CN102783156A - 使用全局内容特性的氛围照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及典型地用于结合显示装置使用的氛围照明系统。该氛围照明系统可以是AmbiLight的类型。该氛围照明系统包含：一个或多个光源，其关联到显示屏幕的子区域；内容表征器，其用于确定子区域的图像数据的内容特性；以及控制器，其依据所确定的内容特性控制发射的氛围光的颜色。内容表征器进一步调适为确定显示屏幕的全局区域的内容特性，并且控制器调适为依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制发射的氛围光的颜色。

Description

使用全局内容特性的氛围照明系统

技术领域

本发明涉及一种氛围照明系统并且具体地涉及一种视觉的适合于结合显示装置使用的氛围照明系统。

背景技术

诸如基于各种技术的电视机的许多不同类型显示装置对于用户是已知和可获得的。显示装置一般被采用以呈现图像或图像序列给观看者。在20世纪60年代，由于电视需要“更暗”空间以用于最佳观看的事实，背光照明被引入。背光照明在其最简单形式中是白色光，该白色光从例如电灯泡发射，投射在视觉显示装置后面的表面上。背光照明已经被建议用于放松虹膜并且减小眼疲劳。在最近几年中背光照明技术变得更复杂，并且市场上存在具有集成背光照明特征的若干显示装置，其使能依赖于在显示装置上呈现的视觉信息而发射具有不同亮度的颜色。背光照明的益处大体上包含：更深入和更沉浸式的观看体验；用于最佳图像质量的改进的颜色、对比度和细节；以及用于更放松观看的减小的眼疲劳。商业上可获得的具有背光照明的显示装置的一个示例为由Philips出售的氛围照明系统Ambilight^TM。

典型Ambilight^TM系统包含沿外围布置的光源以用于发射光，所述光对于用户是可看到的以照明TV(电视)屏幕周围的区域。通过控制光源的颜色以模仿单独光源毗邻的边缘区域的颜色，已知Ambilight^TM系统将屏幕内容的边缘外推。光源被控制以模仿诸如屏幕上边缘区域的亮度和饱和度的内容特性。

发明内容

本发明的发明人已经意识到，氛围照明系统在一些情形中会被感知为使观看者从在显示屏幕上呈现的内容分心。发明人还意识到，当置于边缘附近的内容的内容特性和此内容特性的总印象之间存在差异时，会出现这种情形。为此，实现这样一种氛围照明系统将是有利的，该氛围照明系统提供比当前系统中所可获得的甚至更深入且更沉浸式的观看体验。再者，还将期望提供一种氛围系统，其使能用户应用单独的设置在氛围照明系统上。大体上，本发明优选地旨在单一地或者以任意组合地减轻、缓解或消除一个或多个上述缺点或者现有技术的其它缺点。

为了更好解决一个或多个这些关注，在本发明第一方面中，提出了一种用于结合显示装置使用的氛围照明系统，该显示装置包含显示屏幕，并且

一个或多个光源，其调适用于发射氛围光，所述一个或多个光源按一种配置布置使得从其发射的光照射观看者在视觉上看到的照明区域，所述一个或多个光源分别关联到显示屏幕的子区域；

内容表征器，其调适用于确定显示屏幕的子区域的图像数据的内容特性；

控制器，其调适为依据所确定的内容特性控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色；

其中内容表征器进一步调适为确定显示屏幕的全局区域的内容特性，并且其中控制器调适为，依据子区域以及全局区域的图像数据的所确定的内容特性，控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

通过确定子区域以及全局区域的图像数据的内容特性，使得有可能通过全局内容特性调制局部颜色设置以获得这样的系统，其中局域化照明被集成在整个装置的总照明中。例如，如果在整体暗场景中在显示屏幕边缘附近显示的非常亮内容导致在同一区域中氛围照明的明亮着色，这会被许多用户感知为分心的。相反通过在此区域中调暗氛围照明而不太多地强调场景的明亮部分，则观看体验可以被感知为更放松的。

在各有利实施例中，氛围照明系统是这样的类型，其中光源置于显示装置的外围或者显示装置的后侧面，观看者在视觉上看到的照明区域在那里至少部分地围绕显示屏幕。在各实施例中，光源可以发射光在显示装置后面的壁或屏幕上以提供背光照明系统或者向外朝向观看者发射光从而提供一种人体工学(ergo)照明系统。然而在其它实施例中，氛围照明系统可以置为与显示装置分离。术语氛围照明在本发明的上下文中应宽广地解读，并且大体上包含能够基于输入信号发射动态光以影响房间或其它环境的通用照明的任何系统。光源的控制可以按许多种方式完成并且通常为技术人员所知晓。在示例中，控制器接收与诸如强度和颜色的特性相关的输入，该输入被转换为诸如单独源上的功率设置的操作设置。

大体上，显示屏幕可以分割为局部内容特性从其被提取的多个子区域、区段或者区块。在各有利实施例中，子区域为在显示屏幕的边缘区域中的区域，在该区域中光源关联到其毗邻的子区域。在这种实施例中，氛围系统可以因此将在显示装置的边缘区域显示的内容特性外推到边缘本身之外。然而，大体上子区域可关联到显示屏幕的其它区域，并且原则上关联到显示屏幕的任何子区域。除了子区域之外，也可以定义全局区域，从该全局区域可以提取全局内容特性。在各实施例中，全局区域可以是整个显示屏幕或者显示屏幕的显著部分。子区域或全局区域的形状或形式不局限于任何具体形状或形式，特别是区域不需要局限于单个相干区域而可以由分离或毗邻的区块形成。

在各有利实施例中，内容特性选自由下述组成的群组：亮度测量，对比度测量，饱和度测量，与在显示屏幕上显示的内容的动态有关的测量，或者在显示屏幕上显示的内容、伴随在显示屏幕上显示的内容的音频内容或者一个或多个其的组合的3D深度的测量。现代电视机的图形处理器由于许多原因而可以生成许多内容特性测量。在各实施例中，被生成用于其它目的的这种内容特性测量可以结合控制发射的氛围光而被使用。然而大体上可以使用任何合适内容特性。

在有利实施例中，系统进一步包含输入单元，其调适用于从用户接收输入命令；并且其中控制器进一步调适为依据所接收的输入命令控制一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。本发明各实施例的优点在于，本发明在一方面使能实现发射的氛围光的装置控制，但是尽管如此，在另一方面支持用户偏好。支持特定用户偏好的实施例可以由此被提供。

在本发明第二方面中，提供了一种用于控制氛围照明系统的发射的氛围光的颜色的控制器，该控制器可操作地连接到该氛围照明系统。该控制器包含或通信连接到内容表征器，该内容表征器被调适用于确定关联到氛围照明系统的显示屏幕的子区域和全局区域的内容特性；其中该控制器调适为依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。该控制器由此被提供适合于操作第一方面的氛围照明系统的光源的功能性。

在本发明第三方面中，提供了一种包含根据第一方面的氛围光系统的显示装置。这种显示装置可以是LCD装置、等离子体装置、有机发光二极管(OLED)装置或投影屏幕的形式。

在本发明第四方面中，提供了一种操作结合显示装置使用的氛围照明系统的方法。该装置包含显示屏幕。氛围照明系统可以是依据本发明第一方面的系统，

该方法包含：

将每个所述一个或多个光源关联到显示屏幕的子区域；

确定显示屏幕的子区域的内容特性；

确定显示屏幕的全局区域的内容特性；

依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

在本发明第四方面中，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算装置上运行时可以被实施以执行本发明第三方面的方法步骤。

大体上本发明的各个方面可以按照在本发明范围内可能的任何方式来组合和耦合。本发明的这些和其它方面、特征和/或优点将通过下文描述的各实施例而显见，并且将通过下文描述的各实施例得到阐述。

附图说明

将仅仅通过示例方式参考图示描述本发明各实施例，在图示中

图1说明形式为配备有氛围照明系统的TV的显示装置1的实施例；

图2A和2B示出本发明各实施例的示意性和简化说明；

图3示意性示出传递函数的示例，该传递函数映射全局饱和度；

图4为依据本发明实施例的氛围照明系统的操作的示意性说明；以及

图5示意性说明依据本发明的氛围照明系统的操作中的通常步骤的实施例。

具体实施方式

图1说明显示装置1的实施例，该显示装置形式为配备有依据本发明各实施例的氛围照明系统的TV。作为示例，该显示装置可以是具有由Philips出售的Ambilight^TM背光照明的平坦屏幕TV。在下文中，重点是在形式为具有至少部分外围背光照明系统的电视机的显示装置的各实施例上，然而本发明不限于这种系统，反而本发明各实施例可以用在任意类型的采用氛围照明的视觉显示系统中。可替换或附加的氛围照明系统的示例为单独的照明源，诸如具有通信连接到TV屏幕的灯驱动器的灯，使得由此单独源发射的照明或光依据显示屏幕的子区域的内容特性而变化。在这种情形中，子区域的平均内容特性可以用于驱动单独照明源，或者一个专用子区域或一组子区域可以关联到该单独照明源。

图1说明显示装置一起使用的氛围照明系统，该显示装置具有显示屏幕3，即TV屏幕。该系统包含一个或多个调适用于发射氛围光的光源4-7。光源按一种配置布置使得从其发射的光照射观看者在视觉上看到的照明区域8。在所示实施例中，存在四个光源，即顶部光源5、底部光源7以及两个侧面光源，两个侧面光源即为右光源4和左光源6。光源的其它配置包含但不限于具有顶部和侧面光源4-6的三个光源，并且为侧面光源4、6的两个光源。照明区域8可以是电视机后面的壁或屏幕。在各实施例中，光源也可以被包括或连接到TV的框架，使得该框架形成照明区域的一部分或者是该照明区域。在所说明的实施例中，光源被说明为四个单独光源。然而每个光源可以基于许多单独控制的单元，或者每个所说明的光源可以理解为单独控制的单元的集合的简化表示。

氛围照明系统包含用于控制光源的控制器9。再者，可存在用于系统的普通数据处理的数据处理器10。控制器和数据处理器单元以及可能的其它单元可以是电视机的电子元件11的一部分。这种元件典型地置于在TV屏幕或图像显示区域3后面的电视机的外壳内。出于说明的原因，此处元件被显示为与TV分离。氛围照明系统可进一步包含输入单元18，其调适用于从用户接收输入命令2。这种输入命令可以与用户的偏好设置相关。再者，氛围照明系统可包含内容表征器12，其调适用于确定显示屏幕的子区域13、14的内容特性。在从光源发射的光是基于来自其关联到的子区域的内容特性的意义上，这些子区域可以分别关联到光源或者光源15-17的部分。

在功能单元方面说明电子元件11。大体上电子元件可以实施为包含可编程部件以及特定的不可编程电子部件的集成电路，其中诸如数据处理器10的可编程部件可以在不同功能单元之间共享。例如数据处理器的部分可以实施为内容表征器，该内容表征器同样可以被包括在控制器9中或者通信连接到控制器9。大体上，控制器和内容表征器以及其它部件的功能性可以由计算机程序产品实施，该计算机程序产品由数据处理器10运行。数据处理器10可以例如被提供接收任何恰当形式的计算机程序产品19(诸如计算机代码)的功能性。

在不同实施例中光源4-7可以是不同类型的源。光源可以例如是冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二极管(LED)，但是不限于这种光源。对于CCFL类型的光源，控制单元将包括灯驱动器，该灯驱动器包含用于操作CCFL源的灯逆变器，而对于包含LED的光源，控制单元将包括用于操作LED源的灯驱动器。

在所示示例中，光源元件15的颜色可以基于其所关联到的子部分14的内容特性，并且光源元件16和17的颜色可以基于来自它们关联到的子部分13的内容特性。大体上显示屏幕的整个边缘可以分割为沿着四个边缘分布的许多子区域。

在各实施例中，内容表征器12通常被实施为确定显示屏幕的所有子区域以及显示屏幕的全局区域的内容特性。基于所确定的内容特性，控制器依据子区域以及全局区域的图像数据的所确定的内容特性控制源的发射的氛围光的颜色。

图2A和2B示出本发明各实施例的示意性和简化说明。图2A的左侧示出下述情形：其中相反(otherwise)暗屏幕中边缘附近的非常亮区块通过外推全亮度而被氛围照明系统外推。而图2B的左侧说明相反亮屏幕中的暗区块的逆情形。这对应于在已知氛围系统中发现的情形。本发明各实施例将屏幕的全局亮度考虑在内，从而利用总亮度调制光源的颜色设置。这在图2A和2B中在右侧上予以说明，使得全亮度不被氛围照明系统外推，反而在图2A的情形中照明被调暗并且在图2B的情形中照明被增加。

在图2中，内容特性为亮度的形式，然而可以使用其它内容特性。在通常实施例中，控制器基于数学函数控制一个或多个光源的发射的氛围光的颜色，该数学函数将子区域和全局区域的所确定的内容特性映射到用于每个所述一个或多个光源的输出内容特性。输出内容特性被转换为光源的有关控制设置。除了亮度，内容特性的重要示例包括饱和度和动态。在下文中给出与这三种类型的内容特性相关的数学函数的特定实施例。

可以使用帧的平均亮度或明度来测量区域(局部或全局)的亮度。此参数在现代电视机采用的许多图像质量处理链中被测量。在实施例中，与子区域相关的特定光源的亮度可以依据下述通式设置：

亮度=k×子区域的亮度+(1-k)×全局亮度，

k是范围为从0到1的常数。对于给定子区域，光源的亮度因而可以实施为子区域的亮度和全局亮度之间的‘渐变器’。

在实施例中，可以由全局内容基于附条件的准则来调制光源的颜色。例如，该装置的数据处理器可以实施附条件的状态说明，使得在子区域的亮度大于全局亮度时，亮度(或其它内容特性)仅仅由全局亮度调制。可以使用其它条件或预定义准则。

饱和度可以通过若干方式测量。例如作为在(Max(R,G,B)-Min(R,G,B))/Max(R,G,B)的形式上的测量或者作为YUV颜色空间中UV矢量的长度。在实施例中，饱和度是基于从全局内容属性的饱和度测量到一个或多个光源的预定义饱和度控制的调整因子的传递函数。

图3示意性示出传递函数的示例，该传递函数将沿着x轴的全局饱和度30映射到沿着y轴表达的去饱和因子31。测试表明，饱和场景中的不饱和氛围照明被认为比相反情形时是干扰较少的。这种洞察反映在所说明的传递函数中。如果全局饱和度高于某一阈值，局部饱和度不被调整(增益为100%，表示局部的测量的颜色被保持)，并且当全局饱和度下降低于该阈值时，局部的测量的颜色被去饱和(增益为<100%，表示饱和度算法将使输入去饱和)。在各实施例中，传递函数可以典型地在通用饱和度控制中或者在用户指定控制中定义的设置之上起作用。再者，传递函数也可以依赖于用户模式，例如在某一用户定义水平之上，图形增益设置为100%，以及如果例如用于某一用户模式的预定义饱和度控制已经为150%(即总是使颜色饱和到150%)，上面定义的函数将在50%×150%=75%饱和度和100%×150%=150%之间渐变。如结合亮度所述，附条件的状态说明可以用于进一步控制光源。

该动态也可以通过若干方式表征。一种简单度量可以是针对每个像素块计算的运动矢量的长度的总和。运动矢量计算也可以用于运动自适应图像质量提升。在其它实施例中，音频信息也可以或者可以可替换地被用作该度量。高水平的音频响度通常关联到内容中激动人心的时刻。在实施例中，通过调整氛围照明系统的时间过滤设置可以调整单独光源的动态。在实施例中，时间滤波器通式为：

输出=k×当前输入+(1–k)×先前输出。

k因子通常由用户模式定义。通过调整k因子，单独光源的时间行为可以被控制。在实施例中，全局动态设置可以甚至用于调整用于每个局部颜色的整个操作设置。例如，在全局动态度量表明当前场景是极其动态的(因此最有可能是非常沉浸式的)时，用户模式可以自动地被调整朝向高沉浸感设置。在当前场景根本不是动态的时，用户模式可以自动地被调整朝向“放松的”设置。实际上，可以定义更先进的系统，其中更多的全局内容度量甚至与内容元数据组合，从而定义当前场景的印象。此印象于是可以用于调整用于每个颜色的算法。

图4示意性说明依据本发明的氛围照明系统的操作中的通常步骤的实施例。

内容显示在显示屏幕3上。在所说明的实施例中，背景以及所说明的对象(鱼)的颜色是不饱和的。在右下角存在饱和对象。右下角中光源的颜色设置受所显示内容的全局颜色影响，例如从而导致关联到红色对象的发射光源的颜色的去饱和。

基于显示内容，内容表征器访问或确定全局特性40，例如全局亮度、全局饱和度和全局动态。再者，内容表征器访问或确定局部内容特性41，例如局部亮度、局部饱和度和局部动态。局部特性和全局特性均被输入控制器42、43的功能单元。在所说明的实施例中，控制器实施两个功能单元，即第一控制器单元42和第二控制器单元43。基于预定义设置44和自适应设置45以及子区域13的局部内容特性41，第一控制器可以生成输出信号49从而控制有关光源。在已知系统中，自适应设置可以是用户设置，允许用户选择用户操作模式或风格。在当前实施例中，预定义设置和自适应设置由第二控制器单元43馈给。在所说明的实施例中预定义设置可以由第二控制器存储或访问。此外，第二控制器可以接收用户设置47，该用户设置定义用户模式或风格。支配全局特性的使用的设置可以被分裂为例如实施所使用的算法的预定义设置46以及例如存储用于算法的k值的用户全局设置48。用户设置47、48和预定义设置46被输入第一控制器模块从而确定输出设置以便控制氛围系统的光源。

此实施例中所说明的实施方式的优点在于，与全局内容特性相关的功能性可以被实施为与处理局部内容特性的下层顶部上的附加层，因为这使能为现有系统简单更新本发明各实施例的功能性。

图5示意性说明依据本发明的氛围照明系统的操作中的通常步骤的实施例。氛围照明系统可以例如是结合图1公开的系统。该方法包含：

50：将每个所述一个或多个光源关联到显示屏幕的子区域；

51：确定显示屏幕的子区域的内容特性；

52：确定显示屏幕的全局区域的内容特性；以及

53：依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

尽管本发明已经在图示和前述说明书中详细地说明和描述，这种说明和描述被认为是说明性或示例性并且不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究图示、公开内容和所附权利要求，可以理解和达成所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，措词"包含"不排除其它元件或步骤，并且不定冠词"一"("a"或"an")不排除多个。单个处理器或其它单元可以完成权利要求中陈述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在与其它硬件一起或者作为其它硬件的一部分被供应的合适介质上，诸如光学存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式分布，诸如经由互联网或其它有线或无线远程通信系统。权利要求中的任何附图标记不应解读为限制范围。

Claims (15)

1. 一种用于结合显示装置(1)使用的氛围照明系统，该显示装置(1)包含显示屏幕(3)，该系统包含：

一个或多个光源(4-7，15-17)，其调适用于发射氛围光，所述一个或多个光源按一种配置布置使得从其发射的光照射观看者在视觉上看到的照明区域(8)，所述一个或多个光源分别关联到显示屏幕的子区域(13，14)；

内容表征器(12)，其调适用于确定显示屏幕的子区域的图像数据的内容特性；

控制器(9)，其调适为依据所确定的内容特性控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色；

其中内容表征器进一步调适为确定显示屏幕的全局区域的内容特性，并且其中控制器调适为依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

2. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，其中内容特性选自由下述组成的群组：亮度测量，对比度测量，饱和度测量，与在显示屏幕上显示的内容的动态有关的测量，或者在显示屏幕上显示的内容、伴随在显示屏幕上显示的内容的音频内容或者一个或多个其的组合的3D深度的测量。

3. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，其中基于将子区域和全局区域的所确定的内容特性映射到用于每个所述一个或多个光源的输出内容特性的数学函数，控制器(9)控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

4. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，进一步包含输入单元(18)，其调适用于从用户接收输入命令(2)；并且其中控制器进一步调适为依据所接收的输入命令控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

5. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，其中子区域(13)为在显示屏幕的边缘区域中的区域，并且其中光源(16，17)关联到其毗邻的子区域。

6. 根据权利要求2所述的氛围照明系统，其中亮度测量是基于通式：k×子区域的亮度测量+(1-k)×全局区域的亮度测量，k是范围为从0到1的常数。

7. 根据权利要求2所述的氛围照明系统，其中饱和度测量是基于从全局内容属性的饱和度测量到所述一个或多个光源的预定义饱和度控制的调整因子的传递函数。

8. 根据权利要求2所述的氛围照明系统，其中与在显示屏幕上显示的内容的动态有关的测量是基于通式：k×控制器的当前控制设置+(1-k)×控制器的先前控制设置，k是范围为从0到1的常数。

9. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，其中依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色是基于附条件的准则。

10. 根据权利要求1所述的氛围照明系统，其中光源置于显示装置的外围或者显示装置的后侧面，并且其中观看者在视觉上看到的照明区域至少部分地围绕显示屏幕。

11. 一种用于控制氛围照明系统的发射的氛围光的颜色的控制器(9)，该控制器可操作地连接到该氛围照明系统，该氛围照明系统包含一个或多个照明源(4-7，15-17)，该控制器包含或者通信连接到

内容表征器(12)，其调适用于确定关联到氛围照明系统的显示屏幕的子区域和全局区域的内容特性；

其中控制器调适为依据子区域和全局区域的所确定的内容特性控制所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

12. 一种显示装置(1)，其包含如权利要求1所述的氛围光系统。

13. 一种根据权利要求8所述的显示装置(1)，其中显示装置选自下述的群组：LCD装置、等离子体装置、有机发光二极管(OLED)装置或投影屏幕。

14. 一种操作结合显示装置(1)使用的氛围照明系统的方法，该显示装置包含显示屏幕(3)，该氛围照明系统包含：

调适用于发射氛围光的一个或多个光源(4-7，15-17)，所述一个或多个光源按一种配置布置使得从其发射的光照射观看者在视觉上看到的照明区域(8)；

该方法包含：

将每个所述一个或多个光源关联(50)到显示屏幕的子区域；

确定(51)显示屏幕的子区域的内容特性；

确定(52)显示屏幕的全局区域的内容特性；以及

依据子区域和全局区域的所确定的内容特性，控制(53)所述一个或多个光源的发射的氛围光的颜色。

15. 一种计算机程序产品(19)，其调适为当在计算装置上运行时执行权利要求14的方法步骤。

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