CN103165061A

CN103165061A - 图像抖动模块

Info

Publication number: CN103165061A
Application number: CN2011104141700A
Authority: CN
Inventors: 王健钊
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2013-06-19

Abstract

一种图像抖动模块，包括多个数据处理通道。数据处理通道分别处理一图像画面中各像素或子像素的图像数据。每一数据处理通道包括一位元处理单元以及一位元截去单元。位元处理单元混合一第一像素数据与一随机数据，产生一第二像素数据。位元截去单元截去第二像素数据当中的部分位元，而产生一第三像素数据。

Description

图像抖动模块

技术领域

本发明涉及一种图像处理模块，尤其涉及一种适于图像处理的图像抖动模块。

背景技术

一般而言，由于液晶分子本身特性的关系，在驱动液晶时，显示驱动装置通常会利用图框反转(frame inversion)的技术，以正负两种极性的电压来驱动面板上的像素，以使其液晶分子可频繁地极性反转。然而，因为不同极性电压的大小可能存在着些许的偏移量而导致液晶分子的倾斜角不同，从而使得像素间产生色彩偏差的情形。因此，若是在多个图框依序显示时，各图框的像素全以正极性或负极性电压来驱动，且交替地显示，此时图像画面会产生闪烁(flicker)。为了克服图像画面的闪烁，现有技术发展出线极性反转(line inversion)模式及点极性反转(dotinversion)模式来驱动液晶显示面板。如此一来，人眼所见的颜色即为正极性及负极性的像素的平均值，且在图框切换时也不会有闪烁的现象。

另一方面，目前液晶显示面板因为成本的因素，其所使用的驱动装置的位元数可能小于图像画面所需表现的灰阶深度。此时，为了让灰阶再现，一般会采用图框率控制(Frame Rate Control，FRC)的技术来进行时间轴的调变，或是使用空间域灰阶平均值的手段来达成。通常采用图框率控制技术时需要找到一个可在时间轴上规律出现的循环图样(pattern)，以使部份像素点的值为内插出来的灰阶值。并且，在进行内插时需要注意各像素点之间的极性驱动关系，以避免图像画面产生水平线滚动(rolling lines)或闪烁等异常现象。此外，在使用空间域灰阶平均值的手段来达成图框率控制的技术时，若是采用固定的内插图样，则图像画面显示时极易被肉眼察觉出异常。

发明内容

本发明提供一种图像抖动模块，其可避免在图框率控制技术下所产生的画面异常现象。

在本发明之一实施例中，提供一种图像抖动模块。图像抖动模块包括多个数据处理通道。数据处理通道分别处理一图像画面中各像素或子像素的图像数据。每一数据处理通道包括一位元处理单元以及一位元截去单元。位元处理单元混合一第一像素数据与一随机数据，产生一第二像素数据。位元截去单元截去第二像素数据当中的部分位元，而产生一第三像素数据。

在本发明之一实施例中，上述的位元处理单元将第一像素数据加上随机数据，以产生第二像素数据。

在本发明之一实施例中，上述的随机数据被加入第一像素数据的最低有效位元。

在本发明之一实施例中，上述的随机数据所代表的随机值介于一特定范围内，且特定范围依据第一像素数据的位元数目而定。

在本发明之一实施例中，上述的位元截去单元输出第二像素数据的部分位元作为第三像素数据，以使第三像素数据的位元数目少于第二像素数据的位元数目。

在本发明之一实施例中，上述的位元截去单元将第二像素数据的部分位元的数值置换为零以产生第三像素数据。

在本发明之一实施例中，上述的第二像素数据的部分位元是第二像素数据的部分位元的最低有效位元。

在本发明之一实施例中，上述的图像抖动模块还包括至少一随机产生单元。随机产生单元当中每一者分别提供随机数据至数据处理通道当中至少之一者的位元处理单元。

在本发明之一实施例中，上述的随机产生单元的数目等于数据处理通道的数目，以使每一数据处理通道独有地对应至至少一随机产生单元当中之一者。

在本发明之一实施例中，上述的随机产生单元的数目少于数据处理通道的数目，以使数据处理通道当中至少两者共用相同的随机产生单元。

在本发明之一实施例中，上述的图像抖动模块还包括至少一多工器。多工器选择随机产生单元当中至少两者所产生的随机数据当中之一者供数据处理通道当中之一者使用。

在本发明之一实施例中，上述的位元处理单元还将第一像素数据混合一补偿数据，以产生第二像素数据。补偿数据的数值依据第一像素数据于一图像画面中所对应的位置而定。

在本发明之一实施例中，上述的图像抖动模块还包括一图样产生单元。图样产生单元产生图像画面之一图样。图样代表图像画面当中每一像素的补偿位元。

在本发明之一实施例中，上述的图像抖动模块还包括至少一补偿决定单元。补偿决定单元决定位元处理单元是否要混合补偿数据。

在本发明之一实施例中，上述的图样是一随机图样或一固定图样。

基于上述，在本发明的范例实施例中，图像抖动模块将随机数据混合到具有较多位元数的图像画面上，并截去混合后的图像画面的位元数，可利用较少位元数来实现高灰阶深度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明一实施例的图像抖动模块的方框示意图。

图2显示本发明另一实施例的图像抖动模块的方框示意图。

图3显示本发明另一实施例的之图像抖动模块的方框示意图。

图4显示图3的图样产生单元所产生的图样的示意图的一范例。

图5显示本发明一实施例的抖动演算方法的步骤流程图。

附图标记：

100、200、300：图像抖动模块

110R、110G、110B、210R、210G、210B、310R、310G、310B：数据处理通道

112R、112G、112B、212R、212G、212B、312R、312G、312B：位元处理单元

113R、113G、113B、213R、213G、213B、313R、313G、313B：位元映射选择单元

114R、114G、114B、214R、214G、214B、314R、314G、314B：位元截去单元

115R、115G、115B、215R、215G、215B、315R、315G、315B：加法单元

120R、120G、120B、220R、220G、220B、320R、320G、320B：随机产生单元

230a、230b、330a、330b：多工器

340：图样产生单元

350R、350G、350B：补偿决定单元

N_R、N_G、N_B：随机数据

S_R1、S_G1、S_B1：第一像素数据

S_R2、S_G2、S_B2：第二像素数据

S_R3、S_G3、S_B3：第三像素数据

S500、S502、S504：抖动演算方法的步骤

具体实施方式

图1显示本发明一实施例的图像抖动模块的方块示意图。请参考图1，本实施例的图像抖动模块100适于进行一图像处理中的抖动演算处理，其可设置于图像显示装置的时序控制器(timing controller)的前端或其内部，源极驱动器内部，或者图像缩放电路(scaler)的后端。本发明对图像抖动模块在图像显示装置中的设置位置并不加以限制。

在本实施例中，图像抖动模块100包括三个数据处理通道110R、110G、110B以及三个随机产生单元120R、120G、120B。数据处理通道110R、110G、110B分别用以处理图像画面中红、绿、蓝三种不同颜色的子像素的图像数据。随机产生单元120R、120G、120B分别提供随机数据至数据处理通道110R、110G、110B。

换句话说，本实施例的随机产生单元120R、120G、120B的数目等于数据处理通道110R、110G、110B的数目，以使每一数据处理通道独有地对应至一个随机产生单元。亦即，图像抖动模块100以子像素为基础来处理图像数据，以降低各子像素间的关联性，其优点至少包括可使人眼所察觉的图像画面中的像素颗粒较为细致。然而，但本发明并不限于此。举例而言，在其他实施例中，图像抖动模块100也可以像素为基础来处理图像数据，亦即三个数据处理通道110R、110G、110B共用相同的随机产生单元。

具体而言，以数据处理通道110R为例，其用以处理图像画面中红色像素的图像数据S_R1，并接收随机产生单元120R所提供的一随机数据N_R。在本实施例中，数据处理通道110R包括一位元处理单元112R以及一位元截去单元114R。

位元处理单元112R混合第一像素数据S_R1与随机数据N_R，以产生一第二像素数据S_R2。继而，位元截去单元114R在获得第二像素数据S_R2之后，可截去第二像素数据S_R2当中的部分位元，而产生一第三像素数据S_R3。以下进一步详述位元处理单元112R与位元截去单元114R的局部结构与操作流程。

图1亦显示位元处理单元112R的一局部结构的一实施例。如图1所示，位元处理单元112R包括一位元映射选择单元113R及一加法单元115R。位元映射选择单元113R用以接收随机数据N_R，并选择随机数据N_R中部分或全部的位元，再将该部分或全部的位元映射至一特定范围中的随机值。接着，加法单元115R再将所映射到的随机值加入第一像素数据S_R1，譬如是加入第一像素数据S_R1的最低有效位元，以产生第二像素数据S_R2。也就是说，在本实施例中，位元处理单元112R在进行混合步骤时利用加法单元115R将第一像素数据S_R1加上随机数据N_R来产生第二像素数据S_R2。

举例而言，如下表所示，位元映射选择单元113R例如选择随机数据N_R中的两个最低有效位元，其位元组合包括00、01、10、11，而该特定范围例如是随机值-2到1，其中该等位元组合00、01、10、11例如分别对应至随机值0、1、-2、-1。

最低有效位元LSB	随机值
		00	0

01	1
		10	-2
11	-1

因此，当位元映射选择单元113R从随机数据N_R中所选择的位元组合为00时，其将此位元组合00映射至随机值0，以让位元处理单元112R利用加法单元115R将随机值0加入第一像素数据S_R1的最低有效位元，以产生第二像素数据S_R2。类似地，在所选择的位元组合为01、10、11时当可以此类推，以获得对应的第二像素数据S_R2。

应注意的是，本发明对上述的映射关系、随机值的特定范围、随机数据被选择的位元的数目、以及随机值与第一像素数据的混合方式并不加以限制，本实施例所揭示者仅用以例示说明。在其他实施例中，所映射到的随机值也可以是介于特定范围-1到1的整数随机值，此时所选择的位元组合中的任两个组合可能对应于特定范围-1到1中的同一个整数随机值。此外，随机数据被选择的位元的数目也可以是三个最低有效位元，而此时所映射到的随机值例如是介于特定范围-4到3，或者-3到3之间的的整数随机值。

另一方面，随机数据被选择的位元的数目可依据实际设计需求进行调整。例如，第一像素数据的位元数目越多时，随机数据被选择的位元的数目可越多，以增加随机数据的多样性。因此，随机数据所代表的随机值介于一特定范围内，且此特定范围依据第一像素数据的位元数目而定。

另一方面，在获得第二像素数据S_R2之后，位元截去单元114R截去第二像素数据S_R2当中的部分位元，而产生一第三像素数据S_R3。可实施各种不同的截去方式。在一实施例中，位元截去单元114R截去第二像素数据S_R2的最低有效位元，以直接输出较少位元数的第三像素数据S_R3。举例而言，第二像素数据S_R2例如是由8位元的像素数据，而位元截去单元114R将其转换为6位元的第三像素数据S_R3。或者，在另一实施例中，位元截去单元114R也可将第二像素数据S_R2的部分位元，譬如是最低有效位元的数值置换为零，以产生第三像素数据S_R3。

此实施例的抖动演算法可配置为对控制液晶面板薄膜电晶体的6位元源极驱动器提供一8至6位元抖动功能。此抖动功能可用平均值的概念使人的视觉感到解析度变为四倍，亦即能以6位元64色的记忆量仿造出8位元的256色显示效果。另外，在本实施例中，虽以8位元转换至6位元的抖动作业为例，但其他位元数的转换，譬如是10位元转换至8位元，8位元转换至6位元，以及6位元转换至4位元亦可实施类似的抖动作业。

综合上述，数据处理通道110R用来处理图像画面中红色子像素的图像数据。位元处理单元112R将随机数据N_R加入第一像素数据S_R1的最低有效位元，以产生第二像素数据S_R2。位元截去单元114R截去第二像素数据S_R2的最低有效位元，而产生第三像素数据S_R3。类似地，数据处理通道110G用来处理图像画面中绿色子像素的图像数据。位元处理单元112G将随机数据N_G加入第一像素数据S_G1的最低有效位元，以产生第二像素数据S_G2。位元截去单元114G截去第二像素数据S_G2的最低有效位元，而产生第三像素数据S_G3。数据处理通道110B用来处理图像画面中蓝色子像素的图像数据。位元处理单元112R将随机数据N_B加入第一像素数据S_B1的最低有效位元，以产生第二像素数据S_B2。产生第二像素数据S_B2。位元截去单元114B截去第二像素数据S_B2的最低有效位元，而产生第三像素数据S_B3。另外，有关数据处理通道110G、110B的架构与操作的相关细节可以由数据处理通道110R的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图2显示本发明另一实施例的图像抖动模块的方块示意图。请参考图1及图2，本实施例的图像抖动模块200类似于图1的图像抖动模块100，两者之间最主要的差异例如在于图像抖动模块200还包括两个多工器230a、230b。各多工器用以选择随机产生单元当中至少两者(图中此以两者为例)所产生的随机数据当中之一者供数据处理通道当中之一者使用。

更具体而言，多工器230a选择随机产生单元220R、220G所产生的随机数据N_R、N_G当中之一者供数据处理通道210R使用；多工器230b选择随机产生单元220G、220B所产生的随机数据N_G、N_B当中之一者供数据处理通道210B使用。亦即，本实施例的数据处理通道当中至少两者可选择性地共用相同的随机产生单元。值得一提的是，图像抖动模块200仅需包括至少一个多工器，即可使数据处理通道共用随机数据，因此本实施例的多工器的数目不限于两个。

另外，值得注意的是，于其他实施例中，当随机产生单元的数目可少于数据处理通道的数目，亦可实现至少两个数据通道共用一随机产生单元，且可视需要再搭配一个及以上多工器。举例而言，图像抖动模块200可仅包括单一个随机产生单元，以使数据处理通道210R、210G、210B共用相同的随机数据。此时，图像抖动模块200中的多工器可不予配置。综合言之，随机产生单元的数目可等于或少于数据处理通道的数目，或可再搭配一个及以上多工器，以使数据处理通道当中至少两者共用相同的随机产生单元。

图3显示本发明另一实施例的图像抖动模块的方块示意图。请参考图2及图3，本实施例的图像抖动模块300类似于图2的图像抖动模块200，两者之间最主要的差异例如在于图像抖动模块300还包括一图样产生单元340以及三个补偿决定单元350R、350G、350B。在本实施例中，位元处理单元312R、312G、312B还分别将第一像素数据S_R1、S_G1、S_B1混合一补偿数据，以产生第二像素数据S_R2、S_G2、S_B2，而此补偿数据的数值可依据第一像素数据S_R1、S_G1、S_B1于图像画面中所对应的位置而定。

具体而言，图样产生单元340用以产生图像画面之一图样。此图样系一随机图样或一固定图样，其代表图像画面当中每一像素或子像素的补偿位元。补偿决定单元350R、350G、350B分别配置在数据处理通道310R、310G、310B中的位元映射选择单元313R、313G、313B与加法单元315R、315G、315B之间，如图3所示。补偿决定单元350R、350G、350B分别依据一正被处理的像素或子像素于该图样中的位置所代表的补偿位元，来决定位元处理单元312R、312G、312B是否要混合补偿数据。

图4显示图3的图样产生单元所产生的图样的示意图的一范例。请参考图4，本实施例的图样产生单元340所产生的图样例如是一固定图样，其代表图像画面当中每一子像素的补偿位元。黑色代表需要补偿，譬如补偿位元为1；白色则代表无需补偿，亦即该补偿位元为0。以数据处理通道310R为例，在经补偿决定单元350R判断后，若决定对一子像素的第一像素数据S_R1进行补偿，则此时加法单元315R除了将所映射到的随机值加入第一像素数据S_R1的最低有效位元以外，还将如图4所示的固定图样中，该子像素所代表的补偿位元加入第一像素数据S_R1，以产生第二像素数据S_R2。此时第二像素数据S_R2所混合的随机值的大小因补偿位元而有所改变，从而使得人眼所察觉的图像画面中的像素颗粒较为细致，减少所混合的随机值对人眼所察觉的图像画面的影响。

在另一实施例中，图样产生单元340所产生的图样例如是一随机图样。此随机图样除了具有固定图样混合入第一像素数据S_R1的优点之外，还可增加所混合的随机值的变化的多样性。

图5显示本发明一实施例的抖动演算方法的步骤流程图。请参考图1及图5，本实施例的抖动演算方法例如适于在图1的图像抖动模块100上执行，其包括如下步骤。首先，在步骤S500中，产生多个随机数据。在步骤S502中，以子像素为基础，将该等随机数据加入各数据处理通道的第一像素数据，以产生对应的第二像素数据。值得注意的是，如前所述，此步骤亦可以像素为基础来实施。在步骤S504中，截去第二像素数据的最低有效位元，而产生第三像素数据。另外，本发明的实施例的抖动演算方法的各步骤的相关细节均可以由图1至图4实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

综上所述，在本发明的范例实施例中，图像抖动模块将随机数据混合到具有较多位元数的图像画面上，并截去混合后的图像画面的位元数，可利用较少位元数来实现较高的灰阶深度。利用此种混合随机数据的方式，可避免在图框率控制技术下所产生的画面异常现象。此外，利用此种方式除了可控制随机数据的强度以外，另可搭配随机或固定图样，还可使得人眼所察觉的图像画面中的像素颗粒较为细致。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种图像抖动模块，包括：

多个数据处理通道，分别处理一图像画面中各像素或子像素的图像数据，每一该数据处理通道包括：

一位元处理单元，混合一第一像素数据与一随机数据，产生一第二像素数据；以及

一位元截去单元，截去该第二像素数据当中的部分位元，而产生一第三像素数据。

2.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中该位元处理单元将该第一像素数据加上该随机数据，以产生该第二像素数据。

3.根据权利要求2所述的图像抖动模块，其中该随机数据被加入该第一像素数据的最低有效位元。

4.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中该随机数据所代表的随机值介于一特定范围内，且该特定范围依据该第一像素数据的位元数目而定。

5.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中该位元截去单元输出该第二像素数据的部分位元作为该第三像素数据，以使该第三像素数据的位元数目少于该第二像素数据的位元数目。

6.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中该位元截去单元将该第二像素数据的部分位元的数值置换为零以产生该第三像素数据。

7.根据权利要求6所述的图像抖动模块，其中该第二像素数据的部分位元是该第二像素数据的最低有效位元。

8.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中还包括：

至少一随机产生单元，当中每一者分别提供该随机数据至该些数据处理通道当中至少之一者的该位元处理单元。

9.根据权利要求8所述的图像抖动模块，其中该至少一随机产生单元的数目等于该些数据处理通道的数目，以使每一该数据处理通道独有地对应至该至少一随机产生单元当中之一者。

10.根据权利要求8所述的图像抖动模块，其中该至少一随机产生单元的数目少于该些数据处理通道的数目，以使该些数据处理通道当中至少两者共用相同的随机产生单元。

11.根据权利要求8所述的图像抖动模块，其中还包括至少一多工器，选择该至少一随机产生单元当中至少两者所产生的随机数据当中之一者供该些数据处理通道当中之一者使用。

12.根据权利要求1所述的图像抖动模块，其中该位元处理单元还将该第一像素数据混合一补偿数据，以产生该第二像素数据，其中该补偿数据的数值依据该第一像素数据于该图像画面中所对应的位置而定。

13.根据权利要求12所述的图像抖动模块，其中还包括：

一图样产生单元，产生该图像画面的一图样，该图样代表该图像画面当中每一像素或子像素的补偿位元。

14.根据权利要求13所述的图像抖动模块，其中还包括至少一补偿决定单元，依据该补偿位元决定该位元处理单元是否要混合该补偿数据。

15.根据权利要求13所述的图像抖动模块，其中该图样系一随机图样或一固定图样。