CN1623181A - 用后伽玛校正转换速率限制减少闪耀的人工产物 - Google Patents

Abstract

用于减少液晶成像器中的闪耀人工产物(sparkleartifacts)的装置(10)，包括用于对视频驱动信号进行伽玛校正以提供伽玛校正后的视频驱动信号的设备(16)，和用于对伽玛校正后的视频驱动信号进行转换速率限制的转换速率限制器(22)。该装置还包括去交错器(12)和用于对去交错的视频驱动信号进行彩色空间变换的彩色空间变换器(14)，其中用于伽玛校正的设备对彩色空间变换后的视频驱动信号进行校正。在伽玛校正之后，对诸如R、G和B的一个或多个视频驱动信号进行转换速率限制，以限制邻近像素之间亮度级上的差异。

Description

用后伽玛校正转换速率限制减少闪耀的人工产物

技术领域

本发明涉及利用液晶显示器(LCD)的视频系统领域，尤其涉及在硅成像器上使用普通白色液晶的视频系统。

背景技术

硅液晶(LCOS)可认为是一种形成于硅片上的大规模液晶。该硅片被分割成微型平板电极的增量阵列。液晶的微小增量区域受到由每个微型平板和公共平板产生的电场的影响。每一个这样的微型平板和相应的液晶区域被称为成像器的一个单元。每个单元对应于一个独立的可控像素。公共平板电极暴露在液晶的另一侧。每个单元或像素以同样的亮度保持被点亮，直到改变了输入信号，由此被作为一个取样并保持。如阴极射线管中的磷光体的情形一样，象素不发生衰减。每组公共和可变平板电极形成一个成像器。为每种颜色提供一个成像器，在这种情况下，为红色、绿色和蓝色各提供一个成像器。

通常使用双倍帧(frame-doubled)信号，即通过响应给定的输入图像首先发送正常帧(正片)和然后发送反相帧(负片)来驱动LCOS显示器的成像器，以消除30赫兹闪烁。正片和负片的产生确保每个像素都是由后面跟随有一个负电场的一个正电场写入。由此得到的驱动场有一个零直流(DC)分量，该分量是避免成像器的图像趋稳性(image sticking)和最终永久退化所必需的。已经确定人眼响应由这些正片和负片所产生的像素的亮度平均值。

将驱动电压提供给LCOS阵列每一侧上的平板电极。在本发明配置所附属的当前优选的LCOS系统中，公共平板总是处于大约8伏的电位。这一电压是可调的。微型平板阵列中其它平板的每一个在两个电压范围内工作。对于正片，电压在0伏到8伏之间变化。对于负片，电压在8伏到16伏之间变化。

提供给成像器，并由此而提供给成像器的每个单元的光被场极化。个液晶单元响应于由所述平板电极施加到所述单元的电场的均方根值，对输入光的极化进行旋转。一般来讲，各单元不对所施加的电场的极性(正或负)做出响应。相反的，每个像素单元的亮度一般只是该单元的入射光的极化旋转的函数。但实际上，已经发现对于光的同一极化旋转，亮度可以在正负场极性之间稍作变化。这种亮度的变化会在所显示的图像中引起不希望的闪烁。

在本实施例中，在正片或负片的任一情况下，随着用于驱动各单元的场接近对应于8伏的零电场强度，靠近的各单元转为白色，这对应于条件“全部”(full)。其它系统也是可能的，例如公共电压设为0伏的系统。很明显，此处讲授的本发明的配置可应用于所有这样的正电场和负电场LCOD成像器驱动系统。

当施加于微型平板电极的可变电压小于施加于公共平板电极的电压时，将图像规定为正片，因为微型平板电极电压越高，像素越亮。相反的，当施加于微型平板电极的可变电压大于施加于公共平板电极的电压时，将图像规定为负片，因为微型平板电极电压越高，像素越暗。对图像正或负的指定，不应当与用于区分交错的视频格式中的场类型的术语相混淆。

LCOS现有技术的当前状况要求对共模电极电压、指示的VITO的调整精确位于用于LCOS的正场和负场驱动之间。下述的ITO涉及物质铟锡氧化物(indium tin oxide)。为了将闪烁减到最小，也为了防止被称为图像趋稳性的现象，平均补偿是必需的。

具有LCOS成像器的光引擎在显示变换函数中有严重的非直线性，其可通过被称为伽玛表的数字查寻表进行校正。伽玛表校正在变换函数中的增益差异。虽然进行了这一校正，但用于正常白色LCOS成像器的LCOS成像变换函数中强大的非直线性意味着暗区有非常低的光对电压增益。从而，在较低亮度级别，需要由非常不同的电压级别驱动在亮度上仅有适度不同的相邻像素。这制造出一个具有与希望的场正交的分量的弥散电场(fringing electrical field)。这一正交电场产生比所希望更亮的像素，该像素又能在物体边缘产生所不希望的明亮。这种正交电场的出现是所述的旋转位移(disclination)。由旋转位移引起并由观察器觉察的图像人工产物(artifact)是表示的闪耀(sparkle)。在基础图像上其中发生旋转位移的图像区域出现光的闪耀。实际上，受到旋转位移影响的暗像素太亮了，经常是它们所应有的亮度的5倍。对于由成像器产生的每种颜色，出现红色、绿色、和蓝色的闪耀。但是，当发生该问题时，绿色闪耀是最明显的。因此，由旋转位移引起的图像人工产物也称为绿色闪耀问题。

LCOS成像是一项新技术并且由旋转位移引起的绿色闪耀是一种新问题。各种由他人提出的解决方案包括对图像的整个发光分量进行信号处理，并且这样做，使得整个图像的质量退化。减少旋转位移和由此得到的闪耀的折衷方案是实际上根本没有水平清晰度的图像。在那种方式下，不能简单地以牺牲图像细节和清晰度为代价。

本领域的技术人员将会盼望在成像器中处理和彻底解决归因于旋转位移的闪耀人工产物问题，即在哪里发生了旋转位移。但是，在诸如LCOS的显现技术中，除了LCOS成像器的制造商之外的参与者没有在成像器中定位所述问题的机会。此外，没有迹象表明基于成像器的解决方案将会适用于所有的LCOS成像器。因此，急需为该问题提供一种解决方案，其能够不用修改LCOS成像器而得以实现。

发明内容

此处讲授的本发明的配置解决了在液晶成像器中因旋转位移而引起的闪耀问题，而不降低结果显示的高清晰度。此外，缺少通过修改成像器而处理该问题的机会，本发明性的配置通过在伽玛校正之后修改视频驱动信号有利地解决了闪耀问题，因而有利地提出了一种可被应用于包括LCOS成像器的所有液晶成像器的解决方案。转换速率限制有利的没有不可接受的降低高清晰显示的细节。此外，可根据成像器的操作，调整或校准转换速率限制形式的信号处理，并且因此，可在不同的视频系统中使用该信号处理和为不同的成像器进行细微的调整。

在当前优选的实施例中，可在伽玛校正之后对诸如R、G和B的视频驱动信号中的一个和多个进行转换速率限制，以限制邻近像素间亮度级别上的差异。转换速率是可调的。调整有利的相互独立，并可以有利的被涉及到成像器的操作。可以期望闪耀减少的处理以便显著地减少闪耀问题。

闪耀减少处理以减少LCOS成像器中旋转位移的方法，来限制邻近像素间的亮度级别。转换速率限制是可选的并可以表示为数值，例如1023数字步长范围中的数值60(60/1023)。由于导致闪耀人工产物的旋转位移是成像器工作的函数，因此从正和负转换速率中选择的限制值涉及成像器的工作特性。

附图简述

图1是用于液晶成像器的视频显示系统的方框图，所述液晶成像器具有根据本发明配置的闪耀减少处理。

图2是用于解释图1中转换速率限制器的操作的方框图。

具体实施方式

图1示出了诸如LCOS视频系统的视频显示系统，并且通常用参考数字10指示，所述视频显示系统 10包括减少归因于液晶视频系统中旋转位移误差的闪耀人工产物的信号处理。视频系统 10包含具有亮度和色度分量的分量视频信号。亮度和色度分量是彩色空间变换器或矩阵14的输入。彩色空间变换器产生诸如R、G和B的视频驱动信号。帧速率乘法器15按惯例刚好放置在伽玛表16之前，并且就图1而言，紧接在彩色空间变换器14之后。来自帧速率乘法器的R、G和B信号是各伽玛表16的输入。伽玛表产生伽玛校正的视频驱动信号Rγ、Gγ和Bγ。伽玛校正的视频驱动信号中的一个或多个是各个转换速率限制器22的输入，该转换速率限制器产生伽玛校正的、转换速率限制的视频驱动信号R’γ、G’γ和B’γ。在当前优选的实施例中，所有伽玛校正的视频驱动信号都受转换速率限制，以减少归因于液晶显示器24中的旋转位移误差的闪耀人工产物，其中，对所述旋转位移误差进行伽玛校正，并为其提供转换速率限制的视频驱动信号。在当前优选的实施例中，成像器是硅液晶成像器。伽玛校正的视频驱动信号是诸如10比特或11比特信号的数字信号，并且每个伽玛校正的视频驱动信号的波形是代表亮度级别的数字取样的连续。输出信号R’γ、G’γ和B’γ具有相似的数字格式。

图2示出了各个转换速率限制器22的细节。转换速率限制器22确保来自转换速率限制器的连续输出信号不会变化至大于预定转换速率。伽玛校正的视频驱动信号是代数单元221的输入。代数单元221的另一输入是存储于锁存器232中的转换速率限制器的在先输出233。从输入值中减去最后一个伽玛校正的输出值，即转换速率受到限制的值，以确定差值。输出线路222上的差值是标示为MIN的第一比较器224的输入和标示为MAX的第二比较器225的输入。在MIN电路中测试差值以查看该差值是否大于正转换限制S，和也在MAX电路中测试差值以查看该差值是否比负转换限制-S更负。尽管在如图2所示的实施例中使用了相同的绝对值，但正转换限制和负转换限制并不需要具有相同的绝对值。

所述差值信号222的最高有效位(MSB)是多路复用器(MUX)228的控制输入223。该差值的最高有效位指出所述差值的极性并选择比较器224的输出226或比较器225的输出227。当差值为正时，选择MIN比较器的输出，和当差值为负时，选择MAX比较器的输出。线229上的多路复用器的输出是转换速率限制的差值，其在代数单元230中被加到前一个转换速率限制的输出像素的亮度级上，以生成下一个新像素。线231上的代数单元230的输出被存储在锁存器232中。锁存器232的输出是经过伽玛校正后且转换速率受到限制的像素流。为清楚起见，图2中省略了时钟信号。

即使转换速率没有受到限制，图2示出的转换速率限制器的实施例导致了对应于一个像素延迟的一个时钟周期延迟。因此，如果任何一个经过伽玛校正后的视频驱动信号没有受到转换速率限制，则该伽玛校正后的视频驱动信号必须被延迟例如同一个时钟周期进行匹配。有可能在某些环境中，转换速率限制器导致的延迟可以超过一个时钟周期，但是不需要对延迟匹配电路做相应的调整。

尽管图2示出的例子中的正和负转换速率具有相同的绝对值，但这不是必须的。有利的，可独立地将转换速率的取样值设置成大于在先的像素值和将取样值设置成小于在先的像素值。例如，若正和负转换速率都等于1，则转换速率限制器的连续的输出相互间相差不会大于1个数字值步长。若伽玛校正后的视频驱动信号具有10比特的值，则转换速率限制器的连续的输出相互间相差不会大于超出表示1023个步长的1024个状态的一个步长。

此处说明的方法和装置讲授如何能在水平方向上约束或限制邻近像素的亮度级别，并且这些方法和装置的确能够解决闪耀问题。然而，这些方法和装置也可以被扩展到在垂直方向，或在水平和垂直方向两者上约束或限制邻近像素的亮度级别。

Claims (15)

1.一种用于减少液晶成像器中闪耀人工产物的方法，包含步骤：

对视频驱动信号进行伽玛校正；和

对所述伽玛校正后的视频驱动信号的至少一部分进行转换速率限制。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述伽玛校正步骤还包含产生输出的步骤，所述输出包含红色伽玛校正后的视频驱动信号分量、蓝色伽玛校正后的视频驱动信号分量和绿色伽玛校正后的视频驱动信号分量。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述伽玛校正后的视频驱动信号分量中的至少一个被进行转换速率限制。

4.如权利要求1所述的方法，还包含步骤：

对所述视频驱动信号进行去交错，以提供去交错的视频信号；

对所述去交错的视频信号进行彩色空间变换；和

对所述彩色空间变换的视频信号进行帧速率倍增，

上述步骤是在对倍增的视频驱动信号进行伽玛校正之前执行的。

5.如权利要求3所述的方法，还包含独立地选择各个所述伽玛校正后视频驱动信号分量的转换速率限制的步骤。

6.一种用于减少液晶成像器中的闪耀人工产物的装置，包含：

用于对视频驱动信号进行伽玛校正，以提供伽玛校正后的视频驱动信号的设备；和

用于对所述伽玛校正后的视频驱动信号进行转换速率限制的转换速率限制器。

7.如权利要求6所述的装置，还包含：

用于具有减少所述液晶成像器中闪耀人工产物的电路的液晶成像器的视频显示系统，所述电路包括：

用于对所述视频驱动信号进行彩色空间变换的彩色空间变换器，其中，所述伽玛校正设备件对所述彩色空间变换后的视频驱动信号进行伽玛校正。

8.如权利要求7所述的装置，所述电路还包括用于在所述帧速率倍增的视频信号被伽玛校正之前对所述彩色空间变换的视频信号进行帧速率倍增的装置。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述伽玛校正后的视频驱动信号包含红色伽玛校正后的视频驱动信号分量、蓝色伽玛校正后的视频驱动信号分量和绿色伽玛校正后的视频驱动信号分量。

10.如权利要求9所述的装置，还包含用于独立的选择各个所述伽玛校正后的视频驱动信号分量的转换速率限制的装置。

11.如权利要求6所述的装置，其中，所述转换速率限制器还包含用于确保来自所述转换速率限制器的连续输出信号不会变化超出预定转换速率的装置。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述转换速率限制器还包括：

代数单元，用于提供表示所述伽玛校正后的视频驱动信号和在先的伽玛校正后的转换速率限制的输出之间的差值的差值信号；

锁存器，用于存储所述在先的伽玛校正后的转换速率限制的输出；

至少一个比较器，用于确定所述差值是否超过了所述预定的转换速率；和

第二代数单元，用于将来自所述至少一个比较器的输出加到前一个转换速率限制的输出像素的亮度级上，以产生下一个新像素。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个比较器包括确定所述差值信号是否大于一个预定正转换速率的第一比较器，和确定所述差值信号是否比预定的负转换速率更负的第二比较器。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述预定的正转换速率的绝对值与所述预定的负转换速率的绝对值相等。

15.如权利要求12所述的装置，其中所述转换速率限制器还包括一个多路复用器，该多路复用器使用所述差值信号的最高有效位作为控制输入以便从所述第一比较器和所述第二比较器中选择输出。

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