CN100477760C - 显示设备及其图像控制方法 - Google Patents

Abstract

连续调整视频显示亮度和对比度的设备和方法。将模拟视频信号转换为数字亮度(Y)信号并基于判断一帧的数字Y信号是否具有对应四个数字值区域中一个或多个的幅度调整数字Y信号的幅度。这四个区域包括最高区、次高区、最低区和次低区。基于帧的数字Y值是否包含于最高区和/或次高区来调整对比度，并且基于帧的数字Y值是否包含于最低区和/或次低区来调整亮度。

Description

显示设备及其图像控制方法

相关申请的交叉参考

本申请请求于2003年6月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-36305的利益，该申请在此被合并参考。

技术领域

本发明涉及一种显示设备以及一种控制该显示设备图像的方法，更具体地，涉及一种基于亮度(luminance)信号(例如Y信号)自动地控制显示屏幕亮度和对比度的显示设备和方法。

背景技术

通常，诸如电视之类的显示设备将发自广播公司的广播信号解码为视频信号以向观众提供图像信息。

也将诸如磁带录像机(VTR)和数字化视频光盘(DVD)之类的外部视频信号设备用于为显示设备发送视频信号。这种显示设备接收包括Y信号和色度信号(例如U/V信号)的视频信号作为来自诸如广播公司或外部视频设备视频信号源的输入，并利用输入的Y信号和U/V信号显示图像。

在传统显示设备中，用户可以通过使用遥控器控制图像的对比度或亮度以及屏幕范围。这里，显示图像的对比度和亮度是可调的以响应经遥控器输入的输入控制信号。

图1A、1B和1C所示为通常输入到传统显示设备中的Y信号波形。如图1A、1B和1C所示，区域f存储了每一帧的图像信息，Sa表示饱和电平，以及CF为确定Y信号亮度的截止电平。在理想Y信号的情况下，区域f的幅度介于饱和电平Sa和截止电平CF之间。

不过，由于用于显示设备的Y信号依据各个广播公司、发自各个广播公司的视频信号类型以及外部视频信号设备提供的不同类型的视频信号的不同而不同，所以经常不会得到理想的Y信号。因此，如果超出了饱和电平或信号电平落在截止电平之下，则显示设备可能会遇到问题并显示模糊图像或有象素丢失的图像。

如上所述，由于如果当前显示的频道和/或内容发生了改变，或是使用了DVD播放机或VTR，则用户必须重新调整对比度或亮度以使显示设置最优，所以传统的显示设备是不方便的。

发明内容

因此，本发明的一方面是提供一种基于输入的Y信号自动地控制Y信号的显示设备及方法，由此使屏幕显示具有最优的对比度和亮度。

本发明的上述和/或其他方面可通过提供包括以下装置的显示设备而实现：信号转换部分，用于将模拟视频信号转换为数字亮度(Y)信号和数字色度(U/V)信号并发送转换的信号；以及控制部分，用于当每帧的数字Y信号超出预定饱和电平时，增大对比度电平，或当每一帧没有数字Y信号存在于饱和电平时，减小对比度电平。

根据本发明的一方面，该显示设备进一步包括暂时存储由信号转换部分发送的数字Y信号和数字色度信号的帧缓冲器。

根据本发明的一方面，控制部分基于存储于帧缓冲器的数字Y信号改变对比度电平。

根据本发明的一方面，显示设备进一步包括用于检测信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

根据本发明的一方面，控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变对比度电平。

根据本发明的一方面，控制部分控制信号转换部分发送增大或减小的数字Y信号并由此改变对比度电平。

根据本发明的一方面，控制部分限制数字Y信号增大或减小的范围。

根据本发明的一方面，当每帧的数字Y信号低于预定截止电平时，控制部分增大亮度电平，且当每帧没有数字Y信号存在于截止电平时，减小亮度电平。

根据本发明的一方面，控制部分基于保存于帧缓冲器中的数字Y信号值改变亮度电平。

根据本发明的一方面，显示设备进一步包括用于检测由信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

根据本发明的一方面，控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变亮度电平。

根据本发明的一方面，控制部分控制信号转换部分发送改变了大小的数字Y信号以改变亮度电平。

本发明的上述和/或其他方面可通过提供包括以下装置的显示设备而实现：信号转换部分，用于将模拟视频信号转换为数字亮度(Y)信号和数字色度(U/V)信号并发送转换的信号；以及控制部分，用于当每帧的数字Y信号低于预定截止电平时，增大亮度电平，或当每一帧没有数字Y信号达到截止电平时，减小亮度电平。

根据本发明的一方面，控制部分基于存储于帧缓冲器的数字Y信号改变亮度电平。

根据本发明的一方面，显示设备进一步包括用于检测信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

根据本发明的一方面，控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变亮度电平。

根据本发明的一方面，控制部分控制信号转换部分发送增大或减小的数字Y信号并由此改变亮度电平。

根据本发明的另一方面，上述和其他方面还可以通过提供控制显示设备的方法而实现，该方法包括：将模拟视频信号转换为数字亮度(Y)信号和数字色度信号；将每一帧的数字Y信号分为包括多个电平的区域并计算对应各个区域的数字Y信号；以及没有数字Y信号存在于多个区域中的次高区时，增大对比度电平。

根据本发明的一方面，该图像控制方法进一步包括当至少一个数字Y信号存在于最高区并且至少一个数字Y信号存在于次高区时，减少对比度电平。

根据本发明的一方面，该图像控制方法进一步包括当至少一个数字Y信号存在于次高区并且没有数字Y信号存在于最高区时，保持当前的对比度电平。

根据本发明的一方面，该图像控制方法进一步包括当没有数字Y信号存在于多个区中的次低区时，减小亮度电平。

根据本发明的一方面，该图像控制方法进一步包括当至少一个数字Y信号存在于次低区并且至少一个数字Y信号存在于最低区时，增大亮度电平。

根据本发明的一方面，该图像控制方法进一步包括当至少一个数字Y信号存在于次低区，而没有数字Y信号存在于最低区时，保持当前的亮度电平。

下述说明将部分地阐明本发明的其他方面和优点并由说明或本发明的实践会使这些更为清楚。

附图说明

结合附图，下述实施例的说明会使本发明的上述和/或其他方面和优点更为清楚并更易理解，其中：

图1A-1C所示为传统模拟信号的波形；

图2所示为根据本发明第一实施例显示设备的控制框图；

图3所示为根据本发明第二实施例显示设备的控制框图；

图4所示为根据本发明的控制对比度电平方法的控制流程图；

图5所示为根据本发明的控制亮度电平方法的控制流程图；

图6所示为根据本发明的控制对比度电平和亮度电平方法的控制流程图；以及

图7所示为用于辨别不同信号电平区域的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图所示例子对本发明的实施例进行详细说明，其中相同的参考号表示相同的元件。为了解释本发明，下面将参照附图对实施例进行说明。

如图2和图3所示，根据本发明的显示设备包括信号转换部分11，用于将模拟视频信号转换为数字视频信号并发送该数字视频信号；换算器12，用于换算由信号转换部分11发送的数字视频信号的大小并输出经换算的数字视频信号；帧缓冲器15，用于暂时存储由信号转换部分11发送的换算数字视频信号；面板驱动部分13，用于基于由换算器12发送的换算数字视频信号驱动显示部分14；控制部分10，用于控制信号转换部分11、换算器12、帧缓冲器15以及面板驱动部分13。

信号转换部分接收的模拟视频信号包括加到天线18和调谐器16的模拟视频信号和经连接诸如DVD播放器或VTR之类外部视频信号设备的连接端口17加入的视频信号其中之一。该模拟视频信号进一步包括模拟亮度信号(例如Y信号)和模拟色度信号(例如U/V信号)。信号转换部分11分别将模拟Y信号和模拟色度信号转换为数字Y信号和数字U/V信号，并输出该数字Y信号和数字U/V信号。

根据本发明，在各个帧中至少一数字Y信号超出预定饱和电平的情况下，控制部分10增大对比度电平。此外，在各个帧中没有数字Y信号达到(exist in)预定饱和电平的情况下，控制部分10减小对比度电平。这里，如下所述，饱和电平为高于数字Y信号的区域。

根据本发明，控制信号转换部分11的控制部分10不同地改变对比度电平以输出大小被放大或压缩的数字Y信号。即如果各个帧中有一个数字Y信号超出了预定的饱和电平，控制部分10就借助控制信号转换部分11增大对比度电平以将模拟视频信号转换为放大的数字Y信号并输出该放大的数字Y信号。相反，如果各个帧中没有数字Y信号达到饱和电平，则控制部分10通过控制信号转换部分11减小对比度电平以将模拟视频信号转换为压缩的数字Y信号并输出该压缩的数字Y信号。

根据本发明，如果各个帧中有至少一个数字Y信号低于预定的截止电平，则控制部分10增大亮度电平，并且如果各个帧中没有数字Y信号达到截止电平，则控制部分10减小亮度电平。这里，如下所述截止电平为低于数字Y信号的区域。

根据本发明，控制信号转换部分11的控制部分10不同地改变亮度电平以输出大小被增大或减小的数字Y信号。即如果各个帧中有一个数字Y信号低于预定的截止电平，控制部分10就通过控制信号转换部分11增大对比度电平以将模拟视频信号转换为增大的数字Y信号并输出该增大的数字Y信号。相反，如果各个帧中没有数字Y信号达到截止电平，则控制部分10借助控制信号转换部分11减小亮度电平以将模拟视频信号转换为减小的数字Y信号并输出该减小的数字Y信号。

这里，如图2所述，根据本发明第一实施例的显示设备基于暂时保存于帧缓冲器15中的数字Y信号控制对比度电平和/或亮度电平使其变化。

此外，如图3所示，根据本发明第二实施例，显示设备进一步包括检测由信号转换部分11发送的数字Y信号信息的Y计数器19。控制部分10基于Y计数器19检测的数字Y信号信息控制对比度电平和亮度电平使其变化。

参照图3和图4，根据本发明控制显示设备对比度的方法如下所述。

将模拟Y信号转换为具有预定比特位的数字Y信号。例如本发明的信号转换部分11将模拟Y信号转换为8位数字Y信号，每一个数字Y信号具有256级数字信号电平中的一个。这样，在操作S10，控制部分10从帧缓冲器15或Y计数器19中读取各个帧的数字Y信号信息并计算对应多个信号电平预定区域中每一个的数字Y信号。例如，可以如图7所示将256级电平分为16个区。

在计算数字Y信号之后，在操作S11，控制部分10检查是否至少有一个数字Y信号存在于图7所示的的次高区。这里的次高区对应着饱和电平。在操作S13，如果没有数字Y信号存在于次高区，则控制部分10控制信号转换部分11将模拟视频信号转换为放大的数字Y信号并输出该放大的数字Y信号，这样就增大了对比度电平。在控制部分控制上述操作之后，增大了随后输入的图像信号对比度电平并使增大对比度的图像信号可以显示于屏幕上。

在操作S12，当至少有一个数字Y信号存在于次高区时，则控制部分10检查是否有信号存在于最高区。如果有至少一个数字Y信号存在于最高区，则控制部分10控制信号转换部分11将模拟视频信号转换为压缩的数字Y信号并输出该压缩的数字Y信号，这样就减小了随后输入图像信号的对比度电平。在控制部分控制上述操作之后，在操作S14减小对比度电平并将输入的图像信号显示于屏幕上。如果在操作S12没有数字Y信号存在于最高区，则在操作S15，控制部分10保持当前的对比度电平。

现在参考图5，根据本发明的控制亮度电平方法的过程如下所述。

在操作S20，控制部分10从帧缓冲器15或Y计数器19中读取各个帧的数字Y信号信息并计算对应多个信号电平预定区中每一个的数字Y信号。在计算数字Y信号之后，在操作S21，控制部分10检查是否至少有一个数字Y信号存在于图7所示的的次低区。这里的次低区对应着截止电平。在操作S23，如果没有数字Y信号存在于次低区，则控制部分10控制信号转换部分11将模拟视频信号转换为增大的数字Y信号并输出该增大的数字Y信号，这样就增大了亮度电平。在控制部分控制上述操作之后，增大了随后输入的图像信号亮度电平以使输入图像信号可以显示于屏幕上。

在操作S22，当至少有一个数字Y信号存在于次低区时，则控制部分10检查是否有信号存在于最低区。如果有至少一个数字Y信号存在于最低区，则控制部分10控制信号转换部分11将模拟视频信号转换为减小的数字Y信号并发送该压缩的数字Y信号，这样就减小了亮度电平。在控制部分控制上述操作之后，减小了随后输入图像的亮度电平并使输入的图像信号可以显示于屏幕上。如果在操作S22没有数字Y信号存在于最低区，则在操作S25，控制部分10保持当前的亮度电平。

图6所示为根据本发明的显示设备控制对比度电平方法和控制亮度电平方法相结合的屏幕控制方法。如图6所示，在一帧的对比度电平控制完成之后，在操作S30，当时间过去了一定的帧间隔或时间间隔之后，执行下一帧的亮度电平控制。当完成了亮度电平控制并在步骤S31时间过去了一定的帧间隔或时间间隔之后，该方法继续进行对比度控制或在操作S40结束方法。这样，根据不同的模拟视频信号，连续地控制亮度和对比度电平以自动优化屏幕。在图6中，对应图4和图5中操作的各个控制操作使用了相同的参考号且不再重复对其进一步的说明。

如图6中操作S40所示，如果用户想要停止本发明亮度电平和对比度电平的自动控制，例如用户可以使用遥控器上的控制按钮来输入停止命令，其中控制部分10感知响应控制按钮的输入信号并停止对比度电平和亮度电平的自动控制。这样，根据本发明的显示设备就可以向用户提供是否使用对比度电平和或/亮度电平自动控制的选择。

根据本发明显示设备的控制部分10提供了被信号转换部分11放大和/或压缩之后发送的数字Y信号的放大和压缩限制范围，由此避免了显示被过度放大和/或压缩对比度电平的模拟视频信号的不希望屏幕图像以选择性地控制亮度与暗度的比率。这里，放大和压缩的范围限制了重复的次数和幅度；继续了一定次数之后，就限制了放大和压缩的重复次数，且放大和压缩的幅度是记录了初始幅度的连续放大和压缩的有限幅度比率。

所以，可以通过当每一帧至少一个数字Y信号大于饱和电平时增大对比度电平或当每一帧没有数字Y信号达到饱和电平时减小对比度电平来自动建立图像显示的最优对比度电平。

此外，还可以通过当每一帧至少一个数字Y信号低于中止电平时增大亮度电平或当每一帧没有数字Y信号达到中止电平时减小亮度电平来自动建立图像显示的最优亮度电平。

为了确定是否改变对比度或亮度，基于将各个最高、次高、最低以及次低区的数字Y信号的计数与数字1进行比较来对图3-6所示的实施例例子进行说明。即如果一个区中计数为0，则没有数字Y信号存在于这个区，且如果这个区的计数大于1，则数字Y信号就存在于此区。不过，为了确定是否调节图像的对比度和/或亮度，本领域的熟练技术人员还可以认为将用于各自区的计数与各自的大于1的预定数或同一大于1的预定数进行比较。

利用上述结构，根据本发明的显示设备和方法提供了一种基于输入Y信号信息的自动控制方法，由此得到具有最优对比度和亮度的屏幕显示。

尽管给出并说明了几个本发明的实施例，对那些本领域的熟练技术人员而言，在这些实施例中进行不离开本发明原理和实质的修改是可以理解的，本发明的范围由所附权利要求及其等同物确定。

Claims (33)

1.一种显示设备，包括：

信号转换部分，用于将模拟视频信号转换为数字亮度Y信号和/或数字色度(U/V)信号并发送转换的信号；以及

控制部分，用于基于每帧至少一个数字Y信号和预定饱和电平的比较，控制对比度电平，当每帧至少一个数字Y信号超出预定饱和电平时，控制部分增大对比度电平，当每帧没有数字Y信号超过饱和电平时，减小对比度电平，以及控制部分控制信号转换部分来发送放大的或压缩的数字Y信号以便改变对比度电平。

2.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括暂时存储由信号转换部分发送的数字Y信号和数字色度信号的帧缓冲器。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于控制部分基于存储于帧缓冲器的数字Y信号控制对比度电平。

4.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括检测由信号转换部分发送的数字Y信号信息的Y计数器。

5.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变对比度电平。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于控制部分限制数字Y信号增大或减小的各个范围。

7.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于当每帧至少一个数字Y信号低于预定截止电平时，控制部分增大亮度电平。

8.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于当每帧没有数字Y信号低于截止电平时，控制部分减小亮度电平。

9.根据权利要求7所述的显示设备，进一步包括用于暂时存储由信号转换部分发送的数字Y信号和数字色度信号的帧缓冲器。

10.根据权利要求7所述的显示设备，其特征在于控制部分基于保存于帧缓冲器中的数字Y信号值改变亮度电平。

11.根据权利要求7所述的显示设备，进一步包括用于检测信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

12.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变亮度电平。

13.根据权利要求7所述的显示设备，其特征在于控制部分控制信号转换部分发送改变了大小的数字Y信号以改变亮度电平。

14.根据权利要求8所述的显示设备，进一步包括用于暂时存储由信号转换部分发送的数字Y信号和数字色度信号的帧缓冲器。

15.根据权利要求8所述的显示设备，其特征在于控制部分基于保存于帧缓冲器中的数字Y信号值改变亮度电平。

16.根据权利要求8所述的显示设备，进一步包括用于检测信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

17.根据权利要求16所述的显示设备，其特征在于控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变亮度电平。

18.根据权利要求8所述的显示设备，其特征在于控制部分控制信号转换部分发送改变了大小的数字Y信号以改变亮度电平。

19.一种显示设备，包括：

信号转换部分，用于将模拟视频信号转换为数字亮度Y信号和/或数字色度(U/V)信号并发送转换的信号；以及

控制部分，用于基于每帧至少一个数字Y信号和预定截止电平的比较，控制亮度电平，当每帧至少一个数字Y信号处于预定截止电平时，控制部分增大亮度电平；当每帧没有数字Y信号处于预定截止电平时，控制部分减小亮度电平。

20.根据权利要求19所述的显示设备，进一步包括用于暂时存储由信号转换部分发送的数字Y信号和数字色度信号的帧缓冲器。

21.根据权利要求20所述的显示设备，其特征在于控制部分基于保存于帧缓冲器中的数字Y信号值改变亮度电平。

22.根据权利要求19所述的显示设备，进一步包括用于检测信号转换部分输出的数字Y信号信息的Y计数器。

23.根据权利要求22所述的显示设备，其特征在于控制部分基于Y计数器检测到的数字Y信号信息改变亮度电平。

24.根据权利要求19所述的显示设备，其特征在于控制部分控制信号转换部分发送改变了大小的数字Y信号以改变亮度电平。

25.一种控制显示设备图像的方法，包括：

由模拟视频信号产生数字亮度Y信号；

将每一帧的数字Y信号分为多个区域，每一个区域包括多个电平并确定数字Y信号是否对应某个存在的区域；以及

当没有数字Y信号存在于多个区域中的次高区时，增大图像的对比度电平；当至少一个数字Y信号存在于最高区并且至少一个数字Y信号存在于次高区时，减少对比度电平；当至少一个数字Y信号存在于次高区并且没有数字Y信号存在于最高区时，保持当前的对比度电平。

26.根据权利要求25所述的控制显示设备图像的方法，进一步包括：

当没有数字Y信号存在于多个区中的次低区时，减小亮度电平。

27.根据权利要求26所述的控制显示设备图像的方法，进一步包括：

当至少一个数字Y信号存在于各个次低区和最低区时，增大亮度电平。

28.根据权利要求27所述的控制显示设备图像的方法，进一步包括：

当至少一个数字Y信号存在于次低区，而没有数字Y信号存在于最低区时，保持当前的亮度电平。

29.一种控制显示设备图像的方法，包括：

由模拟视频信号产生数字亮度Y信号；

将每一帧的数字Y信号分为多个区域，每一个区域包括多个电平并确定数字Y信号是否对应某个存在的区域；以及

当没有数字Y信号存在于多个区域中的次低区时，增大图像的亮度电平；

当至少一个数字Y信号存在于次低区并且至少一个数字Y信号存在于最低区时，增大亮度电平；以及

当至少一个数字Y信号存在于次低区且没有数字Y信号存在于最低区时，保持当前的亮度电平。

30.一种控制图像的方法，包括：

由模拟视频信号产生数字亮度Y信号；

将每一帧的数字Y信号分为多个区域，每一个区域包括多个电平并计算对应着最高区、次高区、最低区以及次低区的每帧的数字Y信号；

基于数字Y信号处于最高区和次高区的计数调整图像的对比度电平；以及

基于数字Y信号处于最低区和次低区的计数调整图像的亮度电平。

31.根据权利要求30所述的控制图像的方法，其特征在于将电平分为相等的区域。

32.根据权利要求30所述的控制图像的方法，其特征在于图像对比度电平的调节包括：

当处于次高区的数字Y信号计数小于预定值时，增大对比度电平；

当处于最高区和次高区的相应数字Y信号计数等于或大于预定值时，减小对比度电平；以及

当处于次高区的数字Y信号计数等于或大于预定值并且处于最高区数字Y信号的计数小于预定值时，保持当前的对比度电平。

33.根据权利要求30所述的控制图像的方法，其特征在于图像亮度电平的调节包括：

当处于次低区的数字Y信号计数小于预定值时，减小亮度电平；

当处于最低区和次低区的相应数字Y信号计数等于或大于预定值时，增大亮度电平；以及

当处于次低区的数字Y信号计数等于或大于预定值并且处于最低区数字Y信号的计数小于预定值时，保持当前的亮度电平。

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