专利名称：确定用于高动态范围图像的光的空间调制的减小分辨率的背光仿真的制作方法
技术领域：
本发明的实施例整体涉及生成具有增强明亮度(brightness)级范围的图像，更具体地讲，涉及通过调整像素数据和/或使用例如不同分辨率的亮度(luminance)预测值来促进(facilitate)高动态范围成像的系统、设备、集成电路、计算机可读介质和方法。
背景技术：
在投影和显示装置中实现高动态范围(“HDR”)成像技术来展现(render)具有相对宽的明亮度范围的影像(imagery)，其中，无论显示器的明亮度是否相对高，该范围通常都覆盖最低亮度级和最高亮度级之间的5个数量级，背光亮度的方差(variance)通常都大于例如大约5%。在一些方法中，HDR图像展现装置采用背光单元来生成照明提供用于像素的可变透射结构的显示器的低分辨率的图像。HDR图像展现装置的示例为使用发光二极管 (“LED”)作为背光的显示装置和用于呈现图像的液晶显示器(“IXD”)。尽管能工作，但是各种方法在实现它们时具有缺点。在一些方法中，以像素级执行生成HDR图像的计算。例如，通常对于每个像素执行背光仿真以及亮度和图像操作。由于 HDR图像的像素数据可需要比例如产生24比特RGB颜色空间影像的显示装置多的数据比特，所以一些HDR图像展现装置可在处理HDR图像的像素数据期间消耗相对大量的计算资源。鉴于前述，除了别的之外，将会希望提供促进高动态范围成像的系统、计算机可读介质、方法、集成电路和设备。
发明内容
本发明的实施例整体涉及生成具有增强的明亮度级别范围的图像，更具体地讲， 涉及通过调整像素数据和/或使用例如不同分辨率的亮度预测值来促进高动态范围成像的系统、设备、集成电路、计算机可读介质和方法。在至少一个实施例中，一种方法生成具有增强的明亮度级别范围的图像。该方法可包括访问背光模型，该背光模型包括表示 (represent) 一数量的第一采样的亮度值的数据。该方法还可包括求取亮度值的倒数以及对求倒后的亮度值进行上采样以确定上采样的亮度值。此外，该方法可包括通过上采样的亮度值缩放(scale) —数量的第二采样的像素数据以控制调制器生成图像。
关于以下结合附图阐述的详细描述，更充分地理解本发明及其各种实施例，其中图1是示出根据本发明的至少一些实施例的调整图像以增强的明亮度级别范围的示例的示图。图2示出表示根据本发明的至少一些实施例的调整图像的方法的示例的流程图。图3是根据本发明的至少一些实施例的非线性求倒器(inverter)的框图。图4是描绘根据本发明的至少一些实施例的背光仿真器和非线性求倒器的操作的功能框图。图5是根据本发明的至少一些实施例的包括边缘亮度增强器的图像调整器的框图。图6是描绘根据本发明的至少一些实施例的设置在背光仿真器和非线性求倒器之间的边缘亮度增强器的示例的操作的功能框图。图7示出表示根据本发明的至少一些实施例的调整图像的方法的另一个示例的流程图。图8是根据本发明的至少一些实施例的被配置为操作至少具有前调制器的显示装置的控制器的示意图。图9是操作前调制器和后调制器的示例性显示控制器的框图。在所有的几个附图视图中，相同的标号表示对应的部分。指出，大部分标号包括通常识别首先引入该标号的附图的一个或两个最左边的数字。
具体实施例方式图1是示出根据本发明的至少一些实施例的调整图像以增强的明亮度级别范围的示例的示图。图100描绘图像调整器150，其可被配置为使用第一分辨率的像素特性(例如亮度)的预测值来为显示装置调整第二分辨率的图像显示。在一些情况下，第一分辨率和第二分辨率可分别对应于采样的数量和像素的数量。这里所用的术语“像素特性”可表示像素(或子像素)的属性，由此所述属性可以是亮度、颜色或任何其它属性。如所示，图像调整器150包括背光仿真器152，其被配置为生成和/或维护比像素数量低的分辨率的背光模型。图像调整器150还包括非线性求倒器154、上采样器156和像素缩放器158，非线性求倒器154被配置为求取一个或多个像素特性值的倒数，上采样器156被配置为将求倒后的像素特性值上采样为基本上与第二分辨率(即，像素数量)匹配的分辨率，像素缩放器 158被配置为缩放图像数据160以生成被配置为驱动显示装置(未显示)的显示元件驱动信号190。鉴于前述，图像调整器150及其组件中的至少一些(例如背光仿真器152和非线性求倒器154)可在像素特性预测值上进行操作，其中，根据一些实施例，预测值的数量比像素的数量少。因此，与图像调整器150执行如像素那么多的非线性求倒计算相比，图像调整器150可执行更少的计算，并需要更小的存储器。例如，非线性求倒器154可被配置为针对每个采样而不是针对每个像素对像素特性值执行求倒运算(比如，除法运算)。此外，非线性求倒器154可被配置为求取一个或多个像素特性值的倒数，以产生对于求倒后的像素特性值的有限值。通过以非线性方式求取像素特性的倒数，非线性求倒器154可不求取相对小的或可忽略的像素特性值(包括零)的倒数，从而减少或消除当求倒处理的结果为无限值时的情况。否则，无限亮度值可使透射元件(比如，IXD像素)开启，这继而可引起例如白色级饱和。此外，像素缩放器158可被配置为执行乘法运算，以通过上采样的像素特性值缩放每个像素的图像数据160。根据至少一些实施例，由于乘法运算比求倒运算消耗的计算资源少，所以当生成显示元件驱动信号190时，像素缩放器158可节省计算资源。背光仿真器152可被配置为通过路径151接收驱动电平信号101 (或者表示驱动电平信号的数据)，并基于驱动电平信号101的幅度生成背光模型。为了举例说明，考虑元件104的布置102可与数据阵列相关联。所述数据可表示驱动电平幅度(或相关联的强度)，其可被建模为被空间设置或者以其它方式与空间位置相对彼此相关联。在一些实施例中，布置102可以是被配置为对例如与元件104相关联的像素特性的值(比如，亮度值)进行调制的背光单元。在一些示例中，元件104可被建模为光源，例如LED(比如，RGB或RGB 加另一种颜色，例如黄色或白色)或者任何其它光源，分别具有亮度值，位于相应元件104 处的位置。光源的示例包括，但不限于，激光光源、基于荧光体的光源、基于碳纳米管的光源和其它光源。采样106a表示与光源104相关联的区域，并与数据的中间布置112中的区域 106b相关，由此采样106a的数量比第一采样106b的数量少。例如，布置112中的采样的中间分辨率可以是布置102中的采样的数量的两倍(或任意多倍)。布置112及其中间分辨率包括例如减小模糊和运动相关效应的附加采样。此外，背光仿真器152可被配置为基于检测的驱动电平来预测像素特性值，并可生成例如比与布置102相关联的分辨率大的分辨率的背光模型。背光仿真器152然后可存储与区域(例如区域106b)相关联的一个或多个像素特性预测值。在一些实施例中，背光仿真器152可被配置为从在储存库(未显示)中维护的数据结构(例如布置112)访问像素特性预测值。因此，背光仿真器152可操作为访问背光模型及其数据。在一些示例中，背光仿真器152不必生成像素特性预测值，可操作为至少访问储存库中的背光模型，所述储存库可包括任何类型的存储机构或存储器。在一些实施例中，背光仿真器152可以是任选的，因此，可被从图像调整器150省略。在这种情况下，背光仿真器152操作为取出表示像素特性预测值的数据，不必生成背光模型。在至少一些实施例中，背光仿真器152可被配置为检测用于信号101的驱动电平数据，并实时地(或近似实时地)或者以一块一块的方式生成背光模型(及其像素特性预测值)。根据一些实施例，背光仿真器152可被配置为生成背光模型，该背光模型预测投射到调制器(例如LCD)上的(或者投射通过调制器的)光场。其它调制器的示例包括， 但不限于，硅上液晶(“LCoS”)调制装置、基于数字微镜器件的(“DMD”)调制器或其它光调制器。在至少一些实施例中，背光仿真器152可将点扩散函数或光扩散函数应用于驱动电平(或相关联的强度)以确定对光扩散函数的响应，这在与光源104相关的整个区域 (例如布置112中的区域106b)上空间分布像素特性预测值。具体地讲，可按驱动电平的幅度值中的每一个缩放光扩散函数(比如，将光扩散函数与驱动电平的幅度值中的每个卷积 (convolve))，然后求取各像素特性预测值的总和。可对构成与布置112相关联的面积的多个区域106b(未显示)执行求和。在一些情况下，背光仿真器152可被配置为对驱动电平信号101的幅度进行滤波以形成背光模型。这样的滤波器的示例为高斯滤波器或任何其它滤波器。非线性求倒器154可被配置为求取像素特性(例如背光模型的亮度)的倒数。像
6素特性可与区域106b相关联，以建立求倒后的像素特性值。在一些情况下，区域106b可与一组像素(例如布置122的区域106c中的那些像素)相关联。非线性求倒器154可被进一步配置为执行非线性除法运算，以产生对于求倒后的像素特性值的有限值。由于像素特性与区域106b所表示的每个采样相关联，所以非线性求倒器154可被配置为执行多次非线性除法运算，非线性除法运算的次数与区域106b所表示的采样的数量相当。上采样器156可被配置为将求倒后的像素特性值上采样为这样的分辨率，该分辨率基本上与和像素的布置122或者显示元件(或其数据表示)相关联的像素的数量匹配。 布置122可以是表示像素的数据的阵列，其每一个可被空间设置或者以其它方式与显示器上的空间位置相关联。布置122还可以是可在储存库中实现的数据结构。在一些示例中， 布置122的显示元件可以是透射元件，例如IXD像素等。因此，上采样器156可被配置为上采样到全LCD分辨率并将背光的轮廓平滑化。在操作中，上采样器156可被配置为将(与区域106b相关联的)采样的求倒后的像素特性值内插到布置122的区域106c中的像素的像素特性值中。尽管在一些实施例中，上采样器156可被配置为实现双线性内插，但是可使用任何其它合适的技术来对求倒后的像素特性值进行内插。在一些实施例中，上采样器 156被配置为在非线性求倒器154执行像素特性值的求倒之后对求倒后的像素特性值进行上采样。像素缩放器158可被配置为通过上采样的像素特性值缩放每个像素的图像数据 160 (比如，像素数据)，以生成被配置为驱动显示装置(未显示)的显示元件驱动信号190。 在至少一些示例中，像素缩放器158可被配置为调整求倒后的像素特性值，以修改经由未示出的调制器(比如，驱动LCD面板的前调制器)透射的光的量。在一些实施例中，像素缩放器158可被配置为将像素数据(即，图像数据160)乘以上采样的像素特性值，以形成表示将显示的图像的数据。在各种实施例中，图1中所描绘的元件可用软件或硬件或者它们的组合来实现。图2示出表示根据本发明的至少一些实施例的调整图像的方法的示例的流程图。 流程200在204处以确定背光驱动电平数据开始。在205处，生成背光模型，以预测作为 (比如，第一分辨率的)一数量的采样的像素特性的亮度值。流程200继续到206，在206 处，对亮度预测值进行有限求倒，以生成具有有限值的求倒后的亮度值，其后，在208处，对求倒后的亮度值进行上采样，以将求倒后的亮度值从一种分辨率转换为与例如LCD面板的像素分辨率匹配的另一种分辨率。在212处，使用来自208的上采样的亮度值来缩放在210 处接收的像素数据，以在220处生成显示元件驱动信号，用于例如控制对经由例如LCD面板的光的透射进行调制的调制器。图3是根据本发明的至少一些实施例的非线性求倒器的框图。非线性求倒器300 被示为包括有限求倒管理器302和除法运算器304。有限求倒管理器302可被配置为管理像素特性(例如亮度)值的求倒，以减少或消除这样的情况，即，除法运算器304通过将分子除以零或(比如，可被定义为阈值的)相对小的亮度值来执行除法运算。有限求倒管理器302可接收来自背光模型的预测值或者来自图5和图6中所描述的边缘亮度增强器的输出作为输入。回过来参照图3，有限求倒管理器302可操作为确定亮度值是否与规定除法运算器304可将分子(例如用于求倒处理的1)除以作为分母的亮度值的亮度值范围相关联。 如果为“是”，则除法运算器304被配置为将“1”除以像素特性值。否则，如果例如像素特性值与第二范围相关联，则有限求倒管理器302执行为求倒后的像素特性值分配有限值的另一个动作，而不是使除法运算器304执行通过1相除的运算。图4是描绘根据本发明的至少一些实施例的背光仿真器和非线性求倒器的操作的功能框图。图400描绘背光仿真器402和非线性求倒器430。背光仿真器402被配置为生成背光模型，背光模型的示例显示为作为X-Y平面中的空间位置的函数的背光亮度412a。 非线性求倒器430包括有限求倒管理器432和除法运算器434，这二者均可具有图3中显示的类似描述的元件的等同结构和/或功能。除法运算器434可被配置为除以亮度值412b 以生成求倒后的亮度值412c。为了举例说明背光仿真器402的操作，考虑背光单元及其光源设置在X-Y平面中。 进一步考虑光源(例如LED)设在空间位置415和419处，在空间位置415和419处，分别设置了驱动电平414和418 (或相关联的强度)的值。空间位置415和419位于行422中距χ轴的位置“y”处。如所示，在Z方向上驱动电平414的值的幅度大于驱动电平418的值的幅度。背光仿真器402被配置为按照光扩散函数缩放驱动电平414和418(或者相关联的强度)，以分别分布驱动电平414和418的值，从而形成各自的响应416和420。接着， 可添加响应416和418，以生成背光亮度412a所规定的背光亮度值的预测值。指出，背光亮度412a表示沿着背光亮度的三维模型(未显示)的沿“Y = y”的切片，其中，可任选地将背光亮度412a规范化在0和1之间。进一步指出，尽管背光亮度412a被描绘为连续表示， 但是离散值背光亮度412a (例如Al和B2)可与采样相关联。有限求倒管理器432也可被配置为分析背光亮度412a，以确定背光亮度412a的值是落在从值CV (“钳位值(clamped value)")到1的第一范围Rl内，还是落在从0到CV 值的第二范围R2内。与钳位值CV相关联的亮度可被称为阈值，在该阈值以下，有限求倒管理器432操作为将亮度值钳位到值CV。如所示，有限求倒管理器432对除法运算器434指示背光亮度412a的在范围Rl中的值将用作求倒处理中的分母。例如，当除法运算器434 执行通过1相除的运算以建立求倒后的亮度值A2和B2时，亮度值Al和Bl可用在分母中。 指出，由于Al为1，所以除法运算器434执行“1除1”运算。因此，A2保持值为1。如果Bl 表示0. 5的值，则B2表示1的倒数值(即，1除以0. 5)，该倒数值为2。因此，B2可以是2。另一方面，有限求倒管理器432可被配置为对除法运算器434指示背光亮度412a 的在范围R2中的值被钳位值(“CV”)替代或者被钳位到钳位值(“CV”)。如所示，在部分436a和438a处，范围R2中的亮度值被钳位到钳位值CV。为了举例说明，考虑有限求倒管理器432检测到亮度值Cl在范围R2内。接着，有限求倒管理器432可被配置为将值Cl 钳位到值CV。当除法运算器434执行CV通过1相除的运算时，在求倒后的亮度值412c的部分436b和438b处，求倒后的亮度值C2被钳位到1/CV，而不是某一无限数或相对大的数。 指出，尽管图4描绘有限求倒管理器432的操作在除法运算器434前面，但是在其它实施例中，有限求倒管理器432的操作可在除法运算器434的运算后面。图5是根据本发明的至少一些实施例的包括边缘亮度增强器的图像调整器的框图。如所示，图像调整器501包括边缘亮度增强器500，边缘亮度增强器500又包括采样定位器502和采样缩放器504。图像调整器501可具有与这里所述的类似命名的元件等同的结构和/或功能。边缘亮度增强器500可被配置为按照距离的函数缩放像素特性(例如亮度)值。例如，所述距离可从与背光单元相关联的光源延伸到参考点，在参考点处，光源不存在，或者要不然参考点具有减小的峰值亮度容量(capability)，例如，参考点在背光单元或显示装置的边缘处。因此，边缘亮度增强器500可被配置为修改亮度预测值，以补偿距光源一距离处的或者峰值亮度减小的区域附近的光的物理损失。根据一些实施例，采样定位器502可被配置为确定采样相对于参考点的空间位置，在参考点处，光不存在，或者要不然参考点具有减小的峰值亮度容量。在采样的空间位置确定之后，可确定像素特性(例如亮度)的断面值(profiled valueM比如，L(d))，以补偿光的物理损失。像素特性的断面值可产生作为距参考点的距离d的函数的亮度缩放 (“LS”)量。采样缩放器504可被配置为接收关于亮度缩放(“LS”)量的来自采样定位器502信息。在操作中，采样缩放器504被配置为相对于像素特性峰值(或亮度峰值)增大像素特性(或亮度)值。在至少一些实施例中，采样缩放器504可被配置为将像素特性值除以像素特性的断面值，以例如提高(boost)边缘处的或者具有减小的峰值亮度的区域中的亮度预测值。图6是描绘根据本发明的至少一些实施例的设置在背光仿真器和非线性求倒器之间的边缘亮度增强器的示例的操作的功能框图。图600描绘设置在背光仿真器402和非线性求倒器430之间的边缘亮度增强器604，在图4中论述了背光仿真器402和非线性求倒器430的示例。边缘亮度增强器604包括采样定位器606和采样缩放器608，这二者可具有与这里所述的结构和功能类似的结构和功能。采样定位器606可被配置为确定作为采样的位置的函数的亮度断面值(比如，L(d))。图部分601描绘了设置在位于X-Y平面中的背光单元672中的各种光源 (“LTS”) 670a至670c。图部分601还描绘了作为例如距光源670a至670c的距离的函数的亮度断面值662。在其它实施例中，可确定从采样的位置d到显示装置的边缘或者具有减小峰值亮度的区域或点的距离。可基于当光源670a至670c被开启到峰值亮度(“Lpk”)660 以照明显示器的中心和前调制器(例如LCD面板)的背部的大部分时的亮度为亮度断面值 662建模。此外，亮度断面值662可被建模为，随着例如从光源670a到参考点664(其可与显示器的边缘一致)或者到具有减小的峰值亮度的区域或点的距离增大，在Z方向上从峰值亮度660减小。这种减小可被称为边缘“滚降”或“下降”。为了举例说明采样定位器606 的操作，考虑采样(比如，图1的采样区域106b)位于与位置(“d”)666相邻。因此，采样定位器606可确定距离d。采样定位器606然后可确定亮度断面值662曲线上的点668以及 L(d)的值。指出，在位置(“d”)处，点688处可获得的断面亮度比峰值亮度("Lpk")660 减小了差661。根据至少一些实施例，采样缩放器608可被配置为提高由来自背光402的建模背光亮度所提供的亮度预测值。在至少一些实施例中，采样缩放器608可被配置为确定作为距离d的函数的亮度缩放(“LS”)量。关系680描绘，当峰值亮度(“Lpk”)660足够接近1 时，亮度缩放(“LS”)量为亮度断面值662的倒数(比如，1/L(d))。此外，采样缩放器608 可被配置为缩放亮度预测值，以如关系681中所描绘的那样基于亮度预测值(“L”)和亮度缩放(“LS”)量的乘积确定缩放亮度(“Ls。aled”)值682。又参照图6，缩放亮度(“Ls。aled”) 值682然后通过非线性求倒器430的非线性求倒器运算。非线性求倒器430的输出可以是求倒后的亮度值690。此外，可根据关系684确定求倒后的亮度值(“invL”)690，在关系 684中，缩放亮度("Lsealed”)值682的求倒可产生作为求倒后的亮度值690的表示的(L(d)/L)。指出，边缘亮度增强器604的上述功能可实现用于计算求倒后的亮度值(“invL”)690 的其它技术，并且以上论述不意图作为限制。图7示出表示根据本发明的至少一些实施例的调整图像的方法的另一个示例的流程图。流程700在702处以确定LED背光驱动电平数据开始。在704处，生成背光模型以预测亮度值。流程700继续到706，在706处，确定是否执行边缘亮度增强。如果为“是”， 则流程700移到708，在708处，可按照与亮度断面值相关的实际可获得的亮度(即，L(d)， 其可比图6的峰值亮度660小)的函数缩放亮度预测值。如果为“否”，则流程700继续到 710，在710处，对亮度预测值(或缩放值)进行有限求倒，以生成具有有限值或有界值的求倒后的亮度值，其后，在714处确定是否基于显示器的操作特性调整图像。可进行这样的调整以增大从LCD输出的光。如果为“是”，则将0和1之间的缩放因子应用于输出的求倒后的亮度值。可基于显示器中所使用的特定LCD面板和背光单元的操作特性修改缩放参数c。 作为示例，缩放参数可从0.65变为1.0。流程700移到716，以按照缩放参数c缩放求倒后的亮度值。接着，在717处，可将求倒后的亮度值上采样到更精细的分辨率，例如，诸如LCD 面板的像素分辨率。在718处，可使用来自717的上采样的亮度值来缩放像素数据750，以在760处生成图像数据调制器信号，以用于例如控制对经由例如LCD像素的光的透射进行调制的调制器。图8是根据本发明的至少一些实施例的被配置为操作至少具有前调制器的显示装置的控制器的示意图。系统800包括被配置为与显示装置890耦接的控制器820。控制器820可包括处理器822、数据储存器850、储存库870、接口( “背光接口”)824A和接口 (“调制器接口”)824B，接口( “背光接口”)824A被配置为控制后调制器，例如背光单元及其光源，接口(“调制器接口”)824B被配置为控制前调制器。根据至少一些实施例，控制器 820可用软件、硬件、固件、电路或者它们的组合来实现。数据储存器850包括以下模块中的一个或多个背光仿真器852、非线性求倒器854、被配置为实现图7中的716描述的功能的运算调整模块855、上采样器856、像素缩放器858和边缘亮度增强859，这些模块均包括用于执行这里所述的功能的可执行指令。储存库870可被配置为存储包括表示背光亮度模型的数据的数据结构。根据至少一些实施例，控制器820可被实现为例如可编程逻辑中的或者作为ASIC的一部分的硬件模块。此外，以下模块中的一个或多个可被实现为固件背光仿真器852、非线性求倒器854、运算调整模块855、上采样器856、像素缩放器858和边缘亮度增强859。在一些实施例中，可在可编程逻辑中实现储存库870。显示装置890可包括前调制器814、后调制器802及光学结构844和808，光学结构844和808被配置为将光从后调制器802传载(carry)到前调制器814。前调制器814 可以是透明性可编程的滤光器，其调整从后调制器802入射到它上的光的强度的透射率 (transmissivity)。后调制器802可被配置为包括一个或多个光源。在一些示例中，后调制器802可由一个或多个调制元件804 (例如LED阵列)形成。在一些示例中，后调制器802 可包括IXD面板或者具有像素812的其它透射型光调制器。前调制器814可与比后调制器 802的分辨率高的分辨率相关联。光学结构844和808可包括元件，例如，但不限于，开放的空间、光漫射器、准直仪等。在一些示例中，前调制器814和后调制器802可被配置为共同操作作为HDR显示器的显示装置890。 基于输入图像826和背光驱动电平数据827，控制器820被配置为提供前调制器驱动信号，以控制与前调制器814的LCD像素812相关联的透射率的调制，从而共同在显示装置890上呈现期望的图像。虽然未显示，但是控制器820可与适当编程的计算机耦接，该计算机具有用于控制后调制器802和前调制器814以显示由与输入图像826对应的数据所规定的图像的软件和/或硬件接口。可认识到，图8中所述的任何元件可用硬件、软件或者这些的组合来实现。在一些实施例中，可在基于投影的图像展现装置等中实现控制器820。图9是用于操作前调制器和后调制器的示例性显示控制器的框图。这里，显示控制器900包括背光生成器920、前调制器管道922和IXD图像生成器930。背光生成器被配置为生成用于控制后调制器的操作的背光驱动电平信号960。输入图像910可作为伽马编码图像被提供给背光生成器920和前调制器管道922。IXD图像生成器930可包括图像调整器950，图像调整器950可具有与图1的图像调整器150等同的结构和/或功能。因此，IXD图像生成器930可被配置为基于来自调制器管道922的输入和经由路径914提供的LED背光驱动电平信号960生成用于控制前调制器的操作的LCD图像数据信号940。前调制器管道922可被配置为生成前调制器输出值，所述前调制器输出值产生期望的总体光输出和白点。例如，管道922可应用颜色校正技术(例如将值除以光仿真输出(比如背光模型)的除法运算)来校正例如表示全范围(gamut)和前调制器响应的值。在各种实施例中，控制器900可以是用作为电路板或集成芯片的硬件和作为可执行指令的软件或者它们的组合实现的IXD显示控制器。虽然在一些示例中，将三个分辨率级别描述为Rl < R2 < R3，但是在其它示例中， 可认识到能够使用两个分辨率级别，以使得布置102和112的分辨率可以相同。在其它示例中，背光调制器的分辨率Rl可小于或等于前调制器的分辨率R3(比如，Rl = R2 = R3)。 另外，可互换地使用在一些实施例中所用的术语“第一显示器”来表示前调制器和显示层。 在一些示例中，第一显示器可包括，但不限于，IXD面板、IXD调制器、投影型显示调制器、有源矩阵IXD( “AMIXD”)调制器、以及对光和/或图像信号进行调制的其它装置。在一些实施例中所用的术语“后调制器”可表示背光、背光单元和调制光源(例如LED)。在一些示例中，后调制器可包括，但不限于，具有可控LED或有机LED(“0LED”)的阵列的背光。在其它示例中，第二显示器可包括固定强度光源(例如多个荧光光源)、低分辨率投影仪、设置为对来自光源的光的强度进行空间调制的光调制器、以及这些的组合。可在各种应用中实现上述方法、技术、处理、设备及计算机介质产品和系统，所述应用包括，但不限于，HDR显示器、便携计算机、数字时钟、表、器具、电子装置、视听装置、医学成像系统、平面艺术、电视机、投影型装置等的显示器。在一些示例中，这里所述的方法、技术和处理可被对其可执行这样的方法、技术和处理的计算机处理器上的可执行指令运行和/或执行。例如，计算机或其它显示控制器中的一个或多个处理器可通过执行处理器可访问的程序存储器中的软件指令来实现这里所述的方法。另外，这里所述的方法、技术和处理可使用图形处理单元(“GPU”)或控制计算机或现场可编程门阵列(“FPGA”)或与显示器耦接的其它集成电路来实现。还可以程序产品的形式提供这些方法、技术和处理，所述程序产品可包括承载计算机可读指令集的任何介质，当所述指令被数据处理器执行时，这些指令使数据处理器执行这样的方法、技术和 /或处理。程序产品可包括，但不限于物理介质，例如磁数据存储介质(包括软盘)和硬盘驱动器；光学数据存储介质，包括CD ROM和DVD ；电子数据存储介质，包括ROM、闪速RAM、非易失性存储器、拇指驱动器等；和传输型介质，例如数字或模拟通讯链路、虚拟存储器、网络或全球计算机网络上的主机储存器和联网服务器。在至少一些示例中，上述任何特征的结构和/或功能可用软件、硬件、固件、电路或者它们的组合来实现。指出，以上结构和构成元件以及它们的功能可与一个或多个其它结构或元件聚集在一起。作为替换的方案，可将元件及其功能再细分为构成子元件(如果有的话)。作为软件，上述技术可使用各种类型的编程或格式化语言、架构、句法、应用、 协议、对象或技术来实现，包括C、面向对象的C、C++、C#、Flex , Fireworks 、Java 、 Javascript 、AJAX, COBOL、Fortran、ADA、XML、HTML、DHTML、XHTML、HTTP、XMPP, Ruby on Rails和其它。作为硬件和/或固件，上述技术可使用各种类型的编程或集成电路设计语言来实现，包括硬件描述语言，例如被配置为设计现场可编程门阵列(“FPGA”)、应用特定集成电路(“ASIC”)或任何其它类型集成电路的任何寄存器传送语言(“RTL”)。这些可改变，不限于所提供的示例或描述。本发明的各种实施例或示例可用多个方式来实现，包括作为系统、处理、设备或者计算机可读介质(例如计算机可读存储介质)或计算机网络上的一系列程序指令，在计算机网络上，程序指令通过光通讯链路、电通讯链路或无线通讯链路发送。通常，除非在权利要求中另行规定，否则所公开的处理的操作可按任意顺序执行。这里与附图一起提供了一个或多个示例的详细描述。详细描述与这样的示例结合提供，但不限于任何特定示例。范围仅由权利要求限制，并且涵盖多种替换、修改和等同。在描述中对多个特定细节进行阐述是为了提供充分理解。这些细节作为示例提供，可根据权利要求在没有随附细节中的一些细节或所有细节的情况下实施所描述的技术。由于鉴于以上教导，许多替换、修改、等同和变化是可以的，所以它们的意图不在于穷尽描述或者将本发明限于所公开的精确形式。为了清晰起见，不对与示例相关的技术领域中已知的技术素材进行详细描述，以避免不必要地模糊描述。本发明的各种示例可以以各种方式来实现，包括作为系统、处理、设备或者计算机可读介质(例如计算机可读存储介质)或计算机网络上的一系列程序指令，在所述计算机网络上，程序指令通过光通讯链路、电通讯链路或无线通讯链路发送。通常，除非在权利要求中另行规定，否则所公开的处理的流程可按任意顺序执行。本发明的各种实施例可与以下的枚举示例性实施例(EEE)中的一个或多个相关， 这些实施例均为示例，并且与以上提供的任何其它相关论述一样，不应该被理解为将所提供的任何一个权利要求或多个权利要求限制为它们现在所表现的那样或者以后修改、替代或添加的那样。同样，这些示例不应该被认为是对任何相关专利和/或专利申请(包括任何外国和/或国际副本申请和/或专利、分案、继续申请、再发布等)的任何一个权利要求或多个权利要求进行限制。示例枚举示例性实施例(EEE) 1、一种生成图像的方法，所述方法包括求取像素特性值的倒数，以建立一数量的第一采样的求倒后的像素特性值；对求倒后的像素特性值进行上采样，以确定上采样的像素特性值；和通过上采样的像素特性值缩放一数量的第二采样的像素数据，以控制调制器生成图像，其中，所述第一采样的数量比第二采样的数量少。
12
EEE2、根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括求取像素特性预测值的倒数，其中，所述像素特性预测值与背光模型相关联。EEE3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述像素特性包括亮度。EEE4、根据权利要求1所述的方法，其中，对求倒后的像素特性值进行上采样进一步包括在求取像素特性值的倒数之后，对求倒后的像素特性值进行上采样。EEE5、根据权利要求1所述的方法，其中，对求倒后的像素特性值进行上采样进一步包括对所述一数量的第一采样的求倒后的像素特性值进行内插，以形成所述一数量的第二采样的上采样的像素特性值。EEE6、根据权利要求1所述的方法，进一步包括按照从与背光相关联的光源到不存在光源的参考点的距离的函数缩放像素特性值。EEE7、根据权利要求6所述的方法，其中，缩放像素特性值包括相对于像素特性峰值增大像素特性值。EEE8、根据权利要求6所述的方法，其中，缩放像素特性值包括将像素特性值除以像素特性的断面值。EEE9、根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括求取与一组像素相关联的像素特性值中的每一个的倒数，以建立求倒后的像素特性值。EEE10、根据权利要求9所述的方法，其中，求取每个像素特性值的倒数包括执行非线性除法运算，以产生对于求倒后的像素特性值的有限值。EEE11、根据权利要求9所述的方法，其中，求取每个像素特性值的倒数包括确定像素特性值是否与像素特性值范围相关联；如果像素特性值与第一范围相关联，则将1除以像素特性值，以建立求倒后的像素特性值；和如果像素特性值与第二范围相关联，则为求倒后的像素特性值分配有限值。EEE12、根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括执行多次非线性除法运算，以产生对于求倒后的像素特性值的有限值，其中，所述非线性除法运算的次数基本上与第一采样的数量相当。EEE13、根据权利要求1所述的方法，进一步包括调整求倒后的像素特性值，以修改经由调制器透射的光的量。EEE15、根据权利要求13所述的方法，调整求倒后的像素特性值包括基于被配置为将光投射到调制器上的光源的操作特性确定缩放因子；和按照缩放因子缩放求倒后的像素特性值。EEE16、根据权利要求1所述的方法，其中，缩放像素数据包括将像素数据乘以上采样的像素特性值。
EEE17、根据权利要求1所述的方法，其中，访问背光模型包括检测被配置为对光源进行调制的驱动电平，以形成检测的驱动电平；和基于对于第一采样的检测的驱动电平预测像素特性值，以将所预测的值建立为用于生成背光模型的像素特性值，其中，所述光源的数量比第一采样的数量少。EEE18、根据权利要求16所述的方法，其中，预测像素特性值包括对检测的驱动电平的幅度进行滤波，以形成与光源相关联的像素组的像素特性预测值。EEE19、根据权利要求17所述的方法，其中，对检测的驱动电平的幅度进行滤波包括将点扩散函数应用于检测的驱动电平的幅度，以形成像素特性预测值。EEE20、一种设备包括储存库，其包括数据结构，所述数据结构被配置为布置表示一数量的采样的亮度预测值的数据， 所述采样的数量比光源的数量在量上更大；存储器，其包括求倒器模块、上采样器模块和像素缩放器模块；和处理器，其被配置为访问数据结构以取出表示亮度预测值的数据，响应于求倒器模块中的可执行指令求取亮度预测值的倒数，以建立基本上相当于采样数量的量的求倒后的亮度值，响应于上采样器模块中的可执行指令对求倒后的亮度值进行上采样，以生成基本上相当于像素数量的量的上采样的亮度值，以及响应于像素缩放器模块中的可执行指令通过上采样的亮度值缩放像素数据，以形成用于控制前调制器生成图像的调制信号。EEE21、根据权利要求19所述的设备，其中，所述求倒器模块包括非线性求倒器模块，所述处理器被进一步配置为响应于非线性求倒器模块中的可执行指令生成求倒后的亮度值的有限值。EEE22、根据权利要求19所述的设备，进一步包括边缘亮度增强模块，所述处理器被进一步配置为响应于边缘亮度增强模块中的可执行指令生成用于求倒后的亮度值之一的边缘增强值，所述边缘亮度增强模块确定与边缘增强值相关联的采样的位置距参考点一距离，其中，所述参考点基本上与显示装置的边缘一致。EEE23、根据权利要求19所述的设备，进一步包括显示层，其包括液晶显示(“IXD”)面板；和调制器接口，其被配置为响应于调制信号修改IXD面板的透射率。EEE24、一种包括可执行指令的计算机可读介质，所述可执行指令被配置为修改光源子集的亮度预测值子集，以形成亮度修改值，所述光源子集与距参考点的距离的范围相关联；
求取亮度修改值和其它亮度预测值的倒数，以建立一些求倒后的亮度值；和通过求倒后的亮度值缩放所述一数量的像素中的每个的像素数据，以控制液晶显示器(“IXD”)生成图像。其中，所述求倒后的亮度值的量比像素的数量少。EEE25、根据权利要求23所述的计算机可读介质，进一步包括可执行指令，所述可执行指令被配置为访问表示一数量的采样的亮度预测值的数据，所述亮度预测值基于用于驱动光源的驱动电平。EEE26、根据权利要求23所述的计算机可读介质，进一步包括可执行指令，所述可执行指令被配置为对求倒后的亮度值执行双边内插(bilateral interpolation)，以形成一些所述一数量的像素的内插的亮度值。EEE27、根据权利要求25所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为缩放像素数据的可执行指令进一步包括被配置为进行如下处理的可执行指令按照内插的亮度值缩放像素数据。EEE28、根据权利要求25所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为执行双边内插的可执行指令包括被配置为进行如下处理的可执行指令在执行被配置为求取亮度修改值和其它亮度预测值的倒数的指令之后，对求倒后的亮度值进行内插。EEE29、根据权利要求23所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为修改亮度预测值的可执行指令进一步包括被配置为进行如下处理的可执行指令按照从所述光源之一到另一个不存在光源的参考点的距离的函数缩放亮度值。EEE30、根据权利要求28所述的计算机可读介质，其中，所述参考点包括显示装置的边缘。EEE31、根据权利要求28所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为缩放亮度值的可执行指令包括被配置为进行如下处理的可执行指令将亮度值除以亮度断面值，以形成修改的亮度预测值。EEE32、根据权利要求23所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为求取亮度修改值和其它亮度预测值的倒数的可执行指令包括被配置为进行如下处理的可执行指令求取亮度修改值或者其它亮度预测值中的一个值的倒数，以建立求倒后的亮度值。EEE33、根据权利要求31所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为求取所述一个值的倒数的可执行指令包括被配置为进行如下处理的可执行指令执行非线性除法运算，以产生求倒后的亮度值的有限值。EEE34、根据权利要求31所述的计算机可读介质，其中，所述被配置为求取所述一个值的倒数的可执行指令包括被配置为进行如下处理的可执行指令确定亮度值是否与亮度值范围相关联；如果亮度值与第一范围相关联，则将1除以亮度值，以建立求倒后的亮度值；和如果亮度值与第二范围相关联，则为求倒后的亮度值分配有限值。
EEE35、一种控制器，包括求倒器，其被配置为求取像素特性值的倒数，以建立求倒后的像素特性值，所述像素特性值为构成一数量的第一采样的背光模型的像素特性预测值；上采样器，其被配置为对求倒后的像素特性值进行上采样，以确定上采样的像素特性值；和像素缩放器，其被配置为通过上采样的像素特性值缩放一数量的第二采样的像素数据，以控制调制器生成图像，其中，所述第二采样的数量比第一采样的数量多。EEE36、根据权利要求35所述的控制器，其中，所述求倒器包括非线性求倒器，其被配置为执行非线性除法运算，以产生对于求倒后的像素特性值的有限值。EEE37、根据权利要求35所述的控制器，其中，所述非线性求倒器进一步包括有限求倒管理器，其被配置为确定像素特性值是与像素特性值的第一范围相关联，还是与像素特性值的第二范围相关联，和如果像素特性值与第二范围相关联，则为求倒后的像素特性值分配有限值；和除法运算器，其被配置为如果像素特性值与第一范围相关联，则将1除以像素特性值，以建立求倒后的像素特性值。EEE38、根据权利要求35所述的控制器，进一步包括边缘亮度增强器，其被配置为按照从光源到参考点的距离的函数缩放像素特性值。EEE39、根据权利要求35所述的控制器，其中，所述参考点包括显示装置的边缘。EEE40、根据权利要求35所述的控制器，其中，所述边缘亮度增强器包括采样定位器，其被配置为按照所述距离的函数确定像素特性的断面值；和采样缩放器，其被配置为将像素特性值除以所述断面值，以形成修改的像素特性预测值。EEE41、根据权利要求34所述的控制器，其中，所述上采样器被配置为对求倒后的像素特性值执行双边内插，以形成内插的像素特性值。EEE42、根据权利要求38所述的控制器，其中，所述像素缩放器被配置为将像素数据乘以内插的像素特性值。为了说明的目的，本说明书使用具体的术语来提供本发明的充分理解。然而，将理解的是，实施本发明不需要具体的细节。事实上，不应该将本说明书理解为将本发明的任何特征或方面限制于任何实施例；而是，一个示例的特征和方面可易于与其它示例交换。显而易见的是，并非需要通过本发明的各示例实现这里所述的每一益处；而是，任何具体示例可提供上述优点中的一个或多个。在权利要求中，元件和/或操作不必然包含任何特定的操作顺序(除非在权利要求中明确说明)。意图以权利要求及其等同形式限定本发明的范围。
权利要求
1.一种生成图像的方法，所述方法包括对于一数量的第一采样求取像素特性值的倒数以建立求倒后的像素特性值；对求倒后的像素特性值进行上采样，以确定上采样的像素特性值；和通过上采样的像素特性值缩放一数量的第二采样的像素数据，以控制调制器生成图像，其中，第一采样的数量比第二采样的数量少。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括 求取像素特性预测值的倒数，其中，所述像素特性预测值与背光模型相关联。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述像素特性包括亮度。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括按照从与背光相关联的光源到不存在光源的参考点的距离的函数缩放像素特性值； 其中对求倒后的像素特性值进行上采样进一步包括对所述一数量的第一采样的求倒后的像素特性值进行内插，以形成用于所述一数量的第二采样的上采样的像素特性值；和缩放像素特性值包括以下步骤中的一个相对于像素特性峰值增大像素特性值；将像素特性值除以像素特性的断面值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括以下步骤中的一个 求取与一组像素相关联的像素特性值中的每一个的倒数，以建立求倒后的像素特性值；执行非线性除法运算以产生求倒后的像素特性值的有限值；和确定像素特性值是否与像素特性值范围相关联，如果像素特性值与第一范围相关联， 则将1除以像素特性值，以建立求倒后的像素特性值，以及，如果像素特性值与第二范围相关联，则为求倒后的像素特性值分配有限值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，求取像素特性值的倒数包括 执行多次非线性除法运算以产生求倒后的像素特性值的有限值， 其中，所述非线性除法运算的次数基本上与第一采样的数量相当。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调整求倒后的像素特性值以修改经由调制器透射的光的量，包括基于被配置为将光投射到调制器上的光源的操作特性确定缩放因子，并按照缩放因子缩放求倒后的像素特性值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，访问背光模型包括检测被配置为对光源进行调制的驱动电平，以形成检测的驱动电平；和基于对于第一采样的检测的驱动电平预测像素特性值，以将所预测的值建立为用于生成背光模型的像素特性值，其中，所述光源的数量比第一采样的数量少。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，预测像素特性值包括通过将点扩散函数应用于检测的驱动电平的幅度以形成像素特性预测值来对检测的驱动电平的幅度进行滤波，以形成与所述光源相关联的像素组的像素特性预测值。
10.一种设备，包括 储存库，所述储存库包括数据结构，所述数据结构被配置为布置表示一数量的采样的亮度预测值的数据，所述采样的数量比光源的数量在量上更大； 存储器，所述存储器包括 求倒器模块、上采样器模块和像素缩放器模块；和处理器，所述处理器被配置为 访问所述数据结构以取出表示亮度预测值的数据，响应于求倒器模块中的可执行指令求取亮度预测值的倒数，以建立基本上相当于采样数量的量的求倒后的亮度值，响应于上采样器模块中的可执行指令对求倒后的亮度值进行上采样，以生成基本上相当于像素数量的量的上采样的亮度值，以及响应于像素缩放器模块中的可执行指令通过上采样的亮度值缩放像素数据，以形成用于控制前调制器生成图像的调制信号。
11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括边缘亮度增强模块，所述处理器被进一步配置为响应于边缘亮度增强模块中的可执行指令生成用于求倒后的亮度值之一的边缘增强值，所述边缘亮度增强模块确定与边缘增强值相关联的采样的位置距参考点一距离，其中，所述参考点基本上与显示装置的边缘一致。
12.—种控制器，包括求倒器，所述求倒器被配置为求取像素特性值的倒数，以建立求倒后的像素特性值，所述像素特性值为构成对于一数量的第一采样的背光模型的像素特性预测值；上采样器，所述上采样器被配置为对求倒后的像素特性值进行上采样，以确定上采样的像素特性值；和像素缩放器，所述像素缩放器被配置为通过上采样的像素特性值缩放一数量的第二采样的像素数据，以控制调制器生成图像，其中，第二采样的数量比第一采样的数量多。
13.根据权利要求12所述的控制器，进一步包括边缘亮度增强器，所述边缘亮度增强器被配置为按照从光源到参考点的距离的函数缩放像素特性值，所述参考点包括显示装置的边缘。
14.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述边缘亮度增强器包括采样定位器，所述采样定位器被配置为按照所述距离的函数确定像素特性的断面值;和采样缩放器，所述采样缩放器被配置为将像素特性值除以所述断面值，以形成修改的像素特性预测值。
15.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述上采样器被配置为 对求倒后的像素特性值执行双边内插，以形成内插的像素特性值。
全文摘要
本发明的实施例整体上涉及生成具有增强的明亮度级别范围的图像，更具体地讲，涉及通过调整像素数据和/或使用例如不同分辨率的亮度预测值来促进高动态范围成像。在至少一个实施例中，一种方法生成具有增强的明亮度级别范围的图像。该方法可包括访问背光模型，该背光模型包括表示一数量的第一采样的亮度值的数据。该方法还可包括求取亮度值的倒数以及对求倒后的亮度值进行上采样以确定上采样的亮度值。此外，该方法可包括通过上采样的亮度值缩放一数量的第二采样的像素数据以控制调制器生成图像。
文档编号G06T5/40GK102177529SQ200980140276
公开日2011年9月7日 申请日期2009年10月2日 优先权日2008年10月14日
发明者L·约翰逊 申请人:杜比实验室特许公司