CN1516863A - 在数字显示设备上显示视频图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在数字显示设备，特别是在等离子体显示板上显示视频图像的方法。依据本发明，该设备的单元在图像显示周期期间改变状态至多一次，并且该显示周期的子场具有两种类型。第一类型的子场同时寻址所述板的两个相邻行，而第二类型的子场单独地寻址所述的板中的每一行的单元。在特定情况下，在显示前对提供给单元的灰度等级进行修改。对于共用相同的第二类型的子场并且显示灰度等级A和B的两个相邻的单元，如果针对其所述单元的其中之一改变状态的第一子场是第一类型的第一类型的子场，则修改灰度等级的其中之一，即A或者B。

Description

在数字显示设备上显示视频图像的方法
技术领域
本发明涉及一种在数字显示设备上显示视频图像的方法，特别涉及一种等离子体显示板。更具体地说，本发明涉及一种单独寻址/保持和擦除型的等离子体显示板(此后被称为PDP)。
背景技术
由PDP技术可以获得大而且平的显示屏幕。PDP通常包括在其间限定了充满气体的空间的两块绝缘板(tile)，在所述空间中限定了由障壁限制的基本空间。每一个板设置有一个或者多个电极阵列。基本单元对应于基本空间，在所述基本空间的每一侧设置有至少一个电极。为了导通基本单元，通过在所述单元的等级之间施加电压，在对应的基本空间中产生放电。然后，所述的放电引起在基本单元中的UV(紫外线)辐射的发射。沉积在单元的隔壁上的磷光体将UV转换为可见光。
PDP的基本单元的工作周期对应于视频图像的显示周期。可以看到每一个单元或者处于导通状态或者处于截止状态。通过在期望将所述单元保持在这些状态的其中之一的时间内发出一连串被称为保持脉冲的脉冲，可以将所述的单元保持在该状态。通过发出还已知为寻址脉冲的较高的电脉冲，执行对单元的激发或者寻址。通过由阻尼放电消除所述单元内的电荷，执行对所述单元的消光或者擦除。为了获得不同的灰度等级，通过由子扫描或者子场调制所述单元连续导通和截止状态的持续时间，在对视频图像进行显示的持续时间上利用眼睛的时间积分现象。
图1示出了用于显示视频图像的子场的时间分布。依据国家的不同，图像的总显示时间T是16.6或者20ms。设置8个子场SS1到SS8，以便使用256中可能的灰度等级来显示图像。使用每一个子场在发光时间Ti内使单元导通或者截止，所述的发光时间Ti是基本时间To的倍数。此后，诸如Ti＝PTo中的整数p表示所讨论的子场的权重。子场的总持续时间包括对每一个子场特定的擦除时间Te、寻址时间Ta和发光时间Ti。寻址时间Ta可以被分为n个基本持续时间Tae，每一个基本持续时间Tae对应于对每一个行的寻址时间。图1中的交叉影线示出了针对每一个子场的发光时间。由Tmax表示的发光的最大持续时间对应于针对最大灰度等级的发光时间Ti的和，然后，T由以下等式给出：T＝m(Te+nTae)+Tmax，m表示图像显示周期的子场的数量。然而，在持续时间周期T上的发光分布造成了与人眼的时间积分相关联的几个问题，特别是画轮廓(contouring)的问题。
当图像中两个相邻区域具有拥有无关联的发光时间的非常相似的灰度等级，则会出现画轮廓的问题。按照与图1相似的子场分布，在灰度等级127和128之间的过渡中会得到最坏的情况。这是由于灰度等级127对应于在前7个子场SS1到SS7之上的发光，而灰度等级128对应于在第八子场SS8之上的发光。这两个相邻区域的各个灰度等级127和128决不会同时发光。当图像静止且观察者的眼睛没有在屏幕上移动时，观察者对每一个像素的子场执行单独的时间积分，因而看到具有相当相似的灰度等级的两个区域，即127和128。另一方面，当这两个区域在屏幕上移动时(以及/或者观察者的眼睛正在移动时)，人眼对与PDP的几个像素相关的子场进行积分。这引起了在灰度等级127和灰度等级128之间过渡时出现暗带或者亮带。
存在几个已知的方案来解决所述的画轮廓的问题。第一解决方案在于“分割”高权重的子场，以便降低积分误差，而这会使子场增加。然而，图像的总显示时间T＝m(Te+nTae)+Tmax必须保持固定，这导致了时间Tmax的减小(由于Te和Tae是不可压缩的持续时间)，从而导致了PDP的最大亮度的降低。于是，可以使用最大十个子场而具有正确的亮度。图2示出了使用十个子场SS1到SS10进行寻址的实例，其中将高权重子场“分割”为两个子场。
另一解决方案在于使用限制数量的可能的灰度等级并对其进行选择，从而当显示图像时不会造成与时间积分相关联的干扰。在该解决方案中，依据所谓的增量编码(incremental code)对所述的灰度等级进行编码。使用该编码，在图像显示周期T期间，PDP单元改变状态至少一次。因此，如果在周期T的开始单元处于截止状态，并且在该周期的指定子场期间切换为导通状态，则该单元保持在导通状态，直到周期结束。然而，应该注意到，尽管处于导通状态，事实上，所述单元只在所讨论的子场和跟随在周期T之后的子场的保持周期(Ti)期间被激发。还应该注意到，周期T只包括一个定位在周期T的末尾的擦除时间Te，从而使所述单元保持在导通状态，直到周期的结束。因此，T＝Te+m(nTae)+Tmax。使用该编码的最大缺点在于极大地减少了可显示的灰度等级的数量。所述的可显示灰度等级的数量等于m+1(应该记得m是周期T内的子场数量)。图3示出了当显示周期包括权重为1、2、4、8、16、24、24、24、24、24、24、24、24和24的十四个子场时，使用递增编码的可显示灰度等级。于是，十五个可显示灰度等级是0、1、3、7、15、31、55、79、103、127、151、175、199、223和247。在该图中，子场按照它们权重的降序排列(在周期T的开始所述单元处于截止状态的情况)。本领域的技术人员所公知的用于误差或者噪声扩散的技术，也被称为抖动技术，可以对此较小数量的灰度等级进行部分地补偿。抖动技术的原理在于将所期望的灰度等级分割为可显示的灰度等级的组合，然后，通过时间积分(在几个连续的图像上显示这些灰度等级)或者通过空间积分(在包括所讨论的像素的图像区域中显示这些灰度等级)，在屏幕上再现接近于所期望的灰度等级的灰度等级。即使如此，期望增加具有递增编码的可显示灰度等级的数量，以便进一步改进抖动操作的结果。
发明内容
因此，本发明的目的是增加具有递增编码的可能的可显示灰度等级的数量，而不会降低等离子体显示板的亮度。为了实现此目的，唯一的解决方案在于增加图像显示周期的子场的数量。
依据本发明，提出了使用在PDP中的相邻像素之间存在的视频冗余，以便减少对单元的寻址时间，从而增加图像显示周期的子场的数量。
本发明是一种在显示时间内在显示设备上显示视频图像的方法，所述设备包括多个按照行和列排列的多个单元，视频图像显示时间由多个被称为子场的周期组成，在所述子场期间，所述设备的每一个单元或者处于导通状态或者处于截止状态。依据本发明，在所述视频图像显示时间内，所述设备的所述单元改变其状态至多一次，并且所述子场被分为第一类型的子场和第二类型的子场，第一类型的子场同时寻址所述设备的两个相邻行的单元，而第二类型的子场单独地寻址所述设备的每一行单元。
依据本发明的优选实施例，第二类型的子场或者紧挨在第一类型的子场之前，或者紧跟在第一类型的子场之后。第一类型的子场和第二类型的子场在视频图像的显示时间内交替排列。第一类型的子场的数量等于第二类型的子场的数量。第一类型的子场和第二类型的子场在视频图像显示时间内，按照两个第一类型的子场对一个第二类型的子场的方式交替排列。
而且，对于共用相同的第二类型子场并且分别用来显示灰度等级A和B的两个相邻单元，如果针对其所述相邻单元之一改变状态的第一子场是第一类型的子场，则预先修改灰度等级的其中之一A或者B，从而使灰度等级A和B相等，或者使针对其所述相邻单元的其中之一改变状态的第一子场成为第二类型的子场。
本发明还涉及一种包括用于实现以上所述的显示方法的设备的等离子体显示板。
附图说明
通过阅读以下参考附图所给出的详细描述，本发明的另外优点和特征将变得显而易见，其中
图1和2示出依据现有技术，在图像显示期间的子场的时间区分；
图3示出依据递增编码的具有十四个子场的可显示灰度等级；
图4和5A到5D示出实现本发明的方法的第一方式；
图6和7A到7D示出了实现本发明的方法的第二方式；以及
图8是示出采用本发明的方法的PDP的方框图。
具体实施方式
形成本发明的主题的显示方法使用在相邻像素(属于PDP的相邻行)之间的视频冗余，以便减少对PDP的每一个单元的寻址时间。
依据本发明，针对特定的子场，同时地为PDP的两个连续的行提供扫描。对于传统等离子体寻址而言已知的该技术还没有在具有依据递增编码进行编码的灰度等级的显示技术中得到应用。使用递增编码强制地使单元的状态只改变一次，而不允许对两行同时寻址，以便对具有距离较远的等级的单元进行同时寻址。
依据本发明，对周期T的扫描因而被分为两组：一方面为同时对PDP的两个相邻行进行寻址的第一类型的子场；另一方面为每次只对单行的单元进行寻址的第二类型的子场；
如果考虑诸如包括m个子场的图像显示周期，其中针对PDP的两个相邻行同时地对m1个子场进行寻址，于是可以写下以下的等式：
T＝Te+(m-m1)(nTae)+m1(1/2nTae)+Tmax
该技术可以按照因数2来减少对第一类型的m1个子场的寻址时间，并且因而增加了另外的子场，而不会减少Tmax。
图4示出了实现本发明方法的第一方式。所述图像显示周期包括十四个子场，其中包括7个第一类型的子场和7个第二类型的子场。第一类型的子场和第二类型的子场交替排列，即第一类型的子场、然后第二类型的子场、再第一类型的子场、等等。第一类型子场的发光周期以灰度色调表示，而第二类型子场以阴影线表示。总寻址时间等于(7+7/2)Ta而不是14Ta。因此在寻址上所节省的时间是25％。该节省的时间用来增加显示周期的子场数量。也可以设想通过增加子场发光周期的持续时间，使用该节省时间来增加PDP的亮度。
下面将通过可能出现的多种情况来解释怎样依据本发明，可以使用对至少两个单元的共同寻址。
为了说明这些问题，可以假定PDP的两个单元C1和C2共用相同的第一类型的子场，并且分别显示灰度等级A和灰度等级B。用U来表示A和B之间较高的灰度等级，L表示较低的灰度等级。而且，将假定在显示周期的开始，单元C1和C2处于截止状态。
情况1
如果A＝B，则单元C1和C2在相同的子场期间切换为导通状态；因此，不存在在单元C1和C2中分别显示灰度等级A和B的问题。
情况2
如果，为了显示灰度等级U，其对应单元(C1或者C2)处于导通状态的第一子场是第二类型的子场，则由于所讨论的单元切换到导通状态不会对另一单元切换到导通状态产生作用，因此也不存在问题。
情况3
最后，如果为了显示灰度等级U，其对应单元处于导通状态的第一子场是第一类型的子场，则会存在两个单元都切换到导通状态的问题。可以区别为两种情况：
(3.1)如果灰度等级A和B是在可显示灰度等级0、1、3、7、15、31、55、79、103、127、151、175、199、223和247的顺序列表中相邻的灰度等级，则解决方案在于修改两个灰度等级的其中之一，即A或者B，以使A＝B；为了这样作，或者可以使用紧挨在其下的可显示灰度等级来替代U，或者可以使用紧挨在其上的可显示灰度等级来替代L；这最终可以使U＝L＝A＝B；
(3.2)如果灰度等级A和B是在可显示灰度等级的顺序类别中不相邻的灰度等级，则需要修改灰度等级U，从而使其对应单元处于导通状态的第一子场是第二类型的子场；为了这样作，或者可以使用紧挨在其下的可显示灰度等级来替代U，或者可以使用紧挨在其上的灰度等级来替代U。
只有情况3将噪声引入到图像显示中。然而，假定在视频图像中存在许多冗余，则最经常遇到的情况是情况1(50％的机会)。而对于余下的情况，情况2和3概率相等(每一个都为25％的机会)。最后，在情况3.1和3.2中，更经常地会遇到情况3.1(与情况3.2的5％的机会相比，针对情况3.1的机会为20％)。应用于情况3.1的处理在于：由于该处理使具有相似灰度等级的图像区域变得平坦，因此该处理至少是可见的。还可以注意到，如果未预先将抖动操作应用到图像中，则在情况1中将会遇到较大百分比的情况3.1。
通过图5A到5D所示的应用实例来说明这三种情况。在这些图中，在子场期间以1寻址表示在该子场期间对应的单元处于导通状态。以0寻址表示该单元处于截止状态。
图5A示出了其中A＝B＝175的情况。在子场SS4期间，单元C1和C2切换到导通状态并保持在该状态，直到该显示周期的结束，而与在显示周期的剩余部分期间寻址的值0或者1无关(x或者表示值0或者表示值1)。
图5B示出A＝175和B＝103的情况。在子场SS4期间单元C1切换到导通状态并且保持在此状态，直到显示周期的结束。假定子场SS4不是第一类型的子场，则在该子场期间可以不使单元C2处于导通状态。因此，在子场SS4期间，将值0寻址到单元C2。为了获得灰度等级103，在子场SS7期间，将值1寻址到单元C2。由于子场SS7是第一类型的子场，则也将该值施加到单元C1。在其余子场期间，即SS8到SS14期间，单元C1和C2保持在导通状态。
图5C示出了A＝151和B＝127的情况。为了获得灰度等级151，在第一类型的子场SS5期间寻址为值1。将该值同时施加到单元C1和C2。然而，由于这两个灰度等级在可显示灰度等级列表中是相邻的，因此可以在这两个单元中或者显示灰度等级151或者显示灰度等级127。在图5C的实例中，在两个单元中显示灰度等级151。因此，在子场SS5期间将值1施加到单元C1和C2。
最后，图5D示出了A＝151和B＝79的情况。对于这种情况，已经选择将A的值减小为127，以便首先导通第二类型的子场，即子场SS6。
在图6中示出了实现本发明方法的第二方式。显示周期包括19个子场SS1到SS19，其中包括10个第一类型的子场和9个第二类型子场。子场SS1到SS15具有权重16，并且子场SS16、SS17、SS18和SS19分别具有权重8、4、2和1。第一类型的子场和第二类型的子场按照两个第一类型的子场对一个第二类型的子场的方式交替排列，或者至少对于权重16的子场是这样。因此，子场SS1、SS3、SS4、SS6、SS7、SS9、SS10、SS11、SS12和SS13是第一类型的子场，而子场SS2、SS5、SS8、SS11、SS14、SS16、SS17、SS18和SS19是第二类型的子场。具有该组合的子场的可显示灰度等级如下：0、1、3、7、15、31、47、63、79、95、111、127、143、159、175、191、207、223、239、255。总寻址时间对于(9+10)Ta，而不是19Ta。因此，在寻址上所节省的时间为26％。
如同在前一个实现方式的情况下，该显示会造成几个问题。为了说明这些问题，再次假定单元C1和C2共用相同的第一类型的子场和分别显示灰度等级A和灰度等级B。U表示A和B之间较高的灰度等级，而L表示较低的灰度等级。情况1、2和3.1与先前所述的情况相同。
对于情况3.2(针对其单元改变状态的第一子场是第一类型的子场)，需要修改灰度等级U，从而使针对其两个单元之一改变状态的第一子场成为第二类型的子场。为了这样作，依据所讨论的子场，使用紧挨在其下或者紧挨在其上的可显示灰度等级来替代U。
下面将给出应用实例，以便对该实现方式进行说明。
图7A示出了A＝B＝175的情况。在子场SS6期间，单元C1和C2切换到导通状态并保持在该状态，直到显示周期的结束。
图7B示出了A＝191和B＝127的情况。在子场SS5期间单元C1切换到导通状态并保持在该状态，直到显示周期的结束。假定子场SS5不是第一类型的子场，则在该子场期间，可以不导通单元C2。因此，在子场SS5期间，将值0寻址到单元C2。为了获得灰度等级127，在子场SS9期间，将值1寻址到单元C2。由于子场SS9是第一类型的子场，因此，还将该值寻址到单元C1。在其余的子场SS10到SS19期间，单元C1和C2保持在导通状态。
图7C示出了A＝175和B＝159的情况。为了获得灰度等级175，在第一类型的子场SS6，通常必须寻址为值1。将该值同时施加到单元C1和C2。然而，由于这两个灰度等级在可显示灰度等级的列表中相邻，因此可以确定在这两个单元中或者显示灰度等级175或者显示灰度等级159。在图7C的实例中，在两个单元中都显示灰度等级159。因此，在子场SS7期间，将值1寻址到所述单元C1和C2。
图7D示出了A＝175和B＝127的情况。对于此情况，已经选择将A的值增加到191，以便首先导通第二类型的子场，即子场SS5。
在以上所给出的所有应用实例中，在显示周期的开始，所述的单元处于截止状态，在显示周期期间将这些单元切换为导通状态(除了显示灰度等级0的单元之外)。本发明的原理还可应用于在显示周期的开始处于导通状态并在以后被截止的单元。该方法在显示图像时引入了些微的噪声(情况3.2)。然而，由于它只与少量的像素有关，因此该噪声非常低，并且该噪声的最大值等于所述子场中较高的权重，即在图6的实例中为16。另一方面，该方法不会使图像显示周期期间子场的数量得到显著的增加。该方法可以通过同时对多于两个的相邻行的单元进行寻址，增加子场的数量。
存在非常多的结构来实现本发明的方法。在图8中示出了实现本发明方法的PDP。R、G、B视频信号流由伽马校正电路10接收。该校正的目的是校正PDP的线性缺陷。然后，校正后的信号由误差扩散电路11和量化电路12进行处理，以便使用递增编码对所述信号进行编码。误差扩散的目的是掩蔽图像分辨率中的量化效果。在量化端，将像素编码为诸如超过N位(即2N中可能的灰度等级值)。接下来，这些信号由编码电路13进行处理，以便按照需要修改灰度等级值(情况3.2)。编码电路13具有用于逐行地接收像素的两个输入端，第一输入端用于诸如接收图像的奇数行，而第二输入端用于接收偶数行(同时对两个相邻行进行寻址的情况)。为了在编码电路13中同时处理图像的相邻行，设置行存储器14，以便延迟第一行的像素。将同时处理的像素行提供给两个独立的输出端，并且通过输出复用器14发送到图像存储器16。在编码电路13的输出端还设置有行存储器15，以便延迟第二行的像素。输出复用器14在编码电路13的两个输出端之间交替切换。然后，图像存储器16将视频信号提供给等离子体板19的行驱动器17和列驱动器18。同步电路20用于对驱动器17和18进行同步。该布置只作为示例给出。
如先前所指出的，递增编码也可以用于通过擦除寻址的情况。如先前所指出的，本发明还应用于对所述单元的消光进行排序的情况，而替代对单元的发光进行排序的情况。
此外，本发明针对等离子显示板进行了描述，但是本发明可以用于包括处于导通或者截止状态的多个单元的其他任何显示设备。因此，微型反射镜装置和数字LCOS显示装置也可以使用本发明。

Claims (9)

1.一种在显示时间内在显示设备上显示视频图像的方法，所述设备包括多个按照行和列排列的多个单元，视频图像显示时间由多个被称为子场的周期组成，在所述子场期间，所述设备的每一个单元或者处于导通状态或者处于截止状态，
其特征在于：在所述视频图像显示时间内所述设备的所述单元改变其状态至多一次，并且所述子场被分为第一类型的子场和第二类型的子场，第一类型的子场同时寻址所述设备的两个相邻行的单元，而第二类型的子场单独地寻址所述设备的每一行单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第二类型的子场或者紧挨在第一类型的子场之前，或者紧跟在第一类型的子场之后。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：第一类型的子场和第二类型的子场在视频图像的显示时间内交替排列。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：第一类型的子场的数量等于第二类型的子场的数量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：第一类型的子场和第二类型的子场在视频图像显示时间内，按照两个第一类型的子场对一个第二类型的子场的方式交替排列。
6.根据权利要求2到5之一所述的方法，其特征在于：对于共用相同的第二类型子场并且分别用来显示灰度等级A和B的两个相邻单元，如果针对其所述相邻单元之一改变状态的第一子场是第一类型的子场，则预先修改灰度等级的其中之一A或者B，从而使灰度等级A和B相等，或者使针对其所述单元改变状态的第一子场成为第二类型的子场。
7.根据权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于：在所述视频图像显示时间的开始，所述显示板上所有单元处于截止状态。
8.根据权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于：在所述视频图像显示时间的开始，所述显示板上所有单元处于导通状态。
9.一种等离子体显示板，其特征在于：所述等离子体显示板包括用于实现依据权利要求1到8所述的显示方法的设备。
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