提高顯示PPI算法分析

子像素的排列方式是影響屏幕顯示效果的重要因素。目前,一般的液晶(LCD)顯示器和有機發光二極管(OLED)顯示屏採用紅、綠、藍三基色來顯示全綵圖像。其子像素排列方式有條紋式排列(圖1)和PenTileRGBG排列(圖2)。

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條紋式RGB排列是標準的排列方式,也是絕大多數LCD顯示器使用的子像素排列,該排列橫平豎直,顯示圖形界面窗口時效果較好,圖像清晰度高,但顯示自然景物時鋸齒感明顯,因此,國內外對子像素排列的研究已由三子像素轉為多子像素。

PenTileRGBG排列方式伴隨著OLED顯示材質的誕生而出現,該排列方式明顯改善了顆粒感和鋸齒感,斜線顯示效果平滑、柔和,目前採用PenTileRGBG子像素排列的電子產品主要有三星高分辨率手機和高分辨率電視機。

由傳統條紋式RGB排列轉換為RGBG 排列時,色域仍為RGB,因此不需要色域轉換,但RGBG排列每個像素中僅包含RG 或BG 兩個子像素,若只是單純地將原RGB條紋式排列的RGB三個子像素對應給RGBG排列的RG或BG排列的兩個子像素,則在顯示單行單列單點的白色時會出現偏色,因此RGBG排列需要借用周圍的子像素來達到正常的顯示效果。如何能夠在保證圖像顯示效果的同時提高PPI,是條紋式RGB排列到RGBG排列子像素著色算法的重點。

算法1

第一種著色算法將著色子像素分三種情況處理。該子像素著色算法流程如圖所示。

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對於如圖(a)所示一般情況的著色,傳統條紋式RGB排列的每個像素分別對應RGBG 排列的RG 子像素或BG 子像素,由於RGBG排列的每個像素僅包含兩個子像素,在顯示黑白變化或者像素亮度變化較大的情況下會出現偏色,因此在黑白變化或者像素亮度變化較大的特殊情況下,需要進行特殊處理,借用右側的紅色子像素或藍色子像素,如圖(b)、(c)所示。

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算法2

第二種子像素著色算法為借用加權著色算法。著色時著色子像素需借用周圍4個子像素,對於中心區域的像素可借用周圍4個子像素進行加權,又因為四邊區域周圍僅包含3個像素,四角區域周圍僅包含2個像素,所以需要按照區域分9種情況對原RGB排列圖像進行著色,而每種情況又分為RGB轉RG 或RGB轉BG兩種情況。

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假設原輸入圖像為M 行N 列,記第i 行第j 列的紅色子像素的輸入值為Rin(i,j),輸出值為Rout(i,j)。同理有Gin(i,j)、Gout(i,j)和Bin(i,j)、Bout(i,j)。

針對9類不同區域情況的借用加權著色,具體計算步驟如下:

對於中心區域著色如圖(a)所示,RGB轉RG著色:

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對於中心區域RGB轉BG著色:

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由此可得中心區域轉換得到的權值係數矩陣為

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對於上下左右四個邊緣區域著色如圖(b)~(e)所示,其權值係數矩陣為


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對於四個角區域著色如圖(f)~(i)所示,其權值係數矩陣為

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