DE60031371T2 - Verfahren zur leistungspegelsteuerung eines anzeigegeräts und vorrichtung dafür - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leistungspegelsteuerung einer Anzeigevorrichtung und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung eng auf eine Art von Videoverarbeitung zur Verbesserung der Bildqualität von Bildern, die auf Anzeigen wie Plasma-Anzeigetableaus (PDP) und allen Arten von Anzeigen angezeigt werden, die auf dem Prinzip der Impulstastmodulation (Impulsbreitenmodulation) von Lichtemission beruhen.
  • Hintergrund
  • Obwohl Plasma-Anzeigetableaus seit vielen Jahren bekannt sind, erfahren sie ein wachsendes Interesse bei Fernsehgeräte-Herstellern. Tatsächlich macht es diese Technologie nun möglich, große flache Bildtableaus mit begrenzter Tiefe ohne Bildwinkelbeschränkungen zu erzielen. Die Anzeigen können viel größer sein als die klassischen Kathodenstrahl-Bildröhren es je ermöglicht hätten.
  • Wenn man die letzte Generation von europäischen Fernsehgeräten betrachtet, so ist viel Arbeit geleistet worden, um ihre Bildqualität zu verbessern. Demzufolge besteht eine strenge Forderung darin, dass ein in einer neuen Technologie wie der Plasma-Anzeigetechnologie gebautes Fernsehgarät ein Bild liefern muss, das so gut oder besser als bei der alten Standard-Technologie ist.
  • Ein wichtiges Qualitätskriterium für ein Videobild ist der Weißspitzen-Verbesserungsfaktor (PWEF). Der Weißspitzen-Verbesserungsfaktor kann als das Verhältnis zwischen dem Weißspitzen-Helligkeitspegel zu der Helligkeit eines homo genen weißen Halbbildes/Vollbildes definiert werden. Auf Kathodenstrahlröhren beruhende Anzeigen haben PWEF-Werte bis hinauf zu 5, aber gegenwärtige Plasma-Anzeigetableaus (PDP) haben PWEF-Werte von nur etwa 2. Unter diesem Aspekt ist die Bildqualität von PDPs nicht die beste, und es müssen Anstrengungen unternommen werden, um diese Situation zu verbessern.
  • Ein Plasma-Anzeigetableau (PDP) verwendet eine Matrixgruppe von Entladungszellen, die nur „EIN" oder „AUS" sein können. Anders als bei einem CRT- oder LCD-Bildschirm, in dem die Graustufen durch analoge Steuerung der Lichtemission ausgedrückt werden, steuert ein PDP die Graupegel durch Modulieren der Zahl von Lichtimpulsen pro Vollbild (Halteimpulse). Diese Zeitmodulation wird im Auge über eine Dauer integriert, die der Ansprechzeit des Auges entspricht.
  • Aus JP-A-0 625 9034 ist ein Verfahren zur Anzeige von Halbtonbildern in Anzeigetableaus (z.B. PDP) bekannt, bei dem drei verschiedene Helligkeitsmoden zur Ansteuerung der Anzeige verwendet werden. Von einem Videobild wird der durchschnittliche Bildpegel bestimmt, und dieser Wert dient zur Auswahl der Helligkeitsmode für die Anzeige des Bildes. Wahlweise können diese drei verschiedenen Helligkeitsmoden verfeinert werden, indem verschiedene Gamma-Korrekturkurven verwendet werden.
  • Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Leistungspegelsteuerung aufzuzeigen, die zu einer Erhöhung des Weißspitzen-Verbesserungsfaktors führt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik vor, die den PWEF einer PDP durch Erhöhung der Zahl von verfügbaren Leistungspegelmoden in Zahl und Umfang verbessert. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für größere Weißspitzen-Helligkeitswerte in Plasmaanzeigen notwendigerweise mehr Halteimpulse erforderlich sind. Andererseits entsprechen mehr Halteimpulse einer höheren Leistungsaufnahme des PDP. Die Lösung ist ein Steuerverfahren, das mehr oder weniger Halteimpulse als Funktion von Durchschnitts-Bildleistung erzeugt, d.h. es schaltet zwischen verschiedenen Moden mit verschiedenen Leistungspegeln. Zur Klarheit sei bemerkt, dass der Leistungspegel einer gegebenen Mode hier als Zahl von Halteentladungen definiert wird, die für einen Videopegel von 100 IRE (Institute of Radio Engineers) aktiviert werden. Darin bezeichnet die relative Einheit 100 IRE den Videosignalpegel für die volle weiße Farbe. Der verfügbare Bereich von Leistungspegelmoden ist annähernd gleich dem PWEF. Für Bilder mit relativ niedriger Bildleistung, d.h. einer Menge von Pixeln mit verhältnismäßig niedrigem Helligkeitswert, wird eine Mode gewählt, die einen späteren hohen Leistungspegel hat, um die verschiedenen Videopegel zu erzeugen, weil die gesamte Leistungsaufnahme aufgrund einer großen Menge von Pixeln mit geringem Helligkeitswert begrenzt wird. Für Bilder mit verhältnismäßig hoher Bildleistung, d.h. einer Menge von Pixeln mit verhältnismäßig hohem Helligkeitswert, wird eine Mode gewählt, die einen späteren niedrigen Leistungspegel hat, um die verschiedenen Videopegel zu erzeugen, weil die gesamte Leistungsaufnahme aufgrund der großen Menge von Pixeln mit hohem Helligkeitswert hoch ist.
  • Die Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Leistungspegelsteuerung in einer Anzeigevorrichtung wie im Anspruch 1 beansprucht.
  • Im Gegensatz zu Kathodenstrahlröhren, bei denen das Schalten analog zwischen einer kontinuierlichen und im Prinzip unbegrenzten Zahl von Moden erfolgt, ist das Schalten in PDPs diskret. Durch Einführen eines hystereseähnlichen Schaltverhaltens der Leistungspegelmoden wird ein Schwanken zwischen zwei Leistungspegelmoden mit durch Bildrauschen verursachten wahrnehmbaren Unterschieden der Helligkeit vermieden.
  • Vorteilhafterweise werden zusätzliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in den entsprechenden Unteransprüchen offenbart.
  • Die Erfindung besteht ferner aus einer geeigneten Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 5.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden in der nachfolgenden Beschreibung in größeren Einzelheiten erklärt. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Darstellung zur Erklärung des Unterfeld-Konzepts eines PDP;
  • 2 zwei verschiedene Unterfeldorganisationen, um das Schaltkonzept zwischen verschiedenen Leistungspegelmoden zur Weißspitzenverbesserung zu veranschaulichen;
  • 3 eine zur Leistungspegel-Schaltsteuerung verwendete Hysteresekurve; und
  • 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Ausführungsbeispiele
  • Au dem Gebiet der Videoverarbeitung ist eine 8-Bit-Darstellung eines Helligkeitspegels allgemein üblich. In diesem Fall wird jeder Videopegel durch eine Kombination der folgenden 8 Bits dargestellt:
    20 = 1, 21 = 2, 22 = 4, 23 = 8, 24 = 16, 25 = 32, 26 = 64, 27 = 128
  • Um ein solches Kodierschema mit der PDP-Technologie zu realisieren, wird die Vollbildperiode FP in 8 Unterperioden unterteilt, die sehr oft auch als Unterfelder bezeichnet werden, von denen jede einem der 8 Bits entspricht. Die Dauer der Lichtemission für das Bit 21 = 2 ist doppelt so groß wie die für das Bit 20 = 1 und so weiter. Bei einer Kombination dieser 8 Unterperioden können 256 verschiedene Graustufen gebildet werden. Zum Beispiel hat die Graustufe 92 daher das entsprechende digitale Codewort %1011100. Es sei bemerkt, dass bei der PDP-Technologie die Unterfelder jeweils aus einer entsprechenden Zahl von kleinen Impulsen gleicher Amplitude und gleicher bestehen. Ohne Bewegung integriert das Auge des Betrachters über etwa einer Vollbildperiode FP alle Unterperioden und hat den Eindruck des richtigen Graupegels. Die oben erwähnte Unterfeldorganisation ist in 1 dargestellt. Es sei bemerkt, dass 1 insofern vereinfacht ist, dass die Zeitperioden zum Adressieren der Plasmazellen und zum Löschen der Plasmazellen nach dem Adressieren (Abtasten und Halten) nicht explizit dargestellt sind. Sie sind jedoch für jedes Unterfeld in der Plasma-Anzeigetechnologie vorhanden, was dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist. Diese Zeitperioden sind obligatorisch und konstant für jedes Unterfeld.
  • Wenn alle Unterfelder aktiviert werden, hat die Beleuchtungsphase eine relative Dauer von 255 relativen Zeiteinheiten. Der Wert von 255 ist gewählt worden, um die Verwendung der oben erwähnten 8-Bit-Darstellung des Helligkeitspegels oder RGB-Daten weiterbenutzen zu können, die für PDPs benutzt werden. Das zweite Unterfeld in 1 hat zum Beispiel eine Dauer von zwei relativen Zeiteinheiten. Auf dem Gebiet der PDP-Technologie wird die relative Dauer eines Unterfeldes oft auch als das „Gewicht" eines Unterfeldes bezeichnet, und dieser Ausdruck wird auch nachfolgend verwendet.
  • Eine leistungsfähige Weißspitzen-Verbesserungs-Steuerschaltung erfordert eine hohe Anzahl von diskreten Leistungspegelmoden zum Zuordnen der 8-Bit-Worte von Videosignalpegeln (RGB-, YUV-Signale) zu entsprechenden Unterfeld-Codeworten. Die Schaltung erfolgt zwischen den verschiedenen Leistungspegelmoden. In dieser Erfindung wird die Zahl von diskreten Leistungspegeln durch Hinzufügen von mehr Freiheitsgraden erhöht, d.h. durch Verwendung einer dynamischeren Steuerung von Unterfeldern.
  • Die Erfindung schlägt die Verwendung eines oder mehrerer der folgenden Prozesse vor, um eine dynamische Unterfeldsteuerung vorzusehen;
    • 1. Dynamische Zahl von Unterfeldern. Dies bedeutet, dass für die höheren Leistungspegelmoden (ausgewählt für Bilder mit niedrigerer Durchschnittsleistung) weniger Unterfelder verwendet werden, wodurch die erforderliche Zeit zum Adressieren und Löschen vermindert wird, was mehr Zeit für die Erzeugung von Halteimpulsen erlaubt.
    • 2. Dynamische Unterfeldarten. Dies bedeutet, dass für einige Leistungspegelmoden einige Felder zu einem Bit-Zeilen-Wiederholungs-Unterfeld zusammenstürzen können, was nur die Hälfte an Zeit zum Adressieren erfordert. Wiederum wird mehr Zeit für die Erzeugung von Unterfeldmoden verfügbar. Das Konzept der Bit-Zeilen-Wiederholungs-Unterfelder wird in Einzelheiten in EP 0 874 349 erklärt. Die Idee hinter diesem Konzept besteht darin, für einige als allgemeine Unterfelder bezeichnete Unterfelder die Zahl von zu adressierenden Zeilen durch Zusammengruppieren von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen zu vermindern. So werden einige Unterfelder als allgemeine Unterfelder definiert. Ein Beispiel wird unten für eine Unterfeldorganisation mit zwölf Unterfeldern angegeben. Die unterstrichenen Werte sind die allgemeinen Unterfelder. 1-2-4-5-8-10-15-20-30-40-50-70 In diesem Fall sind die Unterfeld-Codeworte von zwei Pixelwerten von zwei Pixeln in zwei aufeinanderfolgenden Zeilen an derselben Position identisch für die allgemeinen Unterfelder, aber sie können für die verbleibenden spezifischen Unterfelder verschieden sein. Ein Beispiel ist unten für die Pixelwerte 36 und 51 gegeben, die sich an derselben Position in zwei aufeinanderfolgenden Zeilen befinden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Kodierung dieser Werte, wie unten gezeigt ist. Es sei bemerkt, dass in Klammern die entsprechenden Codes für die sechs allgemeinen Unterfelder angegeben sind.
      Figure 00080001
      Aus dieser Liste ist ersichtlich, welche Codeworte genommen werden können, um die identischen Codeworte in Bezug auf die allgemeinen Unterfelder zu haben. Diese entsprechenden Paare von Codeworten sind nachfolgend aufgeführt:
      Figure 00080002
    • 3. Dynamische Unterfeld-Positionierung. Dies bedeutet, dass die Position der Unterfelder innerhalb eines Video-Vollbildes auch variabel ist. Dies erlaubt mehr Freiheit zum Bilden eines Vollbildes aus den diskreten Unterfeldern.
    • 4. Dynamische Unterfeld-Vor-Skalierung. Dies bedeutet, dass der höchste Videopegel von 100 IRE nicht immer mit demselben digitalen Wert kodiert wird, z.B. 255. Wenn zum Beispiel 100 IRE auf einen unterschiedlichen kleineren Wert vor-skaliert wird, zum Beispiel 240, wird die Bildleistung um denselben Faktor vermindert, d.h. 240/255.
    • 5. Dynamische Unterfeldgewichte. Dies bedeutet, dass das einem gegebenen Unterfeld zugeordnete Gewicht sich ändern kann. Dies ist der normale Fall, wenn eine verschiedene Zahl von Unterfeldern verwendet wird, aber es ist auch möglich, zwei verschiedene Leistungspegelmoden mit derselben Zahl von Unterfeldern zu haben, wahrscheinlich mit unterschiedlicher Unterfeld-Vor-Skalierung, aber mit einer verschiedenen Kodierung und somit einer verschiedenen Unterfeld-Wichtung. Ein Beispiel für dieses wird nachfolgend angegeben: Mode 10.1: 1-2-4-8-16-32-48-48-48-48 Mode 10.2: 1-2-4-8-16-32-32-32-32-32 In diesem Beispiel sind die Gewichte des siebten bis zehnten Unterfeldes für die beiden Moden verschieden.
    • 6. Dynamischer Unterfeld-Gewichtsfaktor. Der Unterfeld-Gewichtsfaktor bestimmt, wie viel Halteimpulse für die Unterfelder erzeugt werden. Wenn zum Beispiel dieser Faktor *2 ist, bedeutet dies, dass die Unterfeld-Gewichtszahl mit zwei zu multiplizieren ist, um die Zahl von Halteimpulsen zu erzielen, die während einer aktiven Unterfeldperiode erzeugt werden.
  • In 2 ist kurz gezeigt, wie das Prinzip der dynamischen Unterfeldorganisation arbeitet. Es sind zwei Moden mit verschiedenem Leistungspegel dargestellt.
  • Die erste Mode besteht aus elf Unterfeldern SF, und die zweite Mode besteht aus neun Unterfeldern. Jedes Unterfeld SF besteht aus einer Adressierungsperiode sc (Abtastperiode), worin jede Plasmazelle geladen oder nicht geladen wird, was durch das Codewort für jedes Pixel bestimmt wird, einer Halteperiode su, wo die vorgeladenen Plasmazellen für Lichtemission aktiviert werden, und einer Löschperiode er, wo die Plasmazellen entladen werden. In dem 9-Unterfeldfall wird weniger Zeit zum Adressieren (Abtasten) benötigt, und daher ist mehr Zeit für Halteimpulse verfügbar (der schwarze Bereich ist größer). Die Lösch- und Abtastzeit eines Unterfeldes ist unabhängig von dem entsprechenden Unterfeldgewicht. Man sieht aus der Figur, dass die Unterfeldposition und das Unterfeldgewicht für die zwei dargestellten Fälle verschieden ist. Im ersten Fall ist zum Beispiel das Gewicht des siebten Unterfeldes 32, aber für den zweiten Fall ist das Gewicht des siebten Unterfeldes 64. Die dargestellte relative Zeitdauer für Adressier-, Lösch- und Haltezeiten sind nur beispielsweise und können bei bestimmten Ausführungen anders sein. Auch ist es nicht obligatorisch, dass die Unterfelder mit niedrigen Gewichten am Beginn und die Unterfelder mit höheren Gewichten am Ende der Halbbild/Vollbildperiode FP positioniert werden.
  • Das Konzept der dynamischen Unterfeldsteuerung kann am besten anhand eines Beispiels erklärt werden. Es wird streng darauf hingewiesen, dass hier verwendete Werte nur beispielhaft sind und in anderen Ausführungen unterschiedliche Werte verwendet werden können, insbesondere die Zahl und das Gewicht der verwendeten Unterfelder und die Zahl von aktuellen Halteimpulsen.
  • Bei dem hier dargestellten Beispiel kann ein PWEF von 5 realisiert werden. Die Videosignale (z.B. RGB-Signale) werden durch 8-Bit-Datenworte dargestellt, die den Bereich von 0 bis 255 überdecken. In diesem Beispiel erzeugt die Steuerung des Plasma-Anzeigetableaus ein maximal von 5*255 Impulsen in einer Vollbildperiode FP (höchste Leistungspegel-Mode) und ein Minimum von 1*255 Impulsen (für 100 IRE) in der Mode mit dem niedrigsten Leistungspegel.
  • Eine Lösung kann mit 4 verschiedenen Haupt-Leistungspegelmoden ausgeführt werden:
    Mode 1: 12 Unterfelder (2*255 Halteimpulse):
    1-2-4-8-16-32-32-32-32-32-32-32
    Mode 2: 11 Unterfelder (3*255 Halteimpulse):
    1-2-4-8-32-32-40-40-40-40
    Mode 3: 10 Unterfelder (4*255 Halteimpulse):
    1-2-4-8-16-32-48-48-48-48
    Mode 4: 9 Unterfelder (5*255 Halteimpulse):
    1-2-4-8-16-32-64-64-64
  • Die in Klammern angegebene Erklärung ist in dem folgenden Sinn zu interpretieren: Die fettgedruckten Zahlen geben die Unterfeldgewichte in relativen Zeiteinheiten an. Für den Videopegel 255 werden alle Unterfelder aktiviert, was 255 relativen Zeiteinheiten entspricht. Die Zahlen für die Unterfelder geben nicht direkt die Zahl von Halteimpulsen in einem aktivierten Unterfeld an. Diese Zahlen werden durch Multiplizieren der Unterfeld-Gewichtsnummer mit den Faktoren *2, *3, *4, *5 für die Moden 1, 2, 3, 4 erreicht.
  • Jede dieser Hauptmoden wird in etwa 16 Untermoden unterteilt, die dieselbe Zahl von Unterfeldern verwenden, aber die den vollen Videopegel 100 IRE auf einen unterschiedlichen Wert (dynamische Vor-Skalierung) kodieren. Die folgende Liste stellt alle Untermoden dar, wobei „pl" den Leistungspegel angibt (erzielt durch Multiplizieren des Codes für 100 IRE mit dem entsprechenden Faktor der Haupt-Mode), und „100 IRE" den digitalen Wert angibt, auf den der 100 IRE-Videopegel kodiert wird:
    Mode 1.01: pl = 254, 100 ire = 127
    Mode 1.02: pl = 270, 100 ire = 135
    Mode 1.03: pl = 286, 100 ire = 143
    Mode 1.04: pl = 302, 100 ire = 151
    Mode 1.05: pl = 318, 100 ire = 159
    Mode 1.06: pl = 334, 100 ire = 167
    Mode 1.07: pl = 350, 100 ire = 175
    Mode 1.08: pl = 366, 100 ire = 183
    Mode 1.09: pl = 382, 100 ire = 191
    Mode 1.10: pl = 398, 100 ire = 199
    Mode 1.11: pl = 414, 100 ire = 207
    Mode 1.12: pl = 430, 100 ire = 215
    Mode 1.13: pl = 446, 100 ire = 223
    Mode 1.14: pl = 462, 100 ire = 231
    Mode 1.15: pl = 478, 100 ire = 239
    Mode 1.16: pl = 494, 100 ire = 247
    Mode 1.17: pl = 510, 100 ire = 255
    Mode 2.01: pl = 525, 100 ire = 175
    Mode 2.02: pl = 540, 100 ire = 180
    Mode 2.03: pl = 555, 100 ire = 185
    Mode 2.04: pl = 570, 100 ire = 190
    Mode 2.05: pl = 595, 100 ire = 195
    Mode 2.06: pl = 600, 100 ire = 200
    Mode 2.07: pl = 615, 100 ire = 205
    Mode 2.08: pl = 630, 100 ire = 210
    Mode 2.09: p1 = 645, 100 ire = 215
    Mode 2.10: pl = 660, 100 ire = 220
    Mode 2.11: pl = 675, 100 ire = 225
    Mode 2.12: pl = 690, 100 ire = 230
    Mode 2.13: pl = 705, 100 ire = 235
    Mode 2.14: pl = 720, 100 ire = 240
    Mode 2.15: pl = 735, 100 ire = 245
    Mode 2.15: pl = 675, 100 ire = 250
    Mode 2.16: pl = 765, 100 ire = 255
    Mode 3.01: pl = 780, 100 ire = 195
    Mode 3.02: pl = 796, 100 ire = 199
    Mode 3.03: pl = 812, 100 ire = 203
    Mode 3.04: pl = 828, 100 ire = 207
    Mode 3.05: pl = 844, 100 ire = 211
    Mode 3.06: pl = 860, 100 ire = 215
    Mode 3.07: pl = 876, 100 ire = 219
    Mode 3.08: pl = 892, 100 ire = 223
    Mode 3.09: pl = 908, 100 ire = 227
    Mode 3.10: pl = 924, 100 ire = 231
    Mode 3.11: pl = 940, 100 ire = 235
    Mode 3.12: pl = 956, 100 ire = 239
    Mode 3.13: pl = 972, 100 ire = 243
    Mode 3.14: pl = 988, 100 ire = 247
    Mode 3.15: pl = 1004, 100 ire = 251
    Mode 3.16: pl = 1020, 100 ire = 255
    Mode 4.01: pl = 1035, 100 ire = 207
    Mode 4.02: pl = 1050, 100 ire = 210
    Mode 4.03: pl = 1065, 100 ire = 213
    Mode 4.04: pl = 1080, 100 ire = 216
    Mode 4.05: pl = 1095, 100 ire = 219
    Mode 4.06: pl = 1110, 100 ire = 222
    Mode 4.07: pl = 1125, 100 ire = 225
    Mode 4.08: pl = 1140, 100 ire = 228
    Mode 4.09: pl = 1155, 100 ire = 231
    Mode 4.10: pl = 1170, 100 ire = 234
    Mode 4.11: pl = 1185, 100 ire = 237
    Mode 4.12: pl = 1200, 100 ire = 240
    Mode 4.13: pl = 1215, 100 ire = 243
    Mode 4.14: pl = 1230, 100 ire = 246
    Mode 4.15: pl = 1245, 100 ire = 249
    Mode 4.16: pl = 1260, 100 ire = 252
    Mode 4.17: pl = 1275, 100 ire = 255
  • Wie man aus der obigen Tabelle sieht, nimmt der Leistungspegel allmählich von 254 bis hinauf zu 1275 zu, wodurch ein PWEF von 5 realisiert wird. Es gibt insgesamt etwa 64 Leistungspegelmoden. Bei diesem Prinzip der Erfindung ist es kein Problem, diese Zahl erforderlichenfalls zu erhöhen.
  • Bei diesem Beispiel werden vier der oben beschriebenen dynamischen Unterfeldprozesse verwendet: dynamische Zahl von Unterfeldern, dynamische Unterfeld-Positionierung, dynamische Unterfeld-Gewichte, dynamische Unterfeld-Kodierung (Vor-Skalierung) und dynamische Unterfeld-Wichtungsfaktoren. Es werden keine dynamischen Unterfeldtypen verwendet (keine Bit-Zeilen-Wiederholungs-Unterfelder).
  • Wie bereits oben erläutert wurde, misst das Leistungspegel-Steuerungsverfahren die Durchschnittsleistung eines gegebenen Bildes und schaltet zwischen entsprechenden Leistungspegelmoden für Unterfeld-Kodierung. Es ist möglich, eine unmittelbare Zuordnung von der gemessenen Durchschnittsleistung zu einem gegebenen entsprechenden Leistungspegel zu machen. Es besteht dann jedoch der Nachteil, dass zwei benachbarte diskrete Leistungspegelmoden etwas verschiedene Helligkeitspegel haben, und somit eine direkte Kopplung wahrnehmbare Helligkeitsschwankungen verursachen könnte, weil selbst sehr niedrige Pegel von Bildrauschen eine gewisse Störung des gemessenen Durchschnitts-Leistungswertes erzeugen können. Um diese Schwankungen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, ein hystereseähnliches Schaltverhalten für das Leistungspegelschalten vorzusehen. Dieses Verhalten kann gemäß 3 ausgeführt werden. 3 zeigt eine Hysteresekurve für die dynamische Steuerung der Leistungspegelmode-Auswahl (p1) als Funktion der gemessenen Bilddurchschnittsleistung (ap).
  • Wenn der Bildleistungspegel zunimmt, werden Moden mit abnehmenden Leistungspegeln ausgewählt. Die folgenden Regeln gelten für die Schaltsteuerung:
    • 1.) Wenn die Bilddurchschnittsleistung zunimmt, werden Moden mit Leistungspegeln auf der oberen Linie gewählt.
    • 2.) Wenn die Bilddurchschnittsleistung abnimmt, werden Moden mit Leistungspegeln auf der unteren Linie gewählt.
    • 3.) Im Fall einer Änderung des Bilddurchschnittsleistungs-Wachstums wird das Schalten auf eine neue Leistungspegelmode unterdrückt, bis der Bilddurchschnitts-Leistungspegel auf der entsprechenden anderen unteren oder oberen Linie liegt. Auf diese Weise wird eine Schwankung zwischen Leistungspegelmoden aufgrund kleiner Änderungen in der Bilddurchschnittsleistung vermieden.
  • In 4 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsausführung für das oben erläuterte Verfahren dargestellt. RGB-Daten werden in dem Durchschnitts-Leistungs-Messblock 10 analysiert, der den berechneten Durchschnitts-Leistungswert AP an den PWEF-Steuerblock 11 gibt. Der Durchschnitts-Leistungswert eines Bildes kann durch einfache Summierung der Pixelwerte für alle RGB-Datenströme und Dividieren des Ergebnisses durch die Zahl von Pixelwerten multipliziert mit drei berechnet werden. Der Steuerblock konsultiert seine interne Leistungspegelmode-Tabelle 17 und berücksichtigt dabei den vorher gemessenen Leistungswert und die gespeicherte Hysteresekurve. Er erzeugt unmittelbar die ausgewählten Mode-Steuersignale für die anderen Verarbeitungsblöcke. Dort erfolgt die Auswahl des Vor-Skalierungsfaktors PS und des Unterfeld-Kodier-Parameters CD. Diese Parameter bestimmen die Zahl von Unterfeldern, die Positionierung der Unterfelder, die Gewichte der Unterfelder und die Typen der Unterfelder, wie oben erläutert wurde.
  • In der Vor-Skalierungseinheit 12, die den Vor-Skalierungsfaktor BS empfängt, werden die RGB-Datenworte auf den Wert normiert, der der gewählten Leistungspegelmode zugeordnet wird. Es sei angenommen, dass die Mode 2.08 gewählt worden ist. Dann werden alle Pixelwerte des Bildes mit dem Faktor 210/255 in dieser Einheit multipliziert.
  • Der Unterfeld-Kodierprozess erfolgt in der Unterfeld-Kodiereinheit 13. Hier wird jedem normierten Pixelwert ein Unterfeld-Codewort zugeordnet. Für einige Werte kann alternativ mehr als eine Möglichkeit verfügbar sein, ein Unterfeld-Codewort zuzuordnen. Bei einer einfachen Ausführungsform kann es für jede Mode eine Tabelle geben, so dass die Zuordnung mit dieser Tabelle erfolgt. Mehrdeutigkeiten können auf diese Weise vermieden werden.
  • Der PWEF-Steuerblock 11 steuert auch das Schreiben WR von RGB-Pixeldaten in den Vollbildspeicher 14, das Lesen RD von RGB-Unterfelddaten SF-R, SF-G, SF-B aus dem zweiten Vollbildspeicher 14 und die Seriell-in-Parallel-Umwandlungsschaltung 15 über die Steuerleitung SP. Schließlich erzeugt er die SCAN- und SUSTAIN-Impulse, die zur Ansteuerung der Treiberschaltungen für PDP 16 erforderlich sind.
  • Es sei bemerkt, dass eine Ausführung am besten mit zwei Vollbildspeichern gemacht wird. Daten werden in einen Vollbildspeicher pixelweise geschrieben, aber aus dem anderen Vollbildspeicher unterfeldweise gelesen. Um das vollständige erste Unterfeld zu lesen, muss ein ganzes Vollbild bereits in dem Speicher vorhanden sein. Dies ergibt die Notwendigkeit von zwei vollständigen Vollbildspeichern. Während ein Vollbildspeicher zum Schreiben verwendet wird, wird der andere zum Lesen verwendet, wobei auf diese Weise das Lesen falscher Daten vermieden wird.
  • Die beschriebene Ausführung führt eine Verzögerung von einem Vollbild zwischen Leistungsmessung und Aktion ein. Der Leistungspegel wird gemessen, und am Ende eines gegebenen Vollbildes wird der durchschnittliche Leistungswert für die Steuereinheit verfügbar. Zu dieser Zeit ist es jedoch zu spät, um eine Aktion vorzunehmen, zum Beispiel Modifizieren der Unterfeld-Kodierung, weil Daten bereits in den Speicher geschrieben worden sind.
  • Bei kontinuierlichem Videobetrieb führt diese Verzögerung zu keinen Problemen. Jedoch im Falle einer Sequenzänderung kann ein heller Blitz auftreten. Dies tritt ein, wenn das Videobild sich von einer dunklen Sequenz zu einer hellen ändert. Dies kann ein Problem für die Stromversorgung sein, die möglicherweise nicht in der Lage ist, mit einer extremen Leistungsspitze fertig zu werden.
  • Um dieses Problem zu behandeln, kann der Steuerblock feststellen, dass „falsche" Daten in den Speicher geschrieben worden sind. Der Steuerblock reagiert darauf mit dem Ausgang eines leeren Bildschirms für ein Vollbild, oder wenn dies nicht akzeptabel ist, mit einer starken Verminderung der Zahl von Halteimpulsen für alle Unterfelder auch für die Dauer eines Vollbildes, selbst auf Kosten eines Eintretens von Rundungsfehlern, die in jedem Fall für einen menschlichen Betrachter nicht bemerkbar sind.
  • Wenn bei dem vorherigen Beispiel die gemessene Durchschnitts-Bildleistung eines gerade in den Speicher geschriebenen Bildes berechnet wurde und das Ergebnis einem Leistungspegel von 460 entspricht, aber eine Mode mit einem Leistungspegel von 1220 fälschlicherweise für die Unterfeld-Kodierung verwendet worden ist, kann eine grobe Korrektur einfach durch Unterdrückung von zwei Dritteln aller Halteimpulse in allen Unterfeldern ausgeführt werden.
  • Die in 4 dargestellten Blöcke können mit geeigneten Computerprogrammen anstatt mit Hardware-Komponenten ausgeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt. Verschiedene Abwandlungen sind möglich, die in den Umfang der Ansprüche fallen. Zum Beispiel kann eine Gruppe von anderen Leistungspegelmoden anstelle der hier angegebenen verwendet werden.
  • Die Erfindung kann für alle Arten von Anzeigen verwendet werden, die durch Verwendung einer PWM-ähnlichen Steuerung der Lichtemission für Graupegeländerung gesteuert werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Leistungspegelsteuerung in einer Anzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweist, die den Pixeln eines Bildes entsprechen, umfassend die Schritte: Teilen der Zeitdauer eines Video-Vollbildes oder Video-Halbbildes in eine Mehrzahl von Unterfeldern (SF), während denen die Leuchtelemente für Lichtemission in kleinen Impulsen aktiviert werden können, die einem Unterfeld-Codewort (SF-R, SF-G, SF-B) entsprechen, das für Helligkeitssteuerung verwendet wird, Ausführen eines Unterfeld-Kodierprozesses, in dem ein Unterfeld-Codewort (SF-R, SF-G, SF-B) einem Eingangs-Videowert einer Farbkomponente (RGB) eines Videosignals zugeordnet wird, wobei eine Gruppe von Leistungspegelmoden für die Unterfeld-Kodierung vorgesehen ist, wobei zu jedem Leistungspegelmode eine charakteristische Unterfeldorganisation gehört, und wobei die Unterfeldorganisationen in Bezug auf eine oder mehrere der folgenden Charakteristiken variabel sind: – die Zahl der Unterfelder – den Unterfeld-Typ – die Unterfeld-Positionierung – das Unterfeld-Gewicht – die Unterfeld-Vor-Skalierung – einen Faktor für die Unterfeld-Gewichte, der zur Änderung der Menge von kleinen Impulsen dient, die während jedes Unterfeldes erzeugt werden; wobei das Verfahren ferner die Schritte enthält: Bestimmen eines Wertes (AP), der charakteristisch für den Leistungspegel eines Videobildes ist und Auswählen einer Leistungspegelmode, die dem charakterischen Wert (AP) entspricht, für die Unterfeld-Kodierung, wobei das Schalten zwischen den Leistungspegelmoden durch ein hystereseähnliches Schalten gesteuert wird, das für die dynamische Steuerung der Leistungspegelmoden-Auswahl als Funktion des charakteristischen Wertes (AP) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der charakteristische Wert (AP) für den Leistungspegel eines Videobildes der Durchschnitts-Bildleistungswert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Unterfeld-Vor-Skalierung bestimmt, welcher digitale Wert dem Videopegel von 100 IRE zugeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für die hystereseähnliche Schaltsteuerung zwei parallele Linien in einem Diagramm von Leistungspegelmoden zu Bild-Durchschnittsleistung benutzt und die folgenden Regeln angewendet werden: i) wenn die Bild-Durchschnittsleistung zunimmt, werden Moden mit Leistungspegeln auf der oberen Linie gewählt; ii) wenn die Bild-Durchschnittsleistung abnimmt, werden Moden mit Leistungspegeln auf der unteren Linie gewählt; iii) falls die Bild-Durchschnittsleistungs-Wachstums-richtung sich ändert, wird das Schalten auf eine neue Leistungspegelmode unterdrückt, bis der Bild-Durchschnittsleistungspegel auf der entsprechenden anderen unteren oder oberen Linie liegt.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um fassend: eine Schaltung (10) zur Messung der Durchschnitts-Bildleistung, in der die Durchschnitts-Bildleistung zur Bestimmung des charakteristischen Wertes (AP) für den Leistungspegel eines Videobildes gemessen wird; eine Leistungspegel-Steuereinheit (11), die bestimmt, welche Leistungspegelmode genommen werden muss, wobei der gemessene Durchschnitts-Bildleistungswert berücksichtigt wird; eine Vor-Skalierungseinheit (12), die eine Normierung der Eingangs-Videopegel mit einem spezifischen Faktor ausführt; eine Unterfeld-Kodiereinheit (13), in der einem normierten Eingangs-Videosignal ein Unterfeld-Codewort für Helligkeitssteuerung zugeordnet wird, das der ausgewählten Leistungspegelmode entspricht; und wobei eine Tabelle mit Leistungspegelmoden (17) und eine Hysteresekurve (18) für die dynamische Steuerung der Leistungspegelmoden-Auswahl als Funktion der gemessenen Bild-Durchschnittsleistung erfolgt, die in der Leistungspegel-Steuereinheit (11) für die Auswahl der Leistungspegelmode berücksichtigt wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die in eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine Plasma-Anzeigevorrichtung integriert ist.
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