CN1701615A - 具有变化色彩次序的顺序显示系统 - Google Patents

Abstract

一种具有变化色彩次序的顺序显示系统，为了在电视信号中顺序地显示画面，将第一画面分离为红、绿和蓝片段集合，每一个色彩的每一个片段与第一序列中的其它色彩片段彼此交织，用于在该序列中显示。每一个连续画面同样被分离为红、绿和蓝片段集合，每一个色彩的每一个片段与所移动的序列中的其它色彩片段彼此交织，用于在该序列中显示。在基色中每一个连续画面的片段的色彩序列的移动，使得每一连续画面的至少第一和最后片段分别与前一画面的第一和最后片段具有不同的色彩，从而减少了运动伪象的出现，在观众眼睛跟随的运动目标的上升和下降沿，所述运动伪象表现为色彩失真。

Description

具有变化色彩次序的顺序显示系统

根据35U.S.C.119(e)，本申请要求基于2002年11月20日提交的美国临时专利申请号No.60/427,859的权益，其在此被一并参考。

技术领域

本发明涉及一种在顺序显示系统中对表现(manifest)自身的运动伪象(artifacts)进行减少的技术。

背景技术

当今的顺序显示系统通常包括可以照亮光调制器的光源，所述光调制器可以控制投影到显示器的多个画面元素(象素)中的每一个的照明。控制器响应输入电势信号而控制光调制器，以便光调制器显示电视信号中的连续画面，每一个画面出现在相应的画面间隔期间。画面间隔的长度依赖于所选择的电视制式。目前在美国所使用的NTSC制式规定了1/60秒的画面间隔，而某些欧洲电视制式(例如，PAL)规定了1/50秒的画面间隔。

通常的顺序显示系统通过在每一个画面间隔期间，顺序地将红、绿和蓝光投影到光调制器上而实现色彩显示。许多顺序显示系统利用插入光调制器的光路中的发动机驱动的色轮完成该任务。色轮至少具有一组基色窗口(通常为红、绿和蓝)，从而当色轮旋转时，红、绿和蓝光照射光调制器。(目前大多数色轮具有多组基色窗口。)实际上，每一个色彩被分离为整数个片段，每一个色彩的片段与另一个色彩的片段进行及时地交织，因此缩短了色彩交织的间隔，从而减小了色彩与运动分离(break up)的问题。

画面分成基色片段的集合(sets)通常出现在运动的白目标在其上升和下降沿受到色彩失真(即，运动伪象)的不利情况下。在每一个新画面中，上升沿将具有相同的基色，例如红色，而下降沿像前一画面一样，将一直具有另一基色，例如绿色。通常，通过增加每一个画面的基色片段的数目，从而在目标的上升和下降沿最小化色彩的可见度，可以略微减轻该问题，但无法消除。但是，大多数顺序显示系统限制了每一个画面的基色片段的数目。

因此，需要用于在顺序显示系统中最小化这种运动伪象的技术。

发明内容

简要地，根据本原理，提供了用于按照具有减少的运动伪象的序列来显示至少第一和第二画面的技术。该方法的开始是通过将第一画面分离为第一画面片段集合，每一集合与不同的基色(例如，红、绿和蓝)相关联。因此，例如，将第一画面分为整数个红片段、绿片段和蓝片段。包括第一画面的红、绿和蓝片段按照第一色彩序列进行交织。第二画面也类似地被分为片段集合，每一集合与不同的基色相关联。第二画面的片段按照与第一画面的片段的色彩序列不同的色彩序列进行交织，从而至少第二画面的第一和最后片段分别与第一画面的第一和最后片段的色彩不同。按照其色彩序列显示第一画面的片段，随后是按照其色彩序列显示第二画面的片段。在基色中，移动每一个连续画面的片段的色彩序列，以减少运动伪象的出现，所述运动伪象在观众的眼睛跟随的运动目标的上升和下降沿处表现为色彩失真。

附图说明

图1描述了用于描述本原理的示例顺序色彩显示系统的方框示意图；

图2描述了根据本原理的用于图1的显示系统中的色轮的第一实施例；以及

图3描述了根据本原理的用于图1的显示系统中的色轮的第二实施例。

具体实施方式

图1描述了示例顺序色彩显示系统10，其包括光源12，用于产生通过旋转的色轮16被导向的光束14，所述色轮具有至少三个独立的基色窗口17，例如，至少一个红色(R)、一个绿色(G)和一个蓝色(B)窗口。根据现有技术的典型色轮具有交织在RGBRGB序列中的两个红色、两个蓝色和两个绿色窗口。在色轮16旋转期间，红、绿和蓝光连续地到达光调制器18的表面，用于从该处反射到显示屏幕20。

控制器22根据包含画面序列的输入电视信号来控制光调制器18的操作，每一个画面出现在根据所规定的电视制式(即，对于NTSC而言为1/60秒，而对于PAL为1/50秒)而建立的画面间隔之中。对于每一个画面，控制器22产生控制信号，使光调制器18“产生”画面片段集合，而每一个片段集合与三基色(分别为红、绿和蓝)之一相关联。由于由色轮16上色，在与片段持续时间相对应的间隔期间，光调制器18通过从光源12反射光(或者不反射光)而产生画面片段。在所述的实施例中，控制器22引起光调制器18针对每一基色产生4个片段，针对每一个画面总计12个片段(4个红色、4个绿色以及4个蓝色)。在实际中，在每一画面间隔期间，色轮16在整数旋转周期处进行旋转，引起与每一种基色相关联的每一个片段和与在色彩序列中的每一种其它色彩相关联的片段相互交织，这在画面中逐一地保持相同。

响应来自控制器22的控制信号，光调制器18选择性地将与每一个片段相关联的基色反射到显示屏幕20上，从而使得在该色彩中的单独的画面元素(象素)具有根据输入画面的照明强度。通过光调制器18所调制的基色顺序地出现在显示屏幕20上，从而在每一个画面间隔期间产生彩色画面。色彩序列与通过旋转色轮16所传播的色彩序列相对应。显示系统10可以包括一个或多个透镜、反射镜和/或棱镜(未示出)，从而改变光到达光调制器18的特性，以及改变在显示屏幕20上所显示的光的特性。

在所述实施例中，光调制器18操作用于选择性地反射入射光，并且因此光调制器可以包括数字微反射镜设备(DMD)，例如由TexasInstruments所生产的DMD。尽管在图1中没有描述，光调制器可以采用光透射设备的形式，例如液晶，用于为通过其并透射到显示屏幕而选择性地调制光。正如将要认识到的，光调制器18的特性对于本原理而言不是必不可少的。

当前的顺序色彩显示系统，例如上述系统10，在其上升和下降沿显示具有色彩失真的运动白目标。在实际中，这种目标的上升沿将具有第一色彩，例如红色，而下降沿将具有不同的色彩，例如蓝色。这引起当观众的眼睛跟随运动目标时，出现运动伪象。目前，尽管许多系统限制了片段的数目，当前的顺序色彩显示系统试图通过增加每个画面的片段数目而改善该类型的运动伪象。

根据本原理，可以通过交换赋予到达光调制器18的光的基色序列，减少在运动白目标的上升和下降沿处的色彩失真的出现，从而每一个连续画面的至少第一和最后片段分别与前一画面的第一和最后片段具有不同的基色。在所描述的实施例中，通过改变色轮中的色窗的排列以及改变色轮旋转速度，实现了色彩序列的交换。图2描述了根据本发明的第一优选实施例的色轮16’，其用于交换色彩序列。色轮16’具有9个色窗17，每一个窗口具有40°的弧度。当与图1的色轮16进行比较时，色轮16’的色窗17以GBBRGGBRR方向排列，以距离12点位置最近的窗口17开始并且沿顺时针前进。

假设第一画面从左上方的窗口17开始(即，在图2的色轮16’中的10点位置处的红色窗口)，图1中赋予到达光调制器18的光的色彩序列成为色轮逆时针方向上的RGBBRGGBRRGB。色轮16’在每一画面间隔期间，以非整数的周期数目旋转。在优选实施例中，色轮16’在每一个画面间隔中旋转11/3周期，从而建立按照第一色彩序列交织的4个红色、4个绿色和4个蓝色片段。对于下一个连续画面，交织的片段的色彩序列将移动一个色彩。例如，假设第一画面具有红色的第一片段和蓝色的最后片段。第二连续画面将具有蓝色的第一片段和绿色的最后片段。第三连续画面将具有绿色的第一片段和红色的最后片段。因此，与每个画面间隔中色轮的非整数周期数目相结合，色轮16’中色窗17的排列引起交织片段的色彩序列从一个画面到另一画面移动一个色彩。

从一个画面到连续画面对交织片段的色彩序列移动一个色彩，用于减少与上述类型的色彩失真相关联的运动伪象。由于观众的眼睛跟随运动目标，赋予画面的第一片段的色彩作为目标的上升沿的色彩出现，因为每一个随后的片段留在观众视网膜中的位置落后于前面所留下的位置。通过移动赋予每一连续新画面的第一片段的色彩序列，运动目标的上升沿色彩按照三分之一画面频率，在红色、蓝色和绿色中移动。因此，上升沿将趋于具有与原始目标相同的色彩，从而实质上消除了色彩失真的问题。

图3示出了根据本原理的色轮的可选实施例16”，当以非整数的周期数目旋转时，对于每一连续画面，其影响了交织片段的色彩序列中的一个色彩的移动。如图3所示，色轮16”包括3个红色、3个绿色和3个蓝色窗口17，其具有40°的弧度，并且以RGBGBRBRG顺序排列，开始于距离12点位置最近的红色窗口，并且顺时针前进。在操作中，当色轮16”取代图1的色轮16并且每个画面间隔旋转1/3周期时，色轮16”将以与图2的色轮16’可比的方式，在每一连续画面的交织片段的色彩序列中完成一个色彩移动。正如与图2的色轮16”相比较，色轮16’提供了较少“轮辐(spokes)”(即，色彩之间的过渡)的优点。与图3的色轮16”相比，在图2的色轮16’中减少的轮辐数目使得当光调制器18由脉冲宽度调制操作时，片段具有更多节省的编码。

除图2和图3的色轮16’和16”之外的其它机制，分别可以交换基色的序列，所述序列被赋予每一个连续画面的交织片段，从而减少与色彩失真相关联的运动伪象。例如，已有液晶等机制，其顺序地向光调制器18上的光入射赋予三基色的每一种。可以根据本原理改变该机制的操作，从而按照与色轮16’和16”相同的方式，对于每一连续画面，将赋予交织片段的色彩序列顺序地移动一个色彩。

可以通过使用传统色轮，将赋予每一连续画面的交织片段的色彩序列移动一个色彩，所述传统色轮例如图1的色轮16，其以每个画面整数数目个周期进行旋转。对于每一连续画面简单地减少(dropping)不同的色彩片段将引起在色彩序列中移动一个色彩，从而每一连续画面的第一和最后帧将分别具有不同于前一画面的第一和最后帧的色彩。但是，减少每个画面的不同的色彩片段将引起画面亮度的损失。因此，无法证明移动色彩序列类似的方法像使用色轮16’和16”之一并且每个色轮在每个画面间隔期间旋转非整数的周期数目那样有效，

此外，可以使用传统的色轮而无任何亮度损失，对于每一连续画面的片段的色彩序列移动一个色彩。这种移动可以通过简单地将画面分成数目不等的片段来实现，即分为4红、4蓝和3绿。对于每一个新画面，具有数目不等的片段的影响将引起色彩序列中的固有移动。不利的是，具有这种不等的片段数目要求在控制器22中具有非常复杂的存储器管理，这使得该方法不实用。

以上描述了提供了减少人眼随运动目标的运动伪象的技术。

Claims (11)

1.一种用于按照序列显示至少第一和第二输入画面的方法，包括以下步骤：

将第一画面分离成第一画面片段集合，每一集合与不同的基色相关联；

按照第一色彩序列交织第一画面片段；

将第二画面分离成第二画面片段集合，每一集合与不同的基色相关联；

按照第二色彩序列交织第二画面片段，其中第二画面的至少第一和最后片段与第一画面的第一和最后片段分别具有不同的色彩，以及

按照第一色彩序列顺序地显示第一画面片段；并且此后

按照第二色彩序列顺序地显示第二画面片段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二色彩序列是从第一色彩序列中移动了一个基色。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分离第一画面的步骤包括步骤：将红(R)、绿(G)和蓝(B)基色中不同的一个赋予第一画面片段集合的每一个。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分离第二画面的步骤包括步骤：将红(R)、绿(G)和蓝(B)基色中不同的一个赋予第二画面片段集合的每一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一画面分离为第一画面元素集合的步骤包括步骤：减少基色片段，并且其中将第二画面分离为第二画面元素集合的步骤包括步骤：减少与第一画面所减少的片段所不同的基色片段。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与基色相关联的第一画面片段中的至少一个集合具有和与不同基色相关联的第一画面片段集合所不同的片段数目，并且其中与基色相关联的第二画面片段的至少一个集合具有和与不同基色相关联的第二画面片段集合所不同的片段数目。

7.一种用于连续显示彩色画面以便每一画面出现在画面间隔期间的方法，包括以下步骤：

将每一连续画面分离为片段集合，片段集合的数目与基色的规定数目相对应；

将所规定的序列中的每一种基色赋予被导向光调制器的光束，与控制信号施加到光调制器同时赋予所述每一种基色，引起光调制器对基色片段进行调制，用于在显示屏幕上显示；以及

在每一连续画面上改变赋予被导向光调制器的光的基色序列，从而与所述每一个随后的连续画面的至少第一和最后片段相关联的基色分别不同于前一画面的与第一和最后片段的每一个相关联的基色。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，赋予步骤包括以下步骤：

在到达光调制器的光束中，插入具有多个红、绿和蓝交织的色窗的色轮，从而光束将通过色窗并到达光调制器上；

色轮以每个画面间隔内的非整数周期数目进行旋转，从而将所规定的红(R)、绿(G)和蓝色序列赋予被导向光调制器的光。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，改变步骤包括排列色轮中的色窗的步骤，以便在色轮旋转的同时，针对每一个画面，改变赋予到达光调制器的光束的红、绿和蓝色序列。

10.一种用于显示连续画面的顺序色彩显示系统，包括：

用于产生光束的光源；

位于光束的光路内的光调制器，用于将光束调制到显示屏幕上；

分离装置，用于将每一个连续画面分离为片段集合，片段集合的数目与基色的所规定的数目相对应，以及用于将控制信号施加到光调制器，从而引起光调制器产生所述片段集合，以便每集合的每一片段在其它集合的片段之间进行交织；

在光源和光调制器之间插入的色彩顺序机制，用于按照规定序列，向光束赋予每一种基色，与将所述每一片段的施加到调制器同时赋予所述每一种基色，在每一个随后的连续画面上，色彩顺序机制改变赋予被导向到光调制器的光的基色序列，以便每一个与所述每一随后的连续画面的第一和最后片段相关联的基色分别不同于与前一画面的第一和最后片段的每一个相关联的基色。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，色彩顺序机制包括色轮，其具有如此排列的多个色窗，使得在以每个画面间隔内非整数周期数目旋转时，将分离的红(R)、绿(G)和蓝(B)色之一赋予被导向光调制器的光。