EP0623912A1 - Method and apparatus for the generation of gray scale levels in a passive matrix liquid crystal display - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for generating a visual appearance of different levels of gray in a liquid crystal display screen with passive pixel matrix incapable of generating really gray points but only an active or inactive state for each pixel, a surface with an apparent level of gray being obtained by activating a certain proportion of the pixels, and the screen being virtually divided into blocks of pixels all of the same dimension, however that dot patterns are defined in advance, patterns each representing a block, each of the patterns corresponding to one of the gray levels due to the fact that it has a number of active points corresponding to this gray level, and a pixel contained in an image block being displayed with the state, active or inactive , of the point having, in a pattern corresponding to the gray level desired for said pixel, the same position as the pixel in the block which contains it.
- It also relates to a device for generating the appearance of gray levels in a passive pixel matrix liquid crystal display screen virtually divided into pixel blocks all of the same dimension, comprising a wired combinational circuit, which calculates the state in which a pixel must be displayed as a function of its position in a block and of the gray level desired for this pixel, and which is provided for this purpose with input terminals of pixel coordinates and input terminals "gray" to each receive a bit for defining the gray level.
- the invention finds an application in still image display devices, in particular videophone, "Minitel", or portable computers.
- a method and a device for generating different levels of gray in a crystal display screen liquids is known from document DE 39 06 924.
- the screen is divided into blocks each containing several pixels, and a desired gray level is obtained by activating a certain proportion of the pixels of a block according to the desired gray level, and the choice of the position of the pixels which are activated is modified over time by cyclic shifting of the position of the active pixels within a block. Because the shift of the active points is relatively regular, it is to be feared that there will appear new harmful visual effects, different from those which the process of this document eliminates. Furthermore, the circuit proposed for implementing the method is relatively complex and includes a large number of logic elements.
- the invention proposes to provide a process that is both simpler and offering more flexibility as regards the determination of the patterns to be displayed for each gray level, and which also allows the use of a circuit comprising fewer elements. logical.
- the method according to the invention is remarkable in that a set comprising a limited number of basic patterns is defined in advance, each of the patterns of a set comprising a number of active dots per pattern equal to a power of two, in that the composition of the basic patterns is such that each position of an active pixel is exclusively used in only one of the basic patterns of the game, and in that one pattern for generating a gray level not provided for in the pattern set is constructed by superimposing several patterns in this set.
- the superimposition of two (or more) basic patterns corresponding to two different gray levels makes it possible to generate intermediate gray levels between two gray levels for which there is a basic pattern, and the number of basic patterns can be this fact be reduced, which simplifies the circuit for implementing the method.
Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour engendrer une apparence visuelle de différents niveaux de gris dans un écran d'affichage à cristaux liquides à matrice de pixels passive incapable de générer des points réellement gris mais seulement un état actif ou inactif pour chaque pixel, une surface avec un niveau apparent de gris étant obtenue en activant une certaine proportion des pixels, et l'écran étant divisé virtuellement en blocs de pixels tous de la même dimension, cependant que des motifs de points sont définis à l'avance, motifs représentant chacun un bloc, chacun des motifs correspondant à un des niveaux de gris du fait qu'il possède un nombre de points actifs correspondant à ce niveau de gris, et un pixel contenu dans un bloc d'image étant affiché avec l'état, actif ou inactif, du point ayant, dans un motif correspondant au niveau de gris voulu pour le dit pixel, la même position que le pixel dans le bloc qui le contient.
Elle concerne également un dispositif pour engendrer l'apparence de niveaux de gris dans un écran d'affichage à cristaux liquides à matrice de pixels passive divisé virtuellement en blocs de pixels tous de la même dimension, comportant un circuit combinatoire câblé, qui calcule l'état sous lequel un pixel doit être affiché en fonction de sa position dans un bloc et du niveau de gris désiré pour ce pixel, et qui est muni à cet effet de bornes d'entrée de coordonnées d'un pixel et de bornes d'entrée "de gris" pour recevoir chacune un bit de définition du niveau de gris. L'invention trouve une application dans les dispositifs d'affichages d'images fixes, notamment la visiophonie, le "Minitel", ou les ordinateurs portables.The present invention relates to a method for generating a visual appearance of different levels of gray in a liquid crystal display screen with passive pixel matrix incapable of generating really gray points but only an active or inactive state for each pixel, a surface with an apparent level of gray being obtained by activating a certain proportion of the pixels, and the screen being virtually divided into blocks of pixels all of the same dimension, however that dot patterns are defined in advance, patterns each representing a block, each of the patterns corresponding to one of the gray levels due to the fact that it has a number of active points corresponding to this gray level, and a pixel contained in an image block being displayed with the state, active or inactive , of the point having, in a pattern corresponding to the gray level desired for said pixel, the same position as the pixel in the block which contains it.
It also relates to a device for generating the appearance of gray levels in a passive pixel matrix liquid crystal display screen virtually divided into pixel blocks all of the same dimension, comprising a wired combinational circuit, which calculates the state in which a pixel must be displayed as a function of its position in a block and of the gray level desired for this pixel, and which is provided for this purpose with input terminals of pixel coordinates and input terminals "gray" to each receive a bit for defining the gray level. The invention finds an application in still image display devices, in particular videophone, "Minitel", or portable computers.
Un procédé et un dispositif pour engendrer différents niveaux de gris dans un écran d'affichage à cristaux liquides est connu du document DE 39 06 924. Dans le système selon ce document l'écran est divisé en blocs contenant chacun plusieurs pixels, et un niveau de gris désiré est obtenu en activant une certaine proportion des pixels d'un bloc en fonction du niveau de gris désiré, et le choix de la position des pixels qui sont activés est modifié au cours du temps par décalage cyclique de la position des pixels actifs à l'intérieur d'un bloc. Du fait que le décalage des points actifs est relativement régulier, il est à craindre qu'il n'apparaisse de nouveaux effets visuels néfastes, différents de ceux que le procédé de ce document élimine. Par ailleurs le circuit proposé pour la mise en oeuvre du procédé est relativement complexe et comporte un grand nombre d'éléments logiques.A method and a device for generating different levels of gray in a crystal display screen liquids is known from
L'invention se propose de fournir un procédé à la fois plus simple et offrant plus de flexibilité quant à la détermination des motifs à afficher pour chaque niveau de gris, et qui autorise en outre l'emploi d'un circuit comportant moins d'éléments logiques.
A cet effet, le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'un jeu comprenant un nombre limité de motifs de base est défini à l'avance, chacun des motifs d'un jeu comprenant un nombre de points actifs par motif égal à une puissance de deux, en ce que la composition des motifs de base est telle que chaque position d'un pixel actif est exclusivement utilisée dans un seul des motifs de base du jeu, et en ce qu'un motif pour générer un niveau de gris non prévu dans le jeu de motifs est construit par superposition de plusieurs motifs de ce jeu.
La superposition de deux (ou plus) motifs de base correspondant à deux niveaux de gris différents permet d'engendrer des niveaux de gris intermédiaires entre deux niveaux de gris pour lesquels il existe un motif de base, et le nombre de motifs de base peut de ce fait être réduit, ce qui permet de simplifier le circuit de mise en oeuvre du procédé.The invention proposes to provide a process that is both simpler and offering more flexibility as regards the determination of the patterns to be displayed for each gray level, and which also allows the use of a circuit comprising fewer elements. logical.
To this end, the method according to the invention is remarkable in that a set comprising a limited number of basic patterns is defined in advance, each of the patterns of a set comprising a number of active dots per pattern equal to a power of two, in that the composition of the basic patterns is such that each position of an active pixel is exclusively used in only one of the basic patterns of the game, and in that one pattern for generating a gray level not provided for in the pattern set is constructed by superimposing several patterns in this set.
The superimposition of two (or more) basic patterns corresponding to two different gray levels makes it possible to generate intermediate gray levels between two gray levels for which there is a basic pattern, and the number of basic patterns can be this fact be reduced, which simplifies the circuit for implementing the method.
Pour une redéfinition périodique des motifs, un ensemble de plusieurs jeux de motifs de base différents est avantageusement défini à l'avance, chacun de ces jeux répondant à la règle que chaque position d'un pixel actif est exclusivement utilisée dans un seul des motifs de base d'un même jeu, et la redéfinition périodique des motifs est réalisée en sélectionnant cycliquement tous les jeux de cet ensemble tour à tour.
Ceci permet d'éviter que l'oeil puisse voir les motifs de points, grâce au fait qu'une redéfinition périodique fournit l'un après l'autre des motifs différents que l'oeil n'a pas le temps de discerner les uns des autres.
Lorsqu'une zone de même niveau de gris couvre de façon régulière plusieurs blocs de pixels voisins dans l'image, cela risque d'engendrer, par son caractère géométriquement répétitif, l'apparence visuelle de dessins dans la zone en question.
Pour éviter cela, lorsqu'un même niveau de gris est désiré pour deux pixels dont l'un est situé dans un bloc et l'autre dans un bloc voisin, pour chacun de ces deux pixels un jeu de motifs est sélectionné dans des ensembles différents.
Un dispositif selon l'invention est remarquable en ce que, "n" étant un nombre entier et le nombre des bornes d'entrée "de gris" étant de n, le dit circuit combinatoire câblé comprend un circuit de définition d'état de pixel qui est muni de deux jeux de n bornes d'entrée de coordonnées d'un pixel pour recevoir chacune un bit de coordonnées d'un pixel et d'une entrée "de noir" pour un bit indiquant éventuellement que le pixel est 100% noir, et qui comprend n portes "OU-exclusif", chacune avec deux entrées reliées chacune à une des bornes d'entrée de coordonnées, n portes "ET", chacune avec au moins deux entrées dont une est reliée respectivement à la sortie d'une des portes "OU-exclusif" et l'autre est reliée à une des bornes d'entrée "de gris", et une porte de sortie "OU" qui fournit sur sa sortie l'état à donner au pixel, et possède n+1 entrées, dont n sont reliées chacune à la sortie d'une des portes "ET", et une est reliée à l'entrée "de noir" et, en attribuant un rang à chacune des portes "OU" et à chacune des portes "ET", chaque sortie d'une porte "OU" est reliée à une entrée de chacune des portes "ET" de numéro supérieur s'il y en a.
Un tel circuit permet, tout en restant relativement simple, de calculer la définition d'un pixel sur la base de motifs tous différents.
Le dit circuit combinatoire câblé comprend avantageusement, en série dans le chemin de certains bits de coordonnées, un circuit additionneur à deux groupes de n entrées et à n sorties, un des groupes de n entrées est relié à n bornes d'entrée de coordonnées, cependant que n conducteurs portant chacun un bit indiquant un numéro d'image sont reliés à l'autre groupe de n entrées, les n sorties de l'additionneur sont reliées à un des jeux d'entrée de coordonnées du circuit de définition d'état de pixel.
Ceci permet de changer de motif entre une définition d'image et la suivante.
Le circuit combinatoire comporte en outre avantageusement, en série dans le chemin des bits de coordonnées, un circuit de brassage constitué d'éléments logiques modifiant les bits de coordonnées.
On a constaté expérimentalement que la présence d'un tel circuit de brassage diminue considérablement le risque d'une apparence visuelle de dessins (artefacts) dans une zone étendue avec le même niveau de gris.
Le nombre n étant pair, chaque demi-circuit de brassage est avantageusement constitué de deux demi-circuits de brassage, chacun avec n bornes d'entrée de coordonnées, et n sorties, les bits de poids le plus faible de chacune des coordonnées sont amenés à l'un des demi-circuits, les bits de poids le plus fort sont amenés à l'autre demi-circuit.
Le nombre n étant égal à quatre, chaque demi-circuit de brassage est constitué d'éléments logiques représentant les équations booléennes suivantes, les quatre entrées étant appelées X0, X1 pour les coordonnées d'abscisse, Y0, Y1 pour les coordonnées d'ordonnée, et les sorties étant appelées P0-P3:
Ces aspects de l'invention ainsi que d'autres aspects plus détaillés apparaîtront plus clairement grâce à la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif.
- La figure 1 est un exemple d'un ensemble de seize motifs, pour un niveau de gris de 1/16e.
- La figure 2 est un exemple d'un ensemble de huit motifs, pour un niveau de gris de 1/8e.
- La figure 3 est un exemple d'un ensemble de quatre motifs, pour un niveau de gris de 1/4.
- La figure 4 est un exemple d'un ensemble de deux motifs, pour un niveau de gris de 1/2.
- La figure 5 est un exemple d'évolution de la position d'un motif dans une matrice au cours de seize trames successives numérotées de A à P.
- La figure 6 est un schéma d'un dispositif complet.
- La figure 7 est un schéma d'une partie de dispositif, avec un circuit combinatoire câblé, deux demi-circuits de brassage, et un additionneur.
- La figure 8 est un schéma d'un circuit combinatoire câblé selon l'invention.
- La figure 9 est un schéma d'un circuit de brassage selon l'invention.
This makes it possible to avoid that the eye can see the patterns of points, thanks to the fact that a periodic redefinition provides one after the other different patterns that the eye does not have time to discern from each other.
When an area of the same gray level regularly covers several neighboring blocks of pixels in the image, this may cause, by its geometrically repetitive character, the visual appearance of drawings in the area in question.
To avoid this, when the same gray level is desired for two pixels, one of which is located in a block and the other in a neighboring block, for each of these two pixels a set of patterns is selected from different sets .
A device according to the invention is remarkable in that, "n" being an integer and the number of "gray" input terminals being n, said wired combinational circuit comprises a pixel state definition circuit which is provided with two sets of n pixel coordinate input terminals to each receive a pixel coordinate bit and a "black" input for a bit possibly indicating that the pixel is 100% black , and which comprises n "OU-exclusive" gates, each with two inputs each connected to one of the coordinate input terminals, n "AND" gates, each with at least two inputs, one of which is respectively connected to the output of one of the "OR-exclusive" doors and the other is connected to one of the "gray" input terminals, and an "OR" output door which provides on its output the state to be given to the pixel, and has n +1 inputs, of which n are each connected to the output of one of the "AND" gates, and one is connected to the "black" input and, in assigning a rank to each of "OR" gates and to each of the "AND" gates, each output of an "OR" gate is connected to an input of each of the "AND" gates of higher number if there are any.
Such a circuit makes it possible, while remaining relatively simple, to calculate the definition of a pixel on the basis of all different patterns.
Said wired combinational circuit advantageously comprises, in series in the path of certain coordinate bits, an adder circuit with two groups of n inputs and with n outputs, one of the groups of n inputs is connected to n input terminals of coordinates, however that n conductors each carrying a bit indicating a picture number are connected to the other group of n inputs, the n outputs of the adder are connected to one of the input sets of coordinates of the state definition circuit pixel.
This allows you to change the pattern between one image definition and the next.
The combinatorial circuit also advantageously comprises, in series in the path of the coordinate bits, a mixing circuit made up of logic elements modifying the coordinate bits.
It has been found experimentally that the presence of such a mixing circuit considerably reduces the risk of a visual appearance of drawings (artefacts) in a large area with the same gray level.
The number n being even, each brewing half-circuit advantageously consists of two brewing half-circuits, each with n input terminals of coordinates, and n outputs, the least significant bits of each of the coordinates are brought at one of the half-circuits, the most significant bits are brought to the other half-circuit.
The number n being equal to four, each brewing half-circuit is made up of logical elements representing the following Boolean equations, the four inputs being called X0, X1 for the abscissa coordinates, Y0, Y1 for the ordinate coordinates , and the outputs being called P0-P3:
These aspects of the invention as well as other more detailed aspects will become more clearly apparent from the following description of a nonlimiting embodiment.
- Figure 1 is an example of a set of sixteen patterns, for a gray level of 1/16 th .
- Figure 2 is an example of a set of eight patterns, for a gray level of 1/8 e .
- Figure 3 is an example of a set of four patterns, for a gray level of 1/4.
- Figure 4 is an example of a set of two patterns, for a gray level of 1/2.
- FIG. 5 is an example of evolution of the position of a pattern in a matrix during sixteen successive fields numbered from A to P.
- Figure 6 is a diagram of a complete device.
- FIG. 7 is a diagram of a part of a device, with a wired combinational circuit, two patching half-circuits, and an adder.
- Figure 8 is a diagram of a wired combinational circuit according to the invention.
- Figure 9 is a diagram of a patch circuit according to the invention.
On dispose en permanence, pour afficher une image, de données, contenues par exemple dans une mémoire, et faisant correspondre à chaque coordonnée d'un pixel son niveau de gris. Du fait que dans un écran à matrice passive à cristaux liquides, chaque pixel affichable est actif ou inactif sans niveau intermédiaire possible, alors qu'une image à afficher comprend pour chaque pixel l'indication d'un niveau de gris, une surface avec une apparence visuelle de gris est obtenue en activant une certaine proportion des pixels de cette surface. L'état de chaque pixel de l'écran est redéfini périodiquement, la capacité électrique d'une cellule à cristaux liquides lui permettant de conserver l'information entre deux redéfinitions.
L'écran étant divisé virtuellement en blocs de pixels tous de mêmes dimensions, la proportion de pixels actifs est traitée au niveau d'un bloc. Le procédé, s'il s'appuie sur des blocs carrés, peut donner des palettes de cinq teintes pour un carré de 2×2, de dix teintes pour un carré de 3×3, de dix sept teintes pour un carré de 4×4, etc. On remarque que pour un carré de dimension n × n on obtient (n × n)+1 teintes. Pour obtenir par exemple dix sept teintes dans une échelle allant du blanc au noir inclus, en activant une certaine proportion des pixels dans un bloc, il faut pouvoir obtenir une proportion de pixels actifs allant de 0/16e à 16/16e, donc un bloc doit contenir un nombre de pixels égal à un multiple de seize ; dans le présent exemple un bloc contiendra 4×4 pixels.
On définit un jeu de motifs de base de même dimension qu'un bloc, motifs dont chaque point représente un pixel soit actif soit inactif, chacun de ces blocs contenant, dans l'exemple choisi, seize points. Un jeu limité peut comprendre par exemple les motifs 0, 20, 30, 40 des figures respectivement 1, 2, 3, 4. Les motifs d'un tel jeu prédéfini correspondent à un nombre de pixels actifs dans un bloc égal à une puissance de deux : un seul pixel actif dans le motif 0 de la figure 1, deux pixels actifs dans le motif 20 de la figure 2, quatre pixels actifs dans le motif 30 de la figure 3, huit pixels actifs dans le motif 40 de la figure 4. Si l'on superpose les motifs de base 0, 20, 30, 40 en question, on obtient un motif complexe où quinze pixels sont actifs, aucun pixel actif d'un motif de base n'étant superposé à un pixel actif d'un autre motif de base. Supposons que la teinte voulue pour un pixel soit de 11/16e (11 = 8 + 2 + 1). Les motifs 40 de la figure 4 (huit points actifs), 20 de la figure 2 (deux points actifs), 0 de la figure 1 (un point actif) seront superposés pour donner 11/16e.
Pour chaque niveau apparent de gris désiré est défini à l'avance, non seulement un jeu de motifs de points, mais un ensemble de jeux de motifs de points, dans lequel on choisira à chaque redéfinition un jeu différent.
La figure 1 montre un exemple d'un ensemble de seize motifs, pour un niveau de gris de 1/16e. Le motif 0, par exemple, possède un pixel actif en haut à droite, le motif 1 possède un pixel actif aux coordonnées X=2 et Y=1 (X et Y étant comptés de 0 à 3, du haut vers le bas pour Y), etc. Les différents motifs de cet ensemble ont tous un seul point représentant un pixel actif mais aucun motif ne comporte un pixel actif placé dans la même position que dans un autre motif. A chaque redéfinition le jeu de motifs sélectionné comprend toujours quatre motifs possédant respectivement un/deux/quatre/huit points actifs, et à chaque fois celui des motifs du jeu qui comporte un pixel actif est sélectionné parmi les motifs de l'ensemble de la figure 1, chacun des motifs 0 à 15 étant ainsi sélectionné tour à tour (après le motif 15, on reprend au motif 0).
La figure 2 montre un exemple d'un ensemble de huit motifs, pour un niveau de gris de 1/8e. Le motif 20, par exemple, possède un pixel actif aux coordonnées X=0 et Y=1 et un pixel actif aux coordonnées X=3 et Y=3, le motif 21 possède un pixel actif aux coordonnées X=1 et Y=0 et un pixel actif aux coordonnées X=2 et Y=2, etc. Les différents motifs de cet ensemble ont tous deux points représentant un pixel actif mais aucun motif ne comporte de pixel actif placé dans la même position que dans un autre motif. Bien entendu l'ensemble ne peut comprendre plus de huit motifs différents remplissant cette condition. A chaque redéfinition celui des motifs du jeu qui comporte deux pixels actifs est sélectionné parmi les motifs de l'ensemble de la figure 2, chacun des motifs 20 à 27 étant ainsi sélectionné tour à tour (après le motif 27, on reprend au motif 20).
La figure 3 montre un exemple d'un ensemble de quatre motifs, pour un niveau de gris de 1/4. Le motif 30, par exemple, possède un pixel actif aux coordonnées X=0 et Y=0, aux coordonnées X=3 et Y=1, aux coordonnées X=3 et Y=2, et aux coordonnées X=0 et Y=3. Là encore les différents motifs de cet ensemble ont tous quatre points représentant un pixel actif mais aucun motif ne comporte de pixel actif placé dans la même position que dans un autre motif. Bien entendu l'ensemble ne peut comprendre plus de quatre motifs différents. A chaque redéfinition celui des motifs du jeu qui comporte quatre pixels actifs est sélectionné parmi les motifs de l'ensemble de la figure 3, chacun des motifs 30 à 33 étant ainsi sélectionné tour à tour (après le motif 33, on reprend au motif 30).
La figure 4 montre un exemple d'un ensemble de deux motifs, pour un niveau de gris de 1/2. Les deux motifs 40, 41 de cet ensemble ont tous huit points représentant un pixel actif mais aucun motif ne comporte de pixel actif placé dans la même position que dans un autre motif. Bien entendu l'ensemble ne peut comprendre plus de deux motifs différents. A chaque redéfinition celui des motifs du jeu qui comporte quatre pixels actifs est sélectionné parmi les motifs de l'ensemble de la figure 4, chacun des motifs 40 et 41 étant ainsi sélectionné tour à tour.
Un motif, constitué par un ou plusieurs motifs de base superposés et correspondant à un niveau de gris donné, étant sélectionné, un pixel occupant une position particulière dans un des blocs de pixels est affiché avec l'état, actif ou inactif, du point ayant la même position dans le motif sélectionné. L'exemple suivant se rapporte au simple motif de base 23, mais il est facile de le transposer à n'importe quel motif constitué par plusieurs motifs superposés. Si les coordonnées du pixel traité, relativement au bloc de l'image qui le contient, sont par exemple X=3 et Y=1 (X et Y allant de 0 à 3), et que le motif 23 de la figure 2 est sélectionné, le point de ce motif sélectionné ayant la même position que le pixel dans son bloc, c'est-à-dire X=3 et Y=1, est le point marqué "×", il est blanc, et le pixel sera donc affiché inactif. Avec le même motif 23 sélectionné, mais avec des coordonnées de pixel par exemple X=1 et Y=1 relativement au bloc de l'image qui le contient, le point ayant la même position que le pixel dans son bloc est le deuxième à partir de la gauche et à partir du haut, il est noir et le pixel sera donc affiché actif.
Comme il y a 16 motifs différents au maximum dans l'ensemble de la figure 1, le décompte des redéfinitions, pour la sélection d'un motif de la figure 1, est effectué modulo 16, et de même il est effectué modulo 8 pour l'ensemble des motifs de la figure 2, modulo 4 pour l'ensemble des motifs de la figure 3 et modulo 2 pour l'ensemble des motifs de la figure 3. Ainsi sont sélectionnés successivement au cours du temps, dans les ensembles des figures 1 à 4, les motifs respectivement 0+20+30+40, puis 1+21+31+41, puis 2+22+32+40, puis 3+23+33+41, puis 4+24+30+40 et ainsi de suite jusqu'à 14+26+32+40 et enfin 15+27+33+41 avant de revenir à 0+20+30+40.
La composition des motifs est telle que, à chaque redéfinition, dans un jeu de plusieurs motifs de base correspondant à des niveaux de gris différents, c'est-à-dire pris dans des figures différentes, il n'y a pas de pixels actifs aux mêmes endroits que dans un autre motif. On peut vérifier que cette condition est remplie pour chacune des sélections possibles.
Bien entendu on peut imaginer beaucoup d'autres ensembles du type de ceux des figures 2 à 4. En effet par exemple, le nombre de manières de dessiner un motif du type de ceux de la figure 2 est de cent-vingt, le nombre de manières de dessiner un motif du type de ceux de la figure 3 est de mille six cent quatre vingt, et le nombre de manières de dessiner un motif du type de ceux de la figure 4 est de douze mille huit cent soixante dix. Le nombre de combinaisons utilisables est toutefois limité par la condition que dans deux ensembles correspondant à deux niveaux de gris différents, un motif sélectionné d'un ensemble ne doit pas présenter de pixels actifs aux mêmes endroits qu'un motif sélectionné d'un autre ensemble, mais il reste néanmoins un grand nombre de combinaisons possibles.
Afin de sélectionner un motif différent pour chacun des blocs voisins, lorsqu'une zone de même niveau de gris couvre de façon régulière plusieurs blocs de pixels voisins dans l'image, un ensemble de matrices de motifs contenant chacune plusieurs motifs voisins dans les deux directions horizontale et verticale est défini à l'avance pour chaque niveau de gris, les différents motifs d'une même matrice ayant tous une disposition différente des points représentant des pixels inactifs et des points représentant des pixels actifs. Une matrice contient par exemple ici seize (4×4) motifs. On définit ainsi pour chaque nombre de points actifs de base (un, deux, quatre, huit) un ensemble de seize matrices de base différentes les unes des autres, contenant chacune seize motifs de base avec le nombre de points actifs requis. A chaque redéfinition, une matrice de l'ensemble de matrices correspondant au niveau de gris en question est sélectionnée, une autre matrice du même ensemble étant sélectionnée à la redéfinition suivante, et ainsi de suite. La figure 5 montre seize matrices. D'une matrice à l'autre la position d'un motif déterminé évolue dans la matrice. Malgré sa similitude avec les figures 1 à 3, cette figure est différente, chacun de ses carreaux représente un motif de 4×4 pixels. Le carreau noir représente un motif de base déterminé. Au temps A, le dit motif de base déterminé est par exemple situé en haut à droite de la matrice, au temps suivant (B) il descend d'une position, au temps suivant (C) il descend d'une position vers le bas et de deux vers la gauche, et ainsi de suite (D, E, F, etc). En outre, à un moment donné, par exemple au temps A et pour une matrice de base correspondant à un gris 1/16e, les motifs étant donc tirés de la figure 1, la ligne du haut de la matrice A contient par exemple les motifs 7+13+10+0, la ligne 2 contient les motifs 2+8+15+5, la ligne 3 contient les motifs 1+11+12+6, la ligne 4 contient les motifs 4+14+9+3. Les contenus à d'autres moments se déduisent par déplacements comme expliqué plus haut. On a observé que cette manière de définir les matrices donne une perception visuelle particulièrement favorable. Il est certain que d'autres manières peuvent aussi donner des résultats favorables, mais en tout cas une chose sûre est que certaines définitions de matrices et certaines manières d'en déplacer les motifs donnent de meilleurs résultats que d'autres.
Bien entendu, là encore une matrice correspondant à un niveau de gris intermédiaire est construite par superposition des matrices de base convenables. L'écran est divisé virtuellement en carrés de 4×4 blocs, et à chaque redéfinition un pixel est affiché avec l'état, actif ou inactif, du point ayant dans la matrice sélectionnée la même position que le pixel dans son carré de 4x4 blocs. En fait cela revient tout simplement à opérer comme avec un motif simple qui aurait 16×16 pixels. Néanmoins l'organisation d'un dispositif basé sur un tel procédé a ainsi une structure arborescente avantageuse.
Un dispositif pour engendrer l'apparence de niveaux de gris dans un écran d'affichage à cristaux liquides à matrice de pixels passive est représenté sur la figure 6.
Il comporte :
- -- une
mémoire 39, dans laquelle sont placées des données G0,G1,G2,G3,N définissant pour chaque pixel un niveau de gris, - -- un circuit combinatoire câblé 42 qui calcule selon le procédé de l'invention l'état d'un pixel en fonction de sa position dans une matrice et en fonction des bits de données G0-G3 et N définissant la teinte désirée pour ce pixel. Une matrice contenant quatre motifs de 4×4 possède 16×16 points et une position est définie par quatre bits de ligne L0-L3 et quatre bits de colonne C0-C3. Ce
circuit 42 comporte en pratique quatre circuits en parallèle non représentés pour travailler sur quatre pixels à la fois. Une horloge non représentée a un temps de cycle d'environ 0,7 µS, et lecircuit 42 délivre ainsi toutes les 0,7 µS l'état à afficher pour quatre pixels, ce qui demande donc environ 0,18 µS par pixel. Un écran comporte par exemple 320×240 pixels. La redéfinition complète d'un écran pourra donc être réalisée toutes les : 0,18 µS × 320 × 240 = 0,014 s, soit à une fréquence d'environ 70 Hz, - -- un
écran 44 d'affichage à cristaux liquides à matrice de pixels passive, - -- un circuit de
séquencement 45 qui sélectionne tour à tour tous les pixels d'une image et fournit à chaque fois à lamémoire 39 l'adresse afférente ADR, et auprocesseur 42 ainsi qu'à l'écran 44 les coordonnées C0-C3,L0-L3 du pixel dans l'image. La sortie duprocesseur 42 est directement reliée à l'écran pour lui fournir l'état OUT du pixel courant, qu'il est capable de mémoriser grâce à l'effet de capacité mentionné plus haut.
Un des quatre circuits constituant le
- un
circuit 38 de définition d'état de pixel, qui sera décrit en regard de la figure 8, - en série dans le chemin des bits de coordonnées C0,C1,L0,L1, un circuit de
brassage 35 constitué d'éléments logiques modifiant les bits de coordonnées, qui sera décrit en regard de la figure 9. - en série dans le chemin des bits de coordonnées C2,C3,L2,L3, un circuit de
brassage 36 identique aucircuit 35. - également en série dans le chemin des bits de coordonnées, à la suite du circuit de
brassage 36, uncircuit additionneur 37 à deux groupes de quatre entrées et à quatre sorties. Le groupe de quatre entrées B0-B3 est relié aux quatre sorties P0-P3 du circuit de brassage 36, cependant que quatre conducteurs T0-T3, à chacun desquels est amené un bit d'un multiplet indiquant un numéro d'image (modulo 16), sont reliés à l'autre groupe de quatre entrées A0-A3, et les quatre sorties S0-S3 de l'additionneur sont reliées à des bornes S0-S3 du circuit combinatoire 38. L'additionneur en question est un modèle courant du commerce.
Il est clair que si la dimension choisie pour les blocs de pixels était différente le circuit pourrait alors être adapté facilement et qu'un circuit différent pouvant fournir les mêmes équations logiques pourrait aussi être imaginé facilement par l'homme du métier.
Un des deux
En pratique, l'entrée des données dans un écran à cristaux liquides se fait en général par groupes de quatre ou de huit bits en parallèle. En conséquence, il sera avantageusement prévu, dans le circuit combinatoire câblé 42 de la figure 6, quatre (ou huit) dispositifs identiques à celui de la figure 7. Les bus (GO, G1, etc, et C0, C1, etc) amènent alors les données concernant quatre pixels en parallèle, et la sortie OUT est réalisée par un bus à quatre conducteurs.Data is permanently available for displaying an image, for example contained in a memory, and making its gray level correspond to each coordinate of a pixel. The fact that in a passive liquid crystal matrix screen, each displayable pixel is active or inactive without possible intermediate level, whereas an image to be displayed comprises for each pixel the indication of a gray level, a surface with a visual appearance of gray is obtained by activating a certain proportion of the pixels of this area. The state of each screen pixel is periodically redefined, the electrical capacity of a liquid crystal cell allowing it to keep information between two redefinitions.
The screen being virtually divided into blocks of pixels all of the same dimensions, the proportion of active pixels is processed at the level of a block. The process, if it is based on square blocks, can give palettes of five shades for a square of 2 × 2, of ten shades for a square of 3 × 3, of seventeen shades for a square of 4 × 4, etc. We notice that for a square of dimension n × n we obtain (n × n) +1 shades. To obtain for example seventeen shades in a scale going from white to black included, by activating a certain proportion of the pixels in a block, it is necessary to be able to obtain a proportion of active pixels ranging from 0/16 e to 16/16 e , therefore a block must contain a number of pixels equal to a multiple of sixteen; in the present example a block will contain 4 × 4 pixels.
A set of basic patterns of the same dimension as a block is defined, patterns of which each point represents a pixel, either active or inactive, each of these blocks containing, in the example chosen, sixteen points. A limited set can include, for example, the
For each apparent level of gray desired is set to in advance, not only a set of point patterns, but a set of point pattern sets, in which each redefinition will choose a different set.
Figure 1 shows an example of a set of sixteen patterns, for a gray level of 1/16 e .
Figure 2 shows an example of a set of eight patterns, for a gray level of 1/8 e .
Figure 3 shows an example of a set of four patterns, for a gray level of 1/4.
Figure 4 shows an example of a set of two patterns, for a gray level of 1/2. The two
A pattern, consisting of one or more superimposed basic patterns and corresponding to a given gray level, being selected, a pixel occupying a particular position in one of the pixel blocks is displayed with the state, active or inactive, of the point having the same position in the selected pattern. The following example relates to the simple
As there are a maximum of 16 different patterns throughout Figure 1, the count of redefinitions, for the selection of a pattern in Figure 1, is performed modulo 16, and similarly it is performed modulo 8 for l 'set of patterns in Figure 2, modulo 4 for all of the patterns in Figure 3 and modulo 2 for all the patterns in Figure 3. Thus are selected successively over time, in the sets of Figures 1 at 4, the patterns respectively 0 + 20 + 30 + 40, then 1 + 21 + 31 + 41, then 2 + 22 + 32 + 40, then 3 + 23 + 33 + 41, then 4 + 24 + 30 + 40 and so on until 14 + 26 + 32 + 40 and finally 15 + 27 + 33 + 41 before returning to 0 + 20 + 30 + 40.
The composition of the patterns is such that, at each redefinition, in a set of several basic patterns corresponding to different gray levels, that is to say taken in different figures, there are no active pixels. in the same places as in another motif. We can verify that this condition is fulfilled for each of the possible selections.
Of course one can imagine many other sets of the type of those of Figures 2 to 4. Indeed for example, the number of ways to draw a pattern of the type of those of Figure 2 is one hundred and twenty, the number of Ways to draw a pattern like those in Figure 3 is one thousand six hundred and eighty, and the number of ways to draw a pattern like those in Figure 4 is twelve thousand eight hundred seventy. The number of combinations that can be used is however limited by the condition that in two sets corresponding to two different gray levels, a selected pattern from one set must not have active pixels in the same places as a selected pattern from another set. , but there are still a large number of possible combinations.
In order to select a different pattern for each of the neighboring blocks, when an area of the same gray level regularly covers several blocks of neighboring pixels in the image, a set of pattern matrices each containing several neighboring patterns in the two horizontal and vertical directions is defined in advance for each gray level, the different patterns of the same matrix all having a different arrangement of the points representing inactive pixels and dots representing active pixels. For example, a matrix contains sixteen (4 × 4) patterns here. One thus defines for each number of basic active points (one, two, four, eight) a set of sixteen basic matrices different from each other, each containing sixteen basic patterns with the number of active points required. At each redefinition, a matrix from the set of matrices corresponding to the gray level in question is selected, another matrix from the same set being selected at the next redefinition, and so on. Figure 5 shows sixteen matrices. From one matrix to another the position of a given pattern evolves in the matrix. Despite its similarity to Figures 1 to 3, this figure is different, each of its tiles represents a 4 × 4 pixel pattern. The black tile represents a specific basic pattern. At time A, said determined basic pattern is for example located at the top right of the matrix, at the next time (B) it descends from one position, at the next time (C) it descends from one position down and two to the left, and so on (D, E, F, etc.). In addition, at a given moment, for example at time A and for a basic matrix corresponding to a 1/16 e gray, the patterns therefore being taken from FIG. 1, the top line of the matrix A contains for example the
Of course, here again a matrix corresponding to an intermediate gray level is constructed by superposition of the suitable basic matrices. The screen is virtually divided into 4 × 4 block squares, and at each redefinition a pixel is displayed with the state, active or inactive, of the point having in the selected matrix the same position as the pixel in its 4x4 block square . In fact it simply amounts to operating as with a simple pattern that would have 16 × 16 pixels. However, the organization of a device based on such a method thus has an advantageous tree structure.
A device for generating the appearance of gray levels in a passive pixel matrix liquid crystal display screen is shown in FIG. 6.
It comprises :
- a
memory 39 in which data G0, G1, G2, G3, N are placed defining for each pixel a gray level, - a
wired combinational circuit 42 which calculates according to the method of the invention the state of a pixel as a function of its position in a matrix and as a function of the data bits G0-G3 and N defining the desired hue for this pixel . A matrix containing four 4 × 4 patterns has 16 × 16 points and a position is defined by four line bits L0-L3 and four column bits C0-C3. Thiscircuit 42 in practice comprises four parallel circuits not shown to work on four pixels at a time. A clock not shown has a cycle time of approximately 0.7 µS, and thecircuit 42 thus delivers every 0.7 µS the state to be displayed for four pixels, which therefore requires approximately 0.18 µS per pixel. A screen has for example 320 × 240 pixels. The complete redefinition of a screen can therefore be performed every: 0.18 µS × 320 × 240 = 0.014 s, i.e. at a frequency of around 70 Hz, - a liquid
crystal display screen 44 with a passive pixel matrix, - a
sequencing circuit 45 which selects all the pixels of an image in turn and each time supplies thememory 39 with the relevant address ADR, and theprocessor 42 and also thescreen 44 with the coordinates C0- C3, L0-L3 of the pixel in the image. The output ofprocessor 42 is directly connected to the screen to provide it with the OUT state of the current pixel, which it is able to memorize thanks to the capacitance effect mentioned above.
One of the four circuits constituting the
- a pixel
state definition circuit 38, which will be described with reference to FIG. 8, - in series in the path of the coordinate bits C0, C1, L0, L1, a
cross-connection circuit 35 made up of logic elements modifying the coordinate bits, which will be described with reference to FIG. 9. - in series in the path of the bits of coordinates C2, C3, L2, L3, a mixing
circuit 36 identical to thecircuit 35. - also in series in the path of the coordinate bits, following the patching
circuit 36, anadder circuit 37 with two groups of four inputs and four outputs. The group of four inputs B0-B3 is connected to the four outputs P0-P3 of thepatch circuit 36, while four conductors T0-T3, to each of which is brought a bit of a byte indicating a picture number (modulo 16 ), are connected to the other group of four inputs A0-A3, and the four outputs S0-S3 of the adder are connected to terminals S0-S3 of thecombinational circuit 38. The adder in question is a current commercial model.
It is clear that if the dimension chosen for the blocks of pixels were different, the circuit could then be easily adapted and that a different circuit capable of providing the same logic equations could also be easily imagined by those skilled in the art.
One of the two
In practice, data entry into a liquid crystal display is generally done in groups of four or eight bits in parallel. Consequently, it will be advantageously provided, in the
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