CN1462423A - 处理在显示装置上显示的视频图像数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及等离子显示板控制的两种新的预处理。等离子体技术有降低灰度级描绘的缺点。这是由于与CRT不同，那里的亮度与所加的阴极电压的近似平方成正比，而在PDP中，亮度与其中的放电脉冲数是线性关系。所以，在子域编码进行之前，要在输入视频信号分量R、G、B上加一个近似平方的消除灰度系数函数。要求对8位视频数据截尾，所以消除灰度系数函数的效果不能完全维持。特别是在眼睛敏感度的低视频电平区域，灰度级描绘较差。根据本发明，建议使用一种新的适用于PDP特性的高频抖动技术，以改善灰度级描绘。这种修正包括可单独或组合使用的三种高频抖动特征，它们是：基于单元的高频抖动，即对一个象素的每一彩色分量R、G、B施加离散的高频抖动数；基于对象/区域的高频抖动，即根据视频图像中的区域/对象，形成可任意使用的高频抖动数组；根据视频信号电平，形成可任意使用的高频抖动数组。

Description

处理在显示装置上显示的视频图像数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及在显示装置上显示的视频图像数据的处理方法和装置。更具体地，本发明密切涉及一种用来改善图像的图像质量的视频处理，这些图像，显示在矩阵显示器例如等离子显示板(PDP)或其他显示装置上，其中，象素值对显示器上相应的细小光脉冲数的产生起控制作用。
背景技术
目前，等离子体技术可以实现大尺寸(超出阴极射线管的限制)和没有任何视角约束的很有限厚度的平面彩色显示板。
参考欧洲最新一代TV，已经做了大量工作改善电视图像质量。因此，像离子体电视的新技术不得不提供与标准的TV技术同样好或更好的图像质量。一方面，等离子体技术可以提供“无限制”的屏幕尺寸，有吸引的厚度……，但另一方面，它所产生的新型赝像将会降低图像质量。
大多数赝像与CRT TV图像不同，因为人们经常无意地习惯看老的TV赝像，所以这些新赝像就更为显目。
等离子显示板(PDP)使用的是只能“ON”(“开”)或“OFF”(“关”)的放电单元的矩阵阵列。不像CRT或LCD(液晶显示器)那样通过光发射的模拟控制表示灰度级，PDP是通过调制每一帧的光脉冲(维持脉冲)数来控制灰度级的。这个时间调制将在对应于眼睛时间响应的周期中由眼睛进行积分。
因为视频幅度确定了发生在给定频率上的光脉冲数，较高的幅度意味着较多的光脉冲因而较长的“ON”时间。因此，这种调制也被称为PWM，即脉冲宽度调制。
这种PWM导致一个PDP图像质量问题：灰度级描绘的质量较差，特别是在图像较暗的区域。这是由于这样的事实，即显示的亮度与脉冲数是线性关系，而眼睛对噪声的响应及其敏感度不是线性关系。眼睛对较暗的区域比对较亮的区域更为敏感。这意味着即使新式的PDP能为每个彩色分量R，G，B(红、绿、蓝)显示例如255个离散的视频电平，但在较暗区域的量化误差也是很显著的。再有，在PDP显示器中，所要求的消除灰度系数(degamma)函数增加了视频暗区的量化噪声，引起明显的分辨率不足。
已知的某些解决方法利用高频抖动方法减轻量化噪声的感受性。但这些解决方法并没有针对显示器和显示影像的性质。文献中提出的高频抖动方法主要是在改善非移动的黑白图像(电视传真应用和报纸照片描绘)的质量方面发展。所以，如果将同样的高频抖动算法直接应用于PDP，所获得的结果并不是最佳的。
发明内容
为克服减少的灰度级描绘的缺点，本发明提供一种适用于PDP中的些特殊问题的高频抖动技术。
为获得较好的灰度级描绘，在载断至最后的灰度级幅度位分辨率之前，在视频信号上加上高频抖动信号。如前所述，高频抖动本身在技术文献中是一种众所周知的技术，用于降低由于被显示的分辨位数的减少而导致的量化噪声的影响。利用高频抖动，在现有的视频电平之间加上一些人为的电平。这样可改善灰度级描绘，但在另一方面，也增加高频率、低幅度的高频抖动噪声，这种噪声对只处于较短观看距离的观察者来说是明显的。
根据本发明的解决方法，在PDP特制产品中采用高频抖动信号，以便获得最佳化的灰度级描绘，同时高频抖动噪声最低。有三种具体的技术，它们可以单独地或组合地应用于最佳化，它们是：
-基于单元的高频抖动：适用于等离子显示器的单元结构。
-基于对象的高频抖动：适用于被显示的视频图像结构。
-基于幅度的高频抖动：适用于被显示的视频图像中象素或像素区的幅度电平。
基于单元的高频抖动，是加上一个高频抖动信号，它是为每一等离子单元(每一象素有三个单元R，G，B)而不是为每一象素确定的。这使高频抖动噪声对观察者来说，变得精细而不那么显眼。
基于对象的高频抖动的意思是，只为一定的图像内容的对象加上高频抖动信号，或者对显示的对象的位分辨率，采用可任意使用的高频抖动数的组。换句话说，用于高频抖动数的位分辨率被做得与显示对象的位分辨率相适应。下面将用两个例子帮助阐明这个想法：
1.OSD(屏幕显示)几乎都是每一彩色分量R、G、B的具有4位分辨率产生的。这表示显示器灰度分辨率(每一彩色分量R，G，B为8位)，足以正确描绘这类OSD，所以，加上高频抖动信号只会增加高频抖动噪声，而不会带来明显的好处。
2.如果一个PC图形卡被连接至等离子显示器，例如为256个彩色模式，加上高频抖动信号也是无用的。每一彩色分量R、G、B的位分辨率在这种模式中也是很低的。使用高频抖动技术不会改善灰度级描绘。这就像图形卡串加上自己的高频抖动信号，以补偿减少的彩色数目。
基于幅度的高频抖动的意思是，将可任意使用的高频抖动数组做成视频信号分量的函数。换句话说，这里表示的是高频抖动的位分辨率被做得与视频信号分量的幅度相适应。与较小(较暗)的视频值相反，在应用平方的消除灰度系数函数时较大的视频值不损失位分辨率。因此，高频抖动位数可随幅度的函数而减小。
附图说明
本发明的示范实施例显示在附图中，并在下面的描述中作更详细的解释。
图1示出以子域中的小脉冲激话等离子单元；
图2示出基于象素和基于单元的抖动；
图3示出基于三维单元的抖动图形；
图4显示在PDP中本发明的电路装置的方块图。
具体实施方式
在图1中，以图解示例说明在等离子显示板上产生光的一般概念。如前所述，等离子单元只能被接通或关断。因此，在等离子单元被接通时的一些小脉冲处就产生光。通过调制每帧周期的小脉冲数产生不同的颜色。为此，帧周期被划分为所谓子域SF。每个子域SF已经分配了专门的加权，该加权决定这个子域SF中产生多少个光脉冲。光的产生受子域码字控制。子域码字是一个控制子域激活和失活的二进制数。被置1的每一位激活相应的子域SF，被置0的每一位使相应的子域SF失效。在被激活的子域SF中，被分配的光脉冲数将被产生。在失活的子域中，将没有光产生。具有12个子域的典型的子域结构表示在图1中。子域加权在图的上部列出。
图示的帧周期稍长于全部子域周期连在一起的周期。其原因是，对于非标准视频源，视频行可能是易受抖动的，为确保所有子域SF能填入抖动的视频行中，则所有子域SF的时间总量应稍短于标准视频的周期。
为了简明，在这里给出术语子域的定义：子域是一个时间周期，其中，就每个单元依次安排如下：
1.有一个写/寻址周期，其中，单元要么以高电压引向激励状态，或者以低电压引向中性状态。
2.有一个维持周期，其中，气体放电形成短电压脉冲，该脉冲引起相应的短发光脉冲。当然，只有前面已被激励的单元才产生发光脉冲。在中性状态下的单元中没有气体放电。
3.有一擦除周期，其中，单元的电荷被消除。
如前所述，等离子利用PWM(脉冲宽度调制)来产生不同灰度的色调。与CRT相反，在CRTs中，亮度近似地与阴极电压成平方关系，而在PDP中，亮度与放电脉冲数成线性关系。因此，在PWM之前，近似平方的消除灰度系数函数就要加到输入的视频信号分量R，G，B上。
输入视频数据上的这个消除灰度系数函数的效果表示在下表中，这里，应用平方的消除灰度系数函数(以16位分辨率进行计算)。在将平方的消除灰度系数函数加到输入视频数据之后，在下一列中，描述这个消除灰度系数函数的效果。这一列的数是前一列数的平方除以255并舍去尾数后所得结果。这样做，确保输出视频范围和输入视频范围是相同的。
  8位输入视频数据(X) 16位De-gam消除灰度系数ma数据(X**2) 8位输出视频数据(X**2/255) 11位消除灰度系数数据(X**2/32)   8位输入视频数据(X)  16位消除灰度系数数据(X**2) 8位输出视频数据(X**2/255) 11位消除灰度系数数据(X**2/32)
    0     0     0     0     128   16384     64     512
    1     1     0     0     129   16641     65     520
    2     4     0     0     130   16900     66     528
    3     9     0     0     131   17161     67     536
    4     16     0     0     132   17424     68     544
    5     25     0     0     133   17689     69     552
    6     36     0     1     134   17956     70     561
    7     49     0     1     135   18225     71     569
    8     64     0     2     136   18496     72     578
    9     81     0     2     137   18769     73     586
    10     100     0     3     138   19044     74     595
    11     121     0     3     139   19321     75     603
    12     144     0     4     140   19600     76     612
    13     169     0     5     141   19881     77     621
    14     196     0     6     142   20164     79     630
    15     225     0     7     143   20449     80     639
    16     256     1     8     144   20736     81     648
    17     289     1     9     145   21025     82     657
    18     324     1     10     146   21316     83     666
    19     361     1     11     147   21609     84     675
    20     400     1     12     148   21904     85     684
    21     441     1     13     149   22201     87     693
    22     484     2     15     150   22500     88     703
    23     529     2     16     151   22801     89     712
    24     576     2     18     152   23104     90     722
    25     625     2     19     153   23409     91     731
    26     676     2     21     154   23716     93     741
    27     729     2     22     155   24025     94     750
    28     768     3     24     156   24336     95     760
    29     841     3     26     157   24649     96     770
    30     900     3     28     158   24964     97     780
    31     961     3     30     159   25281     99     790
    32     1024     4     32     160   25600     100     800
    33     1089     4     34     161   25921     101     810
    34     1156     4     36     162   26244     102     820
    35     1225     4     38     163   26569     104     830
    36     1296     5     40     164   26896     105     840
    37     1369     5     42     165   27225     106     850
    38     1444     5     45     166   27556     108     861
    39     1521     5     47     167   27889     109     871
    40     1600     6     50     168   28224     110     882
    41     1681     6     52     169   28561     112     892
    42     1764     6     55     170   28900     113     903
    43     1849     7     57     171   29241     114     913
    44     1936     7     60     172   29584     116     924
    45     2025     7     63     173   29929     117     935
    46     2116     8     66     174   30276     118     946
    47     2209     8     69     175   30625     120     957
    48     2304     9     72     176   30976     121     968
    49     2401     9     75     177   31329     122     979
    50     2500     9     78     178   31684     124     990
    51     2601     10     81     179   32041     125     1001
    52     2704     10     84     180   32400     127     1012
    53     2809     11     87     181   32761     128     1023
    54     2916     11     91     182   33124     129     1035
    55     3025     11     94     183   33489     131     1046
    56     3136     12     98     184   33856     132     1058
    57     3249     12     101     185   34225     134     1069
    58     3364     13     105     186   34596     135     1081
    59     3481     13     108     187   34969     137     1092
    60     3600     14     112     188   35344     138     1104
    61     3721     14     116     189   35721     140     1116
    62     3844     15     120     190   36100     141     1128
    63     3969     15     124     191   36481     143     1140
    64     4096     16     128     192   36864     144     1152
    65     4225     16     132     193   37249     146     1164
    66     4356     17     136     194   37636     147     1176
    67     4489     17     140     195   38025     149     1188
    68     4624     18     144     196   38416     150     1200
    69     4761     18     148     197   38809     152     1212
    70     4900     19     153     198   39204     153     1225
    71     5041     19     157     199   39601     155     1237
    72     5184     20     162     200   40000     156     1250
    73     5329     20     166     201   40401     158     1262
    74     5476     21     171     202   40804     160     1275
    75     5625     22     175     203   41209     161     1287
    76     5776     22     180     204   41616     163     1300
    77     5929     23     185     205   42025     164     1313
    78     6084     23     190     206   42436     166     1326
    79     6241     24     195     207   42849     168     1339
    80     6400     25     200     208   43264     169     1352
    81     6561     25     205     209   43681     171     1365
    82     6724     26     210     210   44100     172     1378
    83     6889     27     215     211   44512     174     1391
    84     7056     27     220     212   44944     176     1404
    85     7225     28     225     213   45369     177     1417
    86     7396     29     231     214   45796     179     1431
    87     7569     29     236     215   46225     181     1444
    88     7744     30     242     216   46656     182     1458
    89     7921     31     247     217   47089     184     1471
    90     8100     31     253     218   47524     186     1485
    91     8281     32     258     219   47961     188     1498
    92     8464     33     264     220   48400     189     1512
    93     8649     33     270     221   48841     191     1526
    94     8836     34     276     222   49284     193     1540
    95     9025     35     282     223   49729     195     1554
    96     9216     36     288     224   50176     196     1568
    97     9409     36     294     225   50625     198     1582
    98     9604     37     300     226   51076     200     1596
    99     9801     38     306     227   51529     202     1610
    100     10000     39     312     228   51984     203     1324
    101     10201     40     318     229   52441     205     1638
    102     10404     40     325     230   52900     207     1653
    103     10609     41     331     231   53361     209     1667
    104     10816     42     338     232   53284     211     1682
    105     11025     43     344     233   54289     212     1696
    106     11236     44     351     234   54756     214     1711
    107     11449     44     357     235   55225     216     1725
    108     11664     45     364     236   55696     218     1740
    109     11881     46     371     237   56169     220     1755
    110   12100     47     378   238  56644     222     1770
    111   12321     48     385   239  57121     224     1785
    112   12544     49     392   240  57600     225     1800
    113   12769     50     399   241  58081     227     1815
    114   12996     50     406   242  58564     229     1830
    115   13225     51     413   243  59049     231     1845
    116   13456     52     420   244  59536     233     1860
    117   13689     53     427   245  60025     235     1875
    118   13924     54     435   246  60516     237     1891
    119   14161     55     442   247  61009     239     1906
    120   14400     56     450   248  61504     241     1922
    121   14641     57     457   249  62001     243     1937
    122   14884     58     465   250  62500     245     1953
    123   15129     59     472   251  63001     247     1968
    124   15376     60     480   252  63504     249     1984
    125   15625     61     488   253  64009     251     2000
    126   15876     62     496   254  64516     253     2016
    127   16129     63     504   255  65025     255     2032
如开头的8位输出视频数据列中的数值所看到的，对比较小的输入值来说，许多输入电平被映像为相同的电平。这是因为除以255，并且舍去尾数。换句话说，对于较暗的区域，量化级高于与非线性量化相应的较主同区域。具体地说，小于16的数值全部被映象为0(这相应于视频信号处理中不可接受的4位视频数据分辨率)。
高频抖动是为了避免由于截尾而松动幅度分辨率位的已知技术。这种技术只是在截断步骤之前如果可获得所需的分辨率时才起作用。然而，这是本申请的情况，因为在消除灰度系数操作之后的视频数据具有16位的分辨率，并且在相应的列中，没有两个相同的数值。高频抖动在原理上能够恢复由截尾所损失的那么多的位。但是，高频抖动噪声频率降低，因此，随着高频抖动位数而变得更加显著。
1位高频抖动相当于将有效输出电平数乘以2，2位高频抖动相当于将有效输出电平数乘以4，3位高频抖动相当于将有效输出电平数乘以8。
考察上面的表，特别是输入值小于16的，揭示出至少要求3位高频抖动，以重现更正确地反映‘CRT’显示装置所要求的灰度级描绘的256个视频电平。
在上面的表中，以11位消除灰度系数数据开头的列包含从消除灰度系数单元的输出数据。这些数值是以16位消除灰度系数数据开头的列中的数值除以32或者更合适地说截去5位而获得的。后面将解释这些数值在高频抖动处理中如何应用。
下面，将详细解释基于单元的高频抖动。
基于单元的高频抖动，是将高频抖动数加至每一显示板单元，而不是通常做的那样加至每一显示板象素。显示板象素由三个单元组成：红、绿和蓝色单元。基于单元的高频抖动的优点是使高频抖动噪声精细，因而使它对观看者来说不那么显眼。
因为高频抖动图形以单元方式定义，所以不可能使用误差扩散这样的技术，以避免一个单元扩散至不同色的邻近单元，而使图像染色。这不是一个大的缺点，因为已观察到，有时在截断误差和属于视频信号的移动图形之间有不希望的低频移动干扰。误差扩散在静止图像的情况下最起作用。
根据本发明，建议使用静态三维高频抖动图形，而不使用误差扩散。
图3示出这种图形的一个例子。在这个例子中使用3位高频抖动。这表示高频抖动数值为0至7。静态3维高频抖动图形由4*4*4单元(4行，每行4单元，重复取自4帧)立方体确定。要注意，这个实施例只是一个范例，在本发明的其他实施例中，高频抖动的位数以及高频抖动图形的大小和类型都是能改变的。
使用3位高频抖动要求消除灰度系数操作用超过最后分辨率的3位进行。最后的分辨率被给定为8位分辨率。所以子域编码范围是从0至255。消除灰度系数操作的输出范围也就应该是从0至2040。要注意，3位高频抖动的最大高频抖动数是7。如果这个数被加到2040，结果是2047，这是最高可能的11位二进制数％11111111111。比2040稍低一些的值，例如2032也能使用。这有优点，即相应的值能简单地由16位消除灰度系数数据截去5个最低有效位而得。
某些其他例子：如果子域编码范围是从0至175，消除灰度系数操作的输出范围应该是从0至1400；最后，如果编码范围是从0至127，输出范围应该是从0至1016。对于每一显示板单元和每一帧，相应的高频抖动图形数值加至消除灰度系数函数的输出，从而截断至最终的位数。
表示在图3中的3位高频抖动图形是静态的。这意味着它被重复地用于整个显示板。从图3可看出，高频抖动图形在显示板的水平方向上重复。但是，它也相应地在垂直方向和时间方向上重复。
要注意，所建议的图形，当随时间被积分时，对于整个显示板的单元总是给出相同的数值。如果不是这种情况，在某些环境下，一些单元可能采集到与其他单元相比的幅度偏差，这就相当于一个不希望的固定的虚假静态图形。
下面，比较详细地说明本发明基于对象的高频抖动原理。基于对象的高频抖动，对应于修改高频抖动的位数而作为显示的对象的函数。为了这个目的，规定不同的掩码位图形作为高频抖动位分辨率的选择器。例如，如果基于对象的高频抖动与基于单元高频抖动相组合，不同高频抖动位分辨率的实现能够完成如下。
由图3所示的高频抖动图形保持原样不变。也就是说，如同在高频抖动处理开始之前，高频抖动数具有3位分辨率。这是本实施例中最高可能的位分辨率。为了实现3位、2位、1位和0位的4种不同的位分辨率，确定4种不同的掩码数值。它们是：
3位高频抖动→masko＝％111＝7H
2位高频抖动→masko＝％110＝6H
1位高频抖动→masko＝％100＝4H
0位高频抖动→masko＝％000＝OH
这些掩码位图形通过布尔运算被加至高分辨率高频抖动数上。这能以一些例子作最好的解释。在下列示例中，布尔运算是逻辑“与”操作。
             3位高频抖动
    高频抖动数     掩码位图形     结果
    ％111     ％111     ％111
    ％110     ％111     ％110
    ％101     ％111     ％101
    ％100     ％111     ％100
    ％011     ％111     ％011
    ％010     ％111     ％010
    ％011     ％111     ％001
    ％000     ％111     ％000
             2位高频抖动
    高频抖动数     掩码位图形     结果
    ％111     ％110     ％110
    ％110     ％110     ％110
    ％101     ％110     ％100
    ％100     ％110     ％100
    ％011     ％110     ％010
    ％010     ％110     ％010
    ％001     ％110     ％000
    ％000     ％110     ％000
              1位高频抖动
    高频抖动数     掩码位图形     结果
    ％111     ％100     ％100
    ％110     ％100     ％100
    ％101     ％100     ％100
    ％100     ％100     ％100
    ％011     ％100     ％000
    ％010     ％100     ％000
    ％001     ％100     ％000
    ％000     ％100     ％000
        0位高频抖动
    高频抖动数     掩码位图形     结果
    ％111     ％000     ％000
    ％110     ％000     ％000
    ％101     ％000     ％000
    ％100     ％000     ％000
    ％011     ％000     ％000
    ％010     ％000     ％000
    ％001     ％000     ％000
    ％000     ％000     ％000
从3位高频抖动表清楚地看出，加上掩码位图形不影响高频抖动的数值。它们保持不变，因此，3位高频抖动如所希望的被保留。
从2位高频抖动清楚地看出，加上掩码位图形后，将3位高频抖动数值转换为2位高频抖动数值。结果形成只有4种不同的输出值对应所要的2位高频抖动。
从1位高频抖动清楚地看出，加上掩码位图形后，将3位高频抖动数值转换为1位高频抖动数值。结果形成只有2种不同的输出值对应所要的1位高频抖动。
从0位高频抖动清楚地看出，加上掩码位图形后，将3位高频抖动数值转换为0位高频抖动数值。每位输入高频抖动数值被转换成0对应所要的0位高频抖动。
具有掩码位图形的高频抖动的位分辨率选择具有这样的优点，即对于高频抖动图形和不同的算法不必用不同的表格。因而，所提出的解决办法是很有效率的。
在实际应用中，OSD插入用0位高频抖动进行编码，而视频图像用3位高频抖动进行编码。如果等离子显示板用作计算机的监视器，则窗口边框和图标以及文档可用0位高频抖动显示，而带有运动图像(视频景物)的壁纸和窗口，例如，AVI(视听交互)文件或MPG文件可能有1位、2位或3位高频抖动被启用。
如果视频图像已按MPEG-4(活动图像编码专家小组规范)编码，基于对象/区域的高频抖动能从这种编码中得到好处。MPEG-4为视频对象编码提供工具。这意味着视频景物中的不同对象独立编码。在本发明的另一实施例中，图像中的对象的高频抖动位数适用属于MPEG-4序列的对象的类型和位分辨率。例如常常是背景比图像的其余部分暗，并且对比度低。所以在这个区域应用3位高频抖动。前景常常比较亮，并且对比度更是比较强。所以在这个区域使用1位高频抖动更为适当。
当然，基于对象的高频抖动需要某种来自与视频对象有关的视频源的信息。这要求图像内容分析，而实现起来可能是很复杂的。如果在低费用的应用中，觉得这种图像内容分析的实现过于昂贵，那么，基于对象的高频抖动的低费用实现可被限制于：在屏幕显示插入的情况下关断高频抖动，而在图像的其余部分打开高频抖动。
下面，更详细地解释本发明的基于幅度的高频抖动原理。基于幅度的高频抖动对应修改高频抖动位数而作为视频分量信号幅度的函数。这可以用类似基于对象的高频抖动的方式来完成。也可以为不同的幅度范围规定一些掩码位图形，它们在对高频抖动数进行布尔运算时，用来选择相应的高频抖动位分辨率。
在视频技术中，视频信号分量值的范围通常是从0至255(8位码字)。这个范围被划分为例如4个区。范围和被分配的相应掩码位图形表示如下：
对于(0≤X＜32)，maska＝％111＝7H，
对于(32≤X＜64)，maska＝％110＝6H，
对于(64≤X＜128)，maska＝％100＝4H，
对于(128≤X≤255)，maska＝％000＝OH，
这里，X是输入视频分量R，G，B的幅度。
根据本发明的这个实施例，在高频抖动电路部分，输入视频信号分量将根据幅度范围分类，高频抖动数以3位分辨率从高频抖动图形中取出，用对应的掩码位图形进行逻辑“与”操作。其结果值再与视频信号分量相加。这种处理在每个单元中分别完成。相同的原理用于基于对象的高频抖动。
下面，将进一步详细解释三种不同的高频抖动技术，基于单元、基于幅度和基于对象的高频抖动是如何结合起来达到优化目的。
考虑以上3位高频抖动数的例子，一个综合的解决方案可以用以下的这些公式来描述：
Rout＝trunc[degamma[Rin]+(rdither[x，y，z]AND maska[Rin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
Gout＝trunc[degamma[Gin]+(gdither[x，y，z]AND maska[Gin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
Bout＝trunc[degamma[Bin]+(bdither[x，y，z]AND maska[Bin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
这里：
Rin表示红色输入视频信号分量R的视频电平，
Gin表示绿色输入视频信号分量G的视频电平，
Bin表示蓝色输入视频信号分量B的视频电平，
degamma[ ]表示11位分辨率的消除灰度系数函数。
maska[ ]表示基于幅度的掩码值，
masko[ ]表示基于对象的掩码值，
rdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于红色单元的，基于单元的高频抖动数，
gdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于绿色单元的，基于单元的高频抖动数，
bdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于蓝色单元的，基于单元的高频抖动数，
x表示显示板上的象素数，
y表示显示板上的行数，
z表示帧数，
trunc[ ]表示截取至8位分辨率，也就是说截下3位最低有效位。
因此，表达式：
(rdither[x，y，z]AND maska[Rin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]，
(gdither[x，y，z]AND maska[Gin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]，
(bdither[x，y，z]AND maska[Bin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]表示了将基于对象和幅度的高频抖动的掩码位图形结合之后而产生的高频抖动数。
下面的表中给出了这种计算的结果。表中只例举了三种输入值8、21、118的结果。这是因为将所有的结果列在纸上，不是件容易的事。然而高频抖动的效果已经很明显地表示在下面的表中。第一个表是关于3位高频抖动的例子。它表明，与没有高频抖动的实施例相比，由于有了高频抖动，在输入值为8时，其对应的输出值在两种情况下由0变成了1。当输入值为21时，与没有高频抖动的实施例相比，其对应的输出值在五种情况下由1变成了2。当输入值为118时，其对应的输出值在三种情况下由54变成了55。当然，随着输入值的增加，高频抖动的效果将逐渐减小，这是因为高频抖动值与输入值的比例减小了。
Maska＝masko＝％111＝3位高频抖动
8位输入视频数据 16位消除灰度系数数据 8位消除灰度系数数据 11位消除灰度系数数据 高频抖动数 8位输出视频数据
8 64 0 2     7     1
    6     1
    5     0
    4     0
    3     0
    2     0
    1     0
    0     0
21 441 1 13     7     2
    6     2
    5     2
    4     2
    3     2
    2     1
    1     1
    0     1
118 13924 54 435     7     55
    6     55
    5     55
    4     54
    3     54
    2     54
    1     54
    0     54
下面的表列出了2位高频抖动的计算结果。这里，由于所加的高频抖动数小了，所以，高频抖动的效果也变小了。然而，其区别仅仅在于，当输入值为18时，输出值只在四种情况下变化，输入值为118时，输出值只在两种情况下由54变成了55。
Maska＝masko＝％110＝2位高频抖动
8位输入视频数据 16位消除灰度系数数据 8位消除灰度系数数据 11位消除灰度系数数据 高频抖动数 8位输出视频数据
8 64 0 2     7     1
    6     1
    5     0
    4     0
    3     0
    2     0
    1     0
    0     0
21 441 1 13     7     2
    6     2
    5     2
    4     2
    3     1
    2     1
    1     1
    0     1
118 13924 54 435     7     55
    6     55
    5     54
    4     54
    3     54
    2     54
    1     54
    0     54
下面的表列出了1位高频抖动的计算结果。这里，当输入值为8和118时，高频抖动的效果已消失，但当输入值为21时，高频抖动效果依然存在，其对应的输出值在四种情况下从1变成了2。当然，对于其它一些输入值，比如说12，高频抖动效果仍然保持。
Maska＝masko＝％100＝1位高频抖动
 8位输入视频数据 16位消除灰度系数数据 8位消除灰度系数数据 11位消除灰度系数数据 高频抖动数 8位输出视频数据
8 64 0 2     7     0
    6     0
    5     0
    4     0
    3     0
    2     0
    1     0
    0     0
21 441 1 13     7     2
    6     2
    5     2
    4     2
    3     1
    2     1
    1     1
    0     1
118 13924 54 435     7     54
    6     54
    5     54
    4     54
    3     54
    2     54
    1     54
    0     54
图4给出了本发明的一个电路实现。R、G、B输入视频数据送到degam消除灰度系数单元10和高频抖动估算单元12。消除灰度系数单元10执行11位消除灰度系数函数运算，并将11位视频数据R、G、B送到输出端。高频抖动估算单元12计算出高频抖动数：DR用于红色，DG用于绿色，DB用于蓝色。为做到这一点，需要同步信号H和V来决定当前处理的是哪个象素，和哪一行、哪一帧是有效的。这些信息被用来寻址一个查询表，该表中存放着高频抖动图形。在这个单元中，R、G、B分量被用来估算出幅度掩码值maska。用于当前象素的基于对象的掩码值MO由视频源中的一个单元传送，例如MPEG4解码器。图中没有把这个单元表示出来。在这个单元不存在的情况下，可以用来自外部的OSD(光扫描装置)嵌入电路的快速空白信号来代替信号MO。根据上面讨论的公式，单元12还执行布尔运算。在计算单元11中，高频抖动数和消除灰度系数输出值被加在一起，截去其结果中的最低有效的3位，得出最终的输出值Rout、Gout和Bout。这些值被送到一个子域编码单元13，这个单元在控制单元16的控制下，进行子域编码。子域编码字被保存在存储器单元14中。对这个存储器单元的读写，也是由外部控制单元16来控制的。为了等离子显示板寻址，子域编码字被从存储器装置中读出，一行的所有编码字被集中起来，形成一个单一的、很长的编码，用来做行式PDP寻址。这在串行一并行转换单元15中进行。控制单元16产生PDP控制用的全部扫描和维持脉冲。它接收水平和垂直同步信号作为时间基准。
本发明尤其用在PDP中。等离子显示器普遍使用在消费电子产品中，例如电视机，也用作计算机的监视器。然而本发明的使用对于矩阵显示器也是合适的，其中，光发射也使用子域中的小脉冲控制，即用PWM原理控制光发射。

Claims (10)

1.一种处理在显示器上显示的视频图像数据的方法，所述显示器具有多个与视频图像象素的彩色分量相应的发光元件，其中，高频抖动方法被应用于视频数据，以细化视频图像中的灰度级描绘，其特征在于：高频抖动方法包括下列单独或组合使用的一个或多个特征：
基于单元进行高频抖动，即对一个象素的每一彩色分量R、G、B施加离散的高频抖动数；
根据视频图像中的区域/对象，形成可任意使用的高频抖动数组；
根据视频信号电平，形成可任意使用的高频抖动数组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于基于单元的高频抖动，视频图像被划分为若干段，并确定静态三维高频抖动图形，该图形在视频序列中重复使用，其中，第一维对应于视频行数，第二维对应于视频行段内的象素数，第三维对应于视频帧数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：以三位高频抖动数的位分辨率，以一段4行，每行4个象素，连续4帧的每一帧，确定静态三维高频抖动图形。
4.根据前面的权利要求之一所述的方法，其特征在于：对于基于区域/对象的高频抖动，有关不同的视频对象/区域的信息，从MPEG4数据流中取得。
5.根据前面的权利要求之一所述的方法，其特征在于：就高频抖动处理中可任意使用的高频抖动数的每一特定组，相应的掩码位图形被分配，它通过布尔运算确定高分辨率高频抖动数的哪些位被取作最后的高频抖动数。
6.根据前面的权利要求之一所述的方法，其特征在于：对于基于视频电平的高频抖动，视频电平的全范围被划分为若干段，对每一段，相应的掩码位图形被分配，它通过布尔运算确定高分辨率高频抖动数的哪些位被取作最后的高频抖动数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：整个视频电平范围从0至255被划分为4段，详细为0至31，32至63，64至127，和128至255，并相应地在各段范围使用下列位分辨率，即3位，2位，1位，0位，其中，位分辨率随着视频电平范围的增加而减小。
8.根据前面的权利要求之一所述的方法，其特征在于：下列公式应用于组合使用所有高频抖动特征：
Rout＝trunc[degamma[Rin]+(rdither[x，y，z]AND maska[Rin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
Gout＝trunc[degamma[Gin]+(gdither[x，y，z]AND maska[Gin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
Bout＝trunc[degamma[Bin]+(bdither[x，y，z]AND maska[Bin，x，y，z]AND masko[x，y，z])]
这里：
Rin表示红色输入视频信号分量R的视频电平，
Gin表示绿色输入视频信号分量G的视频电平，
Bin表示蓝色输入视频信号分量B的视频电平，
degamma[ ]表示11位分辨率的消除灰度系数函数。
maska[ ]表示基于幅度的掩码值，
masko[ ]表示基于对象的掩码值，
rdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于红色单元的，基于单元的高频抖动数，
gdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于绿色单元的，基于单元的高频抖动数，
bdither[ ]表示所使用高频抖动图形用于蓝色单元的，基于单元的高频抖动数，
x表示显示板上的象素数，
y表示显示板上的行数，
z表示帧数，和
trunc[ ]表示截取至特定的位分辨率，尤其是8位分辨率。
9.根据前面权利要求之一所述的方法，其特征在于所述方法应用于等离子显示器中的视频信号处理。
10.一种用于处理在显示器上显示的视频图像的装置，所述显示器具有多个与视频图像象素的彩色分量相应的发光元件，所述装置包括计算高频抖动数的高频抖动单元，所述高频抖动数被加至视频图像数据，以细化视频图像中的灰度级描绘，其特征在于：高频抖动单元根据下列单独或组合使用的一个或多个特征计算高频抖动数：
基于单元进行高频抖动数的计算，即对一个象素的每一彩色分量R、G、B施加离散的高频抖动数；
根据视频图像中的区域/对象，形成可任意使用的高频抖动数组；
根据视频信号电平，形成可任意使用的高频抖动数组。
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