DE60010063T2

DE60010063T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Videobildbearbeitung zur Kompensation des Falschkontureffekts

Info

Publication number: DE60010063T2
Application number: DE2000610063
Authority: DE
Inventors: Sebastien Weitbruch; Rainer Zwing; Carlos Correa
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2020-06-10
Also published as: ES2219263T3; DE60010063D1; EP1162571A1; EP1162571B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Videobildern, insbesondere um falsche Kontureffekte zu kompensieren.
Genauer gesagt ist die Erfindung auf eine Art von Video-Verarbeitung zur Verbesserung der Bildqualität von Bildern bezogen, die auf Matrixanzeigen wie Plasma-Anzeigeschirmen (PDP), LCOS oder Anzeigevorrichtungen mit digitalen Mikro-Spiegelanordnungen (DMD) angezeigt werden.
Hintergrund
Obwohl Plasma-Anzeigeschirme seit vielen Jahren bekannt sind, finden sie ein wachsendes Interesse bei Fernsehgeräte-Herstellern. Tatsächlich macht es diese Technologie nun möglich, flache Farbbildschirme mit großen Abmessungen und mit begrenzter Tiefe ohne Beschränkung des Blickwinkels zu erreichen. Die Abmessungen der Anzeigen können viel größer sein als die klassischen Kathodenstrahl-Bildröhren.
Bei der jüngsten Generation von europäischen Fernsehgeräten ist eine Menge Arbeit geleistet worden, um ihre Bildqualität zu verbessern. Demzufolge gibt es eine strenge Forderung, dass ein in neuer Technologie wie der Plasma-Anzeigetechnologie gebautes Fernsehgerät eine Bildqualität aufweisen muss, die genauso gut oder besser als die alte Standard-Fernsehtechnologie ist. Einerseits gibt die Plasmatechnologie die Möglichkeit von nahezu unbegrenzter Bildschirmgröße mit einer attraktiven Dicke, aber andererseits erzeugt sie neue Arten von Artefakten, die die Bildqualität verschlechtern könnten.
Die meisten dieser Artefakte unterscheiden sich von den bekannten Artefakten, die bei klassischen Kathodenstrahl-Farbbildröhren auftreten. Da die Artefakte sich von den bekannten Artefakten unterscheiden, sind sie für den Betrachter sichtbarer, weil er nicht gewohnt ist, sie zu sehen.
Die Erfindung befasst sich mit einem bestimmten neuen Artefakt, der „dynamischer falscher Kontureftekt" genannt wird, da er Störungen von Graupegeln und Farben in der Form eines Sichtbarwerdens von farbigen Rändern in dem Bild entspricht, wenn sich ein Betrachtungspunkt auf dem Matrixschirm bewegt.
Der Qualitätsverlust wird begünstigt, wenn das Bild eine glatte Abstufung wie eine Haut hat. Dieser Effekt führt auch zu einer ernsten Verschlechterung der Bildschärfe. Außerdem tritt dasselbe Problem bei statischen Bildern auf, wenn Betrachter ihren Kopf schütteln, und dies führt zu dem Schluss, dass ein solcher Fehler von der menschlichen sichtbaren Wahrnehmung abhängt und sich auf der Retina des Auges des Betrachters ereignet.
Eine Menge von Algorithmen beruht tatsächlich auf einem Bewegungsabschätzer, um in der Lage zu sein, die Bewegung des Auges vorauszuempfinden, um diesen falschen Kontureffekt zu vermindern oder zu unterdrücken. Nichts desto weniger ist das menschliche Auge ein analoges System, und es ist der Versuch wert, die Darstellung mit Hilfe einer digitalen Verarbeitung an ein reines digitales Betrachtungssystem wie dem Plasma-Anzeigesystem mit Hilfe einer digitalen Video-Bildverarbeitung anzupassen. In diesem Fall können einige Artefakte erzeugt werden, die mehr Schäden in dem Bild verursachen als Verbesserungen in Form eines falschen Kontureffekts.
Es ist eine Menge von Lösungen veröffentlicht worden, die die Verminderung des PDP-Falsch-Kontureffekts betreffen, die auf der Verwendung eines Bewegungsabschätzers beruhen, wie in der Patentanmeldung EP 0 978 817 A1 beschrieben ist. Eine verbundene Lösung findet man in der Patentanmeldung EP 0 973 147 A1 . Diese Offenbarung spricht auch das Problem der Überkompensation an und trifft eine Entscheidung auf der Basis der Verteilung des Dichtegradienten in dem Bild, ob die Kompensation angewendet wird oder nicht. Aber auch diese Lösungen liefern keine optimale Bildqualität für einige kritische Bildinhalte.
Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu offenbaren, um die Kompensation der falschen Kontureffekte weiter zu verbessern, ohne den Bildinhalt zu beeinträchtigen und leichte Ausführbarkeit zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 11 beanspruchten Maßnahmen gelöst.
Gemäß der in Anspruch 1 beanspruchten Lösung beruht die weitere Verbesserung der Kompensation der falschen Kontureffekte darauf, dass wenigestens ein Korrekturparameter für das subjektive Pixel zusätzlich zu dem Anfangsparameter für das subjektive Pixel vorgesehen wird, der zur Aktivierung eines Pixels erforderlich ist. Der Anfangsparameter und der Korrekturparameter werden in Bezug auf die Größe verglichen, und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Werten wird entschieden, ob die Zelle mit dem Korrekturparameter oder mit dem gegebenen Parameter aktiviert wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass vor Verwendung des Korrekturparameters geprüft wird, ob die Qualität des Bildes tatsächlich verbessert wird oder nicht. Somit besteht die generelle Idee der Erfindung darin, das Ergebnis des Kompensationsverfahrens nur zu nutzen, wenn es sicher zu einer höheren Qualität des Bildes führt. Dieser Vorteil wird auf einfache Weise durch Vergleich des Anfangsparameters dem Korrekturparameter und durch eine Entscheidung erreicht, die in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs erfolgt. Somit ist es nicht erforderlich, das bekannte Vergleichsverfahren selbst zur Verbesserung der Bildqualität zu ändern. Die auf dem vorgeschlagenen Verfahren beruhende Lösung hat den weiteren Vorteil, dass sie keine falschen Informationen in dem Bild hinzufügt, und außerdem ist dieses Verfahren unabhängig von dem Bildinhalt und auch von der Unter-Feld-Organisation. Auch ist dieses Verfahren nicht abhängig von dem verwendeten Adressierverfahren für den Plasma-Anzeigeschirm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von dem verwendeten Kompensationsverfahren und kann daher für verschiedene Kompensationsverfahren verwendet werden. Daher kann die allgemeine Idee der Erfindung bei allen Kompensationsverfahren verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es leicht ausführbar ist. Es besteht keine Notwendigkeit für einen großen Speicher, da es keine große Änderung des verwendeten Kompensationsverfahrens erfordert.
Vorteilhafte zusätzliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den entsprechenden Unteransprüchen offenbart.
Ein wichtiger Parameter, der als Anfangsparameter und als Korrekturparameter verwendet wird, ist die Zeit, während der das Pixel in einer Vollbildperiode beleuchtet wird. Die Zeit zur Beleuchtung des Pixels entscheidet über die Qualität des Videobildes. Eine genaue Bestimmung der Beleuchtungszeit ist daher für eine hohe Qualität erforderlich. Daher wird die Beleuchtungszeit als Parameter für die Entscheidung verwendet, ob die Bildqualität verbessert werden kann oder nicht.
Eine gute Qualität des Videobildes wird aufrechterhalten, wenn die Differenz mit einer Funktion verglichen wird, die von einem Bewegungsvektor des Pixels abhängt. Der Bewegungsvektor des Pixels wird üblicherweise durch eine Bewegungsabschätzungs-Einheit bestimmt.
Versuche haben gezeigt, dass der Bewegungsvektor des Pixels auch ein wichtiger Parameter ist, der für die Entscheidung verwendet werden kann, ob eine Korrektur eines Parameters zur Aktivierung eines Pixels vorhanden sein sollte. Für viele bekannte Kompensationsverfahren ist es ein Vorteil, nicht den Korrekturparameter zu verwenden, der durch das Kompensationsverfahren bestimmt wurde, wenn der Bewegungsvektor des Pixels kleiner als ein Vergleichs- Bewegungsvektor ist. Für einen kleinen Bewegungsvektor ist es von Vorteil, den Anfangsparameter anstatt des Korrekturparameters zu verwenden.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist der Vergleich der Differenz zwischen dem Anfangsparameter und dem Korrekturparameter mit einer Funktion, die von der Aktivierungszeit des Pixels abhängt. In Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen einer Anfangs-Aktivierungszeit und der entsprechenden Korrektur-Aktivierungszeit ist es oft von Vorteil, die Anfangs-Aktivierungszeit anstatt der Korrektur-Aktivierungszeit zu verwenden, wenn die Anfangs-Aktivierungszeit groß im Verhältnis zu der Korrektur-Aktivierungszeit ist. Daher ist es von Vorteil, die Aktivierungszeit des Pixels für die Entscheidung in Betracht zu ziehen, ob die gegebene Aktivierungszeit oder die Korrektur-Aktivierungszeit verwendet werden soll.
Eine weitere Verbesserung der Qualität des Bildes kann erreicht werden, wenn auch die Aktivierungszeiten der Pixel in Betracht gezogen werden, die sich auf der Bewegungsvektor-Trajektorie des Pixels befinden. Dies vermeidet die Verminderung von Bildschärfe im Fall von schroffen Übergängen in dem Bild oder periodischen Strukturen mit schroffen Übergängen.
Insbesondere stellt ein Vergleich der Differenz zwischen dem Anfangsparameter und dem Korrekturparameter eines gegenwärtigen Pixels mit einer Funktion der Differenz zwischen dem Amplitudenwert eines Pixels und dem größten Amplitudenwert der Pixel, die sich auf dem Bewegungsvektor befinden, sicher, dass kein Verlust an Schärfe bei starken Übergängen (Kanten) in dem Bild auftritt.
Vorteilhafte Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Verarbeiten von Videobildern sind in den Ansprüchen 11 bis 13 offenbart.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend in Einzelheiten beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
1 ein Videobild, in dem der falsche Kontureffekt simuliert wird;
2 eine Veranschaulichung zur Erklärung einer ersten Unter-Feld-Organisation eines Plasma-Anzeigeschirms;
3 eine Veranschaulichung zur Erklärung einer zweiten Unter-Feld-Organisation eines Plasma-Anzeigeschirms;
4 eine Veranschaulichung zur Erklärung des falschen Kontureffekts, der in homogenen Bereichen auftritt;
5 den Fehler, der in der Augen-Retina aufgrund des falschen Korrektureffekts erzeugt wird;
6 einen falschen Kontureffekt, der an einer sich bewegenden Kante in einem Bild erzeugt wird;
7 den Fehler, der auf der Augen-Retina bei dem Beispiel von 6 erzeugt wird;
8 eine vorhandene Lösung für eine dynamische Kompensation falscher Konturen auf Pixelebene;
9 ein perfektes Kompensationsverfahren auf Unter-Pixel-Ebene;
10 das Ergebnis der Kompensation falscher Konturen auf der Basis des in 8 gezeigten Verfahrens;
11 das Konzept einer Anplitudenanalyse für das perfekte Kompensationsverfahren von 9;
12 das Ergebnis einer Amplitudenanalyse für das in 10 gezeigte Kompensationsbeispiel;
13 das Ergebnis einer Amplitudenanalyse für die Kompensation falscher Konturen bei einer sich bewegenden Kante;
14 eine Veranschaulichung zur Erklärung, warum es von Vorteil ist, die Amplitudenwerte der Pixel, die auf der Trajektorie des Bewegungsvektors liegen, für die Kompensations-Steuerung in Betracht zu ziehen;
15 ein vollständiges Algorithmus-Blockschalt-bild für die Erfindung; und
16 die Vorstellung des Begrenzungsblocks.
Ausführungsbeispiele
Der Artefakt als Folge des Effekts falscher Konturen ist in 1 dargestellt. Auf dem Arm der Frau sind zwei dunkle Linien dargestellt, die zum Beispiel durch den Effekt falscher Konturen verursacht werden. Auch in dem Gesicht der Frau treten auf der rechten Seite solche dunklen Linien auf. Es treten auch leuchtende Linien auf, die von Video-Kodierung und Bewegungsrichtung abhängen.
Ein Plasma-Anzeigeschirm verwendet eine Matrixanordnung von Entladungszellen, die nur ein- oder ausgeschaltet werden können. Für ein Pixel ist wenigstens eine Zelle für die Farben Rot, Blau und Grün erforderlich, um ein farbiges Bild anzuzeigen. Zur Anzeige eines Graupegelbildes ist für ein Pixel eine einzige Zelle ausreichend. Jede Zelle kann unabhängig von den anderen Zellen gesteuert und aktiviert werden. Die Erfindung wird in einfacher Weise durch Verwendung des Wortes Pixel in der Bedeutung beschrieben, dass das Pixel nur aus einer einzigen Zelle besteht. Pixel und Zelle werden daher als Synonyme benutzt. Anders auch wie bei einer Kathodenstrahlröhre oder einer LCD, bei denen Graupegel durch analoge Steuerung der Lichtemission ausgedrückt werden, wird in einem PDP der Graupegel eines Pixels durch Modulation der Zahl von Lichtimpulsen gesteuert, die das Pixel während einer Vollbildperiode aussendet. Diese Zeitmodulation wird durch das Auge eines Betrachters über einer Periode integriert, die der Augen-Ansprechzeit entspricht. Wenn sich ein Betrachtungspunkt (Augen-Brennpunktbereich) auf dem PDP-Schirm bewegt, folgt das Auge dieser Bewegung. Demzufolge integriert es das Licht von derselben Zelle nicht mehr über einer Vollbildperiode (statische Integration), sondern es integriert die Information, die von unterschiedlichen Zellen kommt, die sich auf der Bewegungs-Trajektorie befinden. Somit mischt es alle Lichtimpulse während dieser Bewegung, was zu einer fehlerhaften Signalinformation führt. Dieser Effekt wird nun nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
Wie zuvor gesagt wurde, verwendet ein Plasma-Anzeigeschirm (PDP) eine Matrixanordnung von Entladungszellen, die nur „ein" oder „aus" sein können. Der PDP steuert den Graupegel durch Modulation der Anzahl von Lichtimpulsen pro Vollbild. Das Auge integriert diese Zeitmodulation über einer Periode, die der menschlichen Augen-Ansprechzeit entspricht.
Es sei angenommen, dass wir 8 Bit-Luminanzpegel vorsehen wollen. In diesem Falle wird jeder Pegel durch eine Kombination von 8 Bits dargestellt, die die folgenden Wichtungen haben:
1-2-4-8-16-32-64-128
Um eine solche Kodierung mit der PDP-Technologie zu kodieren, wird die Vollbildperiode in 8 Beleuchtungsperioden (Unterfelder genannt) unterteilt, von denen jede einem Bit entspricht. Die Zahl von Lichtimpulsen für das Bit „2" ist doppelt so groß wie die für das Bit „1"... Mit diesen 8 Unter-Perioden sind wir durch Kombination in der Lage, 256 Graupegel aufzubauen. Ohne Bewegung integriert das Auge des Betrachters über etwa eine Vollbildperiode diese Unter-Perioden und erfasst den Eindruck des richtigen Graupegels. 2 zeigt eine solche Zerlegung.
Um die Bildqualität von sich bewegenden Bildern zu verbessern, werden heute mehr als 8 Unterfelder verwendet. Einige Beispiele solcher Kodier-Schemata sind hier angegeben, wobei die Wahl des optimalen Schemas in Abhängigkeit von der Plasma-Technologie getroffen werden muss.
Für das in 3 dargestellte Beispiel ist die Summe der Wichtungen noch 255, aber die Lichtverteilung der Vollbild-Dauer hat sich im Vergleich mit der vorherigen 8-Bit-Struktur geändert. Die in 3 dargestellte Unter-Feld-Organisation beruht auf 12 Unter-Feldern, und somit ist jedes Unter-Feld-Kodewort für eine Luminanzdarstellung ein 12-Bit-Kodewort.
Das Lichtemissions-Schema gemäß der Unter-Feld-Organisation führt neue Kategorien von Bildqualität-Verschlechterungen ein, die Störungen von Graupegeln und Farben entsprechen. Ein spezifischer Begriff für diese Störungen, der in der Literatur verwendet wird, ist „dynamischer falscher Kontureffekt", da die Tatsache, dass er einem Erscheinen von farbigen Rändern in dem Bild entspricht, wenn sich ein Betrachtungspunkt des PDP-Schirms bewegt. Der Betrachter des Bildes hat den Eindruck, dass eine starke Kontur auf einem homogenen Bereich wie angezeigte Haut erscheint. Der Qualitätsverlust wird begünstigt, wenn das Bild eine glatte Abstufung hat, und auch, wenn die Lichtemissionsperiode mehrere Millisekunden überschreitet. Daher ist der Effekt in dunklen Szenen nicht so störend wie in Szenen mit durchschnittlichem Graupegel (zum Beispiel Luminanzwerte von 32 bis 253).
Außerdem tritt dasselbe Problem bei statischen Bildern auf, wenn der Betrachter seinen Kopf schüttelt, was zu dem Schluss führt, dass ein solcher Fehler von der menschlichen visuellen Wahrnehmung abhängt.
Wie bereits gesagt wurde, hat dieser Qualitätsverlust zwei unterschiedliche Aspekte:
bei homogenen Bereichen wie Haut führt er zu einem Erscheinen von farbigen Rändern
bei scharfen Rändern wie Objektbegrenzungen führt er zu einem verschwommenen Effekt, der den globalen Bildschärfeneindruck vermindert.
Um den grundsätzlichen Mechanismus von sichtbarer Wahrnehmung von sich bewegenden Bildern zu verstehen, werden zwei einfache Fälle betrachtet, die jeweils den beiden Grundproblemen entsprechen (falsche Konturbildung und verschwommene Ränder). Um die Darlegung zu vereinfachen, werden diese beiden Situationen in dem Fall des folgenden 12-Unter-Feld-Kodierschemas dargelegt:
1-2-4-8-16-32-32-32-32-32-32-32
Zuerst wird ein Übergang zwischen dem Luminanzpegel 128 und 127, der sich mit einer Geschwindigkeit von 5 Pixeln pro Vollbild bewegt, unter der Annahme in Betracht gezogen, dass das Auge dieser Bewegung folgt.
4 zeigt einen dunkler schattierten Bereich entsprechend dem Luminanzpegel 128 und einen heller schattierten Bereich entsprechend dem Luminanzbereichs-Pegel 127. Die in 2 gezeigte Unter-Feld-Organisation wird zum Aufbau des Luminanzpegels 128 und 127 verwendet, wie auf der rechten Seite von 4 dargestellt ist. Die drei parallelen Linien in 4 zeigen die Richtung an, in der das Auge dieser Bewegung folgt. Die beiden äußeren Linien zeigen die Grenzen des Bereiches an, wo ein fehlerhaftes Signal wahrgenommen wird. Zwischen ihnen nimmt das Auge einen Mangel an Luminanz wahr, der zu der Erscheinung eines dunklen Randes in dem entsprechenden Bereich führt, was in 5 veranschaulicht ist. Der Effekt, dass ein Mangel an Luminanz in dem gezeigten Bereich wahrgenommen wird, beruht auf der Tatsache, dass das Auge nicht mehr alle Beleuchtungsperioden eines Pixels integriert, wenn der Punkt, von dem das Auge Licht empfängt, ein sich bewegender Punkt ist. Nur ein Teil der Lichtimpulse wird integriert, wenn der Punkt sich bewegt. Daher gibt es einen Mangel an entsprechender Luminanz, und es tritt eine dunkle Zone auf. In 4 ist unten eine Augen-Anregungs-Integrationskurve dargestellt, die eine niedrigere Luminanz zwischen dem Pegel 128 und 127 zeigt. Dies ist in 5 in größeren Einzelheiten dargestellt. Auf der linken Seite von 5 ist eine Kurve dargestellt, die das Verhalten der Augenzellen während der Betrachtung des in 4 gezeigten sich bewegenden Bildes veranschaulicht. Die Augenzellen, die einen guten Abstand von dem horizontalen Übergang haben, integrieren genug Licht von den entsprechenden Pixeln. Nur die Augenzellen, die nahe dem Übergang sind, sind nicht in der Lage, eine Menge von Licht von demselben Pixelpunkt zu integrieren. Auf der rechten Seite von 4 ist das Bild gezeigt, das der Beobachter wahrnimmt, wenn er die beiden in 4 gezeigten Vollbilder betrachtet. Zwischen den beiden Pegeln 128 und 127 gibt es eine dunkle Zone mit einer niedrigeren Luminanzquantität.
Im Fall von Schwarz/Weiß-Bildern entspricht dieser Effekt der Erscheinung von künstlichen weißen oder schwarzen Rändern. Da im Fall von farbigen Bildern dieser Effekt unabhängig bei den verschiedenen Farbkomponenten R, G, B auftritt, führt dies zu der Erscheinung von farbigen Rändern in homogenen Bereichen wie Haut.
6 zeigt eine Situation, bei der eine Objektgrenze sich 5 Pixel zu der rechten Seite von dem Vollbild N zum Vollbild N + 1 bewegt. Der helle Bereich hat den Pegel 0 und der dunkle Bereich hat den Pegel 255 für die Luminanz. Das Auge folgt dieser Bewegung der 5 Pixel pro Vollbild. In 6 ist die Augen-Anregungs-Integrationskurve dargestellt, die die Verteilung der Luminanz über dem Bereich zeigt.
In 6 können wir dem Verhalten der Augen-Integration während einer Bewegung folgen. Die beiden extremen diagonalen Augen-Integrationslinien zeigen die Grenzen des fehlerhaft wahrgenommenen Signals. Zwischen ihnen nimmt das Auge eine wachsende Luminanz wahr, die zu der Erscheinung eines schattierten Randes führt, der in 7 dargestellt ist. Demzufolge wird der reine Schwarz-Weiß-Übergang während einer Bewegung verloren, und dies führt zu einer Verminderung des globalen Bildschärfe-Eindrucks.
Wie zuvor erläutert wurd, wird der falsche Kontureffekt auf der Augen-Retina erzeugt, wenn das Auge einem sich bewegenden Objekt folgt, da es die richtige Information an den falschen Stellen integriert. Es gibt verschiedene Verfahren, einen solchen Effekt zu vermindern, und die ernsteren Verfahren beruhen auf einem Bewegungsabschätzer (dynamisches Verfahren), der darauf abzielt, die Bewegung jedes Pixels in einem Vollbild festzustellen, um die Augenbewegung vorauszusagen oder den Fehler zu vermindern, der auf der Retina mit verschiedenen Korrekturen erscheint.
Das Ziel jedes dynamischen Algorithmus besteht darin, für jedes Pixel, das von dem Auge betrachtet wird, die Spur zu definieren, der das Auge während der Bewegung eines Vollbildes folgt, um eine Korrektur auf dieser Trajektorie zu erzeugen. Demzufolge wird für jedes Pixel des Vollbildes N ein Bewegungsvektor V = (V_x; V_y) bestimmt, der die vollständige Bewegung des Pixels von dem Vollbild N zu dem Vollbild N + 1 beschreibt, und das Ziel einer falschen Kontur-Kompensation besteht darin, eine Kompensation auf die vollständige Trajektorie anzuwenden, die durch diesen Vektor definiert ist. Eine solche, auf einen sich bewegende Kante angewendete Kompensation verbessert die Schärfe auf der Augen-Retina, und dieselbe auf einen sich bewegenden ho mogenen Bereich angewendete Kompensation vermindert die Erscheinung von farbigen Rändern.
Da der Plasma-Anzeigeschirm aus einer Gruppe von Zellen besteht, muss die für die Kompensation verwendete Trajektorie aus der geometrischen Definition der Vektoren in eine Gruppe von Positionen von Pixeln in dem Schirm umgewandelt werden. Einerseits ermöglicht die Struktur dieser Matrixanordnung nur die Anwendung einer Korrektur für jedes Pixel. Andererseits ist das Auge ein analoges System und integriert die Informationen auf einer Unter-Pixel-Ebene. Diese Differenz führt eine neue Art von Artefakt ein, die nachfolgend dargestellt wird.
8 zeigt das Prinzip der dynamischen Falsch-Kontur-Kompensation wie sie in der Patentanmeldung EP 0 978 817 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Das Beispiel von 8 ist das Ergebnis eines solchen Kompensationsverfahrens, das bei dem in 4 dargestellten Beispiel angewendet wird. Im Vergleich mit 4 ist ersichtlich, dass die Kontur zwischen dem ersten Bereich mit dem Luminanzpegel von 127 und dem zweiten Bereich mit dem Luminanzpegel von 128 nicht mehr eine horizontale gerade Linie, sondern eine Linie mit Kanten ist, wobei innerhalb eines Vollbildes der zweite Bereich sich zur rechten Seite des ersten Bereichs bewegt. Das Verschieben von Unter-Feld-Einträgen innerhalb des Vollbildes führt zu einer höheren Qualität in dem Bild. Mehr Einzelheiten hinsichtlich der dynamischen Falsch-Kontur-Kompensationsverfahren sind in der Patentanmeldung EP 0 978 817 A1 beschrieben, und für die volle Offenbarung dieses Verfahrens wird ausdrücklich auf dieses Dokument Bezug genommen.
Vertikale Linien zeigen die Pixelbegrenzungen an, und horizontale Streifen entsprechen den Unter-Feldern. Für die Pixel mit den Nummern 10, 11, 12 im Vollbild N (von links nach rechts gezählt) und 15, 16, 17 in Vollbild N + 1 sind die Unter-Feld-Kodeworte im Vergleich zu den ursprünglichen in 4 gezeigten Kodeworten korrigiert worden. In den korrigierten Unter-Feld- Kodeworten wird das neunte Unter-Feld zusätzlich aktiviert. Während die korrigierten Pixel Luminanzpegel von 159 haben, was für statische Bilder falsch wäre, stellt dies sicher, dass das Auge den richtigen Eindruck des Luminanzpegels 128 erfasst, wenn es den sich bewegenden Übergang entlang der Linie in der Mitte der drei parallelen Linien in 8 beobachtet. Die neuen Unter-Feld-Kodeworte, die die Luminanzpegel 159 in dem Bild darstellen, werden als Korrektur-Parameter betrachtet, die durch das Kompensationsverfahren in der bekannten Weise bestimmt wurden, die in der oben erwähnten Patentanmeldung offenbart ist.
In der Augen-Anregungs-Integrationskurve in 8 unten ist gezeigt, dass das verwendete Kompensationsverfahren zu einem korrekten Übergang zwischen dem Pegel 128 und 127 führt, so dass die Qualität des Bildes verbessert wird. Diese Technik zeigt sehr gute Ergebnisse, da sie es möglich macht, vollständig den falschen Kontureffekt für große Bewegungsvektoren zu entternen. Im Fall von kleinen Bewegungsvektoren zwischen einem Vollbild und dem folgenden Vollbild können einige durch das Kompensationsverfahren verursachte Artefakte erscheinen. Dies rührt von einem Mangel an Flexibilität in der Unter-Feld-Verschiebung her. Tatsächlich ist es naheliegend, dass es in einer Matrixgruppe wie in einem PDP nur möglich ist, ein Unter-Feld zu einer festen Pixelposition in dem Bild zu bewegen. Nichts desto weniger integriert das Auge bei niedriger Geschwindigkeit hauptsächlich Unter-Felder auf eine Unter-Pixel-Ebene, und dies kann zu der Erzeugung einiger anderer falscher Kontur-Artefakte führen, die höher als die ursprünglichen sein können.
Es sei nun das Beispiel eines Unter-Feld-Kodes in einer Unter-Feld-Organisation mit neuen Unter-Feldern mit den folgenden Wichtungen genommen:
2-4-7-11-18-29-43-60-80
Nun sei angenommen, dass ein kleiner Übergang 174/176 sich nach links mit einer Geschwindigkeit von 2 Pixeln pro Vollbild bewegt. Dies könnte der Fall sein, wenn Haut von einer Person angezeigt wird, die sich nach links bewegt. In diesem Fall folgt das Auge dem ganzen Objekt/der ganzen Person, und ein falscher Kontureffekt für diesen Übergang 174/176 erscheint auf der Retina. 9 veranschaulicht eine perfekte Falsch-Kontur-Kompensation, die auf einer Unter-Pixel-Ebene bei diesem Übergang vorgenommen wird.
In 9 stellt die graue Kurve unten das Ergebnis der Augenintegration auf der Retina dar. Diese Integration führt zu einem perfekten Übergang 174/176 ohne irgendwelche Artefakte. Nichts desto weniger ist eine solche, auf einer Unter-Pixel-Ebene beruhende Korrektur nicht machbar; nur eine vollständige Verschiebung des Unter-Feldes auf der Basis eines vollständigen Pixels ist möglich.
Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Unter-Feld-Verschiebung zu runden, um die Unter-Feld-Einträge vollständig an einer neuen Pixelposition zu positionieren. Dies ist in 10 dargestellt.
In 10 unten ist eine graue Kurve gezeigt, die die Integration auf der Retina eines Beobachters darstellt, der sich während des Vollbildes entlang der parallelen Achse bewegt. Wegen des Mangels an Flexibilität in der Unter-Feld-Verschiebung bei niedriger Geschwindigkeit ist auf der grauen Kurve ein Bereich mit zu hohem Luminanzpegel stark sichtbar, der als weißer Bereich dargestellt ist. In diesem Fall kommt es zu einem Artefakt auf der Retina, der viel stärker ist als der ursprüngliche falsche Kontureffekt. Dieser Effekt ist hauptsächlich bei niedriger Geschwindigkeit sichtbar, da für eine solche Bewegung die benötigte Unter-Feld-Verschiebung sehr klein ist, und der Mangel an Flexibilität in einer Matrixgruppe führt leicht zu Artefakten während dieser Art von Kompensation, die auf Bit-Pegel/Bit-Auflösung erfolgt.
Um zu verstehen, wie solch ein Fehler festgestellt werden kann, ist in 11 die Änderung in dem Amplitudenbereich auf Pixelebene dargestellt, die aus der Korrektur resultiert, die auf Unter-Pixelebene vorgenommen wird. Der Amplitudenbereich stellt die Beleuchtungsenergie dar, die sich an jedem Pixel auf dem Schirm befindet, und die sich aus einer Lichtintegration ergibt, wenn der Bewegung nicht gefolgt wird. Die Amplitude ist direkt proportional zu der Aktivierungszeit des Pixels. 11 zeigt ein Vollbild, in dem zwei Bereiche dargestellt sind, wobei der erste Bereich den Luminanzpegel 174 und der zweite Bereich den Luminanzpegel 176 hat. Es sind sechs Pixel dargestellt. Die Streifen SF1 bis SF9 zeigen die neun Unter-Feld-Zeitperioden, die verfügbar sind, um das Pixel mit Lichtimpulsen zu beleuchten. Die diagonalen Linien entsprechen der Bewegung des Auges eines Beobachters während des Vollbildes. In 11 unten sieht man die Amplitude für die Pixel auf dem Schirm selbst nach der erfolgten Kompensation auf Unter-Pixelebene. Dies bedeutet, dass zu dieser Zeit nicht die Energie dargestellt wird, die sich auf der Retina befindet (die der Bewegung folgt), sondern die Energie, die sich auf der entsprechenden Zelle des Schirms selbst befindet, die keiner Bewegung folgt. Die maximale Änderung gegenüber den ursprünglichen Werten (174/176) beträgt etwa 20 bei diesem Beispiel, bei dem zweiten Pixel mit dem Pegel von 194.
12 zeigt ein Beispiel für den Amplitudenbereich einer ausgeführten Kompensation. Es ist dieselbe Situation dargestellt wie in 11, jedoch wird hier eine Kompensation auf Pixelebene angewendet, und in 11 unten sind die Amplitudenwerte daher für die Pixel des Übergangs unterschiedlich. Die maximale Amplitudenänderung beträgt etwa Δ = 80, die zwischen dem ersten und dem zweiten Pixel auftritt. Dies bedeutet, dass die Kompensation eine Amplitude von etwa 80 an Energie dem zweiten Pixel hinzugefügt hat, was sehr hoch für eine Geschwindigkeit von nur zwei Pixel pro Vollbild ist, die bei diesem Beispiel verwendet wurde. Offensichtlich ist der Fehler, der auf der Retina erscheint, bereits im Amplitudenbereich feststellbar, da er einer Art von Überkompensation entspricht. Die Überkompensation fügt in dem Bild zuviel Energie hinzu im Vergleich mit dem Bewegungsvektor zwischen dem Vollbild N und dem Vollbild N + 1.
Anhand dieses Beispiels wurde gezeigt, dass durch Kompensation erzeugte Artefakte, in diesem Fall eine Überkompensation, nicht nur auf der menschlichen Retina sichtbar sind, sondern auch in dem Amplitudenbereich festgestellt werden können. Der Amplitudenbereich bedeutet den Luminanzpegel, der durch eine Zelle/Pixel ausgesendet wird. Der Luminanzpegel ist proportional zu der Aktivierungszeit, während der die Zelle für Lichtemission aktiviert wird.
Einige Experimente lassen sichtbar werden, dass das Maß von falschen Konturen mit der Geschwindigkeit der Bewegung von Objekten zwischen einem Vollbild und dem anderen zunimmt. Dies bedeutet, dass das Maß von falschen Konturen mit dem Modulus des sich bewegenden Vektors zunimmt. Daher wird bei der erfindungsgemäßen Lösung das Kompensationsmaß vorteilhafterweise in dem Amplitudenbereich in Abhängigkeit von dem Bewegungsvektor-Modulus begrenzt, um jeglichen Überkompensationseffekt zu vermeiden.
Das Grundkonzept hinter dieser Lösung kann wie folgt beschrieben werden: bevor ein Korrektur-Parameter verwendet wird, der durch ein Kompensationsverfahren bestimmt wurde, wird der Korrektur-Parameter mit dem ursprünglichen Parameter ohne Kompensation verglichen. Die Differenz zwischen dem Korrektur-Parameter und dem gegebenen Parameter kann bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit dem Bewegungsvektor V (x, y) bei einer Position (x, y) verglichen werden, bei der sich das Pixel befindet, zu dem der ursprüngliche Parameter und der Korrektur-Parameter gehört. Ist der Bewegungsvektor-Modulus größer als die Differenz zwischen dem Korrektur-Parameter und dem gegebenen Parameter, dann wird der Korrektur-Parameter für die Plasma-Zellen-Aktivierung anstatt des ursprünglichen Parameters verwendet.
Um es klarzustellen, wird der Ausdruck Parameter als allgemeiner Begriff verwendet. Genauer gesagt entspricht für die gegenwärtige Plasma-Anzeige-Technologie der Ausdruck „ursprünglicher Parameter" dem ursprünglichen Amplitudenpegel einer Farbkomponente R, G, B eines Pixels, und der Korrektur- Parameter entspricht dem Amplitudenpegel nach Anwendung des Kompensationsverfahrens.
Das grundsätzliche Konzept muss an die verschiedenen Kompensationsverfahren angepasst werden, so dass der Vergleich zwischen dem Differenzwert zwischen dem ursprünglichen und dem Korrektur-Parameter mit einer Funktion f(t) verglichen werden kann, die von der Länge des Bewegungsvektors abhängt. Die Funktion kann ein Polynom wie die Formel sein: f(t) = a₁t + a₂t² + ... + a_ntⁿ.
Offensichtlich sind die verschiedenen Werte von a₁, a₂ ... a_n variabel und hängen stark von dem Kodierschema ab, das für die Beleuchtung des Pixels verwendet wird. Außerdem kann jede andere Art von Funktion in Abhängigkeit von den verwendeten Unter-Feld-Kodier- und Adressierverfahren definiert werden.
Einer der wichtigsten Parameter ist die Beleuchtungszeit, die proportional zu der Amplitude der Luminanz des Pixel/der Zelle ist. Daher wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der folgenden Formel offenbart: das Kompensationsergebnis ist gültig wenn |Ai(x, y) – Ac(x, y)| ≤ ∮loc(∥V (x, y)∥). (1)
In dieser Formel stellt A; (x, y) die Anfangs-Amplitude der Luminanz des Pixels dar, das sich an der Position (x, y) befindet, A_c(x, y) stellt den neuen Amplitudenwert dar, der durch das verwendete Kompensationsverfahren bestimmt wurde, ∥VV (x, y))∥ stellt den Modulus des Modulationsvektors am gegenwärtigen Ort dar, und f_loc stellt eine mathematische Funktion dar, die „örtliche Begrenzungsfunktion" genannt wird. Wenn die Kompensations-Amplitude über die örtliche Begrenzungsfunktion ansteigt, wird die Kompensation an diesem Ort unwirksam gemacht, das bedeutet für dieses Pixel.
Ferner kann die Funktion eine Art von Proportionalität zu dem Anfangs-Amplitudenwert einschließen, da das menschliche Auge empfindlicher auf relative Luminanz ist (Weber-Fechner-Gesetz). Dies bedeutet, dass Luminanzunterschiede in dunklen Bereichen besser wahrgenommen werden als in hellen Bereichen. In diesem Fall sollte der Test nicht auf einen Amplitudenwert begrenzt werden, sondern auch auf einen prozentualen Wert wie er in der nächsten Formel dargestellt wird: Ai(x, y) – Ac(x, y)| ≤ ∮loc (∥V (x, y)∥, Ai(x, y)). (2)
In diesem Fall hängt die örtliche Begrenzungsfunktion f_loc von der Vektoramplitude ∥VV (x, y)∥ und von der ursprünglichen Amplitude A_i(x, y) des gegenwärtigen Pixels ab. Die folgende Formel zeigt eine einfache Version der örtlichen Begrenzungsfunktion: |Ai(x, y) – Ac(x, y)| ≤ k × ∥VV (x, y)∥ × |Ai(x, y)|. (3)worin k ein Wert ist, der durch Experimente gewählt werden muss.
Es wird wiederholt, dass unterschiedliche Arten von Funktionen gemäß der Erfindung verwendet werden können. Es ist nicht notwendig, eine Polynom-Funktion zu verwenden. Das Hauptkonzept ist die Begrenzung des Korrekturmaßes durch eine Funktion in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern wie dem Bewegungsvektor, der ursprünglichen Amplitude, einer Aktivierungszeit und so wieter. Die Art von Parametern, die verwendet werden, hängt von der Anzeige-Technologie, der Unter-Feld-Organisation, dem Leistungspegel-Modus, dem Adressierschema, uns so weiter ab. Die gezeigten Paramter sind nur Beispiele für eine Menge von Parametern, die auch zu einer höheren Qualität des Bildes durch ihre Verwendung zur Begrenzung der Kompensations-Amplitude führen.
Nichts desto weniger funktioniert diese Art von Begrenzung nicht genug, um ein besseres Kompensationsverhalten von falschen Konturen für das gesamte Bild zu gewährleisten. Im Falle eines homogenen Bereiches mit nur kleinen Übergängen (zum Beispiel der Übergang zwischen dem Pegel 174 bis 176) stellen die zuvor beschriebenen Funktionen sicher, dass man nicht zu viel Energie in diesen homogenen Bereichen hat, und dies ist das Ziel dieses neuen Konzepts.
Im Fall eines starken Übergangs jedoch, zum Beispiel beim Wechsel des Luminanzpegels von 0 auf den Pegel 255 innerhalb eines Pixels zu dem anderen, ist das Phenomen völlig anders, wie in 13 gezeigt wird.
Aus 13 ist zu sehen, dass die Kompensation einer Bewegung eines Übergangs von weiß zu schwarz die Verschiebung der Luminanz-Information in dem schwarzen Bereich auf dem Bildschirm selbst zur hellen Position erfordert, wo das Auge darauf sieht. In diesem Fall kommt die große Energiemenge, die zu dem schwarzen Bereich hinzugefügt wird, nicht von einem Kompensationsfehler, sondern nur von der Verlagerung eines anderen Bildinhalts in diesen schwarzen Bereich. Sogar im Fall einer perfekten Kompensation tritt ein solcher Effekt auf, und dies ist völlig normal. Eine Kompensation einer solchen Struktur erhöht eine Menge an globaler Bildschärfe durch Verbesserung der Qualität von sich bewegenden Kanten. Von dem Amplitudenwerten in 13 unten sieht man, dass es einen langsamen Anstieg des Amplitudenwertes von dem Wert 0 über den Wert 80 und den Wert 230 bis zum Wert 254 gibt.
Selbst wenn es in diesem Fall keine perfekte Korrektur auf Unte-Pixelebene gibt, sieht das Auge keine Störungen auf der Schwarz-Weiß-Grenze, da dort bereits ein starker Übergang ist, und der sogenannte Augen-Maskierungs-Effekt (Mach-Phenomen, das zwischen den Augen-Fotorezeptoren auftritt und den Übergang für das menschliche Gehirn erhöht) erfasst jedes Rundungsproblem aufgrund einer Verschiebung, die auf Pixelebene und nicht auf Unter-Pixelebene vorgenommen wird. Aus diesen Gründen ist es sehr wichtig, nicht den Korrektur-Parameter zu begrenzen, der in diesem Fall durch das Kompensationsverfahren berechnet wird.
Die folgende 14 stellt zwei verschiedene ähnliche Situationen dar, die in einem Bild auftreten können. Die beiden Bilder zeigen zwei Situationen, bei denen Energie bewegt werden kann und nicht begrenzt werden sollte. In diesem Fällen führt eine Begrenzung der Kompensation zu einer Verminderung der Auflösung und verschwommenen Kanten oder Zerstörung von periodischen Strukturen. In diesen Figuren scheint es naheliegend, dass die zu dem gegenwärtigen Teil des Bildes übertragene Energie von der gesamten Vektor-Trajektorie kommen kann und nicht nur von dem Vektor-Ursprung (Fall von periodischer Struktur). Auf der linken Seite von 14 ist ein weißer und ein schwarzer Bereich dargestellt, wobei ein Bereich sich aus dem schwarzen Bereich heraus in den weißen Bereich bewegt, und der entsprechende Bewegungsvektor ist auch gezeigt. In diesem Fall hängt das Kompensationsmaß von der Geschwindigkeit und dem Vektor-Ursprung ab, der in dem schwarzen Bereich liegt. Der gezeigte Bewegungsvektor V beschreibt die Bewegung zwischen einem Vollbild und dem folgenden Vollbild.
Auf der rechten Seite von 14 ist eine periodische Struktur dargestellt, die aus verschiedenen schwarzen und weißen Bereichen besteht, wobei sich ein Objekt von einem weißen Bereich über einen schwarzen Bereich zu einem anderen weißen Bereich bewegt. Die Bewegung des Bereiches von einem Vollbild zu einem anderen ist durch einen Pfeil dargestellt, der den Bewegungsvektor veranschaulicht. In diesem Fall hängt das Kompensationsmaß von der Geschwindigkeit der Bewegung ab, was den Bewegungsvektor-Modulus bedeutet, und der Bewegungsvektor-Trajektorie.
In diesen Fällen sollte ein zweiter Test zur Kompensationskontrolle hinzugefügt werden, der prüft, ob die Begrenzung der Kompensation nicht nur auf das gegenwärtige Pixel an der Position x, y, bezogen ist, sondern auch auf die Information, die sich auf der Vektor-Trajektorie befindet. Auf diese Weise wird eine Art von Analyse vorgenommen, ob das gegenwärtige Pixel sich in der Umgebung eines starken Übergangs befindet, was eine Extra-Behandlung erfordert. Dieser neue Test, der „Trajektorie-Begrenzungs-Funktion" genannt wird, kann mit dem folgenden Algorithmus beschrieben werden: DeltaMAX = 0
Für (alle Positionen x₀ und y₀, die sich auf der Vektor-Trajektorie befinden)
In diesem Algorithmus stellt A_i(x₀, Y₀) die Anfangs-Amplitude des sich an der Position (x, y), befindlichen Pixels dar; A_c(x, y) stellt den neuen Wert dar, den man nach der Kompensation erhält, ∥VV (x, y)∥ stellt die Amplitude des Bewegungsvektors bei dem gegenwärtigen Ort dar, Amplitude MAX stellt den Amplitudenwert des Pixels auf der Bewegungsvektor-Trajektorie mit der stärksten Differenz zu dem gegenwärtigen Wert dar (DeLtaMAX stellt diese Differenz dar = importierte Energie), und f_traj stellt eine mathematische Funktion dar, die Trajektorien-Begrenzungsfunktion genannt wird. Wenn die Kompensations-Amplitude die Trajektorien-Begrenzungsfunktion überwindet, wird die Kompensation an diesem Ort (Pixel) unwirksam gemacht.
Wie bereits erläutert wurde, können verschiedene Arten von Funktionen in Abhängigkeit von dem Kodierschema und dem Adressierverfahren definiert werden. Als Beispiel wird eine sehr vorteilhafte Funktion in der folgenden Formel vorgeschlagen: |Ai(x, y) – Ac(x, y)| ≤ l × ∥V (x, y)∥ × |Ai(x, y) – AmplitudeMAX|. (5)
Der Wert 1 muss durch Experimente optimiert werden.
Die Hauptidee dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Bewegungsvektor-Trajektorie für die Kompensations-Steuerung in Betracht zu ziehen, d. h. zuverlässiger zu bestimmen, ob starke Übergänge betroffen sind.
15 veranschaulicht das vollständige Falsch-Kontur-Algorithmus-Prinzip einschließlich der Amplituden-Begrenzungs-funktion in Form eines Blockschaltbildes. Ein Eingang 1 ist mit einem Vollbildspeicher 2 verbunden, der selbst mit einem Bewegungs-Abschätzer 3 verbunden ist. Der Bewegungs-Abschätzer 3 führt Bewegungsvektor-Komponenten-Daten V_x, V_y über entsprechende Datenleitungen 7, 8 der Recheneinheit 4 zu. Die Recheneinheit 4 ist mit einer Begrenzungseinheit 5 über eine Ausgangsleitung 9 verbunden. Die Begrenzungseinheit 5 umfasst einen Ausgang 6, der mit einer Unter-Feld-Kodiereinheit (nicht dargestellt) verbunden ist. Nach Unter-Feld-Kodierung werden die Daten der Anzeige-Elektronik zugeführt. In dieser Elektronik werden die Adressierung, die Aufrechterhaltungs- und Lösch-Perioden für jedes Unter-Feld erzeugt. Die Aktivierungszeit, während der ein Pixel beleuchtet wird, wird in dieser Einheit durch Abtastung der Plasmazellen und Schreiben entsprechender Adressensignale in die Zellen gesteuert. Entsprechende elektronische Komponenten sind aus dem Stand der Technik verfügbar und brauchen hier nicht in Einzelheiten erläutert zu werden.
Die Begrenzungseinheit 5 führt entweder die korrigierten Unter-Feld-Kodeworte oder die nicht korrigierten/ursprünglichen Unter-Feld-Kodeworte der Anzeige-Elektronik zu. Der Eingang 1 ist auch mit einem Eingang des Bewegungs-Abschätzers 3 der Recheneinheit 4 und der Begrenzungseinheit 5 verbunden.
Über den Eingang 1 wird der ursprüngliche Parameter P; eines Pixels P dem Vollbildspricher 2, dem Bewegungs-Abschätzen 3, der Recheneinheit 4 und der Begrenzungseinheit 5 zugeführt. Der gegebene Parameter P; besteht in einer Ausführungsform einfach aus den R-, G-, B-Daten für jedes Pixel. Der Vollbildspeicher 2 speichert die R-, G-, B-Daten für die Zeit einer Vollbildperiode und versorgt den Bewegungs-Abschätzen 3 mit diesen Werten ein Vollbild später. Der Bewegungs-Abschätzen 3 berechnet aus den R-, G-, B-Werden oder den davon abgeleiteten Luminanzwerten des Vollbildes N und des Vollbildes N + 1 einen Bewegungsvektor für jedes Pixel P;. Die Recheneinheit 4 bestimmt aus den Bewegungsvektor-Komponenten V_x, Vy und den entsprechenden R-, G, B-Werten einen Korrektur-Parameter P_c, der auf dem Amplitudenpegel beruht, mit dem das Pixel anstatt des ursprünglichen Parameters P_i aktiviert werden sollte, um die Qualität des Bildes zu verbessern. Einzelheiten für das Kompensationsverfahren auf Amplitudenebene sind aus der Literatur bekannt und werden an dieser Stelle nicht in größeren Einzelheiten beschrieben.
Der Korrektur-Parameter P_c und der Anfangs-Parameter P_i werden der Begrenzungseinheit 5 parallel zugeführt. Die Begrenzungseinheit 5 entscheidet, ob der Anfangs-Parameter P_i oder der Korrektur-Parameter P_c der Anzeige-Elektronik zugeführt wird, wie dargestellt. Die Beleuchtung erfolgt, wenn der Ursprungs-Parameter und der Korrektur-Parameter eine Differenz gemäß der oben erwähnten Formeln 1 bis 5 haben. Jede dieser Begrenzungs-Instruktionen kann einzeln oder in jeder Kombination miteinander angewendet werden. Die Begrenzungseinheit 5 hat das Ziel, zwischen dem Ausgang der Recheneinheit 4 und dem Anfangs-Parameter P_i zu wählen.
16 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Begrenzungseinheit 5. Die Begrenzungseinheit 5 liefert als Ausgang den Anfangs-Parameter P_i, wenn die Differenz zwischen dem Anfangs-Parameter P₁ und dem Korrektur-Parameter P_c größer als eine örtliche Funktion f_loc ist, die von der Quantität des Bewegungsvektors V (x, y) und/oder dem Anfangs-Parameter P_i(x, y) abhängt. Außerdem wird geprüft, ob die Differenz zwischen dem Anfangs-Parameter P; und dem bestimmten Korrektur-Parameter P_c größer ist als eine Trajektorien-Funktion f_traj, die von dem AmplitudeMAX-Wert und dem Bewegungsvektor VV (x, y) und/oder dem Anfangs-Parameter P_i(x, y) abhängt. Für den Fall, dass beide Bedingungen erfüllt sind, liefert die Begrenzungseinheit am Ausgang den Anfangs-Parameter P_i(x, y). In allen anderen Fällen wird der Korrektur-Parameter von der Begrenzungseinheit 6 ausgegeben. Die entsprechenden Formeln sind auch in 16 dargestellt.
Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Falsch-Kontur-Kompensation in der Recheneinheit 4 auf Unter-Feld-Ebene ausgeführt, wie oben und insbesondere in EP-A-0 978 817 A1 erläutert wird. Dies bedeutet, dass der Recheneinheit 4 und der Begrenzungseinheit 5 Anfangs-Unter-Feld-Kodeworte zugeführt werden. Die Recheneinheit 4 bestimmt entsprechende korrigierte Unter-Feld-Kodeworte. Eine Unter-Feld-Kodiereinheit muss dem Blockdiagramm in 15 vor dem Begrenzungsblock 6 hinzugefügt werden. Die in dem Begrenzungsblock 6 angewendeten Formeln müssen nicht geändert werden, wenn der Begrenzungsblock einen Transformationsblock enthält, in dem die Unter-Feld-Kodeworte in Amplitudenpegel zurück umgewandelt werden, was leicht gemäß der gegebenen Unter-Feld-Organisation erfolgen kann. Jedoch werden am Ausgang der Begrenzungseinheit 6 die ursprünglichen oder korrigierten Unter-Feld-Kodeworte der Anzeige-Elektronik zugeführt.
Die Kombination der örtlichen Begrenzungsfunktion f_loc und der Trajektorien-Begrenzungsfunktion f_traj gewährleistet eine Verminderung der Artefakt-Sichtbarkeit innerhalb von homogenen Bereichen und an starken horizontalen oder vertikalen Übergängen bei der Verwendung einer Falsch-Kontur-Kompensation.
Die beanspruchte Erfindung verbessert die Wirksamkeit jeder dynamischen Falsch-Kontur-Korrektur, die auf irgendeine Art von Kompensationsverfahren beruht, insbesondere einer Korrektur, die auf einem Bewegungs-Abschätzer beruht, da sie ihre Artefakte ohne Beeinträchtigung ihrer Funktionen vermindert. Der vorgeschlagene Algorithmus konzentriert seine Bestrebungen in homogenen Bereichen und beeinträchtigt demzufolge nicht die Verbesserung der Schärfe, die von der Kompensation stammt und an starken Kanten auftritt. Ferner werden durch den erfindungsgemäßen Algorithmus periodische Strukturen nicht beeinträchtigt, und ihre Schärfe bleibt noch verbessert. Die Erfindung erfordert nicht viel Modifikationen von vorhandenen Kompensations-Algorithmen. Sie ist nur ein Nach-Verarbeitungs-Vergleich, der entscheidet, ob der ursprüngliche Parameter oder der korrigierte Parameter verwendet wird.
Die Erfindung wird für das Beispiel der Aktivierungszeit des Pixels als Anfangs-Parameter beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Erfindung ist vorteilhaft für jede Art von Parametern, die durch einen Korrektur-Parameter geändert werden sollten, der gemäß einem Kompensations-Verfahren berechnet wird.
Bei einem farbigen Anzeigeschirm gehören wenigstens drei Zellen zu einem Pixel (gemäß den drei Farbkomponenten R, G. B). Für jede Zelle wird ein gegebener Parameter und ein Korrektur-Parameter verwendet. Vor Verwendung des Korrektur-Parameters anstatt des gegebenen Parameters zur Aktivierung der Zelle gibt es einen Vergleich gemäß der vorliegenden Erfindung, der für jede Farbkomponente erforderlich ist.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Videobildern, um falsche Kontur-Effekte zu kompensieren, wobei jedes Videobild aus Pixeln besteht und das Videobild auf einem Matrixschirm angezeigt wird, wobei ein Pixel durch wenigstens eine Zelle des Matrixschirms dargestellt wird, wobei für eine Zelle wenigstens ein Anfangs-Parameter (P_i) vorgesehen wird, der für die Steuerung der Zellenaktivierung vorgeschlagen wird, wobei für die Zelle ein Korrektur-Parameter (P_i) unter Verwendung eines Kompensationsverfahrens für eine verbesserte Bildqualität bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangs-Parameter (P_i) und der Korrektur-Parameter (P_i) in Bezug auf Größe verglichen werden und in Abhängigkeit von einem Wert, der die Differenz zwischen beiden Parametern darstellt, entschieden wird, ob die Zellenaktivierung mit dem Korrektur-Parameter (P_i) oder mit dem gegebenen Parameter (P_i) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter eine Zeitdauer bestimmen, bei der die Zelle während einer Vollbildperiode beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Korrektur-Parameter (P_i) und dem Anfangs-Parameter (P_i) eines gegenwärtigen Pixels mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, das die Zellenaktivierung mit dem Korrektur-Parameter (P_i) gesteuert wird, wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und dass die Zellenaktivierung mit dem Anfangs-Parameter (P_i) gesteuert wird, wenn die Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert von einer Funktion abgeleitet wird, die von einem Bewegungsvektor eines Pixels abhängt, zu dem der Korrektur-Parameter (P_i) und der Anfangs-Parameter (P_i) gehören.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion ferner oder alternativ von der Größe des Anfangs-Parameters (P_i) des gegenwärtigen Pixels abhängt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivierungs-Steuerung ferner ein Bildschärfe-Verbesserungs-Test durchgeführt wird, bei dem analysiert wird, ob das gegenwärtige Pixel sich in der Nähe eines starken Übergangs oder einer periodischen Struktur in dem Bild befindet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Bildschärfe-Verbesserungs-Test die Differenz zwischen dem Korrektur-Parameter (P_i) und dem Anfangs-Parameter (P_i) eines gegenwärtigen Pixels mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, dass die Zellenaktivierung mit dem Korrektur-Parameter (P_i) gesteuert wird; wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und dass die Zellenaktivierung mit dem Anfangs-Parameter (P_i) gesteuert wird, wenn die Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert von einer Funktion abgeleitet wird, die von der maximalen Differenz zwischen dem Anfangs-Parameter (P_i) des gegenwärtigen Pixels und dem Anfangs-Parameter der Pixel abhängt, die auf der Bewegungsvektor-Trajektorie für das gegenwärtige Pixel liegen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion ferner von dem Bewegungsvektor des gegenwärtigen Pixels abhängt, zu dem der Korrektur-Parameter (P_i) und der Anfangs-Parameter (P_i) gehören.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion ferner von der Größe des Anfangs-Parameters (P_i) des gegenwärtigen Pixels abhängt.
Vorrichtung zur Verarbeitung von Videobildern, um falsche Korrektureffekte zu kompensieren, wobei die Videobilder aus Pixeln bestehen, wobei jedes Pixel durch wenigstens eine Zelle eines Anzeigeschirms dargestellt wird, wobei für die Zelle ein gegebener Parameter zum Aktivieren der Zelle vorgeschlagen wird, umfassend: Einen Vollbildspeicher (2) zur Speicherung des gegebenen Parameters der Zelle, eine Kompensationseinheit (4) für falsche Konturen zum Berechnen eines Korrektur-Parameters für die Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) eine Begrenzungseinheit (5) umfasst, dass die Begrenzungseinheit (5) den Anfangs-Parameter (P;) mit dem Korrektur-Parameter (P_i) in der Größe vergleicht und nach einem Wert, der die Differenz zwischen dem Korrektur-Parameter und dem Anfangs-Parameter darstellt, entscheidet, ob die Zelle mit dem Anfangs-Parameter (P_i) oder dem Korrektur-Parameter (P_i) aktiviert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Bewegungs-Abschätzer (3) aufweist, der die Bewegung eines Pixels bestimmt, wobei die Begrenzungseinheit (5) den Bewegungsvektor zur Entscheidung verwendet, ob der Anfangs- oder der Korrektur-Parameter (P_i) verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinheit eine Differenz zwischen dem Anfangs- und Korrektur-Parameter (P_i) berechnet und die Differenz mit einer Funktion vergleicht, die von dem Bewegungsvektor abhängt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinheit (5) eine Differenz zwischen dem Anfangs- und dem Korrektur-Parameter (P_i) berechnet und die Differenz mit einer Funktion vergleicht, die von dem Anfangs-Parameter (P_i) abhängt.