LCD显示器的窗口亮度增强方法 本发明涉及一种用于提高送到计算机以及送到LCD监视器的、待显示在液晶显示器(以下称LCD)监视器上的部分视频信号的亮度的系统和方法。
EP-A-957631公开了一种监视器和计算机系统。计算机产生待显示在监视器上的显示数据以及用于确定该显示数据的窗口的坐标。如果窗口内的显示数据为较低带宽的视频信息(照片或电影)，则提高其亮度从而改善其视觉印象。窗口之外的视频数据的亮度和色度保持不变。此特征为用户提供了一种计算机监视器，该计算机监视器显示的诸如照片或视频剪图的真实生活图像的对比度和亮度与电视机的对比度和亮度大致相同。为了避免因为在阴极射线管内具有太大的电子束点而降低文本的可读性，所以不提高位于包括文本的其它窗口内的视频信息的亮度。此现有技术涉及到将窗口坐标从计算机传送监视器。
通过根据待显示的视频信号对LCD单元地透明性和反射性进行控制，LCD在LCD屏幕上产生图像。照明系统产生的光通过LCD单元或者被LCD单元反射。根据对其施加的电压，LCD单元在较小或较大范围内变得透明或具有反射性。
在设置了阴极射线管的监视器中，在选择区域内过激励阴极会增加在选择区域位置输出到阴极射线管屏幕上的光。然而，为了在局部增加输出到任意区域位置的光来驱动发光系统就非常困难了。
本发明的一个目的是提供一种用于增加在诸如LCD或DMD(可偏转镜面设备)的矩阵式显示器选择区域内输出的光的解决方案。
为此，根据本发明的第一方面提供了一种根据权利要求1所述的、用于提高部分视频信号的亮度的系统。根据本发明的第二方面提供了一种根据权利要求13所述的、用于提供使LCD监视器提高部分视频信号的亮度所需信号的计算机。根据本发明第三方面提供了一种根据权利要求1 5所述的、适于提高部分视频信号的亮度的LCD监视器。根据本发明的第四方面提供了一种根据权利要求16所述的、用于提高部分视频信号的亮度的方法。在从属权利要求中对具有优点的实施例进行了限定。
本发明基于对利用大多数最新LCD显示板和相应照明单元可实现的亮度级超过为了显示计算机图像的用户的实际需要的认识。当前，容易发现输出亮度大于250尼特的LCD显示板。然而，大量市场调查证明，典型用户在显示计算机图像时将亮度设置到不高于约170尼特的亮度级。本发明利用了LCD显示板的最高显示能力与为了显示计算机图像的用户的实际需要之间的差别。
对于CRT，不能在屏幕上动态改变照明系统产生的光量。驱动电子不是使选择区域或窗口加亮，而是使其余屏幕(包括诸如文本的合成图像)暗淡到，例如170尼特，并将控制信号发送到监视器以将照明系统的光输出提高到，例如，其最大亮度。例如，可以产生300尼特的LCD显示板可以在选择窗口内产生300尼特的输出亮度，而在显示诸如电子数据表格或图形的合成图像的其余屏幕产生170尼特的输出亮度。显然，上述说明的数字仅是作为例子，对于不同的屏幕尺寸、或者对于具有不同口味的不同用户，它们也可以不同。
在根据本发明的系统中，LCD单元(例如：LCD监视器)具有用于显示视频信号的LCD设备或LCD显示板以及用于照亮LCD设备的照明单元。信号发生单元(例如：个人计算机)提供视频信号和指出必须提高部分显示视频信号的亮度的控制信号。在信号发生单元提供的控制信号指出将照明单元的光输出提高预定量时，LCD单元将照明单元的光输出提高预定量。该系统进一步包括振幅调节装置，以在控制信号指出降低该部分之外的视频信号的振幅时，降低该部分之外的视频信号的振幅。利用另一个实施例将变得更加明显，可以将振幅调节装置设置在信号发生单元或LCD单元内。如果振幅调节装置位于信号发生单元内，则信号发生单元提供的控制信息仅需要包括控制照明单元改变产生的光量的信息。如果振幅调节装置位于LCD单元内，则信号发生单元提供的信息需要包括控制照明单元改变产生的光量的信息和另一个指出振幅调节装置何时(或在屏幕上的什么位置)必须调节视频信号振幅的信息。该部分对应于LCD设备上的区域。
在根据权利要求2所述的本发明实施例中，LCD单元包括视频处理电路，用于接收输入视频信号从而将显示视频信号送到LCD设备。信号发生单元包括提供输入视频信号的视频适配器(通常还称为图形适配器或视频卡)和用于产生控制信息的控制单元。
在根据权利要求3所述的本发明实施例中，在控制信号指出要降低该部分之外的视频信号的振幅时，利用振幅调节装置降低来降低该部分之外的视频信号的振幅，因此不属于该部分的显示视频信号的光输出(并且，如果要求，可以是色彩属性)大致保持不变。必须提高其亮度的部分显示视频信号对应于LCD屏幕上的区域。该区域可以是诸如操作系统Window产生的矩形窗口。该区域也可以具有其它形状。该区域还可以在文本字符之间包含背景信息。
在根据权利要求4所述的本发明实施例中，振幅调节装置包括可控放大器，它根据控制信号控制输入视频信号的振幅。
在根据权利要求5所述的本发明实施例中，将振幅调节装置设置在计算机内。例如，所采用的适当图形适配器包括乘法数模转换器和色彩LUT(查用表)。对此乘法数模转换器进行控制以在局部降低视频信号振幅。利用常规方法，通过在存储器内存储数值可以实现查用表。将视频信号(通常为3个RGB信号)乘以存储在存储器内的因数。根据要求连接对该存储器进行寻址以提供相应因数。此实施例的优势在于，不需要将确定应该降低视频信息振幅的区域的信息引入计算机送到监视器的控制信号内。
在根据权利要求6所述的本发明实施例中，在计算机内还存在振幅调节装置。现在，计算单元(可以是微处理器)利用图形适配器存储器内的数据以在软件控件的控制下局部降低视频信号的振幅。
在根据权利要求7所述的本发明实施例中，微处理器根据用户输入的命令产生控制信号。例如，用户指出照明单元必须提高的光输出量。另一方面，用户还可以指出必须使哪个预定区域或窗口加亮。
在根据权利要求8所述的本发明实施例中，计算机包括编码器，该编码器以这样的方式对控制信号进行编码，以致可以将该控制信号有效传送到监视器。优先以视频信号或同步信号形式对控制信号进行编码。在这种情况下，通过计算机与监视器之间的标准接口传送控制信号。通常，视频信号包括R、G和B信号。控制信号可以是包括有关待由照明系统产生的光量的信息以及有关必须使其加亮的图像区域的信息，或者指出必须降低哪个区域内的视频信号振幅以保持显示亮度大致不变的附加信息的信号。利用坐标指出这些区域。监视器包括解码器，用于检索控制信息从而控制照明系统以及可控放大器和/或LUT(如果在监视器内存在)的放大系数。
用户可以使照明系统的光输出提高到低于最大值的某个值。
本发明还基于本申请人申请的、作为非预公开专利申请的卷号为PHN17.784号备审专利申请中披露的激活与通信方法。计算机内的应用软件一开始运行，计算机就通过视频电缆利用专用协议将包括待加强图像在内的选择窗口的坐标发送到监视器。在监视器内，解码器将包括空间坐标的此信息翻译为适当信息，监视器电路系统利用此适当信息以仅对选择区域进行视频处理。还可以在计算机内进行视频处理。
用户可以在激活特性后，通过点击要选择的窗口来手动选择窗口，也可以利用适当算法，自动选择窗口。
通过参考以下说明的实施例，本发明的这些以及其它方面将变得更加明显并且更加容易理解。
附图包括：
图1示出根据本发明的系统实施例的基本方框图；
图2至图4示出根据本发明的系统实施例的方框图。
图1示出根据本发明的系统实施例的基本方框图。
信号发生单元PC将视频信号VS和控制信息CI送到LCD单元MON。信号发生单元PC可以是个人计算机。LCD单元MON可以是计算机监视器，它包括：LCD设备LP，用于显示视频信号VS；以及照明单元LU，具有灯泡，用于照亮LCD设备LP。照明单元LU进一步包括开关型电源(未示出)，用于对灯泡供电。如果应该以较高亮度显示部分视频信号VS，则利用控制信息CI控制照明单元LU以增加灯泡产生的光量。
该系统进一步包括视频振幅调节装置AM1、AM2、CU(参考图2、图3和图4)，如果应该以较高亮度显示部分视频信号VS，则它根据控制信息CI降低该部分之外的视频信号VS的振幅。
这样，如果对于不要以较高亮度显示的部分视频信号，增加照明单元产生的光量，而降低视频信号的视频振幅，则系统提高预定部分视频信号VS的亮度。
通过改变对灯泡供电的开关倒相器的工作频率，可以对照明单元进行控制。
在实施例中，通过利用数字计算方法，用0至1之间的数乘以视频信号VS的每个视频彩色信号R、G、B(未示出)，振幅调节装置调节视频信号VS的亮度。如果乘数为1，则亮度达到其最高值。如果乘数为0，则图像是黑的。如果对于3个彩色信号乘数相同，则图像的色温几乎保持不变，只有输出光的数量(LCD设备产生的光)发生变化。实际上，要求对不同彩色信号采用不同乘数以保持色温不变。还可以有意改变图像的色温。
现在利用实例说明系统的运行过程。假定用户处理其输出光为170尼特的电子数据表格。在某个时间，用户打开显示视频剪图的窗口，并激活计算机PC内的应用程序(简称为：LightFrame)。为了在显示视频剪图的窗口内实现增强亮度功能，LightFrame一启动，就大致同时执行如下步骤：
计算机PC产生控制信息CI以指出应该提高亮度，
根据指出要这样做的控制信息CI，照明单元LU提高光输出，例如提高到300尼特，
将视频信号VS的亮度级临时存储在存储器内，
在LCD对于MON内对控制信息CI进行解码，并识别显示视频剪图的窗口的位置。
以这样的方式将与窗口(在此例中为电子数据表格)外部区域相关的3个彩色信号乘以因数Kr、Kg、Kb，即将该区域亮度照亮到170尼特，而使色温保持与提高照明单元LU的光输出之前相同。
如果在有限时间周期内完成了上述所有步骤，则用户刚感觉到提高了显示视频剪图窗口的亮度。
如果关闭LightFrame，则电子必然流入相反通路，执行如下动作：
视频信号乘以1，
照明单元LU的光输出以这样的方式降低，即输出亮度与激活LightFrame之前的亮度级相同。从存储器内检索此亮度级。
在这种情况下，用户刚好感觉到显示视频剪图的窗口内的亮度下降。
本发明并不局限于上述说明的例子。还可以将视频信号VS的振幅减小比将照明单元的光输出增加的量更大或更小的量。然而，最重要的是，待使其加亮的区域(例如：显示视频剪图的窗口)的亮度高于另一个区域(例如：显示电子数据表格的窗口)的亮度。
图1示出在计算机PC的接口I1分别提供视频信号VS和控制信息CI以传送到LCD监视器的接口I2。如图2所示，还可以通过此连接一起传送视频信号VS和控制信息CI。计算机PC和监视器MON均可以是单独设备，通过电缆，例如标准VGA电缆或DVI电缆，接口I1与接口I2互连。计算机PC和监视器MON还可以同时出现在一个物理实体中，而除了作为一种导通连接之外，实际上可能不存在物理接口I1和I2。
图2示出根据本发明的系统实施例的方框图。在图2中，作为个人计算机的信号发生单元PC包括：视频适配器VA，用于通过输入视频信号VS和同步信号S；以及控制电路BCU，用于产生控制信息CI。通常，视频适配器VA可从个人计算机上见到。控制电路BCU可以是适当编程的微处理器。在图2所示的本发明实施例中，计算机PC还包括输入设备ID和编码器EN。输入设备ID接收用户输入UI以对控制电路BCU内的微处理器提供用户命令IDD。例如，用户输入可以是指出应该提高其亮度的窗口的鼠标点击，和/或亮度应该提高的数量。编码器EN对视频信号VS和/或同步信号S的控制信息进行编码以通过接口I1获得编码信号CM。这种可能编码方法实施例可以从US-A-5,550,556得知。
通过利用标准VGA/DVI电缆与接口I1相连的接口I2，LCD单元MON接收编码信号CM。LCD单元MON包括解码器DE，该解码器DE根据编码信号CM对视频信号VS(通常是RGB信号)和控制信息CI进行解码。对控制信息CI进行解码获得用于控制可控放大器AM1的第一控制信号ACS，以及用于控制照明单元UI的第二控制信号LCS。视频处理电路VP包括振幅调节装置AM1，我们知道，振幅调节装置AM1是根据对比度控制的可控放大器或LUT。振幅调节装置AM1接收输入视频信号VS和控制信号ACS以将显示视频信号VS2送到LCD设备LP。根据控制信号ACS，振幅调节装置AM1控制显示视频信号VS2的振幅。LCD单元进一步包括照明单元LU，照明单元LU接收控制信号LCS以控制照亮LCD设备LP的光量。图2所示的根据本发明实施例的运行方式与图1所示的根据本发明的运行方式相同。利用控制信息CI，计算机PC指出必须以高亮度显示所显示图像的预定区域。因此，控制信息CI包括：命令LCS，指出照明单元LU提高所显示图像的整个区域内的光输出；以及信号ACS，关于开始照亮预定区域的时间或预定区域的位置；因此可以正确控制振幅调节装置AM1以降低预定区域之外视频信号VS2的振幅，所以预定区域之外的亮度比预定区域之内的亮度低。
信号ACS还包括有关必须增加的光输出量的信息。在本申请人申请的、作为非预公开专利申请的卷号为PHN17.784号备审专利申请中公开了，一个以这样的方式进行传送以致监视器MON可以正确确定使其加亮的区域的信息例子。
图3示出根据本发明系统实施例的方框图。在图3中，作为个人计算机的信号发生单元PC包括：视频适配器VA，用于提供输入视频信号VS和同步信号S；以及控制单元BCU，用于产生控制信息CI。视频适配器VA包括视频存储器VM和作为可控放大器AM2的振幅调节装置。控制电路BCU可以是适当编程的微处理器。微处理器以常规方式将视频信息VDI写入(或者命令写入)视频存储器VM。在控制信息CI的控制下，利用可控放大器AM2对从视频存储器VM读取的视频信息VD的振幅进行控制。根据控制信息CI，可控放大器AM2控制视频信号VS的振幅。视频信息VD可以是数字数据，可控放大器AM2可以是数字乘法器或LUT。视频信息VD可以是模拟信号，而可控放大器AM2可以是根据对比度控制的公知模拟放大器。
LCD单元MON从计算机PC接收视频信号VS(通常是RGB信号)和控制信息CI。视频处理电路VP接收输入视频信号VS以将显示视频信号VS送到LCD设备LP。LCD单元进一步包括照明单元LU，它接收控制信息CI以控制照亮LCD设备LP的光量。图3所示的根据本发明实施例的运行方式与图2所示的根据本发明实施例的运行方式相同。利用控制信息CI，计算机PC指出必须以高亮度显示所显示图像的预定区域。因此，控制信息CI包括：命令，用于指出照明单元LU提高其光输出；以及信息，关于开始照亮预定区域的时间或预定区域的位置以及振幅应该降低的数量，因此可以正确控制可控放大器AM2以将预定区域之外视频信号VS2的振幅降低正确数量。可以将该控制信息拆分为两个单独控制信号：第一控制信号，用于对可控放大器AM2指出何时降低视频信号VS的振幅；以及第二控制信号，用于对照明单元LU指出提高其光输出。现在，监视器MON与计算机PC之间的通信信道是双向信道。必须将用户在激活LightFrame之前使用的光量从监视器传送到计算机PC，以将周围区域调节到相同亮度级。此传送过程可以通过USB总线实现。
图4示出根据本发明系统实施例的方框图。在图4中，作为个人计算机的信号发生单元PC包括：视频适配器VA，用于提供输入视频信号VS和同步信号S；以及控制单元BCU，用于产生控制信息CI。控制单元包括计算单元CU，它可以是适当编程的微处理器。视频适配器VA包括视频存储器VM和模数转换器AD。通过利用计算单元CU调节写入存储器VM内的视频数据VDI可以实现振幅调节装置。例如，在必须将必须提高亮度的区域之外视频信号的振幅降低0.7倍时，对存储器内所有数据的初始值乘以0.7。如果需要，将从视频存储器VM读取的数字数据DD转换为模拟视频信号VS。视频适配器VA还以常规方式提供同步信号S。
计算机PC进一步包括输入设备ID，它接收用户输入UI以将用户命令IDD送到控制单元BCU内的微处理器。例如，用户输入可以是指出应该提高其亮度的窗口的鼠标点击，和/或亮度应该提高的数量。
该LCD单元MON与参考图3说明的LCD单元相同，因此不再做说明。在这种情况下，还要求在监视器与PC之间实现双向通信。
图4所示的根据本发明实施例的运行方式与图3所示的根据本发明实施例的运行方式相同。利用控制信息CI，计算机PC指出必须以高亮度显示所显示图像的预定区域。因此，控制信息CI包括：命令，用于指出照明单元LU提高其光输出；以及信息，关于开始照亮预定区域的时间或预定区域的位置，因此，控制单元CU可以利用校正因数重新计算校正数据并降低预定区域之外的视频信号VS的振幅。可以将该控制信息拆分为两个单独控制信号：第一控制信号，用于对控制单元CU指出何时将视频信号VS的振幅降低该数量；以及第二控制信号，用于对照明单元LU指出提高其光输出。
应该注意，上述实施例是用于说明本发明的，而对本发明没有限制意义，并且在所附权利要求所述的本发明范围内，本技术领域内的普通技术人员可以设想出许多变换实施例。在权利要求中，各括号内的标号对权利要求没有限制意义。使用动词“包括”及其词形变化不排除还存在权利要求所述的单元和步骤之外的单元和步骤。利用包括几个不同单元的硬件以及利用适当编程的计算机均可以实现本发明。在列出几个装置的设备权利要求中，可以将这几个装置嵌入该硬件的又一个项目内。