伽玛校正方法和装置的制作方法

专利名称：伽玛校正方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示领纟或，更具体而言，涉及用于显示系统的伽玛
校正方法和装置，尤其是用于LED显示系统的伽玛校正方法和装置。
背景技术：
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流 子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转 才奂为光能。PN结加反向电压，少lt载流子只,以注入，古丈不发光。 这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，简称 LED ( Light Emitting Diode )。
LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关， 目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低(仅 1.5-3V),能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压(或电流)调 节，本身又耐沖击、抗一展动、寿命长(10万小时)，所以在大型的 显示i殳备中，目前尚无其4也的显示方式与LED显示方式匹敌。
图1是示出了一种传统氮化物半导体发光器件的平面图。图l 所示的传统氮化物半导体发光器件10是这样制成的，即，首先按 顺序在蓝宝石衬底(未示出)上形成n型氮化物半导体层12、有源 层(未示出)、p型氮化物半导体层14、以及欧姆接触层15,并蚀 刻一部分有源层、p型氮化物半导体层14、和欧姆冲妾触层15，以形
成台面结构，然后暴露出n型氮化物半导体层12的部分上表面。 此外，传统氮化物半导体发光器件10在n型氮化物半导体层12的 暴露的上表面中具有n电极17，以及在欧姆接触层15的上表面上 具有p电才及16。 n电4及17和p电4及16通过丝焊或倒装焊4妄而电连 接到外部电极，并^皮注入电流，由此，在有源层中产生光。
才巴红色和乡录色的LED方文在一起作为一个^f象素制作的显示屏叫 估支双色屏或彩色屏；4巴红、绿、蓝三种LED管》文在一起作为一个 像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。
无论用LED制作单色、双色或三色屏，欲显示图像需要构成 像素的每个LED的发光亮度都必须调节，其调节的精细程度就是 显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细膩，色彩也 越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。 一般256级灰度的图像， 颜色过渡已十分柔和，而16级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十 分明显。所以，彩色LED屏当前都要求做成256级灰度的。
LED电子显示屏是集光电及计算机技术于一体的高技术产品， LED显示屏可依据下列条件分类
4吏用环境LED显示屏按4吏用环境分为室内LED显示屏和室 外LED显示屏。
显示颜色LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏(含 伪彩色LED显示屏)，双基色LED显示屏和全彩色(三基色)LED 显示屏。按灰度级又可分为16、 32、 64、 128、 256级灰度LED显
示屏等。
显示性能LED显示屏按显示性能分为文本LED显示屏、图 文LED显示屏，计算积4见频LED显示屏，电祸j见频LED显示屏和
行情LED显示屏等。行情LED显示屏一般包括证券、利率、期货 等用途的LED显示屏。
基本发光点非行情类LED显示屏中，室内LED显示屏按采 用的LED单点直径可分为。3mm、 <I>3.75mm、①5mm、 08mm、和 ①10mm等显示屏；室外LED显示屏按采用的l象素直径可分为 ①19mm、 <D22mm和0>mm26等LED显示屏。行情类LED显示屏 中按采用的数码管尺寸可分2.0cm(0.8inch) 、 2.5cm(1.0inch)、 3.0cm(1.2inch)、 4.6cmm(1.8inch) 、 5.8cm(2.3inch) 、 7.6cm(3inch)等 LED显示屏。
图2是示出了一种传统LED显示屏系统的方框图。
由以上结构框图可见，LED显示屏系统200主要包括以下部分
LED显示屏体和扬声器，包括视频显示屏体202、条屏204、 和扬声器203;
制作主机及配套设备，包括计算机206、键盘鼠标208、扫描 仪210、网络适配器212;
控制主机及通讯系统，包括控制器及通讯卡214;
视频接口卡，包括视频卡216;以及
-f见频音频信号源，包括DVD、 VCD、有线电#见等各种#见频音 频设备218。
整个系统以计算才几为4空制和处理中心，采用计算枳4欠件和石更件 技术，来实现LED显示屏体播放视频音频，使系统能方便显示各 种图文信息，扫描仪可将各种图片、手稿等输入，视频图像由多媒
体卡采集，并且电脑可进一步创作，录像、电视可直接播映，使屏 体显示更为丰富多彩。无i仑在4几场、车站、广场、陈列室、演_沐厅、
企业办公室等地方，LED电子显示屏都能发挥出极大的作用。
LED显示屏作为一种新兴的显示媒体，随着大规模集成电路和 计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体一 多彩霓虹灯、 <象素管电—见墙、四色》兹翻寺反相比4交，以其亮度高、动 态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、 显示方式丰富、性能价格比高等优势，作为新一代的显示媒体，已 广泛应用于各行各业。特别是灰度显示屏以其现代化的姿态用于企 事业单位形象宣传和公共场所信息显示，已成为无可替代的显示媒体。
此外，照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普 通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一般在2万小时左右，而LED 的寿命可以达到8万小时，又有高亮度，低功耗等独特优势，使得 LED光源具有光明的前景。
下面将描述LED显示的伽玛纟交正纟支术。需要注意的是，本文 所给的效果图是彩图经黑白打印机打印出来的效果图，虽然不能真 实地反映彩色信息，但是基本上能够反映本文所涉及的伽玛校正所 体现的效果。
一个物理i殳备所产生光的强度(Intensity)通常并不与其原始 信号成线性关系，比如传统的CRT (阴极射线管)与施加电压的响 应为光的强度(用符号Y表示)与施加电压(用符号V表示)为Y=V25 的幂函数关系。这个幂函数的系数值(如上面的2.5)就叫做Gamma (伽玛，符号为Y，上面例子中7=2.5)。图3示出了不同介质相对 于输入#见频源的光强度曲线。
从图3可知，LED的输出光强度与输入的视频信号成线性关系， 而CRT的光强度与输入一见频成非线性关系。
在现实情况中，通常由CCD或CMOS图i象传感器等物理i殳备 所产生的影像亮度与投射到光敏二极管的光强成正比，另外视频摄 像设备固有的伽玛系数为0.45;且由于人眼对亮度具有的非线性视 觉感应特点，故当在CRT、 TV、 LCD等介质上生成和显示数字影 象时，Gamma就是很重要的因素。在一个视频系统中，光的亮度 (数据信号)通过伽玛校正(Gamma Correction ),将其转换成非线 性视频信号。图4显示了在闪光模式下拍摄的一小块退色动物软骨 组织样本，经过不同伽玛系数校正后的效果图。
图4 (a)显示，当7=0.45时，才交正后的图片，暗区S戈的亮度 得到提高，而且整体的亮与暗区域之间的对比度(contrast)下降了 ； 图4(c)显示，当y提高到2.5， 4交正后的图片，此时压制了暗区 域，而增强了亮区域，此时图片暗区域的细节减少，但图片整体对 比度(contrast)大大提高。图4 (b)的伽玛校正系数为1.0,其作 为图4 (a)和图4(c)的参考对比，其暗区域不如(a)亮，对比度不如 (c)。
依照人眼对光的非线性视觉感应特点，亮度(Luminance)参 数用来衡量光的能量大小。在很多情况下，人眼在显微镜下观测到 的非常微弱的影像很难被电影胶片、摄影机或CCD成像仪捕获， 这是因为人眼具有4氐振幅(low-amplitude)和才莫糊特性(dim features),其能很好地对微弱影像做出响应。但那些线性的影像设 备就没有能力正确地恢复影像本身的亮度差异(differences in luminance),特别是在动态响应范围方面，这些线性影像设备提供 的差异恢复更差。非线性的幂函数能更接近地模拟人眼的对影像亮 度的响应。
显然这就存在一个问题，LED的输出光强度与输入的^L频信号 成线性关系，与人眼对光的非线性-见觉感应特点是不一致的，因此 导致LED的视觉对比度变差。
从图3可知，LED的显示曲线几乎为线性的，因此如果影像数 据如杲没有合适的伽玛系数校正，影像将会缺少对比度(也就是图 像看起来退色，不鲜艳)。在LED显示中，任何"1的校正，都会 导致影卩象缺少对比度。
图5显示了一条8bit， y=3的4交正曲线(Y=X3， {0，1,2...254,255}, YG {0,1,2...254,255"。可以利用该伽玛校正曲线 来校正LED显示的图像。而图6则显示了两幅经过不同伽玛系数 校正后的LED影像，图6 ( a )中y=l ( Y-X1 ),而图6 ( b )中y=3 (Y=X3)。通过图6 (a)与图6 (b)的对比可以发现，图6 (a) 的影像对比度较差。
然而，J见有4支术中，并没有考虑4十对LED显示系统的不同物 理净争性来定制相应的伪"马曲线，/人而影响显示纟见觉岁丈能(如^L觉灰 度不够、对比度降低、亮度过高等等)。
另外，外界环境对LED伽玛系凄t也有影响。
在实际应用中，LED显示的伽玛系数要根据应用环境来决定， 因为在不同亮度背景(环境下)，同一影像给人会有不同的对比度 感观。图7显示了不同亮度背景下的对比度比较。如图7所示，一 个已经正确地校正的图像显示在一个灰暗的背景下时， 一种叫做共 时对坤于(simultaneous contrast)的主卩见影响会导致对比度的下降。
在图7中，左边为亮环境下的正确伽玛系数才吏正后的具有一定 对比度的三块区域，右边则是在灰暗环境下同样伽玛系数校正后的
三块区域。可以分辨出，右边三块区域在灰暗环境下，因为人眼的 共时对村的主观影响，看起来显得对比度下降了。
现有4支术中，LED显示没有考虑外界环境对LED伽玛系凄t的 影响，所以导致在一定的环境背景中，LED显示对比度下降。
影响LED伽玛系凄史的还有伽玛4交正空间(Gamma Correction Space )。
如果LED显示系统将8bit的输入颜色(红、绿、蓝)凄t据转 成8bit的输出，那么0代表黑色，255代表白色，其余颜色位于1-254 之间，如果是经过伽玛系数调整(比如y=3)后，在低灰度部分， 可表现的颜色数量将大大地减少(见图5)。这会在视觉上导致将相 近的颜色合并到同 一颜色块中，这样一定范围内的颜色输入最后只 转换到同一个颜色输出。
通常在模拟设备中，颜色的缺失并不会很明显地观察到，因为 其从0-255间可以有无穷的亮度等级表现。但在LED显示中，为了 提高影像的保证度，必须保证颜色的数量，并且尽量拉大颜色间的 亮度差异，这样就需要提高伽玛校正空间(Gamma Correction Space )。图8显示了校正空间为1024的8bit伽玛校正曲线(Y:X3， X 6 {0，1,2...254，255}, Y g {0，1,2...254，255... 1022, 1023})。
图9 (a)显示了一幅小丑样本图，图9 (b)显示了小丑鼻子 经过空间为256的伽玛校正后的图像，图9 (c)显示了小丑鼻子经 过空间为1024的伽玛4交正后的图4象。
然而在现有技术中，由于伽玛校正空间过小(通常都小于1024 级)，而灰度等级往往为256级，所以导致在过小伽玛;欧正空间里 只能做小伽玛系数的伽玛校正，这样的伽玛校正能力，不足以对图j象做逼真表达；如果在过小的伽玛4交正空间里〗故大的伽玛系数校 正，则会损失灰度，造成图像的灰度缺失现象。
总之，在现有技术中，对于LED显示系统视觉对比度的调节 即使采用了调节伽玛系数的方法，但因为其伽玛^^正空间不足以及 伽玛系数不能灵活改变的缺点，所以也就存在伽玛系数的调节不能
适应LED显示系统的物理特性、不能适应外界环境的变化，以及 伽玛4交正空间不足等问题。
因此，人们需要LED显示的伽玛校正解决方案，能够解决上 述相关技术中的问题。

发明内容
本发明旨在提供了用于显示系统的伽玛校正方法和装置，尤其 是用于LED显示系统的伽玛校正方法和装置，以解决上述相关技 术中的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种伽玛校正方法，用于对显 示系统进行伽玛4吏正，包括以下步骤步骤a,将与期望伽玛曲线 相关的参数存入存储器中；步骤b，从存储器中读取参数；以及步 骤c，根据参数定制出伽玛曲线，并将原图像值代入伽玛曲线计算 出调节值，使显示系统输出调节值。
在上述的伽玛校正方法中，参数利用专家参数包来设置，专家 参凄t包至少包括以下一种光学环境参数、显示系统本身参数。
在上述的伽玛才交正方法中，参数利用环境感应才莫块所响应的外 界环境的光学状况来设置。
在上述的伽玛才交正方法中，伽玛曲线包括幂函凄t,参凄t包括 伽玛系数，为幂函凄t的幂；调制参数，为幂函数的系数。
在上述的伽玛校正方法中，参数包括曲线类型参数，其限定伽 玛曲线计算冲莫块定制何种类型的伽玛曲线。
在上述的伽玛4吏正方法中，伽玛曲线包括Gaen[i]=
"Gstl广广C/'in_^J=l 、 )
￡ ￡2to xG—,其中，Gext表示步长控制参数，Gexte[QU3]; G
4=0
adj
表示步伐调制系数，Gadje(0，l]; G,nd[k]表示步伐结束标志，Glnd[k]=l, 表示当前步伐计算完成；以及Gst,表示步伐计算长度，当容器中某 单元〗直为0时，该单元的序号值:就为Gstl。
在上述的伽玛校正方法中，显示系统包括LED显示系统、等 离子体显示系统、液晶显示系统、才殳影显示系统、OLED显示系统、 背才殳影显示系统、或CRT显示系统。
根据本发明的另一个方面，提供了一种伽玛校正装置，用于对 显示系统进行伽玛才交正，包括伽玛容器，存储与期望伽玛曲线相 关的参数，伽玛容器为存储器；以及伽玛曲线计算模块，其连接至 伽玛容器，根据参数定制出伽玛曲线，并将原图像值代入伽玛曲线 计算出调节值，使显示系统输出调节值。
在上述的伽玛校正装置中，还包括专家参数包，其至少包括以 下一种光学环境参数、显示系统本身参数，参数利用专家参数包 来设置。
在上述的伽玛4交正装置中，还包括环境感应冲莫块，参数利用环 境感应模块所响应的外界环境的光学状况来设置。
在上述的伽玛校正装置中，伽玛曲线包括幂函fc参凄t包括 伽玛系数，为幂函数的幂；调制参数，为幂函数的系数。
在上述的伽玛校正装置中，参数包括曲线类型参数，其限定伽 玛曲线计算模块定制何种类型的伽玛曲线。
在上述的伽玛才交正装置中，伽玛曲线包括Gaen[i]= 2 5]2G ( XGa<* ，其中，Gext表示步长控制参数，Gexte[QU3]; Gadj
"0 、、 J J
表示步伐调制系数，Gadje(0，l]; Gmd[k]表示步伐结束标志，Glnd[k]=l, 表示当前步伐计算完成；以及G^表示步伐计算长度，当容器中某 单it/f直为0时，该单元的序号4直就为Gstl。
在上述的伽玛4交正装置中，伽玛容器与伽玛曲线计算才莫块集成 在集成芯片上。
在上述的伽玛校正装置中，显示系统包括LED显示系统、等 离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、 背才殳影显示系统、或CRT显示系统。
通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果
本发明通过定制伽玛曲线，以定制的伽玛曲线来对LED显示 系统进行伽玛校正，从而解决了伽玛系数的调节不能适应LED显 示系统的物理特性、不能适应外界环境的变化，以及伽玛冲交正空间 不足等问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附 图中所特别指出的结构来实现和获得。


此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并
不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1是示出了一种传统氮化物半导体发光器件的平面图2是示出了一种传统LED显示屏系统的方框图3示出了不同介质相对于输入视频源的光强度曲线；
图4 (a)至图4 (c)显示了在闪光模式下拍摄的一小块退色 动物软骨组织样本，经过不同伽玛系数校正后的效果图5显示了一条8bit， r=3的才交正曲线(Y-X3， X€ {0，1，2...254,255}，Y€ {0,1,2...254,255});
图6显示了两幅经过不同伽玛系数校正后的LED影像，图6 (a )中y=l ( Y=X'),而图6 ( b )中y=3 ( Y=X3);
图7显示了不同亮度背景下的对比度比较；
图8显示了校正空间为1024的8bit伽玛校正曲线(Y-X3， X e {0，1，2...254,255}, Y G {0,1,2...254,255... 1022, 1023";
图9 (a)显示了一幅小丑样本图，图9 (b)显示了小丑鼻子 经过空间为256的伽玛校正后的图像，图9 (c)显示了小丑鼻子经 过空间为1024的伽玛校正后的图像；
图10示出了根据本发明的LED显示系统伽玛校正装置1000;
图11示出了根据本发明的LED显示系统伽玛校正方法；
图12示出了根据本发明的一个实施例的LED显示伽玛校正装 置进行伽玛曲线计算的流程图13显示了图12所示出的实施例在实际应用中，同一影像在 伽玛曲线调制前后的对比，图13 (a)对应未调制曲线图片，图13 (b)对应经过曲线调制系数0.8的图片；
图14显示了两种亮度调制方法对灰度空间的影响，范围A示 出了本发明的曲线亮度调节方法，范围B示出了常规灰度亮度调节 方法；
图15代表与图13同一幅图像在灰度亮度调节后的图片(调制 系数也为0.8);
图16显示了不同阀值对曲线的影响，其中图16 (a)的阀值比 图16 (b)的阀值大；
图17显示了被高灰度离散污染的影像，在抑制前后的比较， 其中，图17 (a)是未经抑制的影像，图17(b)是经过阀值消平 抑制的影像；
图18显示了在相同参数下，不同的容器内容，经过LED控制 芯片计算后的伽玛曲线；
图19为同一幅样本图，在对应图18不同伽玛曲线，经过本发 明的芯片控制显示后的影像，其中，图19 (a)的伽玛系数y=2, 图19 (b)的伽玛系数y=具体实施例方式
下面爿夸参考附图并结合实施例，来详细i兌明本发明。
本发明提出对于LED显示系统视觉对比度的调节采用调节伽 玛系数的方法，并且提出了通过定制伽玛曲线来调节伽玛系数，从 而解决伽玛系^:的调节不能适应LED显示系统的物理特性、不能 适应外界环境的变化，以及伽玛校正空间不足等问题。
图10示出了根据本发明的LED显示系统伽玛校正装置1000， 其包括
伽玛容器1002,其存储有与期望伽玛曲线相关的参数；以及
伽玛曲线计算才莫块1004，其连4妻至伽玛容器1002, 4艮据参凄t 定制出伽玛曲线，并将原图像值代入伽玛曲线计算出调节值，使显 示系统输出调节值。
显然，伽玛容器1002可用诸如RAM等存储芯片来实现，而伽 玛曲线计算才莫块1004也可以驻留在这些芯片中，所以本发明可以 用集成芯片来实现。
图11示出了才艮4居本发明的LED显示系统伽玛冲交正方法，其包 4舌以下步骤
步骤S1102，将与期望伽玛曲线相关的参数存入存储器中；
步骤S1104,从存储器中读取该参数；以及
步骤S1106，才艮据参数定制出伽玛曲线，并将原图4象值代入伽 玛曲线计算出调节值，使显示系统输出调节值。
在上述的LED显示系统伽玛4交正装置和方法中，期望的伽玛 曲线可以由用户定制，用户可以根据LED显示系统的物理参数(例 如LED性能)，外界环境的光学状况(例如环境亮度、光学透明度) 等来定制该期望的伽玛曲线，从而实现LED显示系统的伽玛校正 能够响应于LED显示系统的物理参数和外界环境的光学状况等。
可选地，上述的LED显示系统伽玛才交正装置和方法中可包括 环境感应才莫块和环境感应步骤，乂人而能够响应于外界环境的光学状 况来定制期望的伽玛曲线，进而实现响应于环境变化的视觉对比度。
可选地，上述的LED显示系统伽玛冲吏正装置和方法中可包括 专家参数包，对LED显示系统的物理参数等做出设置，从而能够 响应于LED显示系统的物理参数来定制期望的伽玛曲线，进而实 现响应于LED显示屏变化的^见觉对比度。
具体来说，本发明提供了一种伽玛容器(例如256 x 8容量的 存储器)，其中存储有与预定的伽玛曲线相关的参数，然后提供一 种伽玛曲线计算才莫块，其4艮据伽玛容器里的参^:计算出伽玛曲线， 并输出计算结果以对LED显示系统〗故伽玛调整。在这个过程里面， 涉及到两个非常重要的指标，伽玛校正空间以及伽玛曲线系数值。
常规上，伽玛校正空间取决于灰阶级别，而在本发明中，可选 地，伽玛容器1002的存储空间决定了伽玛校正空间。因为灰阶级 数往往很有限，所以导致伽玛校正空间太小(例如，常见的256级 灰阶)，从而造成中间亮度缺失，从而降低了对比度。但与之相对 的是，伽玛容器1002的存储空间可以很容易地远远大于灰阶级数， ，支定伽玛容器为256x8的RAM，则其能决定伽玛曲线一些最大指 标最大伽玛曲线步4戈256,最大伽玛曲线步长256(28)，最大伽玛 曲线空间65536 (256X256)。(注意上面的最大伽玛曲线和最大
伽玛空间是针对伽玛才交正空间扩展参凄t Gest=l时，详细见下文阐 述)。从而极大地扩展了伽玛校正空间，进而确保了中间亮度不缺 失，不降4氐LED显示系统的3见觉对比度。
另外，伽玛容器1002里的参凄t可以涉及伽玛曲线的类型(即 函数形式)，以及涉及该伽玛曲线的系数(即伽玛曲线系数值)。例 如，在一个实施例中，伽玛容器1002里的参数包括第一字段，其 值为1，则表示要定制幂函数；以及第二字^史，其值为2,则曲线 系数为2，即曲线为2次幂函数曲线。伽玛曲线计算模块1004读取 了第一字段中的1和第二字段中的2之后，即可定制伽玛曲线 Y=X2。在该定制曲线中，将原色值代入X，计算出的Y即为新色 值。
才艮据本发明的 一 个实施例，可以通过专门的伽玛曲线工具软 件，才艮据用户期望的各种伽玛曲线，来生成伽玛曲线参H包；然后 将定制的伽玛参数包写入伽玛容器中，从而用于伽玛曲线计算模块 完成伽玛曲线的定制。
下面将结合图12来具体描述才艮据本发明的伽玛容器以及伽玛 计算的一个实施例。
图12示出了根据本发明的一个实施例的LED显示伽玛校正装 置进行伽玛曲线计算的流程图。
在图12中，参数Gest代表伽玛校正空间扩展参数，其意义值为
1、 2、 4、 8;伽玛校正空间(Gspa)与步长控制参数的关系公式如
<( 邵 、
下 GSpa—
x G纽，其中Gstp为曲线步伐数目，Gcon代表对应
伽玛容器里的曲线凄t值，在本文中，Gstp e
, Gcone [1，2，3…254,255] ， Geste [1，2，4,8]。(公式1 )
Gadj表示步长调制参数，其用来对整体曲线做调制，这样芯片 就可以根据调制后的参数，实现伽玛曲线保持不变情况，不损失灰 度等级的亮度调整。经过该参数调制后，整个曲线的伽玛空间长度 并没有变化，只是减少了伽玛空间的工作时间(Gwrk)。该参凄t与 Gspa的关系为Gwrk= G.v,。 x , Gadj e
。 0>式2 )
针对上面的逻辑框图，可以给出各个子才莫块的计算/>式
扩展步长计算器
扩展步长值用符号Gest代替，其与步长控制参数Gew的关系为
Gest=Gext, Gexte
。(公式3 ) *步长计算器
步长值用符号Glst代替，该计算器公式为<formula>formula see original document page 20</formula> 时候，
Glnd[i]=l，表示当前步长计算完毕。其中i为当前曲线步伐数， ie
, G^为步伐计算长度，其由伽玛容器的步伐长度标界决 定，当Gc。 [i]=0时(所以容器内的值0又称为伽玛曲线步伐的阀值 标志)，此时i值就为步伐阀值Gst|。
步伐和曲线累加
当步长计算器每次停止累加时，步伐计数器就加1。曲线步伐 计算/>式为<formula>formula see original document page 20</formula>。另夕卜曲线的累积长度为
<formula>formula see original document page 20</formula> (公式6)， i值的定义见步长计算器部分描述，以下雷同。
*步长调制器
步伐调制是将当前步伐对应容器的步伐长度乘以 一 个调制系
数Gadj，调制后的步长为Glad[i]=GM,)XG— 0>式7)， Gadje(0，l] *步长比4交器和曲线调制
将经过调制后的步长与当前实际步长做比较，比较后的结果用 来对计算出来的伽玛曲线4故调制。经过调制后的曲线S艮以前的曲 线，具有一定的线性比例关系。
原始计算曲线的公式(由公式6、公式4以及公式3导出)为 Glen[i]= ￡ ￡2"(公式8 )。调制后的曲线公式为Gaen[i]=
xG埘
(公式9 )。
* Gadj对曲线的影响分析
根据上面公式(8 )和公式(9 ))可知，曲线调制参数是在每个 步伐长度上做一个系数乘积，所以调整后的曲线跟原曲线基本保证 同样的曲率走势。如果原始的伽玛曲线为Y=X2 (Xe
,伽玛 系数为2),调制参数Gadj-0.5，则理论上同一灰度在调制后的亮度
为调制前亮度的1/2，但是由Y-丄f可以做如下演变
2
Y=i%2-〉Y=(^J02->Y=Z 2 (Z=^X=0.707 X) (7>式10) 2 2 2
由此可知，经过G—^.5的系数调制后，同样的灰度数据(X)
亮度降低一半；而调制后的亮度，并不等于调制前1/2灰度数据 <formula>formula see original document page 22</formula>的亮度，而相等于调制前仝X灰度数据的亮度；同样保持
2 2 了亮度与灰度的非线性关系。
另外根据公式(9)可知，经过调制后，所有灰度数据均得到
了亮度调制；在较低灰度部分，调制后的亮度值得到保证，以免其 被调制得过低，影响灰度表现能力和亮度保证。
图13显示了图12所示出的实施例在实际应用中，同一影〗象在 伽玛曲线调制前后的对比，图13 (a)对应未调制曲线图片，图13 (b)对应经过曲线调制系数0.8的图片，由此可见，除了整体亮度 下降外，其灰度，对比度等均未损失。
本发明通过支持通过曲线调制参数来调节显示亮度，其特点是 调制前后，很好地保持伽玛系数、所有灰度均得到了亮度调制、所 有灰度均保证被表现(即在减少亮度情况下，保证伽玛系数、保证 灰度"一致性，，亮度调节、以及不减少灰度表现)。
其他通过对灰度数据做调制来实现亮度调整的方法，其最大缺 点就是造成了灰度损失、亮度调节空间有限。还是以伽玛曲线为
Y=X2 (Xe
,伽玛系数为2)为例。如果对灰度数据做0.5的 调制，则有如下计算过程
<formula>formula see original document page 22</formula>/人7>式(11)可以看出，0.5的调制系凄丈，带来的亮度调制比 例为0.25，因此调制系^t与调制亮度不成线性比例关系；并且调制 后灰度表现空间减少一半，即如果一幅图像灰度层次为256,则调 制后，灰度层次只剩一半，则会大大影响显示效果。
图14显示了两种亮度调制方法对灰度空间的影响，范围A示 出了本发明的曲线亮度调节方法，范围B示出了常规灰度亮度调节 方法。箭头1代表原始灰度空间；箭头2代表通过灰度调节亮度后 的灰度空间；箭头3则代表曲线调节亮度后的灰度空间，其没有任 何灰度空间损失。
图15代表与图13同一幅图像在灰度亮度调节后的图片(调制 系数也为0.8)。由图可见灰度亮度调节带来较大的灰度损失、人为 加大图像的对比度带来图像细节的损失。
在上面爿>式中，步伐值i有一个阀值参数G^，其代表了容器内 曲线最大阀值步数。对相同的容器内容，不同的阀值参数产生的曲 线一样，只是阀值大的对应曲线范围大，阀值小对应曲线范围小。 图16显示了不同阀值对曲线的影响，其中，图16(a)的阀值比图 16 (b)的阀^直大。
当曲线计算达到阀值部分时，曲线就不再计算，步伐也不在增 加，体现在影像显示上，凡是影像中高于阀值参数的像素亮度，都 会被削平到阀值对应的亮度。其好处在于，某些在A/D转换或传输 过程中产生的高灰度污染离散像素可以得到抑制(如电视信号的零 星高亮雪花或图片亮背景污染等)。图17显示了被高灰度离散污染 的影像，在抑制前后的比较，其中图17 (a)是未经抑制的影像， 图17 (b)是经过阀值消平抑制的影像。
对比图17 (a)和17 (b)，其正常灰度显示部分都一样，只是 图17 (b)改善了图17 (a)中那些离散的高亮度像素污染，使图 片看起来很柔和。
由上面可，曲线的伽玛系数取决于伽玛容器中的内容，所以 通过更新容器中不同的内容，可以获得不同的伽玛系数。至于说伽
玛系数的作用，在上面已有4交多描述，在后面还会涉及到。图18 显示了在相同参数下，不同的容器内容，经过LED控制芯片(对 应于伽玛曲线计算模块1004)计算后的伽玛曲线。
图19为同一幅样本图，在对应图18不同伽玛曲线，经过本发 明的芯片控制显示后的影像，其中，图19 (a)的伽玛系数7=2, 图19 (b)的伽玛系凄丈"3。
由于该容器可以定制内容，故计算后的伽玛空间大小也是可以 才艮据具体应用改变的，伽玛空间的作用在上面已经描述。本发明的
LED控制芯片动态适应行扫描长度，因此在不同的应用中，可以根 据实际级联长度，确定更合适的行长度，根据该行长度，来定制相 应的伽玛空间大小。另外在实际应用中，至少j呆i正伽玛空间为12bit (即4096)，通常推荐都在13bit以上(即8192),具体伽玛空间大小， 用户可以#4居实际应用决定。
前文对伽玛调整技术(G-Gamma)做了详尽的介绍，根据里面 所阐述的功能，本发明的应用特点非常丰富，比如对环境亮度和透 明度的自适应亮度调整、伽玛系数调整、以及针对不同影像来源或 品质，选择不同的伽玛系^t等。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果
本发明通过定制伽玛曲线，以定制的伽玛曲线来对LED显示 系统进行伽玛校正，从而解决了伽玛系数的调节不能适应LED显 示系统的物理特性、不能适应外界环境的变化，以及伽玛校正空间 不足等问题。
显然，虽然本文是围绕LED显示系统来描述的本发明，但本 领域的技术人员很容易将本发明应用到其他显示系统中，例如等离
子体显示系统、液晶显示系统、才殳影显示系统、OLED显示系统、 背投影显示系统、或CRT显示系统等。
以上所述<义为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种伽玛校正方法，用于对显示系统进行伽玛校正，其特征在于，包括以下步骤步骤a，将与期望伽玛曲线相关的参数存入存储器中；步骤b，从所述存储器中读取所述参数；以及步骤c，根据所述参数定制出伽玛曲线，并将原图像值代入所述伽玛曲线计算出调节值，使所述显示系统输出所述调节值。
2. 根据权利要求1所述的伽玛校正方法，其特征在于，所述参数 利用专家参数包来设置，所述专家参数包至少包括以下一种 光学环境参数、显示系统本身参数。
3. 根据权利要求1所述的伽玛校正方法，其特征在于，所述参数 利用环境感应才莫块所响应的外界环境的光学状况来设置。
4. 根据权利要求1所述的伽玛校正方法，其特征在于，所述伽玛 曲线包括幂函数，所述参数包括伽玛系数，为所述幂函数的 幂；调制参数，为所述幂函数的系数。
5. 根据权利要求1所述的伽玛校正方法，其特征在于，所述参数 包括曲线类型参数，其限定所述伽玛曲线计算模块定制何种类 型的伪W马曲线。
6. 根据权利要求1所述的伽玛校正方法，其特征在于，所述伽玛 曲线包才舌<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Gext表示步长控制参数，GextE
;Gadj表示步伐调制系数，Gadj e (O，l];Gtad[k]表示步伐结束标志，Glnd[k]=l，表示当前步伐计算 完成；以及G^表示步伐计算长度，当容器中某单元值为O时，该单 元的序号Y直^尤为Gstl。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的伽玛校正方法，其特征在 于，所述显示系统包括LED显示系统、等离子体显示系统、 液晶显示系统、4更影显示系统、OLED显示系统、背才更影显示 系纟充、或CRT显示系统。
8. —种伽玛校正装置，用于对显示系统进行伽玛校正，其特征在 于，包括伽玛容器，存储与期望伽玛曲线相关的参数，所迷伽玛 容器为存〗渚器；以及伽玛曲线计算,莫块，其连4妄至所述伽玛容器，4艮据所述 参数定制出伽玛曲线，并将原图像值代入所述伽玛曲线计算出 调节值，使所述显示系统输出所述调节值。
9. 才艮据权利要求8所述的伽玛校正装置，其特征在于，还包括专 家参数包，其至少包括以下一种光学环境参数、显示系统本 身参数，所述参数利用所述专家参数包来设置。
10. 根据权利要求8所述的伽玛校正装置，其特征在于，还包括环 境感应模块，所述参数利用所述环境感应模块所响应的外界环 境的光学状况来设置。
11. 根据权利要求8所述的伽玛校正装置，其特征在于，所述伽玛 曲线包括幂函数，所述参数包括伽玛系数，为所述幂函数的 幂；调制参数，为所述幂函数的系数。
12. 根据权利要求8所述的伽玛校正装置，其特征在于，所述参数 包括曲线类型参数，其限定所述伽玛曲线计算模块定制何种类 型的伪n玛曲线。
13. 根据权利要求8所述的伽玛校正装置，其特征在于，所述伽玛 曲线包4舌<formula>formula see original document page 4</formula>其中，Gext表示步长控制参数，Gexte
;Gadj表示步伐调制系数，GadjS(0，l];G,nd[k]表示步伐结束标志，Glnd[k]=l,表示当前步伐计算完成；以及G^表示步伐计算长度，当容器中某单元值为O时，该单 元的序号值就为Gstl。
14. 4艮据^又利要求8所述的伽玛冲交正装置，其特征在于，所述伽玛 容器与所述伽玛曲线计算模块集成在集成芯片上。
15. 根据权利要求8至14中任一项所述的伽玛校正装置，其特征 在于，所述显示系统包括LED显示系统、等离子体显示系 统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影 显示系统、或CRT显示系统。
全文摘要
本发明提供了一种伽玛校正方法，用于对显示系统进行伽玛校正，包括以下步骤步骤a，将与期望伽玛曲线相关的参数存入存储器中；步骤b，从存储器中读取参数；以及步骤c，根据参数定制出伽玛曲线，并将原图像值代入伽玛曲线计算出调节值，使显示系统输出调节值。本发明还提供了一种伽玛校正装置。
文档编号H04N9/69GK101110967SQ20061009909
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者青发富 申请人:温建荣