CN1503964A - 显示装置和显示图像的方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示图像的方法，其中第一密度的图像像素在具有第二密度的显示像素的显示装置上显示出，每一图像像素包括子像素。每一显示像素具有至少两个空间上偏置的显示子像素。该显示子像素可分别显示出第一颜色和第二颜色。根据本发明，图像重新调整到具有第三密度的中间图像像素的中间图像，每一中间图像像素包括中间图像子像素，并且以相应强度显示出该显示子像素，该强度取决于相应的中间图像子像素。这样当显示屏使用不同图像标准时降低了图像的非自然信号。

Description

显示装置和显示图像的方法
本发明涉及一种显示图像的方法，该方法包括：提供第一密度的图像像素的步骤，每一图像像素包括子像素；提供具有第二密度的显示像素的显示装置的步骤，第二密度小于第一密度，并且每一显示像素包括两个空间上偏置的可分别显示出第一颜色和第二颜色的显示子像素；还包括以一强度显示出所述显示子像素的步骤，该强度取决于相应的图像子像素。
本发明还涉及一种用于实施该方法的显示装置。
本发明可用于在等离子显示板上显示图像以及在非常大的显示装置上显示图像，例如该显示装置带有的屏幕的对角线为几米。这种大的显示装置可包括带有不同的红、绿和蓝的发光二极管的屏幕。几个不同的图案可以用来在屏幕上分布发光二极管。一种构形例如是如图1所示的六边形构形。
开始段中所述的装置和方法由US5341153已知。在已知的方法中，红色显示子像素以一强度显示出，该强度是至少两个红色图像子像素的函数，该红色图像子像素延伸穿过在红色显示子像素的位置处居中的第一区域。该第一区域具有面积比第一显示子像素的面积大。绿色显示子像素以一强度显示出，该强度是至少两个绿色图像子像素的函数，该绿色图像子像素延伸穿过在绿色显示子像素的位置处居中的第二区域。该第二区域具有面积比第二显示子像素的面积大。蓝色显示子像素以一强度显示出，该强度是至少两个蓝色图像子像素的函数，该蓝色图像子像素延伸穿过在蓝色显示子像素的位置处居中的第三区域。该第三区域具有面积比第二显示子像素的面积大。该方法的缺点在于图像像素的第一密度和显示像素的第二密度之间的比例因数是非整数值。在这种情况下，图像像素与红、绿、蓝显示像素即发光二极管的位置之间的关系随导致显示出的图像中的复杂计算或非自然信号的图像像素的位置而变化。因此，选择整数值的比例因数。在给定构成发光二极管屏幕的模块结构可能性和不同的显示标准(例如NTSC、PAL、VGA、SVGA、XVGA)的情况下，这限制了相对于显示屏的分辨率和/或尺寸的灵活性。模块化的发光二极管屏幕可使用例如由32×32发光二极管组成的模块来组装。
本发明的目的在于提供一种在具有预定分辨率和/或尺寸并使用不同显示标准的显示装置上显示出图像质量提高的图像的方法。该目的通过本发明的方法得以实现，该方法的特征在于该方法还包括：在显示步骤之前，将第一图像像素的第一密度重新调整到中间图像像素的第三密度的步骤，每一中间图像像素包括中间图像子像素；以及由预定数量的相应中间图像子像素来确定显示子像素的步骤。这允许选择适当的比例因数，以用于由中间图像子像素获得显示像素。另一优点是：这些比例因数使得由中间子像素确定显示子像素的步骤可通过使用简单的计算来实施。这导致使用现存的定标电路的简单的硬件实现，该电路只能在矩形网格中进行过滤操作，以用于从该图像转变成中间图像。权利要求所述的该方法使得对于使用不同的视频标准可应用预定的分辨率、像素构形和/或尺寸的显示屏，该显示屏可由几个显示模块制成，该显示模块由预定数量的发光二极管组成。
本发明的方法的优选实施例的特征在于，中间像素具有的密度高于显示像素。这样，可观察到显示装置的分辨率的提高。
本发明的方法的另一优选实施例的特征在于，显示子像素布置成显示网格，而所述中间图像像素布置成中间网格，并且第三密度和第二密度之间的比率由中间网格的最小点数的整数倍来确定，以描绘对应于显示子像素的该网格。这允许选择中间网格，以便对于一个选定的颜色，获得到最优的过滤器构形，以用于由中间子像素计算出显示子像素。
本发明的方法的另一优选实施例的特征在于，显示子像素布置成六边形的网格，并且中间像素的第三密度是3×2的整数倍。对于中间像素的该选择，用于由中间子像素确定显示子像素的两维过滤器对于显示屏的每一颜色是相同的，并且该两维过滤器可由单个处理器来实施。
本发明的另一目的在于提供一种在具有预定分辨率和/或尺寸并使用不同显示标准的显示屏上显示出图像质量提高的图像的显示装置。该目的通过本发明的装置得以实现，该装置的特征在于该显示装置还包括：用于将第一图像像素的第一密度重新调整到中间图像像素的第三密度的装置，每一中间图像像素包括中间图像子像素；以及该处理装置还布置成由预定数量的相应中间图像子像素来确定显示子像素。
参照以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面将清晰地呈现出来并详细解释。在附图中：
图1是发光二极管显示装置的方块图，
图2示出了显示屏的发光二极管的布置，
图3示出了显示像素中发光二极管的布置，
图4示出了中间网格和显示装置的第一示例的中间网格，
图5示出了对于第一示例的过滤器环境，
图6示出了中间网格和显示装置的第二示例的中间网格，和
图7示出了对于第二示例的过滤器环境。
图1是显示装置1的方块图，该显示装置包括用于提供输入图像11的图像源3，输入图像包括第一密度的显示像素。图像源3可以是个人计算机或电视。输入图像11的每一图像像素包括三个分别为红色、绿色和蓝色的子像素。图像源3连接到缩放器(scaler)5，该缩放器用于将带有第一密度的第一图像像素的输入图像的重新调整成带有第三密度的中间图像像素的中间图像13。每一中间像素包括红色、绿色和蓝色的三个中间子像素。缩放器5经处理装置15连接到显示屏。显示屏9包括多个具有第二密度的显示像素。每一显示像素包括具有空间偏置的三个子像素。单个像素的每个子像素由发光二极管形成，该发光二极管分别发射出红色、绿色和蓝色光中的一种光。
图2示出了六边形网格形式的发光二极管的布置20。红、绿和蓝的发光二极管R，G，B的布置称为正三角倒三角(DeltaNabla)布置。
图3示出了显示像素中三种颜色的子像素或发光二极管的布置30。图3的上半部示出了红、绿和蓝的发光二极管R，G，B的正三角倒三角布置。图3的下半部示出了正三角倒三角布置导致的显示像素31、32、33、34的矩形网格。该矩形网格可对应于图3中正方形31、32、33、34所示的输入图像的像素。然而，为了降低成本，红、绿和蓝发光二极管通常具有比输入图像中的图像像素低的密度。在红、绿和蓝发光二极管之间还具有空间偏置。该偏置取决于显示子像素的颜色和像素位置，并且该偏置导致带颜色的图像非自然信号。为了补偿该偏置，通过过滤处理单元7中的输入图像的像素来确定显示子像素。
此外，显示屏可由多个模块组装成，该模块由例如32×32的发光二极管组成。显示屏可由例如384(水平)×288(垂直)的模块组成。这些32×32的模块的不同组合使得显示屏9的分辨率和/或尺寸适于不同的内侧和外侧应用的观察状态。
为了增加屏幕尺寸的适应性和显示屏的分辨率，缩放器5将带有第一密度的图像像素的输入图像11的重新调整成带有第三密度的中间像素的中间图像13。优选的是，中间像素的第三密度大于图像像素的第一密度。中间像素的第三密度和显示像素的第二密度的比率是中间网格的最小点数的整数倍，以描绘带有中间网格的显示屏9的显示网格。
在第一示例中，红、绿和蓝的显示子像素通过不同的两维过滤器从中间图像13的红、绿和蓝的中间子像素中计算出。
图4示出了用于显示装置1的显示屏的第一示例的中间像素41、42、43、44、45和46的网格以及显示子像素R、G、B的网格。红、绿和蓝中间子像素R、G、B的网格由两个正交方向上带有偏置的两个矩形中间网格来表示。在该示例中，绿色子像素的显示网格是六边形网格，其通过沿X方向的单个点和沿Y方向的中间矩形网格的两个点来描述。相应的红色和兰色子像素的显示网格是六边形网格，其通过沿X方向的中间矩形网格的三个点和沿Y方向的两个点来描述。对于各自红、绿和蓝显示像素的采样函数是：
     R六边形的＝R(x，y)(Δ2Δx，Δy(x-Δx/3，y)+Δ2Δx，Δy(x+2Δx/3，y))
     G六边形的＝G(x，y)(Δ2Δx，Δy(x，y)+Δ2Δx，Δy(x+Δx，y+Δy/2))
     B六边形的＝B(x，y)((Δ2Δx，Δy(x+Δx/3，y)+Δ2Δx，Δy(x-2Δx/3，y+Δy/2))其中ΔΔx，Δy(x，y)表示两维采样函数，x，y表示显示网格中的坐标系，以及Δx，Δy表示显示网格中分别沿水平和垂直方向的间距。
在该示例中，间距Δx，Δy等于显示像素沿相应的正交方向占据的区域的两个相邻中心的距离。
为了改善图像质量，中间网格的第三密度和显示网格的第二密度之间的比率应该是中间网格的点数的整数倍，以描绘带有中间网格的显示像素的六边形网格。在该示例中，可使用1×2的整数倍，例如2×2或3×2。
图5示出了用于获得绿色显示子像素G1、蓝色显示子像素B1和红色显示子像素R1的过滤器的相应的两维环境的系数。在该示例中，中间网格的像素的位置与显示网格中的绿色显示子像素的位置对称。所以，对于绿色显示子像素的两维过滤器围绕该子像素居中设置并被最优地选择。相应的红色和蓝色中间子像素的位置与显示网格中的相应的红色和蓝色显示子像素的位置不对称。所以，对于相应的红色和蓝色的显示像素的两维过滤器是不同的。因为视觉对于绿色更敏感，两维过滤器几何形状的这种选择导致了感觉上改善的图像质量。
图6示出了显示装置的第二示例的中间像素61、62、63、64、65和66的网格以及显示子像素R、G、B的第三网格。在该示例中，显示网格是六边形网格，其通过沿X方向的第三中间网格的三个点和沿Y方向的两个点来描述，对于红、绿和蓝(RGB)的采样函数可导出的是：
    RGB六边形的＝R(x，y)(Δ2Δx，Δy(x-Δx/3，y)+Δ2Δx，Δy(x+2Δx/3，y+Δy/2))
    +G(x，y)((Δ2Δx，Δy(x，y)+Δ2Δx，Δy(x+Δx，y+Δy/2))+
    B(x，y)((Δ2Δx，Δy(x+Δx/3，y)+Δ2Δx，Δy(x-2Δx/3，y+Δy/2))其中ΔΔx，Δy(x，y)表示两维采样函数，x，y表示显示网格中的坐标系，以及Δx，Δy表示分别沿水平和垂直方向的间距。
在第二示例中，间距Δx，Δy等于显示像素占据的区域的两个相邻中心的距离。
中间像素的矩形网格由第二两维采样函数ΔΔx/3，Δy/2(x，y)来描述。在该第二示例中，中间像素的第三密度和显示像素的第二密度之间的比率应该等于中间网格的点数的整数倍，以使用中间网格来描绘六边形的显示网格。中间像素的密度和显示像素的密度之间的比率则应该为3×2的整数倍，例如3×4或6×2。
图7示出了用于获得绿色显示子像素、红色显示子像素和蓝色显示子像素的过滤器的相应的两维环境的系数。在该实施例中，中间网格的各自红、绿和蓝的子像素的位置与显示网格中的各自红、绿和蓝的显示子像素的位置重合。所以，对于所有显示子像素R、B和G的两维过滤器是相同的，并且该过滤器可由单个处理器例如通常已知的可编程门阵列来实施。此外，对于给定显示图像和中间图像的第二和第三密度，中间网格的红和蓝子像素的位置与显示网格中的各自红和蓝发光二极管70的位置重合，以减低非自然信号。
应当注意到，上述实施例用于解释本发明，而不是限定本发明。并且本领域的普通技术人员在不脱离权利要求书的范围内可设计出许多替代方案。在权利要求书中列举了几个装置，这些装置可通过硬件的同一个部件来实施。本发明优选应用在大屏幕显示器和其它矩阵显示器(数字的微镜式装置、等离子显示板(PDP)、PALC显示器以及液晶显示器等)中。

Claims (5)

1.一种显示图像的方法，该方法包括：提供第一密度的图像像素的步骤，每一图像像素包括子像素；提供具有第二密度的显示像素的显示装置的步骤，该第二密度小于该第一密度，并且每一显示像素包括两个空间上偏置的可分别显示出第一颜色和第二颜色的显示子像素；还包括以一强度显示出所述显示子像素的步骤，所述强度取决于相应的图像子像素，
其特征在于，该方法还包括：在显示步骤之前，
将第一图像像素的第一密度重新调整到中间图像像素的第三密度的步骤，每一中间图像像素包括中间图像子像素；以及
由预定数量的相应中间图像子像素来确定所述显示子像素的步骤。
2如权利要求1所述的方法，其特征在于，中间像素具有的密度高于显示像素的密度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示子像素布置成显示网格，而所述中间图像像素布置成中间网格，并且所述第三密度和所述第二密度之间的比率由中间网格的最小点数的整数倍来确定，以描绘对应于所述显示子像素的该网格。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述显示子像素布置成六边形的网格，并且中间像素的第三密度是3×2的整数倍。
5.一种显示装置，其包括：
用于提供第一密度的图像像素的装置，每一图像像素包括图像子像素；
具有第二密度的显示像素的显示屏，所述第二密度小于所述第一密度，每一显示像素包括两个空间上偏置的可分别显示出第一颜色和第二颜色的显示子像素；以及用于以一强度显示出所述显示子像素的处理装置，所述强度取决于相应的图像子像素，其特征在于，
该显示装置包括用于将第一图像像素的第一密度重新调整到中间图像像素的第三密度的装置，每一中间图像像素包括中间图像子像素；以及
该处理装置还布置成由预定数量的相应中间图像子像素来确定所述显示子像素。
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