DE10314268B3

DE10314268B3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten

Info

Publication number: DE10314268B3
Application number: DE2003114268
Authority: DE
Inventors: Udo Fischbeck; Johannes Spindler; Markus Friebe
Original assignee: Grundig AG
Current assignee: Grundig Multimedia BV
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-03-30
Also published as: WO2004088621A1; CN100466031C; CN1795482A; EP1636777A1; JP2006523854A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Dazu wird aus einem die dazustellenden Videobilder repräsentierenden Videodatenstrom ein R-G-B-Signal (10), ein Horizontalsynchronisationssignal (9) und ein Vertikalsynchronisationssignal (8) erzeugt, mittels derer über eine Bildschirmansteuerschaltung (6) die Ansteuerung eines Bildschirms (7) erfolgt. Gesteuert durch eine programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) wird das R-G-B-Signal (10) gegen ein R'-G'-B'-Signal (11) ausgetauscht, das den Pixel- oder Subpixeldefekt simuliert. Der Austausch hinsichtlich des Zeitpunktes und der Dauer erfolgt dabei so, dass der durch das R'-G'-B'-Signal (11) simulierte Pixel- oder Subpixeldefekt an einer vorwählbaren Stelle des Bildschirms (7) zur Darstellung kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten.

Die Wiedergabe von Fernsehsignalen erfolgte in der Vergangenheit vorwiegend über Kathodenstrahlbildröhren. Seit geraumer Zeit kommen zunehmend Wiedergabesysteme zum Einsatz, die einen flachen Bildschirm aufweisen und bei denen jeder Bildpunkt über einer matrixförmige Adressierung direkt ansteuerbar ist. Derartige Wiedergabekonzepte sind unter den Begriff Plasmabildschirm oder LCD- Bildschirm bekannt geworden.

Aus DE 698 02 255 T2 ist ein Verarbeitungssystem für digitale Videosignale mit einem Verfahren zum Einführen von Referenz-Störungen in eine Folge von digitalen Bildern zur Verarbeitung in subjektiven Tests an digitalen Videoanlagen offenbart. Die Referenzstörungen werden gemäß den Empfehlungen der Norm ITU-T, P.930 „Principles of a Reference Impairment System for Video" generiert.

Bei den Plasmabildschirmen handelt es sich um eine Matrix aus kleinen Gasentladungsbereichen, von denen jeweils drei nebeneinander liegende ein Bildelement repräsentieren. Ein solches Bildelement wird als Pixel bezeichnet, die drei zugehörigen Gasentladungsbereiche repräsentieren die Subpixel.

Bei den oben angesprochenen LCD-Bildschirmen, handelt sich um matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen. Auch hier wird ein Bildpunkt oder Pixel durch drei nebeneinander liegende Flüssigkristallszellen gebildet, die die Farben rot, grün und blau repräsentieren und ebenfalls als Subpixel bezeichnet werden.

Zu der Kategorie der matrixadressierten Displays gehören aber natürlich auch Projektions-Anzeigeeinrichtungen, die sich einer im Strahlengang einer Lichtquelle befindlichen Matrix von Bildelementen bedienen, wie z. B. Rückprojektions-Bildschirme oder Videoprojektoren. Die Matrix von Bildelementen arbeitet dabei nach dem Reflektionsprinzip wie z.B. bei LCOSs (Liquid Crystal On Silicon) oder DMDs (Digital Micromirror Device) oder nach dem Durchlichtprinzip wie z. B. LCDs (Liquid Crystal Display).

Alle diese beispielhaft genannten Anzeigeeinrichtungen haben vom Prinzip her gemeinsam, dass, wie bereits oben erwähnt, eine Matrix von Bildelementen vorgesehen ist, welche durch eine jeweils auf die Displayart abgestimmte Ansteuerschaltung im Abhängigkeit vom Videosignal ansteuerbar ist.

Bedingt durch den komplexen Aufbau solcher matrixförmiger Anzeigeeinrichtungen, lässt es sich bei vertretbarem Fertigungsaufwand nicht vermeiden, dass einige der vielen Pixel oder Subpixel fehlerhaft sind. Dabei treten sehr unterschiedliche Fehlerbilder auf, sowohl was die Subpixel selbst betrifft, als auch bezüglich des Auftretens derartigen Fehler in unterschiedlichen Bereichen der Bildschirmfläche (Randbereich, Mitte) als auch hinsichtlich der Wirkung der auftretenden Fehler in Verbindung mit dem dargestellten Videobild (Helligkeit, Farbe). So kann ein Subpixel z. B. immer eingeschaltet oder immer ausgeschaltet sein oder es kann unkontrolliert flackern. Abhängig von der Fehlerart und davon welcher Grundfarbe das fehlerhafte Subpixel angehört, wird sich je nach der Farbe und Helligkeit der Nachbarpixel ein unterschiedliches Fehlerbild einstellen. Es ist nun unter diesen Umständen sehr aufwändig zu beurteilen, welche Fehlerhäufungen im vorstehend beschriebenen Sinn als qualitativ noch akzeptabel angesehen werden können, weil zu einer Beurteilung entsprechende Displays aus dem Fertigungsprozess handselektiert werden müssen. Das gezielte Erzeugen von bestimmten Fehlerbilder im Fertigungsprozess ist aufgrund der Komplexität nur sehr schwer möglich.

Um hier nun Abhilfe zu schaffen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, die vorstehend angesprochenen Pixel- und/oder Subpixeldefekte, sowie deren Häufung auf einem Bildschirm zu simulieren und auf diese Wiese Beurteilungskriterien zu schaffen, welche Fehlerbilder für den praktischen Einsatz noch tolerabel sind.

Weiterhin gehört es zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten anzugeben.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruchs 1, sowie durch eine Schaltungsanordnung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 3.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Fehlerbilder bereits vor der eigentlichen Displayansteuerung in den Datenstrom, mit dem die Displayansteuerung beaufschlagt wird, eingemischt werden, wodurch ein sehr einfaches Verändern der Fehlerbilder einerseits und eine vom Displaytyp unabhängige Darstellung der Fehlerbilder ermöglicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sind nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

1 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Pixel- und/oder Subpixeldefekten in einem Ansteuersignal für einen Bildschirm.

2 ein Detail der Schaltungsanordnung nach 1
Gemäß der Darstellung im 1 wird ein Videodatensignal 1 einer Videodatenverarbeitungseinheit 2 zugeführt. In dieser Videodatenverarbeitungseinheit 2 wird aus dem Videodatensignal 1 einerseits ein R-G-B-Signal 10 erzeugt und anderseits ein Horizontalsynchronisationssignal 9 und ein Vertikalsynchronisationssignal 8. Das in der Videodatenverarbeitungseinheit 2 erzeugte R-G-B-Signal 10 wird über ein Schaltarray 5 auf eine Bildschirmansteuerschaltung 6 durchgeschaltet, die ebenfalls mit dem Horizontalsynchronisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 aus der Videodatenverarbeitungseinheit 2 beaufschlagt ist. Die Bildschirmansteuerschaltung 6 ihrerseits steuert den Bildschirm 7 an, so dass im Normalfall auf dem Bildschirm 7 ein Bild erscheint das dem Videodatensignal 1 entspricht.
Um nun Pixel- und/oder Subpixeldefekte zu simulieren, kommt eine programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 zum Einsatz, die einerseits mit dem Horizontalsynchronisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 aus der Videodatenverarbeitungseinheit 2 beaufschlagt ist und anderseits eine Verbindung zu einer Programmiereinrichtung 4 aufweist. Über die Programmiereinrichtung 4 werden der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 Pixelfehlerdaten bzw. Subpixelfehlerdaten übergeben, wobei diese Fehlerdaten einerseits die Art der Fehler und andererseits die Lage der Fehler auf der Bildschirmfläche definieren.
Aus den angesprochenen Pixelfehlerdaten erzeugt die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 einerseits ein R'-G'-B'-Signal 11, das die jeweiligen Pixel bzw. Subpixelfehler darstellt, anderseits erzeugt die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 aus dem Horizontalsynchronisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 sowie den Datenteilen, die die Lage des jeweiligen Fehlers auf dem Bildschirm definieren, ein Schaltsignal 18, mit dem das Schaltarray 5 derart beaufschlagt wird, dass das R'-G'-B'-Signal 11, das die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit ebenfalls erzeugt hat, kurzzeitig auf die Eingänge der Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschaltet wird. Nach Ablauf der durch die Pixelfehlerdaten definierten Zeit schaltet die programmierbare Pixeldaten-Simulationseinheit 3, das Schaltarray 5 wieder in seinen Ausgangszustand zurück, so dass das normale R-G-B-Signal 10 wieder auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 durchgeschaltet ist.
Durch dieses kurzzeitige Aufschaltung des R'-G'-B'-Signals 11 auf die Bildschirmansteuerschaltung 6, wird der entsprechenden Pixelfehler an der gewünschten Stelle auf dem Bildschirm 7 dargestellt.
Es ist an dieser Stelle noch hervorzuheben, dass natürlich eine Vielzahl von Pixel- bzw. Subpixeldefektfehlerdaten über die Programmiereinrichtung 4 in die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 eingegeben werden, so dass auf die beschriebene Weise eine große Anzahl von Pixel- bzw. Subpixeldefekten innerhalb eines Videobildes darstellbar ist.
Ein Beispiel für die Funktionsweise der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 wird nachfolgend in Verbindung mit der 2 näher erläutert.
Über die Programmiereinrichtung 4 werden Pixeldefekte bzw. Subpixeldefekte definiert, die dann in Form vom Binärdaten in einen Speicher 12 der Programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 übertragen werden. Die im Speicher 12 enthaltenen Binärdaten beinhalten einerseits eine Information darüber wie das R'-G'-B'-Signal aussehen soll, um die jeweiligen Pixeldefekte darzustellen und anderseits eine Information darüber, an welcher Stelle des Bildschirms die jeweiligen Fehler erscheinen sollen. Im Ausführungsbeispiel sind die letztgenannte Information, also die, die sich auf den Ort der Darstellung auf dem Bildschirm beziehen, Zählwerte, mit denen ein Komparator 13 beaufschlagt wird. Dem Komparator 13 wird weiterhin der Zählerstand eines Zählers 14 zugeführt, wobei der Zähler 14 in Abhängigkeit des Horizontalsynchronisationssignals 9 bzw. des Vertikalsynchronisationssignals 8 auf einen definierten Zählerwert gesetzt wird. Von diesem definierten Zählerwert zählt der Zähler 14 die Taktsignale eines auf das Horizontalsynchronisationssignals 9 bzw. des Vertikalsynchronisationssignals 8 synchronisierten Taktgenerators 15 und bietet den Zählerstand dem Komparator 13 zum Vergleich an. Wird vom Komparator 13 die Gleichheit zwischen dem Zählerstand des Zählers 14 und dem von dem Speicher 12 übernommenen Zählwert festgestellt, erzeugt der Komparator 13 an seinem Ausgang ein Signal, das über den Schaltsignal-Generator 17 auf das Schaltarray 5, das bereits in Verbindung mit 1 beschrieben ist, wirkt.
Zu diesem Zeitpunkt liegen bereits an dem Pixeldefekt-Generator, R'-G'-B'-Daten 19 an, aus denen der Pixeldefekt-Generator 16 ein R'-G'-B'-Signal 11 erzeugt. Wie bereits in Verbindung mit dem Beispiel nach 1 gezeigt, wird dieses R'-G'-B'-Signal 11 kurzzeitig mittels des Schaltarrays 5, das vom Schaltsignal-Generator 17 mit einem Schaltsignal 18 beaufschlagt wird, auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschaltet, die eine entsprechenden Darstellung auf dem Bildschirm 7 erzeugt.
Die in 2 gezeigte Anordnung besitzt natürlich nur Beispielcharakter, insbesondere kann die im Beispiel nach 2 dargestellte Anordnung eine Vielzahl vom Komparatoren 13 Zählern 14 und Schaltsignal-Generatoren 17 enthalten, um auch nahe beieinander liegende Pixel- bzw. Subpixeldefekte problemlos darstellen zu können. Darüber hinaus ist es natürlich möglich, die Umsetzung eines durch eine Binär-Information vorgegebene Ortes auf dem Bildschirm in den realen Ort auf dem Bildschirm mit unterschiedlichsten, dem Fachmann geläufigen Vorgehensweisen zu erreichen, er wird sich dabei der in Verbindung mit dem Beispiel nach 2 angegebenen Grundfunktionen Synchronisation, Takterzeugung, Zählen und Vergleichen auf unterschiedliche Weise bedienen.
Weiterhin ist es selbstverständlich denkbar die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 mittels eines Mikroprozessors zu realisieren, der die Funktionsweise der beschriebenen Schaltungsteile nachbildet. An der prinzipiellen Funktionsweise ändert sich dadurch jedoch nichts.
Nach dem, wie vorstehend anhand der 1 und 2 ausgeführt, die Simulation der Pixel- bzw. Subpixeldefekte durch Manipulation des auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschalteten R-G-B-Signals erreicht wird, ist das Verfahren bzw. die Anordnung zur Simulation der Pixel- bzw. Subpixeldefekte vom Typ des verwendeten Bildschirms unabhängig. Verfahren und Anordnung sind gleichermaßen verwendbar für Plasmabildschirme, LCD-Bildchirme LCOS- und DMD-Projektoren und Ihre jeweiligen Unterarten, kurz gesagt alle matrixadressierbaren Anzeigetypen. Vorausgesetzt ist dabei, dass zur Darstellung der Pixel- bzw. Subpixeldefekte ein Bildschirm 7 verwendet wird, der selbst möglichst wenig derartige Pixel- bzw. Subpixeldefekte aufweist, da es sonst zu einer Verzerrung des zu simulierenden Bildeindruckes kommen würde.
Im weiteren ist die beschriebene Anordnung bzw. das beschriebene Verfahren auch einsetzbar in Verbindung mit Kathodenstrahlbildröhren, so dass es möglich ist, den Bildeindruck, den ein mit Pixel- bzw. Subpixeldefekten behafteter Plasmabildschirm oder LCD-Bildschirm liefern würde, auf einer Kathodenstrahlbildröhre darzustellen.

Claims

Verfahren zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- oder Subpixeldefekten, wobei – aus einem die darzustellenden Videobilder repräsentierenden Videodatenstrom ein R-G-B-Signal (10), ein Horizontalsynchronisationssignal (9) und ein Vertikalsynchronisationssignal (8) erzeugt wird, mittels derer über eine Bildschirmansteuerschaltung (6) die Ansteuerung eines Bildschirm (7) erfolgt, – gesteuert durch eine programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) das R-G-B-Signal (10) gegen ein R'-G'-B'-Signal (11) ausgetauscht wird, das den Pixel- oder Subpixeldefekt simuliert, – der Austausch hinsichtlich des Zeitpunktes und der Dauer so erfolgt, dass der durch das R'-G'-B'-Signal (11) simulierte Pixel- oder Subpixeldefekt an einer vorwählbaren Stelle des Bildschirms (7) zur Darstellung kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei – mittels einer Videodatenverarbeitungseinheit (2) aus einem die darzustellenden Videobilder repräsentierenden Videodatenstrom ein R-G-B-Signal (10), ein Horizontalsynchronisationssignal (9) und ein Vertikalsynchronisationssignal (8) erzeugt wird, wobei das R-G-B-Signal (10) über ein Schaltarray (5) an einer Bildschirmansteuerschaltung (6) anliegt, die in zeitlicher Abhängigkeit von dem Horizontalsynchronisationssignal (9) und dem Vertikalsynchronisationssignal (8) den Bildschirm (7) ansteuert, – mittels einer programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) aus den von einer Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten ein R'-G'-B'-Signal (11) erzeugt wird, das den Pixel- oder Subpixeldefekt repräsentiert, – mittels der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) aus den von der Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten in zeitlicher Abhängigkeit von dem von der Videodatenverarbeitungseinheit (2) erzeugten Horizontalsynchronisationssignal (9) und dem Vertikalsynchronisationssignal (8) ein Schaltsignal (18) erzeugt wird, – das Schaltarray (5) bei Ansteuerung mit dem Schaltsignal (18) seine Eingänge auf das von der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) erzeugte R'-G'-B'-Signal (11) umschaltet, – der Zeitpunkt für die Erzeugung des Schaltsignals (18) und die Dauer, für die das Schaltsignal (18) an dem Schaltarray (5) anliegt, durch die von der Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten so vorgegeben ist, dass das Abbild des Pixel- oder Subpixeldefektes in zeitlicher Abhängigkeit vom Horizontalsynchronisationssignal (9) und Vertikalsynchronisationssignal (8) an einer vorgegebenen Stelle des Bildschirms (7) erscheint.
Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- oder Subpixeldefekten bestehend aus – einer Videodatenverarbeitungseinheit (2) die aus einem die darzustellenden Videobilder repräsentierenden Videodatenstrom ein R-G-B-Signal (10), ein Horizontalsynchronisationssignal (9) und ein Vertikalsynchronisationssignal (8) erzeugt, wobei das R-G-B-Signal (10) über ein Schaltarray (5) an einer Bildschirmansteuerschaltung (6) anliegt, die in zeitlicher Abhängigkeit von dem Horizontalsynchronisationssignal (9) und dem Vertikalsynchronisationssignal (8) den Bildschirm (7) ansteuert, – einer programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3), die aus den von einer Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten ein R'-G'-B'-Signal (11) erzeugt, das den Pixel- oder Subpixeldefekt repräsentiert, wobei die programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) aus den von der Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten in zeitlicher Abhängigkeit von dem von der Videodatenverarbeitungseinheit (2) erzeugten Horizontalsynchronisationssignal (9) und dem Vertikalsynchronisationssignal (8) ein Schaltsignal (18) erzeugt und damit das Schaltarray (5) ansteuert, derart, dass das Schaltarray (5) seine Eingänge auf das von der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) erzeugte R'-G'-B'-Signal (11) umschaltet und wobei der Zeitpunkt für die Erzeugung des Schaltsignals (18) und die Dauer, für die das Schaltsignal (18) an dem Schaltarray (5) anliegt, durch die von der Programmiereinrichtung (4) gelieferten Pixel- oder Subpixeldefektdaten so vorgegeben ist, dass das Abbild des Pixel- oder Subpixeldefektes in zeitlicher Abhängigkeit vom Horizontalsynchronisationssignal (9) und Vertikalsynchronisationssignal (8) an einer vorgegebenen Stelle des Bildschirms (7) erscheint.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit (3) mit einer Programmiereinrichtung (4) verbunden ist und wenigstens einen Speicher (12) wenigstens einen Komparator (13) wenigstens einen Zähler (14) wenigstens einen Taktgenerator (15) wenigstens einen Pixeldefekt-Generator (16) und wenigstens einen Schaltsignal-Generator (17) umfasst, wobei – die Programmiereinrichtung (4) Pixel- oder Subpixeldefektdaten erzeugt und an den Speicher (12) übergibt, – die Pixel- oder Subpixeldefektdaten einen ersten Teil enthalten, der den Pixel- oder Subpixeldefekt repräsentiert und einen zweiten Teil der den Ort auf dem Bildschirm (7) repräsentiert, an dem der Pixel- oder Subpixeldefekt dargestellt wird, – die Speicherbereiche die den ersten Teil der Pixel- oder Subpixeldefektdaten enthalten mit dem Pixeldefekt-Generator (16) und die Speicherbereiche die den zweite Teil der Pixel- oder Subpixeldefektdaten enthalten, mit einem Komparator (13) verbunden sind, – der Pixeldefekt-Generator (16) an seinem Ausgang ein R'-G'-B'-Signal (11) erzeugt – der Komparator (13) den Zählerwert des Zähler (14), der die Taktsignale des auf das Horizontalsynchronisationssignal (9) synchronisierten Taktgenerators (15) zählt, mit dem zweiten Teil der Pixel- oder Subpixeldefektdaten vergleicht und bei Übereinstimmung den Schaltsignal-Generator 17 ansteuert, der dann ein Schaltsignal 18 abgibt, – der Zähler (14) synchron zum Horizontalsynchronisationssignal (9) und Vertikalsynchronisationssignal (8) jeweils bei Beginn der Darstellung eines Videobildes auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Speicher (12), der wenigstens einen Komparator (13), der wenigstens einen Zähler (14), der wenigstens einen Taktgenerator (15), der wenigstens einen Pixeldefekt-Generator (16) und der wenigstens einen Schaltsignal-Generator (17) in ihrer Funktion von einem Mikrocomputer nachgebildet werden.