CN1692393A - 在如等离子体显示板等显示装置上显示视频图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在显示装置上，特别是在等离子体显示板上显示视频图像的方法。将用于显示视频图像的帧分成均包括近似相同数目的子扫描的两个子帧。按照其权重增加的第一顺序排列第一子帧的子扫描，并安装相反顺序排列第二子帧的子扫描。第二子帧与第一子帧连续。在第一子帧期间，PDP的每个单元至少改变一次状态。将同样的处理应用于第二子帧。

Description

在如等离子体显示板等显示装置上显示视频图像的方法
技术领域
本发明涉及一种在显示装置上显示视频图像的方法。具体地，本发明应用于等离子体显示板(PDP)，该等离子体显示板包括可以处于开启状态或关闭状态的基本单元矩阵。
背景技术
PDP技术能够获得大面积的平板显示屏幕。PDP通常包括两个绝缘瓦片，在所述两个绝缘瓦片之间限定了其中限定了以隔板为边界的基本空间的填充了气体的空间。每一个瓦片配有一个或多个电极阵列。基本单元对应于在所述基本空间的每一侧配有至少一个电极的基本空间。为了激活基本单元，通过在单元的电极之间加入电压，在对应的基本空间中产生放电。于是，此放电引起了基本单元中的UV射线发射。沉积在单元壁上的荧光物质将UV射线转变为可见光。
PDP基本单元的操作周期与被称作视频帧的视频图像的显示周期一致。每一个视频帧由多个通常被称作子扫描的基本周期构成。每一个子扫描包括寻址周期、保持周期以及擦除周期。对单元的开启或寻址在于发送幅度较大的电脉冲，以便使该单元处于开启状态。在保持周期，通过发送连续的幅度较小的脉冲，使该单元保持在开启状态。每一个子扫描都有特定的保持周期持续时间以及作为其保持周期持续时间的函数的权重。通过利用减幅放电消除单元内部的电荷可以擦除或关闭该单元。单元的发光周期对应于单元的保持周期。这些周期分布于整个视频帧中。于是，人眼对这些发光周期进行积分，以便重建相应的灰度级。
存在着与这种发光周期的时间积分相关的问题。当视频帧中两个相邻区域具有发光周期不相关的、非常相似的灰度级以及当这两个区域之间的转变在多幅图像上运动时，会出现轮廓问题。图1演示了这种轮廓问题，其中示出了两幅连续图像I和I+1的子扫描，这两幅图像分别具有灰度级是127和128的两个相邻区域。每一个视频帧包括八个权重分别是1、2、4、8、16、32、64和128的子扫描。这两个区域之间的转变移动了图像I和图像I+1之间的四个象素。在此图中，y轴表示时间轴，且x轴表示多幅图像的象素。由于人眼具有跟随运动物体的倾向，因此人眼所进行的积分等于沿着图中所示的斜线在时间上的积分。因此，它积分了来自不同象素的信息。积分的结果表明在灰度级127和128之间转变的时刻出现了等于0的灰度级。通过零灰度级使得在转变时出现暗带。相反，如果从灰度级128转变到灰度级127，在转变时刻出现对应于亮带的灰度级255。
此问题的第一种解决方案在于“打破”高权重的子扫描以减少积分误差。例如，可以用权重为32的六个子扫描来取代权重为64和128的子扫描。于是，最大积分误差为灰度级32。还可以不同地分配这些灰度级，但总是存在积分误差。
欧洲专利申请No.0978817所给出的对此问题的另一种解决方案在于通过沿着运动方向移位子扫描而预期这种积分，从而人眼积分正确的信息。该技术使用了运动估计器计算要显示的图像的每个象素的运动矢量。这些运动矢量用于修改传递给PDP基本单元的数据。图2演示了这种技术。在此图中，每一个视频帧包括十二个权重分别是1、2、4、8、16、32、32、32、32、32、32和32的子扫描。如上所述，校正在于根据观察到的图像之间的运动而在空间上移位子扫描，从而预期人眼要进行的积分。根据其权重以及其在视频帧中的时间位置，不同地移位子扫描。这种校正方法对于引起了轮廓问题的转变给出了很好的结果。但是，当物体在两幅图像之间出现或消失时，这种运动补偿校正对造成了与要施加的运动矢量相关的几个问题。
另一种解决方案在于使用被称作灰度级的“增加”编码的方案。利用这种编码，在视频帧期间，PDP的单元至少改变一次状态。例如，如果在视频帧开始时单元处于关闭状态，然后进入开启状态，该单元保持此状态直到此帧结束。使用这种编码的主要缺点在于单元能够显示的灰度级数目非常有限。图3示出了在视频帧包括十二个权重分别是1、2、4、8、16、32、32、32、32、32、32和32的子扫描情况下，利用增加代码所能显示的灰度级。在此示例中，可以显示十三个不同的灰度级，即，灰度级0、1、3、7、15、63、95、127、159、191、223以及255。在此图中，为了得到多个低值灰度级(即灰度级0，1，3，7，15和31)，按照其权重减小的顺序排列子扫描。针对给定灰度级的“开启”子扫描(其中单元处于开启状态的子扫描)对于更高灰度级而言也是“开启”子扫描以及相同视频帧中的两个“开启”子扫描之间没有“关闭”子扫描(其中单元处于关闭状态的子扫描)的事实使其能够避免轮廓效应，即在两个具有相似灰度级的相邻区域之间转变时出现的过亮带或过暗带。本领域技术人员熟知的抖动技术用于部分补偿灰度级数目小的增加代码。抖动技术的原理在于将所需的灰度级分解成可显示灰度级的组合，通过时间积分(将这些灰度级显示于多幅连续图像)和/或空间积分(将这些灰度级显示在围绕所述象素的图像区域中)，这些可显示灰度级的组合在屏幕上再现了与所需灰度级相似的灰度级。但是，利用增加编码应当具有更多的可显示灰度级，以用于显示视频图像。
发明内容
为了校正轮廓效应，本发明提供了另一种灰度级编码方法。本发明是一种在包括多个基本单元的显示装置上显示视频图像的方法，在显示帧期间，视频图像的所述显示帧由多个被称作子扫描的周期构成，在所述子扫描期间，每一个基本单元处于开启状态或处于关闭状态，每一个子扫描具有与其发光周期成正比的权重。将每个显示帧分为第一和第二子帧，在所述子帧期间，每一个单元至少改变一次状态，所述第一和第二子帧包括近似相同数目的子扫描，按照其权重增加的第一顺序排列第一子帧的子扫描，而按照其权重减少的第二顺序排列第二子帧的子扫描，第二顺序是第一顺序的逆序。
优选地，对于每一个单元，所述第一和第二子帧包括近似相同数目的、其间所述单元处于开启状态的子扫描。
第一和第二子帧可以包括或不包括相同数目的子扫描，且第二子帧子扫描的权重可以与第一子帧子扫描的权重相同或不同。
在第一实施例中，当第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描时，则第二子帧包括N-1或N个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于1的自然数。在此实施例中，针对给定灰度级的所有“开启”子扫描对于更高灰度级也是开启的。因此，不存在轮廓问题。
在第二实施例中，当第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描时，第二子帧包括N-1、N或N+1个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于1的自然数。
在第三实施例中，当第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描时，则第二子帧包括N-2、N-1、N、N+1或N+2个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于2的自然数。
在后两个实施例中，针对给定灰度级的“开启”子扫描对于更高灰度级而言不必是开启的。这两个实施例减小了轮廓效应而并未彻底地消除轮廓效应，但可以得到更多的灰度级。
为了减小这些轮廓效应，本发明的优点在于对第二子帧的子扫描的运动进行了补偿。为了实现这种补偿，估计了当前视频帧关于前一视频帧的运动，从而产生了针对视频图像中的每个象素的运动矢量，并且针对当前视频图像中的每个象素，将第二子帧的子扫描移位等于所产生的运动矢量的一半的量。
最后，本发明还涉及一种包括实现了本发明显示方法的装置的等离子体显示板。
附图说明
当阅读了以下参考附图而给出的详细说明时，本发明的其他特征和优点会变得更加显而易见，其中：
图1示出了当转变在两个连续图像之间运动时所出现的轮廓效应；
图2示出了轮廓问题的已知解决方案，该方案在于沿着运动方向移位子扫描；
图3示出了在视频帧包括十二个子扫描的情况下，利用增加代码能够显示的多种灰度级；
图4示出了利用根据本发明第一实施例的编码能够显示的多种灰度级；
图5-7示出了利用根据本发明第二实施例的编码能够显示的多种灰度级；
图8示出了利用根据本发明第三实施例的编码能够显示的多种灰度级；
图9示出了根据本发明第三实施例所显示的在灰度级228和灰度级169之间的转变，无需沿运动方向移位子扫描；
图10示出了图9中的转变，沿运动方向移位第二子帧的子扫描；
图11是表示了由PDP接收的灰度级伽马校正的“阶梯式”曲线；以及
图12示出了用于实现本发明方法的装置的示例。
具体实施方式
根据本发明，将视频图像的显示帧分为两个子帧，这两个子帧包括近似相同数目的子扫描。按照其权重增加的顺序排列第一子帧的子扫描并且按照其权重减少的顺序排列第二子帧的子扫描。第二子扫描与第一子扫描连续。在第一子帧期间，PDP的每一个单元至少改变一次状态，状态的改变与该单元被开启相对应。在第二子帧期间，PDP的每一个单元至少改变一次状态，状态的改变与该单元被关闭相对应。对于每一个单元，第一和第二子帧包括近似相同数目的、其间所述单元处于开启状态的子扫描。
图4示出了本发明方法的第一实施例，其中当第一子帧包括N个“开启”子扫描时，则第二子帧包括N-1或N个“开启”子扫描，N是大于或等于1的自然数。在变体中，第二子帧可以包括N或N+1个“开启”子扫描而不是N-1或N个，N是大于或等于0的自然数。
图4示出了针对包括十四个子扫描的视频帧，利用本实施例能够显示的不同灰度级。在此实施例中，针对给定灰度级的所有“开启”子扫描对于更高灰度级而言也是开启的。第一和第二子帧各自包括七个权重分别为2、4、6、10、20、30和40的子扫描。在第一子帧中，按照其权重增加的顺序排列子扫描，而在第二子帧中，按照其权重减少的顺序排列子扫描。在此示例中，本发明的方法可以显示十五个不同的灰度级，即灰度级0、2、4、8、12、18、24、34、44、64、84、114、144、184以及244。当两个子帧的所有子扫描均为“关闭”时，得到灰度级“0”。通过“开启”第一子帧权重为2的子扫描，得到灰度级2。通过“开启”第一子帧和第二子帧权重为2的子扫描，得到灰度级4。通过“开启”第一子帧权重为2和4的子扫描以及第二子帧权重为2的子扫描，得到灰度级8。通过“开启”第一子帧和第二子帧权重为2和4的子扫描，得到灰度级12，等等。
在图4的示例中，如果考虑在视频帧期间要“开启”的这些子扫描的，则代码是按照子扫描的权重对称的并且不同的连续灰度级形成了金字塔形。每一个单元在第一子帧期间是开启的，而在第二子帧期间是关闭的。在两个“开启”子扫描之间没有“关闭”子扫描。因此，不存在轮廓问题。
但是，利用此第一实施例能够显示的不同灰度级的数目仍然受到限制并且与现有技术的增加编码所能显示的不同灰度级的数目相等。
这就是提出提供了可显示灰度级的更大扩展的第二实施例的原因。在此实施例中，当第一子帧包括N个“开启”子扫描时，第二子帧包括N-1、N或N+1个“开启”子扫描，N是大于或等于1的自然数。
图5至图7示出了本实施例。在第二实施例中，对于给定灰度级为“开启”的子扫描不必对于更高灰度级也是开启的。利用第二实施例能够显示的灰度级是：
-利用第一实施例能够显示的灰度级；以及
-通过从包括奇数个子扫描的第一实施例的灰度级的子扫描的开启中移位子扫描而得到的灰度级。
图5示出了利用此实施例能够得到的灰度级。通过将图4中灰度级2、8、18、34、64、114以及184的子扫描的开启向右移来创建附加的灰度级。由于创建的新灰度级已经存在，第二实施例对于当视频帧按照子扫描权重对称时的情况(图5所示的情况)不感兴趣。
另一方面，如图6所示，如果改变了第二子帧的子扫描的权重，并使其与第一子帧中的不同，则得到七个新灰度级。在图6的示例中，第一子帧包括七个权重分别是47、36、31、24、17、11和2的子扫描并且第二子帧包括七个权重分别是1、5、8、12、16、18和24的子扫描。因此，得到了22个灰度级，即灰度级0、1、2、3、8、14、17、27、36、44、56、68、80、96、111、127、145、163、181、205、228以及252，即，有关非零灰度级相对于第一实施例的增加了50％(21而不是14)。图7示出了从图中由上至下按照最低到最高的顺序排列的图6中的灰度级。
在此实施例中，两个连续的灰度级具有最多两个其状态对于PDP的给定单元不同的子扫描，并且在一个单位中，具有相同数目的“开启”子扫描。对于给定灰度级“开启”的所有子扫描不必对于更高灰度级也是“开启”的事实引入了有限的轮廓效应。另一方面，实质上增加了可显示灰度级的数目。
将来，本显示方法可能会简化PDP的显示电路，在视频帧期间，只需要单一的开启单元操作和单一的擦除单元操作。而目前，还需要在每一个子帧开启和关闭单元。
根据图8所示的第三实施例，当第一子帧包括N个“开启”子扫描时，第二子帧包括N-2、N-1、N、N+1或N+2个“开启”子扫描，N是大于或等于2的自然数。在此实施例中，两个连续的灰度级具有最多三个其状态与PDP的给定单元不同的子扫描。利用十四个子扫描，与第一实施例相比，本实施例可以将非零可显示灰度级的数目提高135％(33个而不是14个)。在该示例中，第一和第二子帧的子扫描与图6和图7中的相同。得到了34个灰度级，即灰度级0、1、2、3、6、8、13、14、16、19、27、31、36、39、44、56、60、68、72、80、96、99、111、114、133、147、151、163、169、181、205、210、228以及252。本实施例进一步提高了可能灰度级的数目，但是还是会引入比第二实施例稍多的轮廓效应。
如上所述，第二和第三实施例引入了轮廓效应。图9示出了移动4个象素的灰度级228和灰度级205之间的转变，其中根据第三实施例显示这两个灰度级。在转变中，出现灰度级252(过亮带)。但是，相对于所讨论的灰度级的幅度，这里的轮廓得到了限制。为了对此进行局部校正，可以沿着运动方向移位子扫描。
为此，针对要显示的图像的每个象素计算运动矢量M，运动矢量表示了所讨论的图像中所述象素相对于前一幅图像的运动，第二子帧的子扫描沿运动方向移位了近似等于计算得到的运动矢量的一半的量，即M/2。在图9的情况下，M等于4个象素。通过传统的运动估计器计算该运动矢量。
图10示出了第二子帧的子扫描沿运动方向移位M/2。这种沿运动方向的时间积分始终在转变中出现灰度级252，但是这种积分误差只有两个象素，而不是没有运动补偿时的四个象素(图9)。因此这种沿着运动方向的第二子帧子扫描的移位减少了轮廓效应。
有优势地，还可以将根据本发明方法的实施例之一所能够显示的灰度级用于进行传递给PDP的视频信号的伽马校正。通过考虑到图7中得到的22个灰度级，进行该校正的演示。灰度级代码与这22个灰度级中的每一个相关联，代码0到21分别与图7所示第二实施例的可显示灰度级0至252相关联。
为了对PDP接收到的信号进行伽马校正，利用查找表将图11中所示的灰度级代码分配给PDP的每一个输入灰度级，以便校正PDP输入视频信号的线性缺陷，并用与分配给该输入灰度级的灰度级代码相关联的灰度级取代该输入灰度级。例如，在图11中，将对应灰度级值0的代码0分配给0和11(不包括11)之间的输入灰度级，将对应灰度级值1的代码1分配给11和23(不包括23)之间的输入灰度级，将对应灰度级值2的代码2分配给23和34(不包括34)之间的输入灰度级，......以及，将对应灰度级值252的代码21分配给241和252之间的输入灰度级。该曲线“阶梯式”的外观是非线性的。可以通过修改与每个灰度级代码相关联的灰度级值来修改此曲线的外观，例如，通过改变子扫描的权重等。
非常多的结构可以用于实现本发明的方法。图12示出了一种演示示例。首先，由根据本发明方法对图像进行编码的编码电路10对图像进行处理。图像存储器11接收已编码图像。设置存储器的存储量以便能够存储至少三幅连续图像I-1、I以及I+1，在使用图像I-1处理图像I的同时存储图像I+1。例如信号处理器之类的计算电路12计算与所述图像中的多个象素相关的运动矢量并如图11所示地移位子扫描，并且将开启信号传送到等离子体板15的行驱动器13和列驱动器14。设置同步电路16，用于同步驱动器13和14。仅用于演示而给出此结构。
在本说明中，参考了其权重增加、然后减少的子扫描排列。不用说本发明还应用于其权重递减、然后递增的子扫描排列，则在第一子帧期间状态的变化对应于子扫描的关闭，而在第二子帧期间状态的变化对应着子扫描的开启。
所述示例还指等离子体板。本领域技术人员能够容易地理解本发明可以应用于任意类型的数字显示装置。术语“数字显示装置”应当被理解为以开启/关闭模式操作的发光级，即处于开启状态或关闭状态的装置。

Claims (9)

1.一种在包括多个基本单元的显示装置上显示视频图像的方法，在显示帧期间，视频图像的所述显示帧由多个被称作子扫描的周期构成，在所述子扫描期间，每一个基本单元处于开启状态或处于关闭状态，每一个子扫描具有与其发光周期成正比的权重，其特征在于将每个显示帧分为第一和第二子帧，在所述子帧期间，每一个单元至少改变一次状态，所述第一和第二子帧包括近似相同数目的子扫描，按照其权重增加的第一顺序排列第一子帧的子扫描，而按照其权重减少的第二顺序排列第二子帧的子扫描，第二顺序是第一顺序的逆序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对于每一个单元，所述第一和第二子帧包括近似相同数目的、其间所述单元处于开启状态的子扫描。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述第一和第二子帧包括相同数目的子扫描。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于如果第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描，则第二子帧包括N-1或N个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于1的自然数。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于如果第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描，则第二子帧包括N或N+1个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于0的自然数。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于如果第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描，则第二子帧包括N-1、N或N+1个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于1的自然数。
7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于如果第一子帧包括N个其间单元处于开启状态的子扫描，则第二子帧包括N-2、N-1、N、N+1或N+2个其间单元处于开启状态的子扫描，N是大于或等于2的自然数。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于估计当前帧关于前一帧的运动，从而产生针对所述视频图像中的每个象素的运动矢量，并且针对当前视频图像中的每个象素，将第二子帧的子扫描移位等于所产生的运动矢量的一半的量。
9.一种等离子体板，其特征在于包括实现了根据权利1到8之一所述的显示方法的装置。
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