專利名稱：等離子體顯示屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理用于在顯示裝置上顯示的視頻畫面數(shù)據(jù)的方法和裝置，所述顯示裝置具有與視頻畫面的象素相對應(yīng)的多個(gè)發(fā)光部件，其中，通過抖動(dòng)所述視頻畫面數(shù)據(jù)和用于顯示的抖動(dòng)視頻畫面數(shù)據(jù)的子場編碼，借助于相應(yīng)于多個(gè)發(fā)光部件開和關(guān)脈沖的子場編碼字控制每一象素的亮度。
背景技術(shù)：
等離子技術(shù)使得獲得在有限的深度內(nèi)不受觀察角度限制的大尺寸(排除CRT限制)的平面彩色屏成為可能。參考?xì)W洲電視的上一代產(chǎn)品，為了改善畫面質(zhì)量已經(jīng)做了大量的工作。因此，象等離子體這樣的新技術(shù)的畫面質(zhì)量一定要與標(biāo)準(zhǔn)電視技術(shù)一樣好或者好于標(biāo)準(zhǔn)電視技術(shù)。為了以與CRT相似質(zhì)量顯示的視頻畫面，至少需要8位的視頻數(shù)據(jù)。實(shí)際上，因?yàn)槟康脑谟谠谙蟮入x子體這樣的線形顯示屏上再現(xiàn)非線形CRT的行為的校正灰度系數(shù)化(gammatization)過程，優(yōu)選的使用多于8位以在低視頻信號電平得到正確的視頻復(fù)制。
等離子體顯示屏(PDP)使用只能是“ON”或“OFF”兩種狀態(tài)的放電單元的矩陣。而且不同于CRT或者LCD那樣將灰度級以發(fā)光的模擬控制來表示，PDP通過調(diào)制每一幀的小發(fā)光脈沖的數(shù)量來控制灰度級。在對應(yīng)人眼響應(yīng)時(shí)間的一段時(shí)間內(nèi)，觀察者的眼睛積分(integrate)這種時(shí)間調(diào)制。
現(xiàn)在，使用調(diào)制每一幀光脈沖(PWM-脈寬調(diào)制)來再現(xiàn)各種視頻信號電平的方法有很多。在某些情況下，由于時(shí)間問題、針對輪廓效果而使用特定的解決方案的問題等等，不可能再現(xiàn)足夠的視頻信號電平。這時(shí)就需要使用某種抖動(dòng)技術(shù)人工的再現(xiàn)(render)所有的所需要的級別。抖動(dòng)噪音的可見性將直接與選擇基本級的方式相關(guān)聯(lián)。
抖動(dòng)本身是一種根據(jù)減少的顯示分辨率比特的數(shù)量而降低量化噪音效果的公知技術(shù)。使用抖動(dòng)技術(shù)，可以在對應(yīng)于減少的顯示分辨率比特的現(xiàn)存視頻信號電平間添加一些人工級。這樣改善了灰度級圖象，但另一方面增加了高頻率低振幅的抖動(dòng)噪音，該噪音對觀察者只在一個(gè)很小的觀察距離內(nèi)是可以察覺的。
在WO-A-01/71702中披露，最優(yōu)的抖動(dòng)原理已經(jīng)可以有效的降低其可見性。
基于象PWM系統(tǒng)(脈寬調(diào)制)的光生成，多種原因?qū)?dǎo)致在等離子體屏幕(或者類似顯示設(shè)備)再現(xiàn)灰度級時(shí)缺乏視頻灰度級。
缺乏灰度級再現(xiàn)的一些主要原因列表如下·假設(shè)在簡單的2位編碼(每一子場(sub-field)對應(yīng)一位)情況下，需要8個(gè)子場以得到一可以接受的灰度再現(xiàn)。然而，對于某些單掃描屏，在一給定時(shí)間幀內(nèi)(在50Hz的視頻源(PAL，SECAM)為20ms，在60Hz的視頻源(NTSC)為16.6ms，在75Hz的視頻源為13.3ms)的尋址速度對于再現(xiàn)(render)8個(gè)子場還是不夠快。
·為得到好的響應(yīng)保真度，需要帶有特定子場權(quán)重序列的特定子場組織結(jié)構(gòu)。比如說，增長速度比Fibonacci序列(1-1-2-3-5-6-13-21-34-55-89-144-233…)慢的子場序列增強(qiáng)了屏幕的響應(yīng)保真度。此時(shí)，至少需要12個(gè)子場以得到相應(yīng)于8位視頻的多于255個(gè)的不同級。甚至在雙掃描的情況下，由于尋址時(shí)間太慢而不能有一個(gè)好的編碼和足夠的持續(xù)時(shí)間，以提供一好的對比度和好的峰值白點(diǎn)增益。
·為了完全抑制稱為“假輪廓效應(yīng)”的PWM相關(guān)缺陷，形成了稱為“增量編碼”的新編碼原理。上述編碼系統(tǒng)將不再允許在兩個(gè)轉(zhuǎn)換為ON的子場之間有任何轉(zhuǎn)換為OFF的子場。這時(shí)，需要被再現(xiàn)的視頻信號電平與子場的數(shù)量相等。由于不可能在等離子體顯示屏(只需約122ms的尋址時(shí)間)上設(shè)置255個(gè)不同的子場，所以不可能使用上述方法設(shè)置足夠的視頻信號電平。
為簡化說明，前一個(gè)例子將作為實(shí)施例用于下面的闡述。顯然，本申請文件中的發(fā)明并不局限于上述原理。
等離子體單元(cell)只有兩種狀態(tài)ON或者OFF。由此，使用暫時(shí)的調(diào)制就可以再現(xiàn)視頻信號電平。如果要?jiǎng)?chuàng)建的視頻信號電平的數(shù)量是N，那么最有效地尋址方案是尋址N次。假設(shè)8為視頻值的情況，在每一視頻幀中每一單元可以尋址256次。然而，由于每一尋址操作需要大量的時(shí)間(每一行約2μs，即，在雙模式下尋址所有行約需480μs，256個(gè)操作的最大值為256*480μs＝122ms，這已經(jīng)大大的超出了50Hz顯示模式下20ms的時(shí)間范圍)，所以這在技術(shù)上不一定可行。
那么，再現(xiàn)信息有兩種可能。第一種是使用最小8SF(在8位視頻信號電平表示的情況)，以及這些8SF的組合，能夠產(chǎn)生256級。這種模式在圖1中表不。
每一子場分為三部分尋址部分，持續(xù)部分，和刪除部分。通過向那些等離子體單元應(yīng)用一寫電壓而使用尋址期間逐行尋址等離子體單元，所述單元會(huì)因光產(chǎn)生而受激勵(lì)，所述尋址期間典型的用于PDP中。通過將典型的持續(xù)電壓和持續(xù)脈沖應(yīng)用到所有單元而使用持續(xù)期間作為點(diǎn)亮寫等離子體單元的期間。最后，刪除期間用于刪除單元的電荷，從而使單元變?yōu)橹行浴?br> 圖2表示基于圖1的8位編碼產(chǎn)生所有256視頻信號電平的標(biāo)準(zhǔn)方法。
參照圖3，在整個(gè)視頻持續(xù)期間，觀察者的眼睛將積分光照發(fā)射的不同組合并由此再創(chuàng)建深淺不同的灰度級。假設(shè)沒有移動(dòng)(圖3中的左邊部分)，積分軸將垂直于時(shí)間方向的屏幕。觀察者將來自同樣象素的信息積分并且檢測不出任何干擾。
如果物體在運(yùn)動(dòng)(如圖3右側(cè))，觀察者將會(huì)從幀t t到t+1跟隨此物體。在CRT上，由于發(fā)射時(shí)間非常短暫，眼睛甚至可以跟隨有大運(yùn)動(dòng)的物體。在PDP上，發(fā)射時(shí)間延伸到了整個(gè)畫面期間。對于每幀3象素的物體移動(dòng)，眼睛可以將來自3個(gè)不同象素的子場積分。不幸的是，如果在這3個(gè)象素中存在一個(gè)躍遷，所述整合將導(dǎo)致如圖3右端底部所示的虛假輪廓。
前述的第二編碼可能性是只是用來再現(xiàn)有限數(shù)量的級，但是為了不再引入任何臨時(shí)干擾而選擇了這些級。因?yàn)閷τ谌魏蜝＞A的級，可以得到codeB＝codeA+C，其中C是正值，所以該編碼稱為“增量編碼”。這種編碼顯然將可以產(chǎn)生的視頻信號電平的數(shù)量限制大尋址期間的數(shù)量。然而，以此編碼，在兩個(gè)連續(xù)子場ON之間不會(huì)有一個(gè)子場OFF。某些優(yōu)化的抖動(dòng)或者誤差分散技術(shù)可以補(bǔ)償缺少精度的這種缺陷。
正如在標(biāo)準(zhǔn)的8位編碼中，由于在兩個(gè)相似級(如127/128)間不再有任何的不連續(xù)，所以這種編碼方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于抑制了任何的假輪廓效應(yīng)?；诖朔N原因，這種模式有時(shí)被稱為無假輪廓模式，即NFC。另一方面，這種模式需要抖動(dòng)以便布置足夠可以引入干擾噪聲的視頻信號電平。
圖4示出了基于16子場和4子場以增量編碼方式產(chǎn)生256級(16×24＝256)。由此，使用了現(xiàn)存的16個(gè)基礎(chǔ)級的時(shí)空非相關(guān)性。在下面將使用基于16子場的例子以便簡化說明。
圖5示出在運(yùn)動(dòng)中以此模式再現(xiàn)127/128的躍遷(transition)的實(shí)施例。其中表明在相似級間的躍遷不再是虛假輪廓的源，但會(huì)導(dǎo)致平滑的躍遷。圖4示出無需尋址期間的增量尋址模式。在每一幀的初期執(zhí)行全局尋址模式，稱為共用起動(dòng)。接下來執(zhí)行一有選擇的刪除操作，其中消除那些單元中不能發(fā)光的電荷。在接下來的持續(xù)期間，所有其它電荷仍保持帶電。有選擇的刪除操作是每一子場的部分。在幀的最后期間，全局的刪除操作使所有單元中性化。圖6示出了以4位抖動(dòng)應(yīng)用增量編碼的可能性。
另一個(gè)重要方面是應(yīng)用灰度系數(shù)校正(gamma校正)。CRT顯示裝置并沒有對光強(qiáng)的線性響應(yīng)，而只是一個(gè)二次響應(yīng)?；诖耍l(fā)送到顯示裝置的圖象在攝影棚或者大多在攝像機(jī)本身已經(jīng)做過預(yù)校正，以至于人眼看到的圖象表示的是膠片電影的圖象。圖7闡述了這一原理。
在具有線性響應(yīng)特性的等離子體顯示裝置的情況下，在源級的預(yù)校正將降低如圖8所示的非自然的觀察到的圖象的質(zhì)量。為了消除這一問題，在等離子體顯示裝置的特定視頻處理單元中的人工校正灰度系數(shù)(gamma)操作將反轉(zhuǎn)位于源級的預(yù)校正。通常，在直接編碼到子場級之前在等離子體顯示單元處進(jìn)行灰度系數(shù)(gamma)校正。如果輸出視頻數(shù)據(jù)被限制在如圖9所示的8位分辨率時(shí)，這一校正灰度系數(shù)操作將導(dǎo)致低視頻信號電平的破壞。
在增量編碼的情況下，有可能避免上述效應(yīng)。實(shí)際上，可以在子場權(quán)重處應(yīng)用校正灰度系數(shù)的函數(shù)(gamma函數(shù))?？梢约僭O(shè)在gamma函數(shù)(γ＝1.82)從0到255后以抖動(dòng)階16(4位)布置16個(gè)子場。此時(shí)，對于每一16個(gè)可能的視頻值Vn，顯示值應(yīng)遵照下述級數(shù)
V0=255×(0×16256)1.82=0]]>V1=255×(1×16256)1.82=2]]>V2=255×(2×16256)1.82=6]]>V3=255×(3×16256)1.82=12]]>V4=255×(4×16256)1.82=20]]>V5=255×(5×16256)1.82=30]]>V6=255×(6×16256)1.82=42]]>V7=255(7×16256)1.82=56]]>V8=255×(8×16256)1.82=72]]>V9=255×(9×16256)1.82=89]]>V10=255×(10×16256)1.82=108]]>V11=255×(11×16256)1.82=129]]>V12=255×(12×16256)1.82=151]]>V13=255×(13×16256)1.82=175]]>V14=255×(14×16256)1.82=200]]>V15=255×(15×16256)1.82=227]]>V16=255×(16×16256)1.82=255]]>因此，在增量編碼的情況下，對于任何值B＞A，可以得到codeB＝codeA+C，其中C是正值。在那種情況下，下述公式的基礎(chǔ)上計(jì)算權(quán)重是很容易的Vn+1＝Vn+SFn+1，n＞0。人們可以獲得下述子場權(quán)重SFn＝Vn-Vn-1SF1＝2-0＝2SF2＝6-2＝4
SF3＝12-6＝6SF4＝20-12＝8SF5＝30-20＝10SF6＝42-30＝12SF7＝56-42＝14SF8＝72-56＝16SF9＝89-72＝17SF10＝108-89＝19SF11＝129-108＝21SF12＝151-129＝22SF13＝175-151＝24SF14＝200-175＝25SF15＝227-200＝27SF16＝255-227＝28這些權(quán)重的累積緊隨二次函數(shù)(gamma＝1.82)從0(沒有SF設(shè)為ON)到255(所有的SF設(shè)置為ON)。圖10表示這種編碼方法。這表明增量編碼優(yōu)化的權(quán)重計(jì)算允許在視頻信號電平處無需應(yīng)用校正灰度系數(shù)操作而考慮gamma級數(shù)。顯然，在本實(shí)施例中，只使用4位抖動(dòng)即可允許256個(gè)可以覺察到的不同視頻信號電平。
如果沒有應(yīng)用任何特定物，可以應(yīng)用16子場中的任何一個(gè)來再現(xiàn)一組16視頻信號電平。圖11表示這一原理。它表示了在增量編碼的例子中如何再現(xiàn)不同視頻信號電平?；谧訄鯯F0(0)和SF1(2)而應(yīng)用抖動(dòng)時(shí)可以再現(xiàn)0到15之間的所有級?；谧訄鯯F14(Σi=0i=14SFi=200)]]>和SF15(Σi=0i=15SFi=227)]]>而應(yīng)用抖動(dòng)時(shí)可以再現(xiàn)224到240之間的所有級。
在示例中，定義黑色級為SF0(權(quán)重＝0)。當(dāng)然，在子場結(jié)構(gòu)中沒有額外的子場SF0。黑色級僅僅通過不激勵(lì)或者去激勵(lì)所有其它子場SF1到SF16來產(chǎn)生。例如輸入視頻信號電平12在校正灰度系數(shù)的化((255)·(12/255)1.82＝1)后具有振幅1并且能夠以圖12中所示的抖動(dòng)來再現(xiàn)。同質(zhì)區(qū)中的半數(shù)象素將不會(huì)因發(fā)光而不受激勵(lì)，而另一半具有權(quán)重“2”的子場SF1將會(huì)因發(fā)光而受激勵(lì)。如圖12所示，從一幀到另一幀，轉(zhuǎn)換抖動(dòng)模式。圖12示出考慮到用于計(jì)算權(quán)重的gamma值為1.82的一可能用于視頻信號電平12的抖動(dòng)。
另一方面，如果沒有應(yīng)用特定的匹配，那么如圖13所示的使用完全相同的抖動(dòng)以再現(xiàn)視頻信號電平231(校正灰度系數(shù)(gamma)后為213.5)。它表明考慮到用于計(jì)算權(quán)重(255)·(231/255)1.82＝213.5的gamma值為1.82的一用于再現(xiàn)視頻信號電平231的可能抖動(dòng)。
圖12和圖13同樣的示出應(yīng)用低級和高級視頻范圍的同樣的抖動(dòng)類型(4位)。16中的每一個(gè)可能的視頻信號電平在256視頻信號電平范圍內(nèi)平等的分配并且在兩兩之間應(yīng)用同樣的抖動(dòng)類型以再現(xiàn)其它級。另一方面，這不適合人體對光的感覺。實(shí)際上，人眼對低視頻信號電平的噪音比對發(fā)光區(qū)域視頻信號電平的噪音更敏感。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于提供一能夠降低抖動(dòng)可見性的顯示裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明，通過在一顯示裝置上顯示處理視頻圖象數(shù)據(jù)的方法可以實(shí)現(xiàn)上述目的，所述顯示裝置具有相應(yīng)于視頻圖象象素的多個(gè)發(fā)光部件，其中通過抖動(dòng)所述視頻圖象數(shù)據(jù)并且子場編碼所述用于顯示的抖動(dòng)視頻圖象數(shù)據(jù)、通過根據(jù)在抖動(dòng)前的視網(wǎng)膜函數(shù)而轉(zhuǎn)換所述視頻圖象數(shù)據(jù)、通過相應(yīng)于多個(gè)用于開關(guān)發(fā)光部件的脈沖的子場編碼字來控制每一象素的亮度。
進(jìn)而，用在一顯示裝置上顯示處理視頻圖象數(shù)據(jù)的裝置可以解決上述目的，所述顯示裝置具有相應(yīng)于視頻圖象象素的多個(gè)發(fā)光部件并且包括一亮度控制裝置，使用所述亮度控制裝置至少一個(gè)子場編碼字控制每一象素的亮度，使用所述子場編碼字激活或者失活相應(yīng)于位于視頻幀的所述子場的小脈沖內(nèi)的光輸出，包括用于抖動(dòng)所述視頻圖象數(shù)據(jù)的抖動(dòng)裝置和用于子場編碼所述用于顯示的所述抖動(dòng)視頻圖象數(shù)據(jù)，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置用于在抖動(dòng)前根據(jù)視網(wǎng)膜函數(shù)而轉(zhuǎn)換所述視頻圖象數(shù)據(jù)。
從隨后的權(quán)利要求書中可以看到進(jìn)一步的有利的實(shí)施例。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過改變子場的結(jié)構(gòu)以及基于人體視覺系統(tǒng)的光敏感度經(jīng)由一恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換曲線而轉(zhuǎn)變視頻輸入值來降低抖動(dòng)的可見性。(Weber-Fechner法則)


下面將在附圖中闡述本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且在下面的描述中詳細(xì)說明。附圖中示出圖1是8子場標(biāo)準(zhǔn)編碼的基本原理；圖2是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方法的256視頻信號電平的編碼；圖3是在標(biāo)準(zhǔn)編碼情況下的虛假輪廓效果；圖4是具有增量編碼的256視頻信號電平的產(chǎn)生方法；圖5是在增量編碼情況下的動(dòng)態(tài)躍遷(moving transition)方法；圖6是用于在增量編碼情況下的處理步驟的基本原理；圖7是用于標(biāo)準(zhǔn)CRT顯示器的校正灰度系數(shù)的預(yù)校正的基本原理；圖8是在PDP上顯示標(biāo)準(zhǔn)預(yù)校正圖的效果；圖9是將gamma(校正灰度系數(shù))函數(shù)應(yīng)用于輸入視頻信號電平的低視頻信號電平的毀壞情況；圖10是增量編碼中整個(gè)的校正灰度系數(shù)的級數(shù)；圖11是用于增量編碼中的子場結(jié)構(gòu)圖；圖12是使用抖動(dòng)方法再現(xiàn)視頻信號電平12；圖13是使用抖動(dòng)方法再現(xiàn)視頻信號電平231；圖14是視網(wǎng)膜的感受器區(qū)；圖15表明人體眼睛的對比敏感度；圖16是HVS變化曲線的實(shí)施例；圖17是使用了帶有整個(gè)校正灰度系數(shù)的級數(shù)的增量編碼方案的HVS圖；圖18是應(yīng)用一種使用增量編碼方案的HVS處理步驟的基本原理圖；圖19是HVS編碼原理及其在輸入視頻信號電平的效果圖；圖20是標(biāo)準(zhǔn)再現(xiàn)與用于某些低視頻信號電平的HVS再現(xiàn)的比較圖；圖21是標(biāo)準(zhǔn)再現(xiàn)與用于某些高視頻信號電平的HVS再現(xiàn)的比較圖；以及，圖22是應(yīng)用HVS編碼的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照如下的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步的詳述本發(fā)明。
為了更好的理解本發(fā)明，下面將介紹一些人體視覺系統(tǒng)的生理效應(yīng)。
分析視網(wǎng)膜可以表明視覺系統(tǒng)細(xì)胞的基本功能之一感受器區(qū)的概念。它們代表與神經(jīng)細(xì)胞有關(guān)并且可以決定對光照刺激的響應(yīng)的小的視網(wǎng)膜區(qū)。所述感受器區(qū)可以被劃分為允許神經(jīng)細(xì)胞興奮或抑制的區(qū)域，通常稱為“ON”或“OFF”區(qū)。圖14表明所述的一個(gè)感受器區(qū)。這些感受器區(qū)并不是將定位于每一光接收器的絕對光照值傳送給大腦，而是將位于視網(wǎng)膜相鄰兩點(diǎn)間測量得到的相對值傳送給大腦。這意味著人眼對絕對光照不敏感，但僅對局部的反差敏感。圖15闡述了這一現(xiàn)象在每一區(qū)域的中間部分，灰色盤具有同樣的級，但人眼卻認(rèn)為這是不同的。
這一現(xiàn)象被稱為“Weber-Fechner”法則，并在下式中以對數(shù)形式表示視網(wǎng)膜的敏感度Ieye＝a1+a2·log10(Iplasma)。由Anil K.Jain在“Fundamental of digitalimage(數(shù)字圖像基本原理)”(Prentice Hall 1989)中定義了通常使用的公式Ieye=Imax2×log10(1+10·IscreenImax),]]>其中Iscreen表示屏幕亮度，Imax表示屏幕的最大亮度，表示人眼感受到的亮度。
這一曲線表明人眼對低視頻信號電平比最高視頻信號電平更敏感的多。因此，對所有的視頻信號電平應(yīng)用同樣的抖動(dòng)是不合理的。如果使用上述原理，當(dāng)人眼沒有注意到在屏幕的光照部分再現(xiàn)的所有級時(shí)，人眼將會(huì)被應(yīng)用到視頻最低級的抖動(dòng)而打擾。
本申請的創(chuàng)造性的原理在于，它考慮到了人眼的光照敏感度。即，本發(fā)明的目的是對低級別應(yīng)用較少的抖動(dòng)而對高級別使用較多的抖動(dòng)。除此之外，這樣可以不必使用各種不同的抖動(dòng)方法而通過使用結(jié)合了與子場權(quán)重相適應(yīng)的人眼模型。
所述創(chuàng)造性的原理的第一級是基于輸入圖象的過濾，所述過濾是基于人眼的視覺敏感度功能的。為簡化此部分的說明而使用了由上述描述而衍生的函數(shù)。顯然，有許多其它的HVS函數(shù)，而本發(fā)明并不局限于這一特定的函數(shù)。
在本實(shí)施例中，當(dāng)輸入圖象的亮度以8位(Imax＝255)計(jì)算時(shí)，以下述形式定義所述函數(shù)Iout=423·log10(1+3×Iin255).]]>然而，為了便于計(jì)算，可以使用更精確的算法(如在用10位的精度之前應(yīng)用各種視頻函數(shù))。
圖16所示的用過的轉(zhuǎn)換函數(shù)可以通過LUT(查找表)或直接通過位于等離子體中的特定集成電路的函數(shù)而應(yīng)用。LUT是最簡單的方式并且要求在一集成電路有限的資源。
原理的下一級是應(yīng)用子場適應(yīng)性的修改圖象編碼。顯然，相應(yīng)于視網(wǎng)膜的行為的輸入圖象的復(fù)雜變換已經(jīng)得到應(yīng)用，并且可以應(yīng)用在子場域權(quán)重的逆變換以便將正確的圖象提供給眼睛(不是同一視網(wǎng)膜行為的2倍)。
如前所述，可以再次使用增量編碼的例子以簡化當(dāng)前的說明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用其它任何編碼原理。
為了在權(quán)重中應(yīng)用逆變換，應(yīng)該計(jì)算所述逆變換。
以y=f(x)=423·log10(1+3·x255)]]>定義視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)換，而逆變換是x=f-1(y)=2553·(10y423-1).]]>如前所述，可以使用其它任何函數(shù)f(x)和f-1(y)只要它表示視網(wǎng)膜函數(shù)并且來自人眼的視網(wǎng)膜函數(shù)的逆函數(shù)。Vn現(xiàn)在，為了計(jì)算用于增量編碼的新子場權(quán)重，可以使用逆視網(wǎng)膜函數(shù)。
在以前的權(quán)重計(jì)算中，使用了下述公式Vn=255·(n·16255)γ,]]>其中Vn表示權(quán)重的級數(shù)，n表示該級數(shù)的不同階(常數(shù))，255表示最大亮度，16表示以4位抖動(dòng)而再現(xiàn)的級數(shù)，γ表示gamma(校正灰度系數(shù))值1.82?，F(xiàn)在，可以進(jìn)一步的使用該函數(shù)，但是16階n不再是常量級數(shù)，但卻會(huì)跟隨逆視網(wǎng)膜級。
因此，以n′=g(n)=116·f-1(16·n)]]>以及上述的函數(shù)f表示的f-1(y)=2553(10y423-1)]]>計(jì)算階。然后，V′n=255·(n′·16255)γ=255·(g(n)·16255)γ=255·(f-1(16·n)255)γ=255·(1016·n423-13)γ,]]>這將導(dǎo)致V′0＝0V′1＝1V′2＝2V′3＝4V′4＝7V′5＝11V′6＝17V′7＝25V′8＝34V′9＝47V′10＝62V′11＝81V′12＝104V′13＝131V′14＝165V′15＝206V′16＝255就增量編碼來說，人們可以明白對于每一值B＞A，codeB＝codeA+C，其中，C是正值。在此情形下，因?yàn)橄率龉?Vn+1＝Vn+SFn+1，n＞0)已被考慮，所以很容易計(jì)算權(quán)重。這將導(dǎo)致下述子場權(quán)重SFn＝Vn-Vn-1SF1＝1-0＝1SF2＝2-1＝1SF3＝4-2＝2SF4＝7-4＝3SF5＝11-7＝4SF6＝17-11＝6SF7＝25-17＝8SF8＝34-25＝9SF9＝47-34＝13
SF10＝62-47＝15SF11＝81-62＝19SF12＝104-81＝23SF13＝131-104＝27SF14＝165-131＝34SF15＝206-165＝41SF16＝255-206＝49現(xiàn)在新的權(quán)重不僅包括gamma函數(shù)，還包括視網(wǎng)膜函數(shù)的逆函數(shù)，所述的逆函數(shù)被應(yīng)用到輸入視頻值。圖17顯示了新子場的級數(shù)。
基于這一原理，有可能使用前述的以及圖18顯示的應(yīng)用原理。一個(gè)FVS函數(shù)在應(yīng)用抖動(dòng)前首先應(yīng)用到輸入視頻信號電平。在HVS適應(yīng)的輸入圖象上執(zhí)行所述抖動(dòng)。與子場權(quán)重一起(integrated)實(shí)現(xiàn)的逆HVS函數(shù)以便為眼睛提供一包括了所需要的校正灰度系數(shù)的函數(shù)的正確圖象。然而，由于在HVS函數(shù)及其逆函數(shù)之間應(yīng)用抖動(dòng)函數(shù)，所以抖動(dòng)級別將跟隨期望的HVS行為。因此，抖動(dòng)噪音在眼睛上對于所有的再現(xiàn)級將具有同樣的強(qiáng)度并且使得眼睛受到較少的干擾。
圖19進(jìn)一步的闡述了整個(gè)原理。圖19描述了應(yīng)用HVS原理的結(jié)果。在低視頻信號電平上，在抖動(dòng)步驟前做膨脹處理。在一擴(kuò)大的視頻信號電平范圍內(nèi)分配低視頻信號電平。這具有減少抖動(dòng)級的作用。另一方面，在高視頻信號電平上，在抖動(dòng)步驟前做壓縮處理。在一減少的視頻范圍內(nèi)集中高視頻信號電平。在此情況下，可以提高抖動(dòng)級。
參照圖20、21可以更好的解釋上述方案，圖20、21比較了使用標(biāo)準(zhǔn)方法(現(xiàn)有技術(shù))與使用新的HVS原理而得到的各種不同級的再現(xiàn)。
圖20顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)與使用新的HVS原理而得到的低視頻信號電平的再現(xiàn)的不同。在圖20和圖21中，括號中的值表示校正灰度系數(shù)的化后要顯示的值。在應(yīng)用HVS時(shí)，在低級再現(xiàn)時(shí)有較多的子場，因此抖動(dòng)幾乎不可見。例如，在應(yīng)用HVS的情況下以1和0的組合再現(xiàn)級4(gamma化后為0.5)。在這種情況下，抖動(dòng)模式與現(xiàn)有技術(shù)中以0和2的組合的解決方案相比更不可見。
圖21顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)與使用新的HVS原理而得到的高視頻信號電平的再現(xiàn)的不同。由于低級區(qū)使用了更多的子場，因而在應(yīng)用HVS時(shí)比在現(xiàn)有技術(shù)情況下具有更少的子場。例如，現(xiàn)有技術(shù)以175和200的組合再現(xiàn)級216(校正灰度系數(shù)化后為187.5)，而在應(yīng)用HVS的情況下以165和206的組合再現(xiàn)級。然而，由于眼睛對高級別的不同的敏感度較低，所以圖象在高級別的范圍內(nèi)并沒有真正退化。
換言之，HVS原理在低級別使用較多的子場及在高級別使用較少的子場間做了折衷以便完全減少抖動(dòng)的可視性。
圖22示出了一應(yīng)用本發(fā)明的可能電路。將RGB輸入圖象傳遞到去gamma(degamma)函數(shù)塊10可以通過使用一查找表(LUT)或數(shù)學(xué)函數(shù)的軟件來實(shí)現(xiàn)。將該塊的輸出傳遞到HVS過濾塊11，所述過濾塊11通過一復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式實(shí)現(xiàn)或僅通過一LUT來應(yīng)用視網(wǎng)膜行為。HVS控制信號激勵(lì)或去激勵(lì)所述函數(shù)，所述信號由等離子體控制塊16生成。接著在抖動(dòng)塊12加入抖動(dòng)，并且通過來自等離子體控制塊16的DITH信號配置它。
同樣的塊可將配置子場編碼塊13以便考慮或不考慮HVS逆的權(quán)重。
對于等離子體顯示屏選址來說，從子場編碼塊13中讀出子場編碼字而且收集某一行的編碼字以便創(chuàng)建一單一的非常長的編碼字，所述編碼字用于line-wise PDP選址。在一串并轉(zhuǎn)換單元14中實(shí)現(xiàn)。等離子體控制塊16產(chǎn)生所有用于PDP控制的掃描和持續(xù)脈沖。它接收用于參考計(jì)時(shí)的垂直和水平同步信號。
申請文件中描述的本發(fā)明的方法將基于人眼視覺系統(tǒng)的亮度敏感度、使用一普通的子場組織變化以及經(jīng)由一恰當(dāng)?shù)淖儞Q曲線的視頻修正而能降低抖動(dòng)的可視性(Weber-Fechner法則)。
在上述的優(yōu)選實(shí)施例中，基于象素而使用抖動(dòng)。在針對每一象素的彩色PDP中，存在三個(gè)等離子體單元RGB。本發(fā)明并不局限于基于象素的抖動(dòng)。如在WO-A-01/71702中的基于單元的抖動(dòng)可以與本發(fā)明結(jié)合使用。
本發(fā)明尤其可以用于PDP中。用戶電子產(chǎn)品中廣泛使用了等離子體顯示，如電視機(jī)，以及用于計(jì)算機(jī)的顯示器。然而，本發(fā)明同樣可以用于矩陣顯示，所述的矩陣顯示中，光的發(fā)射同樣是由子場的小脈沖控制，如使用PWM原理控制光的發(fā)射。此外，它還可以應(yīng)用到DMD(數(shù)字微鏡面裝置)中。
權(quán)利要求
1.一種用于處理在一顯示裝置(16)上顯示的視頻圖象數(shù)據(jù)的方法，所述顯示裝置具有相應(yīng)于視頻圖象象素的多個(gè)發(fā)光部件，其中至少一個(gè)子場編碼字控制每一象素的亮度，使用所述子場編碼字激活或者失活相應(yīng)于位于視頻幀的所述子場的小脈沖內(nèi)光輸出，所述方法包括如下步驟抖動(dòng)所述視頻數(shù)據(jù)，以及為了亮度控制而子場編碼所述被抖動(dòng)的視頻圖象數(shù)據(jù)，其特征在于還包括在所述抖動(dòng)步驟前根據(jù)視網(wǎng)膜函數(shù)而轉(zhuǎn)換所述視頻圖象數(shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)換步驟包括低視頻亮度級的擴(kuò)展和高視頻亮度級的壓縮。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述用于將輸入值轉(zhuǎn)換為輸出值的視網(wǎng)膜函數(shù)是y＝a·log10(b+c·x)，其中a，b，c均為實(shí)數(shù)。
4.權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中通過一查找表應(yīng)用所述視網(wǎng)膜函數(shù)。
5.權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中通過使用逆視網(wǎng)膜函數(shù)計(jì)算所述用于子場編碼的權(quán)重。
6.權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中所述抖動(dòng)步驟的特征在于使用一個(gè)子場可以在高視頻信號電平范圍再現(xiàn)比在低視頻信號電平范圍更多的視頻信號電平。
7.一種用于處理在一顯示裝置(16)上顯示的視頻圖象數(shù)據(jù)的裝置，所述顯示裝置具有相應(yīng)于一視頻圖象象素的多個(gè)發(fā)光部件并且包括一亮度控制裝置，使用所述亮度控制裝置通過至少一個(gè)子場編碼字控制每一象素的亮度，使用所述子場編碼字在相應(yīng)于位于視頻幀的所述子場的小脈沖內(nèi)激活或者失活發(fā)光部件用于光輸出，所述視頻圖象數(shù)據(jù)的裝置包括抖動(dòng)裝置(12)，用于抖動(dòng)所述視頻圖象數(shù)據(jù)，以及子場編碼裝置(14)，用于子場編碼所述用于顯示的所述抖動(dòng)視頻圖象數(shù)據(jù)，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置(11)，用于在抖動(dòng)前根據(jù)視網(wǎng)膜函數(shù)而轉(zhuǎn)換所述視頻圖象數(shù)據(jù)。
8.權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)換裝置(11)引起低視頻亮度級的擴(kuò)展和高視頻亮度級的壓縮。
9.權(quán)利要求7或8所述的裝置，其中所述用于轉(zhuǎn)換輸入值的視網(wǎng)膜函數(shù)是y＝a·log10(b+c·x)，其中a，b，c均為實(shí)數(shù)。
10.權(quán)利要求7至9之一所述的裝置，其中通過所述轉(zhuǎn)換裝置(10)經(jīng)由一查找表應(yīng)用所述視網(wǎng)膜函數(shù)。
11.權(quán)利要求7至10之一所述的裝置，其中將所述子場編碼裝置(14)設(shè)計(jì)為可以通過使用逆視網(wǎng)膜函數(shù)計(jì)算所述用于子場編碼的權(quán)重。
12.權(quán)利要求7至11之一所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)換裝置(10)引起抖動(dòng)裝置(12)使用一個(gè)子場可以在高視頻信號電平范圍再現(xiàn)比在低視頻信號電平范圍更多的視頻信號電平。
全文摘要
由于時(shí)間的原因或者是針對虛假輪廓效應(yīng)的特定解決方案，在許多情況下，在PDP上不可能再現(xiàn)足夠的視頻信號電平。這種情況下，使用抖動(dòng)來再現(xiàn)所有的需要的級。為了降低抖動(dòng)噪音的可見性，通過改變子場的結(jié)構(gòu)以及基于人體視覺系統(tǒng)的光敏感度經(jīng)由一恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換曲線而修改輸入視頻數(shù)據(jù)(Weber－Fechner法則)。
文檔編號H04N5/66GK1487487SQ0315502
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·魏特布魯赫, 塞巴斯蒂安 魏特布魯赫, 克 泰博, 塞德里克·泰博, 科雷亞, 卡洛斯·科雷亞 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司