DE69319236T2

DE69319236T2 - Verfahren zum erzeugen von schattierten farbbildern auf anzeigeschirmen.

Info

Publication number: DE69319236T2
Application number: DE69319236T
Authority: DE
Inventors: Robin S. Saratoga Ca 95070 Han
Original assignee: Cirrus Logic Inc
Current assignee: Cirrus Logic Inc
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: WO1993020549A1; EP0635155A1; DE69319236D1; EP0635155B1; ATE167586T1; TW225079B; EP0635155A4; JP2727029B2; JPH07508839A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder auf optoelektronischen Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtungen; näherhin bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder mit Schattierungs- bzw. Helligkeitsabstufungen in aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Videoinformation auf opto-elektronischen Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtungen, wie beispielsweise Flachpaneel-LCDs (Flüssigkristalldioden) und ähnlichen Wiedergabevorrichtungen.

Stand der Technik:

In den letzten Jahren hat die Computerindustrie beträchtliche Aufmerksamkeit auf Laptop-Computer-Komponenten gewandt, und näherhin auf die Schaffung von Laptop-Computer- Komponenten mit demselben Funktionsumfang bzw. Funktionsvermögen wie Desktop-Computer. Besonderes Interesse galt dabei den opto-elektronischen Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtungen, wie beispielsweise Flachpaneel-LCDs (Flüssig kristalldioden) und ähnlichen Wiedergabevorrichtungen, wie sie in Laptop-Computern verwendet werden.
LCDs und andere Flachpaneel-Wiedergabevorrichtungen unterscheiden sich von Kathodenstrahlröhren-(CRT)-Vorrichtungen in zweierlei bedeutender Hinsicht. Zum einen wird im Betrieb einer Kathodenstrahlvorrichtung ein Elektronenstrahl zu einer raschen hin- und hergehenden Abtastbewegung über einen Bildschirm gelenkt, zur aufeinanderfolgenden Leuchtanregung ausgewählter Bildelement- oder 'Pixel'-Stellen entlang horizontaler Abtastzeilen; die Gesamtwirkung einer vollständigen Rasterabtastung besteht in der Erzeugung schnappschußartiger 'Einzelbilder', deren jedes jeweils Videodaten hinsichtlich des Zustands jeder Pixel-Stelle auf jeder Abtastzeile enthält. Die horizontale Zeilenabtastung wird durch Synchronisiersignale gesteuert, wobei jeweils jedes Einzelbild eine feste Anzahl von Horizontalzeilen enthält. Die Einzelbilder werden mit einer vorgegebenen Standardrate reproduziert; beispielsweise kann die Einzelbild-Wiederholrate sechzig Einzelbilder pro Sekunde betragen.
Im Betrieb von LCDs und ähnlichen Flachpaneel-Wiedergabevorrichtungen gibt es keine hin- und herlaufende Abtastung eines Elektronenstrahls - ja es gibt keinen Elektronenstrahl. Statt dessen finden bei derartigen Wiedergabevorrichtungen Anordnungen von Schieberegistern Anwendung, mit dem Ergebnis, daß Stellen an beliebiger Stelle des Bildschirms gleichzeitig, d. h. in genau dem gleichen Zeitpunkt, zum Leuchten gebracht werden können. Gleichwohl wird in Flachpaneel-Wiedergabevorrichtungen wie in Kathodenstrahlvorrichtungen, die in Computern auf Mikroprozessorbasis verwendet werden, die Videoinformation nach wie vor in Einzelbildern dargeboten. Jedes Einzelbild umfaßt normalerweise ein Feld, das 640 Pixel-Stellen breit und 480 Pixel-Stellen hoch ist, und die typische Einzelbild-Wiederholungsrate beträgt sechzig Einzelbilder pro Sekunde (d. h.. 60 Hz).
LCDs und ähnliche Flachpaneel-Wiedergabeschirme unterscheiden sich des weiteren von CRT(Kathodenstrahl)-Vorrichtungen darin, daß die Leuchtintensität (d. h. die Helligkeit) an den Pixel-Stellen nicht variiert werden kann. Statt dessen ist die Leuchtintensität an den Pixel-Stellen auf einem Flachpaneel-Wiedergabeschirm entweder 'ein' oder 'aus'. (Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird eine Pixel-Stelle als im 'Ein'-Zustand angesehen, wenn die Pixel-Stelle leuchtet bzw. zum Leuchten gebracht ist, und umgekehrt wird eine Pixel-Stelle als im 'Aus'-Zustand befindlich angesehen, wenn sie nicht leuchtet.) Somit hat bei voller Leuchtanregung eines Flachpaneel-Wiedergabeschirms, d. h. wenn jede Pixel- Stelle sich in ihrem 'Ein'-Zustand befindet, der Wiedergabeschirm eine einheitliche Helligkeit. (Im folgenden bezieht sich der Ausdruck 'binäre Wiedergabevorrichtung' auf Wiedergabevorrichtungen, deren Bildelemente nur zwei. Wiedergabezustände, entweder einen 'Ein'-Zustand oder einen 'Aus'- Zustand, aufweisen.)
Da Pixel-Stellen auf Flachpaneel-Wiedergabeschirmen nur einen 'Ein' = oder einen 'Aus'-Zustand besitzen, lassen sich Schattierungs- bzw. Helligkeitsabstufungen für Bilder, die auf den Schirmen erscheinen, nicht direkt produzieren. Zur Lösung dieses Problems wurden Einzelbild-Modulationsverfahren verwendet, um eine Grauskala-Schattierung von Bildern auf binären Wiedergabevorrichtungen zu simulieren. Derartige Einzelbild-Modulationsverfahren beruhen auf dem Prinzip, daß die Häufigkeit, mit welcher eine Pixel-Stelle leuchtet, ihre wahrgenommene Helligkeit und damit ihre wahrgenommene Grau- bzw. Schattierungsstufe bestimmt. Um beispielsweise eine 25-%ige Schwarz- bzw. Grautönung mit einer einfachen Einzelbild-Modulation wiederzugeben, wird ein Wiedergabeelement in einem Viertel der Einzelbilder aktiv (oder inaktiv) gemacht; entsprechend würde man zur Wiedergabe einer 75-%igen Schwarz- bzw. Grautönung ein Wiedergabeelement während drei Vierteln der Einzelbilder aktiv (oder inaktiv) machen. Somit beruhen die Einzelbild-Modulationsverfahren auf dem Prinzip, daß, wenn ein Bildelement, das nur einen aktiven und einen inaktiven Zustand besitzt, während eines bestimmten Bruchteils aufeinanderfolgender Einzelbilder innerhalb einer kurzen Zeitperiode aktiviert (oder desaktiviert) wird, das menschliche Auge das Bildelement dann mit einer Schattierungs- oder Helligkeits- bzw. Graustufe wahrnehmen wird, die zwischen den Helligkeits- bzw. Graustufen liegt, wie sie vorliegen, wenn die Bildelemente ständig aktiviert (oder ständig desaktiviert) werden. Die Schattierungs- bzw. Grau- Zwischentöne werden durch den prozentualen Anteil von Einzelbildern bestimmt, in welchem das Wiedergabeelement aktiv (oder inaktiv) ist. Wird daher die Modulation über eine Periode von sechzehn Einzelbildern hin durchgeführt, so werden sechzehn verschiedene Helligkeitsstufen simuliert.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Einzelbild-Modulationsverfahren die Persistenz- und Mittelungseigenschaften der menschlichen Sehwahrnehmung nutzen, gemäß welchen ein Wiedergabeelement, das genügend rasch ein- und ausgeschaltet wird, so wahrgenommen wird, als wäre es kontinuierlich eingeschaltet und besäße eine Wiedergabeintensität proportional dem Ein/Aus-Tastverhältnis des Wiedergabeelements. In der herkömmlichen Praxis zeigen Einzelbild-Modulationsverfahren zur Erzeugung von Helligkeits- bzw. Schattierungsabstufungen auf binären Wiedergabevorrichtungen eine Tendenz zur Bildung von Bildanzeigen bzw. -wiedergaben, in welchen das menschliche Auge eine beträchtliche Turbulenz und ein beträchtliches 'Wiedergaberauschen' feststellt.
Ein derartiges Einzelbild-Modulationsverfahren ist in WO-A-90/12388 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein gesprochen auf Verfahren zur Erzeugung von Farbabschattungen bzw. Helligkeitsschattierungen in mehrfarbigen Bildern, die in aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Videoinformation auf Flachpaneel-LCD(Flüssigkristalldioden)-Wiedergabevorrichtungen und ähnlichen binären Wiedergabevorrichtungen dargeboten werden. Näherhin schafft die vorliegende Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 definiert ist, ein Verfahren zur Simulation verschiedener Farbschattierungen in Bildern auf einer Wiedergabevorrichtung, welche eine Anordnung von Bildelementen besitzt, deren jedes nur zwei Wiedergabezustände, einen 'Ein'-Zustand und einen 'Aus'-Zustand, besitzt, sowie eine entsprechende Wiedergabevorrichtung.
In der bevorzugten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Schattierungsabstufungen in mehrfarbigen Bildern, die in aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Videoinformation auf Flachpaneel-LCD(Flüssigkristalldioden)-Wiedergabevorrichtungen und ähnlichen binären Wiedergabevorrichtungen dargeboten werden, bei gleichzeitiger weitestmöglicher Reduzierung von Wiedergabe-Rauschen. Jede Pixel-Stelle weist Leuchtelemente von jeweils einer verschiedenen Farbe auf, beispielsweise rote, grüne und blaue Leuchtelemente. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung arbeitet mittels Modulation eines Ein/Aus-Tastzyklus von einem oder mehreren Leuchtelementen jedes Bildelements der Anordnung von Bildelementen während einer mehrere Einzelbilder umfassenden Wiedergabesequenz in solcher Weise, daß Information entsprechender Bildelementdaten wiedergegeben wird.
Die zeitliche Steuerung von Ein/Aus- und Aus/Ein-Zustandsübergängen der Leuchtelemente wird innerhalb vorgegebener Nachbarschaftsbereiche bzw. -gruppen über die Anordnung von Bildelementen hin derart koordiniert, daß die Zustandsübergänge innerhalb eines Wiedergabe-Nachbarschaftsbereichs während der mehrere Einzelbilder umfassenden Wiedergabesequenz im wesentlichen gleichförmig in Raum und Zeit erfolgen. Demgemäß nutzt die vorliegende Erfindung das visuelle Mittelungsvermögen weiter dadurch aus, daß das Auftreten von Zustandsübergängen innerhalb jedes Nachbarschaftsbereichs über die gesamte Anordnung von Bildelementen während einer mehrere Einzelbilder umfassenden Wiedergabesequenz im wesentlichen gleichförmig in Raum und Zeit veranlaßt wird. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung werden keine individuellen einzelnen Zustandsübergänge, die für sich genommen nur Wiedergaberauschen darstellen, wahrgenommen; statt dessen wird ein kohärentes Muster von miteinander vermengten Zustandsübergängen gesehen, das in wirksamer Weise nicht-monochrome Bildwiedergaben simuliert.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann so durchgeführt werden, daß jede Pixel-Stelle einen von 4056 verschiedenen Farbschattierungswerten erhalten kann. Dies wird erreicht, obwohl jedes Leuchtelement an jeder Pixel-Stelle in einem gegebenen Zeitpunkt jeweils nur einen von zwei Zuständen (d. h. entweder 'Ein' oder 'Aus') besitzen kann und daher jede Pixel-Stelle nur jeweils eine von acht Farben (d. h. 2³ Farben) in einem gegebenen Zeitpunkt haben kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines Wiedergabeschirms mit einem Bildfeld,
Fig. 2A eine Wiedergabe-Nachbarschaftsumgebung bzw. -gruppe im Bildfeld des Wiedergabeschirms aus Fig. 1, wobei die Wiedergabe-Nachbarschaftsumgebung zur besseren Erläuterung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung in stark vergrößertem Maßstab gezeichnet ist,
Fig. 2B die Wiedergabe-Nachbarschaftsumgebung bzw. -gruppe aus Fig. 2A mit näheren Einzelheiten, insbesondere zeigt sie die verschiedenen, in jedem Bildelement enthaltenen Leuchtelemente,
Fig. 3 ein Beispiel einer Nachschlag-Tabelle zur Bestimmung bzw. Festlegung einer gesamten Einzelbild-Modulationssequenz für jeweils jede aus einer Anzahl von Wiedergabe-Schattierungsstufen innerhalb einer Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe nach Art von Fig. 2, und
Fig. 4 die Wiedergabe-Nachbarschaftsumgebung bzw. -gruppe aus Fig. 2 und eine bevorzugte Pixel-Übergangsordnung innerhalb jeder Nachbarschaftsgruppe, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Bildfeld 13, wie es auf dem Anzeige- bzw. Wiedergabeschirm einer Flachpaneel-LCD- oder anderweitigen binären Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung erscheint. Diese Wiedergabevorrichtungen sind, wie oben erwähnt, durch den Umstand gekennzeichnet, daß ihre Pixel-Stellen nur zwei Wiedergabezustände besitzen, d. h. daß die Pixel-Stellen entweder leuchten oder nicht leuchten. Zur Erzeugung von Schattierungsstufen in Bildern, die auf derartigen Wiedergabeschirmen in aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Videoinformation dargeboten werden, wird das Bildfeld in zweidimensionale Wiedergabe-Nachbarschaftsbereiche einheitlicher Größe unterteilt, wie weiter unten in Verbindung mit den Figg. 2 bis 4 erläutert wird.
Zur einfacheren Erläuterung ist die Wiedergabe-Nachbarschaftsregion 17 in Fig. 2A mit einer Breite von vier Pixeln und mit einer Höhe von vier Pixeln dargestellt; mit anderen Worten, die Anzeige- bzw. Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe 17 ist ein Quadrat, welches sechzehn Pixel-Stellen umfaßt. ebenfalls zum Zweck der Erläuterung sind die sechzehn Pixel- Stellen in der Anzeige- bzw. Wiedergabe-Nachbarschaftsregion 17 als Stellen 'a' bis 'p' bezeichnet. Im Fall einer Mehrfarben-Opto-elektronischen Anzeige- bzw. -Wiedergabevorrichtung befinden sich jeweils an jeder der Pixel-Stellen drei Leuchtelemente, nämlich ein rotes, ein grünes und ein blaues Leuchtelement, wie in Fig. 2B dargestellt.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Nachschlag- bzw. Verweis- Tabelle zur Festlegung eines zeitlichen Musters für das Aufleuchten von Pixel-Stellen in den Wiedergabe-Nachbarschaftsbereichen zur Erzeugung ausgewählter Schattierungsstufen. In der Praxis wird das zeitliche Muster, nach welchem ein gegebenes Leuchtelement an einer Pixel-Stelle zum Leuchten gebracht wird, im Rahmen einer 'Einzelbilder-Sequenz' ausgedrückt. Innerhalb einer Einzelbild-Sequenz bestimmt die Anzahl der Beleuchtungen eines gegebenen Leuchtelements an einer Pixel-Stelle dessen Helligkeit und erzeugt so dessen Schattierungsstufen-Eindruck relativ gegenüber anderen Pixel-Stellen.
Die Nachschlag-Tabelle von Fig. 3 findet in Verbindung mit einem Einzelbild-Modulationsverfahren Anwendung, derart, daß die Häufigkeitsfrequenz, mit welcher eine Pixel-Stelle zum Leuchten gebracht wird, seine wahrnehmbare Helligkeit und damit seine Schattierungsstufe bestimmt. Falls beispielsweise die Pixel-Stelle 'a' in Fig. 2A nur einmal innerhalb einer Sequenz von sechzehn Einzelbildern aufleuchtet bzw. zum Leuchten gebracht wird, so erscheint diese Pixel-Stelle als eine relativ dunkle Schattierungsstufe gegenüber anderen Pixel-Stellen, die während derselben Einzelbild-Sequenz häufiger zum Leuchten gebracht werden. In ähnlicher Weise erscheint die Pixel-Stelle 'e', falls sie dreimal innerhalb einer Sequenz von sechzehn Einzelbildern zum Leuchten gebracht wird, als eine hellere Schattierungsstufe relativ bezüglich der Pixel-Stelle 'a'. In gleicher Weise erscheint die Pixel-Stelle 'b', falls sie innerhalb einer Sequenz von sechzehn Einzelbildern viermal aufleuchtet, als eine nochmals hellere Schattierungsstufe relativ bezüglich der Pixel- Stellen 'a' und 'e'. In der Praxis hat sich eine Einzelbild- Sequenz von sechzehn Einzelbildern als zweckmäßig erwiesen, wobei diese Einzelbild-Sequenz zwischen sechzig- und einhundertdreißigmal pro Sekunde wiederholt wird.
In der Nachschlag-Tabelle von Fig. 3 zeigt die vertikale Achse Schattierungsstufen von Hell nach Dunkel über acht verschiedene Schattierungsstufen. Im einzelnen zeigen die oberen Zeilen der Nachschlag-Tabelle Pixel-Leuchtmuster, welche den Eindruck dunklerer Schattierungsstufen ergeben. Die Pixel-Leuchtmuster in den unteren Zeilen der Nachschlag- Tabelle hingegen ergeben den Eindruck hellerer Schattierungsstufen. Die dunkelste Schattierungsstufe wird als Schattierungsstufe #1, die nächst-dunkle Schattierungsstufe wird als Schattierungsstufe #2 bezeichnet und so weiter.
Die horizontale Achse in der Nachschlag-Tabelle von Fig. 3 zeigt die Einzelbild-Zahl an. Da in dem vorliegenden Beispiel eine Sequenz von jeweils sechzehn Einzelbildern gewählt wurde, veranschaulicht die erste Spalte in der Tabelle das erste Bild der sechzehn Einzelbilder-Sequenz, die zweite Spalte repräsentiert das zweite Einzelbild der sechzehn- Bild-Folge und so weiter.
Die einzelnen Rechteck- bzw. Quadratfelder in der Nachschlag-Tabelle von Fig. 3 zeigen den Zustand der Pixel- Stellen in dem Wiedergabe-Nachbarschaftsbereich für eine bestimmte ausgewählte Schattierungsstufe für eine bestimmte Einzelbild-Zahl bzw. -Nummer. So zeigt beispielsweise die Nachschlag-Tabelle, daß die Schattierungsstufe #1 an der Pixel-Stelle 'a' dadurch erhalten wird, daß diese Pixel- Stelle nur während des achten Einzelbilds einer Sequenz von sechzehn Einzelbildern leuchtet. In ähnlicher Weise zeigt die Nachschlag-Tabelle, daß die Schattierungsstufe #1 an der Pixel-Stelle 'f' dadurch erhalten wird, daß diese Pixel- Stelle nur während des fünfzehnten Einzelbilds der sechzehn- Bild-Folge leuchtet. Oder die Schattierungsstufe #1 wird an der Pixel-Stelle 'd' erhalten, indem diese Pixel-Stelle nur während des sechzehnten Einzelbilds leuchtet.
Als weiteres Beispiel zeigt die Nachschlag-Tabelle in Fig. 3, daß die Schattierungsstufe #3 an der Pixel-Stelle 'e' erhalten wird, indem diese Pixel-Stelle während des vierten, zehnten und fünfzehnten Einzelbilds der sechzehn-Bild-Folge zum Leuchten gebracht wird. Ebenso zeigt die Nachweis-Tabelle, daß die Schattierungsstufe #4 an der Pixel-Stelle 'b' durch Leuchtanregung dieser Pixel-Stelle während des ersten, fünften, neunten und dreizehnten Einzelbilds der sechzehn- Bilder-Sequenz erhalten wird. Somit wird bei diesem Beispiel die Pixel-Stelle 'e' heller als die Pixel-Stelle 'a' erscheinen, und die Pixel-Stelle 'b' noch heller, und dies als Ergebnis der Tatsache, daß die Pixel-Stelle 'a' nur einmal in der sechzehn-Einzelbild-Folge leuchtet, während die Pixel-Stelle 'e' dreimal in der sechzehn-Bild-Sequenz leuchtet und die Pixel-Stelle 'b' viermal in der sechzehn-Bild- Sequenz. Die Grenze besteht offensichtlich darin, daß eine Pixel-Stelle 'b' sechzehnmal in der Sequenz von sechzehn Einzelbildern zum Leuchten gebracht wird.
Bei einer Untersuchung der Nachschlag-Tabelle in Fig. 3 erkennt man, daß benachbarte Pixel-Stellen, welche die gleiche Schattierungsstufe innerhalb einer der Wiedergabe-Nachbarschaftsbereiche besitzen, gemäß unterschiedlichen zeitlichen Mustern über eine Einzelbild-Sequenz hin leuchten. So zeigt beispielsweise bei einer Fortführung des obigen Beispiels zur Erzeugung der Schattierungsstufe #1 die Nachschlag-Tabelle, daß die Pixel-Stelle 'a' nur während des achten Einzelbilds der sechzehn-Bild-Sequenz leuchtet und daß die Pixel-Stelle 'b' nur während des ersten Einzelbilds der Sequenz leuchtet. Entsprechend zeigt die Nachschlag- Tabelle im Zusammenhang mit der Erzeugung der Schattierungsstufe #3, daß die Pixel-Stelle 'e' während des vierten, zehnten und fünfzehnten Einzelbilds der sechzehn-Bilder- Sequenz zum Leuchten gebracht wird, während die Pixel-Stelle 'f' zur Erzeugung der gleichen Schattierungsstufe während dem fünften, elften und sechzehnten Einzelbilds zum Leuchten angeregt wird.
Nunmehr ist leicht ersichtlich, unter welchen Bedingungen ein gegebener Wiedergabe-Nachbarschaftsbereich eine gleichförmige Schattierungsstufe aufweist. Falls beispielsweise eine ganze Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe die Schattierungsstufe #3 aufweisen soll, zeigt die Nachschlag-Tabelle in Fig. 3, daß die drei Pixel-Stellen 'b', 'h' und 'o' während des ersten Einzelbilds der sechzehn-Bilder-Sequenz leuchten sollen; daß die drei Pixel-Stellen 'g', 'i' und 'p' während des zweiten Einzelbilds zum Leuchten gebracht werden sollten; daß die Pixel-Stellen 'a', 'c' und 'j' während des dritten Einzelbilds leuchten sollen, und so weiter. Dieses Beispiel kann so fortgesetzt bzw. ausgedehnt werden, daß eine Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe irgendeine von sechzehn unterschiedlichen Grauskala-Schattierungsstufen erhalten kann. Des weiteren kann dieselbe Nachschlag-Tabelle für sämtliche Wiedergabe-Nachbarschaftsbereiche innerhalb eines Bildfelds verwendet werden.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Pixelübergangs-Ordnung bzw. -Aufeinanderfolge innerhalb einer Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe. Dieses Beispiel ist am besten verständlich, wenn man den Fall betrachtet, wo eine Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe einen gleichförmigen Schattierungsgrad #1 aufweisen soll. Für diesen Fall zeigt die Nachweis-Tabelle aus Fig. 3, daß die einzelne Pixel-Stelle 'b' während eines ersten Einzelbilds der sechzehn-Bilder-Sequenz leuchtet; daß die Pixel-Stelle 'h' während des zweiten Einzelbilds leuchtet; daß die Pixel-Stelle 'o' während des dritten Einzelbilds leuchtet, und so weiter. Die gleiche Ordnung bzw. Aufeinanderfolge der Pixelübergänge ist aus Fig. 4 ersichtlich, und tatsächlich diente dieses Diagramm als Grundlage für die Aufstellung der Nachschlag-Tabelle in Fig. 3.
In Fig. 4 sind die jeweils aufeinanderfolgend zum Leuchten angeregten Pixel-Stellen durch lineare Vektoren v&sub1;, v&sub2; und so weiter miteinander verbunden. So verläuft der Vektor v&sub1; von den Pixel-Stellen 'b' zu den Pixel-Stellen 'h'; der Vektor v&sub2; erstreckt sich von den Pixel-Stellen 'h' zu den Pixel-Stellen 'o', und so weiter. Wenngleich die Richtungen der Vektoren von Einzelbild zu Einzelbild wechseln, haben sämtliche Vektoren allgemein die gleiche Länge. Daher sind die Abstände, welche aufeinanderfolgend aufleuchtende Pixel- Stellen voneinander trennen, im allgemeinen gleich. Dieses Konzept, im allgemeinen gleiche Abstände während der Übergänge vorzusehen, ist bedeutsam, um das visuelle Mittelungsvermögen vorteilhaft auszunutzen. Durch Anwendung der in Fig. 4 veranschaulichten Pixelübergangs-Ordnung bzw. -Aufeinanderfolge zur Gewinnung der Nachschlag-Tabelle von Fig. 3 erhält man als Ergebnis, daß die Zustandsübergänge im wesentlichen gleichförmig in Raum und Zeit innerhalb jeder Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe über eine Anordnung von Bildelementen während einer mehrere Einzelbilder umfassenden Wiedergabe-Sequenz erfolgen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die in dem vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Leuchtbedingungen durch gleichzeitige Leuchtanregung sämtlicher drei Leuchtelemente (d. h. der roten, grünen und blauen Leuchtelemente) an jeder der Pixel-Stellen erreicht werden können. Die in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen Bedingungen bzw. Verhältnisse lassen sich auch erreichen, wenn man jeweils nur eines der Leuchtelemente für die Leuchtanregung auswählt, solange jeweils sämtliche Farbelemente gewählt werden. Falls beispielsweise eine gesamte Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe den Schattierungsgrad 'grün #3' erhalten soll, werden die grünen Leuchtelemente an den drei Pixel-Stellen 'b', 'h' und 'o' während des ersten Einzelbilds der sechzehn-Einzelbild- Sequenz zum Leuchten gebracht; sodann werden die grünen Leuchtelemente an den drei Pixel-Stellen 'g', 'i' und 'p' während des zweiten Einzelbilds zum Leuchten gebracht; als nächstes werden die grünen Leuchtelemente an den Pixel- Stellen 'a', 'c' und 'j' während des dritten Einzelbilds zum Leuchten gebracht, und so weiter. Ein vollständig verschiedener, und wahrscheinlich unerwünschter, Effekt würde sich ergeben, wenn man beispielsweise die grünen Leuchtelemente an den drei Pixel-Stellen 'b', 'h' und 'o' während des ersten Einzelbilds der sechzehn-Bilder-Sequenz zum Leuchten brächte und sodann die gelben Leuchtelemente an den drei Pixel- Stellen 'g', 'i' und 'p' während des zweiten Einzelbilds.
Wie im folgenden beschrieben wird, läßt sich das vorstehend beschriebene Verfahren so anwenden, daß jede beliebige Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppe eine von 4096 verschiedenen Farbschattierungsstufen besitzen kann. Um zu verstehen, auf welche Weise diese breite Auswahl von Farben erreicht wird, sei zunächst erwähnt, daß jedes Leuchtelement an jeder Pixel-Stelle einen von zwei Zuständen (d. h. entweder 'Ein' oder 'Aus') haben kann. Somit kann jede Pixel-Stelle eine von acht Farben (d. h. 23 Farben) besitzen. Des weiteren kann jede Farbe, wie oben beschrieben, so gesteuert werden, daß sie eine von sechzehn verschiedenen Schattierungsstufen einnimmt. (Eine siebzehnte Schattierungsstufe besteht in entweder ganz Schwarz oder entweder ganz Weiß.) Im Fall, wo die Leuchtelemente rote, grüne und blaue Farbe besitzen, bestehen somit für jeden Wiedergabe-Nachbarschaftsbereich Wahlmöglichkeiten von sechzehn Schattierungsstufen Rot, sechzehn Schattierungsstufen Grün und sechzehn Schattierungsstufen Blau für jede der acht Farben. Jede der sechzehn roten Schattierungsstufen kann mit irgendeiner der sechzehn grünen Schattierungsstufen kombiniert werden, was insgesamt 16² oder 256 Schattierungsstufen ausmacht. Des weiteren kann jede dieser 256 Schattierungsstufen mit irgendeiner der sechzehn blauen Schattierungsstufen kombiniert werden, zu einer Gesamtzahl von 4096 Schattierungsstufen.
In der normalen Praxis ist jedoch ein gegebener Wiedergabe- Nachbarschaftsbereich gewöhnlich nicht gleichförmig schattiert, vielmehr ändert sich die Schattierungsstufe von Pixel zu Pixel innerhalb des Wiedergabe-Nachbarschaftsbereichs. Nichtsdestoweniger gibt jedoch die Nachschlag-Tafel aus Fig. 3 auch an, wie Pixel-Leuchtsequenzen ausgewählt werden, wenn die Schattierungsstufe an einer gegebenen Pixel-Stelle sich ändert, d. h. wenn die Schattierung an einer gegebenen Pixel-Stelle heller oder dunkler werden soll. Als ein konkretes Beispiel sei angenommen, daß die Pixel-Stelle 'p' die Schattierungsstufe #1 besitzt und daß zu Beginn der zweiten Einzelbild-Sequenz, wobei jede Sequenz jeweils sechzehn Einzelbilder aufweist, ein Übergang zur Schattierungsstufe #2 stattfinden soll. In diesem Fall wird bei der Erzeugung der Schattierungsstufe #1 die Pixel-Stelle 'p' nur im sechsten Einzelbild der ersten Einzelbild-Sequenz zum Leuchten gebracht. Bei der Durchführung des Übergangs in die Schattierungsstufe #2 wird die Pixel-Stelle 'p' bis zum dritten Einzelbild der zweiten Einzelbild-Sequenz nicht wieder zum Leuchten gebracht; sodann wird die Pixel-Stelle wieder im elften Einzelbild zum Leuchten gebracht, und so weiter.
Im vorhergehenden Beispiel wurde angenommen, daß der Übergang von einer Schattierungsstufe zu einer anderen zu Beginn des ersten Einzelbilds einer sechzehn-Bilder-Sequenz erfolgt. In der Praxis kann es, je nach dem Bild, das wiedergegeben werden soll, erwünscht sein, den Schattierungsgrad einer gegebenen Pixel-Stelle in einem beliebigen Einzelbild innerhalb einer sechzehn-Einzelbild-Sequenz zu ändern.
Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung an Hand gibt, um mehrfarbige Bilder mit Schattierungsstufen in aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Videoinformation auf opto-elektronischen Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtungen, wie beispielsweise Flachpaneel- LCDs (Flüssigkristalldioden), und ähnlichen Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtungen zu erzeugen, die nicht von Haus aus Wiedergabe-Schattierungsstufen liefern. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung werden keinerlei individuelle Zustandsübergänge, die von sich aus nur Wiedergabe-Rauschen darstellen, wahrgenommen; statt dessen wird ein kohärentes Muster von sich mischenden Zustandsübergängen gesehen, das in wirksamer Weise Mehrfarben-Bildwiedergaben simuliert.
Im vorstehenden wurden die Prinzipgedanken, die bevorzugten Ausführungsbeispiele und Funktionsweisen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch soll die Erfindung nicht im Sinne einer Beschränkung oder Begrenzung auf die erläuterten speziellen Ausführungsbeispiele ausgelegt werden. Statt dessen soll den zuvor beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine erläuternde und keinerlei einschränkende Bedeutung zukommen, und es sei darauf hingewiesen, daß in den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fachmann Abwandlungen vornehmen kann, ohne daß hierdurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, verlassen würde.

Claims

1. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren für eine Anordnung von Pixeln, umfassend die Verfahrensschritte:

- die genannte Anordnung von Pixeln wird in N · M Anzeige- bzw. Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppen einheitlicher Größe unterteilt, wobei N, M ≥ 4;

- es werden Muster definiert, nach welchen Pixel der Nachbarschaftsgruppen in aufeinanderfolgenden Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden sollen,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Verfahrensschritt umfaßt, gemäß welchem eine erste Sequenz von einer Nachbarschaftsgruppe entsprechenden N · M Mustern definiert wird, wobei jeweils jedes Muster identifiziert bzw. festlegt, daß ein verschiedenes Pixel der Nachbarschaftsgruppe zum Leuchten gebracht wird in der Weise, daß der Abstand zwischen zwei von zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Mustern der ersten Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixeln im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den von dem ersten und dem letzten Muster dieser Sequenz identifizierten bzw. festgelegten beiden Pixeln ist.

2. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensschritte umfaßt:

- Definieren bzw. Bestimmen einer Anzahl von Mustersequenzen gleich der Anzahl von wiederzugebenden Schattierungsstufen, wobei jeweils jede Schattierungsstufe durch eine ganzzahlige Zahl von Pixeln gekennzeichnet ist, die jeweils in jedem Muster einer entsprechenden Sequenz zum Leuchten gebracht werden, sowie

- Auswählen der Pixel, die durch ein bestimmtes Muster identifiziert bzw. festgelegt werden sollen, aus einer Zahl von aufeinanderfolgenden Mustern der ersten Sequenz gleich der genannten ganzzahligen Zahl.

3. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es, falls ein vorbestimmtes Pixel einer Nachbarschaftsgruppe jeweils einmal während jeweils N · M Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden soll zur Erzeugung einer ersten Schattierungsstufe, den Verfahrensschritt umfaßt, wonach ein folgendes Muster der ersten Sequenz jeweils bei jedem Einzelbild verwendet wird und das vorbestimmte Pixel jedesmal, wenn es durch ein Muster der ersten Sequenz identifiziert bzw. festgelegt ist, zum Leuchten gebracht wird.

4. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es, falls ein vorbestimmtes Pixel einer Nachbarschaftsgruppe jeweils K-mal während jeweils N · M Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden soll, zur Erzeugung einer K-ten Schattierungsstufe, den Verfahrensschritt umfaßt, wonach ein folgendes Muster der K-ten Sequenz bei jedem Einzelbild verwendet wird und das vorbestimmte Pixel jedesmal, wenn es durch ein Muster der K-ten Sequenz identifiziert bzw. festgestellt wird, zum Leuchten gebracht wird.

5. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils jede Pixelstelle eine Mehrzahl von Leuchtelementen einer jeweils verschiedenen Farbe enthält, wobei das Zumleuchtenbringen eines Pixels darin besteht, daß wenigstens eines seiner Leuchtelemente zum Leuchten gebracht wird.

6. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei von zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Mustern der ersten Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixeln größer als der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Pixeln ist.

7. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Einzelbildern, welche zwei aufeinanderfolgende Beleuchtungen eines vorbestimmten Pixels einer Nachbarschaftsgruppe voneinander trennen, im wesentlichen konstant ist.

8. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es den Verfahrensschritt der Koordination des Zumleuchtenbringens einer Mehrzahl von Leuchtelementen eines Pixels zur Erzeugung einer Gesamtfarbe für dieses Pixel umfaßt.

9. Anzeige- bzw. Wiedergabeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß M = N = 4 ist und daß zwei durch zwei beliebige aufeinanderfolgende Muster der ersten Sequenz identifizierte bzw. festgelegte Pixel durch eine einzige Zeile oder Spalte von Pixeln der entsprechenden Nachbarschaftsgruppe voneinander getrennt sind.

10. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung für eine Anordnung von Pixeln, umfassend:

- Anzeige- bzw. Wiedergabe-Nachbarschaftsgruppen gleichförmiger Größe von N · M Pixeln der Anordnung, wobei N, M ≥ 4 ist,

- eine Nachschlag- bzw. Verweistabelle mit Mustern, gemäß welchen Pixel der Nachbarschaftsgruppen in aufeinanderfolgenden Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden sollen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlag- bzw. Verweistabelle eine erste Sequenz von einer Nachbarschaftsgruppe entsprechenden N · M Mustern aufweist, worin jeweils jedes Muster ein unterschiedliches Pixel der Nachbarschaftsgruppe identifiziert bzw. festlegt, das zum Leuchten gebracht werden soll, derart, daß der Abstand zwischen zwei durch zwei beliebige aufeinanderfolgende Muster der ersten Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixeln im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den zwei durch das erste und das letzte Muster der Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixeln ist.

11. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlag- bzw. Verweistabelle eine Anzahl von Muster-Sequenzen enthält, die gleich der Anzahl wiederzugebender Schattierungsstufen ist, wobei jeweils jede Schattierungsstufe durch eine ganzzahlige Anzahl von jeweils in jedem Muster einer entsprechenden Sequenz zum Leuchten zu bringenden Pixeln gekennzeichnet ist, und wobei die durch ein bestimmtes Muster zu identifizierenden bzw. festzulegenden Pixel aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Mustern der ersten Sequenz gewählt ist, die gleich der genannten ganzen Zahl ist.

12. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, um, wenn ein vorbestimmtes Pixel einer Nachbarschaftsgruppe zur Erzeugung einer ersten Schattierungsstufe jeweils einmal je N · M Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden soll, ein aufeinanderfolgendes Muster der ersten Sequenz bei jedem Einzelbild zu verwenden und das vorbestimmte Pixel jedesmal, wenn es durch ein Muster der ersten Sequenz identifiziert bzw. festgelegt wird, zum Leuchten zu bringen.

13. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel, wenn ein vorbestimmtes Pixel einer Nachbarschaftsgruppe jeweils K-mal während N · M Einzelbildern zum Leuchten gebracht werden soll, zur Erzeugung einer K-ten Schattierungsstufe, bewirken, daß ein aufeinanderfolgendes Muster der K-ten Sequenz bei jedem Einzelbild verwendet wird und das vorbestimmte Pixel immer dann, wenn es durch ein Muster der K-ten Sequenz identifiziert bzw. festgelegt wird, zum Leuchten gebracht wird.

14. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils jede Pixel-Stelle mehrere Leuchtelemente von jeweils verschiedener Farbe aufweist, wobei ein Pixel zum Leuchten gebracht ist, sobald wenigstens eines seiner Leuchtelemente zum Leuchten gebracht wird.

15. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei durch beliebige zwei aufeinanderfolgende Muster der ersten Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixeln größer als der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Pixeln ist.

16. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequenzen der Nachschlag- bzw. Verweistabelle solcherart sind, daß die Zahl von Mustern, welche zwei aufeinanderfolgende Identifizierungen bzw. Festlegungen eines vorbestimmten Pixels einer Nachbarschaftsgruppe voneinander trennen, im wesentlichen konstant ist.

17. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Koordination des Aufleuchtens der mehreren Leuchtelemente eines Pixels zur Erzeugung einer Gesamtfarbe für dieses Pixel aufweist.

18. Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß M = N = 4 ist und daß die beiden durch zwei beliebige aufeinanderfolgende Muster der ersten Sequenz identifizierten bzw. festgelegten Pixel voneinander durch eine einzelne Zeile oder Spalte von Pixeln der entsprechenden Nachbarschaftsgruppe getrennt sind.