DE20122842U1

DE20122842U1 - Einrichtung zum Verarbeiten von Videobildern

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Publication number: DE20122842U1
Application number: DE20122842U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Thomson OHG
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2011-05-09

Abstract

Einrichtung zum Verarbeiten von Videobildern, insbesondere für eine Kompensation des dynamischen Falschkontureneffektes, wobei das Videobild aus Pixeln besteht, die mindestens eine Farbkomponente (RGB) aufweisen, wobei in der Einrichtung enthalten sind:
i) eine Videoverarbeitungseinheit (100, 200) zum Verarbeiten von Videobilddaten, wobei die Videobilddaten Videopegelpixeldaten für eine Farbkomponente umfassen,
ii) eine Unterfeld-Codierungseinheit (13), in welcher die Videopegeldaten zu Unterfeld-Codeworten umgewandelt werden, bei welchen jedem Bit der Unterfeld-Codeworte eine gewisse Zeitdauer zugewiesen wird, während welcher das entsprechende Element des Pixels zur Lichterzeugung aktiviert werden kann, nachstehend wird dieser Zeitraum Unterfeld genannt, wobei ein Unterfeld-Codewort n Bits aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner enthält:
iii) eine Nachschlagetabelle (410) für den Unterfeld-Codierungsprozess, in welchem die Unterfeld-Codeworte für nur eine Untermenge m von Videopegeln von p möglichen Videopegeln Eingangsvideopegeldaten zugewiesen werden, wobei n < m <p und wobei die m Videopegel, wenn sie der Größe nach geordnet sind, gemäß der Regel...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verarbeiten von Videobildern, insbesondere zur Kompensation des dynamischen Falschkontureneffektes. Diese Einrichtung ist in Anzeigevorrichtungen verwendbar, wie beispielsweise Matrixanzeigen wie Plasmaanzeigetafeln (PDP), Anzeigevorrichtungen mit digitalen Mikrospiegelanordnungen (DMD) und in allen Arten von Anzeigen, die auf dem Prinzip der Impulszyklusmodulation (Impulsbreitenmodulation) von Lichterzeugung basieren.
Hintergrund
Die Plasmaanzeigetechnologie ermöglicht es gegenwärtig, flache Farbtafeln mit großem Format und mit begrenzter Tiefe ohne irgendwelche Einschränkungen des Sichtwinkels zu erzielen. Die Größe der Anzeigen kann viel größer sein, als es die herkömmlichen CRT-Bildröhren jemals erlaubt hätten.
Eine Plasmaanzeigetafel verwendet eine Matrixanordnung von Entladungszellen, welche nur „eingeschaltet" oder „ausgeschaltet" sein können. Auch im Gegensatz zu einer CRT oder einer LCD, in welchen Graustufen durch analoge Steuerung der Ausstrahlung ausgedrückt werden, steuert eine PDP die Graustufen durch Modulieren der Anzahl von Lichtimpulsen pro Rahmen (Erhaltungsimpulse). Das Auge integriert diese Zeitmodulation über einen Zeitraum, welcher der Augenreaktionszeit entspricht.
Da die Videoamplitude die Anzahl von Lichtimpulsen bestimmt, die bei einer gegebenen Frequenz vorkommen, bedeutet mehr Amplitude mehr Lichtimpulse und infolgedessen mehr „Einschaltzeit". Aus diesem Grund ist diese Art von Modulation als PWM (Pulse Width Modulation), Impulsbreitenmodulation bekannt. Um ein Konzept für diese PWM zu erstellen, wird jeder Rahmen in Unterzeiträume, „Unterfelder" genannt, aufgeteilt. Zum Produzieren der kleinen Lichtimpulse findet eine elektrische Entladung in einer mit Gas gefüllten Zelle statt, Plasmazelle genannt, und die produzierte UV-Strahlung erregt einen farbigen Phosphor, welcher Licht ausstrahlt. Damit ausgewählt wird, welche Zelle beleuchtet werden soll, erzeugt ein erster ausgewählter Vorgang, „Adressieren" genannt, eine Ladung in der zu beleuchtenden Zelle. Jede Plasmazelle kann als Kondensator betrachtet werden, welcher die Ladung über eine relativ lange Zeit hält. Danach beschleunigt ein allgemeiner Vorgang, „Erhalten" genannt, der während des Beleuchtungszeitraumes angewendet wird, die Ladungen in der Zelle, produziert weitere Ladungen und erregt einige der Ladungen in der Zelle. Nur in den Zellen, die während des ersten ausgewählten Vorgangs adressiert werden, findet diese Erregung von Ladungen statt, und UV-Strahlung wird erzeugt, wenn die erregten Ladungen in ihren neutralen Zustand zurückkehren. Die UV-Strahlung erregt einen Phosphor zur Lichtausstrahlung. Die Entladung der Zelle geschieht in einem sehr kurzen Zeitraum und einige der Ladungen verbleiben in der Zelle. Mit dem nächsten Erhaltungsimpuls wird die Ladung für die Erzeugung von UV-Strahlung wieder verwendet und der nächste Lichtimpuls wird produziert. Die Zelle wird während des gesamten Erhaltungszeitraumes für jedes spezifische Unterfeld in kleinen Impulsen beleuchtet. Am Ende entfernt ein Löschvorgang all die Ladungen, um einen neuen Zyklus vorzubereiten.
Einerseits bietet die Plasmaanzeigetechnologie die Möglichkeit von nahezu unbegrenzter Bildschirmgröße, außerdem von einer attraktiven Dicke, aber andererseits erzeugt sie neue Arten von Bildstörungen, welche der Bildqualität schaden könnten. Die meisten dieser Bildstörungen unterscheiden sich von den bekannten Bildstörungen, die auf den herkömmlichen CRT-Farbbildröhren vorkommen. Es ist hauptsächlich dieses andere Erscheinungsbild der Bildstörungen, das sie für den Zuschauer viel sichtbarer macht, weil der Zuschauer gewohnt ist, die hinlänglich bekannten TV-Bildstörungen zu sehen.
Die Erfindung beschäftigt sich hauptsächlich mit einer neuen spezifischen Bildstörung, welche „dynamischer Falschkontureneffekt" genannt wird, weil er Störungen von Graustufen und Farben in Gestalt einer Erscheinung von farbigen Rändern in dem Bild entspricht, wenn sich ein Betrachtungspunkt auf dem Matrixbildschirm bewegt. Diese Art von Bildstörung wird verstärkt, wenn das Bild eine gleichmäßige Abstufung aufweist, wenn beispielsweise die Haut einer Person angezeigt wird (z. B. Anzeigen eines Gesichts oder eines Arms, usw.). Darüber hinaus kommt das gleiche Problem bei statischen Bildern vor, wenn Betrachter ihre Köpfe hin- und herbewegen, und dies führt zu der Schlussfolgerung, dass solch ein Fehler von der menschlichen optischen Wahrnehmung abhängt und auf der Netzhaut des Auges stattfindet.
Beim Stand der Technik sind bereits einige Ansätze bekannt, um den Falschkontureneffekt zu kompensieren. Da ein Falschkontureneffekt direkt mit der Unterfeld-Organisation der verwendeten Plasmatechnologie zusammenhängt, besteht ein Ansatz daraus, eine Optimierung der Unterfeld-Organisation der Plasmaanzeigetafeln vorzunehmen. Die Unterfeld-Organisation wird nachstehend ausführlicher erläutert, aber im Augenblick wird angemerkt, dass es eine Art von Zerlegung der 8-Bit-Graustufen in 8 oder mehr Beleuchtungsunterzeiträume ist. Eine Optimierung von solch einer Bildcodierung hat tatsächlich eine positive Auswirkung auf den Falschkontureneffekt. Nichtsdestoweniger kann eine solche Lösung die Amplitude des Falschkontureneffektes nur etwas reduzieren, aber der Effekt kommt auf jeden Fall immer noch vor und wird wahrgenommen. Ferner ist die Unterfeld-Organisation nicht einfach nur eine Frage der Gestaltungswahl. Je mehr Unterfelder zugelassen werden, desto geringer wird die Leuchtdichte, welche die Tafel produzieren kann. Somit ist die Optimierung der Unterfeld-Organisation nur in einem engen Bereich möglich und sie alleine wird diesen Effekt nicht beseitigen.
Ein zweiter Ansatz für die Lösung des vorstehend genannten Problems ist unter dem Ausdruck „Impulsentzerrungstechnik" bekannt. Diese Technik ist komplizierter. Sie verwendet Entzerrungsimpulse, welche dem TV-Signal hinzugefügt oder von ihm getrennt werden, wenn Störungen der Grauwertskala vorhergesehen werden. Darüber hinaus, aufgrund der Tatsache, dass der Falschkontureneffekt bewegungsabhängig ist, sind verschiedene Impulse für jede mögliche Geschwindigkeit notwendig. Dies führt zu der Notwendigkeit eines großen Speichers, in dem eine große Anzahl von Nachschlagetabellen (LUT) für jede Geschwindigkeit gespeichert ist, und es besteht eine Notwendigkeit für eine Bewegungsschätzfunktion. Ferner, weil der Falschkontureneffekt von der Unterfeld-Organisation abhängt, müssen die Impulse für jede neue Unterfeld-Organisation nachberechnet werden. Der große Nachteil dieser Technik resultiert allerdings aus der Tatsache, dass die Entzerrungsimpulse dem Bild Fehler hinzufügen, um einen Fehler zu kompensieren, der auf der Augennetzhaut auftritt. Wenn die Bewegung in dem Bild zunimmt, besteht zusätzlich eine Notwendigkeit, dem Bild mehr Impulse hinzuzufügen und das führt dazu, mit Bildinhalten in Konflikt zu geraten, falls es sich um sehr schnelle Bewegung handelt.
Ein weiterer Ansatz, welcher in Dokumenten vom Stand der Technik, wie beispielsweise EP-A-0 980 059 beschrieben ist, basiert auf einer Erfassung der Bewegungen in dem Bild (Verschiebung des Augenfokussierungsbereiches) und dem Ausbreiten der richtigen Unterfeld-Beleuchtungszeiträume während dieser Verschiebung, damit sichergestellt wird, dass das Auge während seiner Bewegung nur die korrekten Informationen wahrnimmt. Diese Lösung verlangt eine Bewegungsschätzfunktion, welche Bewegungsvektordaten für die Pixel oder Pixelblöcke liefert. Für jedes Pixel werden die entsprechenden Bewegungsvektordaten verwendet, um die Einträge in dem Unterfeld-Codewort in Richtung des Bewegungsvektors zu verschieben. Infolgedessen werden die Unterfeld-Codeworte korrigiert oder neu codiert. Die Lösung ist gut und ergibt eine gute Bildqualität, aber sie weist selbstverständlich die Notwendigkeit einer Implementierung einer Bewegungsschätzfunktion auf, welche die Schätzung der Hochgeschwindigkeitsbewegung ausführt. Diese Bewegungsschätzfunktion ist relativ teuer und nicht einfach zu implementieren.
Ein anderer Ansatz zur Kompensierung des dynamischen Falschkontureneffektes basiert auf einer neuen Art von Unterfeld-Codierung, welche „inkrementelle Unterfeld-Codierung" genannt wird. Das inkrementelle Unterfeld-Codierungsverfahren ist beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung EP-A-0952 569 offenbart. Bei dieser Art von Unterfeld-Codierungsverfahren werden nur einige grundlegende Unterfeld-Codeworte für die Wiedergabe der Grauwertskaladarstellung verwendet. Wenn es sich um 8-Bit-Videodaten handelt, bedeutet dies, dass es nicht 256 verschiedene Unterfeld-Codeworte für die möglichen Videopegel gibt, sondern stattdessen nur einige wenige Unterfeld-Codeworte mit spezifischen Eigenschaften für einige ausgeprägte Videopegel und die verbleibenden Videopegel werden durch eine etwas optimierte Dithering-Technik oder Fehlerdiffusionstechnik wiedergegeben. Die Besonderheit des inkrementellen Codes besteht daraus, dass in jedem Fall es niemals nur ein einziges nicht aktiviertes Unterfeld zwischen zwei aufeinander folgenden aktivierten Unterfeldern gibt, und dass es niemals ein einziges aktiviertes Unterfeld zwischen zwei aufeinander folgenden nicht aktivierten Unterfeldern gibt. Mit diesem Merkmal weist der inkrementelle Code den Vorteil auf, dass der Falschkontureneffekt kein Problem mehr aufgrund der Tatsache ist, dass Unterfeld-Codeworte für ähnliche Videopegel an unterschiedlichen Bit-Positionen nicht voneinander abweichen können.
Die Struktur von solchen Unterfeld-Codeworten ist sehr spezifisch und variiert von Codewort zu Codewort in nur einem einzigen Unterfeld-Eintrag. Wenn es einen gleichmäßigen Übergang von Videopegeln, wie beispielsweise bei einer homogenen Oberfläche wie Haut gibt, dann bedeutet dies, dass die Veränderungen in der Struktur der Unterfeld-Codeworte nicht mehr stattfinden werden, welche den Falschkontureneffekt verursachen können. Die Anzahl von verfügbaren Videopegeln ist allerdings wesentlich reduziert, so dass daraus eine schwache Grauwertskalawiedergabe resultiert. Um diese Grauwertskalawiedergabe zu verbessern, ist eine Dithering-Technik erforderlich, welche einige der verlorenen Videopegel zurückbringt. Es ist mit solch einer Dithering-Technik oder Fehlerdiffusionstechnik kaum möglich, alle der verlorenen Videopegel im Fall dieser spezifischen Unterfeld-Codierung zurückzubringen, wo die Anzahl von Graustufen auf die Anzahl von Unterfeldern in der Unterfeld-Organisation reduziert ist.
Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Verarbeiten von Videobildern zu offenbaren, welche eine effiziente Kompensation des Falschkontureneffektes basierend auf einer neuen Art von Unterfeld-Codierung erreichen, ohne dass es notwendig ist, über eine Bewegungsschätzfunktion zu verfügen, aber mit einer verbesserten Grauwertskalawiedergabe, so dass weniger Dithering-Rauschen produziert wird. Dieses Ziel wird durch die in dem unabhängigen Anspruch 1 beanspruchte Lösung erreicht.
Gemäß der in Anspruch 1 beanspruchten Lösung wird eine neue Art von Unterfeld-Codierung basierend auf einer Unterfeld-Organisation mit n Unterfeldern verwendet, bei welcher aus der Menge von p möglichen Videopegeln für eine Farbkomponente eine Untermenge von m Videopegeln, wobei n < m < p, ausgewählt wird, wobei die m Werte gemäß der Regel ausgewählt werden, dass der zeitliche Schwerpunkt für die Lichterzeugung der entsprechenden Unterfeld-Codeworte kontinuierlich wächst, abgesehen von Ausnahmen in dem niedrigen Videopegelbereich bis zu einer ersten vordefinierten Grenze und/oder in dem hohen Videopegelbereich von einer zweiten vordefinierten Grenze ausgehend. Während gemäß der vorstehend beschriebenen inkrementellen Codierung nur sehr wenige Videopegel für die Unterfeld-Codierung zulässig sind, nämlich so viele Unterfelder wie in der Unterfeld-Organisation verfügbar sind, stützt sich die Unterfeld-Codierung gemäß der Erfindung auf viel mehr Videopegel und stellt infolgedessen eine bessere Grauwertskalawiedergabe und weniger störendes Dithering-Rauschen zur Verfügung. Die zulässigen Videopegel gemäß der erfindungsgemäßen Lösung können nicht willkürlich aus dem gesamten Videopegelbereich genommen werden, sondern sie werden gemäß einer spezifischen Regel ausgewählt, nämlich dass der zeitliche Schwerpunkt von zulässigen Unterfeld-Codeworten gleichmäßig wächst, wenn die Videopegel der Größe nach geordnet sind. Es sind nur einige Ausnahmen in dem niedrigen Videopegelbereich und in dem hohen Videopegelbereich erlaubt.
Es ist nicht möglich, Videopegel mit wachsendem Schwerpunkt aus dem niedrigen Pegelbereich auszuwählen, weil die Anzahl von möglichen Videopegeln gering ist, und, wenn nur gleichmäßig wachsende Schwerpunktpegel ausgewählt würden, dann würde es nicht genügend Videopegel geben, um eine gute Videoqualität in den schwarzen/dunklen Videopegeln zu erhalten, weil das menschliche Auge in dem dunklen/schwarzen Pegelbereich sehr empfindlich ist. Aber dies ist nicht sehr störend, weil der Falschkontureneffekt in dunklen Flächen unbedeutend ist.
In dem hohen Videopegelbereich besteht sowieso eine Abnahme der Schwerpunkte, also wird hier bei den gewählten Videopegeln auch eine Abnahme akzeptiert. Selbstverständlich kann dies einen dynamischen Falschkontureneffekt verursachen, aber dies ist in diesem Bereich nicht so wichtig, weil das menschliche Auge in dem hohen Videopegelbereich nicht empfindlich ist. Dies wird später noch ausführlicher erläutert.
Zwischen dem niedrigen Pegel und dem hohen Videopegelbereich folgen die zulässigen Videopegel und ihre entsprechenden Unterfeld-Codeworte einer monoton ansteigenden Kurve und infolgedessen kommt der dynamische Falschkontureneffekt in diesem Bereich nicht vor.
Zusammengefasst ist mit der Unterfeld-Codierung gemäß der Erfindung ein guter Kompromiss hinsichtlich der Reduzierung des dynamischen Falschkontureneffektes und der Grauwertskalawiedergabe gefunden worden. Es wird eine sehr gute Bildqualität beibehalten. Vorteilhafterweise sind zusätzliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen offenbart.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Unterfeld-Codierungsprozess die Regel berücksichtigt, dass für alle eingegebenen Videopegel, die von null verschieden sind, ein Unterfeld-Codewort ausgewählt wird, bei dem niemals mehr als ein einziges aufeinander folgendes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern nicht aktiviert ist. Diese Regel reduziert die Anzahl von möglichen Unterfeld-Codeworten drastisch, so dass zum Erstellen der Untermenge von m Videopegeln die Wahl von Videopegeln und entsprechenden Unterfeld-Codeworten vereinfacht wird. Nur jene Unterfeld-Codeworte und entsprechende Videopegel zu nehmen, welche die vorstehend erwähnte Regel berücksichtigen, weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass die Ansprechgenauigkeit der Plasmazellen, falls es sich um eine Plasmaanzeigetafel handelt, subjektiv erhöht wird. Dies ist so, weil der Zeitabstand zwischen zwei Schreibzeiträumen für eine Plasmazelle verkürzt wird, so dass die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Vor-Ladung der Plasmazelle während des Schreibzeitraumes erhöht wird. Mit Unterfeld-Codierungen, welche diese Regel nicht berücksichtigen, kann das Problem entstehen, dass einige Plasmazellen eine Art von Flackern zeigen, weil sie in jedem Videorahmen nicht korrekt beleuchtet werden.
Die Untermenge von m Videopegeln kann vorteilhafterweise in einer Nachschlagetabelle für den Unterfeld-Codierungsprozess gespeichert werden.
Da die Plasmaanzeigetafeln einen linearen Ansprechverlauf aufweisen, ist es vorteilhaft, eine Degamma-Einheit zur Verfügung zu stellen, in welcher die eingegebenen Videopegel hinsichtlich der Gammakorrektur in der Videoquelle kompensiert werden.
Es ist außerdem vorteilhaft, eine Dithering-Einheit zur Verfügung zu stellen, in welcher den von der Degamma-Einheit ausgegebenen Werten Dithering-Werte hinzugefügt werden, um die Grauwertskaladarstellung zu erhöhen. Wie von der Dithering-Technik her bekannt ist, wird in der Dithering-Einheit eine Beschneidung der Videopegeldaten an der Bit-Auflösung durchgeführt, welche für die Anzahl m von Videopegeln in der ausgewählten Untermenge erforderlich ist. Diese Videopegeldaten werden in die Nachschlagetabelle für den Unterfeld-Codierungsprozess eingegeben. Diese Nachschlagetabelle kann so gestaltet sein, dass sie die Unterfeld-Codeworte nicht einschließt, sondern stattdessen das Videopegelwort der vollen Auflösung (vorzugsweise 8 Bit). Dies ermöglicht, das Kompensationsverfahren des dynamischen Falschkontureneffektes auf der Verarbeitungsstufe des Videopegels zu implementieren, d. h. vor der Unterfeld-Codierung, so dass das Verfahren problemlos bei irgendeiner Tafelart einfach implementiert werden kann.
Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen und noch ausführlicher in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt.
Wobei in den Figuren:
1: den Aufbau einer Zelle einer Plasmaanzeigetafel bei der Matrixtechnologie zeigt;
2: das herkömmliche ADS-Adressierungsschema während eines Rahmenzeitraumes zeigt;
3: das Standardprinzip der Unterfeld-Codierung für das ADS-Adressierungsschema und Vorbereiten zeigt;
4: ein Videobild zeigt, in welchem der Falschkontureneffekt simuliert wird;
5: zwei verschiedene Unterfeld-Organisationsschemata zeigt;
6: eine Darstellung zur Erläuterung des Falschkontureneffektes zeigt;
7: das Erscheinungsbild eines dunklen Randes darstellt, wenn eine Anzeige von zwei Rahmen in der in 6 gezeigten Art stattfindet;
8: darstellt, dass der zeitliche Schwerpunkt der Lichterzeugung nicht monoton mit den Videopegeln wächst;
9: die zeitlichen Positionen des Schwerpunktes für die Unterfelder innerhalb einer Unterfeld-Organisation zeigt;
10: das Verhalten der Schwerpunktveränderung in einer Kurve mit zeitlichem Schwerpunkt versus Videopegel darstellt;
11: in dem Koordinatensystem eine monoton ansteigende Kurve mit den ausgewählten Punkten in dem zeitlichen Schwerpunkt versus Videopegel und die Untermenge von ausgewählten Punkten für Unterfeld-Codierung zeigt;
12: in dem Koordinatensystem alle möglichen Punkte des zeitlichen Schwerpunktes versus Videopegel für eine Unterfeld-Organisation mit 11 Unterfeldern darstellt;
13: in dem Koordinatensystem eine Untermenge von Punkten des zeitlichen Schwerpunktes versus Videopegel darstellt, die gemäß der Auswahlregel des minimalen Gewichtes ausgewählt wird;
14: die Auswahl von Punkten aus den Unterfeld-Codeworten mit minimalem Gewicht zum Erzeugen der monoton ansteigenden Kurve zeigt;
15: ein erstes Blockdiagramm für die Schaltungsimplementierung der Erfindung zeigt; und
16: ein ausführlicheres Blockdiagramm für die Implementierung der Erfindung in den Videoverarbeitungsstufen vor der Unterfeld-Codierung zeigt.
Beispielhafte Ausführungsformen
Der Grundaufbau einer Plasmazelle bei der so genannten Matrixplasmatechnologie ist in 1 gezeigt. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Frontplatte, die aus Glas hergestellt ist, mit dem Bezugszeichen 11 ist eine transparente Zeilenelektrode bezeichnet. Die rückwärtige Platte der Tafel ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Es gibt zwei dielektrische Schichten 13 zur gegenseitigen Isolierung von Frontplatte und rückwärtiger Platte. In der rückwärtigen Platte sind Spaltenelektroden 14 integriert, die senkrecht zu den Zeilenelektroden 11 verlaufen. Der innere Teil der Zellen besteht aus einem Leuchtstoff 15 (Phosphor) und einer Trennschicht 16 zum Trennen der verschieden-farbigen Phosphorstoffe (grün 15a) (blau 15b) (rot 15c). Die UV-Strahlung, die durch die Entladung verursacht wird, ist mit Bezugszeichen 17 bezeichnet. Das Licht, das von dem grünen Phosphor 15a ausgestrahlt wird, ist mit einem Pfeil angezeigt, der das Bezugszeichen 18 aufweist. Aus diesem Aufbau einer PDP-Zelle wird deutlich, dass drei Plasmazellen, entsprechend der drei Farbkomponenten RGB, notwendig sind, um die Farbe eines Bildelementes (Pixel) des angezeigten Bildes zu produzieren.
Die Graustufe von jeder R-, G-, B-Komponente eines Pixels wird bei einer PDP durch Modulieren der Anzahl von Lichtimpulsen pro Rahmenzeitraum (Bildperiode) gesteuert.
Das Auge integriert diese Zeitmodulation über einen Zeitraum, welcher der Reaktion des menschlichen Auges entspricht. Das effizienteste Adressierungsschema sollte daraus bestehen, n mal zu adressieren, wenn die Anzahl von Videopegeln, die erzeugt werden soll, gleich n ist. Falls es sich um die herkömmlicherweise verwendete 8-Bit-Darstellung der Videopegel handelt, sollte eine Plasmazelle demgemäß 256 mal adressiert werden. Aber dies ist technisch nicht möglich, weil jeder Adressierungsvorgang sehr viel Zeit erfordert (ungefähr 2 μs pro Zeile > 960 μs für einen einzigen Adressierungszeitraum > 245 ms für alle 256 Adressierungsvorgänge), was mehr ist als der zur Verfügung stehende Zeitraum von 20 ms für 50 Hz Videorahmen.
Aus der Literatur ist ein unterschiedliches Adressierungsschema bekannt, welches praktischer ist. Gemäß diesem Adressierungsschema werden minimal 8 Unterfelder (falls es sich um ein Videopegel-Datenwort mit 8 Bit handelt) in einer Unterfeld-Organisation für einen Rahmenzeitraum verwendet. Mit einer Kombination dieser 8 Unterfelder ist es möglich, die 256 verschiedenen Videopegel zu erzeugen. Dieses Adressierungsschema ist in 2 dargestellt. In dieser Figur wird jeder Videopegel für jede Farbkomponente durch eine Kombination von 8 Bits mit den nachfolgenden Gewichten dargestellt:

1/2/4/8/16/32/64/128

Um solch eine Kodierung mit der PDP-Technologie durchzuführen, wird der Rahmenzeitraum in 8 Beleuchtungszeiträume, Unterfelder genannt, unterteilt, wobei jeder einzelne einem Bit in einem entsprechenden Unterfeld-Codewort entspricht. Die Anzahl von Lichtimpulsen für das Bit „2" beträgt doppelt soviel wie für das Bit „1" und so weiter. Mit diesen 8 Unterzeiträumen ist es möglich, die 256 Graustufen durch Unterfeld-Kombination aufzubauen. Das standardmäßige Prinzip, um diese Graustufenwiedergabe zu erzeugen, beruht auf dem ADS-Prinzip (Address Display Separated, getrennte Anzeigenadressierung), wo alle Vorgänge zu verschiedenen Zeiten auf der gesamten Anzeigetafel durchgeführt werden. Unten in 2 wird gezeigt, dass bei diesem Adressierungsschema jedes Unterfeld aus drei Teilen besteht, nämlich einem Adressierungszeitraum, einem Erhaltungszeitraum und einem Löschzeitraum.
Bei dem ADS-Adressierungsschema folgen alle Grundzyklen aufeinander. Als Erstes werden alle Zellen der Tafel in einem einzigen Zeitraum geschrieben (adressiert), danach werden alle Zellen beleuchtet (erhalten) und am Ende werden alle Zellen zusammen gelöscht.
Die Unterfeld-Organisation, die in 2 gezeigt ist, ist nur ein einfaches Beispiel und es gibt viele verschiedene Unterfeld-Organisationen, die aus der Literatur bekannt sind, mit z. B. mehr Unterfeldern und verschiedenen Unterfeld-Gewichten. Häufig werden mehr Unterfelder verwendet, um sich bewegende Bildstörungen zu reduzieren und „Vorbereiten" könnte bei mehr Unterfeldern verwendet werden, um die Ansprechgenauigkeit zu erhöhen. Vorbereiten ist ein separater optionaler Zeitraum, wo die Zellen geladen und gelöscht werden. Diese Ladung kann zu einer kleinen Entladung führen, d. h. sie kann Hintergrundlicht erzeugen, welches im Prinzip unerwünscht ist. Auf den Vorbereitungszeitraum folgt ein Löschzeitraum für das sofortige Löschen der Ladung. Dies ist für die nachfolgenden Unterfeld-Zeiträume erforderlich, wenn die Zellen erneut adressiert werden müssen. Somit besteht das Vorbereiten aus einem Zeitraum, welcher den nachfolgenden Adressierungszeitraum erleichtert, d. h. er verbessert die Effizienz der Schreibstufe, indem regelmäßig alle Zellen gleichzeitig erregt werden. Die Länge des Adressierungszeitraumes kann für alle Unterfelder gleich sein, auch die Länge des Löschzeitraumes. Es ist allerdings auch möglich, dass die Länge des Adressierungszeitraumes für eine erste Gruppe von Unterfeldern und eine zweite Gruppe von Unterfeldern in einer Unterfeld-Organisation verschieden ist. In dem Adressierungszeitraum werden die Zellen zeilenweise von Zeile 1 bis Zeile n der Anzeige adressiert. In dem Löschzeitraum werden alle Zellen parallel in einem einzigen Durchgang entladen, was nicht so viel Zeit beansprucht wie beim Adressieren. Das Beispiel in 3 zeigt die standardmäßige Unterfeld-Organisation mit 8 Unterfeldern einschließlich des Vorbereitungsvorganges. Zu einem einzigen Zeitpunkt ist ein einziger dieser Vorgänge für die gesamte Tafel aktiv.
4 zeigt die Bildstörung aufgrund des Falschkontureneffektes. An dem Arm der angezeigten Frau sind zwei dunkle Linien gezeigt, welche beispielsweise durch diesen Falschkontureneffekt verursacht werden. Auch in dem Gesicht der Frau tauchen solche dunklen Linien auf der rechten Seite auf.
Wie vorstehend erwähnt, verwendet eine Plasmaanzeigetafel eine Matrixanordnung von Entladungszellen, welche nur eingeschaltet oder ausgeschaltet sein können. Bei einer PDP-Modulierung steuert die Anzahl von Lichtimpulsen pro Videorahmen die Graustufe von jeder Farbkomponente. Das Auge integriert diese Zeitmodulation über einen Zeitraum, welcher der Reaktionszeit des Auges entspricht. Ohne Bewegung integriert das Auge des Betrachters diese kleinen Lichtimpulse über ungefähr einen Rahmenzeitraum und nimmt den Eindruck der richtigen Graustufe auf.
Wenn sich ein Betrachtungspunkt (Augenfokussierungsbereich) auf dem PDP-Schirm bewegt, folgt das Auge dieser Bewegung. Demzufolge integriert es nicht mehr das Licht von derselben Zelle über einen Zeitraum (statische Integration), sondern es integriert die Informationen, die aus verschiedenen Zellen stammen, die sich auf der Bewegungstrajektorie befinden. Infolgedessen vermischt es all die Lichtimpulse während dieser Bewegung, was zu einer fehlerhaften Signalinformation führt. Dieser Effekt wird nachstehend noch ausführlicher erläutert. Auf dem Gebiet der Plasma- Videocodierung ist die Verwendung von mehr als 8 Unterfeldern, um die 256 originalen Videopegel darzustellen, sehr verbreitet. Dies zielt auf die Reduzierung der Gewichte der MSBs, welche direkt mit dem maximalen Pegel von erzeugter Falschkontur zusammenhängen. Das erste Beispiel einer solchen Unterfeld-Organisation, die auf 10 Unterfeldern beruht, ist in dem oberen Teil von 5 gezeigt. Eine Unterfeld-Organisation, die auf 12 Unterfeldern beruht, ist in dem unteren Teil von 5 gezeigt. Selbstverständlich sind die in 5 gezeigten Unterfeld-Organisationen nur Beispiele und für andere Ausführungsformen kann die Unterfeld-Organisation Gegenstand einer Veränderung sein.
Das Lichtausstrahlungsmuster gemäß der Unterfeld-Organisation führt neue Kategorien von Bildqualitätsverschlechterung ein, die Störungen von Graustufen und Farben entsprechen. Wie schon erläutert, werden diese Störungen als so genannte dynamische Falschkontureneffekte aufgrund der Tatsache definiert, dass sie dem Erscheinungsbild von farbigen Rändern in dem Bild entsprechen, wenn sich ein Betrachtungspunkt auf dem PDP-Schirm bewegt. Der Betrachter hat den Eindruck, dass eine starke Kontur in einem homogenen Bereich wie beispielsweise angezeigte Haut erscheint. Die Verschlechterung wird noch verstärkt, wenn das Bild eine gleichmäßige Abstufung aufweist, und auch, wenn der Lichtausstrahlungszeitraum mehrere ms übersteigt. Somit ist der Effekt in dunklen Szenen nicht so störend wie in Szenen mit einer durchschnittlichen Graustufe (z. B. Leuchtdichtewerte von 32 bis 223). Darüber hinaus taucht dasselbe Problem in statischen Bildern auf, wenn Betrachter ihren Kopf hin- und herbewegen, was zu der Schlussfolgerung führt, dass solch ein Fehler von der menschlichen optischen Wahrnehmung abhängt. Um den grundsätzlichen Mechanismus optischer Wahrnehmung von sich bewegenden Bildern besser zu verstehen, wird ein einfacher Fall betrachtet. Es wird ein Übergang zwischen den Leuchtdichtepegeln 128 und 127 angenommen, die sich bei einer Geschwindigkeit von 5 Pixeln pro Videorahmen bewegen, und das menschliche Auge folgt dieser Bewegung.
6 zeigt einen dunkler schattierten Bereich, welcher dem Leuchtpegel 128 entspricht, und einen heller schattierten Bereich, welcher dem Leuchtpegel 127 entspricht. Die in 2 gezeigte Unterfeld-Organisation wird zum Aufbauen der Leuchtdichtepegel 128 und 127 verwendet, wie auf der rechten Seite von 6 abgebildet. Die drei parallelen Linien in 6 zeigen die Richtung an, in welcher das Auge der Bewegung folgt. Die beiden äußeren Linien zeigen die Bereichsgrenzen, wo ein fehlerhaftes Signal wahrgenommen wird. Zwischen ihnen nimmt das Auge ein Fehlen von Leuchtdichte wahr, was zu dem Erscheinungsbild eines dunklen Randes in dem entsprechenden Bereich führt, der in 6 unten dargestellt ist. Der Effekt, dass das Fehlen von Leuchtdichte in dem gezeigten Bereich wahrgenommen wird, geschieht aufgrund der Tatsache, dass das Auge nicht mehr alle Beleuchtungszeiträume eines einzigen Pixels integriert, wenn sich der Punkt, von welchem aus das Auge Licht empfängt, in Bewegung befindet. Nur ein Teil der Lichtimpulse wird wahrscheinlich integriert, wenn sich der Punkt bewegt. Demzufolge besteht dort ein Fehlen entsprechender Leuchtdichte und es kommt ein dunkler Rand vor.
Auf der linken Seite von 7 ist eine Kurve gezeigt, welche das Verhalten der Augenzellen beim Betrachten eines sich bewegenden Bildes darstellt, was in 6 abgebildet ist. Die Augenzellen, die einen guten Abstand von dem horizontalen Übergang aufweisen, integrieren genügend Licht von den entsprechenden Pixeln. Nur die Augenzellen, welche sich in der Nähe des Übergangs befinden, sind nicht in der Lage, viel Licht von denselben Bildern zu integrieren. Falls es sich um eine Grauwertskala handelt, entspricht dieser Effekt der Erscheinung von künstlichen weißen oder schwarzen Rändern. Weil dieser Effekt, falls es sich um farbige Bilder handelt, unabhängig von den verschiedenen Farbkomponenten vorkommt, führt er zu der Erscheinung von farbigen Rändern in homogenen Bereichen, wie beispielsweise Haut. Bei einer Farbfernseh-PDP tritt dasselbe Phänomen bei den drei Komponenten (RGB) auf, aber mit verschiedenen Intensitäten, die von dem Farbpegel und ihrer Codierung in Unterfeldern abhängen. Dies führt zu farbigen Rändern, die auf dem Bild erscheinen und dies ist sehr störend, weil sie unnatürlich sind. Ferner kommt dieser Effekt auch im Falle eines scharfen Überganges vor, z. B. ein Übergang von einem weißen zu einem schwarzen Videopegel und, kombiniert mit einem Phosphor-Nachzieheffekt, führt dies zu einer starken Verschlechterung der Schärfe von sich bewegenden Gegenständen.
Aus der vorstehenden Erläuterung wird offensichtlich, dass der Falschkontureneffekt vorkommt, wenn es einen Übergang von einem Pegel zu einem anderen mit einem vollständig verschiedenen Unterfeld-Codewort gibt. Deswegen besteht eine Idee der Erfindung daraus, eine spezifische Auswahl von Unterfeld-Codeworten unter den 2ⁿ möglichen Unterfeld-Anordnungen zu treffen, wobei n die Anzahl von Unterfeldern in einer Unterfeld-Organisation ist, um zu überprüfen, dass Videopegel mit ähnlicher Größe Unterfeld-Codeworte mit ähnlicher Struktur aufweisen. Die für die verschiedenen Farbkomponenten eingegebenen Videopegel werden üblicherweise in einem 8 Bit binären Code vorgegeben, so dass 256 verschiedene Videopegel zur Verfügung gestellt werden. Die Zahl p ist die Anzahl von möglichen Videopegeln, d. h. mit 8 Bit ist p = 256. Gemäß der Erfindung wird nur eine Untermenge dieser möglichen Videopegel zur Unterfeld-Codierung verwendet, wobei m die Anzahl von Videopegeln in der ausgewählten Untermenge ist. Das Verhältnis zwischen m und p ist m < p. Ein Problem besteht daraus, wie die m Graustufen für die Untermenge und die entsprechenden Unterfeld-Codeworte aus den 2ⁿ möglichen Unterfeld-Anordnungen ausgewählt werden, damit das Vorkommen des Falschkontureneffektes vermieden wird. Ein Kompromiss muss zwischen dem Auswählen von nur jenen Videopegeln und Unterfeld-Codeworten gefunden werden, damit einerseits die Falschkonturenproblematik vermieden wird und andererseits ein Maximum an Videopegeln behalten wird, um die beste Videoqualität zu haben. Experimente haben gezeigt, dass ein akzeptabler Kompromiss zwischen der Anzahl von Videopegeln und einer guten Falschkonturenreduzierung gegeben ist, wenn ein Minimum an ausgewählten Videopegeln für die Untermenge gleichwertig der zweifachen Anzahl von Unterfeldern in der ausgewählten Unterfeld-Organisation ist.
Wie die richtigen Unterfeld-Codeworte und entsprechenden Videopegel für die Untermenge ausgewählt werden, ist ein viel komplizierteres Problem, aber es kann relativ einfach gelöst werden, wie nachstehend anhand der nachfolgenden Erläuterungen gezeigt wird.
Wie vorstehend beschrieben, strahlt eine PDP Lichtimpulse in einer Form von Impulsbreitenmodulation aus und das menschliche Auge integriert diese Lichtimpulse während eines Rahmenzeitraumes, damit es den richtigen Helligkeitseindruck wahrnimmt. In 8 ist angegeben, wie der zeitliche Schwerpunkt CG1, CG2, CG3 von Lichtausstrahlung variiert, wenn der Videopegel einer nach dem anderen inkrementiert wird, falls es sich um einen grundsätzlichen Unterfeld-Code handelt, wie der hinlänglich bekannte binäre Code. Eine vertikale Linie zeigt den zeitlichen Schwerpunkt an. Ein dunkel schattiertes Unterfeld bedeutet, dass während dieses Unterfeldes die Lichterzeugung aktiviert ist, wohingegen ein hell schattiertes Unterfeld bedeutet, dass es in diesem Unterfeld-Zeitraum keine Lichterzeugung gibt. Aus 8 wird deutlich, dass der zeitliche Schwerpunkt CG1, CG2, CG3, usw. nicht gleichmäßig (monoton) mit dem Videopegel wächst. Und gerade dieses Verhalten macht diese Art von Unterfeld-Codierung für den Falschkontureneffekt anfällig. Die mathematisch exakte Definition des zeitlichen Schwerpunktes der Lichterzeugung gemäß einem Unterfeld-Codewort ist in der nachfolgenden Formel definiert:
In dieser Formel ist sfW_i ein Unterfeld-Gewicht des i-ten Unterfeldes, ist δ_i gleichwertig 1, wenn das i-te Unterfeld gemäß dem Unterfeld-Codewort „eingeschaltet ist", und andernfalls 0. Der zeitliche Schwerpunkt des i-ten Unterfeldes wird in dieser Formel sfCG_i genannt. 9 zeigt für jedes Unterfeld in einer Unterfeld-Organisation seinen entsprechenden zeitlichen Schwerpunkt, wiederum durch eine vertikale Linie angezeigt.
In der nächsten Figur, 10, werden die zeitlichen Schwerpunkte von allen 256 Videopegeln in Form einer Kurve gezeigt, für eine Unterfeld-Organisation mit 11 Unterfeldern und Unterfeld-Gewichten, wie nachstehend gezeigt:

1 2 3 5 8 12 18 27 41 58 80
Der zeitliche Schwerpunkt wird mit der vorstehend präsentierten Formel berechnet. Die Kurve in 10 ist bei weitem nicht monoton und enthält eine Reihe von Sprüngen. Es ist die Erkenntnis der Erfindung, dass diese Sprünge den Falschkontureneffekt verursachen.
Um dies zu vermeiden, besteht deswegen die Idee der Erfindung daraus, diese Sprünge zu unterdrücken, indem nur einige Videopegel ausgewählt werden, für welche die entsprechenden Unterfeld-Codeworte zeitliche Schwerpunkte aufweisen, die gleichmäßig wachsen. Dies kann durch Zeichnen einer monotonen Kurve ohne Sprünge in die vorhergehende Grafik und durch Auswählen des nächsten Punktes in jedem Fall vorgenommen werden. Aus der Mathematik sind eine Reihe von Techniken bester Annäherung für diesen Zweck bekannt, z. B. das gaußsche Annäherungsverfahren, welches sich auf eine Minimierung der Quadratfehler beruft.
Selbstverständlich ist dies nur eine Ausführungsform der Erfindung. Ein Beispiel einer monotonen Kurve ist in 11 gezeigt. Die ausgewählten Videopegel für die Untermenge von Videopegeln sind mit kleinen schwarzen Quadraten angezeigt. Als Nächstes wird eine kompliziertere Ausführungsform beschrieben.
In dem niedrigen Videopegelbereich reicht es nicht immer aus, die vorstehend erwähnte Regel, nur jene Videopegel auszuwählen, wo der zeitliche Schwerpunkt gleichmäßig wächst, zu berücksichtigen, weil die Anzahl von möglichen Videopegeln in diesem Bereich gering ist, und somit, wenn nur wachsende zeitliche Schwerpunkte ausgewählt würden, dann würde es nicht genügend Videopegel geben, um eine gute Videoqualität in dunklen Bildern zur Verfügung zu stellen, weil das menschliche Auge in dem dunklen Videobildbereich sehr empfindlich ist. Andererseits ist der Falschkontureneffekt in dem dunklen Videobildbereich sowieso unbedeutend, so dass es akzeptabel ist, dass gegen die vorstehend erwähnte Regel in diesem Bereich verstoßen wird.
In dem hohen Videopegelbereich besteht eine Abnahme des zeitlichen Schwerpunktes, was offensichtlich ist, wenn 10 angeschaut wird. Sobald das Unterfeld mit dem höchsten Unterfeld-Gewicht beleuchtet wird, können nur einige niedrige Unterfelder beleuchtet werden, die eine vorherige Zeitposition aufweisen, was zu einer Reduzierung des gesamten zeitlichen Schwerpunktes für die Lichtausstrahlungen führt. Infolgedessen kann auch in diesem Videopegelbereich die vorstehend aufgestellte Regel nicht berücksichtigt werden. In diesem Bereich ist das menschliche Auge nicht sehr empfindlich dafür, die verschiedenen Videopegel zu unterscheiden, und demzufolge ist es nicht so wichtig, dass die vorstehend erwähnte Regel berücksichtigt wird. Der vorkommende Falschkontureneffekt ist in diesem Videopegelbereich unbedeutend. Dies stimmt mit dem Weber-Fechner Gesetz überein, das festlegt, dass das Auge nur für relative Veränderungen der Videoamplitude empfindlich ist.
In dem hohen Videopegelbereich sind die relativen Veränderungen der Videoamplitude gering, verglichen mit dem niedrigen oder mittleren Videopegelbereich. Aus diesen Gründen kann die vorstehend erwähnte Regel, dass nur jene Videopegel und entsprechende Unterfeld-Codeworte zum Erstellen der Untermengen von Videopegeln ausgewählt werden, zu der weniger strikten Regel abgeändert werden, dass die Monotonie der Kurve nur in dem Videopegelbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Grenze erforderlich ist. Mit Experimenten ist überprüft worden, dass zum Beispiel 10 des maximalen Videopegels ein geeigneter Pegel für den niedrigen Videopegelbereich ist und 80 des maximalen Videopegels ein geeigneter Pegel für den hohen Videopegelbereich ist.
Bei dem in 11 gezeigten Beispiel werden aus den 256 möglichen Videopegeln 37 Videopegel (m = 37) für die Untermenge ausgewählt. Diese 37 Pegel ermöglichen, eine gute Videoqualität (Grauwertskaladarstellung) einzuhalten.
Außer für sehr einfache Unterfeld-Organisationen (bis zu 8 Unterfeldern), kann diese Auswahl direkt auf der Videopegelbasis vorgenommen werden. Für alle anderen Unterfeld-Organisationen mit 9 oder mehr Unterfeldern ist die Wahl schwieriger. Dies ist in 12 dargestellt. Wenn es p Unterfelder in einer Unterfeld-Organisation gibt, dann gibt es 2^p verschiedene Unterfeld-Anordnungen.
In 12 sind alle möglichen Unterfeld-Codeworte für eine Unterfeld-Organisation mit 11 Unterfeldern gezeigt. Falls es sich um 11 Unterfelder handelt, gibt es 2¹¹ Unterfeld-Codeworte, was gleichwertig zu 2048 verschiedenen Unterfeld-Anordnungen ist. Selbstverständlich kann die Kurve einfach an diese Vielzahl von Punkten, wie vorstehend erwähnt, angenähert werden, beispielsweise mit dem gaußschen Annäherungsalgorithmus, und es kann einfach der nächste Punkt genommen werden. Allerdings wird nachstehend eine andere Ausführungsform beschrieben, welche einige Vorteile mit sich bringt.
Bei diesem Beispiel wird das Feld von möglichen Unterfeld-Codeworten reduziert, indem nur Codeworte mit minimalem Gewicht (nWC) genommen werden. Diese Codeworte sind all jene Codeworte, bei denen die kleinsten Unterfelder zur Lichtausstrahlung für jeden Videopegel aktiviert sind, d. h.
derjenige, welcher den minimalen binären Wert aufweist.
Dieses Codierungsprinzip lässt sich anhand eines Beispiels besser erläutern. Die nachfolgende Unterfeld-Organisation wird auch für dieses Beispiel berücksichtigt:

1 2 3 5 8 12 18 27 41 58 80
Die Zahlen stellen die Unterfeld-Gewichte dar. Bei dieser Unterfeld-Organisation kann der Videopegel 23 mit den nachfolgenden Codes codiert werden:

0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0

1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0

1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0
Aus dieser Menge von Unterfeld-Codeworten ist das letzte in fett gedruckten Buchstaben das Codewort mit dem minimalen Gewicht. Dieser Code hat die meisten Einträge bei den niedrigstwertigen Bits. Es ist bitte zu beachten, dass sich das LSB in dieser Tabelle auf der linken Seite befindet.
Die Schwerpunktpositionen für alle möglichen 2¹¹ = 2048 Codes sind in 12 gezeigt. Aus dieser Menge von Codeworten sind die mWC-Worte in Weiß angezeigt. Aus diesem Diagramm wird offensichtlich, dass mWC-Codes auch die minimalen Schwerpunkte von allen möglichen Codeworten aufweisen. Weil sich die mWC-Codes der kleinsten Unterfelder in der Unterfeld-Organisation bedienen, führen sie einen minimalen Falschkontureneffekt ein. Dies ist so, weil der Falschkontureneffekt direkt proportional zu den Unterfeld-Gewichten ist. Demzufolge ist es hinsichtlich der Reduzierung des dynamischen Falschkontureneffektes sehr vorteilhaft, dass die Untermenge von Videopegeln von den mWC-Codes genommen wird. Selbstverständlich sollen alle ausgewählten Codes auf einer monoton ansteigenden Kurve liegen, wie vorstehend erläutert. Die Auswahl der Codeworte auf der Schwerpunktkurve kann automatisch erfolgen. Dies kann wie in 13 dargestellt erfolgen. 13 bildet alle mWC-Codeworte für die vorstehend gegebene Unterfeld-Organisation ab. Diese ist auch für 12 und 13 verwendet worden. Bei der in 13 gezeigten Schwerpunktkurve besteht die kleinste Struktur, die abgesehen von den einzelnen Punkten zu sehen ist, aus Bögen, von denen einige in der Figur mit einer Ellipse markiert worden sind. Die Idee besteht nun daraus, falls möglich, nur einen einzigen Punkt von jedem Bogen zu nehmen.
Selbstverständlich muss die geschaffene Kurve monoton sein.
Tatsächlich ist es möglich, von dem Code aus die Punkte zu erkennen, welche auf einem spezifischen Bogen liegen. Die Unterfeld-Codeworte für alle Punkte auf einem Bogen weisen identische Einträge bei den MSBs (Radikal), aber verschiedene Einträge bei den LSBs auf. Beispielsweise weisen die Codeworte auf dem dritten Bogen von links das nachfolgende Radikal auf:

X X X X X X X 1 0 1 0
Die Unterfeld-Codeworte auf dem vierten Bogen von links weisen das nachfolgende Radikal auf:

X X X X X X X 0 1 1 0
Die Unterfeld-Codeworte auf dem sechsten Bogen von links weisen die nachfolgenden Radikalen auf:

X X X X X X X X 1 0 1
Hier steht X für den Eintrag 0 oder 1 und jedes X in den Unterfeld-Codeworten kann von einem anderen X Eintrag verschieden sein.
Zum Erreichen der besten Ansprechgenauigkeit für die Plasmazellen ist es vorteilhaft, dass die ausgewählten Codes auch die Regel berücksichtigen, dass in jedem Unterfeld-Codewort niemals mehr als ein einziger aufeinander folgender 0 Eintrag zwischen zwei 1 Einträgen vorkommen soll, was bedeutet, dass es niemals mehr als ein einziges nicht aktiviertes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern für die Plasmazellenadressierung gibt. Solche Codes werden auch Auffrischungscodes genannt, weil die Plasmazellen in kurzer Aufeinanderfolge aktiviert werden, demzufolge kann die Ladung in der Zelle während eines relativ langen nicht aktivierten Zeitraumes nicht verschwinden. Dieses Konzept wird bereits in einer anderen Europäischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Anmeldungsnummer 00250066.8 erläutert. Für die Offenbarung dieses Auffrischungskonzeptes wird deswegen auch ausdrücklich auf diese Europäische Patentanmeldung verwiesen. Die mWC-Codeworte berücksichtigen diese Regel bereits, so dass jeder Videopegel verwendet werden kann, welcher ein entsprechendes mWC-Codewort aufweist. Falls es sich um eine verschiedene Unterfeld-Organisation handelt, kann es notwendig sein, die mWC-Codeworte gemäß der „Regel eines einzelnen nicht aktivierten Unterfeldes" weiter zu begrenzen, damit dasselbe Ergebnis erzielt wird. Aber diese weitere Begrenzung reduziert die Anzahl von ausgewählten Pegeln nicht sehr viel und demzufolge geht dadurch nicht viel Flexibilität verloren. Aber andererseits bringt sie den wichtigen Vorteil, dass die Ansprechgenauigkeit der Plasmazellen subjektiv erhöht wird.
Für die weitere automatische Auswahl der Videopegel wird der nachfolgende Algorithmus verwendet:
Der Algorithmus beginnt mit einer Auswahl des Videopegels null. Selbstverständlich ist der nächste Videopegel der Videopegel 1 und der nachfolgende Videopegel ist der Pegel 2. Nach diesem Videopegel wird der nächste Videopegel gewählt, welcher zu dem nächsten Bogen gehört und darüber hinaus den kleinsten Schwerpunkt aufweist, der höher als der Schwerpunkt des zuvor ausgewählten Videopegels ist. Wenn alle Schwerpunkte des nächsten Bogens niedriger als der vorherige sind, dann wird der nächste Videopegel aus dem nächsten Bogen ausgewählt, und so weiter.
Das nächste Beispiel erläutert diesen Auswahlvorgang besser. Durch Anwenden dieses Verfahrens beispielsweise von Videopegel 0 bis Videopegel 237, welcher auch ein ausgewählter GCC-Code (Schwerpunktcode) ist, der einen Schwerpunkt gleichwertig zu 6610 und ein Unterfeld-Codewort gleichwertig zu 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 aufweist, wird der nächste Videopegel unter den möglichen Codes mit der Form gesucht:
X X X 1 0 1 1 1 1 1. Alle möglichen Codes mit ihrem Schwerpunkt werden nachstehend gegeben:
Der Videopegel 243 hat den niedrigsten Schwerpunkt, allerdings kann dieser Videopegel nicht gewählt werden, weil sein Schwerpunkt niedriger als der Schwerpunkt des vorherigen Videopegels 237 ist. Deswegen soll der nächste gewählte Videopegel der Videopegel 242 sein.
14 zeigt alle unter den mWC-Codes ausgewählten GCC-Codes in Form eines dunklen Quadrates und die daraus resultierende monotone Kurve. Die Kurve wächst nur in dem hohen Videopegelbereich zwischen 242 und 255 nicht monoton, welcher der maximale Videopegel ist, welcher ausgewählt wird. Dieser Pegel wird auch ausgewählt, weil er nicht sehr viel Falschkontur einführt, wie vorstehend erläutert. Aus allen möglichen 256 Videopegeln sind schließlich nur 37 Videopegel als die GCC-Codes ausgewählt worden. In der nachstehenden Tabelle sind alle mWC-Codes für alle Videopegel von null bis 255 zusammen mit ihren Schwerpunktwerten aufgelistet. Die ausgewählten 37 GCC-Codes sind mit fett gedruckten Buchstaben hervorgehoben. Alle mWC-Codes mit ihren Schwerpunkten:
Die Unterfeld-Codeworte für die GCC-Codierung sind auch in der nächsten Tabelle aufgelistet. GCC-Codes mit ihren Schwerpunkten:
Eine weitere Reduzierung dieser Untermenge von m Videopegeln kann vorteilhaft sein, um die Linearität der Ansprechcharakteristik zu optimieren. Die beiden Videopegel 44 und 45 sind z. B. sehr nahe beieinander, aber ihre Codeworte unterscheiden sich in drei Bit-Positionen. Dies kann zu einer verschiedenen Wahrnehmung der Videopegel auf dem menschlichen Auge führen, verschiedener als es notwendig ist, wenn von den reinen Videopegelwerten ausgegangen wird. Demzufolge ist es vernünftig, die m Videopegel noch weiter zu vermindern und entweder Videopegel 44 oder 45 für die Unterfeld-Codierung zu verwenden.
Sobald die Videopegel (V_i, 0 ⇐ i < m) der Untermenge von Videopegeln einmal gewählt worden sind, muss das Bild mit diesen Pegeln codiert werden. Eine Schaltungsimplementierung dieses Verfahrens ist in 15 gezeigt. In dem ersten Block muss auf die eingegebenen Videodaten, die mit 8 Bit standardmäßigem binärem Code codiert sind, eine Degamma-Funktion angewendet werden. Dies ist so, weil die PDP ein lineares Ansprechverhalten aufweist, wohingegen die CRT-Anzeigen eher einen quadratischen Verlauf zu der Strahlintensität aufweisen. Dies ist beim Stand der Technik hinlänglich bekannt und deswegen erfährt das Videosignal an der Videoquelle, beispielsweise im Studio oder in der Kamera selbst, eine Gamma-Korrektur, so dass das Bild, das von dem menschlichen Auge über eine CRT-Anzeige gesehen wird, den richtigen Helligkeitseindruck bekommt. Diese vorkorrigierten Bilder werden gesendet und in den TV-Empfängern werden die Bilder automatisch mit der korrekten linearen Charakteristik angezeigt, wegen des gamma-funktionsähnlichen Ansprechverlaufes der Bildröhren. Das menschliche Auge betrachtet die richtigen Farbeindrücke. Die Degamma-Funktion wird auf die eingegebenen Videodaten in Block 100 angewendet. In Block 100 wird auch eine Umskalierungsaufgabe durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Degamma-Daten, die aufgrund der Berechnungsgenauigkeit aus 16-Bit-Datenworten bestehen, auf den Bereich zwischen 0 und m umskaliert werden, wobei m die Anzahl von Pegeln ist, die während der GCC-Codierung verwendet werden. Allerdings muss jeder Videopegel V_i der Menge von m Pegeln mit 3 Präzisionsbits wiedergegeben werden. In dem Fall, dass m wie in dem vorstehenden Beispiel gleichwertig zu 37 ist, sind 6 Bits erforderlich, um zwischen diesen Pegeln zu differenzieren. Da jeder Pegel mit 3 Präzisionsbits wiedergegeben werden soll, werden allerdings insgesamt 9 Bits von der Degamma- und Umskalierungs-Nachschlagetabelle in Block 100 ausgegeben. In Dezimalwerten weisen die Ausgangsdaten die Form X,0; X,125; X,25; ... X,875; X + 1,0 auf. In dem nächsten Block 200 werden den eingegebenen Werten drei Dithering-Bits hinzugefügt.
Dithering ist eine hinlänglich bekannte Technik zum Erhöhen der Graustufenauflösung. Mit Dithering werden einige künstliche Stufen zwischen den vorhandenen Videopegeln hinzugefügt. Dies verbessert die Grauwertskaladarstellung, aber andererseits wird Hochfrequenz-Niedrigamplituden-Dithering-Rauschen hinzugefügt, welches für den menschlichen Zuschauer nur bei einem kleinen Sichtabstand wahrnehmbar ist. Eine vollständige Beschreibung der Dithering-Technik, welche auch an die PDP-Technologie angepasst ist, ist aus der weiteren Europäischen Patentanmeldung der Anmelderin 00250099.9 bekannt. Für die Offenbarung der Dithering-Technik wird deswegen ausdrücklich auch auf diese Patentanmeldung verwiesen. Die resultierenden 9-Bit- Datenworte werden in Block 200 auf die endgültige Bitauflösung für die 37 Videopegel beschnitten. Die endgültige Bitauflösung besteht aus 6 Bits und demzufolge werden 3 Bits nach dem Hinzufügen von 3 Dithering-Bits abgeschnitten.
Die endgültigen 6-Bit-Videodaten werden in eine optionale Nachschlagetabelle für Videocodierung in Block 300 eingegeben. Diese Nachschlagetabelle wird verwendet, um jedem der 37 Videopegel den entsprechenden richtigen 8-Bit-Videopegel zuzuweisen. Dies wird vorgenommen, um die Unterfeld-Codierungseinheit relativ unverändert zu lassen. Mit dieser Struktur ist es möglich, die GCC-Codierung gemäß der Erfindung vollständig in dem Videopegel-Verarbeitungsblock zu implementieren. Selbstverständlich muss in der Unterfeld-Codierungseinheit, welche auf den Block 300 folgt, eine entsprechende Nachschlagetabelle für Unterfeld-Codierung vorhanden sein, welche jedem der ausgegebenen Videopegel das richtige GCC-Codewort zum Adressieren der Plasmaanzeigetafel zuweist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann Block 300 weggelassen werden und die in Block 200 ausgegebenen 6-Bit-Videodaten können direkt in die Unterfeld-Codierungseinheit eingegeben werden, wenn die Unterfeld-Codierungseinheit in einer neuen Form gestaltet sein soll. Dies ist im Fall der ersten vorstehend erwähnten Ausführungsform nicht notwendig.
In 16 ist eine Schaltungsimplementierung der Erfindung dargestellt. Eingegebene R-, G-, B-Videodaten werden einer Degamma-Einheit 100 und einer Dithering-Auswertungseinheit 500 weitergeleitet. Die Degamma-Einheit 100 führt die 16-Bit-Degamma-Funktion und Umskalierung durch und liefert 9-Bit-Videodaten R, G, B an dem Ausgang. Die Dither-Auswertungseinheit 500 berechnet die Dithering-Zahlen DR für die rote, DG für die grüne und DB für die blaue Farbkomponente. Um dies vorzunehmen, ist es für die Sync-Signale HV erforderlich, zu bestimmen, welches Pixel aktuell verarbeitet wird und welche Zeilen- und Rahmenzahl gültig ist. Eine vollständige Beschreibung darüber, wie die Dithering-Zahlen berechnet werden und welches Dithering-Muster verwendet wird, ist in der vorstehend erwähnten EP-Anmeldung der Anmelderin enthalten. In Block 200 werden die resultierenden Dithering-Zahlen und die Degamma-Ausgangswerte hinzugefügt und die 3 niedrigstwertigen Bits des Ergebnisses werden abgeschnitten, so dass die endgültigen Ausgangswerte R, G und B erhalten werden. Diese Werte werden an eine Unterfeld-Codierungseinheit 400 weitergeleitet, welche die Unterfeld-Codierung unter der Steuerung von Steuereinheit 900 durchführt. Die Unterfeld-Codierungsworte werden vorzugsweise aus der Nachschlagetabelle 410 in der Unterfeld-Codierungseinheit 400 gelesen. Die Unterfeld-Codierungsworte werden an eine Speichereinheit 600 weitergeleitet. Die Steuereinheit 900 steuert auch das Lesen und Schreiben aus und in diese Speichereinheit. Zur Plasmaanzeigeadressierung werden die Unterfeld-Codierungsworte aus der Speichervorrichtung gelesen und es werden all die Codeworte für eine Zeile gesammelt, damit ein einzelnes sehr langes Codewort erzeugt wird, welches für die zeilenweise PDP-Adressierung verwendet werden kann. Dies wird in der Seriell-Parallel-Umwandlungseinheit 700 ausgeführt. Die Steuereinheit 900 erzeugt alle Adressierungs- und Erhaltungsimpulse zur PDP-Steuerung. Sie empfängt vertikale und horizontale Synchronisierungssignale für die Erholungszeitberechnung.
Die Erfindung kann insbesondere in PDPs verwendet werden. Plasmaanzeigen werden zur Zeit in Verbraucherelektronikgeräten, z. B. für TV-Geräte und auch für einen Monitor für Computer verwendet. Allerdings ist die Verwendung der Erfindung auch für Matrixanzeigen geeignet, wo die Lichterzeugung auch mit kleinen Impulsen in Unterfeldern gesteuert wird, d. h. wo das PWM-Prinzip zum Steuern von Lichterzeugung verwendet wird.

10: Frontplatte
11: Transparente Zeilenelektrode
12: Rückwärtige Platte
13: Dielektrische Schicht
14: Spaltenelektrode
15a: Phosphor (Grün)
15b: Phosphor (Blau)
15c: Phosphor (Rot)
16: Trennschicht (Rippe)
17: UV-Strahlen
18: Licht
A: Adressieren Zeilenweise Adressierung von jeder Phasmazelle (Schreibspannung)
S: Erhaltungszeitraum Lichterzeugung von geschriebenen Plasmazellen (Erhaltungsspannung) → Erhaltungsimpulse
E: Löschen Löschen von Zellenladungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0980059 A [0009]
- EP 0952569 A [0010]
- EP 00250066 [0078]
- EP 00250099 [0086]

Claims

Einrichtung zum Verarbeiten von Videobildern, insbesondere für eine Kompensation des dynamischen Falschkontureneffektes, wobei das Videobild aus Pixeln besteht, die mindestens eine Farbkomponente (RGB) aufweisen, wobei in der Einrichtung enthalten sind: i) eine Videoverarbeitungseinheit (100, 200) zum Verarbeiten von Videobilddaten, wobei die Videobilddaten Videopegelpixeldaten für eine Farbkomponente umfassen, ii) eine Unterfeld-Codierungseinheit (13), in welcher die Videopegeldaten zu Unterfeld-Codeworten umgewandelt werden, bei welchen jedem Bit der Unterfeld-Codeworte eine gewisse Zeitdauer zugewiesen wird, während welcher das entsprechende Element des Pixels zur Lichterzeugung aktiviert werden kann, nachstehend wird dieser Zeitraum Unterfeld genannt, wobei ein Unterfeld-Codewort n Bits aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner enthält: iii) eine Nachschlagetabelle (410) für den Unterfeld-Codierungsprozess, in welchem die Unterfeld-Codeworte für nur eine Untermenge m von Videopegeln von p möglichen Videopegeln Eingangsvideopegeldaten zugewiesen werden, wobei n < m <p und wobei die m Videopegel, wenn sie der Größe nach geordnet sind, gemäß der Regel ausgewählt werden, dass die zeitlichen Schwerpunkte (CG1, CG2, CG3) für die Lichterzeugung der entsprechenden Unterfeld-Codeworte kontinuierlich wachsen, abgesehen von Ausnahmen in dem niedrigen Videopegelbereich bis zu einer ersten vordefinierten Grenze und/oder in dem hohen Videopegelbereich von einer zweiten vordefinierten Grenze ausgehend.
Einrichtung nach Anspruch 1, in welcher ferner eine Dithering-Einheit (200) enthalten ist, in welcher den Videopegelpixeldaten für eine Farbkomponente Dithering-Werte hinzugefügt werden, um die Grauwertskaladarstellung zu erhöhen.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher ferner eine Degamma-Einheit (100) enthalten ist, in welcher die Eingangsvideopegel verstärkt werden, um die Gamma-Korrektur in der Videoquelle zu kompensieren.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher ferner eine Nachschlagetabelle (300) enthalten ist, welche einem Ausgangswert der Dithering-Einheit (200) einen entsprechenden Videopegel mit voller Bitauflösung zuweist.