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CN101779230B - 动态背光适配 - Google Patents

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CN101779230B CN2008801015469A CN200880101546A CN101779230B CN 101779230 B CN101779230 B CN 101779230B CN 2008801015469 A CN2008801015469 A CN 2008801015469A CN 200880101546 A CN200880101546 A CN 200880101546A CN 101779230 B CN101779230 B CN 101779230B
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Abstract

本公开描述了包括一个或多个集成电路的系统(450)的实施例。在该系统的操作过程中，一个或多个集成电路中的接口接收与视频图像相关联的视频信号(412)和给显示视频图像的显示器提供照明的光源的亮度设置(414)。接着，电耦接到输入接口的提取电路(462)基于收到的视频信号计算与视频图像相关联的亮度度量。然后，电耦接到提取电路的分析电路(464)分析亮度度量，以便识别视频图像的一个或多个子集(510、512、560)，并且电耦接到分析电路的强度电路(470)基于亮度设置和与视频图像的子集之一相关联的亮度度量中的第一部分，确定光源的强度设置(418)。注意，视频图像的这个子集包括视频图像中的空间变化视觉信息(510)。另外，电耦接到强度电路的输出接口输出光源的强度设置。

Description

动态背光适配
技术领域
本发明涉及用于动态适配(adapt)用于显示器的背光的技术。更具体地，本发明涉及用于调整视频信号和逐个图像地确定背光强度的电路和方法。
背景技术
紧凑型电子显示器，诸如液晶显示器(LCD)，正日益成为各种电子设备中的流行组件。例如，由于其低价格和良好的性能，这些组件现在被广泛用于诸如膝上计算机的便携电子设备中。
这些LCD中的大多数使用荧光光源或发光二极管(LED)照明。例如，LCD通常以位于显示器之上、之后和/或旁边的冷阴极荧光灯管(CCFL)作为背光照明。如示出了电子设备中的已有显示系统的图1所示，使用位于光源110(诸如CCFL)和显示器116之间的衰减机构114(诸如空间光调制器)来减小由光源110产生的入射到显示器116上的光112的强度。然而，在许多电子设备中电池寿命是一个重要的设计准则，并且由于衰减操作丢弃输出光112，这种衰减操作是低能效的，并且因此不利地影响了电池寿命。注意，在LCD显示器中，在显示器116中包括衰减机构114。
在某些电子设备中，由于在显示器116上显示的视频信号的亮度和光源110的强度设置之间的折衷产生了这种问题。特别地，许多视频图像曝光不足，例如，这些视频图像中的视频信号的峰值亮度值小于对视频信号编码时所允许的最大亮度值。当在视频图像的产生或编码过程中平移(pan)摄像机时，可能会产生这种曝光不足。虽然正确地设置了初始视频图像中的峰值亮度(例如，初始视频图像未曝光不足)，但是摄像机角度的改变可以引起后续视频图像中峰值亮度值的减小。因此，某些电子设备对视频图像中的峰值亮度值进行缩放(从而视频图像不再曝光不足)，并且减小光源110的强度设置，从而减少能耗并且延长电池寿命。
不幸的是，通常难以可靠地确定视频图像的亮度，并且因此难以使用已有技术确定缩放比例。这是由于许多视频图像用黑条，例如视频图像的非画面部分，来编码。这些非画面部分使得视频图像的亮度分析复杂化，并且因此当确定视频信号的亮度和光源110的强度设置之间的折衷时可能产生问题。另外，这些非画面部分还可以产生视觉伪像，这些视觉伪像可能降低在使用电子设备时的整体用户体验。
因此，需要一种便于确定光源的强度设置并且减小察觉到的视觉伪像而不会有上述问题的方法和装置。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种包括一个或多个集成电路的系统。在该系统的操作过程中，所述一个或多个集成电路中的接口接收与视频图像相关联的视频信号，以及给显示所述视频图像的显示器提供照明的光源的亮度设置。接着，电耦接到所述输入接口的提取电路基于接收到的视频信号计算与所述视频图像相关联的亮度度量。然后，电耦接到所述提取电路的分析电路分析所述亮度度量，以便识别所述视频图像的一个或多个子集，并且电耦接到所述分析电路的强度电路基于所述亮度设置和所述亮度度量中与所述视频图像的子集之一相关联的第一部分，确定所述光源的强度设置。注意，视频图像的这个子集包括视频图像中的空间变化视觉信息。另外，电耦接到所述强度电路的输出接口输出所述光源的强度设置。
在某些实施例中，所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述输入接口和所述分析电路的缩放电路。在系统操作过程中，所述缩放电路基于映射函数缩放与所述视频图像的子集相关联的视频信号。所述映射函数基于所述亮度度量的第一部分。另外，所述输出接口电耦接到所述缩放电路，并且输出修改后的视频信号，所述修改后的视频信号包括与所述视频图像的子集相关联的缩放后的视频信号。
注意，可以存在与所述映射函数相关联的失真度量，并且所述光源的强度设置基于所述失真度量。在某些实施例中，所述缩放基于用于衰减光从所述光源到显示所述视频图像的显示器的耦合的机构的动态范围。
在某些实施例中，所述视频图像包括视频帧。
在某些实施例中，所述亮度度量包括所述视频图像中的亮度值的直方图。
在某些实施例中，所述视频图像的所述子集不包括黑条和/或一个或多个行，其中所述黑条和/或一个或多个行与所述视频图像的编码相关联。注意，所述黑条和/或一个或多个行可被包括在视频图像的另一个子集中，所述视频图像的另一个子集包括所述视频图像的未被包括在所述视频图像的所述子集内的剩余部分。另外，可以基于所述亮度度量中与视频图像的所述另一个子集相关联的第二部分，识别所述黑条和/或一个或多个行。例如，所述亮度度量可以包括所述视频图像中的亮度值的直方图，并且所述亮度度量的第二部分中的亮度值可以小于第一预定值，并且具有小于第二预定值的亮度值范围。
在某些实施例中，字幕被叠加在所述非画面部分的至少一个子集上。另外，所述缩放电路(或调整电路)可以缩放相应于所述视频图像的非画面部分的剩余部分的像素的亮度，以便具有大于所述非画面部分的初始亮度值的新亮度值，从而减少所述视频图像中与显示所述视频图像的显示器的背光相关联的用户察觉到的改变。注意，所述非画面部分的剩余部分不包括所述非画面部分的所述子集。
在某些实施例中，所述字幕被动态地产生，并且与所述视频图像相关联。另外，该系统可以将所述字幕和初始视频图像混合，以便产生所述视频图像。
在某些实施例中，基于所述视频图像的非画面部分中的小于一阈值的亮度值，识别相应于所述非画面部分的剩余部分的像素。另外，所述阈值可与所述字幕相关联。另外，在某些实施例中，该系统被配置为识别所述字幕，并且被配置为确定所述阈值(例如，基于所述亮度度量)。
在某些实施例中，所述视频图像被包括在一系列视频图像中，其中在所述一系列视频图像中逐个图像地确定所述强度设置。
在某些实施例中，所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述强度电路和所述输出接口的滤波器。在系统操作过程中，所述滤波器对所述一系列视频图像中的相邻视频图像之间的光源的强度设置的改变进行滤波。例如，所述滤波器可以包括低通滤波器。另外，在某些实施例中，如果所述改变小于第三预定值，所述滤波器对强度设置的改变进行滤波。
在某些实施例中，所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述分析电路的调整电路。在系统操作过程中，所述调整电路调整视频图像的所述另一个子集的亮度。注意，视频图像的所述另一个子集的新亮度提供了衰减与显示所述视频图像的所述另一个子集相关联的噪声的动态余量(headroom)。另外，所述输出接口电耦接到所述调整电路，并且输出修改后的视频信号，所述修改后的视频信号包括视频图像的所述另一个子集的新亮度。
在某些实施例中，对所述亮度的调整将所述视频图像的所述另一个子集的亮度增加至少每平方米1堪德拉。
在某些实施例中，对亮度的调整基于用于衰减光从光源到显示所述视频图像的显示器的耦合的机构的动态范围。
在某些实施例中，所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述强度电路和/或所述分析电路的延迟机构(诸如缓冲器)。在系统操作过程中，所述延迟机构同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
在某些实施例中，所确定的光源的强度设置减小了光源的功率消耗。
在某些实施例中，所述光源包括发光二极管(LED)和/或荧光灯。
另一个实施例提供了一种可由一种系统执行的用于确定光源的强度的方法。在操作过程中，该系统计算与视频图像相关联的亮度度量。接着，该系统基于所述亮度度量识别所述视频图像的子集。然后，该系统基于所述亮度度量的与视频图像的所述子集相关联的第一部分，确定所述光源的强度设置。
另一个实施例提供了另一种可由一种系统执行的用于确定光源的强度的方法。在操作过程中，该系统计算与视频图像相关联的亮度值的直方图。接着，该系统基于该直方图识别所述视频图像的画面部分。然后，该系统基于与视频图像的画面部分相关联的直方图的一部分，确定所述光源的强度设置。
另一个实施例提供了一种可由一种系统执行的用于调整视频图像的所述另一子集的亮度的方法。在操作过程中，该系统计算与所述视频图像相关联的亮度度量。接着，该系统基于所述亮度度量识别视频图像的所述子集和视频图像的所述另一子集。然后，该系统调整视频图像的所述另一子集的亮度，其中视频图像的所述另一子集的新亮度提供了衰减与显示视频图像的所述另一子集相关联的噪声的动态余量。
另一个实施例提供了一种可由一种系统执行的用于缩放视频图像的非画面部分的亮度的方法。在操作过程中，该系统接收视频图像，当被显示时，所述视频图像包括画面部分和非画面部分，其中所述非画面部分具有第一亮度值。接着，该系统缩放所述非画面部分，以便具有大于所述第一亮度值的第二亮度值(例如，新亮度值)，以便减少所述视频图像中的与显示所述视频图像的显示器的背光相关联的用户察觉到的改变。
另一个实施例提供了一种可由一种系统执行的用于同步光源的强度设置和将被显示的当前视频图像的方法。在操作过程中，该系统接收一系列视频图像和/或给显示所述视频图像的显示器提供照明的光源的亮度设置。接着，该系统针对所述一系列视频图像逐个图像地确定所述光源的强度设置，其中给定视频图像的强度基于所述亮度设置和/或被包含在与所述给定视频图像相关联的视频信号中的亮度信息。然后，该系统同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
另一个实施例提供了一种可由一种系统执行的用于确定光源的强度设置的方法。在操作过程中，该系统计算与一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量。接着，该系统基于所述亮度度量识别给定视频图像的所述子集。然后，基于与所述给定视频图像的子集相关联的亮度度量的第一部分，确定所述光源的强度设置。另外，如果所述光源的强度设置相对于与所述一系列视频图像中的至少一个以前的视频图像相关联的以前的强度设置的改变小于第一预定值，则对该改变进行滤波。
另一个实施例提供了另一种可由一种系统执行的用于确定光源的强度设置的方法。在操作过程中，该系统接收一系列视频图像，其中当被显示时，给定视频图像包括画面部分和非画面部分。注意，所述画面部分具有亮度值的直方图。接着，该系统基于所述直方图，逐个图像地确定所述光源的强度设置。然后，该系统选择性地对所述光源的强度设置的改变进行滤波，其中所述选择性滤波基于强度设置从以前的视频图像到当前视频图像的给定改变的幅度。
另一个实施例提供了再一种可由一种系统执行的用于调整视频图像中的一部分的亮度的方法。在操作过程中，该系统接收视频图像，当被显示时，所述视频图像包括画面部分，非画面部分和叠加在所述非画面部分的至少一个子集上的字幕。注意，所述非画面部分具有初始亮度值。接着，该系统缩放相应于视频图像的非画面部分的剩余部分的像素的亮度，以便具有大于所述初始亮度值的新亮度值，从而减少所述视频图像中的与显示所述视频图像的显示器的背光相关联的用户察觉到的改变。另外，注意非画面部分的所述剩余部分不包括非画面部分的所述子集。
另一个实施例提供了与一个或多个上述实施例相关联的一种或多种集成电路。
另一个实施例提供了一种便携设备。该设备可以包括显示器、光源和衰减机构。另外，该便携设备可以包括一个或多个集成电路。
另一个实施例提供了一个或多个附加集成电路。在操作过程中，这些附加集成电路中的一个或多个可以执行上述方法中的至少某些操作。在某些实施例中，所述一个或多个附加集成电路被包括在所述便携设备内。
另一个实施例提供了与一种系统结合使用的计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括相应于上述方法中的至少某些操作的指令。
另一个实施例提供了一种计算机系统。该计算机系统可以执行相应于上述方法中的至少某些操作的指令。另外，这些指令可以包括程序模块中的高层代码和/或由计算机系统中的处理器执行的低层代码。
附图说明
图1是示出了显示系统的方框图；
图2A是示出了根据本发明的实施例的视频图像中的亮度值的直方图的图；
图2B是示出了根据本发明的实施例的视频图像中的亮度值的直方图的图；
图3是示出了根据本发明的实施例的映射函数的图；
图4A是示出了根据本发明的实施例的电路的方框图；
图4B是示出了根据本发明的实施例的电路的方框图；
图5A是示出了根据本发明的实施例的视频图像的画面部分和非画面部分的方框图；
图5B是示出了根据本发明的实施例的视频图像的非画面部分中的亮度值的直方图的图；
图5C是示出了根据本发明的实施例的视频图像的画面部分和非画面部分的方框图；
图6是一系列示出了根据本发明的实施例的一系列视频图像的亮度值的直方图的图；
图7A是示出了根据本发明的实施例的用于确定光源强度的处理的流程图；
图7B是示出了根据本发明的实施例的用于调整视频图像的子集的亮度的处理的流程图；
图7C是示出了根据本发明的实施例的用于确定光源强度的处理的流程图；
图7D是示出了根据本发明的实施例的用于同步光源强度和将被显示的视频图像的处理的流程图；
图7E是示出了根据本发明的实施例的用于调整视频图像的一部分的亮度的处理的流程图；
图8是示出了根据本发明的实施例的计算机系统的方框图；
图9是示出了根据本发明的实施例的数据结构的方框图；和
图10是示出了根据本发明的实施例的数据结构的方框图。
注意，在这些附图中类似的参考标记指示相应的部件。
具体实施方式
给出下面的描述以使得本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，并且在特定应用及其要求的上下文中提供下面的描述。本领域技术人员容易明了对所公开的实施例的各种修改，并且此处定义的一般原理可被应用于其它实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。因此，并非意欲将本发明局限于示出的实施例，而是使本发明符合与此处公开的原理和特征相一致的最宽范围。
描述了硬件、软件和/或使用该硬件和/或软件的处理的实施例。注意，硬件可以包括电路、便携设备、系统(诸如计算机系统)，并且软件可以包括计算机系统使用的计算机程序产品。另外，在某些实施例中，便携设备和/或系统包括所述电路中的一个或多个电路。
可以使用这些电路、设备、系统、计算机程序产品和/或处理来确定诸如发光二极管(LED)和/或荧光灯的光源的强度。具体地，该光源可被用于便携设备和/或系统中的、用于显示一系列视频图像中的视频图像(诸如视频帧)的LCD显示器的背光照明。通过确定一个或多个视频图像中的至少一部分的亮度度量(例如，亮度值的直方图)，可以确定光源的强度。另外，在某些实施例中，基于根据该亮度度量确定的映射函数，缩放与一个或多个视频图像中的至少一部分相关联的视频信号(诸如，亮度值)。
在某些实施例中，分析亮度度量以便识别给定视频图像的非画面部分和/或给定视频图像的画面部分，例如，给定视频图像中包括空间变化视觉信息(spatial varying visual information)的子集。例如，视频图像通常用至少部分地围绕视频图像的画面部分的一个或多个黑行和/或黑条(其可以是水平的也可以不是水平的)来编码。注意，由用户提供的内容，诸如在诸如Internet的网络上找到的内容那样的内容通常会出现这种问题。通过识别给定视频图像的画面部分，可以逐个图像地正确确定光源的强度。因此，可以根据一系列视频图像中的不同图像，逐步(作为时间的函数)改变光源的强度设置。
另外，在某些实施例中，给定视频图像中的非画面部分可以导致视觉伪像。另外，在包括衰减机构114的便携设备和系统中，非画面部分通常被分配有最小亮度值，诸如黑色。不幸的是，该亮度值允许用户察觉到与光源110的脉动相关联的噪声。因此，在某些实施例中，给定视频图像中的非画面部分的亮度被缩放为新的亮度值，该新的亮度值提供了衰减或减少对这种噪声的察觉的动态余量(headroom)。
在某些实施例中，一系列视频图像中的相邻视频图像中的亮度存在大的改变，诸如与从影片中的一个场景到下一个场景的转变相关联的亮度改变。为了防止滤波器不利地平滑掉这些改变，可以选择性地禁止针对给定视频图像对光源强度的改变的滤波。另外，在某些实施例中，使用缓冲器同步光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
通过逐个图像地确定光源的强度设置，这些技术便于减少光源的能耗。在示例性实施例中，与光源相关联的能源节省可以在15％-50％之间。这种减少提供了便携设备和/或系统设计的附加自由度。例如，使用这些技术，便携设备可以：具有更小的电池、提供更长的回放时间和/或包括更大的显示器。
这些技术可被用于各种便携设备和/或系统。例如，所述便携设备和/或系统可以包括：个人计算机、膝上计算机、蜂窝电话、个人数字助理、MP3播放器和/或包括背光显示器的另一种设备。
现在描述根据本发明的实施例的用于确定光源强度的技术。在下面的实施例中，使用给定视频图像中的亮度值的直方图作为对亮度度量的说明，根据该亮度度量确定光源的强度。然而，在其它实施例中，与直方图相分离地或是与直方图相结合地使用一个或多个附加的亮度度量。
图2A给出了图200，图200示出了视频图像(诸如视频帧)中的亮度值的直方图210的实施例，该图被绘制为作为亮度值212的函数的计数的数目214。注意，初始直方图210-1中的峰值亮度值小于对视频图像编码时所允许的亮度值的最大值216。例如，该峰值可与灰度级202相关联，并且最大值216可与灰度级255相关联。如果显示视频图像的显示器的伽马校正是2.2，与峰值相关联的亮度是最大值216的大约60％。因此，视频图像曝光不足。通常在平移过程中发生这种常见现象。具体地，例如，虽然与影片中的一个场景相关联的一系列视频图像中的初始视频图像具有正确的曝光，当平移摄像机时，后续视频图像可能曝光不足。
在显示系统，诸如，包括LCD显示器(并且更一般地，包括图1中的衰减机构114的那些显示系统)的那些显示系统中，由于将通过衰减机构114(图1)减小由给显示器116(图1)提供照明的光源110(图1)输出的光，所以曝光不足的视频图像浪费了电能。
然而，这提供了在保持整体图像质量的同时节省电能的机会。具体地，可缩放视频图像中的至少一部分中的亮度值直至最大值216(例如，通过重新定义灰度级别)或甚至超出最大值216(如下所述)。这以图2A中的直方图210-2示出。注意，然后减小光源的强度设置(例如，通过改变LED的占空比或电流)，从而直方图210-2中的峰值和该强度设置的乘积近似与缩放之前的相同。在视频图像最初40％曝光不足的实施例中，这种技术提供了将与光源相关联的能耗减少近似40％-即，充分的节能-的能力。
虽然前面的例子缩放整个视频图像的亮度，在某些实施例中，可对视频图像的一部分进行缩放。例如，如图2B所示，图2B给出了示出视频图像中的亮度值的直方图210的实施例的图230，可以缩放与直方图210-1中的一部分相关联的视频图像中的亮度值，以便产生直方图210-3。注意，可以通过跟踪与对直方图210-1的给定贡献相关联的位置(诸如像素或行号)，来便于缩放与直方图210-1的该部分相关联的亮度值。一般而言，视频图像中的被缩放的部分(并且因此，直方图中的该部分)可以基于直方图中值的分布，诸如：加权平均、该分布的一个或多个时刻和/或峰值。
另外，在某些实施例中，这种缩放可以是非线性的，并且可以基于映射函数(下面参考图3进一步描述)。例如，可将视频图像中与直方图中的一部分相关联的亮度值缩放为大于最大值216的值，这便于缩放饱和的视频图像(例如，这样的视频图像：其最初具有峰值等于最大值216的亮度值的直方图)。然后，可以应用非线性压缩，以便确保视频图像中的亮度值(并且，因此直方图中的亮度值)小于最大值216。
注意，虽然图2A和2B示出了给定视频图像的亮度值的缩放，这些技术可被应用于一系列视频图像。在某些实施例中，根据一系列视频图像中的给定视频图像的亮度值直方图，逐个图像地确定缩放比例和光源的强度。在示例性实施例中，首先基于给定视频图像的直方图确定缩放比例，然后基于该缩放比例确定强度设置(例如，使用映射函数，诸如下面参考图3描述的映射函数)。在其它实施例中，首先基于给定视频图像的直方图确定强度设置，然后基于用于该视频图像的强度设置确定缩放比例。
图3给出了图300，图300示出了执行从输入亮度值312(直到最大318的亮度值)到输出亮度值314的映射的映射函数310的实施例。一般而言，映射函数310包括与斜率316-1相关联的线性部分以及与斜率316-2相关联的非线性部分。注意，通常非线性部分(一个或多个)可以在映射函数310中的任意位置(一个或多个)。在视频图像曝光不足的示例性实施例中，斜率316-1大于1并且斜率316-2为0。
注意，对于可以根据给定视频图像的至少一部分的亮度值直方图确定的给定映射函数，可能存在相关联的失真度量。例如，映射函数310可以实现视频图像的一部分中的亮度值的非线性缩放，并且失真度量可以是由于这种映射操作而失真的视频图像的百分比。
在某些实施例中，用于给定视频图像的光源的强度设置至少部分地基于相关联的失真度量。例如，可以根据给定视频图像中的至少一部分的亮度值直方图确定映射函数310，从而相关联的失真度量(诸如，给定视频图像中的失真百分比)小于预定值，诸如10％。然后，可以根据与映射函数310相关联的直方图的缩放比例确定光源的强度设置。注意，在某些实施例中，缩放比例(并且因此，强度设置)至少部分地基于衰减机构114(图1)的动态范围，诸如灰度级数目。另外，注意在某些实施例中，在包括与所述显示器相关联的伽马校正的作用之后，对灰度值或亮度值应用缩放。
现在描述根据本发明的实施例的、可用于确定一系列视频图像中的给定视频图像的强度设置的一个或多个电路或电路中的子电路。这些电路或子电路可被包括在一个或多个集成电路中。另外，所述一个或多个集成电路可被包括在设备(诸如包括显示系统的便携设备)和/或系统(诸如计算机系统)中。
图4A给出了示出电路410的实施例400的方框图。该电路接收与一系列视频图像中的给定视频图像相关联的视频信号412(诸如RGB)，并且输出修改后的视频信号416和针对给定视频图像的光源的强度设置418。注意，修改后的视频信号416可以包括给定视频图像的至少一部分的缩放后的亮度值。另外，在某些实施例中，电路410接收与一系列视频图像中的具有不同格式的，诸如YUV，视频图像相关联的信息。
在某些实施例中，电路410接收可选亮度设置414。例如，亮度设置414可以是光源的由用户提供的亮度设置(诸如50％)。在这些实施例中，强度设置418可以是亮度设置414和强度设置(诸如缩放值)的乘积，其中所述强度设置是基于给定视频图像的亮度值的直方图和/或给定视频图像的亮度值的直方图的缩放比例确定的。另外，如果按照相应于亮度设置的因子减小了强度设置418，可以按照该因子的倒数调整亮度值的直方图的缩放比例(例如，图3中的映射函数310)，从而直方图中的峰值和强度设置418的乘积近似为恒定。基于亮度设置414的这种补偿可以防止在显示给定视频图像时引入视觉伪像。
另外，在某些实施例中，强度设置的确定基于一个或多个附加输入，包括：可接受的失真度量、节能目标、伽马校正(并且更一般地，与显示器相关联的饱和度提高因子)、对比度改进因子、将被缩放的视频图像的一部分(并且因此亮度值直方图的一部分)和/或滤波时间常数。
图4B给出了示出电路450的实施例的方框图。该电路包括电耦接到直方图提取电路462和缩放电路466的、用于接收与给定视频图像相关联的视频信号412的接口(未示出)。在某些实施例中，电路450可选择地接收亮度设置414。
直方图提取电路462基于视频信号412中的至少一些，例如，基于给定视频图像的至少一部分，计算亮度值直方图。在示例性实施例中，根据整个给定视频图像确定直方图。
然后，直方图分析电路464分析该直方图，以便识别给定视频图像中的一个或多个子集。例如，可以基于亮度值直方图的相关部分识别给定视频图像中的画面部分和/或非画面部分(如下面参考图5A和5B进一步描述的)。一般而言，给定视频图像的画面部分(一个或多个)包括空间变化视觉信息，并且非画面部分(一个或多个)包括给定视频图像中的剩余部分。在某些实施例中，使用直方图分析电路464确定给定视频图像的画面部分的大小。另外，在某些实施例中，使用直方图分析电路464识别给定视频图像中的非画面部分(一个或多个)中的一个或多个字幕(如下面参考图5C进一步描述的)。
使用直方图中与给定视频图像的一个或多个子集相关联的部分(一个或多个)，缩放电路466可以确定给定视频图像的所述部分(一个或多个)的缩放比例，并且因此确定直方图的缩放比例。例如，缩放电路466可以确定用于给定视频图像的映射函数310(图3)，并且可以基于该映射函数缩放视频信号412中的亮度值。然后，缩放信息可被提供给强度计算电路470，该强度计算电路470使用该信息逐个图像地确定光源的强度设置418。如前所述，在某些实施例中，这种确定还可以基于可选亮度设置414。另外，输出接口(未示出)可以输出修改后的视频信号416和/或强度设置418。
在示例性实施例中，给定视频图像的非画面部分(一个或多个)可以包括一个或多个黑行和/或一个或多个黑条(此后出于简便起见被称为黑条)。通常以与显示系统的光泄漏相关联的最小亮度值显示黑条(诸如1.9尼特)。不幸的是，该最小值不能提供允许所显示的视频图像的适配以便掩盖背光的脉动的足够的动态余量。
因此，在某些实施例中，使用可选黑条调整或补偿电路474，以便调整给定视频图像的非画面部分(一个或多个)的亮度。给定视频图像的非画面部分(一个或多个)的新亮度值提供了衰减与给定视频图像的显示相关联的噪声的动态范围。特别地，显示器现在具有用于抑止与脉动相关联的光泄漏的反转能级。注意，在某些实施例中，视频图像包括一个或多个字幕，并且在对非画面部分(一个或多个)的调整过程中，与字幕相关联的非画面部分(一个或多个)中的像素的亮度值可以不改变(如下面参考图5C进一步讨论的)。然而，可以以与视频图像的画面部分中的像素的亮度值相同的方式缩放与一个或多个字幕相关联的像素的亮度值。
在示例性实施例中，一个或多个黑条的灰度值可从0增加到6-10(相对于最大值255)或至少1堪德拉每平方米的亮度增加。结合典型显示系统中的伽马校正和光泄漏，该调整可以将一个或多个黑条的亮度增加大约因子2，其表示黑条的亮度和对背光脉动的感知之间的折衷。
在某些实施例中，电路450包括可选滤波器/驱动器电路472。这个电路可用于对一系列视频图像中的相邻视频图像之间的强度设置418的改变进行滤波、平滑和/或平均。这种滤波可以提供有系统的亚松弛(under-relaxation)，从而限制从一个图像到另一个图像的强度设置418的改变(例如，将改变分散在若干帧上)。另外，可以使用滤波以便应用高级时间滤波，从而减少或消除闪烁伪像，和/或通过掩蔽或消除这种伪像，便于提供更大的功率减小。在示例性实施例中，由滤波器/驱动器电路472执行的滤波包括低通滤波。另外，在示例性实施例中，在2、4或10个视频帧上进行滤波或平均。注意，基于强度设置的改变方向和/或强度设置的改变幅度，与滤波相关联的时间常数可以不同。
在某些实施例中，滤波器/驱动器电路472将数字控制值映射到驱动LED光源的输出电流。这种数字控制值可以具有7或8位。
注意，根据改变的符号，滤波可以是不对称的。具体地，如果对于给定视频图像强度设置418减小，这可使用衰减机构114(图1)实现而不会产生视觉伪像，其代价是少数视频图像的略微较高的功率消耗。然而，如果对于给定视频图像提高强度设置418，如果不对强度设置418的改变进行滤波，可能出现视觉伪像。
当确定视频信号412的缩放比例时可能出现这些伪像。回想可以基于这个缩放比例确定强度设置418。然而，当应用滤波时，由于缩放比例的计算和强度设置418的相关确定之间可能存在失配，需要基于从滤波器/驱动器电路472输出的强度设置418修改缩放比例。注意，这些失配可以与分量失配、缺乏可预测性和/或非线性相关联。因此，滤波可以减少与和这些失配相关联的、给定视频图像的缩放比例中的误差相关联的视觉伪像的察觉。
注意，在某些实施例中，如果存在大的强度设置418的改变，诸如与从影片中的一个场景到下一个场景的转变相关联的改变，可以选择性地禁止滤波。例如，如果亮度值直方图中的峰值在相邻视频图像之间增加了50％，可以选择性地禁止滤波。下面参考图6进一步对其进行描述。
在某些实施例中，电路450使用前馈技术以便同步强度设置418和与将被显示的当前视频图像相关联的修改后的视频信号416。例如，电路450可以包括一个或多个可选延迟电路468(诸如存储器缓冲器)，可选择的延迟电路468延迟修改后的视频信号416和/或强度设置418，从而同步这些信号。在示例性实施例中，该延迟至少和与给定视频图像相关联的时间间隔一样长。
注意，在某些实施例中，电路400(图4A)和/或450包括较少的组件或附加的组件。例如，可以使用控制逻辑476控制电路450中的功能，控制逻辑476可以使用存储在可选存储器478中的信息。在某些实施例中，直方图分析电路464确定缩放比例和光源的强度设置，然后将缩放比例和光源的强度设置分别提供给缩放电路466和强度计算电路470以便执行。
另外，两个或更多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。在某些实施例中，可以用软件实现电路400(图4A)和/或450中的某些或全部功能。
现在将进一步描述根据本发明的实施例的对给定视频图像的画面部分和非画面部分的识别。图5A给出了示出了视频图像500的画面部分510和非画面部分512的实施例的方框图。如前所述，非画面部分512可以包括一个或多个黑行和/或一个或多个黑条。然而，注意非画面部分512可以是水平的或可以不是水平的。例如，非画面部分512可以是垂直的。
可以使用亮度值的相关直方图识别给定视频图像的非画面部分512。这被示出在图5B中，图5B给出了图530，图530示出了视频图像的非画面部分中的亮度值的直方图的实施例，该图被绘制为作为亮度值540的函数的计数的数目542。该直方图可以具有小于预定值的最大亮度值544，以及小于另一个预定值的值范围546。例如，最大值544可以是灰度值20，或具有2.2的伽马校正-最大亮度值的0.37％的亮度值。
在某些实施例中，给定视频图像的一个或多个非画面部分512包括一个或多个字幕(或更一般地，重叠的文本或字符)。例如，字幕可被动态产生并且与视频图像相关联。另外，在某些实施例中，一种组件(诸如图4A中的电路410)可以混合字幕和初始视频图像，以便产生视频图像。另外，在某些实施例中，字幕可被包括在由该组件接收的视频图像内(例如，字幕已被嵌入到视频图像中)。
图5C给出了一个方框图，该方框图示出了视频图像550的画面部分510和非画面部分512，其中包括非画面部分512-3中的字幕560。当调整非画面部分的亮度时，相应于字幕560的像素的亮度可以不改变，从而保持字幕的预期内容。特别地，如果字幕560具有大于一阈值或最小值的亮度，则视频图像中的相应像素已经具有衰减与给定视频图像的显示相关联的噪声，诸如与背光的脉动相关联的噪声，的足够的动态余量。因此，这些像素的亮度可以保持不变，或可以与画面部分510中的像素相同的方式被修改(按照需要)。然而，注意与字幕560相关联的像素的亮度值可以以和视频图像的画面部分510中的像素的亮度值相同的方式被缩放。
在某些实施例中，基于视频图像的非画面部分中的小于该阈值的亮度值，识别相应于非画面部分512-3的剩余部分的像素。在相应于视频图像的时间数据流中，可以逐个像素地重写这些像素，以便调整其亮度值。
另外，该阈值可以与字幕560相关联。例如，如果字幕560被动态产生和/或与初始视频图像混合，与字幕560相关联的亮度和/或颜色内容可以是已知的。因此，该阈值可以等于字幕560中的像素的亮度值或与字幕560中的像素的亮度值相关。在示例性实施例中，字幕560中的符号可以具有两个亮度值，并且该阈值可以是这两个值中较小的一个。可替换地或附加地，在某些实施例中，该组件被配置为识别字幕560，并且被配置为确定该阈值(例如，基于亮度值的直方图)。例如，该阈值可以最大值255之外的灰度级180。注意，在某些实施例中，取代亮度阈值，可以存在与视频图像中的颜色内容(或颜色分量)相关联的三个阈值。
现在进一步描述根据本发明的实施例的对一系列视频图像中的强度设置418(图4A和4B)进行的滤波。图6给出了一系列图600，图600示出了接收到的一系列视频图像(在视频信号的任意缩放之前)的亮度值的直方图610的实施例，该图被绘制为作为亮度值612的函数的计数的数目614。转变616指示直方图610-3中的亮度峰值相对于直方图610-2的大的改变。如前所述，在某些实施例中，当发生这种大的改变时禁止对强度设置418(图4A和4B)的滤波，从而允许要在当前视频图像中显示的全亮度改变。
现在描述根据本发明的实施例的与上述技术相关联的处理。图7A给出了示出了可由一种系统执行的、用于确定光源的强度的处理700的流程图。在操作过程中，该系统计算与视频图像相关联的亮度度量(710)。接着，该系统基于该亮度度量识别视频图像的子集(712)，其中视频图像的所述子集包括视频图像中的空间变化视觉信息。
然后，该系统基于亮度度量中与视频图像的所述子集相关联的第一部分确定光源的强度设置(714)，其中所述光源被配置为给被配置为显示该视频图像的显示器提供照明。另外，在某些实施例中，该系统可选择地基于映射函数缩放与视频图像的所述子集相关联的视频信号(716)，其中所述映射函数基于所述亮度度量的第一部分。
在示例性实施例中，所述亮度度量包括与视频图像相关联的亮度值的直方图，并且视频图像的所述子集包括视频图像的画面部分。因此，亮度度量的第一部分可以包括直方图中与视频图像的画面部分相关联的部分。
图7B是示出了可由一种系统执行的、用于调整视频图像的子集的亮度的处理730的流程图。在操作过程中，该系统计算与视频图像相关联的亮度度量(710)。接着，该系统基于亮度度量识别视频图像的第一子集和视频图像的第二子集(740)，其中视频图像的第一子集包括视频图像中的空间变化视觉信息，并且视频图像的第二子集包括视频图像的剩余部分。然后，该系统调整视频图像的第二子集的亮度(742)，其中视频图像的第二子集的新亮度提供了衰减与显示视频图像的第二子集相关联的噪声的动态余量。
在示例性实施例中，视频图像的第二子集包括视频图像的一个或多个非画面部分，诸如一个或多个黑条。因此，通过将视频图像的非画面部分(一个或多个)的亮度值缩放为大于以前的亮度值，可以减少对视频图像中的与显示该视频图像的显示器的背光相关联的改变的察觉。
图7C给出了示出了可由一种系统执行的、用于确定光源的强度的处理750的流程图。在操作过程中，该系统计算与一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量(760)。接着，该系统基于该亮度度量识别给定视频图像的子集(762)，其中给定视频图像的所述子集包括给定视频图像中的空间变化视觉信息。
然后，该系统基于所述亮度度量中的与给定视频图像的所述子集相关联的第一部分确定光源的强度设置(764)，其中所述光源给显示所述一系列视频图像的显示器提供照明。另外，如果光源的强度设置相对于与所述一系列视频图像中的至少前一个视频图像相关联的前一个强度设置的改变小于第一预定值，该系统对所述改变进行滤波(766)。
在某些实施例中，该系统可选择地基于映射函数缩放与视频图像的所述子集相关联的视频信号(716)，其中所述映射函数基于所述亮度度量的第一部分。
图7D给出了示出了可由一种系统执行的、用于同步光源的强度和将被显示的视频图像的处理770的流程图。在操作过程中，该系统接收一系列视频图像和/或给显示所述视频图像的显示器提供照明的光源的亮度设置(780)，其中所述一系列视频图像包括视频信号。接着，该系统针对所述一系列视频图像逐个图像地确定光源的强度设置(782)，其中给定视频图像的强度基于所述亮度设置和/或包含在与给定视频图像相关联的视频信号中的亮度信息。然后，该系统同步光源的强度设置和将被显示的当前视频图像(784)。
图7E给出了示出了可由一种系统执行的、用于调整视频图像的子集的亮度的处理790的流程图。在操作过程中，该系统接收视频图像(792)，当被显示时，所述视频图像包括画面部分、非画面部分和重叠在所述非画面部分的至少一个子集上的字幕。注意，所述非画面部分具有初始亮度值。接着，该系统缩放与视频图像的非画面部分的剩余部分相对应的像素的亮度，以便具有大于所述初始亮度值的新亮度值(794)，从而减少所述视频图像中与显示所述视频图像的显示器的背光相关联的用户察觉到的改变。另外，注意非画面部分的所述剩余部分不包括非画面部分的所述子集。
注意，在处理700(图7A)、730(图7B)、750(图7C)、770(图7D)和/或790的某些实施例中，可以存在附加的或更少的操作，可以改变操作的顺序和/或两个或更多个操作可被组合到单个操作中。
现在描述根据本发明的实施例的用于实现这些技术的计算机系统。图8给出了示出了计算机系统800的实施例的方框图。计算机系统800可以包括：一个或多个处理器810、通信接口812、用户接口814、和将这些组件电耦接在一起的一个或多个信号线822。注意，所述一个或多个处理单元810可以支持并行处理和/或多线程操作，通信接口812可以具有永久通信连接，并且一个或多个信号线822可以组成通信总线。另外，用户接口814可以包括：显示器816、键盘818和/或指示设备820，诸如鼠标。
计算机系统800中的存储器824可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。更具体地，存储器824可以包括：ROM、RAM、EPROM、EEPROM、FLASH、一个或多个智能卡、一个或多个磁盘存储设备和/或一个或多个光学存储设备。存储器824可以存储包括用于处理各种基础系统服务以便执行依赖于硬件的任务的程序(或指令集合)的操作系统826。存储器824还可以在通信模块828中存储通信程序(或指令集合)。这些通信程序可用于与一个或多个计算机和/或服务器通信，所述计算机和/或服务器包括相对于计算机系统800位于远方的计算机和/或服务器。
存储器824可以包括多个程序模块(或指令集合)，包括：自适应模块830(或指令集合)、亮度度量模块836(或指令集合)、分析模块844(或指令集合)、强度计算模块846(或指令集合)、缩放模块850(或指令集合)、滤波模块858(或指令集合)和/或亮度模块860(或指令集合)。自适应模块830可以监管强度设置(一个或多个)848的确定。
具体地，亮度度量模块836可以基于一个或多个视频图像832(诸如，视频图像A 834-1和/或视频图像B 834-2)，计算一个或多个亮度度量(未示出)，并且分析模块844可以识别视频图像832中的一个或多个的一个或多个子集。然后，缩放模块850可以确定和/或使用映射函数(一个或多个)852来缩放视频图像832中的一个或多个，从而产生一个或多个修改后的视频图像840(诸如，视频图像A 842-1和/或视频图像B 842-2)。注意，映射函数(一个或多个)852可以至少部分地基于失真度量854和/或显示器816中的或与显示器816相关联的衰减机构的衰减范围856。
基于修改后的视频图像840(或等同地，基于映射函数852中的一个或多个)和可选择的亮度设置838，强度计算模块846可以确定强度设置(一个或多个)848。另外，滤波模块858可以对强度设置(一个或多个)848的改变进行滤波，并且亮度模块860可以调整一个或多个视频图像832中的非画面部分的亮度。
存储器824中的各种模块中的指令可以以高级程序语言、面向对象的编程语言和/或汇编或机器语言来实现。该编程语言可被编译或解释，例如，可配置为或被配置为由一个或多个处理单元810执行。从而，所述指令可以包括程序模块中的高级代码和/或由计算机系统800中的处理器810执行的低级代码。
虽然计算机系统800被示出为具有若干离散组件，图8旨在提供可以出现在计算机系统800内的各种特征的功能性描述，而不是作为此处描述的实施例的结构原理图。实际上，如本领域的普通技术人员将会认识到的那样，计算机系统800的功能可被分布在大量服务器或计算机上，各组服务器或计算机执行特定的功能子集。在某些实施例中，计算机系统800的某些或所有功能可被实现在一个或多个ASIC和/或一个或多个数字信号处理器DSP内。
计算机系统800可以包括更少组件或附加组件。另外，两个或更多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。在某些实施例中，如本领域公知的，计算机系统800的功能可被较多地以硬件并且较少地以软件实现，或较少地以硬件并且较多地以软件实现。
现在描述根据本发明的实施例的可用于计算机系统800的数据结构。图9给出了示出了数据结构900的实施例的方框图。该数据结构可以包括用于亮度值的一个或多个直方图910的信息。给定直方图，诸如910-1，可以包括计数的多个数量914和相关联的亮度值912。
图10给出了示出了数据结构1000的实施例的方框图。这种数据结构可以包括映射函数1010。给定映射函数，诸如映射函数1010-1，可以包括多对输入值1012和输出值1014，诸如输入值1012-1和输出值1014-1。
注意，在数据结构900(图9)和/或1000的某些实施例中，可以存在更少或附加的组件。另外，两个或多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。
虽然在前面的实施例中使用亮度进行了说明，但是在其它实施例中，这些技术可被应用于视频图像的一个或多个附加分量，诸如一个或多个颜色信号。
仅仅出于说明和描述的目的给出对本发明的实施例的上述描述。它们并非意欲是独有的，或将本发明局限于公开的形式。因此，本领域中的技术人员将明了许多修改和变型。另外，上述公开并非意欲限制本发明。本发明的范围由所附的权利要求限定。

Claims (18)

1.一种包括一个或多个集成电路的系统，其中所述一个或多个集成电路包括：
输入接口，被配置为接收光源的亮度设置以及与一系列视频图像相关联的视频信号，所述光源被配置为给显示器提供照明，并且所述显示器被配置为显示所述视频图像；
电耦接到所述输入接口的提取电路，所述提取电路操作为基于接收到的视频信号，计算与所述一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量；
电耦接到所述提取电路的强度电路，所述强度电路被配置为针对所述一系列视频图像逐个图像地确定所述光源的强度设置，其中给定视频图像的强度基于所述亮度设置和所述亮度度量中与所述视频图像的子集相关联的第一部分；
电耦接到所述输入接口和所述强度电路的缩放电路，所述缩放电路被配置为利用映射函数来缩放针对所述视频图像的子集的视频信号，所述映射函数是根据与所述视频图像相关联的亮度度量的所述第一部分生成的，所述映射函数包括具有缩放值的第一斜率的线性部分和具有缩放值的第二斜率的非线性部分；以及
电耦接到所述强度电路的缓冲器，所述缓冲器被配置为同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述给定视频图像包括视频帧。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述光源的所确定的强度设置减小了所述光源的功耗。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述光源包括发光二极管。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述光源包括荧光灯。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述亮度度量包括所述给定视频图像中的亮度值的直方图。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括计算机系统。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括便携电子设备。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述强度电路和所述缓冲器的滤波器，所述滤波器被配置为基于所述光源针对给定视频图像的强度设置相对于与所述一系列视频图像中的至少一个以前的视频图像相关联的以前的强度设置的改变的幅度和方向，对所述强度设置的改变进行滤波。
10.一种使用一个或多个集成电路来同步光源的强度设置和将被显示的给定视频图像的方法，包括：
接收光源的亮度设置以及与一系列视频图像相关联的视频信号，所述光源被配置为给显示器提供照明，并且所述显示器被配置为显示所述视频图像；
基于接收到的视频信号，计算与所述一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量；
通过所述一个或多个集成电路来针对所述一系列视频图像逐个图像地确定所述光源的强度设置，其中所述给定视频图像的强度基于所述亮度设置和所述亮度度量中与所述视频图像的子集相关联的第一部分；
利用映射函数来缩放针对所述视频图像的子集的视频信号，所述映射函数是根据与所述视频图像相关联的亮度度量的所述第一部分生成的，所述映射函数包括具有缩放值的第一斜率的线性部分和具有缩放值的第二斜率的非线性部分；以及
同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述光源的所确定的强度设置减小了所述光源的功耗。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述亮度度量包括所述给定视频图像中的亮度值的直方图。
13.一种用于同步光源的强度设置和将被显示的给定视频图像的系统，所述系统包括：
用于接收光源的亮度设置以及与一系列视频图像相关联的视频信号的装置，所述光源被配置为给显示器提供照明，并且所述显示器被配置为显示所述视频图像；
用于基于接收到的视频信号计算与所述一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量的装置；
用于针对所述一系列视频图像逐个图像地确定所述光源的强度设置的装置，其中所述给定视频图像的强度基于所述亮度设置和所述亮度度量中与所述视频图像的子集相关联的第一部分；
用于利用映射函数来缩放针对所述视频图像的子集的视频信号的装置，所述映射函数是根据与所述视频图像相关联的亮度度量的所述第一部分生成的，所述映射函数包括具有缩放值的第一斜率的线性部分和具有缩放值的第二斜率的非线性部分；以及
用于同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像的装置。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述光源的所确定的强度设置减小了所述光源的功耗。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述亮度度量包括所述给定视频图像中的亮度值的直方图。
16.一种同步光源的强度设置和将被显示的给定视频图像的方法，包括：
接收光源的亮度设置以及与一系列视频图像相关联的视频信号，所述光源被配置为给显示器提供照明，并且所述显示器被配置为显示所述视频图像；
基于接收到的视频信号，计算与所述一系列视频图像中的给定视频图像相关联的亮度度量；
针对所述一系列视频图像逐个图像地确定所述光源的强度设置，其中所述给定视频图像的强度基于所述亮度设置和所述亮度度量中与所述视频图像的子集相关联的第一部分；
利用映射函数来缩放针对所述视频图像的子集的视频信号，所述映射函数是根据与所述视频图像相关联的亮度度量的所述第一部分生成的，所述映射函数包括具有缩放值的第一斜率的线性部分和具有缩放值的第二斜率的非线性部分；以及
同步所述光源的强度设置和将被显示的当前视频图像。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述光源的所确定的强度设置减小了所述光源的功耗。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述亮度度量包括所述给定视频图像中的亮度值的直方图。
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