DE69937211T2 - Pixelbewegung-Verzerrungsverminderung für eine digitale Anzeigeeinrichtung mit Pulszahlenausgleich - Google Patents

Pixelbewegung-Verzerrungsverminderung für eine digitale Anzeigeeinrichtung mit Pulszahlenausgleich Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf alle digitalen Anzeigevorrichtungen, die Impulsanzahlmodulationstechniken (oder Pulsbreitenmodulationstechniken) verwenden, um ein beliebiges Graustufenbild oder Farbbild in digitaler Form darzustellen, wie etwa im Fall von Plasmabildschirmen und DMD-basierten digitalen Lichtprojektoren, wobei sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung bezieht, die jeweils Entzerrungsimpulse bestimmen und anwenden, die zu einem bestehenden Impulswert, der eine bestimmte Graustufenintensität für die oben erwähnten Anzeigevorrichtungen darstellt, zu addieren oder von ihm zu subtrahieren sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Plasmabildschirme verwenden normalerweise ein impulsanzahlmoduliertes, binär codiertes Lichtemissionsperiodenschema (Entladungsperiodenschema) zum Anzeigen digitaler Bilder mit einer bestimmten Graustufentiefe. Für einen typischen 8-Bit-Bildschirm (8-Bit-System) gibt es 28 = 256 mögliche Intensitäts- oder Graustufenpegel für jedes der Signale der Grundfarben Rot, Grün und Blau. Um jedes Datenbit in einen richtigen Lichtintensitätswert auf dem Bildschirm umzusetzen, wird eine TV-Vollbildperiode in 8 Teilfeldperioden unterteilt, die Bit 0 bis Bit 7 einer binär codierten Pixelintensität entsprechen. Die Anzahl der Lichtemissionsimpulse (Dauerimpulse) jeder Entladungsperiode für eine Zelle in dem Bildschirm variiert im Bereich von 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 bis 128 für die jeweiligen Teilfelder 1 bis 8. Auch wenn dieses binär codierte Schema zur Anzeige von Festbildern ausreichend ist, können in dem Bild störende falsche Konturen (Konturartefakte) auftreten, wenn sich entweder ein Objekt in dem Bild bewegt oder sich die Augen des Betrachters relativ zu dem Objekt bewegen. Dieses Phänomen wird als Verzerrung bewegter Pixel (MPD) bezeichnet.
  • Um dieses Problem zu lösen, verwenden einige Systeme eine MPD-Korrektur mit Entzerrungsimpulsen. In dieser Situation wird der Übergang zwischen Teilfeldern, der ein Konturartefakt erzeugen kann, detektiert, wobei ein Lichtemissionsimpuls addiert oder subtrahiert wird, bevor der Übergang erfolgt. Bisher haben diese Systeme lediglich einige Übergänge für eine Entzerrung erkannt, wobei die zu addierenden besonderen Entzerrungsimpulse experimentell bestimmt worden sind. Ab gesehen davon wird eine anspruchsvolle und kostspielige Schätzfunktion benötigt, um eine bewegungsabhängige Entzerrung zu erreichen. Weitere Systeme können ein modifiziertes Verfahren mit binär codierter Lichtemission verwenden, um Konturartefakte zu streuen. Durch eine Erhöhung der Anzahl von Teilfeldern, z.B. von 8 auf 10, bei einem 8-Bit-Bildschirm verteilt das Verfahren die Länge der beiden größten Lichtemissionsblöcke neu auf vier Blöcke mit gleicher Länge (d.h., 64 + 128 = 48 + 48 + 48 + 48). Um die gleiche Gesamtanzahl von Impulsen, wie sie in dem herkömmlichen System verwendet werden, zu erhalten, ist die in jedem dieser vier neu gebildeten Blöcke enthaltene Anzahl von Dauerimpulsen 48. Die Konturartefakte, die in diesem modifizierten System auftreten können, werden über das Bild gestreut. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere zeitliche Emission, die durch ein zufälliges Auswählen einer der vielen Wahlmöglichkeiten, die die gleiche Anzahl von Impulsen für einen gegebenen Pixelwert aufweisen, erreicht wird. Wenn eine Randomisierung bei jedem Pixelpegel ausgeführt wird, können die Konturartefakte jedoch in ein moiréartiges Rauschen umgewandelt werden, das für den Betrachter etwas weniger störend ist. Diese Systemform streut die Artefakte nur, wobei sie nicht versucht, sie zu minimieren. Weil außerdem die Teilfelder einer Artefaktkompensation vorbehalten sind, wird die Farbauflösung der Bilder, die erzeugt werden können, in Bezug auf eine Anzeigevorrichtung, die 10 Teilfelder verwendet und Fehler nicht umverteilt, verringert.
  • EP 0 720 139 A2 bezieht sich auf ein Verfahren zum Korrigieren von Graustufendaten in einem Ansteuersystem für einen selbstleuchtenden Bildschirm, wobei in dem System ein Teilbild eines zusammengesetzten Videosignals in N Teilfelder unterteilt wird, wobei die Leuchtdichte jedes Pixels durch Pixeldaten gesetzt wird, die N Bits umfassen, die der Anzahl der Teilfelder entsprechen. Die vorliegenden Pixeldaten eines Pixels werden mit den vorherigen Pixeldaten desselben Pixels verglichen. Eine Änderung zwischen den Bitdaten der höchsten Leuchtdichte und den Bitdaten einer Leuchtdichte einer niedrigeren Stelle wird detektiert, woraufhin ein Bild-zu-Bild-Änderungssignal erzeugt wird. In Reaktion auf das Bild-zu-Bild-Änderungssignal werden die vorliegenden Pixeldaten korrigiert, um das Teilfeld der vorliegenden Pixeldaten zu ändern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen, wann Entzerrungsimpulse zu impulsanzahlmodulierten Daten (PNM-Daten), die auf einer Plasmaanzeigevorrichtung angezeigt werden sollen, zu addieren sind, um eine Verzerrung bewegter Pixel (MPD) zu verringern. Das Verfahren analysiert tatsächlich jeden möglichen Übergang, und die wahrscheinliche Größe der resultierenden MPD zu bestimmen. Danach fügt das Verfahren wahlweise Entzerrungsimpulse hinzu, wobei es tatsächlich die MPD des entzerrten Codes analysiert. Für jeden möglichen Übergang zeichnet das Verfahren den entzerrten PNM-Code auf, der die kleinste MPD erzeugt. Im Betrieb überwacht das Anzeigesystem entsprechende Pixelwerte von einem benachbarten Vollbild und ersetzt sie, soweit erforderlich, durch entzerrten PNM-Code, um die aus einem Übergang in dem Bild von einem Vollbild zum nächsten resultierende MPD zu verringern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung klar, wobei:
  • 1 ein Blockschaltplan auf hoher Ebene einer vereinfachten 8-Bit-Plasmaanzeigevorrichtung ist, wie sie in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 2A (Stand der Technik) eine seitliche Draufsicht einer Einzelzelle einer Plasmaanzeigevorrichtung ist, die eine Zellenanordnung eines Oberflächenentladungs-Wechselstrom-PDP mit drei Elektroden ist, wie er in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
  • 2B (Stand der Technik) eine obere Teildraufsicht einer Plasmaanzeige ist, die eine H×V-Matrix aus Zellen, wie sie in 2a veranschaulicht sind, veranschaulicht;
  • 3 (Stand der Technik) ein Zeitablaufdiagramm ist, das den Zeitablauf eines herkömmlichen PDP-Ansteuerverfahrens veranschaulicht, das binäre Codewörter verwendet, um 256 Intensitätspegel zu erzielen, wie im Stand der Technik bekannt ist;
  • 4A ein Zeitablaufdiagramm eines Übergangs in einem Bild ist, das für eine Beschreibung einer Verzerrung bewegter Pixel nützlich ist;
  • 4B eine graphische Darstellung der sichtbaren Intensität für den in 4A gezeigten Übergang ist;
  • 5A ein Zeitablaufdiagramm eines Übergangs in einem Bild ist, das für eine Beschreibung eines Verfahrens zum Messen des aus einem Übergang resultierenden MPD-Fehlers nützlich ist;
  • 5B eine graphische Darstellung der sichtbaren Intensität für den in 5A gezeigten Übergang ist, die eine Angabe des gemessenen MPD-Fehlers enthält;
  • 6 ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 ein Blockschaltplan eines Pixelwertumsetzungsspeichers ist, der den unter Verwendung des in 6 gezeigten Verfahrens entwickelten entzerrten MPD-Code verwendet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Allgemeine Beschreibung einer Plasmaanzeigevorrichtung
  • Die Erfindung ist hinsichtlich einer Plasmaanzeige als eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Die Anwendung der aktuellen Erfindung ist jedoch unabhängig von dem bestimmten Typ einer digitalen Anzeigevorrichtung, so lange, wie sie Impulsanzahlmodulations- oder Pulsbreitenmodulationstechniken verwendet, um irgendein Graustufen- oder Farbbild in digitaler Form darzustellen.
  • 1 ist ein vereinfachter Blockschaltplan einer Plasmaanzeigevorrichtung, wie sie mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet ist. Wie gezeigt ist, umfasst die Plasmaanzeigevorrichtung einen Intensitätsabbildungsprozessor 102, einen Plasmaanzeigecontroller 104, einen Bildspeicher 106, einen Takt- und Synchronisierungsgenerator 108 und eine Plasmaanzeigeeinheit 110.
  • Der Intensitätsabbildungsprozessor 102 empfängt Pixel für Pixel einen digitalen Videoeingang eines Videovollbilds. Das Vollbild kann von einem progressiven Format oder einem verschachtelten Format sein. Der Einfachheit halber wird in den Unterlagen, die folgen, ein progressives Format angenommen. Folglich können die Ausdrücke Vollbild und Teilbild austauschbar verwendet werden. Für Farbbilder können die Videoeingangsdaten für jedes Pixel aus einem roten Intensitätswert, einem grünen Intensitätswert und einem blauen Intensitätswert bestehen. Der Einfachheit halber nimmt die folgende Erläuterung nur an, dass ein Graustufenintensitätswert verwendet wird. Der Intensitätsabbildungsprozessor 102 enthält z.B. eine Verweistabelle oder Abbildungstabelle, die den Pixelintensitätswert in einen aus einer Gruppe von Intensitätspegeln umsetzt. Jeder aus der Gruppe von Intensitätspegeln ist durch ein binäres Codewort definiert. In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist jeder der roten, grünen und blauen Pixelwerte ein Acht-Bit-Binärwert. Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert tatsächlich Übergänge zwischen Acht-Bit-Pixelwerten von einem Vollbild zum nächsten und addiert oder subtrahiert wahlweise Bits, um Dauerimpulse zu addieren oder zu subtrahieren, wenn der Pixelwert wiedergegeben wird. Die Bits werden addiert oder subtrahiert, um das Zielmaß einer MPD für den Übergang zu minimieren. Um die durch dieses Verfahren bestimmten Übergangscodes zu verwenden, enthält der Intensitätsabbildungsprozessor 102 ein Bildverzögerungselement, das dem Intensitätsabbildungsprozessor 102 den Wert des Pixelelements aus dem vorhergehenden Vollbild zusammen mit dem momentanen Wert dieses Pixelelements bereitstellt. Der Prozessor 102 erkennt Übergänge, die von einer Entzerrung profitieren können, und ändert den Wert des momentanen Pixelelements, um Entzerrungsimpulse, wie sie durch das oben erwähnte Verfahren bestimmt werden, zu addieren oder zu subtrahieren.
  • Der Intensitätsabbildungsprozessor 102 kann außerdem einen Subprozessor für eine inverse Gammakorrektur umfassen, der die Gammakorrektur umkehrt, die an dem Signal bei der Quelle ausgeführt wurde. Diese Gammakorrektur gleicht Nichtlinearitäten bei der Wiedergabe von Bildern auf Katodenstrahlröhren (CRTs) aus. Die beispielhafte Plasmaanzeigevorrichtung benötigt keine Gammakorrektur. Folglich kehrt die Schaltungsanordnung für die inverse Gammakorrektur den Gammakorrekturalgorithmus um, der bei der Signalquelle angewendet wird.
  • Der Bildspeicher 106 speichert Anzeigedaten, die der Intensitätspegel sind, in einem entzerrten PNM-Format für jedes Pixel einer Abtastzeile eines Vollbilds so wie eine entsprechende Adresse für die Plasmaanzeigeeinheit 110, die durch den Plasmaanzeigecontroller 104 bestimmt wird.
  • Die Plasmaanzeigeeinheit 110 umfasst ferner einen Plasmabildschirm (PDP) 130, einen Adressierungs-/Datenelektrodentreiber 132, einen Abtastzeilentreiber 134 und einen Dauerimpulstreiber 136. Der PDP 130 ist ein Anzeigeschirm, der unter Verwendung einer Matrix aus Anzeigezellen gebildet ist, wobei jede Zelle einem anzuzeigenden Pixelwert entspricht. Der PDP 130 ist in 2a und 2b ausführlicher gezeigt. 2a veranschaulicht eine Anordnung eines Oberflächenentladungs-Wechselstrom-PDP 130 mit drei Elektroden. 2b zeigt die durch H×V Zellen gebildete Matrix, wobei H die Anzahl von Zellen in einer Zeile der Matrix ist und V die Anzahl von Zellen in einer Spalte ist.
  • Wie in 2a gezeigt ist, ist jede Zelle in dem PDP 130 zwischen einem vorderen Glassubstrat 1 und einem hinteren Glassubstrat 2 gebildet. Die Zelle enthält eine Adressierungselektrode 3, eine Interzellensperrwand 4 und ein Fluoreszenzmaterial 5, das zwischen den Wänden abgelagert ist. Die PDP-Zelle wird durch ein Potential beleuchtet, das zwischen eine X-Elektrode 7, der Adressierungselektrode 4 und einer Y-Elektrode 8 erzeugt und aufrechterhalten wird. Die X-Elektrode und die Y-Elektrode sind durch eine dielektrische Schicht 6 abgedeckt. Eine Lichtemission in der Zelle wird durch eine elektrische Adressierungsentladung zwischen der Adressierungselektrode und der Y-Elektrode 8 erzeugt. Die Y-Elektroden werden Zeile für Zeile abgetastet, während die Adressierungselektroden ein Potential an die Zellen in der Zeile, die zu beleuchten sind, anlegen. Die Potentialdifferenz zwischen der Y-Elektrode und der Adressierungselektrode bewirkt eine Entladung, die eine elektrische Ladung auf den Sperrwänden der Zelle erzeugt. Die Lichtmission in einer geladenen Zelle wird durch Anlegen eines Dauerimpulses (auch bekannt als Dauerendladung oder Erhaltungsentladung) zwischen den X- und Y-Elektroden aufrechterhalten. Die Dauerimpulse werden an alle Zellen in der Anzeige angelegt, wobei jedoch eine Leuchtentladung nur in jenen Zellen erfolgt, die eine bestehende Wandladung aufweisen.
  • Der Adressierungs-/Datenelektrodentreiber 132 (gezeigt in 1) empfängt die Anzeigedaten für jede Zeile des abgetasteten Bilds aus dem Bildspeicher 106. Wie gezeigt ist, umfasst die beispielhafte Ausführungsform einen Adressierungs-/Datenelektrodentreiber 132, der außerdem getrennte Anzeigedatentreiber 150 für die oberen und unteren Abschnitte der Anzeige aufweisen kann. Indem ermöglicht wird, dass der Adressierungs-/Elektrodentreiber 132 die oberen und unteren Abschnitte der Anzeige getrennt verarbeiten kann, kann die Zeit zum Auslesen und Laden von Daten verringert werden. Allerdings wird die vorliegende Erfindung auf diese Weise nicht eingeschränkt, wobei auch ein einzelner Adressierungs-/Datenelektrodentreiber 132, der Daten für die gesamte Anzeige aufeinander folgend empfängt, verwendet werden kann. Die Anzeigedaten bestehen aus allen Zellenadressen, die jedem anzuzeigenden Pixel entsprechen, sowie dem entsprechenden Intensitätspegelcodewort (das durch den Intensitätsabbildungsprozessor 102 bestimmt wird).
  • Der Abtastzeilentreiber 134 wählt in Reaktion auf Steuersignale von dem Plasmaanzeigecontroller 104 nacheinander jede Zeile von Zellen aus, die der Abtastzeile des anzuzeigenden Bildes entspricht. Der Abtastzeilentreiber 134 arbeitet mit dem Adressierungs-/Datenelektrodentreiber 132, um die Wandladung von jeder Zelle zu löschen, wonach er wahlweise eine Wandladung in jeder Zelle, die zu beleuchten ist, aufbaut. Jede Zelle wird für ein Teilfelddauerintervall während des Adressierungsintervalls der Teilfeldperiode entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet. Die relative Helligkeit einer Zelle wird durch die Zeitdauer (Anzahl der Dauerimpulse) in irgendeinem Teilbildintervall, in dem die Zelle beleuchtet wird, bestimmt.
  • Der Dauerimpulstreiber 136 stellt die Folge von Dauerimpulsen für eine Erhaltungsentladung, die dem ausgewählten Anzeigedatenwert entspricht, bereit. Wie zuvor gezeigt ist, sind die X-Elektroden und des PDP miteinander verbunden. Der Dauerimpulstreiber 136 legt Dauerimpulse für eine Zeitspanne (Erhaltungsentladungsperiode) an alle Zellen für alle Abtastzeilen an; wobei allerdings nur jene Zellen, die eine Wandladung aufweisen, eine Erhaltungsentladung erfahren.
  • Der Plasmaanzeigecontroller 104 umfasst ferner einen Anzeigedatencontroller 120, einen Bildschirmtreibercontroller 122, einen Hauptprozessor 126 und einen optionalen Teilbild/Vollbild-Interpolationsprozessor 124. Der Plasmaanzeigecontroller 104 stellt die allgemeine Steuerfunktionalität für die Elemente der Plasmaanzeigeeinheit bereit.
  • Der Hauptprozessor 126 ist ein Universalcontroller, der verschiedene Eingabe/Ausgabe-Funktionen des Plasmaanzeigecontrollers 104 ausführt, eine Zellenadresse, die der empfangenen Pixeladresse entspricht, berechnet, die abgebil deten Intensitätspegel jedes empfangenen Pixels empfängt und diese Werte im Bildspeicher 106 für das momentane Vollbild speichert. Der Hauptprozessor 126 kann außerdem mit einem optionalen Teilbild/Vollbild-Interpolationsprozessor 124 über eine Schnittstelle verbunden sein, um gespeicherte Teilbilder in ein einzelnes Vollbild für eine Anzeige umzusetzen.
  • Der Anzeigedatencontroller 120 empfängt gespeicherte Anzeigedaten von dem Bildspeicher 106 und überträgt die Anzeigedaten für eine Abtastzeile an den Adressierungs-/Datenelektrodenreiber 132 in Reaktion auf ein Ansteuerzeitablauftaktsignal von dem Takt- und Synchronisierungsgenerator 108.
  • Der Bildschirmtreibercontroller 122 bestimmt den Zeitablauf für die Auswahl jeder Abtastzeile und stellt die Zeitablaufdaten dem Abtastzeilentreiber 134 zusammen mit dem Anzeigedatencontroller, der die Anzeigedaten für die Abtastzeile an den Adressierungs-/Datenelektrodenreiber 132 überträgt, bereit. Wenn die Anzeigedaten übertragen sind, gibt der Bildschirmtreibercontroller 122 das Signal für die Y-Elektroden für jede Abtastzeile frei, um die Zelle für die Erhaltungsentladung bereitzumachen.
  • Um ein Verstehen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nun die Verwendung von binären Codewörtern für die Darstellung von Intensitätspegeln der Pixel, wie im Stand der Technik bekannt ist, beschrieben.
  • 3 veranschaulicht den Zeitablauf eines herkömmlichen PDP-Ansteuerverfahrens, das binäre Codewörter verwendet, um 256 Intensitätspegel zu erzielen, wie im Stand der Technik bekannt ist. Der Zellenadresswert und der binäre Codewortwert sind als Anzeigedaten im Speicher gespeichert und werden aus ihm ausgelesen. In 3 ist ein Vollbild in 8 Teilfelder SF1 bis SF8 unterteilt. Die Anzahl der Dauerimpulse jeder Erhaltungsentladungsperiode für eine Zelle in dem Bildschirm variiert zwischen 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 bzw. 128 für die Teilfelder 1 bis 8. Jedes Teilfeld hat ein entsprechendes definiertes Bit 0 bis Bit 7 des Pixelcodeworts. Jedes Teilfeld ist in ein Adressierungsintervall AD fester Länge (mit einem Zeilenfolgeauswahl-Unterintervall, einem Löschunterintervall und einem Schreibunterintervall) und eine Erhaltungsentladungsperiode MD1 bis MD8, in der Dauerimpulse an die Zelle angelegt werden, um Licht auszustrahlen, unterteilt. Wie gezeigt ist, liegt die Anzahl von Dauerimpulsen, TSUS(SFi), i = 1 – 8, für jede der Entladungsperioden hinsichtlich dieses Schemas in einem Verhältnis von 1:2:4:8:16:32:64:128.
  • Um ein Bild anzuzeigen, wird der erforderliche Intensitätspegel für jedes der Pixel in dem Bild zeilenweise durch den Intensitätsabbildungsprozessor 102 bestimmt. Der Plasmaanzeigecontroller 104 setzt die Pixeladresse in eine Zellenadresse um, wobei er den Intensitätspegel in einen binären Codewortwert umsetzt. Wie zuvor beschrieben ist, ist der binäre Codewortwert ein 8-Bit-Wert, wobei jede Bitposition in dem 8-Bit-Wert eine Beleuchtung in einem entsprechenden der 8 Teilfelder freigibt oder sperrt.
  • Die Teilfeldadressierungsoperation beginnt mit einer Löschentladungsoperation, bei der die Wandladung in allen Zellen in der Zeile gelöscht wird. Danach wird jede Zelle in der Zeile ausgewählt, um eine Wandladung auf der Grundlage des Werts des Bits hinsichtlich seines entsprechenden Intensitätswert zu empfangen, der eine Beleuchtung in dem entsprechenden Teilfeld steuert. Wenn alle Zellen in dem Bild adressiert worden sind und geeignete Wandladungen für eine bestimmte Teilfeldperiode erzeugt worden sind, werden die Dauerimpulse für das Teilfeld angelegt, wobei die Zellen, die eine Wandladung aufweisen, beleuchtet werden.
  • Das oben beschriebene Binärcodierungsverfahren ist lediglich dann wirksam, wenn Helligkeitsänderungen schnell erfolgen und durch die Augen des Betrachters zu einer einzigen Durchschnittshelligkeitsänderung integriert werden. Wenigstens für bestimmte Übergänge integriert das menschliche Auge Änderungen in der Helligkeit jedoch nicht vollständig, was ein Erscheinen störender falscher Konturen bewirkt. Diese Konturen erscheinen in Bewegtbildern und in bestimmten Festbildern, wenn der Betrachter das Bild überfliegt. Dieses Phänomen wird als Verzerrung bewegter Pixel (MPD) bezeichnet. Ein Graustufenübergang eines Pixels von 127 nach 128 löst z.B. unter Verwendung der oben beschriebenen Helligkeitsabbildung eine MPD infolge der ungleichen zeitlichen Verteilung der Dauerimpulse aus. Wegen der menschlichen Seheigenschaften wird der wahrgenommenen Intensitätspegel für diesen Übergang nicht im Bereich von 127 oder 128 gehalten, sondern auf einen niedrigeren Wert verringert.
  • Die vorliegende Erfindung macht die folgende Annahme über den Übergang, den sie behandelt. Es wird angenommen, dass es immer drei Pegel gibt, die mit dem zeitlichen Übergang für jedes Pixel in dem Bildschirm, d.h. einem x-y-y-Übergang, verbunden sind. Sollte diese Annahme ungültig werden, kann das Ergebnis suboptimal sein. Genauer versucht die vorliegende Erfindung den Wert des ersten y, das von dem Übergang von Interesse betroffen ist, zu ändern. Entsprechend wird eine N-Bit-Darstellung des ersten y so geändert, dass einige Bits Nullbits werden und umgekehrt.
  • Entzerrung eines Mehrbitcodes für ein verbessertes MPD-Fehlerverhalten
  • Die vorliegende Erfindung wählt ein Dauerimpuls-Zeitablaufschema, das die durch einen Übergang von einem ersten N-Bit-Codewert zu einem zweiten N-Bit-Codewert erzeugten Helligkeitspegel verteilt, indem ausgewählte Bits von dem zweiten N-Bit-Codewert wahlweise eingefügt oder gelöscht werden.
  • Ein erster Schritt in diesem Verfahren ist das Definieren eines Modells für den empfundenen Intensitätspegel r(t) auf der Retina, so dass es eine objektive Möglichkeit zum Messen der MPD geben kann. Diese Näherung ist in Gleichung (1) angegeben.
    Figure 00100001
  • Hierbei ist T eine TV-Teilbildperiode (normiert auf 1023 Zeiteinheiten). Es wird angemerkt, dass die Partialsumme von i(t) über jedes Teilfeld mit der genauen Teilfeldgrenze die genaue Dauerperiode dieses Teilfelds ergeben soll. Die Partialsumme von i(t) über jedes TV-Teilbild mit der genauen Teilbildgrenze soll mit dem gegebenen Intensitätspegel übereinstimmen.
  • Als ein praktisches Modell wird in (1) eine vereinfachte, zeitvariable, exponentiell abfallende Rechteckimpulsantwort für die Retina angenommen. Die Erfinder haben bestimmt, dass dieses Modell eine ausreichende Genauigkeit für das MPD-Entzerrungsverfahren liefert. Es wird allerdings davon ausgegangen, dass weitere anspruchsvollere Retina-Modelle verwendet werden können.
  • Um den MPD-Fehler zu berechnen, ist es wünschenswert, eine ideale Kurve der empfundenen Intensität für einen gegebenen Übergang zu haben. Auch wenn diese Intensitätskurve eine Stufenfunktion zwischen den beiden Übergangspegeln sein sollte, ist es schwierig, genau zu definieren, wann in dem Intervall zwischen den beiden Pegeln der Übergang erfolgen soll. Für dieses Verfahren ist der Fehler als das Minimum der Fehler zwischen jedem der beiden Pegel definiert. Mathematisch ist der mittlere quadratische Fehler (MSE) e der MPD für den Übergang zwischen einem Graustufenpegel x und einem Graustufenpegel y durch die Gleichung (2) definiert.
    Figure 00110001
  • Hierbei ist e1(t) = |r(t) – x| und e2(t) = |r(t) – y|.
  • Die 5A und 5B zeigen die Kurve des minimalen Fehlers für einen Übergang zwischen 60 und 150 unter Verwendung eines 8-Bit-Binärcodes. Die Kurve 510 mit der durchgezogenen Linie repräsentiert die empfundene Intensität, wie sie durch Gleichung (1) modelliert wird, wobei die Kurve 520 mit der gestrichelten Linie den MPD-Fehler (d.h. min(e1(t), e2(t))) für den Übergang gemäß Gleichung (2) repräsentiert.
  • Die Erfinder haben mehrere Vorteile für eine Verwendung des MSE der MPD bestimmt: Ersten gibt es keine Voraussetzung einer Augenbewegung, zweitens wird der Grad des MPD-Artefakts in den MSE der MPD umgesetzt, d.h., je größer der MSE ist, umso schlimmer ist das MPD Artefakt, und drittens kann der MSE des MPD als eine Zielfunktion zum Finden eines wirksamen MPD-Verminderungsschemas verwendet werden.
  • Ein Faktor, der den MPD-Grad für einen gegebenen Impulsanzahlmodulationscode (PNM-Code) beeinflusst, ist die Anzahl der Dauerimpulse, die jedem Bit zugeordnet werden. Die bestimmte Zuordnung von Dauerimpulsen zu Bits bei einer PNM wird als SP bezeichnet. Im Allgemeinen ist eine SP als ein Vektor von Impulsanzahlen, die den Bits eines Intensitätswerts zugeordnet sind, definiert. Die verallgemeinerte SP für eine 8-Bit-PNM ist in Gleichung (3) dargestellt. SP = [sp1, sp2, SP3, sp4, sp5, sp6, sp7, sp8] (3)
  • Zum Beispiel kann der in 3 gezeigte PNM-Code als SP = [1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128] dargestellt werden. Die Erfinder haben bestimmt, dass die MPD-Leistung bzw. das MPD-Verhalten einer Plasmaanzeigevorrichtung durch Auswählen einer alternativen SP verbessert werden kann. Zum Beispiel weist die SP [16, 8, 4, 2, 1, 128, 64, 32] ein besseres MPD-Gesamtverhalten auf als entweder die SP [1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128] oder die SP [128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1].
  • In dem beispielhaften Verfahren wird für eine bestimmte SP jeder mögliche Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel für einen gegebenen N-Bit-Code gemäß der Zielfunktion analysiert, wobei Entzerrungsbits wahlweise gesetzt und auf den Wert zurückgesetzt werden, der den zweiten Pegel repräsentiert, um die Zielfunktion zu minimieren. Das Verfahren der Zuweisung von Entzerrungsimpulsen gemäß der vorliegenden Erfindung setzt voraus, dass der zweite Pegel aufrechterhalten wird. Dementsprechend sollten die addierten Entzerrungsimpulse keine deutliche zusätzliche MPD bei einem Übergang von dem entzerrten zweiten Wert zu einem nicht entzerrten zweiten Wert erzeugen. Der nicht entzerrte Übergang von dem vorhergehenden Pixelwert x zu dem momentanen Pixelwert y und zu dem nächsten Pixelwert y wird durch die folgende Notation (4) dargestellt. x → y → y (4)
  • Das Ziel des Entzerrungsprozesses ist das Bestimmen eines Entzerrungswerts eq, der, wenn er zu dem momentanen Pixelwert addiert wird, einen minimalen Wert für die Zielfunktion erzeugt. Wenn der entzerrte Übergang durch Gleichung (5) dargestellt wird, kann die Zielfunktion durch die Gleichungen (6), (7), (8) und (9) dargestellt werden, wobei die Gleichung (9) die Retina-Antwort des in Gleichung (5) gezeigten Übergangs repräsentiert. x → yeq = y + eq → y (5)
    Figure 00120001
    wobei: e1(t, Yeq) = |r(t, Yeq) – x| (7) e2(t, Yeq) = |r(t, Yeq) – x| und (8)
    Figure 00120002
  • Den Übergang von null nach eins nicht berücksichtigend gibt es für ein 8-Bit-Codiersystem höchstens 255 Werte, die yeg annehmen kann. Ein mögliches Verfahren zum Entwickeln einer Entzerrungsabbildung für die Codemenge ist eine vollständige Analyse aller möglichen Übergänge. Dies macht ein Analysieren von 2552 = 65025 Übergängen erforderlich.
  • 6 ist ein Ablaufplan eines Codeentzerrungsprozesses in Übereinstimmung mit dem Erfindungsgegenstand. Dieser Ablaufplan repräsentiert eine innere Schleife des Prozesses. Die äußere Schleife geht über jeden der 65025 möglichen Übergänge in dem Code und ordnet dem Pixelwert vor dem Übergang, x, und dem Pixelwert nach dem Übergang, y, Codes zu. Der erste Schritt in dem Entzerrungsprozess, Schritt 610, empfängt die Werte für x und y und weist der Schleifenvariablen n einen Wert von null zu. In Schritt 612 wird yeg der momentane Wert der Variablen n zugewiesen. In Schritt 614 berechnet der Prozess den Wert von i(t, x, yeq, y) für das Pixel. Wie oben dargestellt ist, bestimmt die Funktion i(t, x, yeq, y) die Retina-Antwort für einen Übergang von x nach yeq nach y. Die in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendete Retina-Antwort wird als ein Bewegungsmittelwert während eines diskreten Zeitintervalls modelliert. Für jede Teilbildperiode sind 1024 normalisierte Zeiteinheiten definiert. Der allmähliche Abfall beginnt unmittelbar nach dem Auftreten eines Impulses und wird durch das Auftreten des nächsten nachfolgenden Impulses auf den vollen Wert zurückgesetzt. Ein beispielhafter Abfall dieser Funktion ist in 4B gezeigt.
  • Im nächsten Schritt 616 wird die Funktion i(u, x, yeq, y) über die beiden Teilbildperioden des Übergangs von x nach yeq nach y gemäß Gleichung (9) integriert. In Schritt 618 werden die modellierten MPD-Fehlerfunktionen für den momentanen Wert von yeq für die Werte x und y gemäß den Gleichungen (7) und (8) bestimmt. In Schritt 620 wird der MSE-Wert der MPD für den momentanen Wert von yeq bestimmt und gespeichert. In Schritt 622 wird die Schleifenvariable n inkrementiert, wobei in Schritt 624, wenn n nicht größer als 255 ist, die Steuerung zu Schritt 612 zurückversetzt wird, um den MSE der MPD für den nächsten Wert von yeq zu bestimmen. Wenn in Schritt 624 jedoch n größer als 255 ist, wird die Steuerung zu Schritt 626 weitergeleitet, der den Wert von yeq bestimmt, der dem minimalen MSE der MPD entspricht. Dieser Wert wird in Schritt 626 zur Verwendung bei der Entzerrung des Übergangs von x nach y für den PNM-Code gespeichert. Außerdem wird in Schritt 626 der minimale Wert des MSE der MPD für diesen Übergang gespeichert. Dieser Wert kann, wie unten beschrieben wird, verwendet werden, um das Verhalten verschiedener SPs zu bewerten.
  • Auch wenn der in 6 gezeigte Prozess als die innere Schleife einer äußeren Schleife beschrieben ist, die jeden möglichen Übergang in dem PNM-Code ausführlich prüft, wird davon ausgegangen, dass der Prozess auf weitere Weisen verwendet werden kann. Zum Beispiel kann die äußere Schleife einen Fehler für einen Übergang von einem Pixelwert x zu einem Pixelwert y gemäß der oben erwähnten Gleichung (2) berechnen und diesen Fehler mit einem Schwellenwert vergleichen. Bei dieser alternativen Ausführungsform würde der in 6 gezeigte Prozess nur aufgerufen, wenn der Fehler den Schwellenwert übersteigt. Der in 6 gezeigte Prozess kann außerdem abgewandelt werden, um den minimalen MSE der MPD zu bestimmen, während der Prozess abläuft. Zum Beispiel kann in Schritt 620 der momentan berechnete Wert für e(n) mit einem vorhergehenden minimalen Wert verglichen werden und den vorhergehenden minimalen Wert ersetzen, wenn der momentane Wert kleiner ist. Bei dieser Ausführungsform kann außerdem der dem neuen minimalen Wert entsprechende Wert von n gespeichert werden.
  • Der oben beschriebene Prozess kann außerdem verwendet werden, um das Verhalten verschiedener SPs zu vergleichen. Wie oben dargestellt ist, gibt es, nachdem der Schritt 626 für die letzte Kombination von x und y ausgeführt worden ist, ein Datenfeld MSE MPD, das den minimalen MSE der MPD für jeden Übergang für eine gegebene Dauerimpulszuordnung SP enthält. Falls die SP geändert wird und der Prozess wiederholt wird, kann für diese alternative SP ebenso ein Datenfeld des MSE der MPD erzeugt werden. Der MSE der MPD der beiden SPs kann dann verglichen werden, um zu bestimmen, welche zum niedrigeren MSE der MPD führt. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Vergleich die einzelnen SPs gemäß mehrerer verschiedener Kriterien wie etwa der kleinste mittlere MSE der MPD, der maximale MSE der MPD oder der mittlere MSE der MPD bewerten kann. Bei einer vollständigeren Auswertung können alle diese Faktoren berechnet und gewichtet werden, um eine Metrik zu bestimmen, die die Wirksamkeit der SP für den bestimmten PNM-Code definiert.
  • 7 ist ein Blockschaltplan einer Schaltungsanordnung, die für eine Verwendung als die MPD-Entzerrungsschaltungsanordnung 102 von 1 geeignet ist. Wenn die optimale Entzerrung bestimmt worden ist, können die Argumentwerte, die in Schritt 626 für jeden der Übergänge, die analysiert worden, bestimmt werden, in Festwertspeicher (ROMs) 710R, 710G und 710B, die in 7 gezeigt sind, gespeichert werden. Jeder der ROMs 710R, 710G und 710B umfasst einen 16-Bit-Adressanschluss, der die Werte x, die den Pixelwert des vorhergehenden Vollbilds repräsentieren, und y, die den momentanen Pixelwert repräsentieren, als einen einzelnen Adresswert empfängt und den gespeicherten Argumentwert y' als den entzerrten Ausgangswert bereitstellt. Diese entzerrten Ausgangswerte y' ersetzen dann den Pixelwert y in dem momentanen Bild.
  • Wie in 7 gezeigt ist, werden die Eingangspixelwerte für die Signale der Grundfarben Rot, Grün und Blau in eine programmierbare Logikanordnung (PLA) 708 eingespeist, die Steuersignale für Bildpuffer 712R, 712G und 712B erzeugt und außerdem die empfangenen roten, grünen und blauen Pixelwerte sowohl den jeweiligen ROMs 710R, 710G und 710B als auch den jeweiligen Bildpuffern 712R, 712G und 712B zuführt. Die Bildpuffer werden so gesteuert, dass sie das Pixel aus dem vorhergehenden Vollbild, das in Bezug auf die Position dem momentanen Pixel entspricht, an ihren Ausgangsanschlüssen erzeugen. Wenn y die rote Signalkomponente des ersten Pixels in der ersten Zeile des momentanen Vollbilds repräsentiert, dann repräsentiert x folglich die rote Komponente des ersten Pixels in der ersten Zeile des vorhergehenden Vollbilds. Der Adresswert für die ROMs 710R, 710G und 710B wird durch Verkettung der jeweiligen x- und y-Pixelwerte erzeugt. Die entzerrten Ausgangswerte y' der ROMs 710R, 710G und 710B werden in jeweiligen Registern 714R, 714G und 714B gespeichert, um das rote, das grüne und das blaue Farbsignal zur Weiterverarbeitung zu synchronisieren.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in Bezug auf einen Plasmabildschirm mit einem Verfahren für eine 8-Bit-Impulsanzahlmodulationscodierung beschrieben worden. Allerdings erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, dass die Erfindung auf weitere Systeme, z.B. 10- oder 12-Bit-Systeme, erweitert werden kann. Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf ein verschachteltes Anzeigeformat erweitert werden. Bei dieser Erweiterung wird die Fehlerfunktion auf einer Vollbildbasis berechnet, während einzelne Pixel in dem Bild auf einer Vollbildbasis adressiert werden. Es kann jedoch wünschenswert sein, dass in das Retina-Antwortmodell Terme aufgenommen werden, die sich auf die Pixel beziehen, die das eine Pixel in dem Zwischenteilbild des verschachtelten Videosignals umgeben.
  • Außerdem kann es wünschenswert sein, anstatt jeden möglichen PNM-Codewert als einen Entzerrungscodewert yeq zu prüfen, die Codewerte, die geprüft werden, in einem gewissen Umfang, z.B. plus minus 10 Graustufenwerte von x und y, einzuschränken. Während die Erfindung hinsichtlich einer Plasmaanzeigevorrichtung beschrieben worden ist, wird schließlich davon ausgegangen, dass sie mit irgendeiner Anzeigevorrichtung, die eine Impulsanzahlmodulation oder eine Puls breitenmodulation verwendet, z.B. ein digitaler Lichtprojektor auf der Basis einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD), verwendet werden kann.
  • Während hier beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, sind solche Ausführungsformen selbstverständlich lediglich beispielhaft bereitgestellt. Dem Fachmann auf dem Gebiet fallen zahlreiche Abwandlungen, Änderungen und Ersetzungen ein, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Entzerrungscodemenge für die Verwendung mit einem Impulsanzahlmodulationscode, der verwendet wird, um Videobilder auf einer digitalen Anzeigevorrichtung anzuzeigen, wobei die Entzerrungscodemenge in der Weise wirkt, dass die Verzerrung bewegter Pixel in den angezeigten Bildern verringert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bestimmen eines ersten und eines zweiten Impulsanzahlmodulationscodewertes, die einen Übergang zwischen einem jeweiligen ersten und einem jeweiligen zweiten Graustufenwert definieren; b) Auswählen eines ersten Versuchs-Entzerrungscodewertes in dem Impulsanzahlmodulationscode; c) Bestimmen eines ersten Zielmaßes eines Verzerrungsfehlers bewegter Pixel in einem Übergang von dem ersten Impulsanzahlmodulationscodewert zu dem ersten Versuchs-Entzerrungscodewert und dann zu dem zweiten Impulsanzahlmodulationscodewert; d) Auswählen eines zweiten Versuchs-Entzerrungscodewerts in dem Impulsanzahlmodulationscode; e) Bestimmen eines zweiten Zielmaßes des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel in einem Übergang von dem ersten Impulsanzahlmodulationscodewert zu dem zweiten Versuchs-Entzerrungscodewert und dann zu dem zweiten Impulsanzahlmodulationscodewert; f) Vergleichen des ersten Zielmaßes der Verzerrung bewegter Pixel mit dem zweiten Zielmaß der Verzerrung bewegter Pixel, um zu bestimmen, ob der erste oder der zweite Versuchs-Entzerrungscodewert ein kleineres Maß der Verzerrung bewegter Pixel hat, und Bestimmen des jeweiligen Versuchs-Entzerrungscodewerts, der dem kleineren Maß der Verzerrung bewegter Pixel entspricht, als bevorzugten Entzerrungscodewert; g) Zuordnen des bevorzugten Entzerrungscodewerts zu der Entzerrungscodemenge, wobei der bevorzugte Entzerrungscodewert den zweiten Codewert ersetzt, wenn ein Übergang zwischen dem ersten Codewert und dem zweiten Codewert detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte d) bis g) für mehrere jeweils verschiedene Versuchs-Entzerrungscodewerte in dem Impulsanzahlmodulationscode wiederholt werden; und der Schritt (f) die Schritte des Vergleichens des Zielmaßes der Verzerrung bewegter Pixel für jeden der mehreren Versuchs-Entzerrungscodewerte mit einem früher bestimmten minimalen Verzerrungswert bewegter Pixel, um ein kleinstes Zielmaß der Verzerrung bewegter Pixel für die mehreren Versuchs-Entzerrungscodewerte zu bestimmen, und des Bestimmens des Entzerrungscodes, der dem kleinsten Zielmaß der Verzerrung bewegter Pixel entspricht, als den bevorzugten Entzerrungscodewert umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mehreren jeweils verschiedenen Versuchs-Entzerrungscodewerte sämtliche Codewerte in dem Impulsanzahlmodulationscode umfassen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte a) bis g) für jedes Paar von Codewerten in dem Impulsanzahlmodulationscode wiederholt werden, derart, dass die Entzerrungscodemenge einen bevorzugten Entzerrungscodewert für jeden möglichen Übergang zwischen zwei Werten in dem Impulsanzahlmodulationscode enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste und das zweite Zielmaß des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
    Figure 00180001
    wobei: T eine Fernseh-Teilbildperiode ist, yeq der erste oder der zweite Versuchs-Entzerrungswert ist, e1(t, yeq) = |r(t, yeq) – x| e2(t, yeq) = |r(t, yeq) – y|
    Figure 00180002
    Figure 00190001
    du ein Modell einer Retina-Antwort auf einen Übergang x → yeq → y repräsentiert, wobei x, yeq und y entsprechende Bildelementwerte (Pixelwerte) in aufeinander folgenden Vollbildern repräsentieren.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem i(t, x, yeq, y) eine zeitlich veränderliche Rechteckimpulsantwort-Charakteristik ist, die einen Bewegungsdurchschnitt von Dauerimpulsen, die jene Dauerimpulse enthalten, die den Codewerten x, yeq, y entsprechen, repräsentiert.
  7. Verfahren zum Bestimmen eines N-Bit-Impulsanzahlmodulationscodes, der eine optimale Verzerrungsleistung bewegter Pixel besitzt, das die folgenden Schritte umfasst: h) Auswählen einer Dauerimpulszuweisung für den N-Bit-Impulsanzahlmodulationscode; i) für jedes Paar aus einem ersten und einem zweiten Codewert in dem Impulsanzahlmodulationscode: i1) Bestimmen eines Maßes des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel für einen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Codewert; i2) Vergleichen des bestimmten Maßes des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel mit einem Schwellenwert; i3) falls das Maß des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel größer als der Schwellenwert ist, Bestimmen eines bevorzugten Entzerrungscodewerts für den Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Codewert gemäß Anspruch 2, derart, dass das Maß des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel für einen Übergang von dem ersten Codewert zu dem bevorzugten Entzerrungscodewert und dann zu dem zweiten Codewert minimal ist; und i4) Aufzeichnen des bevorzugten Entzerrungscodewerts als einen Entzerrungscodewert für den Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Codewert und Aufzeichnen des minimalen Maßes des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel in Zuordnung zu dem Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Codewert; j) Wiederholen der Schritte h) und i) für mehrere Dauerimpuls-Zuordnungen; und k) Vergleichen der aufgezeichneten minimalen Maße der Verzerrungsfehler bewegter Pixel für jede der mehreren Dauerimpuls-Zuordnungen, um ein kleinstes Maß des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel zu bestimmen, und Bestimmen des N-Bit-Impulsanzahlmodulationscodes, der dem kleinsten Maß des Verzerrungsfehlers bewegter Pixel entspricht, als den N-Bit-PNM-Code mit optimaler Verzerrungsleistung bewegter Pixel.
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