CN1159702A - 学校用基于dmd的投影机 - Google Patents

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Abstract

一种基本的显示系统(10)能接收不同类型的模拟或数字的输入信号，这些信号具有不同的水平和垂直输入分辨率。该系统使用具有给定输入尺寸的串行视频处理器(SVP)(33、34、43、83)，以及具有给定输出(显示)分辨率的空间光调制器(SLM)(18)。构成的基本系统(10)可满足在分辨率增加的SLM上显示实时图像的需要。数据在适用于SVP输入尺寸时被十中取一(图4和8)，数据在适用于SLM显示分辨率时被垂直或水平定标(图3、4、7和8)。

Description

学校用基于DMD的投影机
本发明涉及使用空间光调制器(SLM)的图像显示系统，尤其涉及为高亮度、高对比度设施设计的投影显示系统，诸如会议室和演讲厅中的显示器。
现在日益用基于空间光调制器(SLM)的视频显示系统作为使用阴极射线管(CRT)的显示系统的替代品。SLM系统提供了高分辨率的显示器而无CRT系统的体积和功耗。
数字微镜设备(DMD)是一种类型的SLM，并可用于投影显示设备。适当地把DMD提供的图像与CRT提供的那些图像相比，DMD提供的图像可被投影到一屏幕上，该屏幕的尺寸胜过今天的大屏幕电视机。
DMD具有一微型机械显示元件的阵列，每个显示元件都具有可由电子信号独立寻址的微小的镜子。每个镜子依据其寻址信号的状态而倾斜，从而它向或不向成像平面反射光，从而调制入射到DMD上的光。这些镜子一般被叫做“显示元件”，它们相应于其产生的图像的像素。一般，通过装载连到显示元件的存储器单元来显示像素数据。这些显示元件在被控制的显示时间里可保持导通或断开状态。
以类似原理操作的其它SLM，显示元件阵列可同时发射或反射光，从而通过寻址显示元件而不是扫描屏幕来产生完整的图像。SLM的另一个例子是具有独立驱动显示元件的液晶显示器(LCD)。
对所有类型的SLM，通过以足够快的速率更新SLM存储器单元中的数据来实现运动显示。为了实现位于白色(导通)和黑色(断开)电平之间照明的中间电平，使用脉宽调制(PWM)技术。基本的PWM方案涉及首先确定图像呈现给观看者的速率，这就建立了帧速率和相应的帧周期。例如，在标准电视机系统中，以每秒30帧的速率传送图像，每帧持续大约33.3毫秒。然后，对每个像素建立强度分辨率。在一个简单的例子中，假定分辨率是n比特，则帧时间被分成2n-1个相等的时间片。对于33.3毫秒的帧周期和n比特的强度值，时间片是33.3/(2n-1)毫秒。
在建立了每帧每个像素的这些时间后，对像素强度进行量化，使黑色电平是0时间片，由LSB代表的强度电平是1时间片，最大亮度是2n-1时间片。每个像素被量化的强度确定了其在一个帧周期中的导通时间。于是，在一个帧周期中，对于相应于其强度的那些数目的时间片，量化值大于0的每个像素都是导通的。观看者的眼睛汇集了像素的亮度，从而呈现的图像就象它是以光的模拟电平产生的一样。
为了对SLM进行寻址，PWM要求数据被格式化成为“比特平面”，每个比特平面相应于强度值的一个比特权重。于是，如果用一n比特的值代表每个像素的强度，则每帧数据具有n个比特平面。每个比特平面对于每个显示元件具有0或1的值。在先前章节中所述的PWM例子中，在一帧期间，分开地装载每个比特平面，且依据其相关的比特平面值对显示元件进行寻址。例如，对1时间片显示代表每个像素LSB的比特平面，而对2n/2时间片显示代表MSB的比特平面。
在所有的数据处理以及显示过程都是数字的意义上，基于SLM的显示系统可以是全数字的，除了其前端处理部分的模拟输入的A/D转换以外。将改进显示系统，以优化此全数字性能。
本发明的一个方面是一种投影显示系统，用于显示从输入信号获得的数据的图像，该输入信号可以是各种输入信号中的一种，每个信号都具有不同的水平和垂直输入分辨率。该系统使用具有给定输入尺寸的串行视频处理器(SVP)，以及具有给定垂直和水平输出分辨率的空间光调制器(SLM)。如果输入信号是一模拟输入信号，则模拟信号接口提供YUV或RGB数据。该接口检测模拟输入信号的信号类型并提供指示该信号类型的控制信号，该接口还具有对模拟输入信号取样的模/数转换器。YUV数据处理单元接收YUV数据和控制信号。该单元具有第一和第二SVP，它们根据控制信号进行隔行到顺序扫描的转换。如果输入信号是数字输入信号，则数字信号接口提供RGB数据。该接口检测数字输入信号的信号类型并提供指示该信号类型的控制信号。该接口在三个数据通道上提供RGB数据，一个数据通道用于一个RGB色彩。RGB数据处理单元接收该RGB数据和控制信号。该单元具有三套相同的元件，每套元件用于来自数字信号接口的每个数据通道。每套元件都具有在RGB数据处理单元内产生多个子通道的FIFO(先进先出)存储器、把水平输入分辨率减小到SVP输入尺寸的下定标处理器，以及根据RGB控制信号进行垂直定标的SVP。图像质量单元接收来自YUV数据处理单元和RGB数据处理单元的数据。该图像质量单元具有在数据为YUV数据时进行色彩空间转换的矩阵乘法器、进行反伽玛变换的查找表，以及在多个数据通道上把数据提供给帧存储器，从而提供显示准备RGB数据的FIFO存储器。帧存储器具有格式化电路，用于把显示准备RGB数据格式化成为比特平面格式，该存储器还具有存储器单元，用于存储要传递给SLM的显示准备RGB数据。三个SLM依据此显示准备RGB数据产生图像，每个SLM用于每种色彩。计时单元与系统的每个上述元件进行数据通信。该计时单元接收来自模拟或数字接口的控制信号，并根据此控制信号传递计时信号。
本发明在技术上的一个优点是，它提供了一种基于DMD的投影显示系统，适用于学校和专业设施，诸如大礼堂等。即使被投影到一非常大的屏幕上，显示也是明亮的，且图像质量达到所期望的高性能。
该系统能够以各种不同的输入信号提供显示。它具有分离YUV和RGB数据的前端数据通道。这就可把要使用的相同YUV元件用于电视显示系统。使用两个通道也增加了定标功能适用的SVP编程容量。这两个通道将易于改变系统，以叠加来自两个通道的图像。可采纳数字RGB输入或HDTV等其它输入的改进，而不影响YUV数据通道。该系统也可接收已被处理的数据。
对于数据处理单元，串行视频处理器(SVP)被用来进行YUV数据的隔行扫描到顺序扫描的转换，也被用来对YUV数据和RGB数据进行定标。如此设计的系统，使所有的数据处理保持在其内部元件的带宽限制内。这可能需要改变设计，以与SVP的尺寸(通过水平下定标)以及SLM分辨率(通过水平或垂直定标)相匹配。
该系统容易地适用于具有不同分辨率的SLM。对于具有更高分辨率的SLM，构成的该系统可达到以视频速率产生图像的带宽需要。一般，SLM的分辨率越大，则实时显示所需的带宽越大。用并行数据通道可实现图像质量处理、帧存储，以及格式化所需的数据输出量。当更高分辨率的SLM实现商品化并有需求时，以下的构造将支持它们的使用，而无需新的元件设计。
图1是依据本发明的投影显示系统基本元件的方框图。
图2是为分辨率为768×576的SLM构成的显示系统的方框图。
图3是图2中系统的YUV数据处理单元的方框图。
图4是图2中系统的RGB数据处理单元的方框图。
图5是为分辨率为864×576的SLM构成的显示系统的方框图。
图6是为分辨率为1024×768的SLM构成的显示系统的方框图。
图7是图6中系统的YUV数据处理单元的方框图。
图8是图6中系统的RGB数据处理单元的方框图。
图9是为分辨率为1280×1024的SLM构成的显示系统的方框图。
图10是图1、2、5、6和9中图像质量单元的方框图。
图11是图6和9的图像质量单元与格式化/存储单元之间数据通信的方框图。
基于SLM的投影显示系统的概述
图1是投影显示系统10的方框图，该系统10使用多个SLM18，根据YUV或RGB视频信号产生实时图像。三个SLM18中每一个产生一个不同色彩的图像，这些色彩分别是红、绿和蓝色，并组合成一全色彩的显示。图中只示出对主屏幕像素数据处理显得重要的那些元件，不示出其它元件，诸如可用于处理同步和音频信号，或者副屏幕特征的元件，诸如关闭的字幕说明。
为了便于描述，系统10具有DMD型SLM18。在第5,079,544号名为“标准的独立数字化视频系统”的美国专利、流水号为08/147,249名为“数字电视系统”的美国专利，以及第5,452,024号名为“DMD显示系统”的美国专利中详细描述了基于DMD的数字显示系统，这些系统没有本发明的特征。这些专利和专利申请中的每一项都转让给了德克萨斯仪器股份有限公司，并在这里引用作为参考。系统10也可配用于其它类型的SLM，其工作特点类似于DMD，特别是使用了RGB比特平面数据。
本发明旨在一种能接收来自各种源的输入信号的系统10。输入可以是模拟的，导致YUV或RGB数据，或者可以是数字的，导致RGB数据。每种类型的数据都具有它自己的前端数据通道，这些数据通道包括信号接口12或14和处理单元13或15。
YUV数据处理单元13和RGB数据处理单元15都可以一个或多个已知类型的串行视频处理器(SVP)的处理器来实现。SVP是德克萨斯仪器股份有限公司制造的可编程处理器。SVP的核心是一种一比特处理元件的一维阵列，用以形成一SIMD结构。每个处理元件相应于一行视频数据的一个像素。在此描述的例子中，每个SVP处理960个像素。每个SVP具有一40比特宽的数据输入寄存器和一24比特宽的数据输出寄存器。数据输入、运算和数据输出是同时发生的操作。输入和输出寄存器的数据速率都是33MHZ。如下所述，SVP包括用于存储程序的存储器，SVP还可根据输入信号的类型选择和执行适合于该信号的程序。
本发明的一个特征是以有利于高分辨率图像的方式在YUV处理单元13和RGB处理单元15中使用了SVP。如果SLM18每行的有源像素的数目超出SVP处理元件的数目，在数据输入SVP前进行下定标处理。如果所需的处理量超出了单个SVP的编程能力，则串联多个SVP，每一个SVP被编程为执行不同的功能。
本发明的另一个特征是元件的再使用性。如下所述，对一给定的系统10，每个SLM18都具有特定的图像分辨率，这意味着该系统使用每行一定数目的显示元件(水平分辨率)和每帧一定数目的行(垂直分辨率)来显示每个图像。该图像分辨率确定了构成的系统10如何达到实时显示所需的数据速率。处理以及部件的结构也受到SLM分辨率的影响。可把数据下取样到适合SVP的尺寸，然后上定标到适合SLM18的水平分辨率。两种水平定标(下定标和上定标)都可以用具有同一基本结构的部件来实现。当SLM18的分辨率增加时，通过使用并行数据通道可容易地改变系统10，以完成图形质量、帧缓冲和格式化的任务。
参考图1的特定元件，模拟接口12接收模拟视频信号，诸如NTSC、PAL、SECAM或4.43NTSC信号。下表列出了这些模拟输入信号、源中每帧有源线的数目，以及每个SLM18显示的行数。
    视频格式     源线分辨率   DMD显示分辨率
    NTSC     483     1280×960
    PAL     577    1536×1080
    SECAM     577    1536×1080
    宽NTSC     483     1706×960
到达的这些信号作为隔行扫描场，交变的扫描场具有偶数行和奇数行。这些信号中的每一个信号导致色差(YUV)数据。如图1所示，模拟输入信号也可以是导致RGB数据的RGB信号。这样，模拟接口12将把RGB数据提供给RGB数据处理单元15，而不是提供给YUV处理单元13。
模拟接口12检测输入信号的类型，并对计时单元19传递一控制信号，以指示场速率、行速率以及取样速率。该接口也对YUV数据处理单元13(用于YUV数据)或对RGB数据处理单元15(用于RGB数据)传递一控制信号，用于对该类型的信号选择适当的处理。模拟接口12分离视频、同步以及音频信号。它包括用于A/D转换和Y/UV分离的元件，由这些元件把信号转换成像素数据样品，并从色度(“UV”)数据中分离出亮度(“Y”)数据。信号可在Y/UV分离前被转换成数字数据，或可在A/D转换前进行Y/UV分离。无论Y/UV分离和A/D转换的次序如何，该输出在这里被叫做“YUV数据”，并包括代表亮度和色度信息的数据。
模拟接口12通过以不同的像素速率对模拟信号取样来支持不同的输入信号。可依据色彩脉冲群速率取样色差信号，诸如NTSC信号，如果样品的数目不同于SLM 18的水平分辨率，则可由YUV处理单元13增加或减少像素。也可通过简单地把有源线周期分成用于SLM18水平分辨率的适当数目的样品，对亮度分量进行取样，并以色彩脉冲群速率对色度分量进行取样，然后定标。在第5,347,321号，名为“数字电视系统的色彩分离器”的美国专利中描述了后一种方法。在第60/003,045号，名为“数字电视的色彩解调”的美国专利中描述了另一种取样方法。此专利和专利申请已转让给德克萨斯仪器股份有限公司，并在这里引用作为参考。少于75Mps的取样速率将在整个系统10中保持TTL逻辑。通过用FIFO存储器进行适当的带宽减少后，使用ECL对TTL转换可实现更高的取样速率。由模拟接口12提供的数据具有一定的水平和垂直数据分辨率，根据与处理数据用任意SVP(s)输入尺寸相比的分辨率尺寸和SLM18的图像分辨率，这些分辨率可以或可以不被下定标或上定标。
YUV数据处理单元13通过执行各种数据处理工作来准备用于显示的YUV数据。处理单元13可包括可用于这些工作的任何处理存储器，诸如场和行缓冲器。由处理单元13进行的工作包括从隔行到顺序扫描格式(proscan)的转换、定标以及清晰度控制。在输入数据的隔行扫描场上进行隔行到顺序扫描转换，并产生填入偶数场奇数行及奇数场偶数行的新数据。定标是改变图像分辨率的过程，水平定标是改变每行的有源像素的数目，垂直定标是改变每帧有源行的数目。
如果输入信号是数字数据，则数字接口14接收数据并检测输入信号的类型。该接口把一控制信号传递给指示帧速率和水平与垂直分辨率的计时单元19，以及把一控制信号传递给RGB数据处理单元15以选择适当的处理。也可进行为处理准备数据所需的任何缓冲和计时工作。假定该数据是顺序扫描RGB数据，诸如VGA和SVGA格式的数据。象YUV数据一样，由数字接口14提供的RGB数据具有一定的水平和垂直数据分辨率，根据与处理数据用SVP(s)输入尺寸相比的分辨率大小和SLM18的图像分辨率，这些分辨率可以或可以不被下定标或上定标。
RGB数据处理单元15接收来自模拟接口12或数字接口14的RGB数据。该单元15准备用于显示的RGB数据，并可包括可用于这些工作的任何处理存储器，诸如场和行缓冲器。由RGB数据处理单元15进行的工作包括定标、清晰度控制以及孔径校正。
图像质量单元16进行诸如色彩空间转换和反伽玛的工作。色彩空间转换把Y/C数据转换成RGB数据。反伽玛不在即将用于CRT显示的信号中进行伽玛校正，但它又是必需的，因为与CRT不同，DMD是无固有伽玛特性的线性显示器。
显示存储/格式化单元17接收来自图像质量单元16的被处理像素数据。该单元17把输入或输出上的数据格式化成为“比特平面”格式，且每次把该比特平面传递给一个SLM18。一个SLM18接收红色比特平面，另一个SLM18接收蓝色比特平面，第三个SLM18接收绿色比特平面。如背景技术中所述，比特平面格式允许SLM18的每个显示元件根据数据1比特的值每次导通或断开。在系统10中，用与显示存储/格式化单元17相关的硬件进行该格式化。然而，在其它实施例中，可通过处理器单元13和15或通过显示存储/格式化单元17前或后数据通道中的专用格式化硬件来进行格式化。
在典型的显示系统10中，显示存储/格式化单元17具有一“双缓冲器”存储器，这意味着该单元具有至少两个显示帧的容量。在一个显示帧的缓冲器被写入时，可把另一个显示帧的缓冲器读出到SLM18。以“乒乓”方式控制两个缓冲器，从而SLM18可连续地获得数据。
来自显示存储/格式化单元17的比特平面数据被传递给SLM18。在第4，956,619号，名为“空间光调制器”的美国专利中提出了合适的SLM18的细节，该专利已转让给德克萨斯仪器股份有限公司，并在这里引用作为参考。每个SLM18基本上都使用来自显示存储/格式化单元17的数据，以对其显示元件阵列的每个显示元件进行寻址。每个显示元件的“导通”或“断开”状态形成一幅图像。用于不同色彩(红色、绿色以及蓝色)的数据被同时用来显示三幅图像，在每个SLM18上有一幅图像。
显示光学单元18a具有用于照亮SLM18和接收来自SLM18的图像的光学元件。由显示光学单元18a组合来自SLM18的图像，以产生单幅图像。
主计时单元19提供各种系统控制功能。计时单元19是用场可编程门阵列(FPGA)来实施的，以运用不同的帧分辨率和帧速率。如上所述，该单元19接收来自模拟接口12或来自数字接口14指示输入信号类型的控制信号，从而可选择相应的帧速率、行速率以及取样速率(如果是模拟的)。SLM18的显示帧速率被锁定为输入信号的帧速率。对于高的帧速率，为了处理可减少数据分辨率(每像素的比特)。
图2-11示出系统10的四个变形，每个变形都适用于具有不同分辨率的SLM18的系统10，它们以分辨率增加的次序，即分辨率水平1、2、3和4来识别。对于分辨率水平3和4，YUV数据处理单元13和RGB数据处理单元15是根据水平1和2的这些单元改变得到的。对于分辨率水平3和4，以并行通道使用图像质量单元16。对于分辨率水平2、3和4，显示存储/格式化单元17并行使用特殊的DMDRAM装置，而不是水平1系统使用的VRAM。
分辨率水平1
图2是显示系统20的方框图，为分辨率为768×576(分辨率水平1)的SLM18配置。参考图1和2，系统20具有与系统10相同的基本元件，但YUV数据处理单元13、RGB数据处理单元15以及显示存储/格式化单元17对768×576的SLM18是特定的。
图3是系统20的YUV数据处理单元13的方框图。参考图2和3，YUV数据处理单元13包括两个场延迟存储器31和32，以及两个SVP33和34。SVP33和34实行运动自适应的隔行到顺序扫描转换过程，其中产生像素数据附加行的方法根据连续图像中是否有运动而改变。用场延迟存储器31和32以及第一SVP33来获得每个像素的运动值K’。第二SVP34产生要填入偶数场奇数行和奇数场偶数行的像素数据。在以上引用的第08/147,249号美国专利中描述了用SVP处理器进行运动自适应的隔行到顺序扫描转换的一种方法。基本上使用现行场和延迟场的4比特K值和8比特像素值来产生新的10比特像素。
还可进一步对SVP34编程，以在数据不适合SLM的尺寸时进行垂直或水平定标。在以上引用的第08/147,249号美国专利中描述了用SVP处理器进行垂直定标的方法。一般，将以某一速率对数据取样，该速率导致每行的样品少于SLM18的水平分辨率。于是，水平定标将变成某种插入过程，以产生附加的像素。如果以某一速率对数据取样，该速率导致每行的像素多于SVP33的行尺寸，则YUV处理单元13应具有一附加的处理器(未示出)，以在数据被输入SVP33前减少每行的像素数目。
对于YUV数据处理，可以不同的比特深度处理亮度和色度数据。例如，可把人眼更能感知的亮度数据作为10比特数据来处理，而色度数据作为7比特数据来处理。
图4是显示系统20的RGB数据处理单元15的方框图。每种色彩的数据跟随不同的数据通道。这三个数据通道都具有相同的子单元，它们以子单元15(1)、15(2)和15(3)来识别。参考图2和4，RGB数据处理单元15用于数字定标。FIFO41是可缓冲数据以降低来自数字接口14的数据速率的两行FIFO。这三个FIFO41把输入数据速率除以3。第一FIFO41接收行1的数据，然后第二FIFO接收行2的数据，然后第三FIFO接收行3的数据。当以此方式接收了前三行数据时，数据可沿三个并行通道从每个FIFO41传递到三个下定标处理器42中的一个。当从一FIFO41读出一行数据时，可写入新行的数据。
下定标处理器42用于在每行有太多像素而不适合SVP43时减少数据。例如，如果SVP43具有960个处理元件，而数据的每行多于960个样品，则数据必须被下取样。此下取样可象简单地删除额外像素的数据一样简单。可用硬线连接的逻辑器件或可编程处理器件来实现下定标处理器42。可对下定标过程使用一种众所周知的水平多相再取样技术。如以下结合图7和8所述，此技术也可用于更高分辨率系统中的上定标，允许处理器42具有于其它水平定标处理器相同的构造。
SVP处理器43进行垂直定标和孔径校正。它也可在每行的样品数目少于SLM18每行像素的数目时对输入数据进行水平插入。SVP43的输入寄存器同时接收来自下定标处理器42的数据，从而可并行地输入三个不同行的数据。
在RGB数据处理单元15的每个子单元15(1)-15(3)中，每个RG或B数据通道被分成三个子通道。在处理后，多路复用器44把子通道再组合成RG或B数据通道。
再参考图2，对于系统20，存储/格式化单元17具有一格式化器和一VRAM存储器，它们是两个分离的器件。格式化器是一场可编程门阵列(FPGA)，经被编程把数据格式化成为比特平面。需要一共有36个4-兆比特的VRAM器件。
分辨率水平2
图5是显示系统50的方框图，为具有864×576分辨率(分辨率水平2)的SLM18而配置。参考图2和5，系统50类似于系统20，但系统50具有不同的存储/格式化单元17。
对于864×576的SLM18，存储/格式化单元17包括一专用器件(ASIC)DMDRAM。在第08/160,344号名为“使用空间光调制器的显示系统用数字存储器”的美国专利中描述了合适的DMDRAM的一个例子，该专利已转让给德克萨斯仪器股份有限公司，并在这里引用作为参考。其中所述的DMDRAM具有输出特征的格式，但该格式也可对输入采用。
对水平2的SLM，每个SLM18需要4个DMDRAM器件。于是，对这三个SLM18，在系统50中一共使用12个DMDRAM器件。
分辨率水平3
图6是显示系统60的方框图，为具有1024×768分辨率(分辨率水平3)的SLM18而配置。参考图1和6，系统60具有与系统10相同的基本元件，但YUV数据处理单元13、RGB数据处理单元15以及显示存储/格式化单元17对1024×768的SLM18是特定的。
图7是显示系统60的YUV数据处理单元13的方框图。参考图6和7，YUV数据处理单元13具有水平1和2的系统20和50相同的单元13。但对于系统60，YUV数据处理单元13也适应对用于较高分辨率的SLM18的数据进行上定标的需要。以类似于图4中FIFO41的方式操作FIFO71，每个FIFO71接收数据的每第三行。处理器72和73分别进行水平插入和清晰度操作。在此系统60中，第二SVP将不进行任何水平定标，而由处理器72进行此工作。在以上引用的第08/147,249美国专利中描述了一种清晰度处理的例子。
图8是显示系统60的RGB数据处理单元15的方框图。每种色彩的数据具有相同的处理单元，它们以单元15(1)、15(2)和15(3)来识别。参考图6和8，除了具有一处理器84外，RGB数据处理单元15类似于系统20的RGB数据处理单元15，该处理器84在数据被十中取一以适合SVP83时对数据进行上定标。通过插入处理进行此上定标，导致数据的每行具有与SLM18每行显示元件相同数目的样品。处理器84也可进行孔径校正，这对字体密集的RGB数据特别有用。对每种色彩，在三个并行通道中从处理单元15输出数据。
在图7和8中，可用硬线连接的逻辑或可编程处理器构成水平定标处理器72、82和84。如上所述，所有的水平定标都可使用水平多相再取样技术。这允许水平定标处理器72、82和84具有相互相同的基本构造，以及与图4中下定标处理器42相同的基本构造。用于此定标的合适器件的一个例子是Genesis Microchip有限公司生产的ACUITY器件。
系统60的存储/格式化单元17的存储器包括上述用于系统20的相同的DMDRAM器件。然而，对系统60，每个SLM18需要12个DMDRAM器件，一共需要36个DMDRAM器件。以下结合图11描述把数据传输到存储/格式化单元17的过程。
分辨率水平4
图9是显示系统90的方框图，为具有1280×1024分辨率(分辨率水平4)的SLM18而配置的。除了SLM18以外，系统90具有与系统60相同的元件。然而，因为图像“较宽”，数据好象更需要下定标以适合RGB数据处理单元15的SVP，随后再上定标以配合SLM18的水平分辨率。
图像质量单元
图10是图像质量单元16的方框图。图像质量单元16用专用集成电路(ASIC)实现，并用于所有尺寸的SLM18。如上所述，此ASIC把多路复用、色彩空间以及反伽玛操作组合在一起，并被叫做“MCD ASIC”。
图像质量单元16的ASIC是为分辨率水平1和2设计的。对更大的SLM分辨率，使用多个ASIC，从而可并行地处理两个或更多的数据通道。例如，对于分辨率水平3和4，并行使用三个ASIC。作为使用三个ASIC来减少数据速率的一个例子，如果来自处理单元13或15的数据速率是96MHZ，则该数据速率将被减少到32MHZ。这与存储/格式化单元17的40MHZ的带宽限制是一致的。
与上段一致，对水平1或2的系统20或50，图10的图像质量单元是单个ASIC，它可一行行地接收整个帧。对水平3或4的系统60或90，图10示出三个图像质量单元16中的一个，该ASIC接收该帧的每第三行。
图像质量单元16接收RGB数据或YUV数据(YUV数据)。YUV数据被传送到一3×3矩阵乘法器101，在这里进行色彩空间的转换。在以上引用的第08/147,249号美国专利中描述了合适的色彩空间转换过程的一个例子。乘法器101的输出是RGB数据。RGB数据可从RGB数据处理单元15或它可直接从外部源到达图像质量单元16。RGB数据绕过矩阵乘法器101。
虽然未在图10中示出，但对于RGB数据或YUV数据，来自屏幕上显示器
(OSD)的分离处理单元的数据可在输入端对图像质量单元16多路复用。
多路复用器102(每一个用于每个色彩数据通道)在来自YUV数据通道(现在是RGB数据)或RGB数据通道的数据之间进行选择。选中的数据被传送到反伽玛查找表(LUT)103，使数据线性化。此过程不需要伽玛校正，对CRT显示器的视频信号需要进行该校正。在以上引用的第08/147,249号美国专利中描述了合适的反伽玛过程的一个例子。
RGB数据从LUT103进到FIFO104，FIFO104在数据被转移到存储/格式化单元17前对数据进行缓冲。以下结合图11说明数据转移过程。三个通道中的每一个RGB驱动存储/格式化单元17的四个DMDRAM。
存储/格式化单元(分辨率水平3和4)
如上所述，对分辨率水平3和4，图像质量单元16包括三个MCD ASIC。对分辨率水平3和4，系统20和60的存储/格式化单元17也包括多个DMDRAMASIC。对水平3的系统60或水平4的系统90，有36个DMDRAM。
图11示出系统60或90的图像质量控制单元16和存储格式化单元17之间的数据通信。
图像质量单元16的三个同样的处理MCD ASIC接收和处理每帧不同行的数据。这里L是每帧的行数，第一MCD ASIC处理行1、4、7、…、L-2。第二MCD ASIC处理行2、5、8、…、L-1。第三MCD ASIC处理行3、6、9、…、L。参考图10和11，图像质量单元16输出端处的FIFO104存储着要传递到帧存储/格式化单元17的数据行。并行地操作三列DMDRAM，从而在任何规定的时间，都有三行数据被读入DMDRAM。
对于具有水平2的SLM18的系统50，其结构类似于图11的结构，但存储/格式化单元17的每种色彩将具有4个DMDRAM或多于4个。
其它实施例
虽然已参考特定的实施例描述了本发明，但此描述并不意味着限制的意思。对本领域内的熟练技术人员来说，所揭示的实施例以及变化的实施例的各种改变都是很明显的。因此，附加的权利要求书期望覆盖落在本发明真实范围内的所有变化。

Claims (20)

1.一种投影显示系统，用于显示由一输入信号获得的数据的图像，此输入信号可以是各种输入信号中的一种，每种输入信号都具有不同的水平和垂直输入分辨率，所述系统使用具有给定输入尺寸的串行视频处理器(SVP)和具有给定垂直和水平输出分辨率的空间光调制器(SLM)，其特征在于所述系统包括；
模拟信号接口，如果所述输入信号是YUV模拟输入信号，则所述接口提供YUV数据，检测所述YUV模拟输入信号的信号类型，并提供指示所述信号类型的YUV控制信号，所述接口具有一对所述YUV模拟输入信号取样的模/数转换器；
YUV数据处理单元，所述单元接收所述YUV数据和所述YUV控制信号，所述单元具有第一和第二SVP，所述SVP根据所述YUV控制信号进行隔行到顺序扫描的转换；
数字信号接口，如果所述输入信号是数字输入信号，则所述接口提供RGB数据，检测所述数字输入信号的信号类型，并提供指示所述信号类型的RGB控制信号，以及在三个数据通道上提供所述RGB数据，所述数据通道中的每一个用于每个RGB色彩；
RGB数据处理单元，所述单元接收所述RGB数据和所述RGB控制信号，所述单元具有三套同样的元件，每一套元件用于来自所述数字信号接口的每个所述数据通道，每套所述元件具有在所述RGB数据处理单元内建立多个子通道的FIFO(先进先出)存储器、把所述水平输入分辨率减少到所述SVP输入尺寸的下定标处理器，以及根据所述RGB控制信号对所述垂直输入分辨率进行定标的SVP；
图像质量单元，所述单元接收来自所述YUV数据处理单元的所述YUV数据或来自所述RGB数据处理单元的所述RGB数据，所述图像质量单元具有对所述YUV数据进行色彩空间转换的矩阵乘法器、用于进行反伽玛的查找表，以及在多个数据通道上对帧存储器提供数据的FIFO存储器，从而提供显示准备RGB数据；
帧存储器，所述帧存储器具有格式化电路和存储单元，前者用于把所述显示准备RGB数据格式化成为比特平面格式，后者用于存储传递给所述SLM的所述显示准备RGB数据；
三个SLM，用于根据所述比特平面格式的显示准备RGB数据产生图像，每一个SLM用于每个所述色彩；以及
计时单元，所述单元接收所述YUV控制信号或所述RGB控制信号，并根据所述控制信号把计时信号传递给所述模拟信号接口、所述YUV数据处理单元、所述数字信号接口、所述RGB数据处理单元、所述图像质量单元、所述帧存储器以及所述SLM。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元的所述第二SVP根据所述YUV控制信号对所述垂直输入分辨率进行定标。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元还包括FIFO，所述FIFO接收来自所述第二SVP的所述YUV数据，把所述YUV数据分配给多个子通道，所述YUV数据处理单元还包括所述多个子通道中每一个子通道上的水平定标处理器，所述处理器用于对所述水平输入分辨率进行定标。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元提高了所述YUV数据亮度分量的像素分辨率。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述RGB数据处理单元还包括一多路复用器，所述多路复用器接收来自所述SVP的所述RGB数据，并把所述子通道再组合成所述三个数据通道。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述RGB数据处理单元把所述子通道上的所述RGB数据传递给所述图像质量单元，所述图形质量单元具有三个同样的数据通道，每个通道具有所述矩阵乘法器、所述查找表，以及所述FIFO存储器。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述RGB数据处理单元还包括每个所述子通道上的水平定标处理器，所述处理器接收来自所述SVP的所述RGB数据并对此RGB数据进行水平定标。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于用专用集成电路构成所述图像质量单元。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于对多个数据通道复制所述图像质量单元。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述帧存储器包括视频随机存取存储器(VRAM)和格式化电路。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述帧存储器是所述存储单元与所述格式化电路集成在单个器件里的专用集成电路，所述器件依据所述SLM的分辨率来复制。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于如果所述输入信号是RGB模拟输入信号，则所述模拟信号接口还提供RGB数据，检测所述RGB模拟输入信号的信号类型，提供所述RGB控制信号，并把所述RGB数据传递给所述RGB数据处理单元。
13.一种投影显示系统，用于显示由输入信号获得的数据的图像，所述输入信号可以是各种输入信号中的一种，每种输入信号都具有不同的水平和垂直输入分辨率，所述系统使用具有给定垂直和水平输出分辨率的空间光调制器(SLM)，其特征在于所述系统包括：
模拟信号接口，如果所述输入信号是YUV模拟输入信号，则所述接口提供YUV数据，检测所述YUV模拟输入信号的信号类型，提供指示所述信号类型的YUV控制信号，所述接口具有对所述YUV模拟输入信号进行取样的模/数转换器；
YUV数据处理单元，所述单元接收所述YUV数据和所述YUV控制信号，所述单元具有根据所述YUV控制信号进行隔行到顺序扫描转换的第一和第二串行视频处理器(SVP)、接收来自所述第二SVP的所述YUV数据并把所述YUV数据分配给多个子通道的FIFO，以及所述多个子通道每一个子通道上的水平定标处理器，所述处理器根据所述YUV控制信号对所述YUV数据进行水平定标；
数字信号接口，如果所述输入信号是数字输入信号，则所述接口提供RGB数据，检测所述数字输入信号的信号类型，提供指示所述信号类型的RGB控制信号，以及在三个数据通道上提供所述RGB数据，所述数据通道中的每一个通道用于每种RGB色彩；
RGB数据处理单元，所述单元接收所述RGB数据和所述RGB控制信号并具有三套同样的元件，每套元件用于来自所述数字信号接口的每个所述数据通道，每套所述元件具有在所述RGB数据处理单元内建立多个子通道的FIFO(先进先出)存储器，以及所述子通道中每一个子通道上的水平定标处理器，所述处理器根据所述RGB控制信号对所述RGB数据进行水平定标；
图像质量单元，所述单元接收来自所述YUV数据处理单元的所述YUV数据或来自所述RGB数据处理单元的所述RGB数据，所述图像质量单元具有多个同样的数据通道，每个通道具有对所述YUV数据进行色彩空间转换的矩阵乘法器、用于进行反伽玛的查找表，以及对多个数据通道上的帧存储器提供数据的FIFO存储器，从而每个数据通道提供显示准备RGB数据；
帧存储器，所述帧存储器具有格式化电路和存储单元，前者用于把所述显示准备RGB数据格式化成为比特平面格式，后者用于存储传递给所述SLM的所述显示准备RGB数据，所述存储单元与所述图像质量单元进行数据通信，从而所述帧存储器能并行地接收多行所述显示准备RGB数据；
三个SLM，用于以所述比特平面格式根据显示准备RGB数据产生图像，每一个SLM用于每种所述色彩；以及
计时单元，所述计时单元与所述系统的每个上述元件进行数据通信，所述计时单元接收所述YUV控制信号或所述RGB控制信号并根据所述控制信号传递计时信号。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元具有对所述输入分辨率进行垂直定标的垂直定标处理器。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元的所述第二SVP对所述输入分辨率进行垂直定标。
16.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述RGB数据处理单元在每个所述子通道上具有垂直定标处理器，对所述输入分辨率进行垂直定标。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于所述垂直定标处理器是SVP。
18.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述YUV数据处理单元的所述水平定标处理器是SVP。
19.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述RGB处理单元的所述水平定标处理器是SVP。
20.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述帧存储器是一种专用集成电路，所述集成电路具有集成在一个器件上的所述存储单元和所述格式化电路，所述器件根据所述SLM的分辨率来复制。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication