CN103890830A - 用于图像的混合半色调的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于数字图像的基于色调的半色调的方法、设备及编码于计算机存储媒体上的计算机程序。通过利用局部图像特征及色调级的知识，可在减少的边界伪影的情况下在误差扩散与基于掩模的抖动之间自适应地切换所述半色调方法。通过进一步利用智能量化误差裁剪方案，还减少误差扩散方法固有的伪影。当与常规方法相比时，所述方法针对静态应用及视频应用两者一致地产生较高质量半色调图像。

Description

用于图像的混合半色调的方法及设备

技术领域

本发明涉及用于电子显示器(举例来说，包含干涉式调制器的显示器)的半色调方法及设备。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜)及电子器件的装置。可以多种尺寸制造机电系统，包含但不限于微米尺寸及纳米尺寸。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从大约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(举例来说，包含小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺形成机电元件。

一种类型的机电系统装置称作干涉式调制器(IMOD)。如本文中所用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为全部或部分透明的及/或反射的且能够在施加适当电信号时相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含通过气隙与所述固定层分离的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。干涉式调制器装置具有广泛的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。

可将数字图像编码为每像素24个位(bpp)RGB数据，其通常视为具有较高位深度。然而，许多图像再现装置(例如，打印机、显示器等)具有较低位深度，例如具有每像素仅数个不同色级或灰级(针对黑白图像)的双级或多级。举例来说，许多打印机可再现仅每通道1个位(3bpp)。一些彩色反射式显示器(举例来说，模拟机电显示装置)可再现每通道2个位(针对三(3)种通道色彩总计6bpp)。量化较高位深度的输入图像以使用较低位深度装置再现所述输入图像可导致在输出图像中显现许多图像伪影(条纹、假色、轮廓等等)。

为了减少量化伪影，可使用称作半色调的过程来将连续色调(或高位深度)图像简化为具有有限数目个色调级的图像(或低位深度图像)。半色调是可用于通过使用对人类视觉系统的空间色度鉴别能力的知识而形成对具有有限数目个色调级的连续色调彩色图像的感知的过程。

一般来说，半色调方法可经分组成三个类别，即，迭代方法、误差扩散及基于掩模的抖动(或筛选)。在以上三个类别中的方法当中已知迭代方法形成最高质量半色调图像。然而，所述迭代方法可需要大量计算且可对一些实时应用不可行。自从1975年由弗洛伊德(F1oyd)及斯坦伯格(Steinberg)引入以来，误差扩散方法(举例来说，弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散(FSE)已在图形界吸引较多注意力，已普遍用以减轻量化问题)。FSE的主要优点是其简单性及由所述方法产生的二进制图像的所得总体可接受视觉质量。在所述三个类别中的方法当中，基于掩模的抖动或筛选需要最少计算。在三个类别中，掩模通常产生最糟质量的半色调。

误差扩散方法可详细地产生在缓慢变化区及图像清晰再现区中具有平滑纹理的半色调图像。然而，误差扩散还可产生一些令人讨厌的伪影(举例来说，“蠕虫”)。

基于掩模的抖动是已用于许多应用的低复杂性方法。在基于掩模的抖动中，通过借助图像像素的行及列地址模块化地寻址“抖动掩模”来确定抖动值。接着将抖动值添加到每一像素的输入值、与固定阈值进行比较且基于所述抖动值加所添加值是小于还是大于阈值而设定像素值。基于掩模的半色调方法是像素平行、快速且简单的。然而，一般来说，通过基于掩模的抖动产生的半色调图像由于以下因素而具有最低图像质量：图案可见性、嘈杂的外观(尤其在中间色调区域中)、不能再现细节及其可产生的灰级的有限数目。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的单个方面均不单独地决定本文中所揭示的所要属性。

本发明中所描述的标的物的一个创新性方面可在一种用于在显示器上再现图像的方法中实施，所述方法包含接收包含多个输入像素的输入图像。针对每一输入像素，如果所述输入像素的色调在色调范围内或如果在与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的像素群组或区内的边缘的强度(高频分量的强度)大于边缘阈值，那么通过对所述输入像素进行量化并扩散所述误差来产生输出像素，且如果所述输入像素的所述色调不在所述色调范围内且与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的区内的边缘的强度不大于边缘阈值，那么通过借助掩模对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。其它实施方案还可包含将由借助所述掩模对所述输入像素进行抖动产生的量化误差添加到误差扩散滤波器，其中扩散由所述输入像素的量化产生的误差是基于所述误差扩散滤波器。一些实施方案可通过量化所述输入像素来产生输出像素及使用弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散来扩散所述误差。一些实施方案可在将误差添加到扩散滤波器的前裁剪量化误差。

在一些实施方案中，所述输入像素的区为三个像素×三个像素。在其它实施方案中，所述输入像素的区为五个像素×五个像素。在又一些实施方案中，所述输入像素的区为七个像素×七个像素。

在一些实施方案中，所述输入像素的所述区包含小于百分之一的所述输入图像中的所述输入像素。在其它实施方案中，与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的所述区以所述输入像素为中心。在一些实施方案中，与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的所述区包含在所述输入像素的一个、两个、三个、五个、七个、九个或十一个像素内的所述输入像素。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可在一种显示设备中实施，所述显示设备包含电子显示器及显示控制模块，所述显示控制模块经配置以接收包含多个输入像素的输入图像。针对每一输入像素，如果所述输入像素的色调在色调范围内或所述输入像素的区内的边缘的强度大于边缘阈值，那么通过对所述输入像素进行量化并扩散所述误差来产生输出像素。如果所述输入像素的所述色调不在所述色调范围内且与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的区内的边缘的强度不大于边缘阈值，那么通过借助掩模对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。在所述电子显示器上再现所产生输出像素中的每一者以形成经显示半色调图像。一些实施方案还包含：显示器；及经配置以与所述显示器通信的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及经配置以与所述处理器通信的存储器装置。又一些实施方案还可包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路。其它实施方案可包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。一些实施方案可包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。在一些实施方案中，所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。一些实施方案还可包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器的输入装置。在一些实施方案中，与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的所述区为在所述输入像素的一个、两个、三个、五个、七个、九个或十一个像素内的所述输入像素。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施为一种显示设备，所述显示设备包含用于接收包含多个输入像素的输入图像的装置。针对每一像素，所述显示设备还包含用于如果所述输入像素的色调在色调范围内或与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的区内的边缘的强度大于边缘阈值那么通过对所述输入像素进行量化并扩散所述误差来产生输出像素的装置。这些实施方案还包含针对每一像素用于如果所述输入像素的所述色调不在所述色调范围内且与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的区内的边缘的强度不大于边缘阈值那么通过借助掩模对所述输入像素进行抖动来产生输出像素的装置。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施为一种显示设备，所述显示设备包含用于将第一半色调过程应用于相应输入像素以计算第一半色调像素的装置，用于对所述相应输入像素应用第二半色调过程以计算第二半色调像素的装置，及用于选择所述第一半色调像素及所述第二半色调像素中的一者以基于所述相应输入像素的邻域中的局部图像内容而产生输出像素的装置。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施为一种在显示器上再现图像的方法，所述方法包含：接收包含多个输入像素的输入图像；针对所述多个输入像素的至少一部分，确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差；及如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素。否则，通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。

在一些实施方案中，所述方法可包含将由通过将所述噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动产生的抖动误差添加到误差扩散滤波器。扩散由所述输入像素的量化产生的所述量化误差可基于所述误差扩散滤波器。在一些实施方案中，高于所述量化误差阈值的量化误差指示非稀疏纹理且低于所述量化误差阈值的量化误差指示稀疏纹理。

在一些实施方案中，所述量化误差阈值是至少部分地基于输入图像位深度的百分比。所述量化误差阈值可在所述输入像素的最大值的约百分之二与百分之三之间。在一些实施方案中，所述边缘强度测量借助拉普拉斯滤波器对所述区进行滤波。在这些实施方案中的一些实施方案中，边缘阈值为所述拉普拉斯滤波器的最大值的约百分之六。在一些实施方案中，所述误差扩散过程为弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散。

在一些其它实施方案中，在将所述抖动误差添加到所述扩散滤波器之前裁剪所述抖动误差。在一些实施方案中，与所述输入像素相关联的所述区实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。在一些实施方案中，所述输入像素的所述区包含所述输入图像中的所述输入像素的小于约百分之一。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施为一种显示设备。所述显示设备包含电子显示器及显示控制模块，所述显示控制模块经配置以接收包含多个输入像素的输入图像。接着，针对所述多个输入像素的至少一部分，所述显示控制模块经配置以通过确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差来产生输出像素。如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么所述显示控制模块通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素。否则，所述显示控制模块通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。所述显示控制模块还在所述电子显示器上再现所述所产生输出像素中的每一者以形成经显示半色调图像。

另一创新性方面包含一种显示设备，所述显示设备包含用于接收包含多个输入像素的输入图像的装置。针对所述多个输入像素的至少一部分，所述显示设备还包含用于确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差的装置；用于如果所述量化误差小于量化误差阈值或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值那么通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素的装置；及用于如果所述量化误差大于所述量化误差阈值或所述边缘强度测量小于所述边缘阈值那么通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素的装置。

所揭示的一个其它创新性方面是一种上面存储有致使处理电路执行一方法的指令的非暂时性计算机可读存储媒体。所述方法包含接收包含多个输入像素的输入图像。针对所述多个输入像素的至少一部分，所述方法还确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差。如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么所述方法通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素。否则，所述方法通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。

在随附图式及以下描述中阐明本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。根据所述描述、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，以下各图的相对尺寸可能并未按比例绘制。

附图说明

图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。

图2展示图解说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。

图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。

图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。

图5A展示图解说明在图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图的实例。

图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。

图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例。

图6B到6E展示干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。

图7展示图解说明用于干涉式调制器的制造工艺的流程图的实例。

图8A到8E展示制作干涉式调制器的方法中的各种阶段的横截面示意性图解的实例。

图9A及9B分别展示数字图像在量化之前及之后的表示。

图10是用于在电子显示器上再现图像的设备的一个实施方案的框图。

图11展示通过使用弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散(FSE)将24bpp(8∶8∶8)图像简化为6bpp(2∶2∶2)所产生的半色调图像1110。

图12展示色调级、所得量化误差及所得半色调纹理之间的关系。

图13是图解说明基于掩模的抖动的一个实施方案的数据流程图。

图14展示通过借助32×32掩模将图9(a)中的24bpp sRGB(8∶8∶8)图像简化为6bpp(2∶2∶2)所产生的半色调图像1410。

图15是混合半色调方法的一个实施方案的概念性数据流程图。

图16A是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。

图16B图解说明可如何使用四个量化级将八(8)位像素值量化成2bpp。

图16C图解说明围绕2bpp图像的每一量化级界定的稀疏区。

图16D是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。

图16E是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。

图17展示图解说明混合半色调的另一实施方案的流程图。

图18A到18B图解说明在一些实施方案中分别针对(a)1bpp及(b)2bpp的稀疏半色调点区的色调范围。

图19图解说明支持双级半色调(1位/像素输出)及多级半色调(2位/像素输出)的误差裁剪方案的一个实施方案。

图20A及20B图解说明误差裁剪的益处。

图21展示通过借助混合半色调简化图9A中的24bpp(8∶8∶8)图像所产生的半色调图像。

图22A到22C图解说明分别借助FSE(a)、使用抖动掩模的基于噪声的抖动(b)及混合半色调(c)所获得的图像的经裁剪区。

图23A及23B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置40的系统框图的实例。

在各个图式中，相似的参考编号及标示指示相似的元件。

具体实施方式

以下详细描述出于描述创新性方面的目的而针对于某些实施方案。然而，可以多种不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在经配置以显示图像(无论是处于运动(例如，视频)还是静止的(例如，静止图像)，且无论是文本、图形的还是图片的)的任一装置中实施。更特定来说，本发明预期：所述实施方案可在以下多种电子装置中实施或可与所述电子装置相关联：例如(但不限于)，移动电话、具有多媒体因特网能力的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、蓝牙装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫瞄仪、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、手表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等等)、驾驶舱控制件及/或显示器、相机视图显示器(例如，车辆的后视相机的显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时器、封装(例如，机电系统(EMS)、MEMS及非MEMS应用)、美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)及多种机电系统装置。本文中的教示还可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试设备。因此，所述教示并不打算限制于仅描绘于各图中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将容易明了的宽广适用性。

本文中揭示对图像执行混合半色调的方法及设备的各种实施方案。在混合半色调的一些实施方案中，对图像的每一输入像素执行多个半色调方法以针对所述输入像素产生多个半色调值。在产生所述多个半色调值之后，基于所述像素及其相邻像素的性质而为所述像素选择所述半色调值中的一者。在一些实施方案中，产生图像的每一输入像素的至少两个半色调值且选择所述至少两个半色调值中的一者以基于所述相应输入像素的邻域的局部图像内容而产生输出像素。这些方法及设备可通过减少与如传统方法中应用的半色调相关联的视觉伪影而改进所再现的图像的视觉外观。

可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一者或一者以上。可减少或消除由传统方法引入的视觉伪影。举例来说，可减少由误差扩散在某些色调区域中导致的蠕虫伪影，同时还可减少或消除由基于掩模的抖动导致的中间色调区中的粗糙外观。此外，针对一些图像可减少图像抖动处理资源及/或流逝时间。举例来说，利用可比传统误差扩散更快速或高效执行的半色调方法的图像可需要较少处理资源或较少流逝时间来完成半色调过程。另外，当与借助传统方法抖动的图像相比时，借助所揭示方法抖动的图像的视觉外观可提供经改进的视觉外观。本文中所揭示的混合半色调技术的一些实施方案在减少通过低位深度装置(例如低位深度打印机及低位深度显示装置)所再现的图像中的伪影中为特别有用的。

所描述的实施方案可适用于的适合EMS或MEMS装置的实例为反射式显示装置。反射式显示装置可并入有用以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射于其上的光的干涉式调制器(IMOD)。IMOD可包含吸收器、可相对于所述吸收器移动的反射器及界定于所述吸收器与所述反射器之间的光学共振腔。所述反射器可移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学共振腔的大小且借此影响所述干涉式调制器的反射比。IMOD的反射光谱可形成可跨越可见波长移位以产生不同色彩的相当宽的光谱带。可通过改变光学共振腔的厚度(即，通过改变反射器的位置)来调整所述光谱带的位置。

图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。所述IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉式MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮或暗状态。在亮(“松弛”、“打开”或“接通”)状态中，所述显示元件将入射可见光的一大部分反射到(例如)用户。相反地，在暗(“激活”、“关闭”或“关断”)状态中，所述显示元件反射甚少的入射可见光。在一些实施方案中，可反转接通与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而允许除黑色及白色以外还进行彩色显示。

IMOD显示装置可包含行/列IMOD阵列。每一IMOD可包含一对反射层，即，可移动反射层及固定部分反射层，所述对反射层以彼此相距可变且可控的距离进行定位以形成气隙(还称作光学间隙或腔)。所述可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对大的距离处。在第二位置(即，激活位置)中，可移动反射层可更靠近于部分反射层而定位。取决于可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光可以相长或相消方式干涉，从而产生每一像素的总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，所述IMOD可在未被激活时处于反射状态，从而反射在可见光谱内的光，且可在被激活时处于暗状态，从而吸收及/或以相消方式干涉可见范围内的光。在一些实施方案中，引入所施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素改变状态。

图1中所描绘的像素阵列部分包含两个邻近的干涉式调制器12。在左侧(如所图解说明)的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于距包含部分反射层的光学堆叠16预定距离处的松弛位置。跨越左侧IMOD12施加的电压V₀不足以致使可移动反射层14激活。在右侧的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于接近或邻近光学堆叠16的激活位置。跨越右侧IMOD12施加的电压V_bias足以使可移动反射层14维持处于激活位置。

在图1中，用指示入射于像素12上的光13及从左侧像素12反射的光15的箭头大体图解说明像素12的反射性质。虽然未详细地图解说明，但所属领域的技术人员将理解，入射于像素12上的光13的大部分将穿过透明衬底20朝向光学堆叠16透射。入射于光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将往回反射穿过透明衬底20。光13的透射穿过光学堆叠16的部分将在可移动反射层14处往回朝向(且穿过)透明衬底20反射。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长性或相消性)将确定从像素12反射的光15的波长。

光学堆叠16可包含单个层或数个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电、部分透明且部分反射的，且可(举例来说)通过将以上层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制作。所述电极层可由多种材料形成，例如各种金属，举例来说，氧化铟锡(ITO)。所述部分反射层可由多种部分反射的材料形成，例如各种金属，例如铬(Cr)、半导体及电介质。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单一材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单个半透明厚度的金属或半导体，其充当光学吸收器及电导体两者，同时(例如光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更多导电层或部分可用于在IMOD像素之间运送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一个或一个以上导电层或导电/光学吸收层的一个或一个以上绝缘或电介质层。

在一些实施方案中，可将光学堆叠16的层图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用于指掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如铝(Al))用于可移动反射层14，且这些条带可在显示装置中形成列电极。可移动反射层14可形成为用以形成沉积于柱18及在柱18之间沉积的介入牺牲材料的顶部上的列的一个或若干所沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)。当蚀刻掉所述牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间隔可为约1um到1000um，而间隙19可小于10,000埃

在一些实施方案中，所述IMOD的每一像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器。当不施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如图1中左侧的像素12所图解说明，其中可移动反射层14与光学堆叠16之间具有间隙19。然而，当向选定行及列中的至少一者施加电位差(电压)时，在对应像素处的行电极与列电极的相交点处形成的电容器变得被充电，且静电力将所述电极拉在一起。如果所施加的电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动而接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的经激活像素12所图解说明。不管所施加电位差的极性如何，行为均相同。虽然在一些实例中可将阵列中的一系列像素称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”且将另一方向称作“列”是任意的。重申，在一些定向中，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行与列(“阵列”)，或布置成非线性配置，举例来说，相对于彼此具有某些位置偏移(“镶嵌块”)。术语“阵列”及“镶嵌块”可指代任一配置。因此，虽然将显示器称作包含“阵列”或“镶嵌块”，但在任一实例中，元件本身不需要彼此正交地布置或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布元件的布置。

图2展示图解说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含可经配置以执行一个或一个以上软件模块的处理器21。除执行操作系统以外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含web浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任一其它软件应用程序。

处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图2中的线1-1展示图1中所图解说明的IMOD显示装置的横截面。虽然为清晰起见图2图解说明3×3IMOD阵列，但显示阵列30可含有极大数目个IMOD且可在列中具有与在行中不同数目的IMOD，且反之亦然。

图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。对于MEMS干涉式调制器，行/列(即，共用/分段)写入程序可利用图3中所图解说明的这些装置的滞后性质。在一个实例性实施方案中，干涉式调制器可使用大约10伏电位差致使可移动反射层或镜从松弛状态改变为激活状态。当电压从所述值减小时，随着电压回降到低于(在此实例中)10伏，所述可移动反射层维持其状态，然而，所述可移动反射层不会完全松弛直到电压下降到低于2伏为止。因此，如图3中所展示，在此实例中，存在约3伏到7伏的电压范围，在所述电压范围内存在所施加电压窗，在所述窗内，装置稳定在松弛状态或激活状态中。在本文中将此窗称作“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行/列写入程序可经设计以一次寻址一个或一个以上行，使得在对给定行的寻址期间使经寻址行中待激活的像素暴露于大约(在此实例中)10伏的电压差，并使待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，可使像素暴露于稳定状态或(在此实例中)约5伏的偏置电压差使得其保持在先前选通状态中。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历在大约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使得像素设计(例如图1中所图解说明的像素设计)能够在相同所施加电压条件下保持稳定在激活状态或松弛预存状态中。由于每一IMOD像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此此稳定状态可保持在滞后窗内的稳定电压下而实质上不消耗或损失电力。此外，如果所施加的电压电位保持实质上固定，那么基本上有甚少或无电流流动到IMOD像素中。

在一些实施方案中，可通过根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)沿着所述组列电极以“分段”电压的形式施加数据信号来形成图像的帧。可依次寻址所述阵列的每一行，使得一次一行地写入所述帧。为了将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于所述第一行中的像素的所要状态的分段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共用”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可使所述组分段电压改变为对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且保持于在第一共用电压行脉冲期间其被设定到的状态。可以循序方式针对整个系列的行或替代地针对整个系列的列重复此过程，以产生图像帧。可通过以每秒某一所要数目的帧不断地重复此过程来刷新所述帧及/或用新的图像数据更新所述帧。

跨越每一像素所施加的分段与共用信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定了每一像素的所得状态。图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。

如在图4中(以及在图5B中所展示的时序图中)所图解说明，当沿着共用线施加释放电压VC_REL时，沿着共用线的所有干涉式调制器元件将被置于松弛状态(或者称作释放或未激活状态)中，而不管沿着分段线所施加的电压(即，高分段电压VS_H及低分段电压VS_L)如何。特定来说，当沿着共用线施加释放电压VC_REL时，在沿着所述像素的对应分段线施加高分段电压VS_H及低分段电压VS_L两者时，跨越调制器像素的电位电压(或者称作像素电压)在松弛窗(参见图3，也称作释放窗)内。

当将保持电压(例如高保持电压VC_{HOLD_H}或低保持电压VC_{HOLD_L})施加于共用线上时，干涉式调制器的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD将保持处于松弛位置，且激活IMOD将保持处于激活位置。所述保持电压可经选择使得在沿着对应分段线施加高分段电压VS_H及低分段电压VS_L两者时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，分段电压摆幅(即，高VS_H与低分段电压VS_L之间的差)小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。

当将寻址或激活电压(例如高寻址电压VC_{ADD_H}或低寻址电压VC_{ADD_L})施加于共用线上时，可通过沿着相应分段线施加分段电压选择性地将数据写入到沿着所述线的调制器。所述分段电压可经选择使得所述激活取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，施加一个分段电压将导致稳定窗内的像素电压，从而致使所述像素保持不被激活。相比之下，施加另一分段电压将导致超出所述稳定窗的像素电压，从而导致所述像素的激活。致使激活的特定分段电压可取决于使用了哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VC_{ADD_H}时，施加高分段电压VS_H可致使调制器保持处于其当前位置，而施加低分段电压VS_L可致使所述调制器激活。作为推论，当施加低寻址电压VC_{ADD_L}时，分段电压的影响可为相反的，其中高分段电压VS_H致使所述调制器激活，且低分段电压VS_L对所述调制器的状态无影响(即，保持稳定)。

在一些实施方案中，可使用跨越调制器产生相同极性电位差的保持电压、寻址电压及分段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性不时地交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制在单个极性的重复写入操作之后可能发生的电荷积累。

图5A展示图解说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图的实例。图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。可将所述信号施加到类似于图2的阵列的3×3阵列，此将最终产生图5A中所图解说明的线时间60e的显示布置。图5A中的经激活调制器处于暗状态，即，其中反射光的实质部分在可见光谱之外，以便给(举例来说)观看者产生暗外观。在写入图5A中所图解说明的帧之前，所述像素可处于任一状态，但图5B的时序图中所图解说明的写入程序假定在第一线时间60a之前每一调制器已被释放且驻存于未激活状态中。

在第一线时间60a期间：将释放电压70施加于共用线1上；施加于共用线2上的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于松弛或未激活状态，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态。参考图4，沿着分段线1、2及3施加的分段电压将对干涉式调制器的状态无影响，因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中的任一者均未暴露于致使激活的电压电平(即，VC_REL-松弛及VC_{HOLD_L}-稳定)。

在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且由于未将寻址或激活电压施加于共用线1上，因此不管所施加的分段电压如何，沿着共用线1的所有调制器均保持处于松弛状态。沿着共用线2的调制器因释放电压70的施加而保持处于松弛状态，且当沿着共用线3的电压移动到释放电压70时，沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。

在第三线时间60c期间，通过将高寻址电压74施加于共用线1上来寻址共用线1。由于在施加此寻址电压期间沿着分段线1及2施加低分段电压64，因此跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且激活调制器(1，1)及(1，2)。相反地，由于沿着分段线3施加高分段电压62，因此跨越调制器(1，3)的像素电压小于调制器(1，1)及(1，2)的像素电压，且保持在所述调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。此外，在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共用线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿着共用线2及3的调制器处于松弛位置。

在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共用线1上的调制器处于其相应经寻址状态。将共用线2上的电压减小到低寻址电压78。由于沿着分段线2施加高分段电压62，因此跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的较低端，从而致使调制器(2，2)激活。相反地，由于沿着分段线1及3施加低分段电压64，因此调制器(2，1)及(2，3)保持处于松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿着共用线3的调制器处于松弛状态中。

最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿着共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿着共用线3的调制器。在将低分段电压64施加于分段线2及3上时，调制器(3，2)及(3，3)激活，而沿着分段线1所施加的高分段电压62致使调制器(3，1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共用线施加保持电压就将保持处于所述状态，而不管可能在正寻址沿着其它共用线(未展示)的调制器时发生的分段电压的变化如何。

在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含高保持及寻址电压或低保持及寻址电压的使用。一旦已针对给定共用线完成写入程序(且将共用电压设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)，所述像素电压便保持在给定稳定窗内，且不通过松弛窗，直到将释放电压施加于所述共用线上为止。此外，由于每一调制器是在寻址所述调制器之前作为写入程序的一部分而释放，因此调制器的激活时间而非释放时间可确定线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可将释放电压施加达长于单个线时间，如在图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线所施加的电压可变化以考虑到不同调制器(例如不同色彩的调制器)的激活及释放电压的变化。

根据上文所阐明的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图6A到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且在拐角处或接近拐角处经由系链32附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且悬挂于可变形层34上，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的周界直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称作支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有源于可移动反射层14的光学功能与其机械功能(其由可变形层34来实施)解耦合的额外益处。此解耦合允许用于反射层14的结构设考虑到材料与用于可变形层34的结构设考虑到材料彼此独立地进行优化。

图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14靠在支撑结构(例如，支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所图解说明的IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，使得(举例来说)当可移动反射层14处于松弛位置时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置于支撑层14b的接近于衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含电介质材料(举例来说，氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO₂))的一个或一个以上层。在一些实施方案中，支撑层14b可为若干层的堆叠，例如，SiO₂/SiON/SiO₂三层堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有大约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导体层14a、14c可平衡应力且提供增强的传导性。在一些实施方案中，可出于多种设计目的(例如实现可移动反射层14内的特定应力分布曲线)而由不同材料形成反射子层14a及导电层14c。

如在图6D中所图解说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非作用区(例如在像素之间或在柱18下方)中以吸收环境光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示装置的非作用部分反射或透射穿过所述部分借此增加对比度来改进所述显示器的光学性质。另外，黑色掩模结构23可为导电的且经配置以充当电运送层。在一些实施方案中，可将行电极连接到黑色掩模结构23以减小所连接行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的多种方法来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、一层及充当反射器及运送层的铝合金，其分别具有在大约

到

到

及

到

的范围中的厚度。可使用多种技术来图案化所述一个或一个以上层，包含光刻及干蚀刻，举例来说，所述干蚀刻包含用于MoCr及SiO₂层的四氟化碳(CF₄)及/或氧气(O₂)以及用于铝合金层的氯气(Cl₂)及/或三氯化硼(BCl₃)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准具或干涉式堆叠结构。在此些干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用于在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间传输或运送信号。在一些实施方案中，间隔件层35可用于将吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体电隔离。

图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够的支撑使得可移动反射层14在跨越干涉式调制器的电压不足以致使激活时返回到图6E的未激活位置。为清晰所见，此处将可含有多个数种不同层的光学堆叠16展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极及部分反射层两者。

在例如图6A到6E中所展示的实施方案的实施方案中，IMOD充当直视装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可对所述装置的背面部分(即，所述显示装置的在可移动反射层14后面的任一部分，举例来说，包含图6C中所图解说明的可变形层34)进行配置及操作而不影响或负面地影响显示装置的图像质量，因为反射层14光学屏蔽所述装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14后面包含总线结构(未图解说明)，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如电压寻址及由此寻址产生的移动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理(例如，图案化)。

图7展示图解说明用于干涉式调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的横截面示意性图解的实例。在一些实施方案中，制造工艺80可经实施以制造(例如)图1及6中所图解说明的一般类型的干涉式调制器的机电系统装置。机电系统装置的制造还可包含图7中未展示的其它框。参考图1、6及7，工艺80在框82处开始，其中在衬底20上方形成光学堆叠16。图8A图解说明在衬底20上方形成的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可为柔性的或相对刚性且不易弯曲的，且可能已经受先前准备工艺，例如，用以促进有效地形成光学堆叠16的清洁。如上文所论述，光学堆叠16可为导电、部分透明且部分反射的且可(举例来说)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上来制作。在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a及16b中的一者可经配置而具有光学吸收及导电性质两者，例如组合式导体/吸收器子层16a。另外，可将子层16a及16b中的一者或一者以上图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极。可通过掩蔽及蚀刻工艺或此项技术中已知的另一适合工艺来执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射及/或导电层)上方的子层16b。另外，可将光学堆叠16图案化成形成显示器的行的个别且平行条带。注意，图8A到8E可未按比例绘制。举例来说，在一些实施方案中，光学堆叠的子层中的一者(光学吸收层)可极薄，但在图8A到8E中将子层16a、16b展示为有些厚。

工艺80在框84处继续在光学堆叠16上方形成牺牲层25。稍后移除牺牲层25(例如，在框90处)以形成腔19且因此在图1中所图解说明的所得干涉式调制器12中未展示牺牲层25。图8B图解说明包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的经部分制作的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参见图1及8E)的厚度沉积二氟化氙(XeF₂)可蚀刻材料，例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如，溅镀)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来实施牺牲材料的沉积。

工艺80在框86处继续形成支撑结构，例如如图1、6及8C中所图解说明的柱18。形成柱18可包含以下步骤：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如二氧化硅)沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔口可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者而到达下伏衬底20，使得柱18的下部端接触衬底20，如在图6A中所图解说明。或者，如在图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔口可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的下部端与光学堆叠16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方并图案化支撑结构材料的位于远离牺牲层25中的孔口的部分来形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内，如在图8C中所图解说明，但还可至少部分地延伸到牺牲层25的一部分上方。如上文所提及，牺牲层25及/或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺来执行，但也可通过替代蚀刻方法来执行。

工艺80在框88处继续形成可移动反射层或膜，例如图1、6及8D中所图解说明的可移动反射层14。可通过采用一个或一个以上沉积步骤(举例来说，包含反射层(例如，铝、铝合金或其它反射层)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩蔽及/或蚀刻步骤来形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的且称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含如图8D中所展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质选择的高度反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处形成的经部分制作的干涉式调制器中，因此可移动反射层14在此阶段处通常不可移动。在本文中还可将含有牺牲层25的经部分制作的IMOD称作“未释放”IMOD。如上文结合图1所描述，可将可移动反射层14图案化成形成显示器的列的个别且平行条带。

工艺80在框90处继续形成腔，例如，如图1、6及8E中所图解说明的腔19。可通过将牺牲材料25(在框84处沉积)暴露于蚀刻剂来形成腔19。举例来说，可通过干化学蚀刻(例如，通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气蚀刻剂，例如衍生自固体XeF₂的蒸气)达有效地移除所要的材料量的时间周期来移除可蚀刻牺牲材料(例如Mo或非晶Si)，通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除所述牺牲材料。还可使用其它蚀刻方法，例如，湿蚀刻及/或等离子蚀刻。由于在框90期间移除了牺牲层25，因此可移动反射层14在此阶段之后通常可移动。在移除牺牲层25之后，在本文中可将所得的经完全或部分制作的IMOD称作“经释放”IMOD。

图9A及9B分别展示数字图像在量化之前及之后的表示。图9A图解说明24bppRGB图像910。图9A中的图像910的24bpp针对包含于图像910的每一像素中的红色、绿色及蓝色色彩中的每一者提供8个信息位。为了在较低位深度装置(例如，低位深度显示器或打印机)上再现图像910，可减少图像910的bpp的数目。图9B图解说明图9A中所图解说明的图像910的6bpp图像920版本。为了产生图9B中所图解说明的图像，量化操作从图9A的24bpp RGB图像的每一色彩通道舍弃六个最低有效位(LSB)。此量化过程导致剩余两个信息位来表示三种色彩(即，红色、绿色及蓝色)中的每一者。例如此图像的数字图像的量化可产生许多图像伪影，例如条纹930、假色940及轮廓950。举例来说，当先前执行从一个色彩到另一色彩的平滑过渡的图像的区代替地从一个量化边界突然移动到另一边界时可出现条纹。

图10是用于在电子显示器上再现图像的设备的一个实施方案的框图。所述设备包含与存储器1050通信的处理器56。存储器1050包含主机软件1030及操作系统1040。处理器56可从输入装置48接收输入且还可与显示控制器60通信。显示控制器60与帧缓冲器64及存储器1010通信。存储器1010包含显示控制固件1020。

在一些实施方案中，操作系统1040内的指令管理设备的资源以完成设备功能。举例来说，操作系统1040可管理例如扬声器45及麦克风46(经由调节硬件52)以及天线43及收发器47的资源。操作系统1040还可包含管理电子显示器(例如由显示控制器60控制的显示器)的显示装置驱动器。显示控制器60可经配置以将数据发送到驱动器电路1060，驱动器电路1060可将数据写入到显示元件阵列58。操作系统1040内的显示装置驱动器可包含在可包含阵列58、驱动器电路1060及显示控制器60的电子显示器上再现图像的指令。

操作系统1040可进一步包含配置处理器56以接收包含多个像素的输入图像的指令。因此，操作系统1040内的指令可表示一种用于接收包含多个像素的输入图像的方式。

操作系统1040内的指令还可配置处理器56以确定个别输入像素的色调是否在特定色调范围内。因此，操作系统1040内的指令表示一种用于确定输入像素是否在色调范围内的方式。操作系统1040内的指令还可配置处理器56以确定与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的像素群组或区内的边缘的强度是否大于边缘阈值。因此，操作系统1040内的指令表示一种用于确定与所述输入像素相关联或接近所述输入像素的像素群组或区内的边缘的强度是否大于边缘阈值的方式。操作系统1040内的指令当由处理器56执行时还可致使处理器56通过对所述输入像素进行抖动而产生输出像素。在一些实施方案中，可使用抖动掩模来对所述输入像素进行抖动。在一些其它实施方案中，可将噪声分量添加到输入像素以对其进行抖动。举例来说，可将经随机化噪声分量添加到所述输入像素。操作系统1040内的指令当由处理器56执行时还可致使处理器56通过量化所述输入像素并扩散误差而产生输出像素。

在其它实施方案中，如包含于操作系统1040中的以上所描述的功能可代替地包含于图10中所图解说明的主机软件1030中。或者，这些功能可代替地通过包含于显示控制固件1020中的指令来实施。在又一些实施方案中，这些功能可实施于专用电路中。所属领域的技术人员将认识到在不背离所揭示的方法的精神的情况下，其它实施方案可不同于图10的框图。

图11展示通过使用弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散(FSE)将24bpp(8∶8∶8)图像简化为6bpp(2∶2∶2)所产生的半色调图像1110。如图像1110中所图解说明，当与图9B的图像920相比时，误差扩散方法再现图像中的一些区域的极平滑且精细的纹理。所述误差扩散方法还良好地保留边缘1130a到1130b且半色调图像1110可整体鲜明且清晰地显现。然而，在图像的一些区域(例如，天空)中，误差扩散形成例如蠕虫状图案的定向伪影1120。定向伪影1120可在针对图像区所产生的半色调纹理为稀疏时显现。

图12展示色调级、所得量化误差及所得半色调纹理之间的关系。一般来说，当输入色调级接近量化级时出现定向伪影，因为较小量化误差产生较稀疏半色调纹理。举例来说，在双级半色调(其产生0或1的输出像素值)的情况中，如果输入像素值极低(接近黑色1210)或高色调(接近白色1240)，那么所得半色调纹理将极稀疏，如在图12中可见。在多级半色调的情况下(举例来说，在2位4级情况中具有0、1/3、2/3及1的量化值)，接近这些级中的任一者的输入像素值可产生稀疏半色调纹理。

图12展示使用FSE以2bpp对输入图像从黑色到白色的量化(还称作“灰色渐层(ramp)”)。在此实施方案中，围绕强度水平01210、1/31220、2/31230及11240显现的蠕虫图案为明显的。此图解说明FSE可在其中量化误差较低的色调级附近以不同方式执行。所揭示的混合半色调方法通过将不同半色调方法用于在FSE的情况下易受伪影影响的输入色调级来解决此些区域中的伪影。一个此种方法是通过将噪声添加到输入像素来进行抖动。一些实施方案使用抖动掩模将噪声添加到输入像素。

当通过量化减少所显示图像中所使用的色调级的数目时，例如轮廓的伪影可显现，因为误差变得与输入图像相关。将误差与输入图像值解相关可减轻此些效应。在量化之前添加噪声可通过使量化误差与较随机噪声而非较不随机图像信号相关来实现此目的。所述噪声可设计有所有性质，举例来说，具有较多高频率内容(其为人类眼睛较不可感知的)以适当地对量化误差进行整形。此方法可用于基于抖动掩模的半色调的一些实施方案中。

图13是图解说明基于掩模的抖动的一个实施方案的数据流程图。抖动掩模1310包含可跨越预期输入值的范围随机分布的元素。在一些实施方案中，跨越图像平铺所述掩模以在图像像素值与抖动掩模的元素之间提供对应性。在其它实施方案中，可通过借助图像像素的行地址1330及列地址1320模块化地寻址抖动掩模1310来确定特定像素的抖动值。

一旦在抖动掩模的元素与输入值1340之间建立了对应性，便接着将抖动值1360添加到输入值1340以产生组合值1365。接着将此组合值与固定阈值1370进行比较或在多级半色调情况中与一系列阈值进行比较。

如果组合值1365低于阈值，那么可将输出值1350设定为低于所述阈值的较低边界值。举例来说，如果抖动在输出值0与1(表示“关断”及“接通”的像素)之间，低于阈值.5的组合值1365可导致零(0)或“关断”的输出值1350。如果组合值1365高于阈值，那么可将输出值1350设定为较高边界值。在先前实例中，可将输出值设定为一(1)或“接通”的值。因此，输出值1350是基于组合值1365与一个或一个以上阈值的关系而产生的。

基于掩模的半色调方法是像素平行、快速且简单的。然而，一般来说，来自基于掩模的抖动的半色调图像由于以下因素而具有最低图像质量：图案可见性、嘈杂的外观(尤其在中间色调区域中)、不能再现细节及可产生的灰级的有限数目。

图14展示通过借助32×32掩模将图9A中的24bpp标准RGB(sRGB)(8∶8∶8)图像简化为6bpp(2∶2∶2)所产生的半色调图像1410。经半色调的图像显现为晦暗、单调及嘈杂的。举例来说，可在瓢虫的背部1420上观察到粒度。然而，与使用FSE的结果相比，天空1430的再现要均匀得多。由于此无蠕虫半色调纹理，因此基于掩模的抖动(也称作筛选)在一些静态图像应用中比误差扩散有利。

图15是混合半色调方法的一个实施方案的概念性数据流程图。在一个实施方案中，此方法可通过图10的操作系统模块1040、主机软件模块1030、显示控制器60或显示控制固件模块1020中所含有的指令来实施。混合半色调可通过移除由常规方法引入的伪影(包含某些色调区域中的可见蠕虫伪影(例如，由FSE所致)及中间色调区域中的粗糙外观(例如，由基于掩模的抖动所致))而产生高质量半色调图像。然而，混合半色调可保留这些方法的益处。举例来说，可保留由FSE提供的清晰且精细的再现，且还可保留由基于掩模的抖动提供的低点密度区域中的均匀纹理。为了实现此目的，混合半色调的一些实施方案基于局部区域中的输入色调及图像特征而在误差扩散与随机噪声抖动之间切换。这些实施方案还可通过组合及分布由两种方法招致的量化误差而减少借助不同方法处理的半色调像素之间的边界伪影。

如图15所图解说明，针对(x，y)处的给定像素1510，所述方法应用抖动掩模1520且产生输出半色调像素O_m(x，y)1540。所述方法还通过经由处理块1530将误差扩散应用于输入像素值1510而产生半色调像素O_e(x，y)1550。在一些实施方案中，实质上同时执行误差扩散与基于掩模的抖动两者。此产生(x，y)处的最终半色调像素的两个候选者，即，O_m(x，y)1540及O_e(x，y)1550。在一些实施方案中，所述方法经由处理块1560分析至少四个像素的群组的输入色调以及空间频率内容以确定哪一半色调方法更适于所述给定像素。至少四个像素的所述群组在图像内可为非邻接的。至少四个像素的所述群组还可包含接近所述输入像素或与所述输入像素相关联的区。开关1570可接着针对经半色调图像1580选择经误差扩散的像素值1550或经基于掩模的抖动的像素值1540。注意，在一些实施方案中，抖动掩模可不用于对输入像素1540进行抖动。举例来说，这些实施方案可代替地选择噪声分量以通过除抖动掩模以外的技术添加到输入像素。举例来说，在这些实施方案中可针对每一像素产生随机噪声分量。

图16A是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。在一个实施方案，过程1600可通过图10的操作系统模块1040、主机软件模块1030、显示控制器60或显示控制固件模块1020中所含有的指令来执行。处理器1600在开始框1605处开始且接着移动到框1610，在框1610中接收包含多个像素的输入图像。框1610可通过包含于(举例来说)图10的主机软件模块1030、操作系统1040、显示控制固件1020或显示控制器60中的指令来实施。在一些实施方案中，可从图10的输入装置48接收输入图像。因此，包含于主机软件模块1030、操作系统1040、显示控制固件1020或显示控制器60中的在处理器(例如图10中的处理器56)上执行的指令可表示一种接收包含多个输入像素的输入图像的方式。

过程1600接着移动到框1612，在框1612中从多个像素选择像素。过程1600接着移动到框1615，在框1615中其确定特定输入像素的色调是否在稀疏色调范围内。稀疏色调级在FSE的情况下易受蠕虫伪影的影响。色调范围可确定像素是否在稀疏色调范围内。如果像素的色调在稀疏色调范围内，那么认为所述像素具有稀疏色调。否则，认为所述像素具有非稀疏色调。

像素的稀疏性可表示像素色调值与量化级的接近。第一像素可具有距量化级第一距离的值。此第一像素可具有比第二像素稀疏的色调，所述第二像素具有距量化级比所述第一像素的值远的值。

图16B图解说明可如何使用四个量化级1649a到1649d将八(8)位像素值范围1645量化成2bpp。如所展示，量化后的像素值将表示0(0x00)、85(0x01)、170(0x10)及255(0x11)的色调值。特定输入像素的色调值与这些量化级中的任一者的相对接近度对应于用于对此值进行抖动的半色调图案的稀疏性。

图16C图解说明围绕8bpp图像的每一量化级界定的稀疏区1647a到1647d。可基于正量化的图像的位深度的百分比而确定稀疏区的大小或宽度。举例来说，八(8)bpp图像具有最大值255。此值的百分比可用于界定围绕每一量化级的稀疏区的大小或宽度。举例来说，一个实施方案可选择界定具有等于最大像素值的约百分之四(4)的宽度的稀疏区。在八(8)bpp图像的情况中，八位像素的最大值(255)的百分之四为约十(10)。

在一些实施方案中，稀疏区界定从每一量化级延伸的输入像素值的范围。在以上实例中，十(10)个像素的稀疏区可界定从每一量化级且沿每一方向延伸10/2或五个像素值的稀疏区。在2bpp量化的情况下，接着将如图16C中所图解说明而界定稀疏区：项1648a到1648d。图16C展示环绕量化级1649b及1649c(对应于量化值85及170)的十个像素宽的范围。由于量化级1649a(表示值零(0))及1649d(表示值255)限界像素范围，因此稀疏区从这些量化级的一侧延伸。其它实施方案可选择将稀疏区界定为最大像素值的百分之2、3、5、6、7、8或9。

当量化到1bpp时，可使用最大像素值的不同百分比。举例来说，与2bpp量化的稀疏区相比，1bpp量化的稀疏区可包含最大像素值的更高百分比。较大位深度的图像的量化可使用最大像素值的类似于用于八(8)bpp图像的百分比的百分比。举例来说，量化成2bpp的16位图像可选择为其最大像素值的百分之四(4)的色调范围。在此实例中，此表示1310个像素值的色调范围。一般来说，这些范围将从每一量化级且沿每一方向延伸1310/2或655个像素值。

返回到对图16A及决策框1615的论述，如果输入像素的色调不在稀疏色调范围内，那么像素较不易受与传统误差扩散相关联的伪影的影响。过程1600接着移动到处理框1625，在处理框1625中通过量化输入像素及扩散误差而产生输出像素。框1625还可通过包含于图10中所图解说明的主机软件1030、操作系统1040、显示控制固件1020或显示控制器60中的指令来实施。因此，在例如图10中的处理器56的处理器上执行的这些指令表示一种通过量化输入像素并扩散误差而产生输出像素的方式。

如果输入像素在所述稀疏色调范围内，那么像素可易受误差扩散伪影的影响。为了进一步理解输入像素在其处于稀疏色调范围中时的性质，过程1600从决策框1615移动到决策框1620，在决策框1620中测量接近输入像素的区内的边缘的强度并将其与边缘阈值进行比较。接近所述输入像素或与所述输入像素相关联的区可为至少四个邻接或非邻接像素的群组。接近输入像素的区还可通过所揭示的方法而与输入像素相关联。举例来说，所揭示的方法可确定如何至少部分地基于至少四个像素的群组的值而对输入像素进行抖动。这些像素值还可在接近输入像素或与输入像素相关联的区内。

如果所述区内的边缘的强度测量大于边缘阈值，那么将围绕所述输入像素的所述区表征为足够不均匀。在一些实施方案中，可至少部分地基于拉普拉斯(Laplacian)滤波器的输出而测量边缘的强度。举例来说，可使用3×3拉普拉斯滤波器。还可使用其它拉普拉斯滤波器大小，举例来说，可使用5×5、7×7及9×9滤波器。如果滤波器的输出高于边缘阈值，那么认为通过拉普拉斯滤波器考虑的像素区或群组包含足以避免在使用误差扩散的情况下的图像伪影的边缘分量。

以下表1、2及3展示可在一些实施方案中用于确定图像的像素区或群组的边缘分量的强度的拉普拉斯滤波器的一些实例。

      表1                表2                表3

可基于滤波器的最大绝对值而确定这些滤波器的边缘阈值。出于图解说明的目的，假定利用八(8)bpp的实施方案，其中由值255表示黑色像素且由值零(0)表示白色像素。在此实施方案中，如果3×3区由白色像素及中心位置中的一个黑色像素组成，那么表2的滤波器(举例来说)将产生其最大值。所述最大值将为4*255或1020。

一些实施方案可选择为滤波器的最大值的百分比的边缘阈值。举例来说，可将阈值设定为滤波器的最大值的百分之四(4)、五(5)、六(6)、七(7)或八(8)。在利用表2的拉普拉斯滤波器的实施方案中，可将阈值设定为(举例来说)61.2，其为最大值1020的百分之六。通过将阈值增加为滤波器的最大值的百分比，较多误差扩散将用于图像中的边缘。通过将阈值减少为滤波器的最大值的百分比，随机噪声抖动将用于包含在使用较高阈值的情况下将借助FSE抖动的边缘的一些区中。尽管误差扩散可使边缘清晰化，但如果应用于具有边缘的区那么其还可引起定向伪影。因此，边缘阈值的仔细调谐可确定这些因素之间的最佳平衡。

一旦决策框1620已确定所述区的边缘强度的测量高于边缘阈值，过程1600便移动到处理框1625且通过量化输入像素并扩散误差而产生输出像素。然而，如果接近输入像素的区内的边缘的强度低于边缘阈值，那么接近输入像素的所述区足够均匀以致在应用误差扩散的情况下易于受显示伪影的影响。因此，过程1600移动到处理框1630，在处理框1630中通过将噪声分量添加到输入像素而产生输出像素。在一些实施方案中，可通过将抖动掩模应用于输入像素而选择噪声分量。在其它实施方案中，可通过使用随机数产生器来直接地或间接地选择噪声分量。框1630可通过包含于图10中所图解说明的主机软件1030、操作系统模块1040、显示控制固件1020或显示控制器60中的指令来实施。因此，在处理器上执行的这些指令可表示一种通过借助将噪声分量添加到输入像素而对输入像素进行抖动来产生输出像素的方式。

过程1600接着从处理框1630或处理框1625移动到决策框1640。决策框1640确定是否剩余来自在框1610中接收的多个像素的更多像素仍待处理。如果存在更多像素，那么过程1600返回到框1612且选择新像素且过程1600重复框1612到框1640。否则，如果未剩余更多像素，那么过程1600接着移动到结束框1650。

接近输入像素的区的大小及形状可因实施方案而变化。一些实施方案可利用是具有三个像素×三个像素(总计九个像素)的边的正方形的区。可将所述区界定为更大。举例来说，一些实施方案可使用具有五个像素×五个像素(总计25个像素)的边的正方形区，而在其它实施方案中，使用七个像素×七个像素的正方形区，得到具有总计49个像素的区。在一些实施方案中，仅考虑区的边界内的像素中的一些像素。

其它实施方案可利用实质上圆形的区。举例来说，一些区可具有二、三、四、五、六、七、八、九或十个像素的半径。其它实施方案可利用为矩形的区。矩形的最长边可取决于实施方案而为三、四、五、六、七、八、九或十个像素长。

其它实施方案可基于输入图像的大小而确定区的大小。举例来说，一些实施方案可利用包含不多于输入图像的像素区域的百分之一的区。其它实施方案可界定包含不多于输入图像中的像素的百分之五的区。一些实施方案可将正方形或矩形区的尺寸的大小界定为输入图像的尺寸的百分比。举例来说，矩形区的一个尺寸可不多于输入图像的同一尺寸的百分之五。类似地，矩形区的另一尺寸也可不多于输入图像的对应尺寸的百分之五。其它实施方案可将区界定为具有对应于输入图像的对应尺寸的特定百分比(例如，1％、2％、3％、4％、5％等)的尺寸。

在一些实施方案中，认为在所有侧上环绕输入像素的区与所述输入像素相关联或接近所述输入像素。在其它实施方案中，认为以输入像素为中心的区与所述输入像素相关联或接近所述输入像素。可认为此区实质上环绕所述输入像素。举例来说，在三像素×三像素正方形区中，所述输入像素可居中于所述正方形中。其它实施方案可不使输入像素居中于所述区中。举例来说，当对输入图像的边缘附近中的像素进行半色调时，一些实施方案可使所述区相对于输入像素移位以在不使所述区移位超出输入图像的边界的情况下维持所述区的大小，或所述区可经截短使得所述区不延伸越过输入图像的边界。可认为此区实质上环绕输入像素，即使其可不在所有侧上环绕所述像素，尤其是在所述像素位于图像的边缘或边界处的情况下。

在一些实施方案中，与输入像素相关联或接近输入像素的区内的像素在从输入像素起的特定数目个像素内。在一些实施方案中，输入图像的所述区中的多个像素中的每一者可在输入像素的13个像素或更少像素内。此些实施方案的实例包含但不限于具有在从输入像素起的11个像素、7个像素、5个像素或3个像素内的多个像素的区。

注意，与输入像素相关联或接近所述输入像素的区的大小及形状连同其相对于输入像素的位置可跨越图像的多个输入像素而变化。举例来说，输入图像的中心的输入图像的区的大小及形状可不同于与沿着输入图像的边缘的输入像素相关联或接近所述输入像素的区的大小及形状。类似地，输入像素相对于其相关联区的位置也可变化。举例来说，一些输入像素可居中于其相关联区中。其它输入像素可相对地定位于区的一个边缘处，举例来说，此可为输入像素位于输入图像的边缘上的情况。

图16D是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。在一个实施方案中，过程1658可通过图10的操作系统模块1040、主机软件模块1030、显示控制器60或显示控制固件模块1020中所含有的指令来执行。过程1658在开始框1660处开始。在框1662中，接收输入图像。所述输入图像包含多个像素。在框1664中，从在框1662中所接收的输入图像中的多个像素选择像素。在框1666中，确定将由对输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差。

在一些实施方案中，可通过从量化级减去像素值而确定量化误差。举例来说，在2bpp量化中，可存在如图16C中所图解说明的四个量化级。所述量化级为1649a(0)、1649b(85)、1649c(170)及1649d(255)。在使用这些量化级的实施方案中，在框1666中可通过首先计算输入像素值与每一量化级之间的差的绝对值来确定量化误差。这些绝对值的最小值可为量化误差。

在决策框1668中，将在框1666中确定的量化误差与量化误差阈值进行比较。如果所述误差不小于所述量化误差阈值，那么过程1658移动到框1670。在一些实施方案中，确定由误差扩散过程的应用产生的量化误差是否大于误差扩散误差阈值还确定所述输入像素是否在稀疏色调范围内。

如关于图16A所描述，稀疏色调范围可从每一量化级沿每一方向延伸。在过程1658中，量化误差阈值界定稀疏色调范围的大小。因此，量化误差阈值可基于输入图像位深度的百分比。如关于图16A所描述，如果稀疏色调范围为最大像素值的约百分之四(4)，那么稀疏色调范围可为10个像素值。为了围绕每一量化级实施10个像素值的稀疏色调范围，可将量化误差阈值设定为5。注意，在一些实施方案中，基于输入像素值与量化级之间的差的绝对值而确定量化误差。

类似于图16A，量化到1bpp可致使量化误差阈值是基于最大像素值的不同百分比。举例来说，当与2bpp量化相比时，可使用较高百分比。

在框1670中，测量与输入像素相关联的像素区的边缘强度。在一些实施方案中，与输入像素相关联的像素区可为图像内的至少四个邻接或非邻接像素的群组。在一些其它实施方案中，与输入像素相关联的像素区可包含输入像素的阈值距离内的像素。可发生与输入像素相关联的区的形状或位置的一些变化。举例来说，靠近于图像的边缘定位的像素可具有经整形以便不延伸超出图像边缘的相关联区。在一些实施方案中，这些像素区可包含来自所述区的其它侧的额外像素以在每一像素的相关联区中维持相等数目个像素。在其它实施方案中，与图像的输入像素相关联的区可不全部包含相同数目个像素。

在一些实施方案中，可至少部分地基于拉普拉斯滤波器的输出而确定边缘的强度。举例来说，可使用3×3拉普拉斯滤波器。还可使用其它拉普拉斯滤波器大小，举例来说，可使用5×5、7×7及9×9滤波器。如果滤波器的输出高于边缘阈值，那么认为由拉普拉斯滤波器考虑的像素区包含足以避免在使用误差扩散的情况下的图像伪影的边缘分量。

决策框1672确定边缘强度测量是否大于边缘阈值。如果与输入像素相关联的像素区具有强边缘分量，那么其可不易受由误差扩散过程所致的图像伪影的影响。在此情况中，过程1658过渡到处理框1678。如果边缘强度测量不大于边缘阈值，那么与输入像素相关联的区可在使用误差扩散过程对所述区内的像素进行抖动的情况下不易受图像伪影的影响。在此情况中，过程1658过渡到框1674，在框1674中通过将噪声分量添加到输入像素而产生输出像素。

可通过借助掩模对输入像素进行抖动而执行将随机噪声分量添加到输入像素。在这些实施方案中，抖动掩模可包含随机噪声分量。取决于抖动掩模的哪一元素应用于特定输入像素，添加到每一像素的噪声分量可变化。一些其它实施方案可通过使用随机数产生器而产生用于每一像素的噪声分量。所述随机数产生器的结果可经数学修整以符合噪声分布曲线。举例来说，在一些其它实施方案中，所述噪声分布曲线可复制可由掩模提供的噪声分布曲线。

如所论述，如果决策框1668确定量化误差小于量化误差阈值，或决策框1672确定边缘强度测量大于边缘阈值，那么过程1658移动到处理框1678。在框1678中，通过将误差扩散过程应用于输入像素并扩散误差来产生输出像素。在一些实施方案中，在框1678中应用的误差扩散过程可利用在框1666中所依赖的量化级。举例来说，在以上所论述的2bpp实例中，可在框1678中应用弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散过程。还预期其它误差扩散过程。举例来说，还可使用史蒂文森·阿尔塞(Stevenson Arce)抖动。

决策框1676确定是否有更多像素可用于处理。在一些实施方案中，可通过过程1658处理输入图像的所有像素。在其它实施方案中，可处理图像中的像素的仅一部分。举例来说，在一些实施方案中，靠近于图像的边缘的像素可不由过程1658处理。当已处理所有适当像素时，过程1658在结束框1680处结束。

图16E是用于再现图像的方法的一个实施方案的流程图。在一个实施方案中，过程1655可通过图10的操作系统模块1040、主机软件模块1030、显示控制器60或显示控制固件模块1020中所含有的指令来实施。过程1655在开始框1682处开始。在框1684中，从图像选择输入像素。在框1686中，将第一半色调过程应用于输入像素以计算第一半色调像素。在一些实施方案中，所述第一半色调过程可为弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散。在其它实施方案中，所述第一半色调过程可为基于噪声的抖动过程。举例来说，在一些实施方案中，可通过使用抖动掩模将噪声添加到输入像素。在处理框1688中，将第二半色调过程应用于输入像素以计算第二半色调像素。类似于框1686，所述第二半色调过程可为FSE或基于噪声的抖动。在一个实施方案中，框1686及1688可通过包含于图10中所图解说明的主机软件模块1030、操作系统1040、显示控制器60或显示控制固件1020中的指令来实施。因此，在例如图10中所图解说明的处理器56的处理器上执行的这些指令表示一种对输入像素应用第一或第二半色调过程以计算半色调像素的方式。

在一些实施方案中，第一半色调过程与第二半色调过程为不同的。注意，虽然在框1686之后图解说明框1688，但不应暗示关于应用第一及第二半色调过程来产生第一及第二半色调像素的特定次序。举例来说，在一些其它实施方案中，框1688可发生于框1686之前。在又一些实施方案中，框1686及框1688可实质上并行发生。

在框1690中，选择所述第一及第二半色调像素中的一者以基于相应输入像素的领域中的局部图像内容而产生输出像素。在一些实施方案中，相应输入像素的领域实质上环绕输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。在一些实施方案中，相应输入像素的邻域包含输入像素本身。框1690还可通过主机软件模块1030或操作系统1040、显示控制器60或显示控制固件1020中的指令来实施。因此，在例如处理器56的处理器上执行的这些指令可表示一种选择所述第一及第二半色调像素中的一者以基于相应输入像素的领域中的局部图像内容而产生输出像素的方式。

在框1692中，确定是否存在要从图像选择的更多像素。如果为否，那么过程1655移动到框1694且可结束对图像的处理。如果存在更多像素，那么过程1655返回到框1684。

图17展示图解说明混合半色调的另一实施方案的流程图。过程1700可通过图10中所图解说明的操作系统1040、主机程序1030或显示控制器固件1020中的指令来实施。过程1700以具有由RGB色彩空间界定的色彩深度的输入像素值1705开始。将RGB输入像素值1705发送到决策框1710及三线缓冲器1715两者。在决策框1710处，将RGB像素的色调级与色调范围进行比较。为了图解说明色调范围，下文将简洁地论述图18A到18B。

图18A到18B图解说明在一些实施方案中分别针对(a)1bpp及(b)2bpp的实施方案的稀疏半色调点区1820的色调范围的实例。图17中所图解说明的所提议方法确定输入像素是否属于由阈值T_tone界定的色调范围。举例来说，此可在图17的决策框1710中执行。T_tone经确定使得由T_tone定界的色调级产生稀疏半色调纹理1820。针对大多数图像，约十(10)的T_tone值较有效。稀疏色调级在FSE的情况下易受蠕虫伪影的影响。注意，在图18A中，1bpp情况具有为图18B中所图解说明的2bpp情况的四倍大的稀疏点区1820，因为其具有四倍大的量化区间。较大稀疏点区使经抖动的1bpp图像比2bpp图像更易受(一般来说)蠕虫伪影的影响。

返回到图17，如果输入色调不属于图18A中所图解说明的稀疏点区1820中的任一者，且因此将不产生稀疏半色调纹理，那么不需要对输入像素值的进一步检查，因为如果使用误差扩散那么输入像素的色调不使其易受视觉伪影的影响。因此，过程1700移动到误差扩散块1720。在加法器1725中将输入像素值与误差扩散信号1730相加。接着在量化块1735中对新值进行量化，且输出经量化像素值1765。

然而，如果输入像素值在例如图18A的暗区1820的色调范围内，过程1700从决策框1710移动到决策框1740。在一些实施方案中，所述色调范围可仅包含导致低于阈值的量化误差的色调值。举例来说，当将每像素八位的图像量化为每像素一位的图像时，如图18A中所图解说明，可在输出图像中将在零(0)与128之间的输入像素值设定为零，而可将在129到256之间的输入像素/色调值经量化为值一(1)。在此实例中，随着输入像素值接近零，当所述输入像素被量化时所产生的量化误差减少。类似地，随着输入像素值接近255，由量化所述输入像素值产生的量化误差也减少。小量化误差可导致稀疏半色调纹理。将具有低于阈值的量化误差的色调范围图解说明为图18A的暗区1820。因此，决策框1710中所提及的色调范围可因此为导致低于阈值的量化误差的输入像素值范围。

决策框1740还接收与输入像素1705“相关联”或“接近”输入像素1705的像素区1742作为输入。此像素区可通过三线缓冲器1715及3×3高通滤波器1745。在一些实施方案中，3×3高通滤波器1745包含3×3拉普拉斯滤波器1745，其用于计算环绕输入像素的边缘分量的量并将其输出与阈值T_edge进行比较。

决策框1740接着识别与输入像素1705相关联或接近输入像素1705的区是否包含空间特征。在一个实施方案中，此是基于输入像素的区内的边缘的强度而确定的。接着在决策框1740中将所述区内的边缘的强度与阈值T_edge进行比较。如果滤波器输出小于T_edge，那么局部区域不仅为低点密度区而且稍微均匀。此指示局部区域可易受由传统误差扩散导致的伪影的影响。在此情况中，过程1700移动到加法器1750，其中使用加法器1750及抖动掩模1755对输入像素值1705进行抖动。将经抖动值1760发送到量化器1735，其中对经抖动值1760进行量化且接着发送所述值作为RGB输出1765。注意，尽管图17图解说明利用抖动掩模1755来将噪声添加到输入像素的实施方案，但执行本文中所揭示的方法或实施本文中所揭示的设备并不需要抖动掩模的使用。举例来说，其它实施方案可通过针对每一输入像素产生随机噪声分量来将噪声添加到输入像素。

如果在决策框1740处，确定与像素值1710相关联或接近像素值1710的区中的边缘分量的数目高于阈值T_edge，那么将输入像素1710的值从决策框1740发送到误差扩散块1720，因为当所述区不均匀时误差扩散比基于掩模的抖动更佳地再现细节。此外，如果局部区域具有特征，那么即使像素属于稀疏半色调纹理区，出现的任何定向图案也将较不可见。

在误差扩散块1720内的是量化器1735。当使用标准误差扩散时，量化器1735接收输入1785。当使用基于掩模的抖动时，量化器1735接收输入1760。当接收输入1760时，量化器1765的输出为O_m(x，y)。当接收输入1785时，量化器1735的输出为O_e(x，y)。

接着使用量化器输出1765来计算分布于误差扩散路径(包含误差裁剪块1770、扩散滤波器1775及误差缓冲器1780)上的量化误差。以此方式，无论正使用的半色调方法(基于噪声的抖动或误差扩散)如何，均连续地分布有效量化误差，且因此，由于不同半色调方法所致的边界效应减少。

图19展示支持双级半色调(1bpp输出)及多级半色调(2bpp输出)的误差裁剪方案的一个实施方案。在一些实施方案中，误差裁剪过程1900可通过图10中所图解说明的操作系统1030、主机程序1040或显示控制器固件1020中所含有的指令来实施。在一些实施方案中，可在图17的块1770中实施图19中所图解说明的误差裁剪方案。顾名思义，块1770将量化误差裁剪到所要误差范围中。在一些误差扩散方法中，可对量化误差进行限界。举例来说，在具有0(黑色)或1(白色)的输出及阈值0.5的双级误差扩散中，将量化误差的范围限界于-0.5到0.5之间。当在这些误差扩散方法中量化误差接近这些界限时，所述方法迫使误差沿相反方向(朝向相反阈值或界限)移动。然而，如下文所阐释，在所提议的混合半色调方法中，量化误差可超过这些边界。

借助实例来图解说明此效应。首先，所述实例假定在双级半色调中当前量化误差为0.4。在色调及局部区域分析之后，进一步假定针对当前像素选择掩模半色调。基于掩模的半色调将噪声信号添加到所述当前像素。此噪声信号的添加可导致比借助常规FSE方法所经历的量化误差显著大的量化误差，其中所述量化误差由输入信号的位深度除以量化区间的数目限界。当由噪声的添加产生的像素值被量化时，所得的量化误差可为大的。接着积累此大的量化误差且可在使用传统FSE方法来分布误差的情况下将其添加到后续像素。如果将其它大噪声信号添加到后续像素，那么可发生量化误差的进一步积累，从而导致例如渗色、大像素团簇等严重的可见伪影。为了避免此问题，混合半色调的一些实施方案包含用以对经推进且分布到后续输入像素的量化误差进行限界的误差裁剪过程。下文参考图19论述误差裁剪过程的一个实施方案。

图19的过程1900在开始框1905处开始且接着移动到决策框1910，在决策框1910中其确定其是正裁剪1bpp值还是2bpp值。如果过程1900正处置1bpp数据，那么过程1900从决策框1910移动到决策框1920，在决策框1920中将输出位与零进行比较。如果输出位不是零，那么过程1900移动到处理框1940，在处理框1940中将误差裁剪到-0.5与0.0之间。如果输出位是零，那么过程1900移动到处理框1930，在处理框1930中将误差裁剪到零与0.5之间。

如果过程1900正处理2bpp数据，那么过程1900从决策框1910移动到决策框1950，在决策框1950中将输出像素与零进行比较。如果输出像素是零，那么过程1900从决策框1950移动到处理框1955，在处理框1955中将误差裁剪到0.0与0.25之间。如果输出位不是零，那么过程1900从决策框1950移动到决策框1960，在决策框1960中将输出像素与1/3(0x01)进行比较。如果输出位被设定为1/3，那么过程1900从决策框1960移动到处理框1965，在处理框1965中将误差裁剪到-1/12与1/6之间的值。如果输出像素不等于1/3，那么过程1900从决策框1960移动到决策框1970，在决策框1970中将输出像素与值2/3(0x10)进行比较。如果输出像素确实等于2/3，那么过程1900从决策框1970移动到处理框1975，在处理框1975中将误差裁剪到-1/6与1/12之间的值。如果输出像素不等于2/3，那么过程1900移动到处理框1980，在处理框1980中将误差裁剪到-1/4与0之间的值。过程1900接着移动到结束状态1990。可针对较高位深度容易地一般化图19中所图解说明的误差裁剪方法。

图20A及20B展示误差裁剪的益处。图20A包含是在未进行误差裁剪的情况下的半色调图像的图像2010。图20B展示是在进行误差裁剪的情况下的半色调图像的图像2020。可观察到在未进行误差裁剪的情况下的图像2010色调中的可见条纹效应2030，而当利用误差裁剪时图20B的图像2040中的对应区域得以改进。

图21展示通过借助混合半色调简化图9A中的24bpp(8∶8∶8)图像所产生的半色调图像2110。所述图像展现经良好保留的边缘2130a到2130b且所述图像的纹理为平滑且精细的。然而，不同于当仅使用弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散时的结果，天空2120的稀疏均匀区还展现良好的视觉外观。

图22A到22C分别图解说明借助FSE(a)、使用抖动掩模的基于噪声的抖动(b)及混合半色调(c)获得的图像的经裁剪区。混合半色调方法的结果再现具有与由FSE产生的蠕虫状背景2220a相比更均匀的图案2220c的背景(天空)。此外，混合半色调的结果展示比来自基于掩模的抖动的半色调少得多的嘈杂纹理(尤其注意，花瓣2240b及2240c、花的中心部分2250b及2250c以及瓢虫2260b及2260c)。背景误差扩散及智能误差裁剪减少了混合半色调的可见边界伪影，尽管存在基于局部图像内容而在误差扩散与基于掩模的抖动之间的切换。

已比较了用于视频序列的混合半色调与FSE及基于掩模的抖动的性能。一般来说，FSE由于沿着时间轴的不相关半色调纹理而遭受静止均匀背景场景中的“沸腾(boiling)”；此是指同一对象随时间具有不同半色调图案。此沸腾可由于每一连续帧的误差扩散中的变化而显现为静止对象中的闪烁。另一方面，基于掩模的抖动产生较稳定视频序列，但仍遭受较低质量的再现。混合半色调通过针对抖动的大部分利用误差扩散来递送最高质量视频序列，但每当面对易受沸腾影响的图像区域(举例来说，具有特定色调级的均匀背景)时就切换到基于掩模的抖动。

图23A及23B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置40的系统框图的实例。举例来说，显示装置40可为蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化形式也为对各种类型的显示装置的说明，例如，电视、电子阅读器及便携式媒体播放器。

显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，包含注射模制及真空形成。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可装卸部分(未展示)，其可与其它不同色彩或含有不同标识、图片或符号的可装卸部分互换。

显示器30可为多种显示器中的任一者，包含本文中所描述的双稳态或模拟显示器。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如CRT或其它管式装置)。另外，显示器30可包含干涉式调制器显示器，如本文中所描述。

在图23B中示意性地图解说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以对信号进行调节(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电力供应器50可向特定显示装置40设计的一些或所有组件提供电力。

网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)由处理器21执行的数据处理。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或包含IEEE802.11a、b、g或n的IEEE802.11标准发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况中，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络内(例如利用3G或4G技术的系统)通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号使得其可由处理器21接收及进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号使得其可经由天线43从显示装置40发射。

在一些实施方案中，可由接收器来替换收发器47。另外，可由图像源来替换网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。

处理器21可包含用以控制显示装置40的操作的微控制器、CPU或逻辑单元。调节硬件52可包含用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施此些控制器。举例来说，可将控制器作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。

阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。

在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此实施方案在高度集成系统(例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器)中为常见的。

在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏或者压敏或热敏膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可使用通过麦克风46所做的话音命令来控制显示装置40的操作。

电力供应器50可包含如此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。

在一些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的数个位置中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及/或软件组件且以各种配置实施。

可将结合本文中所揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体描述且在上文所描述的各种说明性组件、框、模块、电路及步骤中图解说明了硬件与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及对总体系统强加的设计约束。

可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中所描述的功能的其任一组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它此种配置。在一些实施方案中，可通过给定功能特有的电路来执行特定步骤及方法。

在一个或一个以上方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任一组合来实施所描述的功能。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为编码于计算机存储媒体上以用于由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序，即，一个或一个以上计算机程序指令模块。

如果以软件实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。可以可驻存于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块来实施本文中所揭示的方法或算法的步骤。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及包含可经启用以将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何媒体的通信媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例而非限制的方式，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或可用于以指令或数据结构的形式存储所要的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。此外，任何连接均可适当地称作计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘及光盘包含：压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘借助激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任何代码及指令组合或集合驻存于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。

所属领域的技术人员可容易明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且本文中所定义的类属原理可应用于其它实施方案，此并不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书并非打算限制于本文中所展示的实施方案，而是被赋予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。词语“示范性”在本文中专用于意指“用作实例、例子或图解说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必解释为比其它实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将容易了解，术语“上部”及“下部”有时为了便于描述各图而使用，且指示对应于图在经恰当定向的页面上的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的恰当定向。

还可将在本说明书中在单独实施方案的背景中描述的某些特征以组合形式实施于单个实施方案中。相反地，还可将在单个实施方案的背景中描述的各种特征单独地或以任一适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合的形式起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况中，可从所主张的组合去除来自所述组合的一个或一个以上特征，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化形式。

类似地，尽管在图式中以特定次序来描绘操作，但并不应将此理解为需要以所展示的特定次序或以循序次序来执行此些操作或执行所有所图解说明的操作来实现所要结果。此外，所述图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例性工艺。然而，可将其它并未描绘的操作并入于示意性地图解说明的实例性工艺中。举例来说，可在所图解说明的操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或一个以上额外操作。在某些情形中，多任务化及并行处理可为有利的。此外，不应将上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离理解为在所有实施方案中均需要此分离，且应理解，一般来说，可将所描述的程序组件及系统一起集成于单个软件产品中或封装成多个软件产品。另外，其它实施方案在以上权利要求书的范围内。在一些情况中，可以不同次序执行权利要求书中所叙述的动作且其仍实现所要的结果。

Claims (59)

1.一种在显示器上再现图像的方法，所述方法包括：

接收包含多个输入像素的输入图像；

针对所述多个输入像素的至少一部分，

确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差；

如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么

通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素，

否则，

通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将由通过将所述噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动产生的抖动误差添加到误差扩散滤波器，其中扩散由所述输入像素的量化产生的所述量化误差是基于所述误差扩散滤波器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中高于所述量化误差阈值的量化误差指示非稀疏纹理且低于所述量化误差阈值的量化误差指示稀疏纹理。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述量化误差阈值至少部分地基于输入图像位深度的百分比。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述量化误差阈值在所述输入像素的最大值的约百分之二与百分之三之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述边缘强度测量借助拉普拉斯滤波器对所述区进行滤波。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述边缘阈值为所述拉普拉斯滤波器的最大值的约百分之六。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述误差扩散过程为弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散。

9.根据权利要求2所述的方法，其中在将所述抖动误差添加到所述扩散滤波器之前裁剪所述抖动误差。

10.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

11.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区的尺寸为五个像素×五个像素。

12.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区的所述尺寸为七个像素×七个像素。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述输入像素的所述区包含小于约百分之一的所述输入图像中的所述输入像素。

14.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区以所述输入像素为中心。

15.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区包含在所述输入像素的一个、两个、三个、五个、七个、九个或十一个像素内的所述输入像素。

16.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述量化误差小于量化误差阈值，那么认为输入像素值在稀疏色调范围内。

17.根据权利要求1所述的方法，其中使用抖动掩模将所述噪声分量添加到所述输入像素。

18.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个邻接像素的群组。

19.根据权利要求1所述的方法，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个非邻接像素的群组。

20.一种用以在显示器上再现图像的方法，所述方法包括：

针对所述图像的多个输入像素的至少一部分，

对相应输入像素应用第一半色调过程以计算第一半色调像素，

对所述相应输入像素应用第二半色调过程以计算第二半色调像素，及

选择所述第一半色调像素及所述第二半色调像素中的一者以基于所述相应输入像素的邻域中的局部图像内容而产生输出像素。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一半色调过程为基于掩模的抖动且所述第二半色调过程为误差扩散。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述相应输入像素的所述邻域实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

23.根据权利要求20所述的方法，其中所述相应输入像素的所述邻域为围绕所述相应输入像素的三像素×三像素区。

24.根据权利要求20所述的方法，其中所述相应输入像素的所述邻域为围绕所述相应输入像素的五像素×五像素区。

25.根据权利要求20所述的方法，其中所述相应输入像素的所述邻域为围绕所述相应输入像素的七像素×七像素区。

26.根据权利要求20所述的方法，其中所述相应输入像素的所述邻域包含在所述相应输入像素的一个、两个、三个、五个、七个、九个或十一个像素内的所述输入像素。

27.一种显示设备，其包括：

电子显示器；及

显示控制模块，其经配置以

接收包含多个输入像素的输入图像，

针对所述多个所述输入像素的至少一部分，通过以下操作产生输出像素

确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差，

如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么

通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素，

否则，通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素，及

在所述电子显示器上再现所述所产生输出像素中的每一者以形成经显示半色调图像。

28.根据权利要求27所述的设备，其中所述显示控制模块进一步经配置以将由通过添加所述噪声分量而对所述输入像素进行抖动产生的抖动误差添加到误差扩散滤波器，其中扩散由所述输入像素的量化产生的所述量化误差是基于所述误差扩散滤波器。

29.根据权利要求27所述的设备，其中所述边缘强度测量借助拉普拉斯滤波器对所述区进行滤波。

30.根据权利要求27所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

31.根据权利要求27所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区为在所述输入像素的一个、两个、三个、五个、七个、九个或十一个像素内的所述输入像素。

32.根据权利要求27所述的设备，其中使用抖动掩模将所述噪声分量添加到所述输入像素。

33.根据权利要求27所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个邻接像素的群组。

34.根据权利要求27所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个非邻接像素的群组。

35.根据权利要求27所述的设备，其进一步包括：

显示器；

处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

36.根据权利要求35所述的设备，其进一步包括经配置以将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路。

37.根据权利要求36所述的设备，其进一步包括经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

38.根据权利要求35所述的设备，其进一步包括经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。

39.根据权利要求38所述的设备，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。

40.根据权利要求35所述的设备，其进一步包括经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器的输入装置。

41.一种显示设备，其包括：

用于接收包含多个输入像素的输入图像的装置；

针对所述多个输入像素的至少一部分，

用于确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差的装置；

用于如果所述量化误差小于量化误差阈值或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值那么通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素的装置；及

用于如果所述量化误差大于所述量化误差阈值或所述边缘强度测量小于所述边缘阈值那么通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素的装置。

42.根据权利要求41所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

43.根据权利要求41所述的设备，其中使用抖动掩模将所述噪声分量添加到所述输入像素。

44.根据权利要求41所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个邻接像素的群组。

45.根据权利要求41所述的设备，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个非邻接像素的群组。

46.一种显示设备，其包括：

针对图像的多个输入像素的至少一部分，

用于对相应输入像素应用第一半色调过程以计算第一半色调像素的装置，

用于对所述相应输入像素应用第二半色调过程以计算第二半色调像素的装置，及

用于选择所述第一半色调像素及所述第二半色调像素中的一者以基于所述相应输入像素的邻域中的局部图像内容而产生输出像素的装置。

47.根据权利要求46所述的设备，其中所述用于应用第一半色调过程的装置包含实施弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散的显示控制器。

48.根据权利要求46所述的设备，其中所述用于应用第二半色调过程的装置包含实施基于掩模的抖动的显示控制器。

49.根据权利要求46所述的设备，其中所述用于选择所述第一半色调像素及所述第二半色调像素中的一者以产生输出像素的装置为由显示控制器实施的开关，所述显示控制器分析输入色调以及其局部区域的空间频率内容以确定将选择所述第一半色调像素还是所述第二半色调像素。

50.根据权利要求46所述的设备，其中所述相应输入像素的所述邻域实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

51.一种上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储媒体，所述指令致使处理电路执行包括以下操作的方法：

接收包含多个输入像素的输入图像；

针对所述多个输入像素的至少一部分，

确定由对所述输入像素应用误差扩散过程产生的量化误差；

如果所述量化误差小于量化误差阈值，或如果与所述输入像素相关联的像素区的边缘强度测量大于边缘阈值，那么

通过将所述误差扩散过程应用于所述输入像素并扩散所述量化误差来产生输出像素，

否则，

通过借助将噪声分量添加到所述输入像素而对所述输入像素进行抖动来产生输出像素。

52.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中与所述输入像素相关联的所述区实质上环绕所述输入像素且包含邻近于所述输入像素的像素。

53.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中所述方法进一步包含：将由借助掩模对所述输入像素进行抖动产生的抖动误差添加到误差扩散滤波器，其中扩散由所述输入像素的量化产生的所述误差是基于所述误差扩散滤波器。

54.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中高于所述量化误差阈值的量化误差指示非稀疏纹理且低于所述量化误差阈值的量化误差指示稀疏纹理。

55.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中所述误差扩散过程包含弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散。

56.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中在将所述抖动误差添加到所述扩散滤波器之前裁剪所述误差。

57.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中使用抖动掩模将所述噪声分量添加到所述输入像素。

58.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个邻接像素的群组。

59.根据权利要求51所述的计算机可读媒体，其中与所述输入像素相关联的所述区为包含于所述输入图像中的至少四个非邻接像素的群组。

Images