专利名称：帧速率可扩充的图像处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及图像处理器，特别涉及一种帧速率(frame rate)可扩充(scalable)的图像处理系统。
背景技术：
随着图像显示器的解析度的增加，图像帧速率(frame rate)从传统的每秒60帧 (亦即60Hz)逐渐增加至每秒120帧(亦即120Hz)或者更高。以帧速率120Hz的图像显示 器(例如电视机)为例，负责处理及传输数据至显示面板的图像处理器(video processor) 或者时序控制器(timing controller, TC0N)必须具有处理及传输120Hz数据量的能力。 由在此种图像处理器(或时序控制器)于同一时间内较传统60Hz图像处理器需处理二倍 的数据量，所以，图像输出入端的信号速率将增为二倍，内部的电路面积也需增加以便处理 二倍的数据量，芯片封装的尺寸及其引脚数目也要增大及增多。因此，每当图像帧速率增加 时，集成电路自前端制程一直到后端制程都必须重新加以设计，设备也可能需要更换，因而 造成成本的增加，也延迟产品的上市时间。鉴于此，因此亟需提出一种新颖的图像处理系统架构，使其具有扩充性 (scalability)，可轻易地随着帧速率的增加而扩充，甚至可以支持传统的帧速率。
发明内容
鉴于上述先前技术中，传统图像处理系统仅能处理单一帧速率，当帧速率增加时， 即需重新设计及制造相应的图像处理器；本发明实施例的目的之一即在于提出一种帧速率 可扩充(scalable)的图像处理系统，用以处理及传输各种帧速率的图像数据，以便将图像 显示于显示面板上。根据本发明实施例，主控(master)图像处理器处理部分的画面图像数据并传输 至时序控制器。另外，至少一从属(slave)图像处理器处理其余的部分画面图像数据并传 输至时序控制器。其中，主控图像处理器及从属图像处理器分别产生部分结果，而主控图像 处理器即根据这些部分结果以产生一整体调整值(例如亮度控制信号或伽玛调整信号)， 以提供给显示面板。根据一实施例，还包含一设定值存储区，用以存储不同帧速率的相关设 定值。当检测到帧速率变更时，主控图像处理器、从属图像处理器即自设定值存储区下载相 应设定值。当帧速率变小时，至少一个从属图像处理器会关闭；当帧速率变大时，至少一个 从属图像处理器会开启。
图IA显示本发明实施例的可扩充图像处理系统的方块图。图IB显示本发明另一实施例的可扩充图像处理系统的方块图。图2显示主控图像处理器和从属图像处理器协调产生较佳调整值的时序示意图。图3显示本发明又一实施例的可扩充图像处理系统的方块图。主要元件符号说明
10主控图像处理器
12从属图像处理器
12A第一从属图像处理器
12B第二从属图像处理器
12C第三从属图像处理器
14时序控制器
16显示面板18设定值存储区
20水平扫描周期
22垂直扫描周期
100(主控图像处理器)输入总线
102(主控图像处理器)输出总线
104(亮度控制信号)导线
106(伽玛调整信号)导线
108(手动亮度控制信号)导线
120(从属图像处理器)输入总线
120A (第一从属图像处理器)输入总线
120B (第二从属图像处理器)输入总线
120C (第三从属图像处理器)输入总线
122 (从属图像处理器)输出总线
122A (第一从属图像处理器)输出总线
122B (第二从属图像处理器)输出总线
122C (第三从属图像处理器)输出总线
140 (时序控制器)输出总线
220 垂直消隐期间
1012 主控总线
1210 从属总线
1210A 第一从属总线
1210B 第二从属总线
1210C 第三从属总线
PWM 亮度控制信号
PWM.I 手动亮度控制信号
GM
伽玛调整信号
具体实施例方式
图IA显示本发明实施例的可扩充(scalable)图像处理系统的方块图。虽然本实 施例以数字电视机作为例示，然而，本发明实施例可适用于其他形式、大小、解析度的显示 器。再者，本实施例的图像处理系统虽然具有帧速率(frame rate)可扩充功能，然而，也可作为固定帧速率的图像处理系统使用。在本实施例中，图像处理系统主要包含主控(master)图像处理器(也可称为模拟 图像处理器，analog video processor或AVP) 10及从属(slave)图像处理器12。本实施 例的主控图像处理器10及从属图像处理器12各具有处理及传输60Hz帧速率的能力。然 而，在其他实施例中，主控图像处理器10及从属图像处理器12的帧速率并不限定于60Hz， 而且，两者的帧速率也不一定要相同。继续参阅图1A，主控图像处理器10和从属图像处理器12之间以主控总线1012及 从属总线1210来传送信号。在本实施例中，主控总线1012为主控图像处理器10耦接至从 属图像处理器12的(120Hz)单向串行(serial)通信通道，其包含二位-取样用的时钟位 及传输数据的数据位。另外，从属总线1210为从属图像处理器12耦接至主控图像处理器 10的(120Hz)单向串行通信通道，其也包含二位-取样用的时钟位及传输数据的数据位。 在其他实施例中，主控总线1012、从属总线1210并不限定为单向、串行，且位数不限定为二 位，甚至，二总线也可合并。根据本实施例的120Hz帧速率的图像处理系统架构，主控图像处理器10和从属图 像处理器12分别自输入总线100及120接收及处理一半的画面图像数据。经处理后，再分 别经由输出总线102及122，将图像数据传送给120HZ的时序控制器(TCON) 14，并显示于显 示面板16。在本实施例中，输入总线100/120及输出总线102/122使用(但不限定于)双 通道低电压差分信号(dual LVDS)传输格式，而时序控制器(TCON) 14的输出总线140则可 使用(但不限定于)小型双通道低电压差分信号(mini-LVDS)或缩减摆动差分信号(RSDS) 传输格式。如前所述，主控图像处理器10和从属图像处理器12将其所处理的一半画面图像 数据通过输出总线102/122分别传送给时序控制器(TCON) 14。然而，对于图像的一些控制、 调整，例如背光亮度控制或者伽玛(gamma)调整，必须根据整张画面的图像数据才能得出 较佳的调整值。为考量此种图像的控制、调整，本实施例的主控图像处理器10及从属图像 处理器12分别以自己收到的画面图像数据计算得出个别的部分结果，而从属图像处理器 12则通过从属总线1210将其部分结果传送给主控图像处理器10。主控图像处理器10即根 据自己的部分结果以及从属图像处理器12所提供的部分结果加以协调、整合而得出较佳 的整体调整值。此外，该整体调整值还可通过主控总线1012传送通知从属图像处理器12。 接着，主控图像处理器10会将该较佳的整体调整值传送给显示面板16。例如，通过导线104 传送背光亮度控制信号PWM，及通过导线106传送伽玛调整信号GM。在本实施例中，背光亮 度的控制可以是根据图像本身所作的自动控制，也可以根据导线108输入的手动亮度控制 信号PWM_I。此外，导线106于传送伽玛调整信号GM时，也可顺便传送共电极电压(Vcom)。 本实施例虽以亮度控制、伽玛调整为例，然而本实施例也可适用于图像的其他参数，例如图 像的对比调整。图2显示主控图像处理器10和从属图像处理器12协调产生较佳调整值的时序示 意图。在水平扫描周期20时间内，主控图像处理器10和从属图像处理器12个别以自己 收到的一半画面图像数据计算得出个别的部分结果。在垂直扫描周期22最后的垂直消隐 (blanking)期间220，主控图像处理器10和从属图像处理器12则是进行前述协调整合工 作-亦即，从属图像处理器12将其部分结果传送给主控图像处理器10，主控图像处理器10再据以协调、整合而得出较佳的整体调整值。在本实施例中，由于从属图像处理器12的部 分结果的数据量不会很大，因此可以利用垂直消隐期间220充分进行传输及协调整合。主 控总线1012及从属总线1210的传输频率可依实际应用情形加以调整。图IA所示的实施例除了可扩充至120Hz帧速率，还可切换以支持基本的60Hz 帧速率。在本实施例中，主控图像处理器10会在适当时间(或者每一次开机时)检测 输入总线100的输入数据是否切换为基本的60Hz ；如果检测到帧速率切换至新的帧速 率(例如60Hz)，则主控图像处理器10、从属图像处理器12会自设定值存储区18 (例如 电子可抹除可程序只读存储器，EEPR0M)下载新帧速率(例如60Hz)相关设定值(例如 过驱动(overdrive)数据表格或时序相关设定)；而且，从属图像处理器12会自行关闭 (disable)，让图像处理系统进行60Hz的图像处理。如果又检测到帧速率回复至120Hz，从 属图像处理器12会再行启动(enable)，主控图像处理器10、从属图像处理器12会自设定 值存储区18重新下载帧速率120Hz相关设定值，让图像处理系统进行120Hz的图像处理。根据本发明实施例的架构，可使用单一 60HZ帧速率的图像处理器以扩充至120Hz 的图像处理系统。藉此，不需变更集成电路的制程及设备，因而得以节省成本。再者，图像 处理系统除了可扩充至120Hz，也可支持基本的60Hz帧速率。图IB显示本发明另一实施例的可扩充(scalable)图像处理系统的方块图，与 图IA相同的元件则沿用相同的元件符号。和图IA架构不同的是，本实施例的时序控制器 (TCON) 14分别制作于主控图像处理器10和从属图像处理器12内。在本实施例中，输出总 线102/122使用(但不限定于)小型双通道低电压差分信号(mini-LVDS)或缩减摆动差分 信号(RSDS)传输格式，用以将数据传送、显示于显示面板16。图3显示本发明又一实施例的可扩充(scalable)图像处理系统的方块图，与图IA 相同的元件则沿用相同的元件符号。除了主控图像处理器10之外，本实施例使用三个从 属图像处理器-第一从属图像处理器12A、第二从属图像处理器12B、第三从属图像处理器 12C。主控图像处理器10以(共用)主控总线1012耦接至第一 /第二 /第三从属图像处 理器12A/12B/12C;而第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C则以(独立)第一 / 第二 /第三从属总线1210A/1210B/1210C分别耦接至主控图像处理器10。根据图3所示的架构，主控图像处理器10和第一 /第二 /第三从属图像处理器 12A/12B/12C分别自输入总线100及120A、120B、120C接收及处理四分之一的画面图像数 据。经处理后，再分别经由输出总线102及122A、122B、122C，将图像数据传送给240HZ的时 序控制器(TCON) 14，并显示于显示面板16。其中，时序控制器(TCON) 14也可分别制作于主 控图像处理器10和第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C内。接着，主控图像处 理器10及第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C分别以自己收到的画面图像数 据计算得出个别的部分结果，而第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C则通过从 属总线1210A/1210B/1210C将其部分结果分别传送给主控图像处理器10。主控图像处理 器10即根据自己的部分结果以及第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C所提供 的部分结果加以协调、整合而得出较佳的整体调整值。此外，该整体调整值还可通过主控总 线1012传送通知第一 /第二 /第三从属图像处理器12A/12B/12C。接着，主控图像处理器 10会将该较佳的整体调整值传送给显示面板16。根据图3所示实施例的架构，可使用单一 60HZ帧速率的图像处理器以扩充至240Hz的图像处理系统。藉此，不需变更集成电路的制程及设备，因而得以节省成本。再者， 图像处理系统除了可扩充至240Hz，也可支持基本的60Hz帧速率(关闭三个从属图像处理 器)或者120Hz帧速率(关闭二个从属图像处理器)。再者，本实施例架构还可进一步扩充 至240Hz帧速率以上。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的要求保护的范 围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书 要求保护的范围内。
权利要求
一种帧速率可扩充的图像处理系统，包含一主控图像处理器，其处理部分的画面图像数据并传输至一时序控制器；及至少一从属图像处理器，其处理其余的部分画面图像数据并传输至该时序控制器；其中该主控图像处理器及该从属图像处理器分别产生部分结果，且该主控图像处理器根据这些部分结果以产生一整体调整值，并提供给一显示面板。
2.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的时序控制器位于该主 控图像处理器、该从属图像处理器内部。
3.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的时序控制器位于该主 控图像处理器、该从属图像处理器外部。
4.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述主控图像处理器及从属 图像处理器的帧速率均为60Hz。
5.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的整体调整值包含亮度 控制信号。
6.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的整体调整值包含伽玛调整信号。
7.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，还包含一主控总线，由该主控图 像处理器耦接至该从属图像处理器，用以将该主控图像处理器所产生的整体调整值传送至 该从属图像处理器。
8.如权利要求7所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的主控总线为单向串行 通信通道。
9.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，还包含一从属总线，由该从属图 像处理器耦接至该主控图像处理器，用以将该从属图像处理器的部分结果传送至该主控图 像处理器。
10.如权利要求9所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述的从属总线为单向串 行通信通道。
11.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述主控图像处理器于垂 直消隐期间产生该整体调整值。
12.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，还包含一设定值存储区，用以存 储不同帧速率的相关设定值。
13.如权利要求12所述帧速率可扩充的图像处理系统，当上述主控图像处理器自输入 端检测到帧速率变更时，该主控图像处理器及该从属图像处理器即自该设定值存储区下载 相应设定值。
14.如权利要求13所述帧速率可扩充的图像处理系统，当帧速率变小时，至少一个该 从属图像处理器会关闭；当帧速率变大时，至少一个该从属图像处理器会开启。
15.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述至少一从属图像处理 器共包含一个从属图像处理器，其和该主控图像处理器分别处理一半画面图像数据并分别 传输至该时序控制器。
16.如权利要求1所述帧速率可扩充的图像处理系统，其中上述至少一从属图像处理 器共包含三个从属图像处理器，其和该主控图像处理器分别处理四分之一画面图像数据并分别传输至该时序控制器。
17.一种帧速率可扩充的图像处理方法，包含进行一主控图像处理，以处理部分的画面图像数据，并产生一部分结果； 进行一从属图像处理，以处理其余的部分画面图像数据，并产生另一部分结果；及 根据这些部分结果以产生一整体调整值，以提供给一显示面板。
18.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述主控图像处理及从属 图像处理的帧速率均为60Hz。
19.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述的整体调整值包含亮 度控制信号。
20.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述的整体调整值包含伽玛调整信号。
21.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，还包含提供一主控总线，用以 传送该整体调整值。
22.如权利要求21所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述的主控总线为单向串 行通信通道。
23.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，还包含一从属总线，用以传送 该部分结果。
24.如权利要求23所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述的从属总线为单向串 行通信通道。
25.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，其中上述的整体调整值于垂直 消隐期间所产生。
26.如权利要求17所述帧速率可扩充的图像处理方法，还包含根据输入的该画面影样 数据以检测帧速率。
27.如权利要求26所述帧速率可扩充的图像处理方法，当检测到帧速率变更时，还包 含下载相应设定值。
28.如权利要求27所述帧速率可扩充的图像处理方法，当帧速率变小时，则关闭部分 的该从属图像处理；当帧速率变大时，则开启部分的该从属图像处理。
全文摘要
一种帧速率(frame rate)可扩充(scalable)的图像处理系统及方法。主控(master)图像处理器处理部分的画面图像数据并传输至时序控制器。另外，至少一从属(slave)图像处理器处理其余的部分画面图像数据并传输至时序控制器。其中，主控图像处理器及从属图像处理器分别产生部分结果，而主控图像处理器即根据这些部分结果以产生一整体调整值，以提供给显示面板。
文档编号G09G3/20GK101989400SQ20091016026
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者于如芩, 李宗峰, 杨世州, 陈星嘉, 陈贵祥 申请人:承景科技股份有限公司