DE10127132A1

DE10127132A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays

Info

Publication number: DE10127132A1
Application number: DE10127132A
Authority: DE
Inventors: Udo Fischbeck; Ortwin Franzen
Original assignee: Grundig AG
Current assignee: Grundig Multimedia BV
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays, bei welchem das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt wird und bei welchem die den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen Helligkeitssignale durch Umwandlung in den Teilzeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen erzeugt werden. Die Dauer der Teilzeitintervalle wird derart gewählt, dass die mittels des Displays dargestellten R-, G-, B-Signale gammaentzerrt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays, bei welchem das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt wird und bei welchem die den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen Helligkeitssignale durch Umwandlung in den Teilzeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen erzeugt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung kommen beispielsweise bei Plasmadisplays zum Einsatz, welche in Zukunft die bei höherwertigen Fernsehgeräten derzeit noch verwendeten Farbbildröhren ergänzen oder ersetzen werden. Im Zusammenhang mit Farbbildröhren ist der Benutzer hochwertiger Fernsehgeräte seit dem Ende der 80er Jahre aufgrund der 100- Hz-Technologie an eine flackerfreie Darstellung gewöhnt.
Aus der Zeitschrift Radio Fernsehen Elektronik RFE, Heft 2, 1997, Seiten 18-20, ist ein Plasmadisplay bekannt, das aus zwei Glasplatten mit matrixartig angeordneten Elektroden besteht, zwischen denen sich ein Edelgasgemisch befindet. Die Bildinformation wird bei Plasmadisplays nicht zeilenweise dargestellt wie bei Kathodenstahlröhren, sondern vollbildweise. Da bei einem Plasmadisplay die einzelnen Bildpunkte nicht zu beliebigen Zeiten einzeln ein- und ausgeschaltet werden können, muß die Aktivierung der Bildpunkte für das gesamte Display in einem Aktivierungsdurchgang erfolgen.
Die Ansteuerung eines Plasmadisplays erfolgt in mehreren Phasen: einer Adressierungs- oder Initialisierungsphase, einer Halte- oder Aktivierungsphase und einer Löschphase.
In der Adressierungs- oder Initialisierungsphase werden alle Zellen des Plasmadisplays vorgeladen, welche in der darauf folgenden Halte- oder Aktivierungsphase aktiviert werden sollen. Im letzten Schritt, der Löschphase, werden die vorgeladenen Zellen wieder entladen, die Bildinformation wird gelöscht.
Das zur Darstellung eines Fernsehbildes zur Verfügung stehende Zeitintervall wird in Teilzeitintervalle unterschiedlicher Dauer bzw. unterschiedlicher Gewichtung zerlegt, während derer in Abhängigkeit vom Helligkeitswert eines jeweiligen Bildpunktes eine vorgegebene Aktivierungssequenz gewählt wird. Dies entspricht einem ein- oder mehrmaligen Aufleuchten des jeweiligen Bildpunktes während des zur Bilddarstellung zur Verfügung stehenden Zeitintervalles, wobei jedem Aufleuchten eine vorgegebene Zeitdauer zugeordnet ist.
Derartige bekannte Plasmadisplays werden beispielsweise von den Firmen Fujitsu und NEC am Markt vertrieben.
Aus der DE A1 198 33 597 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flimmerreduzierung bei pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtungen bekannt, insbesondere bei einem Farbplasmadisplay. Ein derartiges Farbplasmadisplay dient beispielsweise der Darstellung von Fernsehbildern. Das Farbplasmadisplay wird mittels eines Pulsbreitenmodulators angesteuert, wobei zur Anteuerung die Dauer eines Fernsehbildes in eine Reihe von Teilbildern bzw. Teilzeitintervallen zerlegt wird, die nacheinander dargestellt werden. Zur Flackerreduzierung, insbesondere einer 50-Hz-Flackerreduzierung, wird die Reihenfolge der Teilzeitintervalle und/oder der Aktivierungssequenzen der Teilzeitintervalle derart vorgegeben, dass das Flackern der darzustellenden Bilder minimal ist.
Weiterhin ist aus der DE-A1 198 37 307 eine bewegungsdetektorabhängige Veränderung der Reihenfolge der Teilzeitintervalle bekannt. Beim Vorliegen von Bewegungen wird die Reihenfolge der Teilzeitintervalle derart gewählt, dass Bewegungsartefakte vermieden werden. Ansonsten erfolgt die Wahl der Reihenfolge der Teilzeitintervalle derart, dass 50 Hz-Flackerstörungen reduziert werden.
Weiterhin ist es im Zusammenhang mit Plasmadisplays bereits bekannt, die Helligkeit eines darzustellenden Bildes zu erfassen, aus dem erfaßten Helligkeitswert für jedes der Teilzeitintervalle des darzustellenden Bildes eine maximal zulässige Leuchtdauer abzuleiten und bei einer Veränderung des erfaßten Helligkeitswertes die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle zu verändern. Diese Veränderung erfolgt derart, dass bei erfaßtem dunklen Bildinhalt bzw. geringem Helligkeitswert die maximal zulässige Leuchtdauer in jedem der Teilzeitintervalle um dieselbe Zeitdauer erhöht wird. Ergibt hingegen die Helligkeitserfassung des darzustellenden Bildes, dass ein insgesamt heller Bildinhalt vorliegt, dann wird die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle um eine Zeitdauer verringert, die für alle Teilzeitintervalle gleich ist.
Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass der Kontrast des darzustellenden Bildes reduziert ist, da bei erfaßter großer Helligkeit des darzustellenden Bildes die Zeitdauer für die Darstellung heller Bildbestandteile reduziert ist und bei erfaßter geringer Helligkeit eines darzustellenden Bildes dunkelgraue Bildbestandteile hellgrau dargestellt werden, da diese durch die beschriebene Beaufschlagung mit einem konstanten Offset nach oben gezogen werden, d. h. länger leuchten.
In der deutschen Patentanmeldung DE 100 61 451 ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung von R-, G-, B-Signalen bei einem digital angesteuerten Display beschrieben, bei welcher vor dem Display eine Schaltung zur Entzerrung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen vorgesehen ist. Bei dieser Vorrichtung sind die dem Display zugeführten R-, G-, B-Signale bereits gammaentzerrt. Bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung muss in Kauf genommen werden, dass im unteren Grauwertbereich Auflösungsstufen verloren gehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie ein derartiger Verlust von Auflösungsstufen im unteren Grauwertbereich vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die Vermeidung eines Verlustes von Auflösungsstufen im unteren Grauwertbereich zusätzlich sichergestellt wird, dass insbesondere beim Vorliegen von Displays mit hoher Helligkeit (sogenannte "High-Brightness-Displays"), die einen steilen Helligkeitsverlauf aufweisen, die Bilddarstellung für das menschliche Auge angenehmer wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer impulsbreitengesteuerten Plasmadisplayanzeige. Der Fernsehempfänger 1, 2 weist ein Fernsehsignalverarbeitungsteil 1 und ein Bildverarbeitungsteil 2 auf. Der Fernsehsignalverarbeitungsteil 1 weist einen ersten Eingang 17 auf, dem die Signale einer Antenneneinrichtung 19 zugeführt werden. Die Signale des Eingangs 17 werden an eine Hochfrequenz- und Zwischenfrequenz- Verarbeitungseinheit 4 sowie eine Audiosignalverarbeitungseinheit 3 weitergeleitet. Am Ausgang der Hochfrequenz- und Zwischenfrequenz- Verarbeitungseinheit 4 liegt ein FBAS-Signal vor, welches einem Analog- /Digitalwandler 5 zugeführt wird. Die Einspeisung eines externen FBAS-Signals ist über einen zweiten Signaleingang 20 möglich. Das Ausgangssignal des Analog-/Digitalwandlers 5 wird anschließend zu einer sogenannten Feature-Box 6 geleitet. Die Feature-Box 6 führt bestimmte Funktionen wie Demodulation des FBAS-Signals, Standbild, Zoom, Formatanpassung, Bildschärfeoptimierung, Bild-in-Bild, etc. durch. Die so entstehenden digitalen Komponenten Y, U, V eines Bildsignals 21 werden an eine digitale Matrixeinheit 8 des Bildverarbeitungsteils 2 weitergeleitet. Die Feature-Box 6 dient darüber hinaus der Wandlung des Zeilensprungsignals in ein zeilensprungfreies Signal und der notwendigen Anpassung der Signale an den Bildschirm 14 durch Zeileninterpolation. Dies erfolgt mit Hilfe der Synchronisationssignale 23, 24 zur Vertikal- und Horizontalsynchronisation.
Die digitale Matrixeinheit 8 weist darüber hinaus einen Anschluß 27 zur Zuführung eines über einen externen Signaleingang 18 zugeführten VGA- Signals auf, welches mittels eines Analog-/Digitalwandlers 25 in ein digitales Signal umgewandelt wird. Am Ausgang der digitalen Matrixeinheit 8 liegt ein RGB-Signal 22 vor, mit welchem ein Pulsbreitenmodulator 10 angesteuert wird. Der Pulsbreitenmodulator 10 erzeugt die Ansteuersignale 26 für einen Adresstreiber 11. Für diese Signalerzeugung ist mit dem Pulsbreitenmodulator 10 ein Speicher 9 gekoppelt. Der Pulsbreitenmodulator 10 weist eine Teilzeitintervallgewichtungseinheit auf, die zur Gewichtung der Teilzeitintervalle dient, d. h. zur Festlegung von deren Reihenfolge und Dauer. Die Adresstreibereinrichtung 11 steuert zeilenweise die einzelnen Spalten des Plasmabildschirms 14 an. Die zugehörige Zeitensteuerung erfolgt mit Hilfe der Zeitensteuereinrichtung 13, die den Beginn der Teilzeitintervalle und die Zeiten für die Adressier- und Aktivierungsphase festlegt. Hierzu dient die in der Zeitensteuerung enthaltene Teilzeitintervallzeilensteuereinrichtung. Die Zeitensteuereinrichtung 13 ist mit einem Horizontaltreiber 12 verbunden. Dieser Horizontaltreiber 12 ist während der Adressierungs- und Aktivierungsphasen aktiv. Die Spannungsversorgung erfolgt mit Hilfe eines Netzteils 7.
Während die Funktionsweise und der Aufbau des Fernsehsignalverarbeitungsteils 1 im wesentlichen dem eines konventionellen Fernsehempfängers mit Bildröhre entspricht, ist der Aufbau des Bildverarbeitungsteils 2 grundverschieden. Der Hauptgrund hierfür liegt vor allem darin, dass die Plasmaanzeigeeinrichtung 14 einen digitalen Zusammenhang zwischen der Eingangsgröße und der Leuchtdichte aufweist. Es existieren somit lediglich zwei Zustände: eingeschaltet oder ausgeschaltet. Um dennoch eine große Palette von verschiedenen Zwischengraustufen erzielen zu können, wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Bildverarbeitungsteil 2 zur Bilddarstellung ein digitales Zeitmultiplexverfahren verwendet. Bei diesem werden die RGB-Signale 22 in mehrere Teilzeitintervalle unterschiedlicher Dauer zerlegt, d. h. in Teilzeitintervalle unterschiedlicher Gewichtung.
Dies erfolgt mit Hilfe des Pulsbreitenmodulators 10 sowie der den Pulsbreitenmodulator ansteuernden weiteren Einheiten wie der Zeitensteuereinrichtung 13 und eines Speichers 9. Durch die Trägheit des menschlichen Auges erscheinen auf der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 nicht mehr einzelne Bildwechsel, sondern ein Grauwert, der von der mittleren Aktivierungsdauer abhängt. Ist diese Dauer in den Teilzeitintervallen gewichtet, dann können mit wenigen Teilzeitintervallen viele Graustufen dargestellt werden. Bei einer binären Gewichtung (1, 2, 4, 8, . . .) können zwei potenziert mit der Anzahl der Teilzeitintervalle Graustufen dargestellt werden. Um möglichst viele Graustufen darstellen zu können, ist es somit wünschenswert, möglichst viele Teilzeitintervalle zu verwenden, was allerdings aufgrund technologischer Randbedingungen nicht möglich ist. Der Pulsbreitenmodulator 10 bestimmt durch eine Zuordnung, die von seinem Eingangssignalpegel abhängig ist, für jeden Bildpunkt des darzustellenden Bildes die Reihenfolge und Aktivierung der einzelnen Teilzeitintervalle. Im Falle einer binären Gewichtung sieht diese Zuordnung derart aus, dass dem digital höchstgewichteten Bit das längste Teilzeitintervall, dem zweithöchstgewichteten Bit das zweitlängste Teilzeitintervall, usw., zugewiesen wird.
Die Erfindung geht nun davon aus, dass bei Fernsehübertragungssystemen, die heute am Markt verbreitet sind, zur Bildwiedergabe eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird, und dass bei derartigen Systemen bei der Bildaufnahme bzw. senderseitig üblicherweise eine Gamma-Vorverzerrung der Fernsehsignale erfolgt, um die Wiedergabecharakteristik der wiedergabeseitig verwendeten Kathodenstrahlröhren zu kompensieren.
Wird nun zur Bildwiedergabe keine Kathodenstrahlröhre verwendet, sondern ein digital angesteuertes Display, wie es oben beschrieben wurde, dann muss auf der Wiedergabeseite ebenfalls eine Gammaentzerrung vorgenommen werden. Diese Gammaentzerrung erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durch eine vor dem Display angeordnete Entzerrungsschaltung, sondern im Display selbst.
Um die Gammaentzerrung im Display selbst durchzuführen, wird die Dauer der Teilzeitintervalle so gewählt, dass die mittels des Displays dargestellten R-, G-, B-Signale gammaentzerrt sind. Zwischen der Summe der Teilzeitintervalllängen am Ausgang des Pulsbreitenmodulators 10 und dem (digitalen) Eingangswert am Pulsbreitenmodulator, der sich aus dem Ausgangswert der Matrixeinheit 8 ergibt, besteht somit kein linearer Zusammenhang (wie bei einer Realisierung gemäß des Stands der Technik), sondern ein Zusammenhang derart, dass die Summe der Teilzeitintervalllängen am Ausgang des Pulsbreitenmodulators 10 dem gammaentzerrten (digitalen) Eingangswert entspricht.
Dies bedeutet im Vergleich zur Dauer der Teilzeitintervalle bei einer Gewichtung, bei der die Summe der Teilzeitintervalllängen am Ausgangs des Pulsbreitenmodulators 10 linear vom Eingangswert des Pulsbreitenmodulators abhängt, dass die Dauer der Teilzeitintervalle mit geringer Gewichtung reduziert und die Dauer der Teilzeitintervalle mit höherer Gewichtung erhöht wird. Die dadurch erreichte Helligkeitscharakteristik des Displays entspricht der Helligkeitscharakteristik einer Kathodenstrahlröhre. Dies hat zur Folge, dass eine senderseitige Gammavorverzerrung von Fernsehsignalen, wie sie heute üblich ist, bei einer Darstellung dieser Signale mittels eines digital angesteuerten Displays im Display selbst kompensiert bzw. ausgeglichen wird. Dies erfolgt mittels des Impulsbreitenmodulators 10, in welchem die Dauer der Teilzeitintervalle eingestellt wird.
Bei einer Realisierung gemäß des Stands der Technik, bei der die Summe der Teilzeitintervalllängen am Ausgangs des Pulsbreitenmodulators 10 linear vom Eingangswert des Pulsbreitenmodulators abhängt, müsste hingegen eine zusätzliche Einheit zur Gammaentzerrung (z. B. zwischen der Matrixeinheit 8 und dem Impulsbreitenmodulator 10) eingefügt werden, um eine korrekte Helligkeitsdarstellung des Displays für senderseitig gammavorverzerrte Bildsignale zu erzielen.

Claims

1. Verfahren zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays, bei welchem das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt wird und bei welchem die den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen Helligkeitssignale durch Umwandlung in den Teilzeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Teilzeitintervalle derart gewählt wird, dass die mittels des Displays dargestellten R-, G-, B-Signale gammaentzerrt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Vergleich zur Dauer der Teilzeitintervalle bei Gewichtung der Teilzeitintervalle die Dauer der Teilzeitintervalle mit geringer Gewichtung reduziert und die Dauer der Teilzeitintervalle mit höherer Gewichtung erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Längen der Teilzeitintervalle linear von dem Eingangswert des Displays abhängig ist.

4. Vorrichtung zur Darstellung von gammavorverzerrten R-, G-, B-Signalen mittels eines digital angesteuerten Displays, bei welchem das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt wird und bei welchem die den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen Helligkeitssignale durch Umwandlung in den Teilzeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (10) zur Einstellung der Dauer der Teilzeitintervalle derart aufweist, dass die mittels des Displays (14) dargestellten R-, G-, B-Signale gammaentzerrt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur Einstellung der Dauer der Teilzeitintervalle einen Pulsbreitenmodulator aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur Einstellung der Dauer der Teilzeitintervalle die Dauer der Teilzeitintervalle so einstellen, dass im Vergleich zur Dauer der Teilzeitintervalle bei Gewichtung der Teilzeitintervalle Dauer der Teilzeitintervalle mit geringer Gewichtung reduziert und die Dauer der Teilzeitintervalle mit höherer Gewichtung erhöht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) die Summe der Längen der Teilzeitintervalle linear abhängig von dem Eingangswert des Displays errechnen.