影像亮度调整方法

技术领域

本发明涉及影像亮度调整方法，特别涉及可根据帧率动态调整影像亮度的影像亮度调整方法。

背景技术

随着科技的发达，游戏在各种电子装置上的普及度也越来越高。某些电子装置包含GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)来绘制游戏画面，然后将游戏画面传送到显示器来播放。然而，显示器的帧刷新率(显示器帧率)以及GPU的帧率若不同步时，会有画面撕裂的问题。为了解决这个问题，通常会变动显示器帧率来跟GPU的帧率同步。然而，显示器在高帧率时通常会有较高的亮度(luminance)，而在低频率时会有较低的亮度。因此，若显示器的帧率一直变动，则显示画面会有闪烁(flicker)的问题。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种可动态调整影像亮度的影像亮度调整方法。

本发明一实施例公开了一种影像亮度调整方法，包含：(a)根据至少一个第一输入影像计算或预测出第一输入帧率；(b)根据第一亮度曲线以及所述第一输入帧率产生第一亮度，所述第一亮度曲线对应第一帧率；(c)根据第二亮度曲线以及所述第一输入帧率产生第二亮度，所述第二亮度曲线对应第二帧率；(d)根据所述第一输入帧率，以及所述第一亮度与所述第二亮度间的亮度差异，来产生第一亮度补偿曲线；以及(e)根据所述第一亮度补偿曲线设定具有所述第一输入帧率的至少一个第二输入影像的第一补偿亮度。

如前所述，本发明提供的影像亮度调整方法以及影像亮度调整装置可动态地调整影像亮度，以降低影像在不同帧率时的亮度差异，来改善现有技术中的闪烁问题。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的影像亮度调整方法的示意图。

图2以及图3示出了根据本发明实施例的如何计算帧率的示意图。

图4、图5以及图6示出了根据本发明实施例的产生亮度补偿曲线的示意图。

图7以及图8示出了根据本发明不同实施例的影像亮度调整方法的流程图。

图9示出了根据本发明一实施例的，可施行本发明提供的影像亮度调整方法的影像亮度调整装置的框图。

具体实施方式

以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，各实施例中的元件可通过硬件(例如装置或电路)或是固件(例如微处理器中写入至少一个程序)来实施。此外，以下描述中的“第一”、“第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、数据、信号或步骤，并非用于限定其次序。举例来说，第一装置和第二装置可为具有相同结构但为不同的装置。此外，在以下实施例中，影像是指由GPU绘制并传给显示器准备显示的影像。然而，以下所公开的概念可以套用在任何可处理影像的电子装置上。

图1示出了根据本发明一实施例的影像亮度调整方法的示意图。如图1所示，在调整前，当影像具有高帧率时，会有较高的亮度，而当影像具有低帧率时，会有较低的亮度。因此，本发明通过一些调整机制，来减少高帧率时与低帧率时的亮度差异。在一个实施例中，让高帧率时与低帧率时的亮度相等。可利用多种方式来达到这样的功效，例如，可以将高帧率时的亮度降低但低帧率时的亮度不变，或是高帧率时的亮度不变但增加低帧率时的亮度，或是将高帧率时的亮度降低至预定亮度而低帧率时的亮度也增加至预定亮度。以下将详细说明相关步骤。

图2以及图3示出了根据本发明实施例的如何计算帧率的示意图。在图2以及图3中，横轴是指GPU传送帧或显示器显示帧的时间轴。在图2的实施例中，根据连续两个Vsync间的时间区间来计算该第一输入帧率。详细言之，在图2中，帧F_L1、F_L2表示对应低帧率的帧，而帧F_H1、F_H2、F_H3表示对应高帧率的帧。无论帧是对应哪一种帧率，在帧开始传输前都会有Vsync信号，帧对应低帧率时，其连续的两个Vsync信号的时间间隔较长。相反的，帧对应高帧率时，其连续的两个Vsync信号的时间间隔较短。以图2为例，帧F_L1前后两个Vsync信号V_SL1和V_SL2间的时间间隔T_V1要比帧F_H1前后两个Vsync信号V_SH1和V_SH2间的时间间隔T_V2要长。因此，通过计算连续的两个Vsync信号的时间间隔，可以计算出当前影像的帧率。

在图3的实施例中，根据Vsync信号的前肩(front porch)来计算帧率。前肩是指帧数据的末端跟最靠近的Vsync信号的时间间隔。例如，在图3中，时间间隔T_FP1即为Vsync信号V_SL2的前肩。帧对应低帧率时，其对应的前肩时间间隔较长。相反的，帧对应高帧率时，其对应的前肩时间间隔较短。以图3为例，时间间隔T_FP1要比时间间隔T_FP2来得长。因此，可通过测量前肩的时间间隔长度来计算帧率。

在一实施例中，根据前肩的完整时间区间来计算帧率。以图3为例，计算完整的时间间隔T_FP1后(例如从帧F_L1结束后计算直到侦测到Vsync信号V_SL2)，再根据其计算帧率。在另一实施例中，是根据前肩的仅一部份的时间区间来计算帧率。以图3为例，在计算Vsync信号V_SL2的前肩的时间间隔时，在计算到T_FPa时就以时间间隔T_FPa计算出帧率。此动作在单个前肩的时间间隔内可重复执行并更新帧率。以图3为例，在以时间间隔T_FPa计算出帧率后并根据其产生补偿亮度曲线后，可再以时间间隔T_FPb计算出新的帧率并产生补偿亮度曲线。在以仅一部份的时间区间来计算帧率的实施例中，可以较频繁的更新帧率并更新补偿亮度曲线，来改善现有技术中的闪烁问题。关于补偿亮度曲线的详细内容将在下述说明。

在计算出帧率后，可根据此帧率来产生亮度补偿曲线。图4、图5以及图6示出了根据本发明实施例的产生亮度补偿曲线的示意图。图4、图5以及图6的实施例均包含了高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L，高帧率亮度曲线C_H对应用于显示影像的高帧率而低帧率亮度曲线C_L对应用于显示影像的低帧率。在一实施例中，高帧率亮度曲线C_H对应显示器可能的最大帧率(例如120hz)，而低帧率亮度曲线C_L对应显示器可能的最小帧率(例如48hz)。高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L均代表输入亮度转换至输出亮度的转换曲线。在以下描述中将以根据前述实施例计算而得的帧率以及高帧率亮度曲线C_H和低帧率亮度曲线C_L来计算出亮度补偿曲线并根据其调整影像的亮度。还请留意，为了方便理解，高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L均以线性直线来说明，但其也可以是其他的曲线。例如，在一实施例中，高帧率亮度曲线C_H为gamma 1曲线而帧率亮度曲线C_L为gamma 2曲线。

在图4的实施例中，假设计算出的帧率是较偏高帧率，在未调整的情况下适用于高帧率亮度曲线C_H，并假设对应计算出的帧率的输入亮度为LI(H)。而在图4的实施例中，将输入亮度LI(H)填入高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L来计算出两个输出亮度值L_LH以及L_HH。然后根据两个输出亮度L_LH以及L_HH的亮度差异来计算出补偿亮度曲线C_H’。输入亮度LI(H)填入补偿亮度曲线C_H’会得到补偿亮度L_CH。补偿亮度L_CH可以是介于输出亮度L_LH以及L_HH之间的任何值，也可以低于L_LH的值。在一实施例中，补偿亮度L_CH与亮度L_LH的亮度差异要比补偿亮度L_CH与亮度L_HH的亮度来得小。但也可以是预定亮度。此外，补偿亮度曲线C_H’可经由改变或平移高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L其中之一来产生，或者是重新产生一个新的亮度曲线。在图4的实施例中，通过改变或平移高帧率亮度曲线C_H来产生补偿亮度曲线C_H’。

在图5的实施例中，假设计算出的帧率是较偏低帧率，在未调整前适用于低帧率亮度曲线C_L，并假设对应计算出的帧率的输入亮度为LI(L)。而在图5的实施例中，将输入亮度LI(L)填入高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L来计算出两个输出亮度值L_LL以及L_HL。然后根据两个输出亮度L_LL以及L_HL的亮度差异来计算出补偿亮度曲线C_L’。输入亮度LI(L)填入补偿亮度曲线C_L’会得到补偿亮度L_CL。补偿亮度L_CL可以如图5所示那样大于输出亮度L_HL，但也可以是介于输出亮度L_LL以及L_HL之间的任何值。在一实施例中，补偿亮度L_CL与亮度L_HL的亮度差异要比补偿亮度L_CL与亮度L_LL的亮度来得小。补偿亮度L_CL也可以是预定亮度，此预定亮度可具有如图4所述的预定亮度样的值。此外，补偿亮度曲线C_L’可通过改变或平移高帧率亮度曲线C_H以及低帧率亮度曲线C_L其中之一来产生。在图5的实施例中，通过改变或平移低帧率亮度曲线C_L来产生。

图6示出了以图4以及图5的实施例产生补偿亮度曲线C_H’以及补偿亮度曲线C_L’的实施例，且在图6中，图4以及图5中的补偿亮度L_CL和L_CH均为预定亮度L_P。因此，无论帧率是适用于补偿亮度曲线C_H’还是用补偿亮度曲线C_L’，影像都会具有相同的预定亮度L_P。还请留意，前述的帧率是指显示器显示影像的帧率，而前述的亮度是指影像显示在显示器时的补偿亮度。因此，可运用多种方式来调整亮度。举例来说，可以调整影像本身的亮度、调整显示器的背光强度，或是调整显示器驱动电路中用于控制补偿亮度的电压。然而，本发明的范围不限于这些例子。

在前述实施例中，均是以计算出的帧率来产生亮度补偿曲线。然而，也可利用预测的帧率来产生亮度补偿曲线。在一实施例中，可运用IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)跟FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)等概念，预测未来帧率，举例来说，可运用下列算式来预测未来帧率

F

其中，F

根据前述实施例，可得到如图7所示的影像亮度调整方法，其包含以下步骤：

步骤701

根据至少一个第一输入影像计算或预测出第一输入帧率。

以图2为例，是利用帧F_L1来计算帧率或预测帧率。

步骤703

根据第一亮度曲线以及第一输入帧率产生第一亮度，第一亮度曲线对应第一帧率。

步骤705

根据第二亮度曲线以及该第一输入帧率产生第二亮度，该第二亮度曲线对应第二帧率。

步骤707

根据该第一输入帧率，以及该第一亮度与该第二亮度间的亮度差异，来产生第一亮度补偿曲线。

步骤709

根据第一亮度补偿曲线设定至少一个第二输入影像的第一补偿亮度。

对于步骤703至709，以图2为例，当帧率为根据第一输入影像(帧F_L1)计算出的帧率时，第二输入影像可指第一输入影像之后的影像，例如帧F_L2，但也可指第一输入影像本身。当帧率为预测出的帧率时，第二输入影像可指第一输入影像之后的影像，例如帧F_L2。简而言之，在图7的实施例中，可以根据当前影像计算出的帧率来处理当前影像或未来影像，也可以根据当前影像预测出的帧率来处理未来影像。

图7所述的实施例若仅对应图4。则第一帧率为高帧率，第二帧率为低帧率。第一亮度曲线为亮度曲线C_H，第二亮度曲线为亮度曲线C_L，而第一亮度补偿曲线为亮度补偿曲线C_H’。此状况下，第一亮度(L_HH)高于第二亮度(L_LH)，且第一补偿亮度L_CH低于第一亮度并高于第二亮度。如前所述，在图4的实施例中，可根据第一亮度曲线(亮度曲线C_H)来产生第一亮度补偿曲线(亮度补偿曲线C_H’)。

而若要对应图4加上图5的实施例，则图7所示的影像亮度调整方法还可包含：根据至少一个第三输入影像计算或预测出第二输入帧率；根据该第一亮度曲线以及该第二输入帧率产生第三亮度(例如图5中的亮度L_LL)；根据该第二亮度曲线以及该第二输入帧率产生第四亮度(例如图5中的亮度L_HL)；根据该第二输入帧率，以及该第三亮度与该第四亮度间的亮度差异，来产生第二亮度补偿曲线(例如图5中的亮度补偿曲线C_L’)；以及根据该第二亮度补偿曲线设定具有该第二帧率的至少一个第四输入影像的第二补偿亮度(例如补偿亮度L_CL)。而若要对应图6的实施例，则该第一补偿亮度与该第二补偿亮度相同(均为图6所示的预定补偿亮度L_P)。

图7所述的实施例若仅对应图5，则第一帧率为低帧率，第二帧率为高帧率。第一亮度曲线为亮度曲线C_L，第二亮度曲线为亮度曲线C_H，而第一亮度补偿曲线为亮度补偿曲线C_L’。此状况下，第一亮度(亮度L_LL)低于第二亮度(亮度L_HL)，且第一补偿亮度L_CL高于第一亮度、第二亮度。如前所述，在图5的实施例中，可根据第一亮度曲线(亮度曲线C_L)来产生第一亮度补偿曲线(亮度补偿曲线C_L’)。

图8示出了根据本发明另一实施例的影像亮度调整方法的流程图。

步骤801

取得至少一个第一输入影像的预测帧率。

以图2为例，利用帧F_L1先前的影像来预测帧率。

步骤803

根据第一亮度曲线以及预测帧率产生第一亮度，第一亮度曲线对应第一帧率。

步骤805

根据第二亮度曲线以及预测帧率产生第二亮度，该第二亮度曲线对应第二帧率。

步骤807

根据该第一输入帧率，以及该第一亮度与该第二亮度间的亮度差异，来产生第一亮度补偿曲线。

步骤809

根据第一亮度补偿曲线设定第一输入影像的第一补偿亮度。

以图2为例，根据帧F_L1之前的影像来产生帧F_L1的预测帧率并根据其处理帧F_L1。简而言之，在图8的实施例中，可以根据先前影像产生的预测帧率来处理当前影像。

前述的实施例可以软件方式来实施，但也可利用硬件方式来实施。图9示出了根据本发明一实施例的、可施行本发明提供的影像亮度调整方法的影像亮度调整装置900的框图。此影像亮度调整装置900可设置于显示器里或是提供输入影像给显示器的影像源(例如GPU)，但也可独立于显示器和影像源。如图9所示，影像亮度调整装置900包含了帧率预测/计算装置901以及亮度补偿装置903。

帧率预测/计算装置901用于如前述实施例所述那样根据输入影像Imi计算或预测帧率。亮度补偿装置903用于根据计算而得或预测而得的帧率来产生补偿亮度，并产生设定补偿亮度的控制信号CS。控制信号CS可如前所述那样调整影像本身的亮度、调整显示器的背光强度，或是调整显示器驱动电路中用于控制补偿亮度的电压。帧率预测/计算装置901以及亮度补偿装置903可以电路的方式来实施。例如，帧率预测/计算装置901以及亮度补偿装置903可包含多个逻辑单元或数字电路来实现前述实施例中的步骤。

如前所述，本发明提供的影像亮度调整方法以及影像亮度调整装置可动态地调整影像亮度，以降低影像在不同帧率时的亮度差异，来改善现有技术中的闪烁问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明申请保护范围所做的等价改变与修改，都属于本发明的保护范围。

附图标记说明

701、703、705、707、709、801、803、805、807、809步骤900影像亮度调整装置

901帧率预测/计算装置

903亮度补偿装置

F_L1、F_L2、F_H1、F_H2、F_H3帧

V_SL1、V_SL2、V_SH1、V_SH2 Vsync信号

C_H高帧率亮度曲线

C_L低帧率亮度曲线

C_H’补偿亮度曲线

C_L’补偿亮度曲线

L_CH、L_CL补偿亮度

L_LH、L_HH、L_LL、L_HL输出亮度

LI(L)输入亮度

LI(H)输入亮度

L_P预定亮度

T_V1、T_V2、T_FP1、T_FP2时间间隔