专利名称：用于显示器设备的环境照明系统以及这种环境照明系统的操作方法
技术领域：
本发明涉及一种与包括图像显示区域的显示器设备相结合地使用 的环境照明系统以及这种环境照明系统的操作方法。
背景技术：
W0 2005/062608公开了 一种与显示器设备相结合地使用的辅助视 觉显示系统。这种视觉显示系统现在常被称作环境光系统。这种环境 光系统通常包括被设置在显示器设备的侧面/顶部的两个或四个光源。 如图1中所示，中央控制单元11被耦合到四个光源12-15，其通过分 析将被显示的图像的输入音频/视频信号(AVS) 10的周界来操作所述 光源，并且基于所述分析向电视机后面的墙壁上发出或者通过电视机 的框架发出与正在显示的视频相匹配的光。其效果是获得更大的虚拟 屏幕和更投入的观看体验。
因此，现有技术的环境照明系统是通过中央控制单元来操作的， 其基于对AVS的分析来指示每一个单独的光源发光。但是这在光源数 目很多的情况下可能会产生问题，因为中央处理单元必须被连接到每 一个单独的光源。由于必须分布到所有光源的电线数目巨大，因此从 中心点设置去向例如几百个光源的连接几乎是不可能的。
发明内容
本发明的目的是克服上面提到的缺陷，这是通过提供一种适用于 光源数目巨大的情况的环境照明系统而实现的。
本发明的一方面涉及一种与包括图像显示区域的显示器设备相结 合地使用的环境照明系统，其包括
中央控制单元，其被适配成接收输入音频视频流(AVS)并且确定 将被显示的图像的周界处的颜色信息；
被布置在与图像显示区域的周界相关的预先固定的设置中的多个 光源；
多个局部控制单元，每一个局部控制单元被适配成耦合到从所述多个光源当中选择的至少一个光源以用于局部地操作该至少一个耦合 的光源，
其中，中央控制单元把所确定的颜色信息作为流传送到每一个对 应的局部控制单元，每一个对应的局部控制单元被适配成使用所接收 到的颜色信息的一部分来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基 于所述至少一个耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
相应地，由于所述操作被划分在中央控制单元与局部地且彼此独 立地操作的各局部控制单元之间，因此有可能操作大量光源。
在一个实施例中，至少其中一个局部控制单元还根据与光源相关 的操作参数来操作所述至少一个耦合的光源。
在一个实施例中，中央控制单元调节将要发射的颜色使其适应用 户的优选项，或者对于所有局部控制单元基于自动地进行调节。举例 来说，如果颜色信息表明将被显示在图像显示区域上的特定区域处的 颜色为红色，则用户优选项可以是发射带红色的光。这例如可以取决
于显示器设备(例如LCD屏幕)所处的墙壁，或者环境光条件可能促 使用户制定特定的优选项，从而使得周界处的颜色和所发射的颜色与 墙壁颜色相配。传感器技术允许按照自动或半自动的方式来进行设置。 在一个实施例中，所述光源包括子光源阵列，预定区域是与各子 光源相关联的那些区域。这样就有可能对正在显示的图像进行非常清 晰的扩展。
在一个实施例中，子光源是发光二极管(LED)。 在一个实施例中，多个局部控制单元并联连接、串联连接或者串 并联组合连接。
本发明的另 一方面涉及一种包括所述环境照明系统的显示器设备。
本发明的另一方面涉及一种用于包括集成在其中的所述照明系统 的显示器设备的框架结构。
在一个实施例中，框架结构还包括合成板或玻璃，从光源发出的 光被传导到合成板或玻璃中或者在其中传导。
本发明的另一方面涉及一种当与包括图像显示区域的显示器设备 相结合地使用时操作环境照明系统的方法，所述方法包括接收输入音频视频流(AVS)并且确定将被显示的图像的周界处的 颜色信息；
把多个光源布置在与图像显示区域的周界相关的预先固定的设置
中；
把所确定的颜色信息作为流传送到局部控制单元，每一个对应的 控制单元耦合到从所述多个光源当中选择的至少一个光源，
其中，所接收到的颜色信息的一部分被每一个对应的局部控制单 元使用来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基于所述至少一个 耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
本发明的另 一方面涉及一种计算机程序产品，当在计算机上运行 所述产品时，其用于指示处理单元执行上面提到的方法步骤。
本发明的各方面可以与任何其他方面相组合。参照下面描述的实 施例，本发明的上述和其他方面将变得显而易见。
下面将参照附图仅以举例的方式来描述本发明的实施例，其中
图1图示了现有技术的环境照明系统的功能；
图2示出了与包括图像显示区域的显示器设备相结合地使用的根
据本发明的环境照明系统的一个实施例；
图3示出了根据本发明的环境照明系统的另一个实施例；
图4示出了实施本发明的另一个实例，其中增加了光源的数目；
图5的方框示了图2-4中的中央控制单元的功能；
图6的色三角示出了显示器适配的三角与光源色三角的关系；
图7描绘了确定平均颜色值的一种方式；
图8的方框示了局部控制单元的功能；以及
图9的流程图说明了根据本发明的方法。
具体实施例方式
图2示出了与包括图像显示区域108的显示器设备109相结合地 使用的根据本发明的环境照明系统100的一个实施例，其中所述系统 100包括中央控制单元(C-C-U) 102、光源lio-in以及在本实施例中 是并联连接的局部控制单元(C-U-l-4 )104-107。中央控制单元(C-C—U )102接收输入音频视频流(AVS) 101,并且确定将被显示在图像显示区 域108中的图像的周界处的颜色信息。如图所示，在区域122-133处 执行颜色信息的确定，所述各区域全部位于有效图像的边界处。所确 定的颜色信息于是可以包括确定每一个对应区域122-133中的平均颜 色，或者确定每一个对应区域内的特定点处的颜色信息，例如每一个 对应区域的中心部分处的颜色信息。
利用矩阵预先调节所确定的颜色信息使其适应系统设置。这优选 地是在所有局部控制单元中进行的，所述局部控制单元全部都需要矩 阵来进行颜色对准。也就是说使得经过局部调节的颜色和白点根据定 义与显示器(例如LCD)的颜色和白点不相同，这是因为背光和LCD 本身可能随类型和供应商而不同。
在中央控制单元中有一个矩阵，其中根据作为初始显示坐标的用 户要求进行对准，但是也可以伴随有环境光校正或用户优选的设置。 经过局部调节的光源在其原色产生更加饱和的颜色，以便具有余量在 希望时产生更加饱和的光。
这些所确定的颜色信息作为并行流103被传送到每一个对应的局 部控制单元104-107。在这一特定实例中，颜色信息(例如每一个对应 区域内的平均颜色信息)被作为整体传送到每一个对应的局部控制单 元(C—U-l-4 ) 104-107。
局部控制单元(C_U_l-4 ) 104-107被耦合到一个或更多光源，并 且彼此独立地工作。如图所示，光源被布置在与显示器的周界相关的 预先固定的设置中(或者被布置在"链"中)，从而使得每一个对应 的光源与给定的区域122-133相关联。这意味着例如光源110与区域 123相关联，并且光源111与区域124相关联。因此，可以将光源分配 到给定的坐标位置。这些坐标由局部控制单元104-107实施，以便知 道将要使用所接收到的颜色信息的哪些部分来操作所耦合的光源。实 际上使得局部控制单元104-107独立操作的正是这种做法。
如在本实施例中示出的，局部控制单元(C-U-l) 104被耦合到显 示区域108左侧的两个光源120-121，局部控制单元(C-U—2) 105被 耦合到所述显示区域108上方的四个光源110-113，局部控制单元 (C—U-3)106被耦合到显示区域108右侧114-115的两个光源119-120， 并且局部控制单元(C-U-4) 107被耦合到所述显示区域108下方的四个光源116-119。相应地，对于局部控制单元(C-U-l) 104而言相关 的颜色信息对应于区域133和122，这是因为控制单元(C-U-l) 104 被耦合到与这两个区域相关联的光源，即光源120和121。同样地，对 于局部控制单元(C—U-2)105而言相关的颜色信息对应于区域123-126， 这是因为控制单元(C—U —2) 105被耦合到与这些区域相关联的四个光 源110-113。这对于控制单元(C-U-3-4 ) 106-107同样成立。
因此，每一个对应的局部控制单元104-107仅仅使用对应于相关 区域122-133的颜色信息il-il2。这样做的一种方式是通过"剥离" 或滤除不相关的那些颜色信息。举例来说，对于局部控制单元(C—U-2) 105而言，仅有区域123-126处的颜色信息是相关的。实现所述"剥离，， 的一种方式是通过使用适当的算法。后面将给出这种"剥离"的一个 实例。
相应地，局部控制单元(C-U-1)104分别使用针对区域133和122 确定的颜色信息来操作光源120和121。这对于后续的局部控制单元 105-107同样成立，例如局部控制单元(C-U-2) 105分别使用针对区 域123-126确定的颜色信息来操作光源123-126。这样，局部控制单元 在其接收到并行流时被触发并且取出其信息部分，因此其在所迷"链" 中所处的方式决定实施哪一个部分。
在一个实施例中，中央控制单元(C-C-U) 102知道每一个对应的 局部控制单元104-107在所述链中所处的位置，即局部控制单元与哪 些光源相关联以及每一个对应的光源的位置。因此，中央控制单元 (C—C—U)102可以被适配成指示局部控制单元104-107使用颜色信息的 哪些部分。因此，局部控制单元104-107在其接收到流103时被触发 并且取出其信息部分，例如局部控制单元(C-U-l) 104仅仅使用区域 133、 122处的颜色信息，后面以此类推。
在一个实施例中，局部控制单元104-107被预先编程为根据其在 所述"链"中的位置来滤除所接收到的流103的特定部分，例如局部 控制单元(C—U-l) 104自动滤除除了对应于区域133、 122的颜色信息 之外的所有其他颜色信息。对于后续局部控制单元也有类似情况。
图3示出了图2的系统的另一种设置，其中仅有的差别是各局部 控制单元104-107的连接。如前所述，各局部控制单元104-107在图2 中是并联连接，而在图3中则是串联连接。相应地，每一个对应的局部控制单元提取出所需要的相关颜色信息，但是把所接收到的颜色信
息103转送到后续的局部控制单元。如图所示，局部控制单元(C—U-1) 104把颜色信息转送到局部控制单元(C-U-2) 105,后者又将其转送到 局部控制单元(CLU-3) 106，后面以此类推。图3中的环境照明系统 的功能在其他方面与图2所公开的相同。
图4示出了实施本发明的另一个实例，其中光源309-310的数目 从12个增加到24个，局部控制单元301-308的数目从4个增加到8 个。如图所示，各局部控制单元并联连接，但是当然也可以串联连接。 前面在图2和3中所讨论的相同的原理在这里也适用。
图5的方框示了图2-4中的中央控制单元102的功能，其中 包括矩阵算法401、伽马算法402、有效区域403、第一列平均算法 404a-404e、第二列积分算法405a-405e以及串行化器406。矩阵401 把输入的视频转换到用户或系统所需的设置。伽马算法把所述视频转 换到线性光域，这是因为视频总是经过伽马校正的。有效区域指标被 用来表明哪一个区域当前关于所述视频流是有效的。平均算法可以是 如被合并在此以作参考的WO 2005/062608中所描述的峰值算法，但是 其在这里是如图7中所示的基于直方图的算法。
中央控制单元102可以被适配成执行系统校正、 一般功能以及非 区域限制的功能。利用矩阵算法401预先调节从所接收到的AVS信号 101中确定的颜色信息使其适应系统和/或用户设置，该矩阵算法把所 有光源的颜色矩阵与EBU或图6中所示的显示器色三角对准，该图中 示出了显示器适配的三角的一个实例601以及各光源(例如LED)色三 角602。利用局部矩阵把单独的光源对准到固定的颜色坐标。此外还可 能需要该矩阵来补偿环境光效果。该矩阵可以是系统或应用控制的。 所述矩阵算法可以是如下形式<formula>formula see original document page 9</formula>
伽马算法402通过下面的伽马算法把视频信号变换到线性光域中说明书第7/9页
red—out = red一in green—out = green—in2 blue—out = blue—in2 有效区域块表明哪一个区域在视频流中是有效的。其是平均算法
404、 405的中心支持。
平均算法404-405计算每个颜色的平均值。为此可以使用三种算 法类型。在第一种算法中，通过等式average-i:inputs/n来确定经典 平均值，其中Inputs代表单一颜色并且对于单一区域有效，n代表入 口的数目。
第二种算法通过下面的等式进行所述计算当
input>peak — current/K时peak—new: =peak_current+input/K， 否则
peak_new=peak—current。 peak—current是对应于单一颜色的实际值
并且对于单一区域有效。每当对应于该区域的区域有效颜色进入时就
比较其是否大于所述实际值。当该区域有效颜色大于所述实际值时， 就将其一部分加到该实际值上，从而变成新的实际值。在WO
2005/062608中对这方面做了更加详细的描述。
确定峰值的第三种方式利用了图7中所示的加权直方图704。对于 每一种颜色和每一个区域122-133 (参见图2)确定直方图。把该直方 图与非线性函数702相乘，从而为强度更高的像素给出高于暗像素的 权重。对于峰值描绘出每种颜色的最高出现次数。利用下面的算法按 照相继的顺序对每个颜色和通道的每一个输入进行积分int_new=K x peak—in+(1-K) xint —current。当int—new>int-current时K=Krise， 当int_new<int—current时K=Kfal1。
K代表系数。该系数由系统设置，并且决定环境光对视频做出响应 的方式。所述方式可以是从慢速到快速动作。
对应于大于当前值的新的输入值的系数不同于对应于小于当前值 的新的输入值的系数。这些系数对于所有积分器可以是相同的积分， 但是也可以对于每一个积分器不同并且例如与图像相关的数据有联 系。
通过图5中所示的串行化器406把对应于每个颜色和区域122-133 的积分平均值分发到所有局部控制单元(例如图2中的104-107 )。其 在串行化器中被分发的方式可以由系统配置。各配置项目为顺时针或逆时针分布，其序列为红色、绿色和蓝色并且开始角例如是左上角、 右上角、左下角或右下角。为了减少连接点的数目，数据流被串行化 为有效、时钟和数据。每一个局部控制单元收集总的流并且剥离精确 定义的部分，正如前面所讨论的那样。每一个接受器移出剩余的部分。 顺序链配置的顺序决定在哪一个接受器处接收什么数据。当所有局部 控制器如图1那样连接时，由预先编程的设置决定剥离哪个部分。在
图3所描述的配置中，每一个控制器剥离第一个进入的部分，并且把 剩余的部分重传到下一个控制器。这样，所述链中的排列就决定了位 置。
图8的方框示了例如在图2-4中示出的局部控制单元104-107 的功能。 一个局部控制单元所接收800的最小尺寸是对应于红色、绿 色和蓝色的单一平均值。该局部控制单元还可以剥离X次红色、绿色 和蓝色平均值802。为此，每一个局部控制单元剥离对于该局部控制单 元所需的内容并且移出剩余内容，这种结构在从中心点102向具有不 同的内部接受器长度的多个局部控制单元104-107提供信息方面允许 很大的灵活性和简单性。为了能够对于每个光源适配颜色坐标和白点， 对于每个RGB光源需要一个矩阵803。对于每一个RGB光源顺序地使用 该矩阵。独立的和局部的矩阵803的优点在于，有可能在其被组装的 不同位置处调节光源模块。在这种情况下，可以对生产和对准进行分 包。
局部控制单元中的算法如下
red_out = Gr x red +/- Gg x Cgr x green +/- Gb x Cbr x blue green—out = Gg x green +/- Gr x Crg x red +/- Gb x Cbg x blue blue—out = Gb x blue +/- Gr x Crb x red +/- Gg x Cgb x green
物理校正804代表温度相关的亮度漂移校正和老化校正。
脉冲代码调制器805驱动分别驱动各光源的各电流源。脉冲代码 是一般术语，其通常是脉冲宽度调制器。
图9所示的流程图说明了根据本发明的当与包括图像显示区域的 显示器设备相结合地使用时操作环境照明系统的方法。
接收(SI ) 901输入音频视频流(AVS )，并且根据该流确定(S2 ) 902将被显示的图像的周界处的颜色信息。把多个光源布置(S3 ) 903在与图像显示区域的周界相关的预先固定的设置中。把所确定的颜色信息作为串行或并行流传送(S4) 904到局部控制单元，每一个对应的控制单元耦合到从多个光源当中选择的至少一个光源。所接收到的颜色信息的一部分被每一个对应的局部控制单元使用(S5 ) 905来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基于所述至少一个耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
所公开的实施例的特定具体细节是为了解释而非限制的目的来阐述的，其目的是提供对于本发明的清晰而透彻的理解。但是本领域技术人员应当认识到，在不偏离本公开内容的精神和范围的情况下，可以在不与这里所阐述的细节精确相符的其他实施例中实践本发明。此外，在本文中为了简明起见省略了对于公知的设备、电路和方法的描述以避免不必要的细节和可能的混淆。
权利要求中所包括的附图标记仅是作为说明而不应被理解为限制权利要求的范围。
权利要求
1、一种与包括图像显示区域(108)的显示器设备(109)相结合地使用的环境照明系统(100)，其包括中央控制单元(102)，其被适配成接收输入音频视频流(AVS)(101)并且确定将被显示的图像的周界处的颜色信息；被布置在与图像显示区域(108)的周界相关的预先固定的设置中的多个光源(110-121)；局部控制单元(104-107)，其中的每一个局部控制单元被适配成耦合到从所述多个光源当中选择的至少一个光源(220-121)以用于局部地操作该至少一个耦合的光源，其中，中央控制单元(102)把所确定的颜色信息作为流(103)传送到每一个对应的局部控制单元(104-107)，每一个对应的局部控制单元被适配成使用所接收到的颜色信息的一部分来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基于所述至少一个耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
2、 根据权利要求1的环境照明系统，其中，至少其中一个局部控 制单元(104-107 )还根据与光源相关的操作参数来操作所述至少一个 耦合的光源(110-121)。
3、 根据权利要求1的环境照明系统，其中，中央控制单元(102) 调节将要发射的颜色使其适应用户的优选项，或者对于所有局部控制 单元基于自动地进行调节。
4、 根据权利要求1的环境照明系统，其中，光源包括子光源阵列，预定区域是与各子光源相关联的那些区域。
5、 根据权利要求4的环境照明系统，其中，子光源是发光二极管 "ED)。
6、 根据权利要求1的环境照明系统，其中，多个局部控制单元 (104-107 )被并联连接、串联连接或者串并联组合连接。
7、 一种包括如权利要求1中所述的环境照明系统的显示器设备 (109)。
8、 一种用于显示器设备的框架结构，该显示器设备包括集成在其 中的如权利要求1所述的照明系统。
9、 根据权利要求8的框架结构，其中，所述框架结构还包括合成板或玻璃，从光源发出的光被传导到合成板或玻璃中或者在其中传导。
10 、 一种当与包括图像显示区域的显示器设备相结合地使用时操 作环境照明系统的方法，所述方法包括接收输入音频视频流(AVS) (901)并且确定将被显示的图像的 周界处的颜色信息(902 );把多个光源布置(903 )在与图像显示区域的周界相关的预先固定 的设置中；把所确定的颜色信息作为流传送(904 )到局部控制单元，每一个 对应的控制单元耦合到从所述多个光源当中选择的至少一个光源，其中，所接收到的颜色信息的一部分被每一个对应的局部控制单 元使用(905 )来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基于所述至 少一个耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
11、 一种计算机程序产品，当在计算机上运行所述产品时，其用 于指示处理单元执行权利要求10的方法步骤。
全文摘要
本发明涉及一种与包括图像显示区域的显示器设备相结合地使用的环境照明系统。中央控制器接收输入音频视频流(AVS)，并且确定将被显示的图像的周界处的颜色信息。把各光源布置在与图像显示区域的周界相关的预先固定的设置中，并且各局部控制单元被耦合到从所述多个光源当中选择的一个或多个光源以用于局部地操作该至少一个耦合的光源。中央控制单元被适配成把所确定的颜色信息作为流传送到每一个对应的局部控制单元，该局部控制单元使用所接收到的颜色信息的一部分来操作所述至少一个耦合的光源，该部分是基于所述至少一个耦合的光源在所述预先固定的设置内的位置而确定的。
文档编号H05B37/02GK101682962SQ200880017078
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月20日 优先权日2007年5月22日
发明者G·加利齐 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司