CN1622154A - 用于处理显示装置中的灰度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处理显示装置中的灰度的装置和方法。在该灰度处理方法中，通过使用随机系数对视频数据进行随机地误差扩散，以及通过使用平均图像电平(APL)掩模对经过误差扩散的视频数据进行抖动处理，从而增强了灰度表现力，并使误差扩散噪声最小化。

Description

用于处理显示装置中的灰度的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，更具体地说，本发明涉及一种能够增强灰度表现力和使误差扩散噪声最小化的灰度处理装置和方法。
背景技术
近年来，等离子体显示面板(Plasma Display Panel，缩写为PDP)作为一种平板显示器已经引起了人们的关注，其可促进大尺寸面板的制造。PDP通过根据数字视频数据来调整像素的各个气体放电周期而再现图像。
图1示出了相关技术的PDP中的放电单元的结构的立体图。
参照图1，该PDP的放电单元包括：形成在上基片10上的维持电极对12A和12B；以及形成在下基片18上的数据电极20。
维持电极对12A和12B都具有透明电极和金属电极的双层结构。将维持电极对12A和12B分为：扫描电极12A，用于提供用于寻址放电的扫描信号和用于维持放电的维持信号；以及维持电极12B，用于与扫描电极12A交替提供维持信号。形成的数据电极20与维持电极对12A和12B相交叉，并提供用于寻址放电的数据信号。
将上介电层14和保护层16堆叠在其上形成有维持电极对12A和12B的上基片10上。上介电层14和下介电层22聚积通过放电产生的电荷。保护层16通过在放电过程中溅射等离子体粒子而防止上介电层14的损坏，并可以提高次级电子的发射效率。因此，从外部施加的驱动电压可通过上介电层14和下介电层22以及保护层16而得以降低。
下介电层22形成在数据电极20所形成的下基片18上。阻隔壁24形成在下介电层22上，它们之间插入有数据电极20。磷光层26形成在下介电层22和阻隔壁24的表面上。磷光层26包括红色(R)磷光层、绿色(G)磷光层、和蓝色(B)磷光层。磷光层26隔离出放电空间，从而防止由该放电空间中的气体放电所产生的紫外线泄漏到它相邻的放电空间中。磷光层26通过由气体放电产生的紫外线而发光，从而发出R、G、和B可见光。将用于气体放电的惰性气体填充放电空间。
虽然图1中仅仅示出了一个放电单元，但PDP还可包括以矩阵形式排列的多个放电单元。
通过数据电极20和扫描电极12A的寻址放电选择放电单元，而所选择的放电单元通过维持电极对12A和12B的维持放电而保持放电。在维持放电过程中，磷光层26通过所选择的放电单元中产生的紫外线而发光，从而发射出R、G、和B可见光。因此，该放电单元通过调整维持放电周期表示灰度，即，通过根据视频数据调整维持放电的频率表示灰度。三个分别涂覆有R、G、和B磷光层26的放电单元相结合能够表示一个像素的颜色。
作为PDP驱动方法的典型方法，有一种ADS(address anddisplay separated，寻址和显示分离的)驱动方法，如图2所示，该驱动方法以使寻址周期与显示周期(即，维持周期)相分离的方式来驱动PDP。该ADS驱动方法将一个帧1F分成SF1～SF8的多个分区，其对应于视频数据的各个比特。每一个分区又细分为用于启动放电单元的复位周期RPD、用于选择放电单元的寻址周期APD、和用于保持所选择放电单元的放电的维持周期SPD。在维持周期SPD期间，不同的加权值被赋值给这些分区，并根据视频数据使维持周期相结合，由此表示出灰度。
该PDP使用了一种误差扩散方法，从而增强了灰度表现力。
该误差扩散方法通过使用Floyd-Steinberg误差扩散滤光镜来计算数字视频数据的量化误差数据，根据所计算的量化误差数据应用不同的加权值，然后将误差扩散到相邻像素。
例如，如果对于当前像素P5的误差扩散运算如图3所示那样进行，则该误差扩散方法赋值给与当前像素P5相邻的像素P1加权值1/16、赋值给像素P2加权值5/16、赋值给像素P3加权值3/16、以及赋值给像素P4加权值7/16，从而计算对于各个像素P1～P4的误差扩散系数。然后，该误差扩散方法通过将所计算出的误差扩散系数相加而产生进位信号，然后通过将进位信号与当前像素值P5相加而获得当前像素值。
然而，该误差扩散方法存在这样一个问题，即对于相邻像素的误差扩散系数(即，加权值)都设定为恒定值，并且在每一条线上和每一帧中被重复，这样就产生了误差扩散图案。
此外，现有技术的误差扩散方法在视频数据的灰度(gray scale)表现力方面具有局限性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于显示装置中的灰度的处理装置和方法，其基本上避免了由于相关技术的局限和缺点而引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种能够增强灰度表现力和使误差扩散噪声最小化的灰度处理装置和方法。
本发明的附加优点、目的、和特征将在随后的描述中部分描述，并且，本领域技术人员通过对下文的分析将很容易理解这些优点、目的、和特征，或者从对本发明的实施可以了解到。通过说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，可实现和得到本发明的目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据如本文所体现和主要描述的本发明的目的，提供了一种用于处理显示装置中的灰度的方法，包括以下步骤：通过使用随机系数而随机进行视频数据的误差扩散；以及，通过使用平均图像电平(APL)掩模(mask)而对经过误差扩散的视频数据进行抖动处理。
在本发明的另一方面中，一种用于处理显示装置中的灰度的装置包括：随机误差扩散模块，用于通过使用随机系数随机进行视频数据的误差扩散；以及抖动模块，用于通过使用平均图像电平(APL)掩模而对经过误差扩散的视频数据进行抖动处理。
应该理解的是，本发明前面的总体描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，其目的在于对本发明所要求的提供进一步的说明。
附图说明
所包括的附图在于提供对本发明的进一步的理解，结合于本申请中而构成本申请的一部分，并与本发明的具体实施例以及说明书一起说明本发明的原理。在附图中：
图1示出了相关技术的PDP的放电单元的结构的立体图；
图2示出了在一帧中分区的结构的典型视图；
图3示出了相关技术的误差扩散方法的示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的PDP的灰度处理器的示意性方框图；
图5示出了图4中的误差扩散/抖动模块的详细结构的方框图；
图6示出图4中的伽玛校正器所输出的视频数据的比特结构；
图7示出了图5中的随机误差扩散器中的误差扩散方法的示意图；
图8示出了图5中的抖动模块的结构的方框图；
图9示出了图8中的抖动掩模表中存储的抖动掩模图案(pattern)的示意图；以及
图10示出了一种通过图4中的误差扩散/抖动模块而增强灰度表现力的方法的示意图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施例，其实施例已在附图中示出。只要有可能，在附图中将使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
图4示出了根据本发明的一个实施例的PDP的灰度处理器的示意性方框图。
参照图4，该灰度处理器包括伽玛(γ)校正器30、误差扩散/抖动模块32、分区映射模块34、和数据驱动模块36，它们被连接在视频数据输入线和PDP 38之间。
经过伽玛校正以适于阴极射线管(CRT)的亮度特性的数字视频数据，即提供给各个像素的像素值从外部输入到伽玛校正器30。伽玛校正器30对所输入的像素值进行反伽玛校正，从而根据线性的像素值产生线性亮度特性。
例如，伽玛校正器30通过使用预设的检查表而将对应于输入像素值的经过反伽玛校正的像素值输出，使得根据像素值的亮度特性遵循2.2伽玛曲线。在这种情况下，从伽玛校正器30输出的每一个像素值都由整数部分和小数部分组成。例如，如图6所示，如果一个8比特像素值被输入到伽玛校正器30中，则伽玛校正器30输出一个16比特的经过反伽玛校正的像素值，其由8比特整数部分和8比特小数部分组成。此时，该8比特小数部分由用于随机误差扩散的上部比特和用于随机抖动处理的下部比特组成。当然，当要求灰度表现力增强更多时，可以使用更多的上部比特和更多的下部比特。
误差扩散/抖动模块32通过误差扩散和抖动来对每一个从伽玛校正器30输出的像素值进行校正，从而增强灰度表现力，并减少像素值的比特数。也就是说，误差扩散/抖动模块32通过使用第一随机系数来对经过反伽玛校正的像素值进行误差扩散，然后通过第二随机系数来对经过误差扩散的像素值进行抖动处理。这里，通过第一随机系数对经过反伽玛校正的像素值进行的误差扩散生成进位信号。如此生成的进位信号在进行抖动处理之前与像素值的小数部分的上部比特相加。
通过这种方式，在误差扩散和抖动过程中的第一和第二随机系数的相加能够防止由恒定误差扩散系数产生的误差扩散图案出现。同样，误差扩散/抖动模块32通过使用在抖动运算中所用的像素值的小数部分的下部比特而进行随机误差扩散，从而通过抖动图案之间的阶梯区间的细分而实现更强的灰度表现力。误差扩散/抖动模块32的运算将在后面进行详细描述。
分区映射模块34将每一个从误差扩散/抖动模块32输出的像素值映射到预定的分区图案。
数据驱动模块36用于锁存输入数据，该输入数据根据从分区映射模块34输出的分区图案按比特进行分割，并且，在一条水平线被驱动期间，该数据驱动模块将所锁存的数据以线为基础提供到PDP 38的相应数据电极。
PDP 38包括数据电极和维持电极(例如，扫描电极和维持电极)，该维持电极与数据电极相交叉，同时放电单元被置于两者之间。因此，具有对应于亚像素的放电空间的放电单元形成在数据电极和维持电极之间的交叉部处。
在每一个分区的寻址周期期间，无论维持电极的扫描电极何时被驱动，PDP 38都选择放电单元，该放电单元根据从数据驱动模块36提供到数据电极的数据，通过寻址放电而接通。PDP 38通过驱动维持电极，使得所选择的放电单元在每一个分区的维持周期中保持放电。在这种情况下，由于构成一个帧的分区被减小的数目与通过误差扩散/抖动模块32减少的视频数据的比特数一样多，因而能够获得足够的寻址周期，由此，PDP 38能够仅仅通过单扫描方法来驱动。
图5示出了图4中的误差扩散/抖动模块的详细结构的方框图。
参照图5，误差扩散/抖动模块32包括随机发生器43、平均图像电平(APL)运算模块45、随机误差扩散模块40、和抖动模块50。这里，APL运算模块45既可以包括在误差扩散/抖动模块32中，也可以独立装配在外部。
随机发生器43产生随机系数R1和R2，并将所产生的随机系数提供给随机误差扩散模块40。这些随机系数R1和R2被用于随机误差扩散。
随机误差扩散模块40通过将误差扩散系数、当前像素值、和随机系数相加而产生进位信号，其中，误差扩散系数通过将取决于伽玛校正器30输出的视频数据的预定的不同加权值赋值而计算得到。如图7所示，通过使用与当前像素D相邻的像素A和B，以及与当前像素E相邻的像素A和C，当前像素D和E的各自的进位值表达为下面的方程(1)。
E.D进位ch1(D)＝随机系数a+A×7+B×5+ch1_cur_err
E.D进位ch2(E)＝随机系数b+A×7+C×5+ch2_cur_err  (1)
这里，“随机系数a”和“随机系数b”分别表示随机系数R1和R2，而“A”、“B”、和“C”分别表示像素A、B、和C的随机误差扩散值，以及，“ch1_cur_err”和“ch2_cur_err”分别表示像素D和E的当前像素值。
如方程(1)所示，进位信号通过将各个误差扩散系数、随机系数R、和当前像素值相加而产生，而误差扩散系数通过分别将相邻像素的随机误差扩散值与不同的加权值相乘而计算得到。
例如，如方程(1)所示，像素D的随机误差扩散值通过将“A”的小数部分的下5个比特与加权值7相乘、并将“B”的小数部分的下5个比特与加权值5相乘、然后将得到的两个值相加而计算得到。通过这种方式，像素D的进位信号通过将随机误差扩散值、第一随机系数R1、和像素D的当前像素值相加获得。此时，下5个比特的最上面的比特产生进位信号“0”或“1”。如此产生的进位信号与“D”的小数部分的上3个比特相加，这样，11比特的随机误差扩散值(8比特整数部分+3比特小数部分)被输出到抖动模块50中。
抖动模块50通过使用根据抖动掩模图案所选择的APL掩模和通过APL运算模块45计算出的APL值，对来自随机误差扩散模块40的随机误差扩散值进行抖动处理，从而输出一个比特数被减小的像素值到分区映射模块34。
为了这个目的，如图8所示，抖动模块50包括抖动掩模控制器52、抖动掩模表54、APL掩模表56、异或(XOR)门57、以及加法器58。
抖动掩模控制器52对从外部控制器(未示出)接收到的垂直同步信号(V)进行计数，从而从1F～4F这四帧中指定相应的帧，并且对水平同步信号(H)和像素时钟信号(P)进行计数，从而在相应的帧中指定水平线和垂直线(即，单元位置)。
抖动掩模表54存储抖动掩模图案，它们的灰度和帧各不相同。例如，如图9所示，抖动掩模图案的尺寸为4×4单元，被分为与随机误差扩散值的小数部分的上3个比特相对应的0～7/8这8个灰度，然后，所生成的8个抖动掩模图案的每一个被再次分为1F～4F这四帧，这样，总共32个抖动掩模图案被存储在抖动掩模表54中。为了简单起见，虽然图9中没有示出帧2F和3F中被设定为“0”或“1”的抖动掩模图案，但与帧1F和4F一样被设定为“0”或“1”的抖动掩模图案被包括在帧2F和3F中。参照图9，在灰度0～7/8的各个抖动掩模图案中，设定为抖动值“1”的单元的数据以0、2、4、6、8、10、12、和14的级别增加。此外，设定为抖动值“1”的单元的位置在1F～4F这四帧中进行变化。在各个抖动掩模图案中的抖动值为“1”的位置可根据设计者的要求而进行变化。根据这些抖动掩模图案，相应于抖动值为“1”的单元的位置能够以时间和空间进行控制。同样，抖动掩模图案中的抖动值为“1”的位置以灰度和帧进行变化，这样，由于恒定抖动掩模图案的重复产生的误差扩散噪声、例如点阵噪声可得以降低。此外，R(红色)、G(绿色)、和B(蓝色)像素各不相同的抖动图案可存储在抖动掩模表54中，从而进一步降低由抖动掩模图案产生的噪声。
存储有前述抖动掩模图案的抖动掩模表54从随机误差扩散模块40接收随机误差扩散值，例如，从11比特(8比特整数部分+3比特小数部分)的像素值中接收小数部分的上3个比特，然后选择相应于上3个比特的灰度的抖动掩模图案。
也就是说，抖动掩模表54从图9所示的抖动掩模图案中选择相应于接收到的上3个比特的灰度的抖动掩模图案。然后，抖动掩模表54从所选择的抖动掩模图案中选择相应于由抖动掩模控制器52指示的帧和单元的位置的抖动值D，然后将所选择的抖动值D输出到XOR门57。同时，将从APL掩模表56选出的APL掩模输入到XOR门57。也就是说，至少一个或多个APL掩模存储在APL掩模表56中，使得所存储的APL掩模中的一个根据从APL运算模块45输出的APL值进行选择。例如，如果APL值处于0～100范围以内，则对各个APL掩模进行设定，并存储到APL掩模表56中，使得APL值0～25对应于APL掩模1、APL值26～50对应于APL掩模2、APL值51～75对应于APL掩模3、以及APL值76～100对应于APL掩模4。当然，如果将APL值进一步细分，还可以设定更多的APL掩模。此时，优选的是，APL掩模值设定为与APL值成比例。也就是说，如果APL值增加，那么在相应的APL掩模中将设定更多的“1”。
通过这种方式，从抖动掩模表54中选出抖动掩模，并将APL掩模值输入到XOR门57中，然后在XOR门57中进行异或运算。将异或运算得到的值输入到加法器58中。
加法器58将从XOR门57输出的经过异或运算得到的值与从随机误差扩散模块40输出的随机误差扩散值相加，然后将相加得到的值提供到分区映射模块34中。
通过这种方式，根据本发明的灰度处理装置和方法通过反伽玛校正，对8～16比特的像素值进行随机误差扩散，并根据APL值通过使用各不相同的APL掩模值而进行抖动处理，从而能够除去例如由误差扩散产生的图案的噪声。
灰度处理装置和方法通过使用如图9所示的抖动掩模图案而在抖动模块50中进行抖动处理，而在基本灰度之间对灰度进行细分，从而能够增加可以表现的灰度的数目。这通过将分散在空间和时间中的“1”相结合而成为可能，例如如图9所示的抖动掩模图案。例如，本发明通过使用最终由误差扩散和抖动操作产生的8比特像素值而可以表示出256种基本灰度。如果如图10所示8个灰度通过抖动进行并且32个灰度通过随机误差扩散进行表示，那么总共可表示出256种灰度。
如上所述，根据本发明的灰度处理装置和方法通过使用随机系数而对视频数据进行随机误差扩散，并通过使用根据APL值的不同APL掩模值而进行抖动，从而增强了灰度表现力，并使误差扩散噪声最小化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (22)

1.一种用于处理显示视频数据的显示装置中的灰度的方法，所述方法包括以下步骤：
通过使用随机系数随机地对所述视频数据进行误差扩散；以及
通过使用平均图像电平(APL)掩模对经过所述误差扩散的视频数据进行抖动处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述视频数据是经过反伽玛校正的数据，并包括整数部分和小数部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述小数部分包括上部比特和下部比特，所述上部比特被用于抖动处理，所述下部比特被用于随机误差扩散。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述APL掩模包括至少一个或多个与APL值相对应的掩模。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述APL掩模具有与APL值成比例的掩模值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述随机误差扩散步骤包括以下步骤：
通过将误差扩散系数、当前像素值、和所述随机系数相加而生成进位信号，通过分别将预定的不同加权值赋值给所述视频数据的相邻像素的误差扩散值获得所述误差扩散系数；以及
将所述进位信号与所述当前像素的上部比特相加，并输出所生成的值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤相对于所述视频数据的各个像素完全一样地进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抖动处理步骤包括以下步骤：
选择与所述随机误差扩散值相对应的抖动掩模图案；
对所述选择的抖动掩模图案的抖动值和所述APL掩模进行异或运算；以及
将经过所述异或运算的值与所述随机误差扩散值相加，并输出所生成的值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，根据垂直同步信号、水平同步信号、和像素时钟信号的组合输出所选择的抖动掩模图案。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，通过与所述随机误差扩散值的小数部分的上部比特相对应的灰度值选择所述抖动掩模图案。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，通过灰度和帧设定所述抖动掩模图案。
12.一种用于处理显示视频数据的显示装置中的灰度的装置，所述装置包括：
随机误差扩散模块，用于通过使用随机系数而随机地对所述视频数据进行误差扩散；以及
抖动模块，用于通过使用平均图像电平(APL)掩模而对经过所述误差扩散的视频数据进行抖动处理。
13.根据权利要求12所述的装置，进一步包括伽玛校正器，用于对所述视频数据进行反伽玛校正，从而产生包括整数部分和小数部分的视频数据。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述小数部分包括上部比特和下部比特，所述上部比特被用来进行抖动处理，所述下部比特被用来进行随机误差扩散。
15.根据权利要求12所述的装置，还包括随机发生器，用于产生随机系数，并将所述随机系数提供给所述随机误差扩散模块。
16.根据权利要求12所述的装置，还包括APL运算模块，用于计算所述视频数据的APL值。
17.根据权利要求12所述的装置，其中，所述随机误差扩散模块用于通过将误差扩散系数、当前像素值、和所述随机系数相加而生成进位信号，通过分别将预定的不同加权值赋值给所述视频数据的相邻像素的误差扩散值获得所述误差扩散系数，并且，所述随机误差扩散模块将所述进位信号与所述当前像素的上部比特相加，并输出所述所生成的值。
18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述抖动模块包括：抖动掩模表，用于选择与所述随机误差扩散值相对应的抖动掩模图案；
异或门，用于对所述选择的抖动掩模图案的抖动值和所述APL掩模进行异或运算；以及
加法器，用于将经过所述异或运算的值与所述随机误差扩散值相加。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，根据垂直同步信号、水平同步信号、和像素时钟信号的结合输出所选择的抖动掩模图案。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，通过与所述随机误差扩散值的小数部分的上部比特相对应的灰度值选择所述抖动掩模图案。
21.根据权利要求18所述的装置，其中，通过灰度和帧设定所述抖动掩模图案。
22.根据权利要求12所述的装置，其中，所述抖动模块根据从所述APL运算模块输出的APL值选择一个APL掩模，并使用所述选择的APL掩模进行抖动处理。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication