CN1386005A - 应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法,在等离子体平面显示器对接收的信号反补偿后,利用误差扩散方法将每个像点的误差扩散到其相邻的像点,使各像点也接收邻近像点传来的误差,在误差扩散中,以一非乘法的权值,乘以相邻像点误差值,计算该误差扩散中各像点的误差函数;等离子体平面显示器可用简单的加法电路完成误差扩散处理,避免了低灰阶值范围内产生灰阶不足的问题,解决了电视图像的拟轮廓现象。

Description

应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法

本发明涉及一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，尤指一种等离子体平面显示器对所接收的电视图像传输信号进行反补偿后，为避免等离子体平面显示器在低灰阶值范围内产生电视图像传输信号灰阶数不足的问题，有效解决电视图像产生的拟轮廓现象的误差扩散方法。

传统的彩色电视，由于其阴极射线管结构的物理特性，其输入电压与其发光亮度之间，具有如下列公式所描述的关系：

亮度(Brightness)＝k×(V_INPUT÷V_MAX)^γ    (1)

其中γ＝2.2；

k为一代表彩色电视的灰阶数值的变量，如：彩色电视的灰阶数值为256，则k＝256；

V_INPUT为输入的电压值，该电压值随该彩色电视的灰阶而改变；

V_MAX为该彩色电视为最高灰阶时所需的电压值。

上述的物理特性，使得输入电压与所输出的发光亮度，形成如图1所示的函数曲线关系。

因此，传统的电视图像传输信号(NTSC或HDTV)针对传统彩色电视的该物理特性，在该电视图像传输信号被发送前，先对其依照上述公式进行补偿处理，即对公式中的γ值进行补偿处理，如图2所示，使γ＝0.45(即：γ＝1/2.2)；如此，当该彩色电视接收到该电视图像传输信号，并将其输出至其阴极射线管的荧光屏时，使该电视图像传输信号与所输出的发光亮度保持一线性关系，如图3所示，进而使传统彩色电视的屏幕显示出最佳的原始电视图像，而不致发生电视图像失真的问题。

反之，目前颇受关注的等离子体平面显示器(Plasma Display Panel，以下简称PDP)的发光亮度(Brightness)受其显示面板上各放电单元放电次数(Discharge Number)的控制，故其放电次数与发光亮度之间，具有如下列公式所描述的线性关系：

亮度(Brightness)＝k₂×放电次数(Discharge Number)    (2)

其中：k₂为一代表PDP灰阶数值的变量，如：PDP的灰阶数值为256，则k₂为256。

由上述可知，该PDP的放电次数越多，则亮度越大，与传统彩色电视的输入电压越大，则亮度越大的特点相近似。

如图4、图5、图6所示，由于，目前PDP在显示电视图像时，其所接收的电视图像传输信号是已针对传统彩色电视的物理特性，依照上述公式(1)预先进行γ＝0.45补偿处理的电视图像传输信号，如图4所示，而该PDP的电视图像亮度，因与其放电次数的线性关系，如图5所示，故该PDP在接收到该电视图像传输信号，并将其电视图像输出到显示面板时，该电视图像传输信号与所输出电视图像的发光亮度之间，将如公式(1)所示，仍具有γ＝0.45的曲线关系，如图6所示，使得PDP所显示的电视图像的对比变得非常差，进而产生电视图像失真的问题。

为解决上述的问题，一般是利用一种所谓的反补偿处理，依照公式(1)以γ＝2.2对PDP所接收到的电视图像传输信号，进行反补偿处理，如图8所示，以消除该电视图像传输信号中预先按公式(1)所作的γ＝0.45的补偿；如图7所示，再通过PDP输出，如图9所示，使显示面板显示的电视图像，与该电视图像传输信号之间保持一线性关系，如图10所示，为一最佳的电视图像，而不致发生电视图像失真的问题。

目前设计的PDP均采用数字方式进行信号的输入输出及控制处理，大多数的PDP的灰阶数值(Gray Level)用2进制数值表示；以一256个灰阶的PDP为例，若该PDP以8位的二进制数值表示，传统的预先按公式(1)所作的γ＝0.45补偿处理的电视图像传输信号，必须先经模数转换电路转换后，再按公式(1)进行γ＝2.2的反补偿处理，对电视图像传输信号进行逆转换，最后再由PDP输出。

由于，该PDP以放电次数的多少控制其面板显示的亮度，若该PDP每一次放电所产生的亮度为N(cd/m²)，其中N为该PDP所能显示的最小亮度；因此该PDP所能显示的亮度，为每一次放电所产生亮度的整数倍；亦即，该PDP所能显示或产生的亮度应为N的整数倍；因此，该PDP放电k次所能产生的亮度应为k₃×N(k₃为正整数)，而无法产生如f×N(f为非正整数)的亮度(例如：0.5×N的亮度)。

由上所述可知，该PDP无法表示非整数的放电次数的亮度，一律以整数的放电次数的亮度表示，故传统电视图像传输信号的原始图像的256个灰阶数，经过由模数信号转换电路转换后，再按公式(1)进行γ＝2.2的反补偿处理后，其灰阶数值将降低至184，如模数转换电路转换后的灰阶为22的图像，经反补偿处理后，灰阶为1.62738，由于PDP仅能显示整数部份的灰阶，而无法表示小数点后的灰阶，所以，灰阶1.62738在该PDP上仅能以灰阶1来显示，如下表所示。

表1

原始电视图像传输信号的灰阶	γ＝2.2转换后的电视图像灰阶	PDP所能显示的电视图像灰阶
			1	0.001295	0
2	0.005949	0
			3	0.014515	0
…	…	…
			21	1.049625	1
22	1.162738	1
			…	…	…
29	2.135145	2
			30	2.30048	2

…	…	…
			…	…	…
43	5.079049	5
			44	5.342539	5
45	5.613314	5
			…	…	…
255	255	255
			总灰阶数量：256	总灰阶数量：256	总灰阶数量：184

表2

原始电视图像传输信号的灰阶	γ＝2.2转换后的电视图像灰阶
		0-14	0
15-24	1
		25-31	2
32-36	3
		37-40	4
41-44	5
		45-48	6
49-51	7
		52-54	8
55-57	9
		58-59	10
…	…
		255	255
总灰阶数量：256	总灰阶数量：184

这种反补偿处理，将造成低灰阶数值范围内电视图像传输信号灰阶数不足的问题，在低灰阶数值范围内，将发生拟轮廓现象(Low Level Contouring)，即，在低灰阶数值范围内，灰阶亮度的对比不足。

有鉴于此，为改进现有的等离子体平面显示器在经模数信号转换电路转换，再经过反补偿的转换后，其低灰阶数值范围内，产生电视图像传输信号灰阶数不足的问题，即，产生拟轮廓现象的缺点，本发明的主要目的在于提供一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散处理方法，其在运算过程中的各权值上分别附加一时间函数的补偿值，使得在进行相应的误差扩散处理中，可随时间变化，采用不同变化的权值，使等离子体平面显示器的电视图像以最佳的方式显示。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，在等离子体平面显示器对所接收的电视图像传输信号进行反补偿处理后，利用一误差扩散的方法将每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的一个以上的像点，同时使各像点也接收由邻近一个以上像点传来的误差值，并在该误差扩散的过程中，分别以一非乘法表示的权值，乘以相邻各像点的误差值，计算该误差扩散处理方法中各像点的误差函数。

该等离子体平面显示器可由简易的加法电路完成该误差扩散的处理。

所述的权值为一整数的负次方序列或为一整数的负次方序列和。

该等离子体平面显示器上每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的8个像点，同时每一个像点亦接收由邻近8个像点传来的误差值。

该等离子体平面显示器上每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的4个像点，同时每一个像点亦接收由邻近4个像点传来的误差值。

该权值上分别附加一时间函数的补偿值，在进行该误差扩散的处理过程中，随时间变化采用不同变化的权值。

本发明将传统的误差扩散法中，对该等离子体平面显示器的每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的一个以上的像点，同时使该像点亦接收由邻近一个以上的像点传来的误差值，并在该误差扩散处理方法的运算过程中，分别以一非乘法表示的权值，乘以相邻各像点的误差值，计算该误差扩散处理方法中各像点的误差函数，由此，等离子体平面显示器用较简易的加法电路完成该误差扩散处理，避免了等离子体平面显示器在低灰阶值范围内产生电视图像传输信号灰阶数不足的问题，有效地解决了电视图像产生拟轮廓的现象。

以下结合附图及具体的实施例对本发明做更进一步的详细说明。

图1传统电视图像传输信号经补偿后输入亮度与输出灰阶的关系曲线图。

图2为传统的CRT的输入灰阶与输出亮度间的特性关系曲线图。

图3为传统的CRT经信号补偿后输入亮度与输出亮度的关系曲线图。

图4为传统电视图像传输信号经补偿后输入亮度与输出灰阶的关系曲线图。

图5为等离子体平面显示器的输入灰阶与输出亮度间的特性关系曲线图。

图6为等离子体平面显示器的接收传统电视图像传输信号后，其输入亮度与输出亮度的关系曲线图。

图7为传统电视图像传输信号经补偿后输入亮度与输出灰阶的关系曲线图。

图8为等离子体平面显示器经逆转换补偿后，其输入灰阶与输出灰阶的关系曲线图。

图9为等离子体平面显示器的输入灰阶与输出亮度间的特性关系曲线图。

图10为等离子体平面显示器经逆转换的补偿后，其输入亮度与输出亮度的关系曲线图。

图11为误差扩散处理方法中，将一像点上的误差扩散到邻近8个像点上的示意图。

图12为误差扩散处理方法中，将一像点上的接收邻近8个像点上的误差的示意图。

图13为像点E与其邻近4个像点A、B、C、D的示意图。

图14为像点E接收其邻近四个像点A、B、C、D的误差的示意图。

图15为A、B、C、D四个像点上所乘的权值示意图。

图16为电视图像传输信号经反补偿后的示意图。

图17为电视图像传输信号经反补偿后，低灰阶处利用误差扩散处理方法前、后的比较示意图。

表2为原电视图像灰阶与电视图像传输信号经反补偿后等离子体平面显示器的电视图像灰阶的对照表2。

通常，为消除PDP在其低灰阶值范围内因电视图像传输信号灰阶数不足所造成的拟轮廓现象，一般均不用“误差扩散处理方法”(Error DiffusionImplementation)对输入PDP的电视图像传输信号进行补偿，在传统的误差扩散处理方法的处理过程中，必须先定义出误差值，该误差值的定义可参考表1，例如：一电视图像传输信号经模数信号转换电路转换后，再经反补偿处理，进行γ＝2.2的转换后，其灰阶值变为0.001295；由于，传统的PDP只能显示整数灰阶，因此该PDP上只能显示出灰阶0，此时误差值即为0.001295灰阶；同理，一电视图像传输信号经模数转换电路转换后，其灰阶30，再经γ＝2.2的反补偿处理后，其灰阶应变为2.30048，此时，由于PDP上所显示的灰阶为2，故其误差值即为0.30048。由以上所述可知，误差值的产生主要是因为传统PDP仅能显示整数灰阶，而无法显示小数部分的灰阶所致。

在该传统的误差扩散的计算过程中，主要是将PDP上每一个像点中所产生的误差值，扩散到其周围相邻的8个像点，如图11所示，同时每一个像点也接收由邻近8个像点传来的误误差值，如图12所示，由于每一个像点需接收邻近8个像点的误差值，使得原本在PDP对输入的电视图像传输信号进行反补偿时，应被舍去的小数点后的灰阶数值，因为邻近误差值的加入，而向小数点前进位(不致被舍去)。

由于，传统上，在将误差扩散处理方法应用到PDP上时，需考虑实际电路的运作可行性，一般均将原本应被扩散到邻近8个像点的误差扩散处理方法，改成吸收4个像点的误差值，如图13、图5b所示，亦即由像点E吸收邻近4个像点A、B、C及D的误差值，此外，为使误差扩散得到最佳的视觉效果，不同位置所产生的误差，必须给予一适当的权值(weighting)，目前多数文献针对该4个像点A、B、C、D所考虑的权值，分别为1/16、15/16、3/16、及7/16，如图15所示，故该像点E经该误差扩散法的运算后，其灰阶(P’)将如下列公式所示，为原本灰阶(P)加上误差函数Err(f)：

P’＝P+Err(f)                          (3)

其中：该误差函数Err(f)如下列公式所示，为邻近4个像点的误差值乘以其对应权值的总和：

Err(f)＝1/16Err(A)+5/16Err(B)+3/16Err(C)+7/16Err(D)    (4)

为比较在PDP上应用误差扩散法前后，其电视图像传输信号灰阶数值的差异，如图16所示，当电视图像传输信号经反补偿处理后，虽无法由图16所示的输入输出灰阶曲线图中明显看出应用误差扩散法前后，在整个灰阶范围内电视图像传输信号灰阶数值的差异；但在该灰阶曲线图中取其中输入灰阶范围0-80间的曲线加以放大，如图17所示，其中细线部分为电视图像经γ＝2.2反补偿处理转换后，其输入灰阶与输出灰阶之间的关系曲线，由细线部分可清楚发现：在低灰阶处有明显的不连续性，这一不连续性会造成低灰阶电视图像的拟轮廓现象；其中粗线部分则为电视图像经过了γ＝2.2反补偿处理转换，且利用误差扩散法对其进行运算处理后的关系曲线，由该粗线部分可观察到该曲线较为连续且平滑，故电视图像的拟轮廓现象显然已获有效改善。

由于，在实际应用上，欲将公式(3)、(4)所代表的误差扩散法应用到PDP的控制电路上，必须在该控制电路上加设一用以完成此项运算所须的乘法电路，导致该控制电路的线路的设计相当复杂，且在制造上困难度较高，造成电路制造上的诸多困难。

为解决上述的问题，本发明利用一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散处理方法，在该误差扩散处理过程中，可将传统以乘法表示的权值，改以非乘法方式表示，根据本发明的误差扩散处理，进行电路的设计及制作时，可以利用低成本且较简易的电路构成。在本发明中，如图13及图14所示，以像点E为例，为使误差扩散能得到最佳效果，使像点E吸收邻近4个像点A、B、C及D所产生的误差值，并给予各误差值一适当权值，则该误差函数Err(f)可以用下列公式表示：

Err(f)＝W1Err(A)+W2Err(B)+W3Err(C)+W4Err(D)    (5)

其中：W1、W2、W3、W4为非乘法函数的权值。

在本发明的一最佳实施例中，W1、W2、W3、W4为一整数的负次方，或整数的负次方和。若按上述的传统的方法，该4个像点A、B、C、D的权值分别为1/16、5/16、3/16及7/16，则W1、W2、W3及W4以一整数负次方或整数负次方的和表示，即：

W1＝1/16＝2^-4

W2＝5/16＝1/16+2/16+2/16＝1/16+1/4＝2^-4+2^-2

W3＝3/16＝1/16+2/16＝1/16+1/8＝2^-4+2^-3

W4＝7/16＝1/16+2/16+4/16＝1/16+1/8+1/4＝2^-4+2^-3+2^-2

如此，该误差函数Err(f)仍可以用下列公式表示：

Err(f)＝2^-4Err(A)+(2^-4+2^-2)Err(B)+(2^-4+2^-3)Err(C)+(2^-4+2^-3+2^-2)Err(D)    (6)

由公式(6)与公式(4)比较可发现：在公式(6)中以乘法表示的权值，完全被以加法表示的权值取代，如此，即可通过加法运算以成本较低及较简单的电路完成该误差扩散的运算，有效地避免原误差扩散处理方法中利用乘法运算所产生的问题。

由于在不同的时间状态下，该等离子体平面显示器会呈现出不同的画面，每一像点在不同的画面状态下所产生的误差也不一致，故在本发明的另一较佳实施例中，可在该误差扩散处理过程中，使该权值上可分别附加一时间函数的补偿值d1(t)、d2(t)、d3(t)、d4(t)，在进行误差扩散处理的过程中，可随时间变化，采用不同变化的权值。该误差函数Err(f)可以用下列公式表示：

Err(f)＝W1d1(t)Err(A)+W2d2(t)Err(B)+W3d3(t)Err(C)+W4d4(t)Err(D)    (7)

如此，该离子体平面显示器将可以最佳的方式显示电视图像。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何以本发明技术方案为核心的等效变换均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1、一种应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：在等离子体平面显示器对所接收的电视图像传输信号进行反补偿处理后，利用一误差扩散的方法将每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的一个以上的像点，同时使各像点也接收由邻近一个以上像点传来的误差值，并在该误差扩散的过程中，分别以一非乘法表示的权值，乘以相邻各像点的误差值，计算该误差扩散处理方法中各像点的误差函数。

2、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：该等离子体平面显示器由简易的加法电路完成该误差扩散的处理。

3、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：所述的权值为一整数的负次方序列。

4、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：所述的权值为一整数的负次方序列和。

5、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：该等离子体平面显示器上每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的8个像点，同时每一个像点亦接收由邻近8个像点传来的误差值。

6、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：该等离子体平面显示器上每一个像点所产生的误差值，扩散到其周围相邻的4个像点，同时每一个像点亦接收由邻近4个像点传来的误差值。

7、如权利要求1所述的应用于等离子体平面显示器上的误差扩散的方法，其特征在于：该权值上分别附加一时间函数的补偿值，在进行该误差扩散的处理过程中，随时间变化采用不同变化的权值。

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