CN1082761C - 显示系统 - Google Patents

Abstract

一种由一个显示设备和一个图象处理设备构成的显示系统。显示设备具有一个用于显示和输入视频数据有关的图象的显示器，一个用于存储指示该显示器可显示的视频数据的帧速率的控制信息的存储器和一个用于传送存储在存储器中的控制信息的通信装置。图象处理设备用于接收该显示设备发送的控制信息并且用于根据接收到的控制信息向显示设备提供视频数据。

Description

显示系统

本发明涉及显示系统，并且更具体地涉及对由外部图象处理设备提供的视频数据的处理以及和该视频数据有关的图象的显示。

近年来，对于在其上显示与计算机输出的图象数据有关的图象的设备，在高分辨率的实现上、多色显示的配准上以及各种型式的实现上一直在取得进展。

例如，存在一种带有16.70百万种颜色的设备。存在着〔640(水平显示点)×480(垂直显示点)〕、〔800×600〕、〔1024×768〕、〔1280×1024〕和〔1600×1280〕的各种类型的设备。分辨率也很高。

和分辨率的提高成正比，从主机发送到显示设备的视频信号的传送时钟频率也很高。

例如，在〔1280×1024〕的情况下，在85Hz的帧速率(每单位时间的帧数量)下传送时钟置为157.5MHz。在〔1600×1200〕的情况下，在85Hz的帧速率下传送时钟置为229.5MHz。

为了减小闪烁，存在着提高帧速率的趋势。此外，还考虑提高象素时钟。

但是，如果如上述仅提高分辨率和帧速率，会出现下述问题。

首先，通过高频象素时钟接收和处理视频数据时，执行处理的集成电路所产生的热增加从而不能准确地进行处理。当用户想以高精度进行处理时，需要很高的费用。

在通过高频象素时钟接收视频数据时，如果视频数据是用长电缆接收的，在高频带上产生许多辐射噪声，从而不能通过法律限制而得到许可。

在用平板显示器显示的情况下，这个问题会变成一个大问题。

本发明的一个目的是解决上述的问题。

本发明的另一个目的是根据显示设备的性能发送图象数据，从而允许进行良好的处理和显示。

为了实现上述目的，按照本发明的一种实施方式，提供一种显示设备，其包括：显示装置，用于显示和从图象处理设备提供的视频数据有关的图象；存储装置，用于存储指示可由该显示装置显示的视频数据的帧速率的控制信息；以及通信装置，用于把从存储装置中读出的控制信息发送到图象处理设备。

参考附图并根据下述详细说明及附属权利要求书本发现的上述和其它的目的及特点将变为清晰。

图1由图1A和1B构成，表示本发明的一种实施方式的显示系统的结构；

图2表示图1A和1B中主机里的图形控制器的结构；以及

图3表示应用本发明的一种显示系统的结构。

下面参考附图详细说明本发明的实施方式。

图1A和1B是方块图，表示按照本发明的一种显示系统的结构。

图1A和1B所示的实施方式的系统包括：一个提供视频数据的主机1以及一个用于从主机1接收视频数据并且显示和视频数据有关的图象的显示设备200。

首先说明图1A和1B中各个部分的功能。

参考标号1代表对显示设备200提供视频数据的主机，它主要由个人计算机、工作站或者电视机构成。参考标号2代表一个输入转换器，具有接收主机1输出的视频数据以及从接收的视频数据中分离水平同步信号和垂直同步信号的功能；把模拟数据(例如，假定输入视频数据为模拟数据)转换成数字数据的功能；分离视频数据的多路分解功能，从而可以根据视频数据的传送速度进行并行处理；在主机1输出电视等采用的隔行扫描数据的情况下检测隔行扫描数据的功能；以及在视频数据通过多个场构成帧的情况下识别场数量的功能。

现在，假定输入数据是数字数据，在为了减少传输线路的数量对此数字数据相对于时间进行多路复用处理的情况下，还包括一个用于把多路复用数据恢复成原始数据的译码器和一个用于生成多路复用数据的采样时钟的PLL(锁相环)。

在显示设备可以接收模拟视频数据、数字视频数据和电视数据(NTSC、PAL等)中任何两种或更多种的情况下，从主机1中生成选择输入那种数据的选择数据，并且在通信电路3或集线控制器17的控制下由控制器4接收选择数据。

输入转换器2根据来自控制器4的选择信息切换输入的视频数据。

通信电路3接收由主机1提供的有关视频数据的信息，例如象素时钟频率信息、帧速率信息、隔行/不隔行识别信息、灰度修正数据、亮度、对比度、图象平面位置信息、显示方式(显示点阵、行数)信息、视频数据的先行识别信息等等。

向主机1发送可以在显示设备200上显示的视频数据的帧速率信息和消隐周期信息。

通过采用双向串行通信进行主机1和通信电路3之间的数据通信。

参考标号4代表一个控制显示设备的控制器。控制器4可以通过一个微处理机执行算术运算处理并且可以传送输入及输出数据。参考标号5代表一个用于对输入的视频数据进行高频脉动处理的数字半色调处理器；  6是一个高频脉动表重写电路，用于重写一个多值高频脉动表和重写数字半色调处理器中的一个高频脉动阈值表；7是一个帧存储器控制器，用于向/从帧存储器8写和读高频脉动半色调数据以及用于如下面所说明地根据重写控制器10的指令从帧存储器读所需行的数据；9是一个运动检测器，用于对前一个帧的高频脉动半色调数据和从当前输出的高频脉动半色调数据进行比较，从而检测运动；10是重写控制器，用于根据运动检测器9的运动检测结果和显示器14的重写速率信息控制存储器的读操作以显示器上显示的图象是按行单元基准进行重写的；11是一个半色调控制器，用于在象素被划为同一侧(水平方向)的两个或更多部分的情况下处理灰度数据；12是一个行输出器，用于把指示显示器14上的一个显示位置的扫描地址和图象数据相加并且用于把得到的图象数据传送到显示器14；13是一个驱动器，由控制器4和行输出器12控制并驱动显示器14；以及14是一个显示器，它具有矩阵结构并且包括用铁电液晶制成的显示屏面，显示屏面带有记忆性能、驱动电路、背灯等。显示器14在内部具有一个ROM，在ROM中存储着各种数据，以表示可以显示的彩色数量、屏面的分辨率、显示器14所需的数据传输周期(对应于屏面的帧周期)等以及各种显示器的特殊数据。这些数据输出到控制器4。参考标号15代表操作器，它具有供用户使用的调节图象质量和图象平面位置的调节器并具有一个切换电源的通/断开关。

参考标号16代表电源，17表示用于从主机1向显示设备以及向和显示设备连接的外围设备提供视频数据等的集线控制器。

集线控制器17具有一个其使用最近已通过审查的USB(通用串行总线)和一个按照IEEE1394高速串行总线接口标准的接口。集线控制器17包括一个向显示设备和与显示设备连接的外围设备提供数据的开关、一个各种数据的译码器、一个外部设备的接口等等。

参考标号18代表一个选择器，用于使由集线控制器17接收的数据写到存储器8中或进行显示。参考标号19代表一个时钟生成电路，用于产生运行时钟，为了在显示设备里处理视频数据运行时钟是必需的。时钟生成电路的频率由控制器4控制。

现在说明图1A和1B中系统的显示操作。

当通过对操作器15的操作接通电源时，控制器4从显示器14中设置的ROM里读出与指示显示器14可显示的显示彩色数量的数据(该数据包括公分割数数据)、分辨率、显示器14所需的数据传输周期(取决于屏面的帧周期)有关的信息。

在这些信息的基础上，控制器4计算显示设备可接收的最小帧速率和消隐周期，并通过通信电路3把这些信息传送到主机1。在本实施方式中，根据显示设备200接通电源把指示帧速率的信息传送给主机1，在此之后除了重新接通显示设备200的电源或者除了在更换主机时由主机发出请求之外不再传送帧速率信息。

如上所述的从主机1发送的象素时钟、帧速率以及消隐周期的信息由通信电路3接收。控制器以这些数据为基础计算用于处理的时钟并且控制时钟生成电路。

当未从主机1接收上述信息时，也有可能采用缺省值(最大系统时钟)或者控制器4中预先保存的帧速率及消隐信息或者由用户经操作器15设置的帧速率和消隐值。

控制器4向高频脉动表重写电路6和半色调控制器11分别输出所需的数据。

高频脉动表重写电路6从事先准备的表中选择一个显示彩色所需数量所需的高频脉动阈值或者通过对一个必需表的算术运算计算出阈值，并且重写数字半色调处理器5中的高频脉动阈值表。

在这种情况下，可以预先确定输入的位数或者可由通信电路3从主机1接收有关信息确定输入的位数。有可能在输入转换器2中通过利用水平同步信号及利用输入比特计算显示方式。

对高频脉动表的重写时间并不限定于由操作器15接通电源的时刻。当更换显示器时、更换主机时或者改变显示方式时也可以重写高频脉动表。

在完成对高频脉动表的重写之后，从主机1提供的视频数据首先由输入转换器2转换成适宜于后期处理的格式的数据。

也就是说，例如假定输入视频数据如上面所述是用于CRT(阴极射线管)的模拟视频数据，把它转换成数字数据。在差分数字数据的情况下，把它转换成TTL级或者CMOS级的数据。当输入视频数据的传输频率高时，例如，超过100Hz时，多路分解该视频数据，从而把传输频率降低到一半。

当输入视频数据象电视信号那样是隔行扫描信号时，输出其鉴别信号和场号识别信号。

如上所述，尽管对输入转换器2提供多个视频数据，通过由通信电路3或者集线控制器17导出的信息选择某一种数据，并且提供给数字半色调处理器5。

由数字半色调处理器5将经高频脉动处理过的视频数据写入存储器8。写入到存储器8的视频数据只要重写控制器10的控制不禁止写操作就顺序地得到更新。

另一方面，高频脉动处理过的视频数据还输出到运动检测器9。和从半色调处理器5输出的视频数据同步还从存储器8对运动检测器提供前一帧的视频数据。运动检测器9在象素单元基础上获取两个输入帧的视频数据之间的差。当差值超过某阈值th时，把这一部分检测为带有运动的一个部分(下文中该部分还称为运动部分)。

运动检测器9的检测结果输出给重写控制器10，重写控制器10控制存储器控制器7以便从存储器8读出带有运动的部分。存储器控制器7读出运动部分的视频数据并提供给半色调控制器11。

当运动检测器9未检测出运动部分时，为了刷新整个图象平面，重写控制器10控制存储器控制器7以按照多隔行或随机隔行方式从存储器8中读出视频数据。

在显示设备无闪烁的情况下，也可以按不隔行的方式进行刷新操作。

上述从存储8读出的视频数据输出到半色调控制器11。根据从控制器4输出的公分割数信息半色调控制器11转换视频数据并且把转换后的数据提供给行输出器12。

行输出器12把从重写控制器10输出的扫描地址信息和该视频数据相加并把结果数据提供给显示器14。扫描地址信息是指示由重写控制器10对存储器8指定的运动部分的数据。

行输出器12输出指示显示器14对驱动器13的写时间的数据。驱动器13根据该时间形成用于驱动显示器14的驱动信号并把它提供给显示器14中的驱动器集成电路。

显示器14根据行输出器12提供的视频数据、扫描地址数据以及驱动器提供的驱动信号刷新由扫描地址指定的行的图象。

按照上面所述的实施方式，在显示图象之前，向主机1传送显示设备能显示的图象的帧速率以及指示消隐的数据，主机1根据从显示设备传送的帧速率和消隐数据生成视频数据。

现在说明主机1的具体操作，例如从显示设备接收帧速率、消隐等信息和输出视频数据。

图2是表示在主机1中设置的图形控制器100的结构的方块图，图形控制器100控制向显示设备200提供图象数据的操作。通过一个连接器(未示出)图2的图形控制器和图1A及1B的输入转换器2以及通信电路3连接。

在图2中，如上所述的从图1A及1B中的通信电路3发送的帧速率和消隐信息由通信电路104接收并保持在通信电路104的一个缓冲器中(未示出)。

控制器103根据通信电路104所接收的帧速率信息和消隐信息计算象素时钟的频率并且从存储器107读出视频数据。

即，当所接收的消隐周期长于主机中所处理的视频数据的消隐周期时，把消隐周期置成所接收到的消隐周期。利用接收到的帧速率以及由图形控制器自身设定的分辨率值进行下述的算术运算，从而计算输出到显示设备的视频数据的象素时钟。

存在下述关系：

{(1/fp×rh+bh}+bv＝(1/fv)

其中，bv：垂直消隐

hv：水平消隐

fv：帧速率(帧频率)

fh：水平频率

rv：垂直分辨率

rh：水平分辨率

fp：象素时钟频率

控制器103计算象素时钟以满足上述方程式并且根据计算结果改变PLL105中的分频器和可编程分频器106的分频率。

振荡器101产生一个预定的甚高频时钟。PLL105包括一个相位比较器、一个计数器、一个回路滤波器和一个VCO(电压控制振荡器)，并产生一个相位和来自振荡器101的时钟同步的时钟。

控制器103还通过控制PLL105中的计数器的计数值控制分频器的分频率，并允许从PLL105输出一个最接近计算出的象素时钟的时钟。

分频器106对从PLL105输出的象素时钟进行分频，生成水平同步信号、垂直同步信号和图象有效信号，并且把这些信号提供给相加器108。

另一方面，把来自别的视频数据输入源例如摄象机、调谐器或主机1的硬盘的视频数据提供给存储器107并且根据主机1的运行时钟由一个时钟顺序地写入到存储器107里。

在读方式下，根据帧速率和按上述方式由控制器103计算出的象素时钟读出视频数据并提供给相加器108。

即，尽管根据主机自身的运行时钟把视频数据写入到存储器107，当从存储器107读出视频数据时，根据显示设备的帧速率和象素时钟它转换成视频数据。

当计算出的帧速率低于写入到存储器107的视频数据的帧速率时，根据比率稀释视频数据并提供给显示设备。

相加器108把分频器106生成的水平及垂直同步信号和从存储器107读出的视频数据相合并并把结果数据提供给图1A和1B的输入转换器2。

同样地还把来自105的象素时钟信号提供给输入转换器2。

通过通信电路104控制器103把和输出的视频数据有关的帧速率、消隐数据以及和象素时钟周期有关的数据输出到显示设备里的通信电路3。

在显示设备一侧，根据按该方式传送的信息进行上文中提及的处理并且显示对应于视频数据的图象。

当未从显示设备一侧传送帧速率时，根据预先存储在视频BIOS102中的数据计算帧速率和象素时钟。

在上述的实施方式中，从显示设备侧向主机传送可显示图象的帧速率以及消隐信息，并且在主机侧根据发送的信息对显示设备提供视频数据，从而有可能防止不必要地提高所发送的视频数据的象素时钟的频率。

从而，不会出现前面所述的和提高象素时钟的频率相关的问题。在任何情况下，可以进行和显示设备的特定能力相符的处理并且可以准确地处理视频数据。

在上述实施方式中，图形控制器100设置在主机1中。但如图3中所示，有可能构造成把图形控制器100设置在主机1的外部，并且可借助电缆110分开图形控制器100和主机1。

借助这种构造，仍可在不具有从显示设备200接收帧速率信息的上述装置的情况下为主机提供前面所述的功能。

在上面的实施方式中，控制器103利用从显示设备发送的帧速率及消隐信息通过算术运算计算时钟频率。但是，本发明并不限于这种方法，而是有可能以下述方式构造，即ROM表设置在视频BIOS102中而且控制器103根据输入的帧速率及消隐信息从写入在ROM表中选择和多个时钟有关的参数。

如上面所说明，通过传送可在图象处理设备上显示的视频数据的帧速率，不必高速传送视频数据。

通过根据可由显示设备显示的视频数据的帧速率输出视频数据，可以输出符合显示设备的特殊特性的适当的视频数据。

在不违背本发明的精神和范围的前提下可以构造本发明各种各样的不同实施方式。应该理解，除如附属权利要求书规定之外，本发明不受本说明书中说明的具体实施方式的限制。

Claims (22)

1.一种显示设备，用于显示与视频数据有关的、由所述显示设备之外的一个外部设备产生的并且从所述显示设备之外提供的图象，该显示设备包括：

显示单元，具有一个存储器，它存储指示可由所述显示单元显示的视频数据的帧速率的控制信息；以及

通信装置，用于从所述存储器读出控制信息，以便把该控制信息传送到所述显示设备之外的外部设备。

2.按照权利要求中所述的设备，还包括处理装置，用于处理所述视频数据，

并且其中所述显示装置显示和由所述处理装置处理的视频数据有关的图象。

3.按照权利要求2中所述的设备，其中所述通信装置从所述图象处理装置输入和所述视频数据有关的子信息，而且其中所述处理装置利用所述通信装置接收的所述子信息处理所述视频数据。

4.按照权利要求3中所述的设备，其中所述处理装置具有用于根据所述通信装置接收到的子信息生成一个运行时钟的时钟生成装置，而且所述处理装置在所述运行时钟的基础上处理所述视频数据。

5.按照权利要求1中所述的设备，还包括指示装置，用于指示接通用于所述设备的电源，

并且其中所述通信装置响应所述指示装置接通该电源的指令把所述控制信息传送给所述图象处理设备。

6.按照权利要求1中所述的设备，其中所述通信装置和所述外部设备进行双向串行通信。

7.按照权利要求1的设备，其中所述显示装置包括平板显示器。

8.一种显示系统，包括权利要求1的所述显示设备和所述外部设备，其中所述外部设备包括：接收装置，用于接收从所述显示设备的所述通信装置发送的控制信息；生成装置，用于根据接收的控制信息生成适合于所述显示设备的所述显示单元的视频数据；及提供装置，用于把生成的视频数据提供给所述显示设备。

9.按照权利要求8中所述的系统，其中所述外部设备包括：

控制装置，用于根据所述接收装置接收到的所述控制信息确定视频数据的处理参数。

10.按照权利要求9中所述的系统，其中所述外部设备包括用于产生一个时钟的时钟生成装置，而且所述控制装置根据处理参数控制所述时钟的频率。

11.按照权利要求9中所述的系统，其中所述处理参数包括帧速率、消隐以及所述视频数据的频率。

12.按照权利要求9中所述的系统，其中所述控制装置包括：

在其中存储着多个所述处理参数的一个存储器；以及

一个选择器，用于根据所述显示设备发送的所述控制信息从存储在所述存储器里的所述多个处理参数选择处理参数。

13.按照权利要求9中所述的系统，其中所述控制装置包括算术运算装置，用于利用从所述显示设备发送的所述控制信息进行算术运算并且用于计算所述处理参数。

14.按照权利要求9中所述的系统，其中所述接收装置向所述显示设备发送所述处理参数。

15.按照权利要求14中所述的系统，其中所述显示设备包括处理装置，利用从所述外部设备发送的处理参数处理视频数据。

16.按照权利要求15中所述的系统，其中所述处理装置包括时钟生成装置，用于根据所述处理参数产生一个运行时钟，而且所述处理装置根据所述运行时钟处理所述视频数据。

17.按照权利要求9中所述的系统，其中所述通信装置和所述第二通信装置进行双向串行通信。

18.按照权利要求8中所述的系统，其中所述外部设备包括输出装置，用于根据所述处理参数向所述显示设备输出所述视频数据。

19.按照权利要求18中所述的系统，其中所述输出装置包括：

一个存储器，用于存储视频数据；以及

读出装置，用于根据所述处理参数从所述存储器读出所述视频数据。

20.按照权利要求8中所述的系统，其中所述显示设备包括指示装置，用于指示接通所述显示设备的电源，而且所述通信装置根据所述指示装置接通电源的命令向所述外部设备发送所述控制信息。

21.按照权利要求8中所述的系统，其中所述显示装置包括平板显示器。

22.按照权利要求1中所述的设备，进一步包括：指示装置，用于指示接通所述显示设备的电源，其中所述通信装置根据所述指示装置接通电源的命令向所述外部设备发送所述控制信息。

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