CN1069141C - 单色点阵液晶显示屏上的多级灰度显示方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级灰度显示方法和显示装置。传统的多级灰度显示方法和装置由于其显示的每幅图像的明暗变化频率较低，所以有较明显的闪烁现象。本发明的显示方法包含：将原始灰度图像分解成N-1页单色预处理图像；存储单色预处理图像；按顺序将每页单色预处理图像显示在液晶显示屏上，分解成的单色预处理图形的连续同色块面积最小。本发明的显示方法大大提高了其显示的每幅图像的明暗变化频率，所以能得到无闪烁的图像显示。

Description

单色点阵液晶显示屏上的多级灰度显示方法及显示装置

本发明涉及一种多级灰度显示方法，适用于在单色点阵液晶显示屏。本发明还提供一种使用这种多级灰度显示方法的显示装置。

目前，液晶显示屏被广泛应用于各种信息行业，尤其在个人数字助理(PDA)、电子字典和电子笔记本、笔记本电脑等方面的应用更为常见。由于以前一般的个人数字助理与电子字典产品通常用作文字处理，对图形功能要求不高，因此选用的大多是单色点阵液晶显示屏，随着技术的进步和信息业的发展，以及信息图形化的提出，单色显示器所能表达的信息量不能满足实际需要，多级灰度显示器和彩色显示器应运而生。对于PDA和电子字典而言，最常见的应用为多级黑白灰度的液晶显示屏。其灰度图形画面层次感强，信息量大，使用效果好。

图4示出了传统的多级灰度液晶显示屏的灰度显示处理方法。在图4中，假设为四级灰度，其处理方法是将原始灰度图形分解成三页预处理图形。如图像中，某点应显示黑色(51)，则在分解为三页预处理图形时，把三页预处理图形的相应点都置为黑；如图像中，某点应显示深灰色(52)，则在分解为三页预处理图形时，把第一页和第二页的相应点置为黑，而把第三页的相应点置为白；如图像中，某点应显示浅灰色(53)，则在分解为三页预处理图形时，把第一页的相应点置为黑，而把第二页和第三页的相应点置为白；如图像中，某点应显示白色(54)，则在分解为三页预处理图形时，把三页预处理图形的相应点都置为白。

众所周知，视觉残留效应，使人眼具有低通滤波器的特性。人眼对高频变化不敏感，而对低频变化则十分敏感。因此，当图案的明暗变化频率较低时，人眼就能感觉出图像在闪烁。在多级灰度显示中，明暗变化频率是指在多幅预处理图形顺序显示时，显示器上某一显示等(同色)灰度的区域在单位时间内显示不同明暗色块的幅数。假设在显示屏上显示一页的时间为T，对于N级灰度要有N-1页的显示页，因此，这种灰度显示的一次更新周期为(N-1)T，其明暗变化频率Ft1为

Ft1=1/(N-1)T=f/(N-1)

其中，f=1/T。

可见随着灰度级数的增加，明暗变化频率降低。由于传统的多级灰度液晶显示屏的灰度显示处理方法造成明暗变化频率较低，所以，造成液晶显示屏在显示级数较大的灰度图像时容易产生闪烁。克服这种闪烁的一种方法是提高液晶显示屏更新速度，即缩短在显示屏上显示一页的时间T，来提高频率。但这种方法必将导致成本的大幅度提高。

因此，本发明的目的在于提供一种新的用于单色点阵液晶显示屏上的多级灰度显示方法，使用这种方法能在不大幅度提高显示器成本的情况下提高图像显示的稳定性，获得无闪烁的多级灰度显示效果。

本发明的另一个目的在于提供一种使用本发明的多级灰度显示方法的显示装置，它能显示出无闪烁的多级灰度图形。

本发明的构思是，在把原始图像分解成多页预处理图像时，使每页预处理图像之间同同色色块的面积最小，以提高明暗变化频率，从而有效地抑制闪烁。

因此，在本发明的用于单色点阵液晶显示屏上的多级灰度显示方法中，假设其显示的灰度级数为N级，所述方法包含：

将原始灰度图像分解成N-1页单色预处理图像；

存储所述N-1页单色预处理图像；

按顺序将所述每页单色预处理图像显示在液晶显示屏上；

其特征在于，所述分解成的单色预处理图形的连续同色块面积最小。

本发明还提供一种把原始灰度图像进行多级灰度显示的显示装置，包括：

原始灰度图像存储器，用于存储原始灰度图像；

图像预处理器，用于将存储在所述原始灰度图像存储器内的所述原始灰度图像分解成多页单色预处理图像；

单色预处理图像存储器，用于存储所述单色预处理图像；

液晶显示屏，显示所述单色预处理图像；和

液晶显示屏驱动器，驱动所述液晶显示屏，把存储于所述单色预处理图像存储器内的所述单色预处理图像显示在所述液晶显示屏上；

其特征在于，所述图像预处理器把原始灰度图像分解成连续同色块面积最小的单色预处理图像。

下面结合附图来详细描述本发明的实施例，通过实施例，我们可以进一步了解本发明的技术特征、目的和优点。

图1是本发明的多级灰度显示方法的流程图；

图2是本发明的多级灰度显示方法的效果图；

图3是本发明的显示装置的结构框图；

图4是传统的显示方法的效果图。

请参见图1，图1示出了本发明的多级灰度显示方法的流程。如图1所示，对于一幅原始灰度图像(31)，首先把它分解成多页单色预处理图像，并依次定为第一页、第二页、第三页……(37)，然后把这些预处理图像存储在预处理图像存储器中(33)。最后由显示电路从预处理图像存储器中选择某页预处理图像进行多级灰度显示(34)。

在图1所示的各步骤中，本发明与传统的显示方法的不同之处在于步骤37，把原始灰度图像分解成多页预处理图形的方法不同。即在分解灰色点时，每一页单色图像中相应点不是简单地将前几页置黑，后几页置白，而是根据该点在整幅图像中的坐标来确定每一页中相应点的显示颜色。下面结合图2来说明本发明分解原始灰度图像的方法。参见图2，在图2中，为方便描述起见，假设显示的灰度级N为四级，因此应把原始灰度图像分解成N-1=3预处理图像。

如图2中所示：

对于图像中的黑色点(61)，分解后的三页中的相应点都置成黑；

对于图像中的白色点(64)，分解后的三页中的相应点都置成白；

对于图像中的浅灰点(63)，分解后的三页中的显示颜色根据如下方式进行设置：

(X-Y)/3的余数为0，第一页置黑，第二页置白，第三页置白；

(X-Y)/3的余数为1，第一页置白，第二页置黑，第三页置白；

(X-Y)/3的余数为2，第一页置白，第二页置白，第三页置黑；

其中：(X,Y)为所显示点的坐标值。

对于图像中的深灰点(62)，分解后的三页中的显示颜色根据如下方式进行设置：

(X-Y)/3的余数为0，第一页置白，第二页置黑，第三页置黑；

(X-Y)/3的余数为1，第一页置黑，第二页置白，第三页置黑；

(X-Y)/3的余数为2，第一页置黑，第二页置黑，第三页置白。

原始灰度图像中的每一点都经过上述变换后，分解成三页单色预处理图像。这种分解方法得到的每一种灰度的明暗变化频率大提高了。即使要显示的浅色块面积较大，变换后在单色预处理图像相应区域中一个黑色点只要跳过两个白色点就能遇到另一个黑色点。这样，每一幅预处理图像在同一灰度色块区域可认为无明暗差别。由于得用黑白点交叉产生半色调灰度效果，再加上人眼的低通滤波特征，使得用本发明的多级灰度显示方法显示的图像的明暗变化频率为：

Ft2=1/T=f(T为在显示屏上显示一页的时间)

可见，其明暗变化频率Ft2为Ft1的N-1倍。由于频率的提高，所以本发明大大改善了显示的图像的稳定性，消除了用传统的方法显示产生的闪烁现象。

在本实施例中，是以N=4级灰度来举例说明的，对于任意的N级灰度显示来说，其通用的算法如下：

某点座标为(X,Y)，如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X-Y)/N〕=k，

则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白。

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1，数字越小，灰度越浅，m=N-1表示该点显示的灰度为黑；c为一任意整数。

在另一实施例中，可以用如下的通用算法：

对于N级灰度显示，某点座标为(X,Y)，

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X)/N〕=k，

则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白。

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1，数字越小，灰度越浅，m=N-1表示该点显示的灰度为黑；c为一任意整数。

相应地，在又一个实施例中，可以用如下的通用算法：

对于N级灰度显示，某点座标为(X,Y)，

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(Y)/N〕=k，

则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白。

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1，数字越小，灰度越浅，m=N-1表示该点显示的灰度为黑；c为一任意整数。

这两种方法也能实现以预处理图形中同色块面积最小。

下面描述使用上述多级灰度显示方法的显示装置。图3是本发明的显示装置的结构框图。如图3所示，本发明的显示装置包括原始灰度图像存储器120、图像处理程序存储器19、单色预处理图像存储器13、中央处理器11、液晶显示屏静态随机存取存储器14、DMA控制器15、液晶显示屏行列驱动器16,17和液晶显示屏18。原始灰度图像存储器120存储原始图像数据，中央处理器11从图像处理程序存储器19中调取图像处理程序运行，把存储在原始图像存储器120内的原始图像分解成多页单色预处理图像，并把它们存储在单色预处理图像存储器13内。中央处理器与存储在图像处理程序存储器19内的图像处理程序实际上就构成了图像处理器。液晶显示屏静态随机存取存储器14存放下一个液晶显示屏显示更新时间到来时液晶显示屏上显示的图像数据，DMA控制器15按一定的时钟节拍将液晶显示屏静态随机存取存储器14中的图像数据送入液晶显示屏行列驱动器16和17中，液晶显示屏行列驱动器16主17按DMA控制器15提供的同步脉冲信号送入的数据点亮液晶显示屏18相应的点阵。液晶显示屏静态随机存取存储器14、DMA控制器15与液晶显示屏行列驱动器17和17构成液晶显示屏18的显示驱动电路。

中央处理器11在运行图像处理程序时，将原始灰度图像按上述的分解方法分解成单色预处理图像，具体的分解方法在上文已作了详细的描述，为了节省篇幅，在此不再重复了。

根据本发明上面所揭示的原理，把原始多级灰度图像分解成多页连续同色块面积最小的单色预处理图像，能够使原来只能进行单色显示的液晶显示器显示出多种灰度，并且能行到无闪烁的多级灰度效果。

Claims (8)

1．一种用于单色点阵液晶显示的多级灰度显示方法，其显示的灰度级数为N级，所述方法包含：

将原始灰度图像分解成N-1页单色预处理图像；

存储所述N-1页单色预处理图像；

按顺序将所述每页单色预处理图像显示在液晶显示屏上；

其特征在于，所述分解成的单色预处理图形的连续同色块面积最小。

2．如权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述分解原始灰度图像步骤是根据下面条件进行的：

对于座标为(X,Y)的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X-Y)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

3．如权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述分解原始灰度图像步骤是根据下面条件进行的：

对于座标为(X,Y)的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

4．如权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述分解原始灰度图像步骤是根据下面条件进行的：

对于座标为(X,Y)的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(Y)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

5．一种把原始灰度图像进行多级灰度显示的显示装置，包括：

原始灰度图像存储器，用于存储原始灰度图像；

图像预处理器，用于将存储在所述原始灰度图像存储器内的所述原始灰度图像分解成多页单色预处理图像；

单色预处理图像存储器，用于存储所述单色预处理图像；

液晶显示屏，显示所述单色预处理图像；和

液晶显示驱动器，驱动所述液晶显示屏，把存储于所述单色预处理图像存储器内的所述单色预处理图像显示在所述液晶显示屏上；

其特征在于，所述图像预处理器把原始灰度图像分解成连续同色块面积最小的单色预处理图像。

6．如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述图像预处理器根据下面条件分解原始灰度图像：

对于座标为(X,Y)的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X-Y)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

7．如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述分解原始灰度图像步骤是根据下面条件进行的：

对于座标为(X,Y)为的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(X)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

8．如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述分解原始灰度图像步骤是根据下面条件进行的：

对于座标为(X,Y)的点：

如果该点为白色，则所有页置白，否则，

如果mod〔(Y)/N〕=k，则，该点从mod〔(k+1+c)/N〕页到mod〔(k+m+c)/N〕页置黑，其余页置白；

其中，mod为取余运算；m为该点应显示的灰度级数，从1到N-1；c为一任意整数。

Images