DE3871702T2

DE3871702T2 - Halbton-anzeigeverfahren fuer einen matrix-bildschirm.

Info

Publication number: DE3871702T2
Application number: DE8888402499T
Authority: DE
Inventors: Bruno Barbier; Jean-Jacques Favot; Jean-Noel Perbet
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-10-05
Also published as: JP2773039B2; US5053764A; CA1317043C; FR2621728B1; FR2621728A1; EP0311500B1; JPH01130195A; EP0311500A1; DE3871702D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Anzeige von Bildern in Halbtönen auf einem nicht für diesen Zweck vorgesehenen monochromen oder farbigen Matrixbildschirm.
Die Erfindung findet Anwendung auf Plasmabildschirme, Elektrolumineszenzbildschirme, Fluoreszenzbildschirme, Elektrolumineszenzdioden-Bildschirme, Flüssigkristallbildschirme usw. Sie ist insbesondere gut geeignet für Matrixbildschirme und erlaubt die Gewinnung von Halbtönen ohne Verschlechterung der elektrooptischen Nennleistungen dieser Bildschirme (Aussehen, Kontraste, Farbe, Blickwinkel, Flimmern usw.).
Es ist insbesondere möglich, mit dem ausgeführten Verfahren auf einem ursprünglich für acht Grundfarben vorgesehenen Bildschirm eine erweiterte Farbpalette zu erhalten.
Mit Halbtönen (oder sprachlich falsch: Grautönen) wird jeder Helligkeits- oder Zwischenkontrastzustand zwischen zwei Extrema der Ansprechkurve eines elektrooptischen Effektes bezeichnet.
Für die Gewinnung von Halbtönen werden verschiedene Verfahren verwendet. Ein erstes Verfahren besteht in der Erzeugung einer räumlichen Aufteilung oder Rasterung durch Modulation der Oberfläche der angeregten Zone, indem beispielsweise das Bildelement in eine oder mehrere Zonen mit unterschiedlichen Oberflächen unterteilt wird oder, einfacher, indem nur eines von zwei Bildelementen erleuchtet wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die technische Komplexität des Bildschirms erhöht oder die Bildauflösung verschlechtert wird.
Eine andere Art ist die Modifikation der Intensität des elektrooptischen Effektes, indem die Amplitude der an das elektrooptische Material angelegten Spannung oder die Anlegedauer dieser Spannung moduliert werden. Dieses Verfahren, welches dasjenige ist, das allgemein verwendet wird, benötigt komplexere und leistungsfähigere Bildschirm-Steuerschaltungen als diejenigen, die für Bildschirme ohne Halbtöne verwendet werden.
Ein drittes Verfahren besteht in der Erzeugung einer zeitlichen Modulation, indem beispielsweise die einzelnen Bildelemente nur jedes zweite Mal angeregt werden, um im zeitlichen Mittel einen Zwischen-Helligkeitspegel zu gewinnen. Dies führt zu einer Verstärkung der Flimmerwirkung, die im Englischen mit "Flicker" bezeichnet wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausführung eines Verfahrens der zeitlichen Modulation, das kein Flimmern erzeugt und das, wie deutlich werden wird, Bildschirm- Steuerschaltungen verwendet, die gewöhnlich nicht zu diesem Zweck vorgesehen sind. Die Modulation wird auf Höhe eines dem Bildschirm zugeordneten Bildspeichers und nicht mehr auf Höhe der Peripherieschaltungen zur Adressierung des Bildschirms ausgeführt.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren für die Anzeige von Bildern in Halbtönen auf einem Matrixbildschirm geschaffen, das ausgeführt wird durch:
- die Erstellung der Helligkeitsinformation für jedes Bildelement des Bildes gemäß einem Wort aus N Bits (N größer oder gleich 2);
- das Speichern der Helligkeitsinformationen in N Speicherebenen, um darin jeweils die verschiedenen Bits eines jeden Wortes zu speichern;
- die Adressierung der Ebenen, um durch ein sequentielles Lesen dieser Ebenen N aufeinanderfolgend angezeigte Bilder zu erzeugen, in denen eine beliebige Gruppe aus N benachbarten Bildelementen dadurch erhalten wird, daß für jedes Bildelement der Gruppe aus einer Speicherebene, die von den bei der Erzeugung der vorhergehenden Bilder für dieses Bildelement bereits benutzten Ebenen verschieden ist, ein Helligkeitsbit abgerufen wird, derart, daß die N Bits des diesem Bildelement entsprechenden Helligkeitswortes abgerufen werden, und daß bei jedem Bild aus einer Speicherebene, die für jedes der Bildelemente der Gruppe unterschiedlich ist, ein Helligkeitsbit abgerufen wird, derart, daß bei jedem Bild in jeder Speicherebene ein Helligkeitsbit abgerufen wird;
wobei das verwendete Verfahren gestattet, für jedes Bildelement im Verlauf von N aufeinanderfolgenden Bildabtastungen außer den den beiden binären Zuständen "0" und "1" entsprechenden Helligkeitswerten Weiß und Schwarz N-1 Zwischenwerte, die Halbtönen entsprechen, zu gewinnnen.
Das zeitliche Mittel, das an zwei oder mehreren Bildern erzeugt wird, hängt vom verwendeten elektrooptischen Effekt ab. Es gibt einen Effekt, der zur momentanen Spannung in Beziehung seht; beispielsweise wird im Fall der Elektrolumineszenzdioden aufgrund der Dauer der Netzhautträgheit (ungefähr 40 ms) der Mittelwert auf Höhe des Auges gebildet; für Perioden, die länger als diese Dauer sind, wird das Flimmern wahrnehmbar. Es gibt andererseits einen Effekt, der mit der Effektivspannung in Beziehung steht: beispielsweise hängt im Fall des Flüssigkristalls diese Spannung vom Produkt der Amplitude mit der Breite des angelegten Impulses ab. Der Mittelwert wird auf Höhe des elektrooptischen Materials über einem oder mehreren Impulsen gebildet; er hängt insbesondere von den elektrischen Eigenschaften des elektrooptischen Materials und, falls vorhanden, vom zugehörigen Steuerelement ab.
Im allgemeinen stellt dieses zeitliche Mittel eine Kombination dieser Effekte auf Höhe des elektrooptischen Materials und des Beobachterauges dar.
Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die beispielhaft mit Hilfe der beigefügten Figuren gegeben wird, von denen:
- Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines Anzeigesystems gemäß der Erfindung ist;
- Fig. 2 ein auf die Ausbildung des Bildspeichers bezogenes Teilschema ist;
- die Fig. 3 und 4 eine Zone der Matrix im Verlauf zweier aufeinanderfolgender Bildabtastungen darstellen, um das Verfahren des abwechselnden Abrufens von auf die aufeinanderfolgenden Bildelemente eines monochromen Bildes bezogenen Helligkeitsinformationen in der Speicherebene zu veranschaulichen;
- die Fig. 5 und 6 Schemata sind, die zu denjenigen der Fig. 3 und 4 äquivalent sind, jedoch für den Fall eines Farbbildes mit zeilenweiser Anordnung der Bildelemente;
- die Fig. 7 und 8 Schemata sind, die zu denjenigen der Fig. 3 und 4 äquivalent sind, für den Fall eines Farbbildes mit diagonaler Anordnung der Bildelemente;
- die Fig. 9 und 10 eine auf die Farbe Rot bezogene Teildarstellung der Fig. 7 und 8 ist;
- die Fig. 11A und 11B, 12A und 12B für den Fall eines Flüssigkristall- Anzeigegeräts das Anregungssignal bzw. das Helligkeitssignal eines Bildelementes im nicht angeregten Zustand und im angeregten Zustand darstellen;
- Fig. 13 ein Diagramm einer Ausführungsform der das Anzeigegerät, den Bildspeicher und die Folgereinrichtung umfassenden Einheit ist.
Das System umfaßt einen Bildgenerator für die Erzeugung der Videosignale in digitaler Form, in denen die auf jedes Bildelement eines betreffenden Bildes bezogene Helligkeitsinformation anhand eines Wortes aus wenigstens zwei Bits erzeugt wird.
Im Fall eines alphanumerischen Bildes oder Zeichenbildes kann der Bildgenerator, wie in Fig. 1 gezeigt, einen von einem Prozessor 1 gesteuerten Graphikprozessor 2 umfassen, wobei der Grafikprozessor einen Zeichengenerator 3 aufweist.
Zwischen den Generator und den Matrix-Anzeigebildschirm ist ein Bildspeicher 5 eingesetzt. Dieser Bildspeicher umfaßt wenigstens zwei Ebenen.
Im folgenden wird das hinsichtlich der Ausführung und für das Verständnis einfachere Beispiel betrachtet, in dem die Helligkeit entsprechend einem Wort aus zwei Bits kodiert ist und in dem der Speicher 5 zwei Ebenen aufweist.
Die binäre Helligkeit eines Bildelementes der Zeile Lj und der Spalte Ck ist aus einem ersten Bit ajk, das in elektrischer Form in einer ersten Speicherebene A gespeichert ist, und aus einem zweiten Bit bjk, das in der zweiten Speicherebene B gespeichert ist, zusammengesetzt. Eine Folgerschaltung 7 besorgt beim Schreiben und beim Lesen die Adressierung des Speichers 5.
Die Anzeigevorrichtung 10 umfaßt einen Matrixbildschirm 11 und Zeilen- und Spalten- Adressierungsschaltungen 12 bzw. 13. Das Bildelement Pjk weist nach zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen eine mittlere Helligkeit auf, die (a + b)/2 entspricht.
Wenn und gleich sind, erlaubt somit das System auf Höhe der Anzeige des entsprechenden Bildelementes P einen mittleren Zustand, der gleich "1" ist, oder einen mittleren Zustand, der gleich "0" ist, d.h. den weißen oder schwarzen Farbton. Das System gestattet außerdem die Erzeugung eines dritten Zustandes, welcher der Halbton "1/2" ist und dem Fall entspricht, in dem die Werte und verschieden sind, wobei der eine gleich "1" und der andere gleich "0" ist. Die Helligkeit des Punktes P kann daher einen der drei Werte "1", "0" oder "1/2" annehmen, wenn er im Verlauf zweier aufeinanderfolgender Bildabtastungen betrachtet wird, die in einem Takt ausgeführt werden, bei dem der Netzhautträgheit und der Vermeidung des Flimmerns Rechnung getragen wird.
Das Verfahren, das für die Entnahme der Helligkeitsinformationen der Speicherebenen verwendet wird, erzeugt außerdem eine Verschachtelung eines Bildelementes mit dem nächsten, wie genauer aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, in denen eine kleine Zone der Matrix um das Bildelement mit Rang jk betrachtet worden ist. Gemäß diesem Verfahren werden die Bildelemente abwechselnd von den Helligkeitsinformationen gebildet, die in der Speicherebene A für ein gegebenes Bildelement und in der Speicherebene B für das folgende Bildelement abgerufen werden, wobei der Wechsel ebensogut für die Zeile wie für die Spalte zulässig ist.
In den Figuren sind die Bildelemente, die der in der Ebene B abgerufenen Helligkeitsinformation entsprechen, zu ihrer Unterscheidung schraffiert gezeigt, wobei die nicht schraffierten Bildelemente diejenigen sind, die in der Ebene A abgerufen werden. Diese schachbrettartige Verschachtelung von Bildelementen führt dazu, daß der durch den Mittelungseffekt erzeugte Halbton (a + b)/2, der gleich "1/2" ist, keinerlei Flimmern erzeugt. Dieses Flimmer-Phänomen würde in den Halbtonbereichen vorhanden und sichtbar sein, wenn zunächst im Verlauf einer Adressierungsphase vom Rang N sämtliche Helligkeitsinformationen in der Ebene A und dann im Verlauf der folgenden Adressierungsphase mit Rang N + 1 sämtliche Helligkeitsinformationen in der Ebene B abgerufen würden.
Mit dem schachbrettartig ausgeführten abwechselnden Lesen verschwindet diese Flimmerwirkung. Das Bild kann somit Bereiche mit gleichen Halbtönen aufweisen. Pro Bereich sind wenigstens zwei benachbarte Bildelemente mit identischem mittleren Helligkeitszustand vorgesehen.
Die Adressierungsreihenfolgen werden durch die Schaltung 7 verwirklicht, indem für die geradzahligen Adressierungsphasen in der Ebene A die Bildelemente gleicher Zeilen- und Spaltenparität, etwa ajk, und in der Ebene B die Bildelemente mit entgegengesetzter Zeilen- und Spaltenparität, etwa bj, k+1 oder bj, k-1 oder bj+1, k oder bj-1, k, adressiert werden. Für die ungeradzahligen Adressierungsphasen wird die Adressierung in der Ebene B für die Bildelemente mit gleicher Parität und in der Ebene A für die Bildelemente mit entgegengesetzter Parität, d.h. umgekehrt ausgeführt, wie in Fig. 4 ersichtlich ist.
Es muß festgestellt werden, daß mit zunehmender Anzahl der für die Verwirklichung eines monomchromen Bereichs berücksichtigten Bildelemente in gleichem Maß der optische Eindruck verbessert wird.
Im Fall eines polychromen Anzeigegeräts ist die räumliche Verteilung der farbigen Bildelemente für jede Verwirklichung eines Anzeigegeräts eigentümlich. Zwei Verteilungstypen sind beispielsweise die zeilenweise Verteilung und die diagonale Verteilung der Dreiergruppen RGB, wobei diese Buchstaben den Farbton Rot, Grün bzw. Blau bezeichnen.
Für eine Anzeige mit zeilenweiser Verteilung stellen die Fig. 5 und 6 zwei aufeinanderfolgende Adressierungsphasen für eine begrenzte Zone der Matrix mit vier Dreiergruppen, zwei in der Zeile und zwei in der Spalte, dar. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren zur Adressierung der Zeile und der Spalte demjenigen eines monochromen Anzeigegeräts gemäß den Fig. 3 und 4 entspricht.
Für ein Anzeigegerät mit diagonaler Verteilung stellen die Fig. 7 und 8 zwei aufeinanderfolgende Adressierungsphasen dar, die die von den Ebenen A und B ausgegebenen farbigen Bildelemente und verteilen. Das Adressierungsverfahren unterscheidet sich von demjenigen des monochromen Anzeigegeräts oder von demjenigen des polychromen Anzeigegeräts mit der obenbeschriebenen zeilenweisen Verteilung. Wegen der diagonalen Verteilung würde man bei Anwendung des vorangehenden Adressierungsverfahrens im Verlauf der Erzeugung eines Bildes Diagonalelemente mit derselben Farbe aus derselben Speicherebene erhalten. Um eine bessere Isotropie zu erhalten, wird bei der Adressierung vorzugsweise anders vorgegangen, indem zwischen einer Spalte und der nächsten ein Wechsel ausgeführt wird. Es gibt zwei Bildabtastphasen, nämlich eine geradzahlige Adressierungsphase in einer ersten Speicherebene für Bildelemente der Spalten mit geradzahligem Rang und in der zweiten Speicherebene für diejenigen der Spalten mit ungeradzahligem Rang. In den ungeradzahligen Adressierungsphasen werden in der zweiten Speicherebene die Bildelemente der Spalten mit geradzahligem Rang und in der ersten Speicherebene die Bildelemente der Spalten mit ungeradzahligem Rang adressiert.
Die Fig. 9 und 10 entsprechen Auszügen aus den Fig. 7 und 8 für die Bildelemente derselben Farbe; im dargestellten Fall handelt es sich um Rot. Man kann sich bei dem betrachteten Adressierungsverfahren verdeutlichen, daß die aufeinanderfolgenden Diagonalelemente aus verschiedenen Speicherebenen entnommen sind. Obwohl die aus einer beliebigen Spalte entnommenen Elemente für jedes Bild zur selben Ebene gehören, sind die aufeinanderfolgenden Elemente auf unterschiedliche Farbtöne bezogen. Es wird festgestellt, daß wie beim monochromen Anzeigegerät bei zunehmender Anzahl der einen Bereich mit demselben Farbton verwirklichenden Bildelemente im gleichen Maß der entsprechende optische Eindruck verbessert wird.
Für die Ausführung des Verfahrens ist der Bildspeicher gemäß dem Schema von Fig. 2 beschaffen, indem er faktisch zwei Paare von Ebenen A1, B1 und A2, B2 enthält, die abwechselnd beim Lesen und beim Schreiben verwendet werden; somit wird das Lesen eines Bildes beispielsweise so ausgeführt, daß Daten in der Gruppe A1, B1 abgerufen werden, während das Schreiben des folgenden Bildes gleichzeitig unter Auffüllung der Ebenen A2, B2 ausgeführt wird. Um diese Funktionen zu gewährleisten, sind am Eingang und am Ausgang Umschalteinrichtungen, sogenannte Multiplexer 4 und 6 dazwischengeschaltet.
Wenn im Fall einer Flüssigkristallanzeige mit 1/F0 die Dauer einer Adressierungsphase bezeichnet wird, die die aufeinanderfolgende Adressierung sämtlicher Bildelemente erlaubt, ist das an jedes Bildelement anzulegende Anregungssignal symmetrisch, wobei seine Frequenz F0/2 ist. Die Fig. 11A zeigt die Spannung VE Null, die an ein nicht angeregtes Bildelement angelegt wird, während die Fig. 11B die entsprechende Helligkeit darstellt, die im Verlauf einer ersten Dauer 1/F0 in der Umgebung eines Mittelwertes b&spplus; und im Verlauf einer zweiten Dauer 1/F0 in der Umgebung eines Mittelwertes b&supmin; gehalten wird. Die Fig. 12A und 12B beziehen sich jeweils auf ein angeregtes Bildelement, wobei die angelegte Spannung ein Rechteckimpuls ist, der im Verlauf zweier aufeinanderfolgender Perioden 1/F0 zwischen +V und -V variiert; der Helligkeitszustand weist jeweils den Mittelwert a&spplus; bzw. a&supmin; auf. Die Spektralzerlegung des Anregungssignals VE ist frei von Linien der Frequenz Null, so daß die Anlegung einer mittleren Anregungskomponente an den Flüssigkristall vermieden wird.
Die Fig. 11 und 12 stellen eine vollständige Periode des an ein erleuchtetes Bildelement (Fig. 12A und 12B) und an ein erloschenes Bildelement (Fig. 11A und 11B) anzulegenden theoretischen Anregungssignals dar. Die Unvollkommenheit der jede Zelle adressierenden Schaltungen führt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Adressierungsphasen zu einer leichten Helligkeitsschwankung, vor allem bei sehr schrägem Beobachtungswinkel, wobei die elektrischen Zeitkonstanten und die dem Flüssigkristall eigenen elastischen und viskosen Zeitkonstanten die Hochfrequenzkomponenten beseitigen.
Die Frequenz des Helligkeitssignals oder die Bildfrequenz ist daher FI = F0/2. Ihr minimaler Wert, der so gewählt ist, daß er kein Flimmern hervorruft, muß zwischen 45 und 60 Hz liegen. Daraus folgt, daß für eine Flüssigkristallanzeige F0 mindestens zwischen 90 und 120 Hz liegt.
Die zwei verschiedenen binären Helligkeitszustände und rufen ihrerseits eine sehr viel größere Helligkeitsschwankung hervor. Unter der Annahme, daß der Helligkeitspegel eines erleuchteten Bildelementes und derjenige eines gelöschten Bildelementes ist, benötigt die Verwirklichung der halben Helligkeit (a + b)/2 zwei vollständige Bilder, d.h. vier aufeinanderfolgende Abtastphasen anstatt der vorher im Fall der Fig. 3 bis 10 betrachteten zwei Phasen. Die vier Helligkeitspegel a&spplus;, a&supmin;, b&spplus;, b&supmin; werden während der Dauer 4/F0 gemittelt. Die Reihenfolge, die die Optimierung des Erscheinungsbildes erlaubt, besteht in der Minimierung der Helligkeitsänderungen und in der Ausführung der größten Helligkeitsänderungen bei der höchsten Frequenz. Diese optimale Reihenfolge ist daher in dem in den Fig. 11B und 12B dargestellten Beispiel durch a&spplus;, b&spplus;, a&supmin;, b&supmin; gegeben.
Bei einem herkömmlichen Anzeigegerät mit binärem Helligkeitspegel (ohne Halbtöne) ist die Helligkeit eines beliebigen Bildelementes durch ein Bit kodiert. Die durch die räumliche Zusammensetzung einer dreifarbigen Anzeige verwirklichte Farbe ist entweder durch ein Wort aus drei Bits, in dem jedes Bit den Binärzustand eines jeden Bildelementes mit der Farbe Rot, Grün oder Blau darstellt, oder durch eine entsprechende Dezimalzahl oder durch ihren Namen kodiert. Die 2³, also acht Farben, die durch die räumliche Zusammensetzung verwirklicht werden können, sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Farbnummer Code (RGB) Name Schwarz Blau Grün Cyan Rot Violett Gelb Weiß
Der zeitliche Mittelwert über zwei aufeinanderfoigenden Zuständen der binären Helligkeit eines beliebigen Bildelementes, der gemäß der Erfindung drei verschiedene Werte annehmen kann, kann nun durch eine Ziffer auf der Basis 3 kodiert werden, wobei diese Ziffer die halbe Summe von zwei aufeinanderfolgenden Helligkeitszuständen im Verlauf einer Anzeige mit Rang N und der folgenden Anzeige mit Rang N + 1 ist.
Die durch die räumliche Zusammensetzung einer dreifarbigen Anzeige verwirklichte Farbe kann daher entweder durch ein Wort aus drei Ziffern, die jeweils die Dreierzustände eines jeden rot, grün oder blau gefärbten Bildelementes darstellen, oder durch eine entsprechende Dezimalzahl oder durch ihren Namen kodiert werden. Durch die räumliche Zusammensetzung können nur 3³, d.h. 27 verschiedene Farben verwirklicht werden.
Verschiedene zeitliche Zusammensetzungen der Farben können die gleiche Endfarbe liefern, jedoch ist unter diesen nur eine einzige optimal.
Einer gegebenen Endfarbe kann nur ein einziges Paar von Farben entsprechen, das zeitlich optimal zusammengesetzt ist.
Die zeitliche Zusammensetzung der 8 räumlich zusammengesetzten Farben mit Hilfe der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau kann auf 8 * 8, also 64 verschiedene Weisen verwirklicht werden.
Da die (gemittelte) zeitliche Zusammensetzung kommutativ ist, ist die Anzahl der nicht äquivalenten zeitlichen Zusammensetzungen gleich der Anzahl der paarweisen Kombinationen der 8 verschiedenen Farben, erhöht um die Anzahl der Kombinationen einer jeden der 8 Farben mit sich selbst, also im vorliegenden Fall 36.
Unter den 36 zeitlichen Zusammensetzungen sind infolge mangelhafter Eigenschaften gegenüber dem Sehempfinden vorzugsweise 9 auszuschließen. Diese 27 verschiedenen Farbzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 2, die weder als einzig noch als begrenzend anzusehen ist, aufgeführt. Tabelle 2 Farbnummer Code (RGB) Name Schwarz Blau (dunkel) Blau (hell) Grün (dunkel) Cyan (hell) Cyanblau Grün (hell) Cyangrün Rot (dunkel) Violett (dunkel) Purpur Gelb (dunkel) Grau Blaßblau Grün-Gelb Blaßgrün Blaßcyan Rot (hell) Rot-Violett Violett (hell) Orange Rosé Blaßviolett Gelb (hell) Blaßgelb Weiß
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 13 entspricht einem Flüssigkristall-Anzeigegerät 10, in dem die Farbbildelemente diagonal verteilt sind. Es besitzt eine gerade Anzahl C von Spalten und eine gerade Anzahl L von Zeilen. Diese internen Adressierungs- Peripherieschaltungen werden von einer Schaltung 13A für die Adressierung der Spalten mit ungeradzahligem Rang und von einer Schaltung 13B für die Adressierung der Spalten von geradzahligem Rang und für die Zeilenadressierung von einer Schaltung 12A für die Adressierung der Zeilen mit ungeradzahligem Rang und von einer Schaltung 12B für die Adressierung der Zeilen mit geradzahligem Rang gebildet.
Das von den Speicherebenen A und B ausgegebene binäre Videosignal wird über eine Multiplexerschaltung 21 auf zwei Wegen DI und DP, die für die Spalten- Adressierungsschaltung 13A für ungeradzahlige Ränge bzw. für die Spalten- Adressierungsschaltung 13B für die geradzahligen Ränge bestimmt sind, in eine serielle Form gebracht.
An die Zeilen- und Spalten-Adressierungsschaltungen 12 und 13 werden verschiedene Synchronisationssignale geliefert, wobei die angegebenen Synchronsignale die Signale S0 der Frequenz F0, SI der Frequenz F0/2 und SL der Frequenz L F0 enthalten, wobei L die Anzahl der Zeilen ist.
Der Inhalt der Speicherebenen A und B wird parallel an die Schaltung 21 geliefert, die ein vom Signal S0 gesteuerter Zweifachmultiplexer ist, wobei diese Schaltung 21 die Permutation der Signale von einer Spalte zur nächsten verwirklicht, indem sie sie auf die jeweiligen Eingangswege DI, DP des Anzeigegerätes 10 verteilt.
Das Signal SI gewährleistet die Zustandsänderungen des Ausgangs der Peripherieschaltungen, derart, daß das Treibersignal einer Elementarzelle die bipolare Form der Fig. 12A besitzt.
Das Signal SL wird in den Schaltungen 12A und 12B für die Zeilenadressierung verwendet.
Das beschriebene Anzeigesystem ist verallgemeinerbar, um eine Anzahl N beliebiger Zwischentöne zu gewinnen, indem eine Anzahl N von Speicherebenen verwendet wird, die größer als 2 ist. In einer solchen Ausgestaltung müssen N nacheinander angezeigte Bilder erzeugt werden, in denen sich eine beliebige Gruppe, die einen Bereich von N benachbarten Bildelementen darstellt, dadurch ergibt, daß für jedes Bildelement dieser Gruppe ein Helligkeitsbit in einer Speicherebene abgerufen wird, die jedesmal von den für die anderen Bildelemente der Gruppe verwendeten Speicherebenen verschieden ist und außerdem von den Speicherebenen verschieden ist, die für dieses Bildelement bei der Bildung der vorhergehenden Bilder verwendet worden sind, derart, daß die einem jeden Bildelement entsprechenden N Helligkeitsbits abgerufen werden. Beim Übergang von einem Bild zum nächsten wird der Abruf durch zyklische Permutation der Abrufreihenfolge in den Speichern, die bei der Adressierung des vorhergehenden Bildes verwendet worden sind, bestimmt. Wenn beispielsweise fünf Speicherebenen ABCDE betrachtet werden, kann man sich somit bei der Erzeugung des ersten Bildes überlegen, daß der Abruf für das erste Bildelement in A, für das zweite Bildelement in B usw. und für das fünfte Bildelement in der Ebene E ausgeführt wird. Beim zweiten Bild ist die Reihenfolge der Abrufe BCDEA usw. bis zum fünften Abruf, der EABCD lautet.
In der Praxis kann die Anzahl N aufgrund physikalischer Beschränkungen, insbesondere der Höchstfrequenz der Spalten-Adressierungsschaltungen und deswegen, weil die Dauer der N aufeinanderfolgenden Abtastungen so festgelegt werden muß, daß die Netzhautträgheit erhalten bleibt und das Flimmer-Phänomen vermieden wird, nicht erhöht werden.

Claims

1. Verfahren für die Anzeige von Bildern in Halbtönen auf einem Matrixbildschirm, das ausgeführt wird durch:

- die Erstellung der Helligkeitsinformation für jedes Bildelement eines Bildes gemäß einem Wort aus N Bits (N größer oder gleich 2);

- das Speichern der Helligkeitsinformationen in N Speicherebenen (A, B,...), um darin jeweils die verschiedenen Bits eines jeden Wortes zu speichern;

- die Adressierung der Ebenen, derart, daß durch ein sequentielles Lesen dieser Ebenen N aufeinander folgend angezeigte Bilder erzeugt werden, in denen eine beliebige Gruppe aus N benachbarten Bildelementen dadurch erhalten wird, daß für jedes Bildelement der Gruppe aus einer Speicherebene, die von den bei der Erzeugung der vorhergehenden Bilder für dieses Bildelement bereits benutzten Ebenen verschieden ist, ein Helligkeitsbit abgerufen wird, derart, daß die N Bits des diesem Bildelement entsprechenden Helligkeitswortes abgerufen werden, und daß bei jedem Bild aus einer Speicherebene, die für jedes der Bildelemente der Gruppe unterschiedlich ist, ein Helligkeitsbit abgerufen wird, derart, daß bei jedem Bild in jeder Speicherebene ein Helligkeitsbit abgerufen wird;

wobei das verwendete Verfahren gestattet, für jedes Bildelement im Verlauf von N aufeinanderfolgenden Bildabtastungen außer den den beiden binären Zuständen "0" und "1" entsprechenden Helligkeitswerten Weiß und Schwarz N-1 Zwischenwerte, die Halbtönen entsprechen, zu gewinnen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrufen aus den Speicherebenen von einem Bild zum nächsten dadurch bestimmt ist, daß die Reihenfolge der Abrufe in diesen Speichern, die bei der Adressierung des vorhergehenden Bildes verwendet worden waren, zyklisch permutiert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitsinformation für jedes Bildelement mit einem Zwei-Bit-Wort codiert wird und daß die Speicherung der Informationen in zwei Speicherebenen (A, B) ausgeführt wird, wobei die Adressierung der Ebenen durch ein abwechselndes Lesen derselben ausgeführt wird, mit einem ersten Anzeigebild, worin irgendein Bildelement von einem entsprechenden Helligkeitsbit gebildet wird, das aus einer der Speicherebenen abgerufen wird, wobei diesem Bildelement ein Bildelement vorhergeht und folgt, das mittels eines entsprechenden Helligkeitsbits gebildet wird, das aus der anderen Speicherebene abgerufen wird, und wobei die Adressierung so bestimmt ist, daß anschließend ein zweites Anzeigebild erzeugt wird, indem diesmal umgekehrt für jedes betreffende Bildelement das entsprechende Helligkeitsbit aus der anderen Speicherebene, die für das erste Bild nicht verwendet wurde, abgerufen wird;

wobei das Verfahren gestattet, für jedes Bildelement im Verlauf zweier aufeinanderfolgender Bildabtastungen außer den zwei den beiden binären Zuständen "0" und "1" entsprechenden Helligkeitswerten Schwarz und Weiß den dritten Wert "1/2" zu erhalten, der dem Mittelwert dieser zwei Zustände und einem Halbton entspricht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfrequenz, die der Abtastdauer für eines der ersten und zweiten Bilder entspricht, wenigstens gleich 45 Hz ist und im Fall einer Flüssigkristallanzeige den doppelten Wert besitzt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreiben von Helligkeitsinformationen eines Bildes in zwei Speicherebenen (A2, B2) ausgeführt wird, um darin das erste bzw. das zweite Bit eines jeden Wortes zu speichern, und gleichzeitig das Lesen von Helligkeitsinformationen stattfindet, die in zwei anderen Speicherebenen (A1, B1) gespeichert sind, in denen das erste bzw. das zweite Bit eines jeden Wortes des vorhergehenden Bildes gespeichert sind.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, das für eine Farbanzeige verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Zeilenanordnung von Farbbildelementen die Adressierungsreihenfolge der Zeilen und Spalten der Anzeige dieselbe wie im Fall einer monochromen Anzeige ist, wobei die Adressierungsreihenfolge wenigstens zwei Bildabtastphasen umfaßt, nämlich eine geradzahlige Adressierungsphase in einer ersten Speicherebene für Bildelemente gleicher Zeilen- und Spaltenparität und in der zweiten Speicherebene für Bildelemente mit verschiedener Zeilen- und Spaltenparität, und eine ungeradzahlige Adressierungsphase in der zweiten Speicherebene für Bildelemente gleicher Parität und in der ersten Speicherebene für Bildelemente mit entgegengesetzter Parität.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, das für eine Farbanzeige verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine diagonale Anordnung von Farbbildelementen die Adressierungsreihenfolge der Zeilen und Spalten der Anzeige wenigstens zwei Bildabtastphasen umfaßt, nämlich eine geradzahlige Adressierungsphase in einer ersten Speicherebene für die Bildelemente der Spalten mit geradzahligem Rang und in der zweiten Speicherebene für die Bildelemente der Spalten mit ungeradzahligem Rang, und eine ungeradzahlige Adressierungsphase in der zweiten Speicherebene für die Bildelemente der Spalten mit geradzahligem Rang und in der ersten Speicherebene für die Bildelemente der Spalten mit ungeradzahligem Rang.

8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige vom Flüssigkristalltyp ist.

9. Verfahren gemäß einer der Gruppen von Ansprüchen 6 und 8 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierungsreihenfolge vier Bildabtastphasen umfaßt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Farbanzeige die Anzahl der verschiedenen Farbzusammensetzungen gleich 36 ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Farbzusammensetzungen für eine in bezug auf die visuelle Wahrnehmung optimale Wiedergabe auf 27 begrenzt ist, wobei die Farbzusammensetzungen in der folgenden Tabelle in drei möglichen Bezeichnungsweisen verzeichnet sind: durch eine Farbnummer 0 bis 26 oder durch den Namen des Farbtons oder durch einen Code, der aus einem Wort aus drei Ziffern besteht, die jeweils die binären Zustände R, G, B darstellen: