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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Anzeigen von Bildern, und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Erhöhen
der wahrgenommenen Auflösung
der angezeigten Bilder, und zum Komprimieren von Bilddaten, um zu
ermöglichen,
dass Steuersignale effizient zu Anzeigevorrichtungen übertragen
werden.
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2. Stand der
Technik
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Farbanzeigevorrichtungen
sind die grundsätzlichen
Anzeigevorrichtungen für
die meisten Benutzer von Computern geworden. Die Anzeige von Farbe
auf einem Monitor wird normalerweise durch Betreiben der Anzeigevorrichtung
so, um Licht zu emittieren, typicherweise eine Kombination von roten,
grünem
und blauem Licht, erreicht, was dazu führt, dass eine oder mehrere
Farbe(n) durch eine Person wahrgenommen werden.
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In
Kathodenstrahlröhren-(CRT)-Anzeigevorrichtungen
werden die unterschiedlichen Farben von Licht durch Phosphor-Beschichtungen
erzeugt, die als Punkte in einer Folge auf dem Bildschirm der CRT
aufgebracht sein können.
Eine unterschiedliche Phosphor-Beschichtung wird normalerweise dazu
verwendet, sowohl die rote, die grüne, als auch die blaue Farbe
zu erzeugen, was zu sich wiederholenden Mustern aus Phosphorpunkten
führt.
Wenn durch Elektronenstrahlen angeregt wird, erzeugen die Phosphorpunkte
die Farben rot, grün
und blau.
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Der
Ausdruck Pixel wird herkömmlich
dazu verwendet, auf einen Punkt in, z. B., einem rechtwinkligen Gitter
aus Tausenden solcher Punkte bzw. Flecke Bezug zu nehmen. Viele
Computeranwendungen und andere Typen von Anwendungen nehmen an,
dass jedes Pixel einem quadratischen Bereich eines Anzeigebildschirms
entspricht. Pixel werden individuell durch einen Computer verwendet,
um ein Bild auf der Anzeigevorrichtung zu bilden. Für eine Farb-CRT,
bei der eine einzelne Triade aus roten, grünen und blauen Phosphorpunkten
nicht adressiert wer den kann, wird die kleinste, mögliche Pixelgröße von dem
Fokus, der Ausrichtungen der Bandbreite der Elektronenkanonen, verwendet
dazu, das Phosphor anzuregen, abhängen. Das Licht, emittiert
von einer oder mehreren Triade(n) aus roten, grünen und blauen Phosphorpunkten,
tendiert, in verschiedenen Anordnungen, bekannt für CRT-Anzeigen,
dazu, sich miteinander zu vermischen, was, unter einem Abstand,
das Erscheinungsbild eines einzelnen gefärbten, eine Lichtquelle darstellenden
Pixels ergeben wird.
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Flüssige Kristallanzeigen
(Liquid Crystal Displays – LCDs)
und andere Flachbildschirmanzeigevorrichtungen werden üblicherweise
in tragbaren Computervorrichtungen anstelle von CRTs verwendet.
Dies kommt daher, dass flache Anzeigebildschirme dazu tendieren,
klein und leichtgewichtig zu sein, im Vergleich zu CRT-Anzeigen. Zusätzlich verbrauchen
Flachbildschirmanzeigen allgemein weniger Energie als vergleichbar dimensionierte
CRT-Anzeigen, was sie besser für
mit Batterie versorgten Anwendungen geeignet macht. Da sich die
Qualität
von Flachbildschirmfarbanzeigevorrichtungen erhöht und deren Kosten sich verringern,
ersetzen Flachbildschirmanzeigen weiterhin CRT-Anzeigen in Desktop-Anwendungen.
Dementsprechend werden Flachbildschirmanzeigen, und insbesondere
LCDs, zunehmend üblicher.
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Farb-LCD-Anzeigen
sind ein Beispiel von Anzeigevorrichtungen, die mehrere getrennt
adressierbare und steuerbare Elemente, bezeichnet hier als „Pixel-Teilkomponenten", verwenden, um jedes
Pixel eines Bilds, das angezeigt werden soll, darzustellen. In vielen
bekannten LCD-Anzeigen ist jedes Pixel ein einzelnes, quadratisches
Element, das nicht quadratische rote, grüne und blaue (RGB) Pixel-Teilkomponenten umfaßt. Die RGB-Pixel-Teilkomponenten
bilden, wenn sie kombiniert werden, das quadratische Pixel.
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1 stellt
einen Bereich einer bekannten LCD-Vorrichtung 100 dar.
Die dargestellte LCD-Vorrichtung 100 umfaßt vier
Spalten (C1-C4) und drei Reihen (R1-R3) aus Pixeln, wobei jedes davon eine
getrennte rote Pixel-Teilkomponente 102, eine grüne Pixel-Teilkomponente 104 und
eine blaue Pixel-Teilkomponente 106 umfaßt. Jede
der drei Pixel-Teilkomponenten 102, 104, 106 ist
dreimal länger
als sie breit ist. Als eine Folge deren Seitenverhältnisse
von 3: 1 erzeugen die RGB-Pixel-Teilkomponenten 102, 104, 106 ein
quadratisches Pixel. Die RGB-Pixel- Teilkomponenten 102, 104, 106 sind
so angeordnet, um Streifen bzw. Bänder entlang der LCD-Vorrichtung
zu bilden. Die RGB-Streifen laufen normalerweise entlang der gesamten
Länge der
Anzeige in einer Richtung. Übliche
LCD-Vorrichtungen,
die für
Computeranwendungen verwendet werden, sind breiter als sie hoch
sind, und tendieren dazu, RGB-Streifen zu haben, die in der vertikalen
Richtung verlaufen. Zur Vereinfachung wird die Erfindung hier in
erster Linie in dem Zusammenhang mit LCD-Vorrichtungen beschrieben,
die vertikale Streifen haben, obwohl die Prinzipien der Erfindung
auch für
Anzeigevorrichtungen gelten, die andere Pixel-Teilkomponenten-Konfigurationen
haben.
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In
Farbanzeigen kann die Intensität
des emittierten roten, grünen
und blauen Lichts, erzeugt durch die entsprechenden Pixel-Teilkomponenten 102, 104, 106,
so variiert werden, um das Erscheinungsbild von nahezu irgendeinem
erwünschten
Farbpixel zu erzeugen. Ein Emittieren von keinem Licht von Pixel-Teilkomponenten 102, 104, 106 erzeugt
ein schwarzes Pixel, wogegen ein Emittieren von allen drei Farben
bei einer Intensität
von 100 Prozent zu einem weisen Pixel führt.
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Während sich
herkömmliche
Anzeigen als zufriedenstellend für
viele Anwendungen erwiesen haben, ist ein Erfordernis nach einer
Verbesserung der Auflösung
vorhanden. Die Auflösung
von Flachbildschirmanzeigevorrichtungen, die wesentlich niedriger
als die Auflösung
ist, die durch Druckmedien erreicht wird, macht es schwierig, auf
Latein basierende und ähnliche,
alphanumerische Zeichen mit hoher Qualität bei kleinen Textgrößen, üblicherweise
verwendet zum Lesen, anzuzeigen. Das Problem einer geringen Auflösung wird noch
dann verstärkt,
wenn Sprache mit komplexen Schriftzeichen, wie beispielsweise die
japanische, die chinesische, die koreanische und die indische Sprache,
angezeigt werden. Ideographische Sprachen, wie beispielsweise japanisch,
verwenden große
Anzahlen von Kanji-Zeichen oder anderen Zeichen, die oftmals stark auf
einer vertikalen Auflösung,
im Gegensatz zu einer horizontalen Auflösung, beruhen.
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Die
komplexesten Kanji-Zeichen, besitzen neun horizontale Linien, was
demzufolge 17 Pixel erfordert, um die Linien und die Räume dazwischen
darzustellen. Bei Auflösungen
von nahezu 100 Punkten pro Inch für derzeitige Anzeigen ist eine
wahre Darstellung nicht unter Zeichensatz-Größen kleiner als bei einem Typ
mit ungefähr
14 Punkten (14/72 eines Inch) durchführbar. Bei 100 Punkten pro
Inch haben Anzeigevorrichtungen einfach nicht genug Punkte, um komplexe
Kanji-Zeichen bei
Textgrößen darzustellen,
die für
ein komfortables Lesen bevorzugt sein würden.
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Japanische
Bücher
sind üblicherweise
in dem 9-, 10- und 11-Punkt-Typ gedruckt, was ähnlich zu solchen, verwendet
in westlichen Büchern,
ist. Dies ist eine erwünschte
Größe zum Lesen,
basierend auf einer menschlichen Physiologie. Manga Comic-Bücher, die äußerst populär in Japan
sind, verwenden sogar noch kleinere Typ-Größen. Weiterhin komplizierter
gestaltende Punkte sind die Tatsache, dass kleine Frutigana-Zeichen,
verwendet dazu, um die japanische Sprache mit einer Ausspracheanleitung
für weniger übliche Kanji-Zeichen
zu versehen, typischerweise unter Verwendung eines 3- oder 4-Punkt-Typs
angezeigt werden. Die Darstellung von Zeichen bei diesen Größen auf
Computerbildschirmen, insbesondere LCDs, stellt eine große Herausforderung
dar.
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Eine
bekannte Technik, um sich der Nichtverfügbarkeit von Bildschirm-Pixeln
zuzuwenden, um vollständige
Striche von komplexen Zeichen darzustellen, ist diejenige gewesen,
mit der Hand abgestimmte Bit-Listen unter kleinen Größen zu verwenden.
Leider sind diese mit der Hand abgestimmten Bit-Listen, bestenfalls,
grobe Darstellungen von Zeichen, die nicht genau bei den erwünschten
Anzeigegrößen, die
bei der Auflösung
herkömmlicher
Anzeigen gegeben sind, gezeichnet werden können. In solchen Ausführungsformen müssen einige
Linien in den wahren Zeichen-Umrisslinien zusammen verlaufen oder
vollständig
getrennt sein. Entscheidungen darüber, bei welchen Strichen in
einer solchen Art und Weise editiert werden kann, erfordern eine
umfangreiche Kenntnis der spezifischen Sprache und bringen einen
großen
Zeitaufwand und große
Bemühungen
mit sich. Z. B. wäre
es nicht ungewöhnlich,
dass es über
zwei Jahre benötigen
würde,
eine einzelne Zeichenfläche
auf diese Art und Weise herzustellen, da bis zu 7.000 Zeichen in
einigen Sprachen umfaßt
sind. Schriftzeichensätze
mit eingebetteter Bit-Liste besitzen auch den Nachteil, dass sie
große
Speichermengen benötigen,
um sie zu speichern. Aufgrund solcher Beschränkungen tendieren japanische
Betriebssysteme dazu, dass sie mit sehr wenigen, unterstützten Schriftarten
ausgeliefert werden. Tatsächlich
umfaßt
ein übliches Betriebssystem
der Microsoft Corporation Redmond, Washington, für japanische Personal-Computer,
derzeit nur zwei japanische Schriftar ten, MS-Gothic und MS-Mincho.
Obwohl Kanji-Zeichen einen teilweise schwierigen Typ darstellen,
um LCD-Anzeigevorrichtungen zu gestalten, werden ähnliche
Probleme niedriger Auflösung
dann vorgefunden, wenn irgendwelche Zeichen angezeigt werden.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende ist ersichtlich, dass ein Erfordernis
nach verbesserten Techniken zum Anzeigen von Bildern auf Anzeigevorrichtungen
vorhanden ist. Es wäre
für alle
diese Techniken wünschenswert,
eine Auflösung
in zumindest einer, und noch bevorzugter in zwei, Dimensionen zu
verbessern (d. h. der horizontalen und der vertikalen Dimension).
Es wäre
auch wünschenswert,
vom Standpunkt der Herstellung aus gesehen, für zumindest bestimmte neue
Anzeigevorrichtungen, dass sie unter Verwendung einer existierenden
Anzeigetechnologie und Herstellungsausrüstung hergestellt werden können, um
dadurch die Kosten zu vermeiden, die der Entwicklung oder dem Erhalten
einer Herstellungsausrüstung
für neue
Anzeigevorrichtungen zugeordnet sein würden.
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Die
JP 09 051548 offenbart
ein Verfahren zum Anzeigen eines Bilds auf einer Anzeigevorrichtung
mit einer erhöhten
Auflösung,
wobei die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Pixeln besitzt, von
denen jedes eine Mehrzahl von Pixel-Teilkomponenten unterschiedlicher Farben
besitzt, wobei das Verfahren den Schritt von, basierend auf den
Bilddaten, Erzeugen eines Steuersignals, das auf ein Element der
Anzeigevorrichtung angewandt wird, aufweist, wobei das Element zwei
Pixel umfasst, wobei jedes monochromatisches Licht aus unterschiedlichen
Farben anzeigt, wobei das Steuersignal eine Lichtstärke für jedes
der unterschiedlichen Pixel umfaßt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum
Verbessern der Auflösung
von angezeigten Bildern in der horizontalen und vertikalen Dimension
einer LCD oder anderen Flachbildschirmanzeigevorrichtungen, die
getrennt steuerbare Pixel-Teilkomponenten haben. Ein Faktor, der
für zumindest
einen Teil der verbesserten Auflösung
verantwortlich ist, ist derjenige, dass die getrennt steuerbaren
Pixel-Teilkomponenten, im Gegensatz zu vollständigen Pixeln, als individuelle,
leuchtende Intensität-Quellen
behandelt werden. Jede Pixel-Teilkomponente
stellt einen räumlich
unterschiedlichen Bereich des Bilds dar. Um solche Ergebnisse zu
erhalten, werden räumlich
unterschiedliche Sätze
einer oder mehrerer Sätze
von Abtastwerten zu den einzelnen Pixel-Teilkomponenten, im Gegensatz
zu den gesamten Pixeln, abgetastet.
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Ein
solcher angezeigter Abtastwert ist für die Erhöhung der Auflösung der
Anzeigevorrichtung in der Richtung senkrecht zu den Streifen bzw.
Bändern
der Anzeigevorrichtung verantwortlich. Eine erhöhte Auflösung in der orthogonalen Richtung
(d. h. der Richtung parallel zu den Streifen) wird durch Erhöhen der
Pixel-Teilkomponenten-Dichte über diejenige
herkömmliche
Anzeigevorrichtungen hinaus erreicht. Z. B. ist jeder Bereich der
Anzeigevorrichtung, der gewöhnlich
aus einem einzelnen Pixel mit drei Pixel-Teilkomponenten bestehen
würde,
so aufgebaut, um zwei oder drei volle Pixel zu umfassen, von denen
jedes drei Pixel-Teilkomponenten
umfaßt.
Die Pixel-Teilkomponenten besitzen Höhen 1,5-mal größer als
deren Breiten, falls die Pixel-Teilkomponente-Dichte verdoppelt
wird, oder sind quadratisch, falls die Dichte verdreifacht wird.
Die Pixel-Teilkomponenten-Dichte
kann durch andere Faktoren ebenso erhöht werden, obwohl ein Faktor
von zwei oder drei den Vorteil hat, dass die Höhendimension nicht kleiner
als die Breitendimension ist, und existierende Pixel-Teilkomponenten-Herstellungstechniken
können
leicht angewandt werden, um solche Anzeigevorrichtungen aufzubauen.
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Anzeigevorrichtungen,
die die vorstehenden Pixel- und Pixel-Teilkomponenten-Anordnungen haben, können ermöglichen,
dass Bilder mit Auflösungen
angezeigt werden, die sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen
Dimension, verglichen mit herkömmlichen
Gestaltungsvorgängen,
verbessert sind. Die zweidimensionale Verbesserung in der Auflösung kann
besonders vorteilhaft zum Anzeigen von komplexen Zeichen, wie beispielsweise
Kanji-Zeichen, sein, die stark auf Zeichenmerkmalen beruhen, die
ein feines Detail sowohl in der horizontalen, als auch in der vertikalen
Dimension haben.
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Viele
existierende Computer besitzen nicht die Fähigkeit, Leuchtstärkewerte
in Steuersignalen zu Anzeigevorrichtungen unter einer Rate, groß genug,
um die erhöhten
Pixel-Teilkomponenten-Dichten der Anzeigevorrichtungen, die hier
offenbart sind, zu unterstützen,
zu übertragen.
Um Gebrauch von der verfügbaren Bandbreite
solcher Computer zu machen, erstrecken sich die Bilddatenverarbeitungs- und Bildgestaltungsvorgänge der
Erfindung auch auf Bilddaten-Kompressionstechniken.
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Die
Bilddaten-Kompressionsverfahren sind so angepaßt, um die Leuchtstärkewerte
zu kodieren, um sie auf einen Satz von vertikal benachbarten Pixeln,
bezeichnet als ein Steuerelement der Anzeigevorrichtung, anzuwenden.
Das Steuerelement umfaßt
einen Satz von zwei vertikal angrenzenden Pixeln, wenn die Pixel-Teilkomponenten-Dichte
verdoppelt wird, und ein Satz von drei vertikal benachbarten Pixeln,
wenn die Pixel-Teilkomponenten-Dichte verdreifacht wird, so dass
das Steuerelement einen im wesentlichen quadratischen Bereich der
Anzeigevorrichtung belegt.
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Leuchtstärkewerte,
angewandt auf die Pixel-Teilkomponenten in einem Steuerelement,
werden in eine Datenstruktur kodiert, die eine Länge von z. B. 8, 16 oder 24
Bits besitzt. Die Daten-Struktur umfaßt einen Rot-Leuchtstärkewert,
einen Grün-Leuchtstärkewert,
einen Blau-Leuchtstärkewert
und einen Bias-Wert. Der rote, der grüne und der blaue Leuchtstärkewert
entsprechen der gesamten oder durchschnittlichen Luminanz, die in
den Pixel-Teilkomponenten des Steuerelements erzeugt werden sollen.
Der Bias-Wert zeigt die relative Luminanz zwischen den mehreren
Pixeln in dem Steuerelement an. Z. B. zeigt, falls das Steuerelement
zwei vertikal beabstandete Pixel umfaßt, der Bias-Wert an, ob die
Luminanz zu dem oberen Pixel, zu dem unteren Pixel vorgespannt werden
soll oder gleichmäßig verteilt
werden soll.
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Die
Datenkompressionstechniken der Erfindung ermöglichen, dass das Steuersignal
zu der Anzeigevorrichtung unter im wesentlichen derselben Rate übertragen
wird, wie dies dann der Fall sein würde, wenn die Pixel-Teilkomponenten-Dichte
nicht erhöht
werden würde.
Mit anderen Worten kann, falls ein bestimmtes Anzeigesystem, das
auf einem Computer arbeitet, 16 Bits an Daten pro Quadratpixel bei
nicht Vorhandensein einer erhöhten
Pixel-Teilkomponenten-Dichte überträgt, das
komprimierte Steuersignal für
die Anzeigevorrichtung, die die erhöhte Pixel-Teilkomponenten-Dichte
besitzt, auch 16 Bits an Daten pro Steuerelement verwenden (z. B.
quadratischer Bereich der Anzeigevorrichtung). Natürlich geht
zu Lasten der Datenkompression allgemein der Verlust einer bestimmten
Auf lösung
verglichen mit der Auflösung,
die dann erhalten werden würde, wenn
jedes Pixel unabhängig
ohne eine Datenkompression gesteuert werden würde.
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Die
Erfindung erstreckt sich auch auf Anzeigevorrichtungen, die weiterhin
so angepaßt
sind, um die Farb-Artifakte zu verringern, die aus einem Behandeln
jeder Pixel-Teilkomponenten als eine getrennte Leuchtquelle hervorgerufen
werden könnten.
In einer Ausführung
wird die Position der roten und blauen Pixel-Teilkomponenten in einem Pixel in alternierende,
angrenzende Reihen transponiert. Die Pixel-Teilkomponenten-Konfiguration
bricht die vertikalen Streifen derselben, gefärbten, roten und blauen Pixel-Teilkomponenten auf,
die in vielen, herkömmlichen
Anzeigevorrichtungen vorhanden sind, um dadurch die Farbrandeffekte
zu verringern, die auftreten können.
In anderen Ausführungsformen
besitzen aufeinanderfolgende Reihen aus Pixeln rote, grüne und blaue
Pixel-Teilkomponenten, die mit 1/3 oder 2/3 der Breite des vollständigen Pixels
versetzt sind, so dass die Streifen nicht von denselben, gefärbten Pixel-Teilkomponenten
gebildet werden, sondern anstelle davon aus sich ändernden
roten, blauen und grünen
Pixel-Teilkomponenten
gebildet sind.
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Zusätzliche
Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung angegeben werden,
die folgt, und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich
werden oder können
durch Umsetzen der Erfindung in die Praxis erlernt werden. Die Vorteile
der Erfindung können
mittels des Instrumentariums und der Kombinationen, die insbesondere
in den beigefügten
Ansprüchen
hervorgehoben sind, realisiert und erhalten werden. Diese und andere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden vollständiger aus
der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich werden oder
können
durch die Umsetzung der Erfindung, wie sie nachfolgend angegeben
ist, in die Praxis erlernt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Um
die Art und Weise der vorstehend angegebenen und anderer Vorteile
der Erfindung zu erhalten, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung,
die kurz vorstehend beschrieben ist, unter Bezugnahme auf spezifische
Ausführungsformen
davon, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind, vorgenommen. Die Erfindung wird spezifisch
und im Detail unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben
und erläutert
werden, in denen:
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1 stellt
einen Teil einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
dar.
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2 stellt
ein beispielhaftes System dar, das eine geeignete Betriebsumgebung
für Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 stellt
eine Anzeigevorrichtung dar, in der die Position von roten und blaue
Pixel-Teilkomponenten auf alternierenden Reihen der Anzeigevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung transponiert wird.
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4A und 4B zeigen
Bereiche einer Anzeigevorrichtung, die eine Pixel-Teilkomponenten-Dichte
in der vertikalen Dimension besitzt, die um einen Faktor von zwei,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, erhöht
worden ist.
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4C und 4D zeigen
Bereiche einer Anzeigevorrichtung, die eine Pixel-Teilkomponenten-Dichte
in der vertikalen Dimension besitzt, die um einen Faktor von zwei
erhöht
worden ist und die auch die Position der roten und blauen Pixel-Teilkomponenten,
transponiert auf alternierenden Reihen, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, besitzt.
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5A und 5B stellen
Bereiche einer Anzeigevorrichtung dar, in der die Pixel-Teilkomponenten-Dichte
in der vertikalen Dimension um einen Faktor von drei erhöht worden
ist.
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6 und 7 stellen
qualitativ Verbesserungen in der Lesbarkeit verschiedener Kanji-Zeichen
dar, die durch Erhöhen
der Pixel-TeilkomponentenDichtein der vertikalen Dimension erhalten
werden können.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum
Erhöhen
der Auflösung
von Bildern, angezeigt auf einer LCD oder anderen Anzeigevorrichtungen,
die Pixel haben, die getrennt kontrollierbare Pixel-Teilkomponenten
umfassen. Unter der Annahme, dass die Anzeigevorrichtung vertikale
Streifen besitzt, wird eine stark erhöhte Auflösung in der horizontalen Dimension
unter Durchführen
einer verschobenen Abtastung an den Bilddaten und Auflistung der
verschobenen Abtastungen zu einzelnen Pixel-Teilkomponenten, anstelle
von auflistenden Abtastungen zu vollen Pixeln, erreicht. Die verbesserte
Auflösung
in der vertikalen Dimension wird durch Erhöhen der Pixel-Teilkomponenten-Dichte
in der vertikalen Dimension erreicht. Um die erhöhte Anzahl von Pixel-Teilkomponenten
aufzunehmen, bezieht sich die Erfindung auch auf Bilddaten-Kompressionstechniken,
mit denen Sätze
von vertikal angrenzenden Pixeln unter Verwendung eines Rot-Lichtstärkewerts,
eines Grün-Lichstärkewerts,
eines Blau-Lichtstärkewerts
und eines Bias-Werts gesteuert werden. Die Rot-, Grün- und Blau-Lichtstärkewerte
steuern die gesamte Lichtstärke
von den Sätzen
der Rot-, Grün-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten,
während
der Bias-Wert anzeigt, ob, und in welchem Umfang, die Lichtstärke zu einem
bestimmten Pixel in dem Satz von Pixeln verschoben werden soll.
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I. Beispielhafte
Berechnung und Hardware-Umgebungen
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
Computer für
spezielle Zwecke oder solche für
allgemeine Zwecke aufweisen, einschließlich einer unterschiedlichen
Computer-Hardware, wie dies in größerem Detail nachfolgend diskutiert
ist. Ausführungsformen
innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung umfassen
auch mittels Computer lesbare Medien zum Ausführen von Befehlen oder Daten-Strukturen,
die darauf gespeichert sind, oder besitzen solche. Solche mittels
Computer lesbare Medien können
irgendwelche verfügbaren
Medien sein, auf die durch Computer für allgemeine Zwecke oder spezielle
Zwecke zugegriffen werden kann. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, können solche
mittels Computer lesbare Medien einen RAM, einen ROM, einen EEPROM,
einen CD-ROM oder
einen anderen optischen Plattenspeicher, einen Magnetplattenspeicher
oder andere Magnetspeichervorrichtungen, oder irgendein anderes
Medium, das dazu verwendet werden kann, erwünschte Programmcode-Einrichtungen
in der Form mittels Computer lesbaren Befehlen oder Datenstrukturen
zu tragen oder zu speichern, und auf die durch Computer für allgemeine
Zwecke oder spezielle Zwecke zugegriffen werden kann, umfassen.
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Wenn
Informationen über
ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder
fest verdrahtet, drahtlos oder eine Kombination von fest verdrahtet
oder drahtlos) zu einem Computer übertragen oder zugeführt werden,
sieht der Computer geeignet die Verbindung als ein mittels Computer
lesbares Medium an. Demzufolge wird irgendeine solche Verbindung
geeignet als mittels Computer lesbares Medium bezeichnet. Kombinationen
des Vorstehenden sollten auch inner halb des Schutzumfangs von mittels
Computer lesbare Medien umfasst sein. Mittels Computer ausführbare Befehle
weisen, z. B., Befehle und Daten auf, die einen Computer für allgemeine
Zwecke, einen Computer für
spezielle Zwecke und eine Verarbeitungsvorrichtung für spezielle
Zwecke dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder eine Gruppe
von Funktionen durchzuführen.
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2 und
die nachfolgende Diskussion sind dazu vorgesehen, eine kurze, allgemeine
Beschreibung einer geeigneten Rechenumgebung anzugeben, in der die
Erfindung ausgeführt
werden kann. Obwohl es nicht erforderlich ist, wird die Erfindung
in dem allgemeinen Zusammenhang von mittels Computer ausführbaren
Befehlen, wie beispielsweise Programmodulen, die durch Computer
in Netzwerkumgebungen ausgeführt
werden, beschrieben. Allgemein umfassen Programmodule Routines-Programme,
Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, usw., die bestimmte Aufgaben
durchführen
oder bestimmte, abstrakte Datentypen umsetzen. Mittels Computer
lesbare Befehle, die Datenstrukturen zugeordnet sind, und Programmodule
stellen Beispiele von Programm-Code-Einrichtungen zum Ausführen der
Schritte der Verfahren, die hier offenbart sind, dar. Die bestimmte
Folge solcher ausführbaren
Befehle oder von zugeordneten Datenstrukturen stellen Beispiele
von entsprechenden Vorgängen
zum Umsetzen der Funktionen, die in solchen Schritten beschrieben
sind, dar.
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Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet werden erkennen, dass die Erfindung
in Netzwerk-Rechenumgebungen in Verbindung mit vielen Typen von
Computersystemanordnungen, einschließlich Personalcomputern, in
der Hand haltbaren Vorrichtungen, Multi-Prozessor-Systemen auf einem
Mikroprozessor basierenden oder durch den Verbraucher programmierbare
Elektroniken, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern und
dergleichen, umgesetzt werden kann. Die Erfindung kann auch in verteilten
Rechenumgebungen praktiziert werden, wo Aufgaben durch lokale und
entfernte Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden, die über ein
Kommunikationsnetzwerk verbunden sind (entweder durch fest verdrahtete
Verbindungen, drahtlose Verbindungen, oder durch eine Kombination
einer von fest verdrahteten oder drahtlosen Verbindungen). In einer
verteilten Rechenumgebung können
Programmodule in sowohl lokalen als auch entfernten Speichervorrichtungen
vorhanden sein.
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Wie 2 zeigt,
umfaßt
ein beispielhaftes System zum Umsetzen der Erfindung eine Rechenvorrichtung
für allgemeine
Zwecke in der Form eines herkömmlichen
Computers 20, umfassend eine Verarbeitungseinheit 21,
einen Systemspeicher 22 und einen Systembus 23,
der verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemspeichers 22,
mit der Verarbeitungseinheit 21 verbindet. Der Systembus 23 kann
irgendeiner von verschiedenen Typen von Busstrukturen sein, einschließlich eines
Speicherbusses oder einer Speichersteuereinheit, eines peripheren
Busses und eines lokalen Busses, unter Verwendung irgendeiner Vielfalt
von Busarchitekturen. Der Systemspeicher umfaßt einen Read Only Memory (Rom) 24 und
einen Random Access Memory (RAM) 25. Ein Basis-Eingabe/Ausgabesystem
(BIOS) 26, das die Grundprogramme enthält, die beim Übertragen
von Informationen zwischen Elementen innerhalb des Computers 20 unterstützen, wie
beispielsweise während
des Hochfahrens, können
in dem ROM 24 gespeichert sein.
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Der
Computer 20 kann auch ein Magnetplattenlaufwerk 27 zum
Lesen von einer magnetischen Festplatte 39 und zum Schreiben
darauf, ein Magnetplattenlaufwerk 28 zum Lesen von einer entnehmbaren
Magnetplatte 29 oder zum Schreiben darauf, und ein Laufwerk 30 für eine optische
Platte zum Lesen auf oder Schreiben von einer entnehmen, optischen
Platte 31, wie beispielsweise einer CD-ROM, einer CD-R, einer CD-RW, oder anderer,
optischer Medien, umfassen. Das Magnetfestplattenlaufwerk 27,
das Magnetplattenlaufwerk 28 und das Laufwerk 30 für die optische
Platte sind mit dem Systembus 23 über eine Festplattenlaufwerk-Schnittstelle 32,
eine Magnetplattenlaufwerk-Schnittstelle 33 und einer Schnittstelle 34 für das optische Laufwerk,
jeweils, verbunden. Die Laufwerke und deren zugeordnete, mittels
Computer lesbare Medien, erzielen eine nicht flüchtige Speicherung von mittels
Computer ausführbaren
Befehlen, Daten-Strukturen, Programmodulen und anderer Daten für den Computer 20.
Obwohl die beispielhafte Umgebung, die hier beschrieben ist, eine
magnetische Festplatte 39, eine entnehmbare Magnetplatte 29 und
eine entnehmbare optische Platte 31 einsetzt, können andere
Typen von mittels Computer lesbaren Medien zum Speichern von Daten
verwendet werden, einschließlich
magnetischer Kassetten, Flash-Memory-Cards, Digital-Video-Discs, Bernoulli-Kassetten,
RAMs, ROMs, und dergleichen.
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Programm-Code-Einrichtungen,
die ein oder mehrere Programmodule) aufweisen, können auf der Festplatte 39,
der Magnetplatte 29, der optischen Platte 31,
dem ROM 24 oder der RAM 25, umfassend ein Betriebssystem 35,
eines oder mehrere Anwendungsprogramme) 36, andere Programmodule 37,
und Programmdaten 38, gespeichert sein. Ein Benutzer kann
Befehle und Informationen in den Computer 20 über ein Tastenfeld 40,
einer Hinweisvorrichtung 42 oder andere Eingabevorrichtungen
(nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Mikrofon, einen Joystick,
ein Game-Pad, eine Satellitenschüssel,
einen Scanner, oder dergleichen, eingeben. Diese und andere Eingabevorrichtungen
sind oftmals mit der Verarbeitungseinheit 21 über eine
serielle Anschlußschnittstelle 46,
verbunden mit dem Systembus 23, verbunden. Alternativ können die Eingabevorrichtungen
durch andere Schnittstellen, wie beispielsweise einen parallelen
Port, einen Game-Port oder einen anderen universalen, seriellen
Bus (USB), verbunden sein. Ein Monitor 47 oder eine andere
Anzeigevorrichtung ist auch mit dem Systembus 23 über eine
Schnittstelle, wie beispielsweise einen Videoadapter 48,
verbunden. Zusätzlich
zu dem Monitor umfassen Personalcomputer typischerweise andere,
periphere Ausgabevorrichtungen (nicht dargestellt), wie beispielsweise
Lautsprecher und Drucker.
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Der
Computer 20 kann in einer vernetzten Umgebung unter Verwendung
von logischen Verbindungen zu einem oder mehreren, entfernten Computern,
wie beispielsweise entfernten Computern 49a und 49b,
arbeiten. Entfernte Computer 49a und 49b können jeweils
ein anderer Personalcomputer, ein Surfer, ein Router, ein Netzwerk-PC,
eine Peer-Vorrichtung oder ein anderer, üblicher Netzwerkknoten, sein
und umfassen typischerweise viele oder alle der Elemente, die vorstehend
in Bezug auf den Computer 20 beschrieben sind, obwohl nur
Speichervorrichtungen 50a und 50b und deren zugeordnete
Anwendungsprogramme 36a und 36b in 2 dargestellt
worden sind. Die logischen Verbindungen, gezeigt in 2,
umfassen ein Local Area Network (LAN) 51 und ein Wide Area
Network (WAN) 52, die hier anhand eines Beispiels, und
nicht einschränkend,
angegeben sind. Solche vernetzten Umgebungen sind in den büroweiten
oder weltweiten Büro-Computer-Netzwerken, Intranets
und dem Internet üblich.
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Der
Computer 20 ist, wenner in der LAN-Netzwerkumgebung verwendet
ist, mit dem lokalen Netzwerk 51 über eine Netzwerkschnittstelle
oder einen Adapter 53 verbunden. Der Computer 20 kann,
wenn er in einer WAN Netzwerkumgebung verwendet ist, ein Modem 54,
eine drahtlose Verbindung, oder andere Einrichtungen zum Einrichten
von Kommunikationen über
das Wide Area Network 52, wie beispielsweise das Internet,
umfassen. Das Modem 54, das intern oder extern vorhanden
sein kann, ist mit dem Systembus 23 über eine serielle Anschluss-Schnittstelle 46 verbunden.
In einer vernetzten Umgebung können
Programmodule, gezeigt relativ zu dem Computer 20, oder
Bereiche davon, in einer entfernten Speichervorrichtung gespeichert
sein. Es wird ersichtlich werden, dass die Netzwerkverbindungen,
die dargestellt sind, beispielhaft sind, und andere Einrichtungen
bzw. Mittel zum Einrichten von Kommunikationen über das Wide Area Network 52 können verwendet
werden.
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II. LCD-Anzeigevorrichtungen
mit erhöhten
Pixel-Teilkomponenten-Dichten
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Computeranzeigevorrichtungen
sind zweidimensionale Vorrichtungen. Da Anzeigevorrichtungen normalerweise
in einer vertikalen Weise orientiert sind, werden, zur Vereinfachung,
die erste und die zweite Dimensionen einer Anzeigevorrichtung üblicherweise
als vertikale (y) und horizontale (x) Dimension jeweils bezeichnet.
Durch Drehen der physikalischen Anzeigevorrichtung können die
horizontale und die vertikale Dimension gegeneinander ausgetauscht
werden. Zu Zwecken der Erläuterung
werden die Verfahren und die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung
im Hinblick auf vertikale und horizontale Dimensionen erläutert. Allerdings
sollte verständlich
werden, dass die beschriebenen, beispielhaften Anzeigevorrichtungen,
gedreht werden können,
um die erwünschte
Verbesserung in der Auflösung
in der vertikalen Richtung, in der horizontalen Richtung und die
beschriebene Verbesserung in der Auflösung in der horizontalen Richtung,
in der vertikalen Richtung zu erreichen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, umfassen Pixel-Elemente üblicherweise
Rot-, Grün-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten. Die Lichtstärke jeder Pixel-Teilkomponenten kann
getrennt durch Auswählen
eines Lichtstärke-Steuerwerts,
der der bestimmten Pixel-Teilkomponenten zugeordnet ist, gesteuert
werden. In den meisten bekannten Vorrichtungen ist jede R, G, B-Pixel-Teilkomponente
in der Form rechtwinklig und ist dreimal höher als sie breit ist. Die
drei rechtwinkligen Pixel-Teilkomponenten bilden ein quadratisches
Pixel.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden R, G, B, Lichtstärkewerte
unabhängig
so gesteuert, um unterschiedliche Bereiche eines Bilds darzustellen.
Dies führt
zu einer Erhöhung
in der horizontalen, räumlichen
Auflösung
bis zu dreimal gegenüber
solchen herkömmlicher
Gestaltungstechniken, die das gesamte Pixel verwenden, um einen
einzelnen Bereich eines Bilds darzustellen.
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Allerdings
kann in Fällen,
bei denen die R-G-B-Elemente in vertikalen Streifen, wie in dem
Fall der herkömmlichen
LCD-Vorrichtung, dargestellt in 1, angeordnet
sind, eine Behandlung der Pixel-Teilkomponenten als getrennte Lichtstärkequellen
zu bestimmten Farbverzerrungen führen.
Z. B. können
nicht erwünschte rote
und/oder grüne
vertikale Streifen oder Umrandungen in einem angezeigten Bild sichtbar
sein. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, um die Sichtbarkeit von Farb-Artifakten
zu verringern, eingeführt
durch Behandeln von Pixel-Teilkomponenten als unabhängige Lichtquellen,
das gemeinsame, gestreifte RGB-Anzeigemuster gegen ein Muster ersetzt
werden, das die Position von Rot- und
Blau-Pixel-Teilkomponenten in alternierenden Reihen transponiert,
wie dies in 3 dargestellt ist. Reihe R1
der Anzeigevorrichtung 200 umfaßt eine Reihe von Pixel-Teilkomponenten,
die ein (R, G, B, R, G, B,...) Muster haben. Im Gegensatz dazu umfaßt Reihe
R2 eine Reihe von Pixel-Teilkomponenten, die ein (B, G, R, B, G,
R,...) Muster haben. In einer anderen Art und Weise ausgedrückt besitzen
die vertikal angrenzenden Pixel-Teilkomponenten 202 und 212 unterschiedliche
Farben (rot und blau), die vertikal angrenzenden Pixel-Teilkomponenten 204 und 214 haben
dieselbe grüne
Farbe und die vertikal angrenzenden Pixel-Teilkomponenten 206 und 216 haben
unterschiedliche Farben (blau und rot).
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Solche
Pixel-Teilkomponenten-Anordnungen können den Effekt von Farb-Artifakten durch
Beseitigen der angrenzenden, vertikalen Rot- und Blau-Pixel-Teilkomponenten-Streifen
verringern. Es sind diese angrenzenden, vertikalen Farbstreifen,
die rote und blaue Umrandungseffekte in einem Bild erzeugen können. Im
Gegensatz dazu, vertikale Streifen in denselben gefärbten Rot-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten
zu haben, besitzt die LCD-Vorrichtung 200 vertikale Streifen
von alternierenden Rot- und Blau-Pixel-Teilkomponenten.
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Die
vorstehenden Techniken eines Behandelns von Pixel-Teilkomponenten
als unabhängige
Lichtquellen können
zu einer wesentlichen Erhöhung
der räumlichen
Auflösung
in der Dimension senkrecht zu der Richtung der Streifen führen. Wenn
die Anzeigevorrichtung vertikale Streifen besitzt, ist dieses Verfahren
einer Erhöhung
der Bildauflösung
besonders nützlich
zum Gestalten von auf Latein basierenden Zeichen oder anderen Zeichen,
die stärker
auf vertikalen Zeichenmerkmalen, als auf horizontalen Zeichenmerkmalen,
beruhen. Wie vorstehend angefügt
ist, hängen
allerdings Kanji-Zeichen allgemein stark von horizontalen Zeichenmerkmalen
ab, im Gegensatz zu vertikalen Merkmalen. Dementsprechend ist es,
um die Lesbarkeit von Kanji-Zeichen zu erhöhen, wichtig, die vertikale
ebenso wie die horizontale Auflösung
zu erhöhen.
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In
verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird die Auflösung in der vertikalen Dimension
durch Erhöhen
der Anzahl von Pixel-Teilkomponenten
in dieser Dimension erhöht.
Zum Beispiel kann die Anzahl von Pixel-Teilkomponenten pro Einheitsabstand
in der Richtung parallel zu den Streifen in Bezug auf die herkömmliche
Anzeigevorrichtung, dargestellt in 1, verdoppelt
werden. Ein Beispiel einer solchen Anzeigevorrichtung ist in den 4A und 4B dargestellt.
Der Bereich einer LCD-Anzeigevorrichtung 320, gezeigt in 4B,
umfaßt
Reihen R1-R3 und Spalten C1-C4. Die Reihen R1-R3 stellen Abtastlinien
der Anzeigevorrichtung 320 dar, die senkrecht zu der vertikalen
Streifenbildung orientiert sind. Im Gegensatz dazu besitzen Anzeigevorrichtungen,
die eine horizontale Streifenbildung haben, vertikale Abtastlinien.
Jeder Bereich der LCD-Vorrichtung 320,
der einem einzelnen, vollständigen
Pixel mit Drei-Pixel-Teilkomponenten
in einer herkömmlichen
Anzeigevorrichtung entsprechen würde,
stellt anstelle davon zwei Pixel dar, die insgesamt sechs Pixel-Teilkomponenten
enthalten. Z. B. stellt 4A einen
solchen Bereich 300 einer Anzeigevorrichtung 320 dar,
der getrennt steuerbare Pixel-Teilkomponenten R1, G1, B1, R1, G2
und B2, angegeben durch die Bezugszeichen 302, 304, 306, 312, 314 und 316,
jeweils, umfaßt.
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Die
Pixel- und Pixel-Teilkomponenten-Anordnung der 4A und 4B führt zu Pixel-Teilkomponenten,
die ungefähr
1,5-mal höher
sind als sie breit sind. Mit anderen Worten ist das Seitenverhältnis der
Pixel-Teilkomponenten ungefähr 1,5:1.
Es ist anzumerken, dass die Seitenverhältnisse die Größe und die
relative Positionierung der Pixel-Teilkomponenten ungeachtet davon
beschreiben können,
ob die Anzeigevorrichtung vertikale oder horizontale Streifen besitzt.
Das erhöhte
Seitenverhältnis
der Pixel-Teilkomponenten der 4A und 4B besitzt
den Effekt einer Erhöhung
der Auflösung
in der vertikalen Richtung. Der sich ergebende Faktor, mit dem die
Auflösung
erhöht
wird, hängt
stark von der Art und Weise ab, in der die Pixel-Teilkomponenten 302, 304, 312, 314 und 316 gesteuert
werden, wie dies nachfolgend in größerem Detail beschrieben werden
wird. Wenn die Pixel- und Pixel-Teilkomponenten-Anordnung der 4A und 4B mit der
vorstehend diskutierten Technik einer Erhöhung der wahrgenommenen Auflösung in
der horizontalen Dimension kombiniert wird, können Zeichen mit einer erhöhten vertikalen
Auflösung
und einer erhöhten
horizontalen Auflösung
angezeigt werden.
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Die 4C und 4D zeigen
einen Bereich einer LCD-Vorrichtung 350, der Pixel-Teilkomponenten besitzt,
die ungefähr
1,5-mal höher
sind als sie breit sind, wie in dem Beispiel der 4A und 4B,
und zwar in Kombination mit einem Transponieren der Position der
Rot- und Grün-
Pixel-Teilkomponenten auf alternierenden Reihen, wie dies unter
Bezugnahme auf 3 beschrieben worden ist. Jeder
Bereich der Anzeigevorrichtung 350 der 4D,
der einem einzelnen, vollständigen
Pixel in herkömmlichen
LCD-Vorrichtungen entsprechen würde,
stellt anstelle davon zwei Pixel dar, die insgesamt sechs Pixel-Teilkomponenten
umfassen. Zum Beispiel umfaßt
der Bereich 330 der 4C Pixel-Teilkomponenten
R1, G1, B1, B2, G2, R2, bezeichnet durch die Bezugszeichen 332, 334, 336, 342, 344 und 346,
jeweils. Die Ausführungsform
der 4C und 4D kann
eine erhöhte
Auflösung
in der vertikalen und der horizontalen Richtung erzeugen, ebenso wie
eine Verringerung einige der Farb-Artifakte, die ansonsten erhalten
werden würden.
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In
anderen Ausführungsformen
wird die Auflösung
durch Verdreifachen der Anzahl von Pixel-Teilkomponenten in der
vertikalen Richtung erhöht.
Z. B. stellt in 5B jeder Bereich der Anzeigevorrichtung 450, der
einem einzelnen, vollständigen
Pixel in herkömmlichen
LCD-Vorrichtungen entsprechen würde,
anstelle davon drei Pixel dar, die insgesamt neun Pixel-Teilkomponenten
umfassen. Z. B. umfaßt
der Bereich 400 der 5A Pixel-Teilkomponenten
R1, G1, B1, R2, G2, B2, R3, G3, B3, bezeichnet durch die Bezugszeichen 402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416 und 418,
jeweils. Die Pixel und Pixel-Teilkomponenten-Anordnung der 5A und 5B führt zu Pixel-Teilkomponenten,
die quadratisch oder ungefähr
quadratisch sind, oder Seitenverhältnisse von ungefähr 1:1 haben.
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Die
Verdoppelung oder die Verdreifachung der Auflösung in der vertikalen Dimension
kann unter Verwendung einer existierenden Herstellgerätschaft
für Anzeigevorrichtungen
ausgeführt
werden, da sie nicht eine feinere Abstufung zwischen Pixel-Teilkomponenten
erfordert, als sie bereits in der horizontalen Dimension vorgefunden
wird.
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Spezifische
Beispiele zum Erhöhen
der Anzahl von Pixel-Teilkomponenten in der Richtung der Streifenbildung
der Anzeigevorrichtung mit Faktoren von zwei und drei sind angegeben
worden. Eine Erhöhung
der Pixel-Teilkomponenten-Dichte um Faktoren von zwei und drei besitzt
bestimmte Vorteile, wie beispielsweise Beibehalten im wesentlichen
quadratischer Bereiche der Anzeigevorrichtung und Beibehalten von
Pixel-Teilkomponenten-Höhen,
die mindestens so hoch sind wie sie breit sind, was ermöglicht,
dass bisher bekannte Herstellungstechniken zum Aufbauen dieser Anzeigevorrichtungen
angewandt werden können.
Allerdings erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Erhöhung der
Pixel-Teilkomponenten-Dichte um andere Faktoren, um so die Auflösung in
der Richtung parallel zu den Streifen zu verbessern.
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Jeder
Satz oder jede Triade von RGB-Pixel-Teilkomponenten, erzeugt durch
Erhöhen
der Anzahl von Pixel-Teilkomponenten in der Richtung parallel zu
der Streifenbildung, kann als ein getrenntes Pixel behandelt werden.
Eine solche Behandlung führt,
in dem Fall, bei dem die Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von
zwei erhöht
wird, zu nicht quadratischen Pixeln, die halb so hoch sind wie sie
breit sind. Um vollständig alle
der Pixel zu verwenden, erzeugt die Anzeige-Software ein Signal, das zweimal so
viele Lichtstärkewerte, die
den Pixel-Teilkomponenten
zugeordnet sind, enthält,
und überträgt es, als
dies dann benötigt
werden würde,
wenn die Pixel-Teilkomponenten-Dichte nicht um einen Faktor von
zwei erhöht
worden wäre. Ähnlich wird, wenn
die Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von drei erhöht wird,
die Anzahl von Leuchtstärkewerten
auch verdreifacht, wenn die Pixel-Teilkomponenten vollständig und
unabhängig
verwendet werden, um unterschiedliche Bereiche der Bilddaten darzustellen.
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III. Bilddaten-Kompression
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Die
große
Anzahl von Lichtstärkewerten,
die in dem Steuersignal für
Anzeigevorrichtungen übertragen werden,
wie beispielsweise solche, die in den 4A–5B dargestellt
sind, können
Bandbreiten-Probleme in einigen Systemen darstellen. Das bedeutet,
dass einige Systeme nicht in der Lage sein können, eine solche große Anzahl
von unabhängigen
Lichtstärkewerten
während
der Zeit, die für
jede Aktualisierung der Anzeigevorrichtung verfügbar ist, zu erzeugen und zu übertragen.
Zusätzlich
nehmen, wie vorstehend diskutiert ist, viele existierende Bildverarbeitungsanwendungen
an, dass die Pixel quadratisch sind. Es können viele Unzulänglichkeiten
oder Komplexitäten
vorhanden sein, die der Verwendung von nicht quadratischen Pixeln
bei solchen Anwendungen zugeordnet sind.
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Um
die begrenzten Bandbreite-Eigenschaften von vielen existierenden
Computersystemen zu kompensieren, beziehen sich Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auf ein Kompensieren der Lichtstärkewerte,
die den Pixel-Teilkomponenten
von Anzeigevorrichtungen zugeordnet sind, die erhöhte Pixel-Teilkomponenten-Dichten
haben. Die Datenkompression beeinträchtigt einen Teil der Auflösung beim
Austausch zum Verringern der Datenübertragungserfordernisse, um
Bilder zu gestalten.
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In
Systemen, die zum Verarbeiten und Übertragen von dem Doppelten
oder dem Dreifachen der Anzahl von Videosteuersignalen geeignet
sind, die ansonsten beim Nichtvorhandensein von erhöhten Pixel-Teilkomponenten-Dichten
benötigt
werden würden,
kann jeder Satz, oder jede Triade, von RGB-Pixel-Teilkomponenten als ein unabhängiges Pixel
ohne die Verwendung der Datenkompressionstechniken, die hier offenbart sind,
behandelt werden. Allerdings werden, wenn eine Bilddatenkompression
vorteilhaft sein kann, Sätze
von Pixeln zusammen für
Steuerzwecke gruppiert.
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Z.
B. können
in den 4A–4D, wo
die Pixel-Teilkomponenten-Dichte in der vertikalen Dimension verdoppelt
ist, zwei Sätze
von vertikal angrenzenden RGB-Pixel-Teilkomponenten zusammen gruppiert
werden, um ein Paar von angrenzenden Pixeln zu bilden, die hier
als ein „Steuerelement" bezeichnet werden.
Z. B. sind der Bereich 300 der 4A und
der Bereich 400 der 5A Beispiele
von Steuerelementen. In einer solchen Ausführungsform belegt jedes Paar
von Pi xeln einen im wesentlichen quadratischen Bereich der Anzeigevorrichtung
und entspricht in der Größe einem
einzelnen Pixel einer herkömmlichen
Anzeigevorrichtung. Obwohl das Steuerelement aus angrenzenden Pixeln
bestehen kann, können
Steuerelemente allgemein aus zwei oder mehr Pixeln bestehen, ungeachtet
davon, ob die Pixel angrenzend zueinander liegen.
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Für Datenkompressionszwecke
wird, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die Luminanz, erzeugt durch die Pixel-Teilkomponenten
in jedem Steuerelement, unter Verwendung eines einzelnen Rot-Lichtstärkewerts,
eines einzelnen Grün-Lichtestärkewerts,
eines einzelnen Blau-Lichtstärkewerts
und eines Bias-Werts gesteuert. Der Bias-Wert zeigt an, wie die
Lichtenergie, spezifiziert durch die R-, G- und B-Lichtstärkewerte,
zwischen dem oberen Pixel und dem unteren Pixel des Steuerelements
verteilt oder differenziell angewandt werden sollte. Der Bias-Wert
zeigt, z. B., an, ob die Luminanz gleichmäßig zwischen dem oberen und
dem unteren Pixel verteilt sein sollte oder ob sie durch einen spezifizierten
Faktor zu dem oberen oder dem unteren Pixel gewichtet sein sollte.
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Die
Möglichkeit
einer Vorspannung hängt
von der spezifizierten Lichtstärke
jeder Farbkomponenten ab. Dementsprechend wird, in dem Fall, bei
dem unterschiedliche Farbkomponenten unterschiedlichen Lichtstärkewerten
zugeordnet werden, die Möglichkeit
für eine
Vorspannung für
jede der R-, G- und B-Komponenten
unterschiedlich sein. Ein mittleres Grau bietet eine große Möglichkeit
für eine
Vorspannung, da R-, G- und B-Lichtstärkewerte jeweils an deren mittlerem
Bereichspunkt liegen. Dies ermöglicht
für eine
Pixel-Teilkomponente, in einem Steuerelement, das ein Paar von Pixeln
umfaßt,
das jeweils R-, G- und B- Pixel-Teilkomponenten
besitzt, dass es vollständig
eingeschaltet wird und dass die entsprechenden Pixel-Teilkomponenten
in dem anderen Pixel in dem Steuerelement vollständig auszuschaltet werden,
falls dies erwünscht
ist, ohne die gesamte Energieabgabe zu beeinflussen.
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Um
die Verwendung der Bandbreite, die zum Senden von Lichtstärkewerte
zu der Anzeigevorrichtung verfügbar
ist, zu optimieren, kann die Anzahl von Bits, umfaßt in den
Rot-, Grün-
und Blau-Lichtstärkewerten und
deren Bias-Wert im Hinblick auf empirische Beobachtungen, die sich
auf die Wahrnehmung von Farben durch Personen beziehen, ausgewählt werden.
Allgemein nehmen die meisten Per sonen grünes Licht viel besser als rotes
oder blaues Licht wahr. Studien haben gezeigt, dass, allgemein,
die gesamte, wahrgenommene Lichtstärke einer Lichtquelle, die
rotes, grünes
und blaues Licht derselben Lichtstärke abgibt, ungefähr 60% der
wahrgenommenen Lichtstärke
beträgt,
die dem grünen
Licht zugeordnet ist, 30% des roten Lichts und 10% des blauen Lichts
beträgt.
Aus diesem Grund ist die Tendenz vorhanden, dass Personen Unterschiede
in Grün-Lichtstärkewerten
viel besser als Unterschiede in Rot- oder Blau-Lichtstärkewerten
unterscheiden.
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In
vielen herkömmlichen
Computersystemen wird die Lichtstärke der R-, G- und B-Pixel-Teilkomponenten
unter Verwendung eines Steuersignals gesteuert, das 8, 16 oder 24
Bits pro Pixel umfaßt.
Ein Vielfaches von 8 Bits wird häufig
in Steuersignalen verwendet, um effizient die Datenkapazität von Datenworten,
verwendet dazu, solche Signale zu übertragen, zu verwenden. Herkömmliche
Systeme, die insgesamt acht Bits verwenden, um die Lichtstärkewerte
von Rot-, Grün-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten
eines einzelnen Pixels zu spezifizieren, ordnen normalerweise drei
Bits zum Spezifizieren des Rot-Lichtstärkewerts, drei Bits zum Spezifizieren
des Grün-Lichtstärkewerts
und zwei Bits zum Spezifizieren des Blau-Lichtstärkewerts zu. Herkömmliche
Systeme, die insgesamt sechzehn Bits verwenden, um die Lichtstärkewerte
von Rot-, Grün-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten zu spezifizieren, ordnen normalerweise
fünf Bits
zum Spezifizieren des Rot-Lichtstärkewerts,
sechs Bits zum Spezifizieren des Grün-Lichtstärkewerts und fünf Bits
zum Spezifizieren des Blau-Lichtstärke-Werts zu.
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Um
die Anzeige einer extrem großen
Zahl unterschiedlicher Farben zu unterstützen, verwenden einige herkömmliche
Computersysteme, die viele Personal-Computerumfassen, 24 Bits, um die Lichtstärkewerte
von Rot-, Grün-
und Blau-Pixel-Teilkomponenten
zu spezifizieren, die ein einzelnes Pixel bilden. In solchen Systemen
werden acht der vierundzwanzig verfügbaren Bits gewöhnlich dazu
vorgesehen, den Lichtstärkewert
jeder der Rot-, Grün-
und Blau- Pixel-Teilkomponenten
zu spezifizieren.
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Die
Zuordnung von Bits, die üblicherweise
verwendet wird, um die Lichtstärkewerte
der Pixel-Teilkomponenten in herkömmlichen Systemen zu spezifizieren,
ist in Tabelle 1 dargestellt:
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Unter
Verwendung von weniger Bits, als sie herkömmlich in den Beispielen, angegeben
in Tabelle 1, verwendet sind, um den Satz der RGB-Lichtstärkewerte
darzustellen, und Zuordnen der nicht benutzten Bits zur Verwendung
als den Bias-Wert,
kann eine Anzeigevorrichtung, die eine erhöhte Pixel-Teilkomponenten-Dichte
besitzt, unter Verwendung von Steuersignalen gesteuert werden, die
nicht mehr Daten erfordern, die übertragen
werden müssen.
Natürlich
geht zu Lasten einer Durchführung
einer solchen Datenkompression oftmals der Verlust einer bestimmten,
räumlichen
oder Farbauflösung
in dem gestalteten Bild.
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In
der vorstehend beschriebenen Art und Weise kann eine Anzeigevorrichtung,
die zwei Pixel in jedem Steuerelement besitzt, unter Verwendung
eines Signals mit 8-Bits gesteuert werden, wobei zwei Bits für den R-Lichtstärkewert,
zwei Bits für
den G-Lichtstärkewert,
zwei Bits für
den B-Lichtstärkewert
und zwei Bits für den
Bias-Wert verwendet werden. In dem Fall, bei dem 16 Bits pro Steuerelement
verfügbar
sind, können
vier Bits, um den Rot-Lichtstärkewert
zu spezifizieren, sechs, um den Grün-Lichtstärkewert zu spezifizieren, vier, um
den Blau-Lichtstärkewert
zu spezifizieren und zwei Bits, um den Bias-Wert zu spezifizieren,
verwendet werden. In dem Fall einer Schnittstelle mit 24-Bit können acht
Bits, um den Rot-Leuchtstärkewert
zu spezifizieren, acht, um den Grün-Leuchtstärkewert zu spezifizieren, sechs,
um den Blau-Leuchtstärkewert
zu spezifizieren und zwei Bits, um den Bias-Wert zu spezifizieren,
verwendet werden.
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Diese
Verhältnisse
favorieren eine Umordnung der Blau- und/oder Leuchtstärkesteuerbits
zur Verwendung als Bias-Wert-Bits, da Personen weniger empfindlich
für unterschiedliche
Intensitätsniveaus
dieser Farben als für
unterschiedliche Grün-Intensitätsniveaus
sind. Allerdings sind alternative Zuordnungen von Steuerbits zu
Lichtstärke-
und Bias-Werten auch möglich.
Z. B. verwenden andere Ausfüh rungsformen
der Erfindung drei Bits, um einen weiteren Bereich von Lichtstärke-Bias-Werten zu unterstützen. Noch
andere Ausführungsformen
verwenden sechs Bias-Bits, so dass das Vorspannen bzw. Biasing jedes
Paars von Rot-, Grün- und
Blau-Pixel-Teilkomponenten unabhängig
gesteuert werden kann. In einer Bias-Steuersignal-Ausführungsform mit 6-Bit stellt
jedes Paar von Bias-Bits ein separates Rot-, Grün- oder Blau-Bias-Signal dar.
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Ein
Bias-Wert mit zwei Bits kann anzeigen, ob ein Vorspannen angewandt
werden soll oder nicht, und ob der obere oder untere RGB-Satz für die Ausgabe
des überwiegenden
Anteils der Lichtenergie von dem Pixelelement verantwortlich sein
sollte. Z. B. zeigt, in einer beispielhaften Ausführungsform,
ein Bias-Steuersignalwert
00 an, dass die Lichtenergie gleichmäßig zwischen den oberen und
unteren Pixeln verteilt sein sollte, ein Bias-Steuersignalwert 10
zeigt an, dass die Lichtenergie nach unten vorgespannt sein sollte,
so dass das untere Pixel mehr Licht als das obere Pixel ausgibt,
und ein Bias-Steuersignalwert von 01 zeigt an, dass die Lichtenergie
nach oben vorgespannt sein sollte, so dass das obere Pixel mehr
Licht als das untere Pixel ausgibt.
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Lichtstärke-Steuertechniken
der vorliegenden Erfindung, die die Verwendung von gesonderten R-,
G-, B-Lichtstärkewerten
einsetzen, in Verbindung mit einem Bias-Wert, können dazu verwendet werden,
Pixel-Elemente zu steuern, die drei oder mehr Sätze von R-, G- und B-Lichtstärkewerten
aufweisen. Ein solches Steuerverfahren ist besonders gut bei Anwendungen
geeignet, wo die Pixel-Teilkomponenten-Dichte
in der vertikalen Dimension verdreifacht worden ist, so dass die
individuellen RGB-Pixel-Teilkomponenten quadratisch sind und vertikale
und horizontale Dimensionen gleich zu 1/3 der Breite eines Pixels
haben. In solchen Ausführungsformen
können
drei vertikal angrenzende Pixel zusammen gruppiert werden, um ein
einzelnes, quadratisches Steuerelement zu bilden.
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In
einer solchen Ausführungsform,
bei der das Steuerelement drei Sätze
von RGB- Pixel-Teilkomponenten umfaßt, wird ein 3-Bit-Bias-Steuersignal
verwendet. Das 3-Bit-Bias-Signal unterstützt eine Zahl von unterschiedlichen
Lichtstärke-Energie-Verteilungen,
die groß genug
sind, dass eine angemessene Benutzung der verfügbaren, vertikalen Auflösung, entsprechend
zu den drei vertikal angrenzenden Pixeln, erhalten werden kann.
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Die
Werte der Bias-Bits kann durch Abtasten von Bilddaten so abgeleitet
werden, dass der vertikale Abstand zwischen vertikal angrenzenden
Abtastungen gleich zu der Höhe
der Pixel-Teilkomponenten ist. Um die Bias-Bits auszuwählen, werden
zuerst die zwei (oder drei) erwünschten
RGB-Lichtstärkewerte
zusammen gemittelt, und zwar Komponentenweise, und jede Farbe wird
auf den geeigneten Pegel für
die Anzeigevorrichtung quantisiert. Diese Mittelung der RGB-Lichtstärkewerte
entspricht dem gewünschten
Gesamtlicht für
das Steuerelement. Als nächstes
wird das gesamte Licht, das in dem Steuerelement erzeugt werden
würde,
für jede
mögliche
Bias-Bit-Einstellung berechnet und mit der gemittelten, erwünschten
Ausgabe für
das Steuerelement verglichen. Diese Steuerelement-Ausgaben sind Muster,
die aus zwei mal drei Emittern oder aus drei mal drei Emittern,
wie dies hier offenbart ist, bestehen. In einer Ausführungsform
werden die Bias-Bits so ausgewählt,
um das Quadrat des euklidischen Abstands zwischen der gemittelten,
erwünschten
Steuerelement-Ausgabe und der tatsächlichen Steuerelement-Ausgabe
zu minimieren. Andere Fehler-Metriken können auch verwendet werden,
einschließlich
solcher, die für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet unter Betrachtung der
Erfindung, wie sie hier offenbart ist, ersichtlich werden.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
können
die Ergebnisse der die Auflösung
erhöhenden
Filterung als ein 8-Bit-Wert pro Steuerelement quantisiert werden.
In dieser Ausführungsform
wird die vertikale Pixel-Teilkomponenten-Dichte (und die entsprechende
Rate einer Abtastung) um einen Faktor von zwei erhöht. Demzufolge
werden zwei 8-Bit gefilterte RGB-Werte in ein 8-Bit-Signal, umfassend
die RGB-Lichtstärkewerte und
den Bias-Wert, umgewandelt. Diese Umwandlung kann über eine
Durchsichtstabelle, unter Verwendung von Techniken, die für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, unter Betrachtung
der Erfindung, die hier offenbart ist, vorgenommen werden. Falls
die Durchsichtstabelle in einer Software durch das Betriebssystem
ausgeführt
ist, erfordert dies keinen großen
Berechnungsumfang. Alternativ kann die Durchsichtstabelle in einer
Hardware in einer Videokarte ausgeführt werden.
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IV. Beispiele von Zeichen
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Die 6 und 7 stellen
qualitativ die erhöhte
Auflösung
dar, die oft durch Anzeigen von Bildern gemäß der Erfindung erhalten werden
kann. Die Zeichen der 6 und 7 sind solche,
die durch unabhängiges
Steuern jedes Pixels, im Gegensatz zu einer Verwendung der Datenkompressionstechniken
der Erfindung, mit den Bias-Werten, erzeugt werden können. Die
Zeichen, dargestellt in den 6 und 7,
sind als Beispiel, und nicht als Einschränkung, dargestellt. Die Ergebnisse
irgendeines besonderen Gestaltungsvorgangs wird von vielen Faktoren
abhängen,
einschließlich
der Größe der Pixel-Teilkomponenten,
den Abtast- und Filtervorgängen,
die verwendet werden, usw.
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6 stellt
verschiedene Darstellungen des japanischen Zeichen „Utsu" dar, das dahingehend
angesehen wird, dass es die komplexesten Kanji-Zeichen sind. Die
Zeichen der 7 stellen dar, wie eine nur
als Kontur gestaltete Bitliste unter unterschiedlichen Zeichensatzgrößen und
unter unterschiedlichen Pixel-Teilkomponenten-Dichten,
sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Dimension, gestaltet
werden kann.
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Ein
Satz von Zeichen 130 wird mit einem 9-Punkt-Typ angezeigt
und entspricht einer LCD-Anzeigevorrichtung, die 88 dpi (d. h.,
88 volle Pixel pro Inch) besitzt. Das Zeichen 130a wird
unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung mit Pixel-Teilkomponenten,
die dreimal so hoch sind wie sie breit sind, oder mit anderen Worten
ohne erhöhte
Pixel-Teilkomponenten-Dichte, gestaltet. Das Zeichen 130b wird
unter Verwendung derselben Anzeigevorrichtung angezeigt, allerdings
mit einer Erhöhung
in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von zwei. Das
Zeichen 130c wird mit einer Erhöhung in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte
mit einem Faktor von drei, verglichen mit demjenigen des Zeichens 130a,
angezeigt.
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Ein
Satz von Zeichen 132 wird mit einem 9-Punkt-Typ angezeigt
und entspricht einer LCD-Anzeigevorrichtung, die 106 dpi besitzt.
Das Zeichen 132a wird unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung
mit Pixel-Teilkomponenten gestaltet, die dreimal so hoch sind wie
sie breit sind. Das Zeichen 132b wird unter Verwendung
derselben Anzeigevorrichtung angezeigt, allerdings mit einer Erhöhung in
der Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von zwei. Das Zeichen 132c wird
mit einer Erhöhung
in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von drei, verglichen
mit derjenigen des Zeichens 132a, angezeigt. Ein Satz von Zeichen 134 wird
mit einem 9-Punkt-Typ angezeigt und entspricht einer LCD-Anzeigevorrichtung,
die 88 dpi besitzt. Das Zeichen 134a wird unter Verwendung einer
Anzeigevorrichtung mit Pixel-Teilkomponenten gestaltet, die dreimal
so hoch sind wie sie breit sind. Das Zeichen 134b wird
unter Verwendung derselben Anzeigevorrichtung angezeigt, allerdings
mit einer Erhöhung
in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte
um einen Faktor von zwei. Das Zeichen 134c wird mit einer
Erhöhung
in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von drei verglichen
mit derjenigen des Zeichens 134a angezeigt.
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Ein
Satz von Zeichen 136 wird mit einem 6-Punkt-Typ angezeigt
und entspricht einer LCD-Anzeigevorrichtung, die 106 dpi besitzt.
Das Zeichen 136a wird unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung
mit Pixel-Teilkomponenten gestaltet, die dreimal so hoch sind wie
sie breit sind. Das Zeichen 136b wird unter Verwendung
derselben Anzeigevorrichtung angezeigt, allerdings mit einer Erhöhung in
der Pixel-Teilkomponenten-Dichtung um einen Faktor von zwei. Das
Zeichen 136c wird mit einer Erhöhung in der Pixel-Teilkomponenten-Dichte
um einen Faktor von drei, verglichen mit derjenigen des Zeichens 136a,
angezeigt.
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7 stellt
verschiedene Kanji-Zeichen dar, wie sie dann erscheinen können, wenn
sie entsprechend der Erfindung angezeigt werden. Die Reihe 140 umfaßt Zeichen,
die einer LCD-Anzeigevorrichtung entsprechen, die 88 dpi besitzt
und bei der die herkömmliche
Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von zwei erhöht worden
ist. Die Reihe 142 umfaßt Zeichen, die einer LCD-Anzeigevorrichtung
entsprechen, die 106 dpi besitzt und bei denen die herkömmliche
Pixel-Teilkomponenten-Dichte um einen Faktor von zwei erhöht worden
ist. Die Reihe 144 stellt die Zeichen der Reihe 140 dar,
die mit einer Pixel-Teilkomponenten-Dichte,
erhöht um
einen Faktor von drei, im Gegensatz zu zwei, angezeigt worden ist. Ähnlich stellt
Reihe 146 die Zeichen der Reihe 142 dar, die mit
einer Pixel-Teilkomponenten-Dichte, erhöht um einen Faktor von drei,
im Gegensatz zu zwei, angezeigt worden ist.
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Wie
anhand dieser Beispiele der gestalteten Zeichen gesehen werden kann,
kann die Verbesserung in der Lesbarkeit und in der Auflösung dynamisch
sein, wenn die Zeichen komplex sind und stark auf horizontalen Merkmalen
beruhen.
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Die
vorliegende Erfindung kann in anderen, spezifischen Formen ausgeführt werden,
ohne deren Gedanke oder deren wesentlichen Charakteristika zu verlassen.
Die beschriebenen Ausführungsformen
werden in jeglicher Hinsicht nur als er läuternd, und nicht als einschränkend, angesehen.
Der Schutzumfang der Erfindung wird deshalb durch die beigefügten Ansprüche, im
Gegensatz zu der vorstehenden Beschreibung, angegeben.