CN100383842C - 图像显示方法和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的图像显示方法，通过将1像场分成多个子像场并使各子像场的发光或不发光组合来显示灰度级的图像显示装置(1)内的发光位图信息发生电路(17)中所发生的多个发光位图信息，其中除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为一定值或以上，由高频脉冲生成电路19对多个发光位图信息实施时间平均处理和空间平均处理来显示全部灰度级，而且减少活动影像疑似轮廓。

Description

图像显示方法和图像显示装置
技术领域
本发明涉及将1像场的图像分为多个子像场的图像进行多级灰度显示的图像显示方法以及图像显示装置。
背景技术
等离子显示屏(下文称为“PDP”)、数字镜器件等对发光或不发光进行二进制控制的图像显示装置，大多采用子像场法进行中间级灰度显示。子像场法采用以发光次数或发光量加权的多个子像场对1像场进行时间分割，按每个子像场对各像素进行二进制控制。也就是说，各子像场具有规定的亮度权，通过对所发光的子像场的亮度权的总和来显示灰度级的方法。
图19所示的是PDP的一例子像场构成。该例中，1像场分为8个子像场(SF1，SF2，…，SF8)，各子像场具有(1，2，4，8，16，32，64，128)的亮度权。各子像场由进行初始化放电的初始化期间T1、对每个像素进行发光或不发光数据写入的写入期间T2、以及使写入了发光数据的像素同步发光的持续期间T3所组成。通过使上述子像场进行种种组合发光，可以显示“0”到“255”的256级灰度。例如灰度级“7”可以通过使具有亮度权1、2、4的SF1、SF2、SF3发光来显示，灰度级“21”可以通过使具有亮度权1、4、16的SF1、SF3、SF5发光来显示。
众所周知，用这种子像场法进行多级灰度显示的图像显示装置中，在显示活动影像时有疑似轮廓噪声(下文称为活动影像疑似轮廓)出现，致使图像质量变差(参照《脉冲宽度调制活动影像显示中出现的疑似轮廓噪声》：电视工程学会技术报告，Vol.19，No.2，IDY95-21，P61-66)。
下面说明该活动影像疑似轮廓。其中同样假定1像场分成加权为(1，2，4，8，16，32，64，128)的8个子像场。如图20所示，考虑图像图案X在PDP33的画面上按水平方向移动的情况。图像图案X由灰度级是“127”的区域P1和灰度级是“128”的区域P2所组成。图21是将图像图案X按子像场展开的图，横轴与PDP33画面上的水平方向画面位置相对应，纵轴与时间经过相对应。而且，图21中的阴影线部分还示出不发光的子像场。
在图像图案X静止的情况下，如图21所示，人的视点也固定于画面位置A，因而可辨认出的是像素本来的灰度级“127”和“128”。但图像图案X向左移动的话，视点也按画面位置B-B’方向移动，因而所见到的是区域P2不发光的子像场和区域P1不发光的子像场，因此辨认出的是灰度级“0”，也就是暗线。相反，图像图案X向右移动的话，视点也按画面位置C-C’方向移动，因而所见到的是区域P1发光的子像场和区域P2发光的子像场，便会辨认出灰度级“255”，也就是明线。总之，均与本来的灰度级(“127”或“128”)有很大不同，因而这些可辨认为轮廓。这样，活动影像疑似轮廓不论灰度级变化如何细微，总是发生于按每个子像场表示是否使像素发光这种位图信息(下文称为“发光位图信息”)变化大的部位。例如采用的是如上所述加权的子像场的情况下，相邻像素的灰度级为“63”和“64”的情形、或为“191”和“192”等情形，也可明显观察到活动影像疑似轮廓，造成图像质量变差。
因此，日本特开2000-276100号公报中记载有抑制活动影像疑似轮廓的方法。其中，以灰度限制电路将图像信号的灰度级变换为不易发生活动影像疑似轮廓的“第一灰度级”及其“中间灰度级”，并采用将变换所产生的误差扩散到周边像素的误差扩散电路来插补灰度级的跃变。于是，所变换的灰度级是“中间灰度级”的情况下，便向最近的“第1灰度级”进行进位或减位。提出的是通过就每一像素、每一行、每一像场交替重复进位和减位，来按平均方式显示“中间灰度级”这种方法。
但这种方法中，灰度级具有某种程度倾斜的区域、例如图像当中未对焦部位等，其移动速度足以用眼睛追随的话，便可观察到非常大的活动影像疑似轮廓。相反，在发生较大活动影像疑似轮廓的灰度级附近要抑制该活动影像疑似轮廓的话，便需要限制灰度级数，可显示的灰度级变少，因而存在图像质量变差这种问题。
发明内容
本发明正是要解决上述问题，其目的在于提供一种可确保足够灰度级，同时抑制活动影像疑似轮廓的图像显示方法和图像显示装置。
为了解决如上所述问题，本发明的图像显示方法，以按亮度加权的多个子像场构成1像场，就每个子像场将像素发光用“1”表示、不发光用“0”表示的信息作为发光位图信息，为了显示一个灰度级而采用多个发光位图信息，其特征在于，多个发光位图信息，使其各自发光位图信息所示的灰度级的平均值等于一个灰度级，并且将多个发光位图信息按每个子像场平均的数值作为平均发光率，除了其平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为规定阈值或以上。
附图说明
图1示出的是用4个发光位图信息显示灰度级“165”的例子。
图2示出的是一例制作为除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为0.75或以上的灰度表(0～29)。
图3示出的是一例同样灰度表(30～59)。
图4示出的是一例同样灰度表(60～89)。
图5示出的是一例同样灰度表(90～119)。
图6示出的是一例同样灰度表(120～149)。
图7示出的是一例同样灰度表(150～179)。
图8示出的是一例同样灰度表(180～209)。
图9示出的是一例同样灰度表(210～239)。
图10示出的是一例同样灰度表(240～255)。
图11A示出的是2行×2像素的假想矩阵的排列。
图11B示出的是画面上像素分布的状态图。
图12示出的是活动影像倾斜区域。
图13示出的是显示灰度级“240”、“244”、“248”、“251”情况下的4个发光位图信息在各子像场内的发光“1”/不发光“0”状态和平均发光率。
图14是将活动影像倾斜区域按子像场展开的图。
图15是本发明实施方式的图像显示装置的电路框图。
图16示出的是发光位图信息发生电路的内部构成例。
图17A示出的是2行×2像素的假想矩阵的排列。
图17B示出的是画面上像素分布的状态图。
图17C示出的是2行×2像素的假想矩阵的排列。
图17D示出的是画面上像素分布的状态图。
图17E示出的是2行×2像素的假想矩阵的排列。
图17F示出的是画面上像素分布的状态图。
图17G示出的是2行×2像素的假想矩阵的排列。
图17H示出的是画面上像素分布的状态图。
图18示出的是本实施方式高频脉冲生成电路的内部构成例。
图19示出的是现有PDP中一例子像场构成。
图20是发生活动影像疑似轮廓的图案的说明图。
图21是发生活动影像疑似轮廓原因的说明图。
标号说明
1图像显示装置
11模拟数字(A/D)变换电路
13逆γ修正电路
17发光位图信息发生电路
19高频脉冲生成电路
27子像场处理电路
29扫描·保持·清除驱动电路
31数据驱动电路
33等离子显示屏(PDP)
35定时脉冲发生电路
201、202、203、204查询表
401、402、403、404发光位图信息选择器
410、411、420选择器
具体实施方式
首先说明本发明减少活动影像疑似轮廓的想法。这里，以1像场分为10个子像场(SF1、SF2、…、SF10)、各子像场的亮度权分别为1、2、4、8、12、16、28、44、60、80的情况为例来说明。
如上所述，活动影像疑似轮廓不论灰度级变化如何细微，总是发生于发光位图信息变化大的部位。因此，仅按所具有的亮度权比所发光的子像场小的全部子像场均发光这种灰度级显示图像的话，发光位图信息的变化便变小，因而可以抑制活动影像疑似轮廓的发生。
满足该条件的灰度级，具体来说是(0、1、3、7、15、27、43、71、115、175、255)这11种灰度等级。例如灰度级“27”是具有SF5以下亮度权的子像场全部发光而SF6以上的子像场全部不发光，因而满足该条件。仅按这样11种灰度级显示图像的话，便可以抑制活动影像疑似轮廓的发生。但即使以至多不过11种灰度级显示图像，也无法显示足够灰度级，因而图像质量变差。
因此，本发明的图像显示方法中，为了增加所显示的灰度级数采用多个发光位图信息来显示一个灰度级。而且，使所具有的亮度权比疑似发光的子像场小的全部子像场均发光这种灰度级增加，减少活动影像疑似轮廓。
本发明的图像显示方法中所用的多个发光位图信息的条件如下。(1)多个发光位图信息各自所示的灰度级的平均值形成为与应显示的一个灰度级相等。(2)发光位图信息就所具有的每个子像场将发光以“1”表示、而将不发光以“0”表示，并将多个发光位图信息按每个子像场平均的数值作为平均发光率。此时，使得除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为0.75或以上。
图1中示出的是用4个发光位图信息显示灰度级“165”的例子。4个发光位图信息S1～S4不一定需要是相互不同的信息。例如图1中S1和S2是相同信息，发光位图信息S1、S2、S3、S4各自显示的灰度级是175、175、147、163，其平均值等于应表示的灰度级“165”，因而满足上述条件(1)。
同样，下面给出图1例子满足上述条件(2)的情形。图1中3个发光位图信息S1、S2、S3的SF5为“1”，其余的发光位图信息S4的SF5为“0”，因而SF5中的平均发光率为“0.75”。同样，3个发光位图信息S1、S2、S4的SF7为“1”，其余的发光位图信息S3的SF7为“0”，因而SF7中的平均发光率为“0.75”。4个发光位谱信息S1～S4当中任意一个发光位图信息中即使其子像场变为“0”，子像场的平均发光率仍可以保持在“0.75或以上”。
这样，图1例子中，除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为0.75或以上，因而满足上述条件(2)。
另外，满足上述条件(1)和(2)的多个发光位图信息的组合不限于图1例子，也可考虑除此之外的组合。
图2～图10示出的是一例对于全部灰度级制作为平均发光率为“0.75”或以上的灰度表。各灰度级构成为除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率为“0.75”和“1”。图2～图10中，在满足上述条件(1)、(2)的基础上，全部灰度级可采用多个发光位图信息来显示。
作为用4个发光位图信息S1～S4的方法来说，具有对于一个像素实施在时间上切换发光位图信息这种时间平均处理的方法和实施将发光位图信息相对于相邻的多个像素进行空间配置这种空间平均处理的方法。
作为实施时间平均处理来显示规定灰度级的方法来说，每一像场对4个发光位图信息S1～S4进行切换。因此，对于例如一个像素在其子像场中4像场进行3次发光(也就是说通过时间平均在1像场进行0.75次发光)的话，其子像场中的4个发光位图信息S1～S4的平均发光率便为“0.75”。
接着，图11给出的是实施空间平均处理来显示规定灰度级的例子。考虑图11A所示的2行×2像素矩阵(4个像素A1～A4)的排列，并将此如图11B所示分布于整个画面。因此，例如所着眼的矩阵中，4个像素中的3个像素(例如A1～A3)其子像场是发光“1”状态，其余的1个像素(例如A4)其子像场是不发光“0”状态的话，其子像场中的4个发光位图信息S1～S4的平均发光率便为“0.75”。
这样，通过对于上述4个发光位图信息S1～S4实施时间平均处理、空间平均处理或上述两者处理，可以显示满足上述条件“1”和“2”的灰度级。
接着，说明以本发明图像显示方法所显示的灰度级为所具有的亮度权比疑似发光的子像场小的全部子像场均发光这种灰度等级的情形。
现考虑如图12所示灰度级具有某种程度倾斜、并具有某种程度宽度的图像图案Y移动的区域(下文称为“活动影像倾斜区域”)。例如设定为图像图案Y由灰度级“240”、“244”、“248”、“251”这4个区域显示。而且，各灰度级还设定为基于图2～图10所示的灰度表以4个发光位图信息S1～S4的组合来表示。
图13中示出的是显示灰度级“240”、“244”、“248”、“251”场合的一例4个发光位图信息S1～S4的各子像场中发光“1”/不发光“0”状态和平均发光率。
图14是将图像图案Y按子像场展开的图，横向与PDP33的画面上的水平方向相对应，纵向与时间经过相对应。图14的阴影线部分表示子像场的平均发光率为“0.75”。
这里，如果图14的阴影线部分的子像场中全部为不发光“0”状态并且该状态持续一定时间的情况下，视点按画面位置B-B’方向移动，因而成为跟随4个不发光“0”状态的子像场的方式，便会将活动影像疑似轮廓辨认为较暗的暗线。
但阴影线部分的子像场全部处于不发光“0”状态只是对于全部4个灰度级“240”、“244”、“248”、“251”同时选择发光位图信息S4这种情况。即使是对于发光位图信息只实施时间平均处理的情况，阴影线部分的子像场全部处于不发光“0”状态这种情形在4个像场期间中只存在1个像场。而且，仅在这种相当短期间即使阴影线部分的子像场全部处于不发光“0”状态，在视觉上也辨认不出活动影像疑似轮廓。
此外，对发光位图信息实施空间平均处理的话，便不会对相邻像素选择相同的发光位图信息。因此，即使一个像素单位的发光位图信息其变化与活动影像疑似轮廓发生条件符合，其变化也非常小，因而在视觉上辨认不出。
从以上情况可知，通过对从如图2～图10所示制作的灰度表所获得的4个发光位图信息S1～S4实施时间平均处理和空间平均处理，可以增加所具有的亮度权比疑似发光的子像场小的全部子像场发光这种灰度级，可以抑制活动影像疑似轮廓。
另外，图2～图10所示的灰度表是一例子，除此以外也可以制作满足上述条件(1)和(2)的灰度表。还有，图2～图10所示的灰度表中，除了平均发光率为0的、所具有的亮度权比具有最大亮度权的子像场小的全部子像场的平均发光率均设定为0.75或以上，但通过试验，只要该平均发光率是0.5或以上，实用上与图像质量变差相关联的活动影像疑似轮廓几乎没有发生。
接着参照附图说明本发明实施方式的构成和动作。图15是本发明实施方式的图像显示装置1的电路框图。图15中，模拟数字(A/D)变换电路11对图像信号进行A/D变换。逆γ修正电路13对经过A/D变换的图像信号进行逆γ修正。经过逆γ修正的图像信号送至发光位图信息发生电路17。发光位图信息发生电路17将所送来的图像信号的灰度级变换为4个发光位图信息S1～S4。发光位图信息发生电路17所获得的4个发光位图信息S1～S4输入到高频脉冲生成电路19。高频脉冲生成电路19中对4个发光位图信息S1～S4实施时间平均处理和空间平均处理，从4个发光位图信息S1～S4当中选择1个发光位图信息。发光位图信息发生电路17以及高频脉冲生成电路19是本发明主要部分因而在后面详细论述。子像场处理电路27基于高频脉冲生成电路19所输出的发光图谱信息来确定在持续期间所输出的持续脉冲数。扫描·保持·清除驱动电路29和数据驱动电路31基于来自子像场处理电路27的输出，控制各像素的发光/不发光，在PDP33上显示所期望的灰度级图像。定时脉冲发生电路35基于水平同步信号和垂直同步信号发生各种定时信号，提供给图像显示装置1内各部分。
接着说明本发明实施方式的发光位图信息发生电路17。图16是发光位图信息发生电路17的内部构成例。图16中，发光位图信息发生电路17由4个查询表LUT201～LUT204所构成。LUT201～LUT204的输入是共同的，是来自逆γ修正电路13的图像信号。4个查询表LUT201～LUT204中，分别预先设定有针对全部灰度级的发光位图信息S1～S4，同时输出与所输入的图像信号的灰度级相对应的4个发光位图信息S1～S4。
例如具有图1中灰度级“165”的图像信号输入到发光位图信息发生电路17的情况下，LUT201输出的是发光位图信息S1＝(1、1、1、1、1、1、1、1、1、0)。其中括号内的数值“1”或“0”从左侧开始按顺序表示子像场发光“1”/不发光“0”状态。同样，LUT202输出的是发光位图信息S2＝(1、1、1、1、1、1、1、1、1、0)。LUT203输出的是发光位图信息S3＝(1、1、1、1、1、1、0、1、1、0)。LUT204输出的是发光位图信息S4＝(1、1、1、1、0、1、1、1、1、0)。
具有其他灰度级的图像信号输入到发光位图信息发生电路17的情况下，也以上述相同的方式同时输出4个发光位图信息S1～S4。
接着说明本发明实施方式的高频脉冲生成电路19。图17A～图17H考虑2行×2像素的假想矩阵，示出的是将此分布于整个画面。图17A～图17H中S1～S4示出的是显示相应像素灰度级的发光位图信息其中之一。将图17A所示的矩阵分布于整个画面的情况下，便如图17B所示。同样，将如图17C、图17E、图17G所示的矩阵分布于整个画面的情况下，便分别如图17D、图17F、图17H所示。而且，只要在每1像场按图17A、图17C、图17E、图17G的顺序改变上述4种2行×2像素的假想矩阵的话，便可获得以4个发光位图信息S1～S4组合所显示的灰度级的时间平均值和空间平均值。
图18示出本发明实施方式的高频脉冲生成电路19的内部构成例。图18所示的4个发光位图信息选择器401、402、403、404通过每一像素反转的像素反转信号和每一行反转的行反转信号对4个发光位图信息S1～S4进行适当切换。这时发光位图信息选择器401将2行×2像素矩阵的排列切换为如图17A所示排列。同样，发光位图信息选择器402、403、404将2行×2像素矩阵的排列分别切换为如图17C、图17E、图17G所示排列。接着，选择器410用每一像场反转的像场反转信号就每一像场交替选择输出图17A或图17C的矩阵。同样，选择器411就每一像场交替选择输出图17E或图17G的矩阵。此外，选择器420用每一帧反转的帧反转信号，就每一帧选择选择器410的输出或选择器411的输出。
因此，高频脉冲生成电路19在最初像场中选择图17A中的矩阵，如图17B所示使之分布于整个画面，输出与各像素相对应的发光位图信息。此外，其后续的像场选择图17C中的矩阵，如图17D所示使之分布于整个画面，输出与各像素相对应的发光位图信息。接下来在第3像场、第4像场中选择图17E、图17G的矩阵，分别如图17F、图17H所示使之分布于整个画面，输出与各像素相对应的发光位图信息。
这样，高频脉冲生成电路19在4个像场中对矩阵进行选择以便在时间和空间进行循环，并实施高频脉冲处理。而且，不管是否是活动影像倾斜区域，总能够显示全部灰度级，因而也不需要以往只用活动影像疑似轮廓不易发生的灰度级来显示图像的灰度限制电路和误差扩散处理电路。
综上所述，用本发明实施方式的图像显示装置的话，可以确保足够灰度级，同时抑制活动影像疑似轮廓。
工业实用性
本发明的图像显示方法和图像显示装置，可以提供一种确保足够灰度级，同时抑制活动影像疑似轮廓的图像显示方法和图像显示装置，因而可用于将1像场图像分为多个子像场图像进行多级灰度显示的图像显示方法和图像显示装置等。

Claims (4)

1.一种图像显示方法，以按亮度加权的多个子像场构成1像场，每个子像场像素的发光用“1”表示、不发光用“0”表示的信息作为发光位图信息，为了显示一个灰度级而采用多个发光位图信息，其特征在于，
所述多个发光位图信息，其各个发光位图信息所示的灰度级的平均值等于所述一个灰度级，
对所述各子像场的多个发光位图信息求均值以作为平均发光率，除了该平均发光率为0的子像场之外所具有的亮度权比最大亮度权小的全部子像场的平均发光率为规定阈值或以上，所述规定阈值为0.5。
2.如权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，将所述多个发光位图信息分别对一个像素在时间上进行切换来显示规定灰度级。
3.如权利要求1或2所述的图像显示方法，其特征在于，将所述多个发光位图信息分别对相邻的多个像素进行空间配置来显示规定灰度级。
4.一种图像显示装置，其特征在于，构成为用权利要求1至3任一项所述的图像显示方法来显示图像。
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