专利名称：用于一影像播放装置的讯号补偿方法及其相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于一影像播放装置的讯号补偿方法及其相关装置，特别是涉及一种根据该影像播放装置所使用的增益大小，补偿一输出讯号的方法及其相关装置。
背景技术：
对于影像播放装置如电视、计算机或DVD播放机而言，当使用者欲调整观看画面的画面比例、颜色饱和度或亮度等特性时，影像播放装置可能需先将所接收的原始讯号放大后再输出，以符合使用者的要求。
一般来说，影像播放装置的输出讯号的大小有一定的范围。若原始讯号放大后(以下称的为放大讯号)超过输出讯号的范围边界，输出讯号不会等于放大讯号，而是被箝位为边界值。因此，输出讯号的成像的解析度将会降低。为了避免损失解析度，现有技术可通过内插运算求得输出讯号。影像播放装置设定有数个输出讯号对应于特定的放大讯号，当影像播放装置接收到原始讯号并放大后，即取两点进行内插运算，求得所对应的输出讯号。另外，现有技术亦可建立一查找表(Look-up Table )，通过查表方式取得输出讯号。影像播放装置为输出讯号建立一边界曲线，储存于查找表中，若放大讯号超出边界曲线，输出讯号将被限制等于边界曲线的值。
然而，内插运算需耗费较多的软件资源，查找表亦需耗费较高的硬件成本，无法符合节省成本的趋势。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种用于一影像播放装置的讯号补偿方法及其相关装置。
本发明揭示一种用于一影像播放装置的讯号补偿方法，包含有取得一输入讯号，该输入讯号是一原始讯号与一增益的乘积；比4交该输入讯号的值与一临界范围，以产生一比较结果；根据该比较结果，产生一差值；以
4及根据该原始讯号、该差值及一补偿权重值，产生一输出讯号。
本发明还揭示一种用于一影像播放装置的讯号补偿装置，包含有一接
收端，用来接收一原始讯号； 一第一乘法器，耦接于该接收端，用来将该 原始讯号与一增益相乘，以产生一输入讯号； 一比较器，耦接于该第一乘 法器，用来比较该输入讯号的值与一临界范围，以产生一比较结果； 一多 任务器，耦接于该第一乘法器及该比较器，用来根据该比较结果，输出一 边界讯号； 一减法器，耦接于该多任务器及该接收端，用来将该边界讯号 减去该原始讯号，以产生一差值； 一第二乘法器，耦接于该减法器，用来 将该差值与一补偿权重值相乘，以产生一补偿讯号；以及一加法器，耦接 于该乘法器及该接收端，用来将该补偿讯号与该原始讯号相加，以产生一 输出讯号。
图1为本发明实施例一流程的示意图。
图2为图1中输出讯号对输入讯号的关系图。
图3为本发明实施例用于一无号数讯号的输出讯号对输入讯号的关系图。
图4为本发明实施例用于一有号数讯号的输出讯号对输入讯号的关系图。
图5为本发明实施例的补偿权重值对输入讯号的关系图。 图6及图7为本发明实施例的讯号补偿装置的示意图。
附图符号说明
10流程
60、 70讯号补偿装置
600接收端
602乘法器
604比较器
606多任务器
608减法器
610乘法器612加法器
700查找表
ORI原始讯号
SIN输入讯号
SOUT输出讯号
SB边界讯号
SC补偿讯号
G增益
D差值
wg、 wgl、 wg2、 wg3、 wg4 补偿权重值 100、 102、 104、 106、 108、 HO步骤
具体实施例方式
请参考图1,图1为本发明实施例一流程10的示意图。流程IO用于一
影像播放装置中，补偿影像播放装置的输出讯号，以避免损失输出讯号的
成像的解析度。流程IO包含以下步骤 步骤100:开始。
步骤102:取得一输入讯号SIN,输入讯号SIN是一原始讯号ORI与一 增益G的乘积。
步骤104:比较输入讯号SIN的值与一临界范围，以产生一比较结果。 步骤106:根据比较结果，产生一差值D。
步骤108:根据原始讯号ORI、差值D及一补偿权重值wg,产生一输 出讯号SOUT。
步骤110:结束。
在流程10中，原始讯号ORI为影像播放装置由外部所接收的讯号，而 原始讯号ORI与增益G的乘积则定义为输入讯号SIN。在现有技术中，输 入讯号SIN即为影像播放装置所输出的讯号。然而，由于影像播放装置所 输出的讯号有一定的范围限制，因此，流程10是对原始讯号ORI与增益G 的乘积做进一步的讯号补偿，再产生输出讯号SOUT,以避免丧失解析度。
首先，影像播放装置取得输入讯号SIN后，于步骤104中，本发明比 较输入讯号SIN的值与临界范围，并据以产生差值D。其中，临界范围是指输出讯号SOUT可以无失真地成像的讯号范围，其与原始讯号为无号数 (Unsigned)讯号或有号数(Signed)讯号相关。若输出讯号SOUT超出临 界范围的上限(或下限)，输出讯号SOUT将被箝位在临界范围的上限(或下 限)，造成解析度损失。以下分别就无号数讯号及有号数讯号说明流程10。
若流程IO用于无号数讯号，举例来说，原始讯号ORI为一亮度讯号， 则临界范围表示为下限0至一上限UPPER。在此情形下，步骤106包含有 两种情形。当比较结果显示输入讯号SIN的值大于临界范围的上限UPPER 时，差值D等于上限UPPER与原始讯号ORI的值相减。此外，当比较结 果显示输入讯号SIN位于临界范围(O至上限UPPER)内时，差值D为输 入讯号SIN的值与原始讯号ORI的值相减。最后，于步骤108中，影像播 放装置根据原始讯号ORI、差值D及补偿权重值wg，产生输出讯号SOUT。 较佳地，输出讯号SOUT等于差值D与补偿权重值wg的乘积及原始讯号 ORI的总和。其中，补偿权重值wg为一固定值，介于0至100°/。之间。
针对无号数讯号的应用，可将上述说明归纳为下述方程式
若SIN > UPPER,
SOUT=ORI + ( UPPER - ORI )xwg(式1)
若SIN ^ UPPER,
SOUTORI + ( SIN - ORI )xwg (式2)
另一方面，若流程10用于有号数讯号，举例来说，原始讯号ORI为一 饱和度讯号，则临界范围表示为一下限(-UPPER)至上限UPPER。在此情形 下，步骤106包含有三种情形。当比较结果显示输入讯号SIN的值大于临 界范围的上限UPPER时，差值D为上限UPPER与原始讯号ORI的值相减。 类似地，当比较结果显示输入讯号SIN的值小于临界范围的下限(-UPPER) 时，差值D为上限UPPER与原始讯号ORI的值相减。此外，当比较结果 显示输入讯号SIN位于临界范围(下限(-UPPER)至上限UPPER)内时，差 值D为输入讯号SIN的值与原始讯号ORI的值相减。最后，输出讯号SOUT 等于差值D与补偿权重值wg的乘积及原始讯号ORI的总和。 针对有号数讯号的应用，可将上述说明归纳为下述方程式 若SIN > UPPER,
SOUT=ORI + (UPPER — ORI )xWg (式3) 若SIN < (-UPPER),SOUT=ORI + ( -UPPER - ORI )xWg(式4)
若(-UPPER) ■ SIN ■ UPPER,
SOUT=ORI + ( SIN - ORI )xwg (式5)
在现有技术中，影像播放装置所输出的讯号为原始讯号ORI与增益G 的乘积，亦即输出讯号SOUT等于输入讯号SIN,因而造成输出讯号SOUT 容易超出临界范围而被箝位住。相较之下，本发明实施例是根据输入讯号 SIN的值及临界范围的比较结果决定差值D，并根据原始讯号ORI、差值D 及补偿权重值wg,产生输出讯号SOUT,因此可避免输出讯号SOUT超过 临界范围而造成解析度降低。
请参考图2，图2为图1的流程10中输出讯号SOUT对输入讯号SIN 的关系图。图2若单以第一象限来看，是用于无号数讯号的关系图；若以 第一及第三象限合并来看，是用于有号数讯号的关系图。在图2中， 一曲 线AO表示SOUTORI， 一曲线Al表示SOUT-SIN。值得注意的是，本发 明的主要构想即起始于图2,欲得到一介于曲线AO及曲线Al之间的曲线 A，，其不受临界范围的上下限所箝位。同时，由于补偿权重值wg的设定， 当增益G根据输入讯号SIN改变时，本发明实施例可动态地补偿输出讯号 SOUT。
由图2中的曲线A0、 A1及A，，可推导得前述的式1及式2:
"+ (G-l)xwg、
Th = UPPER x (1 - wg) + UPPER x wg = UPPER x G
令A=G— 1,
Th x G = UPPER x (1 + A x wg)
SIN = G x ORI = (A +1) x ORI
G
若 (SIN 〉 UPPER), SOUT
=Th +——UPPER-Th——x _ UPPER) UPPER x G - UPPER UPPER x G x Th + UPPER x腦-UPPER2 - Th x 6IN
— UPPERxG-UPPER
UPPER2 x (1 + A x wg) + UPPER x (A +1) x ORI - UPPER2 - UPPER x (1 + A x wg) x ORI = UPPERxA
UPPER2 x (Ax wg) + UPPERx (A)x ORI- UPPERx (Ax wg)x ORI
— UPPERx A=UPPER x wg + ORI - wg x ORI
=ORI + (UPPER - ORI) x wg , 即式1
若 (SIN ^ UPPER), SOUT
=SINx~^~ = ORIxGxTh=ORIx(l + (G-l)xwg) UPPER UPPER 、、 , w
=ORI + (SIN-ORI)xwg ,即式2
上述推导是以无号数讯号的式1及式2为例，有号数讯号的式3、式4 及式5的推导亦类似，在此不赘述。
进一步说明，请参考图3,图3为本发明实施例用于一无号数讯号的输 出讯号SOUT对输入讯号SIN的关系图。在图3中，原始讯号ORI的范围 为0 1023,临界范围的上限UPPER为1023,补偿权重值wg为0.5;曲线 Yl及Y2分别表示增益G为2及1.5时的输出讯号SOUT。另夕卜，请参考图 4，图4本发明实施例用于一有号数讯号的输出讯号SOUT对输入讯号SIN 的关系图。在图4中，原始讯号ORI的范围为-512~512，临界范围的上限 UPPER为512，下限(-UPPER)为-512,补偿权重值wg为0.5;曲线Cl及 C2分别表示增益G为2及1.5时的输出讯号SOUT。由图3及图4可知， 当增益G根据输入讯号SIN改变时，本发明实施例可动态地补偿输出讯号 SOUT。
值得注意的是，图2至图4为本发明的实施例，本领域具通常知识者 当可据以作不同的变化及修饰。在图2至图4中，输出讯号SOUT是根据 固定的补偿权重值所产生。请参考图5,图5为本发明实施例的补偿权重值 对输入讯号SIN的关系图，其主要概念在于输出讯号SOUT是根据多个 补偿权重值产生。影像播放装置可根据不同的输入讯号范围，由多个补偿 权重值中选#^对应的补偿权重值。如此一来，输出讯号SOUT的曲线可更 平滑地接近临界范围，并且不被箝位。
以图5为例，假设输入讯号SIN根据临限值Thl、 Th2及Th3分为四 个输入讯号范围。因此，影像播放装置相应地产生四个补偿权重值 wgl wg4。令ThkUPPER/2, Th2=UPPER, Th3=UPPER*(l+G)/2。如前所 述，UPPER为输出讯号SOUT可以无失真地成像的临界范围的上限。如此 一来，补偿权重值即根据输入讯号SIN所在的范围而改变。根据图5,输出讯号SOUT包含有下述四种情形: 若(0 ^ SIN〈Thl ),
<formula>formula see original document page 10</formula>
若(Thl SIN〈Th2),
<formula>formula see original document page 10</formula>
若(Th2 ^ SIN〈Th3 ),<formula>formula see original document page 10</formula>
若(Th3巨SIN)，
<formula>formula see original document page 10</formula>
式6、式7、式8及式9的推导类似于前述式1及式2的推导，在此不赘述。
关于图1的流程10的硬件实现，请参考图6。图6为本发明实施例一 讯号补偿装置60的示意图。讯号补偿装置60用于一影像播放装置中，以 补偿影像播放装置的输出讯号，避免损失输出讯号的成像的解析度。讯号 补偿装置60包含有一接收端600、 一乘法器602、 一比较器604、 一多任务 器606、 一减法器608、 一乘法器610及一加法器612。接收端600用来接 收原始讯号ORI。乘法器602耦接于接收端600,用来将原始讯号ORI与增 益G相乘，以产生输入讯号SIN。比较器604耦接于乘法器602,用来比辟交 输入讯号SIN的值与临界范围，以产生比较结果。多任务器606耦接于乘 法器602及比较器604,用来根据比较器604所产生的比较结果，输出一边 界讯号SB。简言之，当比较结果显示输入讯号SIN超出临界范围或位于临 界范围中时，多任务器606所输出的边界讯号SB相对应为临界范围的上限 UPPER、下限(-UPPER)或输入讯号SIN。减法器608耦接于多任务器606 及接收端600，用来将边界讯号SB减去原始讯号ORI,以产生差值D。比 较器604、多任务器606及减法器608的运作是用来实现流程10的步骤104 及步骤106,详细操作请参考前述的流程IO及式1、式2,在此不赘述。乘 法器610耦接于减法器608，用来将差值D与补偿权重值wg相乘，以产生 一补偿讯号SC。加法器612耦接于乘法器610及接收端600,用来将补偿 讯号SC与原始讯号ORI相加，以产生输出讯号SOUT。乘法器610及加法 器612的运作是用来实现流程10的步骤108,亦请参考前述的式1及式2。在图6中，讯号补偿装置60是用于有号数讯号的讯号补偿，因此，比较器 604及多任务器606是根据有号数讯号的临界范围运作。在本发明的其它实 施例中，比较器604及多任务器606亦可根据无号数讯号的临界范围运作。 现有以内插运算或查找表进行输出讯号补偿的方式，必须耗费较高的软硬 件成本。相较的下，讯号补偿装置60通过简单的电路元件实现输出讯号补 偿的动作，因此可降低生产成本。
除此之外，请参考图7,图7为本发明实施例一讯号补偿装置70的示 意图。讯号补偿装置70类似于讯号补偿装置60，不同之处在于讯号补偿装 置70还包含有一查找表700,用来储存多个补偿权重值。查找表700耦接 于乘法器602及乘法器610之间，其根据输入讯号SIN的值，由多个补偿 权重值中选择出对应的补偿权重值，供乘法器610使用。如此一来，输出 讯号SOUT即可根据多个补偿权重值产生。
综上所述，本发明实施例根据原始讯号、输入讯号的值与临界范围比 较所产生的差值、以及补偿权重值，产生输出讯号，并且容易以低成本的 硬件实现。如此一来，可避免输出讯号超过临界范围而造成解析度降低， 同时可降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于一影像播放装置的讯号补偿方法，包含有取得一输入讯号，该输入讯号是一原始讯号与一增益的乘积；比较该输入讯号的值与一临界范围，以产生一比较结果；根据该比较结果，产生一差值；以及根据该原始讯号、该差值及一补偿权重值，产生一输出讯号。
2. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中根据该比较结果产生该差值的步骤，是于该比较结果显示该输入讯号的值大于该临界范围的上限时，将该临界范围的上限与该原始讯号的值进行相减运算，以产生该差值。
3. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中根据该比较结果产生该差值的步骤，是于该比较结果显示该输入讯号的值位于该临界范围内时，将该输入讯号的值与该原始讯号的值进行相减运算，以产生该差值。
4. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中根据该比较结果产生该差值的步骤，是于该比较结果显示该输入讯号的值小于该临界范围的下限时，将该临界范围的下限与该原始讯号的值进行相减运算，以产生该差值。
5. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中根据该原始讯号、该差值及该补偿权重值产生该输出讯号的步骤，是将该原始讯号与该差值及该补偿权重值的乘积相加，以产生该输出讯号。
6. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中该补偿权重值是一固定值。
7. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中该补偿权重值是根据该输入讯号范围，由多个补偿权重值中选择产生。
8. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中该临界范围是该输出讯号无失真的范围。
9. 如权利要求1所述的讯号补偿方法，其中该原始讯号是一亮度讯号或一々包和度讯号。
10. —种用于一影像播放装置的讯号补偿装置，包含有一接收端，用来接收一原始讯号；一第一乘法器，耦接于该接收端，用来将该原始讯号与一增益相乘，以产生一输入讯号；一比较器，耦接于该第一乘法器，用来比较该输入讯号的值与一临界范围，以产生一比较结果；一多任务器，耦接于该第一乘法器及该比较器，用来根据该比较结果， 输出一边界讯号；一减法器，耦接于该多任务器及该接收端，用来将该边界讯号减去该 原始讯号，以产生一差值；一第二乘法器，耦接于该减法器，用来将该差值与一补偿权重值相乘， 以产生一补偿讯号；以及一加法器，耦接于该乘法器及该接收端，用来将该补偿讯号与该原始 讯号相加，以产生一输出讯号。
11. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其中于该比较器所产生的该比 较结果显示该输入讯号的值大于该临界范围的上限时，该多任务器所输出 的该边界讯号为该临界范围的上限。
12. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其中于该比较器所产生的该比 较结果显示该输入讯号的值位于该临界范围内时，该多任务器所输出的该 边界讯号为该输入讯号的值。
13. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其中于该比较器所产生的该比 较结果显示该输入讯号的值小于该临界范围的下限时，该多任务器所输出 的该边界讯号为该临界范围的下限。
14. 如权利要求10所述的讯号补偿装置，其中该补偿权重值是一固定值。
15. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其还包含有一查找表，耦接于 该第一乘法器及该第二乘法器，用来储存多个补偿权重值，并根据该输入 讯号的值，由该多个补偿权重值中选择输出该补偿权重值。
16. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其中该临界范围是该输出讯号 无失真的范围。
17. 如权利要求IO所述的讯号补偿装置，其中该原始讯号是一亮度讯号 或一饱和度讯号。
全文摘要
用于一影像播放装置的讯号补偿方法，包含有取得一输入讯号，该输入讯号是一原始讯号与一增益的乘积；比较该输入讯号的值与一临界范围，以产生一比较结果；根据该比较结果，产生一差值；以及根据该原始讯号、该差值及一补偿权重值，产生一输出讯号。通过该讯号补偿方法，该影像播放装置可动态地根据该增益的大小，补偿该输出讯号，避免损失影像的解析度。
文档编号H04N9/68GK101677410SQ200810215998
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者郭志嘉, 陈玫霏 申请人:联咏科技股份有限公司