明的非限定性實施例的附圖中：

圖1是現有技術的伽瑪曲線和伽瑪編碼曲線的圖；