CN105912290B - 一种用于电子墨水屏的显示方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电子墨水屏的显示方法及其装置，显示方法包括：将图片转换成灰度图像数据的步骤；根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤；将波形数据按照时序在电子墨水屏进行显示的步骤，根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤包括：将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理，并输出更新区域坐标；根据更新区域坐标、当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算得出索引数据；根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码，并解码得出波形数据。以及使用该显示方法的显示装置。通过本发明有效地提升了电子墨水屏的解码刷新的速度及图像效果，为用户提供良好的Eink的阅读效果与用户体验。

Description

一种用于电子墨水屏的显示方法及其装置

技术领域

本发明涉及电子显示领域，尤其一种用于电子墨水屏的显示方法及显示装置。

背景技术

Eink(Electronic Ink)电子墨水技术己经越来越多的被应用于电子显示设备。与LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)、CRT(Cathode Ray Tube ，阴极射线管)等其它显示技术相比，其具有易读、柔性、廉价和低功耗等特点。Eink的反射率和对比度较好，看起来像纸上的墨，且在强光下，仍然可以保持良好的对比度，人们在使用Eink 制成的显示屏进行阅读时感觉舒适。

Eink技术是通过电场控制一种“电子墨水”胶囊材料中黑白颗粒的游动分布，在Eink屏幕中显现出不同灰度颜色，最终达到显示灰阶图像的功能。值得注意的是，当胶囊两端的电场撤去后，其中的黑白颗粒仍然会保持在原来位置，甚至在很长时间（至少一个月）不会移动，达到电子墨水的“双稳态”，这种特性能使Eink屏在断电后长时间保持显示内容，加上黑白分明、细腻柔和的显示效果，使得Eink屏看起来十分像张纸，故称为“电子书”。

尽管Eink电子书有其低功耗等诸多优点，但首先要准确显示某种灰度颜色，需要将黑白颗粒移动到恰当的位置，因而必须掌握好电场方向及持续时间，这需要经过多次刷新来驱动颗粒电荷才能实现满意的效果，其次因受限于Eink灰阶级数，大多数图像从8bits位宽转到只有3-5 bits的Eink屏，图像效果会出现分层现象。现有的Eink控制装置大多只是通过软件或硬件简单的实现驱动Eink屏功能，而并未考虑上述问题，从而在驱动更高分辨率及细腻图像时在刷新速率和效果上都难以令人满意。如图1中只是简单的通过开关控制软件或硬件方式的通过查表数据进行刷新，且其刷新数据也并未按照图像内容判定是全部刷新还是局部刷新，或者A2刷新模式等最符合的模式刷新来达到提高显示质量和速度功能，使得现有的电子墨水屏显示驱动方式无法适应上层应用输入的图像，导致图像无法进行缩放、旋转和格式转换，且单一和无法自适应的刷新模式无法提升刷新速率及显示效果，同时对于局部区域更新场景采用的串行处理方式，导致画面显示效果不流畅，严重影响Eink用户的阅读效果与体验。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种提升电子墨水屏解码刷新的速度及图像效果的显示方法。

本发明的第二目的是提供一种提升电子墨水屏的解码刷新的速度及图像效果的显示装置。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种用于电子墨水屏的显示方法，包括：将图片转换成灰度图像数据的步骤；根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤；将波形数据按照时序在电子墨水屏进行显示的步骤，根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤包括：将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理，并输出更新区域坐标；根据更新区域坐标、当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算得出索引数据；根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码，并解码得出波形数据。

由上述方案可见，首先通过缩放、旋转和格式转换将图片转换成灰度图像数据，其有利于为后续处理加速，再通过将当前帧数据与上一帧数据进行区域比较，继而得出更新区域坐标，在根据更新区域坐标计算得出需要更新的区域索引数据，这样能有效解决更新区域的数据范围，减少运算索引的工作量，最后根据索引数据等解码得出波形数据后，按照刷新时序在电子墨水屏上进行显示，本方案提升了电子墨水屏的解码刷新的速度及图像效果，为用户提供良好的Eink的阅读效果与用户体验。

更进一步的方案是，在根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码，并解码得出波形数据之前，根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤还包括：根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算并输出对应的刷新模式。

更进一步的方案是，根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算并输出对应的刷新模式的步骤包括：如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度大于预设值，则输出对应的刷新模式为GC16_LOCAL刷新模式；如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度小于等于预设值，则输出对应的刷新模式为GC16刷新模式。

更进一步的方案是，根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算并输出对应的刷新模式的步骤包括：如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是任意灰阶，则输出对应的刷新模式为DU刷新模式。

更进一步的方案是，根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算并输出对应的刷新模式的步骤包括：如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是全白，则输出对应的刷新模式为INIT刷新模式；如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是全白，则输出对应的刷新模式为A2刷新模式。

由上可见，对输入图像数据进行判断并实时自适应地选择更优的刷新模式，不仅能够达到降低分层感及闪烁感，还能够提升电子墨水屏显示速度与质量。

更进一步的方案是，在根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码，并解码得出波形数据之前，根据灰度图像数据计算得出波形数据的步骤还包括：将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行抖动处理，并输出抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据；

根据更新区域坐标、当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算得出索引数据的步骤为：根据更新区域坐标、抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据计算得出索引数据。

由上可见，对灰度图像数据进行抖动处理后，使得在进行计算索引数据时能够得出更优的索引数据，而在计算索引数据的过程中针对Eink屏显示的图像灰阶较低，通过先对灰度图像数据进行抖动处理运算，从而有效地减少图像的分层，降低分层现象，从而能够得到更加细腻的显示效果。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种用于电子墨水屏的显示装置，包括图像转换单元、加速单元和显示时序控制单元、图像转换单元用于将图片转换成灰度图像数据，加速单元用于根据灰度图像数据计算得出波形数据，显示时序控制单元用于将波形数据按照时序在电子墨水屏进行显示，加速单元包括索引模块和波形文件解码模块，索引模块包括区域比较模块和索引计算模块，区域比较模块用于将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理并向索引计算模块输出更新区域坐标，索引计算模块用于根据更新区域坐标、当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算得出索引数据，波形文件解码模块用于根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码并解码得出波形数据。

更进一步的方案是，索引模块还包括刷新模式判断模块，刷新模式判断模块用于根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据计算并输出对应的刷新模式。

更进一步的方案是，刷新模式判断模块还用于判断：

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度大于预设值，则输出对应的刷新模式为GC16_LOCAL刷新模式；

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度小于等于预设值，则输出对应的刷新模式为GC16刷新模式；

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是任意灰阶，则输出对应的刷新模式为DU刷新模式；

如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是全白，则输出对应的刷新模式为INIT刷新模式；

如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是全白，则输出对应的刷新模式为A2刷新模式。

更进一步的方案是，索引模块还包括抖动模块，抖动模块用于将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行抖动处理，并向索引计算模块输出抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据。

由上述方案可见，首先将图片转换成灰度图像数据，其有利于为后续处理加速，再通过将当前帧数据与上一帧数据进行区域比较，继而得出更新区域坐标，在根据更新区域坐标计算得出需要更新的区域索引数据，这样能有效解决更新区域的数据范围，减少运算索引的工作量，最后根据索引数据等解码得出波形数据后，按照刷新时序在电子墨水屏上进行显示，以及本方案采用波形文件解码模块和显示时序控制模块相互独立的结构设计，这种离线解码方式更方便模块化设计且利于软件调度，使得本方案提升了电子墨水屏的解码刷新的速度及图像效果，为用户提供良好的Eink的阅读效果与用户体验。

附图说明

图1是现有技术的电子墨水屏显示装置的系统框图。

图2是本发明用于电子墨水屏的显示装置实施例的系统框图。

图3是本发明用于电子墨水屏的显示方法实施例的流程图。

图4是本发明用于电子墨水屏的显示装置实施例中索引模块的系统框图。

图5是本发明用于电子墨水屏的显示方法实施例中计算波形数据步骤的流程图。

图6是本发明电子墨水屏区域刷新第一原理图。

图7是本发明用于电子墨水屏的显示方法实施例中刷新模式判断步骤的流程图。

图8是本发明电子墨水屏区域刷新第二原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

电子墨水屏在显示一幅完整图像时是需要多帧波形数据的驱动才能最终成像，且对刷新时序及速度要求较高，在高分辨率及笔记跟踪、打字等动画表现越为明显，故需要一种用于电子墨水屏的显示方法，通过该显示方法将原始的图像或图片进行转成多帧的波形数据，并将该多帧的波形数据按照预定的时序在电子墨水屏上进行显示。

参照图2，图2是用于电子墨水屏的显示装置的系统框图，显示装置包括存储单元5和处理器，处理器内设置有图像转换单元1、加速单元2和显示时序控制单元3，其中，加速单元2包括索引模块21和波形文件解码模块22。

参照图3，图3是用于电子墨水屏的显示方法的流程图，在对图片进行显示时，首先执行步骤S1，图像转换单元1将从存储单元5读取图片，并将图片转换成灰度图像数据后，再将灰度图像数据写入存储单元5。在本实施例中，图像转换单元1是设置在处理器中的功能模块，除此之外，图像转换单元1还可以采用单独硬件模块对图片进行转换、缩放或旋转处理后，再写入到存储单元5中。

随后执行步骤S2，加速单元2根据灰度图像数据计算得出波形数据，具体为加速单元2从存储单元5中读取灰度图像数据，并对其进行处理和解码后得出波形数据，在将波形数据写入到存储单元5中。最后，执行步骤S3，显示时序控制单元3从存储单元5中读取波形数据，并将波形数据按照时序在电子墨水屏4进行显示。

其中，计算波形数据的步骤S2具体为，参照图4和图5，图4是索引模块21的系统框图，图5是计算波形数据的步骤S2的流程图。索引模块21包括抖动模块211、区域比较模块212、刷新模式判断模块214和索引计算模块214。

对灰度图像数据进行处理时，执行步骤S211，抖动模块211从存储单元5读取当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据，并将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行抖动处理，随后执行步骤S212,抖动处理完毕后向索引计算模块214输出抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据。

在执行步骤S211时，同时执行步骤S221，区域比较模块212读取当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据，对当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理，具体地参照图6，由图6可见，图6i为上一帧灰度图像，图6ii为当前帧灰度图像，通过比较并计算得出图6iii中有差异的最大矩形框左上角坐标A和右下角坐标B，随后执行步骤S222，向索引计算模块214输出更新区域坐标。

在执行步骤S211时，同时执行步骤S231，刷新模式判断模块213读取当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据，并对刷新模式进行判断，具体地，参照图7，图7是刷新模式判断步骤S231的流程图，根据当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据对刷新模式执行如下判断：

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度小于等于预设值，则输出对应的刷新模式为GC(Grayscale clear)16刷新模式，GC刷新模式将所有的像素都进行刷新或清除，显示的质量是最好的，但是闪烁相对严重，而GU16刷新模式是以灰度级较高的16 级灰度进行刷新。

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是任意灰阶，则输出对应的刷新模式为DU(Direct update)刷新模式，DU 模式将需要改变的任意灰度的像素刷新为纯黑或纯白。

如上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据之间的相似度大于预设值，则输出对应的刷新模式为GC16_LOCAL刷新模式，GC16_LOCAL刷新模式为对局部区域进行刷新，参照图8，左侧图为上一帧，右侧图为当前帧，可见前后帧改变的内容极少，仅仅是三角光标从“正在阅读”移动到了“更多记录”，此时如果用GC16全局刷新模式则会带来闪烁，若用DU刷新模式则会内容丢失，最终刷新模式判断模块213通过判断后，将刷新模式设置为GC16_LOCAL的局部刷新模型，以达到了显示效果。

如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据是全白，则输出对应的刷新模式为INIT(Initialize)刷新模式，INIT刷新模式完全清屏，主要是在启动时的初始化或者屏幕状态未知的情况下使用。

如上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且当前帧灰度图像数据不是全白，则输出对应的刷新模式为A2刷新模式，A2刷新模式主要将纯黑或纯白刷新为纯黑或纯白，主要用于低对比度的快速翻页。

上述刷新模式对应的效果和特性请参照下表：

对刷新模型判断完毕后，执行步骤S232，向波形文件解码模块2输出对应的刷新模式，然后执行步骤S24，索引计算模块214根据更新区域坐标、抖动处理后当前帧灰度图像数据和抖动处理后上一帧灰度图像数据计算得出索引数据，索引计算模块214内设置有刷屏波形的索引结构即查找表的结构，其由目标点的像素值、当前点的像素值和刷屏的帧计数值组成，通过结合更新区域坐标进行索引计算，达到只更新变化区域索引数据，这样就减少了索引计算量。

然后执行步骤S25，波形文件解码模块22根据波形文件、刷新模式、更新区域坐标和索引数据进行解码，并向存储单元5保存解码得出波形数据，波形文件是由电子墨水屏针对墨水特性给显示屏厂商提供的波形文件，该波形文件包含LUT表，进行显示刷新的时候会调用该表中的内容，只有使用正确的波形文件才能得到正常的显示性能和效果。最后执行步骤S3，显示时序控制单元3从存储单元5中读取多帧波形数据，并将波形数据按照时序在电子墨水屏进行显示。

由上可见，首先将图片转换成灰度图像数据，其有利于为后续处理加速，再通过将当前帧数据与上一帧数据进行区域比较，继而得出更新区域坐标，在根据更新区域坐标计算得出需要更新的区域索引数据，这样能有效解决更新区域的数据范围，减少运算索引的工作量，最后根据索引数据等解码得出波形数据后，按照刷新时序在电子墨水屏上进行显示，以及本方案采用波形文件解码模块和显示时序控制模块采用相互独立的结构设计，这种离线解码方式更方便模块化设计且利于软件调度，使得本方案提升了电子墨水屏的解码刷新的速度及图像效果，为用户提供良好的Eink的阅读效果与用户体验。

Claims (10)

1.一种用于电子墨水屏的显示方法，包括：

其特征在于，

将图片转换成灰度图像数据的步骤；

根据所述灰度图像数据计算得出波形数据的步骤；

将所述波形数据按照时序在所述电子墨水屏进行显示的步骤，

根据所述灰度图像数据计算得出波形数据的步骤包括：

将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理，并输出更新区域坐标；

根据所述更新区域坐标、所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算得出索引数据；

根据波形文件、刷新模式、所述更新区域坐标和所述索引数据进行解码，并解码得出所述波形数据。

2.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：

在根据波形文件、所述刷新模式、所述更新区域坐标和所述索引数据进行解码，并解码得出所述波形数据之前，根据所述灰度图像数据计算得出波形数据的步骤还包括：

根据所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算并输出对应的所述刷新模式。

3.根据权利要求2所述的显示方法，其特征在于：

根据所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算并输出对应的所述刷新模式的步骤包括：

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据之间的相似度大于预设值，则输出对应的所述刷新模式为GC16_LOCAL刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据之间的相似度小于等于预设值，则输出对应的所述刷新模式为GC16刷新模式。

4.根据权利要求2所述的显示方法，其特征在于：

根据所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算并输出对应的所述刷新模式的步骤包括：

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据不是任意灰阶，则输出对应的所述刷新模式为DU刷新模式。

5.根据权利要求2所述的显示方法，其特征在于：

根据所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算并输出对应的所述刷新模式的步骤包括：

如所述上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是全白，则输出对应的所述刷新模式为INIT刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据不是全白，则输出对应的所述刷新模式为A2刷新模式。

6.根据权利要求1至5任一项所述的显示方法，其特征在于：

在根据波形文件、刷新模式、所述更新区域坐标和所述索引数据进行解码，并解码得出所述波形数据之前，根据所述灰度图像数据计算得出波形数据的步骤还包括：将所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据进行抖动处理，并输出抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据；

根据所述更新区域坐标、所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算得出索引数据的步骤为：根据所述更新区域坐标、抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据计算得出所述索引数据。

7.一种用于电子墨水屏的显示装置，包括：

其特征在于，

图像转换单元，用于将图片转换成灰度图像数据；

加速单元，用于根据所述灰度图像数据计算得出波形数据；

显示时序控制单元，用于将所述波形数据按照时序在所述电子墨水屏进行显示，

所述加速单元包括索引模块和波形文件解码模块，所述索引模块包括区域比较模块和索引计算模块，所述区域比较模块用于将当前帧灰度图像数据和上一帧灰度图像数据进行区域比较处理并向所述索引计算模块输出更新区域坐标，所述索引计算模块用于根据所述更新区域坐标、所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算得出索引数据，所述波形文件解码模块用于根据波形文件、刷新模式、所述更新区域坐标和所述索引数据进行解码并解码得出所述波形数据。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于：

所述索引模块还包括刷新模式判断模块，所述刷新模式判断模块用于根据所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据计算并输出对应的所述刷新模式。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于：

所述刷新模式判断模块还用于判断：

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据之间的相似度大于预设值，则输出对应的所述刷新模式为GC16_LOCAL刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据之间的相似度小于等于预设值，则输出对应的所述刷新模式为GC16刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据不是任意灰阶，则输出对应的所述刷新模式为DU刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据是全白，则输出对应的所述刷新模式为INIT刷新模式；

如所述上一帧灰度图像数据不是任意灰阶，且所述当前帧灰度图像数据不是全白，则输出对应的所述刷新模式为A2刷新模式。

10.根据权利要求7-9任一项所述的显示装置，其特征在于：

所述索引模块还包括抖动模块，所述抖动模块用于将所述当前帧灰度图像数据和所述上一帧灰度图像数据进行抖动处理，并向所述索引计算模块输出抖动处理后的当前帧灰度图像数据和抖动处理后的上一帧灰度图像数据。