CN101561993A - 视频系统中提高灰度分辨率的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种视频系统中提高灰度分辨率的方法和系统,用于提高使用8位成像阵列的显示系统的灰度分辨率的方法和系统。通过提供大于8位的分辨率使灰度分辨率得到提高。每个阴影的开启时间被分成两个子帧。在第一子帧中,全强度光源被打开,成像阵列处理五个最高有效位数据,而最低有效位用0填充。在第二子帧中,降低了强度的光源被打开,成像阵列处理左位移的三个最低有效位。用于第二子帧的数据字节使用数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)通过重复取样或插值获得的数据填充。低位也可以用0填充。
Description
技术领域
本发明总体上涉及视频系统,更具体地说,涉及视频系统中提高灰度分辨率的方法和系统。
背景技术
众所周知,传统的视频系统尽管具有大的调色板,但灰度分辨率有限。例如,典型的由计算机处理24位彩色的DLP或LCD投射视频系统每像素具有24数据位--8位用于红色,8位用于绿色,8位用于蓝色。尽管这可以提供多于16.7百万种的颜色,但每种颜色8位的分辨率将灰度限定在256内。
多种技术已经被建议用来提高灰度分辨率。授予卡斯曼(Kassmann)的专利(美国第6,040,791号专利)提供了一种用于像素数据的灰度值扩展的系统和方法(System and Method for Grey Value Expansion of PixelData)。其描述了一种可以将接收的具有较低位分辨率的图像数据转换为具有较高位分辨率的图像数据的系统。接收的像素字节的原位被拷贝到新的像素字节的最高有效位。拷贝程序继续,原位从新的像素字节的最高有效位到最低有效位进行处理,直到整个新的像素字节被充满。上述转换或扩展形成了新的像素字节,其为对接收的像素字节的编辑,,其中接收的像素字节在新的像素字节中已经被重复了至少两次。接收的像素字节的重复次数是可以改变的,该方法应用乘法或加法运算实现位分辨率的转换(请参见摘要;第4栏,第1-50行;及第5栏,第26-35行)。
授予沃利(Worley)等人的专利(美国第6,072,452号专利)提供了一种使用强制状态改善显示器的灰度性能的系统和方法(System andMethod for Using Forced States to Improve Gray Scale Performance of aDisplay)。其中描述的电子显示驱动器使用强制状态提供改良的灰度性能。强制状态可以处于“开启”或“禁用”状态。该驱动器接收8位灰度显示数据流,强制状态生成器将强制状态嵌入显示数据流。将强制状态加到显示数据流中改善了系统的灰度分辨率。将强制状态嵌入显示数据流后,被修改的显示数据被传输到LCD(请参见摘要;第2栏,第44-45行;第8栏,第5-6行;第8栏,第8-14行;第10栏,第3-4行;及第10栏,第11-12行)。
授予小林(Kobayashi)的专利(美国第6,914,614B2号专利)提供了一种彩色显示方法以及应用该方法的半导体集成电路(Color DisplayMethod and Semiconductor Integrated Circuit Using the Same)。其描述了一种在LCD显示器上扩展可显示色调的范围而不增加每个图像数据的位数的彩色显示方法。表示第一范围的0-255连续颜色色调的第一图像数据单元被映射到具有扩展了的位值的第二图像数据单元。驱动IC包括图像数据转换电路,其可根据转换算法将第一图像数据单元转换成第二图像数据单元。此外,图像数据单元与真彩色显示大体一致,真彩色典型地与更高分辨率的色彩相关(请参加摘要;第2栏,第56-61行;及第5栏,第46-53行)。
授予小岛等人(Kojima)的专利(美国第7,053,868B1号专利)提供了一种等离子体显示装置(Plasma Display Apparatus)。其描述了一种显示高质量图像的等离子体显示装置。该等离子体显示装置通过开启所需的子帧组合来增加亮度的分辨率,而并不改变输入视频数据的位数。数据转换器接收用于每个RGB颜色的8位输入视频数据,应用转换表将RGB输入视频数据转换为9位显示数据。该系统还设定了子帧的开/关状态(请参见摘要;第6栏,第43-46行;第栏6第66行到第7栏第5行;以及第7栏,第13-17行)。
发明内容
根据本发明,提供了一种提高显示系统的灰度分辨率的方法。该方法包括:接收具有N位的用于在显示系统中进行显示的数据;将数据帧作为数据子帧序列呈现给显示器,每个子帧具有N位的部分,每个数据子帧被呈现给显示器,该显示器由具有相应的不同强度的光源照明。
在一实施例中,每一个子帧具有N位,其中第一个子帧将N位帧中最高有效位部分作为最高有效位;其中第二个子帧将N位帧中最低有效位部分作为最高有效位。
在一实施例中,当第一个数据子帧被呈现给显示器时,显示器由具有相对高强度的光源照明,其中当第二个数据子帧被呈现给显示器时,显示器由具有相对低强度的光源照明。
在一实施例中,提供了一种提高显示系统的灰度分辨率的方法,其包含:接收具有用于多个不同颜色中的每一个的数据的数据帧;从多个不同颜色中的其中一个选择N位数据;将N位数据分为两个子帧:将所选颜色数据的N-n最高有效位作为最高有效位的第一子帧;将所选颜色数据的其余的(n)位作为最高有效位的第二子帧;将第一数据子帧应用到具有相对高强度的光源的显示器中显示;将第二数据帧应用到具有相对低强度的光源的显示器中显示;重复该程序直到所有颜色都被应用到显示器中。
根据本发明的另一特征,提供了一种用于提高显示系统的灰度分辨率的系统。该系统包括:显示器;用于照明显示器的光源;缓冲装置,用以接收具有N位的用于在显示器上显示的数据,并将数据帧作为数据子帧序列呈现给显示器,每一子帧具有N位的部分;以及控制光源的照明强度的控制器,其中每一数据子帧被呈现给显示器,该显示器由具有相应的不同强度的光源照明。
在一实施例中,每一个子帧具有N位,其中第一个子帧将N位帧的最高有效位部分作为最高有效位,第二个子帧将N位帧的最低有效位部分作为最高有效位。
在一实施例中,当第一个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对高强度的光源照明,当第二个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对低强度的光源照明。
根据本发明,提供了一种用于提高使用8位成像阵列的显示系统的灰度分辨率的方法和系统。通过提供大于8位的分辨率使灰度分辨率得到提高。每个阴影的开启时间被分成两个子帧。在第一子帧中,全强度光源被打开,成像阵列处理五个最高有效位数据,而最低有效位用0填充。在第二子帧中,降低了强度的光源被打开,成像阵列处理左位移的三个最低有效位。用于第二子帧的数据字节使用数字信号处理器DSP(Digital SignalProcessor)通过重复取样或插值获得的数据进行填充。低位也可以用0填充。
在一实施例中,第二子帧中的背景灯光的相对低的强度最好是第一子帧中准确定义的较高强度的部分。该种情况,例如可以是,输入数据字节被分成5位组和3位组,3位组必须是从5位组的位置左位移的,以使其排列到第二子帧的最高有效位位置。这对应于乘以25,或32,因此,背景灯光的强度应该除以相同的因数。
本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和实施方式中说明。本发明的其他特征、目的和优点从实施方式、附图和权利要求中将会变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的显示系统的框图;
图2是根据本发明的应用在图1系统的三个灰度处理器中示例性的一个的框图;
图3是有助于承担图2的灰度处理器的作用时间图;
图4是根据本发明的程序的流程图。
各附图中相同的标记表示相同的元件。
具体实施方式
请参照图1,其示出了处理24位彩色的DLP或LCD投射视频系统10。每帧具有24数据位/像素--8位用于红色,8位用于绿色,8位用于蓝色。每种颜色被分别供应到三个相同的灰度处理器12R,12G和12B中的相应的一个,示例性地,如图2中详细显示的处理器12R。图1还示出了每个处理器分别供应三个高输出LED14R,14G和14B中相应的一个。
这些由灰度处理器以下述方式提供功率的LED可以将它们的全部光输出传输到显示面板15、光输出的校准分数传输到显示面板15,或无输出传输到显示面板15。总之,本发明如下述运行,以提高低水平的灰度分辨率,和/或将其扩展到超过8位:
· 数字视频信号可以通过插值或重复取样处理,以提供大于8位/颜色的分辨率。如果数字视频源提供高于8位/颜色的灰度分辨率,则源信号可以直接使用。
· 以输入视频信号6倍的帧重复频率转换成像阵列(例如360Hz的转换率对应60Hz的NTSC信号)
·对于第一子帧,红色数据的五个最高有效位被用于驱动成像阵列。最低的三位数据字节用0填充。红色LED以全强度打开。
·对于第二子帧,红色数据的其余三位加上由源提供的或通过数字信号处理产生的任何附加的低位被用于驱动成像阵列。这些位在数据字节中是左位移的,使得数据从数据字节的最高有效位位置开始。红色LED以1/32全光强度打开,以将子帧的光位移提供到灰度中合适的位置上。使用最高有效数据位会促使成像阵列在其最线性的区域操作,使用降低了强度的光源可以提供缩放比例,以扩展低水平的灰度分辨率。
·对其余的四个子帧重复该程序,其中绿色LED用于子帧3和4,蓝色LED用于子帧5和6。
相似的程序可以应用到使用三个T-LCD的视频系统中,每个T-LCD都具有其单独的LED源,而不是单一的共享成像阵列。这种情况下,成像阵列以输入视频信号两倍的帧率进行转换。信号处理和LED输出驱动按照上述用于具有单独成像阵列的系统的情况运行。类似的方法还可以应用于将单独的成像阵列与白色或单色光源结合的单色视频系统中。
如果需要,多于5位的位数也可以在第一子帧中被处理。用于第二子帧的LED光强度将是Pmax/(2^n),其中该Pmax是在第一子帧中的LED强度,n是在第一子帧中被处理的位数。
更具体地,请参照图2,其详细地示出了灰度处理器12R,其包括由帧的8位红色部分供应的8位缓冲寄存器20。还示出了位从最低有效位B0到最高有效位B7被存储。5个最高有效位B7-B3存储在第一子帧寄存器22M中,3个最低有效位B2-B0存储在第二子帧寄存器22L中。
更具体地,第一子帧寄存器22M是用于存储8位数字式字的8位寄存器,在该8位数字式字的最高有效位位置具有位B7。存储在寄存器23M中的0存储在8位数字式字的三个最低有效位位置。应当理解的是,这些0可以被预载到寄存器22M中。因此,如图所示,存储在第一子帧寄存器22M中的8位数字式字从最高有效位到最低有效位为:B7B6B5B4B3000。
第二子帧寄存器22L是用于存储8位数字式字的8位寄存器,在该8位数字式字的最高有效位具有位B2。存储在寄存器23L中的0被存储在8位数字式字的5个最低有效位的位置上。应当理解的是,0也可以预载到寄存器22M中。因此,如图所示,存储在第一子帧寄存器22M中的8位数字式字从最高有效位到最低有效位为:B2B1B000000。
灰度处理器20R包括具有一对输入端口的多路复用器MUX(multiplexer)26;输入端口A由8位寄存器22M供应,输入端口B由8位寄存器22L供应。
MUX控制器28,通过导线27向MUX26提供控制信号,与一对输入端口中选定的一个(即输入端口A或输入端口B)耦合,控制信号经过MUX26输出端,通过传统的面板数据/地址控制器32后传输给显示器面板15。如图所示,导线27上的控制信号还可以供给光功率水平控制器34。如图所示,光功率控制器34将控制信号供给LED14R的电源36。
请参照图3,操作中,当导线27上的控制信号选择了寄存器22M的输出、将数据呈现到面板30时,导线27上的控制信号会促使光功率水平控制器34以相对高水平的功率驱动LED14R的电源26,从而以相对高水平的照明为显示器30照明;而当导线27上的控制信号选择了寄存器22L的输入、将数据呈现到面板30,导线27上的控制信号会促使光功率水平控制器34以相对低水平的功率驱动LED14R的电源26,从而以提供相对低水平的照明为显示器30照明。
因此,对于第一子帧,红色数据的5个最高有效位被用于驱动成像阵列。最低的3位数据字节用0填充。红色LED以全强度打开。
对于第二子帧,红色数据的其余的三个位加上由源提供的或由数字信号处理产生的任何附加的低位被用于驱动成像阵列。这些位在数据字节中是左位移的,使得数据从数据字节的最高有效位的位置开始。红色LED以1/32全强度打开,以将子帧的光位移提供到灰度中合适的位置上。使用最高有效数据位会促使成像阵列在其最线性的区域操作,使用降低了强度的光源可以提供缩放比例,以扩展低水平的灰度分辨率。
对其余的四个子帧重复该程序,其中绿色LED应用于子帧3和4,蓝色LED应用于子帧5和6。
更具体地,请参照图4,其示出了程序的流程图。步骤100,系统接收具有用于三种不同颜色中的每一个的数据的24位数据帧;例如,8位红色,8位绿色,8位蓝色。接着,步骤200,程序从三种不同颜色中的一个中选择8位数据。接着,步骤300,程序将8位数据分为两个子帧:将所选颜色数据的5个最高有效位作为最高有效位、最低的3位数据字节用0填充的第一子帧;将所选颜色数据的其余三个位作为最高有效位的第二子帧。接着,步骤400,程序将第一数据子帧应用到显示器中,该显示器使用具有相对高强度的光源;接着,步骤500,程序将第二数据帧应用到显示器中,该显示器使用具有相对低强度的光源;步骤600,继续该程序,直到所有的三种颜色均被处理。
因此,通过提供大于8位的分辨率使灰度分辨率得到提高。每个阴影的开启时间被分为两个子帧。在第一子帧中,全强度光源被打开,成像阵列处理数据的5个最高有效位,而最低有效位用0填充。在第二子帧中,降低了强度的光源被打开,成像阵列处理左位移的三个最低有效位。
本发明的多个实施例已描述如上。但应当理解到的是可以作各种变型,而不背离本发明的精神和保护范围。例如,用于第二子帧的数据字节可以使用数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)通过重复取样或插值获得的数据进行填充。低位也可以用0填充。另外,尽管透射式LCD已经说明如上,本发明还可以应用其它类型的视频系统,例如可以为3-LDP,或反射式LCD装置,每个均具有各自的投射透镜,具有与最早的商业彩色视频投射系统相似的构造。
因此,其它实施方式也属于权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于提高显示系统的灰度分辨率的方法,其特征在于包含:
接收具有N位的用于在显示系统中进行显示的数据;
将数据帧作为数据子帧序列呈现给显示器,每个子帧具有N位的部分,每个数据子帧被呈现给显示器,该显示器由具有相应的不同强度的光源照明。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于每个子帧具有N位,其中第一个子帧将N位帧中最高有效位部分作为最高有效位,第二个子帧将N位帧的最低有效位部分作为最高有效位。
3.根据权利2所述的方法,其特征在于当第一个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对高强度的光源照明,当第二个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对低强度的光源照明。
4.一种用于提高显示系统的灰度分辨率的方法,其特征在于包含:
接收具有用于多个不同颜色中的每一个的数据的数据帧;从多个不同颜色中的其中一个选择N位数据;将N位数据分为两个子帧:将所选颜色数据的N-n最高有效位作为最高有效位的第一子帧;将所选颜色数据的其余(n)位作为最高有效位的第二子帧;将第一数据子帧应用到具有相对高强度的光源的显示器中;将第二数据子帧应用到具有相对低强度的光源的显示器中;重复该程序直到所有的颜色均被应用到显示器中。
5.一种用于提高显示系统的灰度分辨率的系统,其特征在于该系统包含:
显示器;
用于照明显示器的光源;缓冲装置,其接收具有N位的用于在显示器上显示的数据,并将数据帧作为数据子帧序列呈现给显示器,每个子帧具有N位的部分;以及用于控制光源的照明强度的控制器,其中,每个数据子帧被呈现给由具有相应的不同强度的光源照明的显示器。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于每个子帧具有N位,其中第一个子帧将N位帧的最高有效位分数部分作为最高有效位,第二个子帧将N位帧的最低有效位部分作为最高有效位。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于当第一个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对高强度的光源照明,当第二个数据子帧被呈现给显示器时,该显示器由具有相对低强度的光源照明。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20091021 |