EP1484738A2

EP1484738A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Grauwertdarstellung einer pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: EP1484738A2
Application number: EP04010513A
Authority: EP
Inventors: Markus c/o Grundig Multimedia B.V. Friebe; Udo Fischbeck
Original assignee: Grundig Multimedia BV
Current assignee: Grundig Multimedia BV
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2004-12-08
Also published as: DE10320299A1; EP1484738A3; DE10320299B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Grauwertdarstellung bei einer pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung. Dabei wird das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt, wobei die Teilzeitintervalle Aktivierungssequenzen beinhalten, die wiederum aus jeweils vorgegebenen Anzahlen von Sustain-Pulsen bestehen. Wird durch Analyse eines darzustellenden Bildes erkannt, dass ein dunkles Bild ohne größere helle Bildanteile vorliegt, wird in Abhängigkeit von den ermittelten Bildhelligkeitsverhältnissen ein Signal erzeugt, das die Anzahl der Sustain-Pulse für alle Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung des Bildes liegen, um einen den ermittelten Bildhelligkeitsverhältnissen zugeordneten Prozentsatz verringert. Dadurch wird eine Verbesserung der Grauwertdarstellung beim Vorliegen dunkler Bilder erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Grauwertdarstellung einer pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung kommen beispielsweise bei Plasmadisplays zum Einsatz, welche in Zukunft die bei höherwertigen Fernsehgeräten derzeit noch verwendeten Farbbildröhren ergänzen oder ersetzen werden. Im Zusammenhang mit Farbbildröhren ist der Benutzer hochwertiger Fernsehgeräte seit dem Ende der 80er Jahre aufgrund der 100-Hz-Technologie an eine flackerfreie Darstellung gewöhnt.

Aus der Zeitschrift Radio Fernsehen Elektronik RFE, Heft 2, 1997, Seiten 18-20, ist ein Plasmadisplay bekannt, das aus zwei Glasplatten mit matrixartig angeordneten Elektroden besteht, zwischen denen sich ein Edelgasgemisch befindet. Die Bildinformation wird bei Plasmadisplays nicht zeilenweise dargestellt wie bei Kathodenstahlröhren, sondern vollbildweise. Da bei einem Plasmadisplay die einzelnen Bildpunkte nicht zu beliebigen Zeiten einzeln ein- und ausgeschaltet werden können, muß die Aktivierung der Bildpunkte für das gesamte Display in einem Aktivierungsdurchgang erfolgen

Die Ansteuerung eines Plasmadisplays erfolgt in mehreren Phasen: einer Adressierungs- oder Initialisierungsphase, einer Halte- oder Aktivierungsphase und einer Löschphase.

In der Adressierungs- oder Initialisierungsphase werden alle Zellen des Plasmadisplays elektrisch vorgeladen, welche in der darauf folgenden Halte- oder Aktivierungsphase aktiviert werden sollen. Im letzten Schritt, der Löschphase, werden die vorgeladenen Zellen wieder entladen, die Bildinformation wird gelöscht.

Das zur Darstellung eines Fernsehbildes zur Verfügung stehende Zeitintervall wird in Teilzeitintervalle unterschiedlicher Dauer bzw. unterschiedlicher Gewichtung zerlegt, während derer in Abhängigkeit vom Helligkeitswert eines jeweiligen Bildpunktes eine vorgegebene Aktivierungssequenz gewählt wird. Dies entspricht einem ein- oder mehrmaligen Aufleuchten des jeweiligen Bildpunktes während des zur Bilddarstellung zur Verfügung stehenden Zeitintervalles, wobei jedem Aufleuchten eine vorgegebene Zeitdauer zugeordnet ist.

Derartige bekannte Plasmadisplays werden beispielsweise von den Firmen Fujitsu und NEC hergestellt und vertrieben.

Aus der DE A1 198 33 597 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flimmerreduzierung bei pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtungen bekannt, insbesondere bei einem Farbplasmadisplay. Ein derartiges Farbplasmadisplay dient beispielsweise der Darstellung von Fernsehbildern. Das Farbplasmadisplay wird mittels eines Pulsbreitenmodulators angesteuert, wobei zur Ansteuerung die Dauer eines Fernsehbildes in eine Reihe von Teilbildern bzw. Teilzeitintervallen zerlegt wird, die nacheinander dargestellt werden. Zur Flackerreduzierung, insbesondere einer 50-Hz-Flackerreduzierung, wird die Reihenfolge der Teilzeitintervalle und/oder der Aktivierungssequenzen der Teilzeitintervalle derart vorgegeben, dass das Flackern der darzustellenden Bilder minimal ist.

Weiterhin ist aus der DE-A1 198 37 307 eine bewegungsdetektorabhängige Veränderung der Reihenfolge der Teilzeitintervalle bekannt. Beim Vorliegen von Bewegungen wird die Reihenfolge der Teilzeitintervalle derart gewählt, dass Bewegungsartefakte vermieden werden. Ansonsten erfolgt die Wahl der Reihenfolge der Teilzeitintervalle derart, dass 50Hz-Flackerstörungen reduziert werden.

Weiterhin ist es im Zusammenhang mit Plasmadisplays bereits bekannt, die Helligkeit eines darzustellenden Bildes zu erfassen, aus dem erfaßten Helligkeitswert für jedes der Teilzeitintervalle des darzustellenden Bildes eine maximal zulässige Leuchtdauer abzuleiten und bei einer Veränderung des erfaßten Helligkeitswertes die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle zu verändern. Diese Veränderung erfolgt derart, dass bei erfaßtem dunklen Bildinhalt bzw. geringem Helligkeitswert die maximal zulässige Leuchtdauer in jedem der Teilzeitintervalle um dieselbe Zeitdauer erhöht wird. Ergibt hingegen die Helligkeitserfassung des darzustellenden Bildes, dass ein insgesamt heller Bildinhalt vorliegt, dann wird die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle um eine Zeitdauer verringert, die für alle Teilzeitintervalle gleich ist.

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass der Kontrast des darzustellenden Bildes reduziert ist, da bei erfasster großer Helligkeit des darzustellenden Bildes die Zeitdauer für die Darstellung heller Bildbestandteile reduziert ist und bei erfasster geringer Helligkeit eines darzustellenden Bildes dunkelgraue Bildbestandteile hellgrau dargestellt werden, da diese durch die beschriebene Beaufschlagung mit einem konstanten Offset nach oben gezogen werden, d h. länger leuchten

Aus der DE 101 12 622 ist schließlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Grauwertauflösung bei einer pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung bekannt. Dabei wird das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt, wobei Teilzeitintervalle mit niedriger Gewichtung und Teilzeitintervalle mit höherer Gewichtung vorgesehen sind Wird durch Auswertung der Helligkeit eines darzustellenden Bildes erkannt, dass ein dunkles Bild vorliegt, dann wird auf eine Verwendung von Teilzeitintervallen mit höherer Gewichtung verzichtet und stattdessen die Anzahl der Teilzeitintervalle mit niedrigen Gewichtungen durch Verwendung zusätzlicher Teilzeitintervalle mit niedrigen Gewichtungen erhöht, wobei sich die Gewichtungen der zusätzlichen Teilzeitintervalle von den Gewichtungen der ersten Teilzeitintervalle mit niedrigen Gewichtungen unterscheiden. Dadurch wird eine Verbesserung der Grauwertauflösung beim Vorliegen dunkler Bilder erreicht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bei handelsüblichen Plasmadisplays mit integrierter Ansteuerung üblicherweise die Zuordnung der für die Darstellung eines bestimmten Grauwertes zu adressierenden Teilzeitintervalle in der nicht zugänglichen Ansteuerschaltung fest vorgegeben, d. h. nicht veränderbar ist.

Farbplasmadisplays weisen darüber hinaus eine Regelung zur Kontrolle der Leistungsaufnahme auf. Aufgabe dieser Regelung ist es, das Display vor Zerstörung durch Überhitzung zu schützen. Dazu ist es im Zusammenhang mit Plasmadisplays bekannt, die Leistungsaufnahme entweder durch die Messung des Sustainer-Stroms oder durch die Auswertung der Helligkeit eines darzustellenden Bildes zu erfassen. Im letztgenannten Fall wird aus dem erfaßten Helligkeitswert für jedes der Teilzeitintervalle des darzustellenden Bildes eine maximal zulässige Leuchtdauer abgeleitet und bei einer Veränderung des erfaßten Helligkeitswertes die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle verändert. Diese Veränderung erfolgt derart, dass bei erfaßtem dunklen Bildinhalt bzw. geringem Helligkeitswert die maximal zulässige Leuchtdauer in jedem der Teilzeitintervalle gewählt wird. Ergibt hingegen die Helligkeitserfassung des darzustellenden Bildes, dass ein insgesamt heller Bildinhalt vorliegt, wird die maximal zulässige Leuchtdauer für jedes der Teilzeitintervalle um eine Zeitdauer verringert. Die Reduzierung der Leuchtdauer folgt dabei - in Abhängigkeit von der integralen Helligkeit des darzustellenden Bildes - einer Funktion, die eine Begrenzung der Leistung am oberen zulässigen Wert erreicht.

Unabhängig davon ob die Messgröße für die Leistung der Sustainer-Strom oder die integrale Helligkeit des darzustellenden Bildes ist, erfolgt die Regelung dadurch, dass die Anzahl der Sustainer-Pulse pro Teilzeitinterval reduziert wird um die Leistungsbegrenzung am oberen Grenzwert zu realisieren. Die Reduktion der Anzahl der Sustainer-Pulse pro Teilzeitintervall erfolgt dabei proportional zur Dauer eines Teilzeitintervalles

Der große Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass bei großer Helligkeit des darzustellenden Bildes die Zeitdauer für die Darstellung heller Bildbestandteile reduziert ist, weiß wird dann grau. Bei geringer Helligkeit eines darzustellenden Bildes werden dann im Gegenzug dunkelgraue Bildbestandteile hellgrau dargestellt. Besonders unangenehm wirkt sich dies im Bildeindruck aus, wenn die Helligkeit über die gesamte Bildfläche niedrig ist, weil dann die Helligkeitsübergänge zwischen den einzelnen Graustufen sehr groß sind. Für den Bildeindruck bedeutet dies, dass die Schrittweite zwischen zwei Helligkeitspegeln sehr groß ist. Bilder mit geringer Helligkeit über die gesamte Bildfläche erscheinen zu hell.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung die Grauwertdarstellung unter Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, dessen Merkmale im Anspruch 1 angegeben sind bzw. durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 15 angegebenen Merkmalen

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.

Durch das Verfahren nach Anspruch 1 lasst sich erreichen, dass bei relativ dunklen Bildern, ohne prägnante helle Flachen, die Schrittweite zwischen den Helligkeitspegeln zweier aufeinander folgender Graustufen reduziert wird, wodurch sich für solche Bildinhalte eine optimierte Darstellung ergibt, ohne dass damit eine Beeinträchtigung der Darstellung dunkler Bilder mit hellen Flächen einher geht.

Mittels der in den Ansprüchen 2 bis 5 angegebenen Analysemöglichkeiten des darzustellenden Bildes wird der für die Bildanalyse notwendige apparative Aufwand in vertretbaren Grenzen gehalten Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 10

Durch die Analyse über mehrere zeitlich aufeinander folgende Bilder gemäß Anspruch 11 lässt sich erreichen, dass beim Auftreten von sprunghaften Änderungen des Bildinhaltes die Anpassung stufenweise erfolgt, wodurch ein angenehmer Bildeindruck entsteht. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen dazu sind durch die Merkmale nach den Ansprüchen 12 und 13 gegeben.

Mit der Schaltungsanordnung nach Anspruch 15 lässt sich auf einfache Weise einen Verbesserung der Darstellung dunkler Bilder ohne prägnante helle Flächen erreichen, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung sind in den Ansprüchen 16 und 17 gekennzeichnet.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.

Es zeigt:

Figur 1: ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer pulsbreitengesteuerten Plasmadisplayanzeige;
Figur 2 und 2a: beispielhafte Diagramme zur Erläuterung der Erfindung und
Figur 3 bis 4c: weitere beispielhafte Diagramme zur Erläuterung der Erfindung

Das Erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Anordnung werden im Folgenden in Verbindung mit einem Fernsehempfänger beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein. Sie können vielmehr in jeder Applikation zur Anwendung kommen die sich einer pulsbreitengesteuerten Plasmadisplayanzeige bedient und Bildsignale zur Anzeige bringt, wie z. B Datenmonitore oder Videomonitore mit entsprechenden Plasmadisplayanzeigen.

Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer pulsbreitengesteuerten Plasmadisplayanzeige. Der Fernsehempfänger 1, 2 weist ein Fernsehsignalverarbeitungsteil 1 und ein Bildverarbeitungsteil 2 auf. Der Fernsehsignalverarbeitungsteil 1 verfügt über einen ersten Eingang 17, dem die Signale einer Antenneneinrichtung 19 zugeführt werden. Die Signale des Eingangs 17 werden an eine Hochfrequenz- und Zwischenfrequenz-Verarbeitungseinheit 4 sowie eine Audiosignalverarbeitungseinheit 3 weitergeleitet. Am Ausgang der Hochfrequenz- und Zwischenfrequenz-Verarbeitungseinheit 4 liegt ein FBAS-Signal vor, welches einem Analog-/Digitalwandler 5 zugeführt wird. Die Einspeisung eines externen FBAS-Signals ist über einen zweiten Signaleingang 20 möglich, andere Signale, z. B. RGB, Y/C, YUV etc. (nicht dargestellt) können natürlich an entsprechenden Stellen gegebenenfalls über Zusatzschaltungen in die Schaltung eingespeist werden. Das Ausgangssignal des Analog-/Digitalwandlers 5 wird anschließend zu einer sogenannten Feature-Box 6 geleitet. Die Feature-Box 6 führt bestimmte Funktionen wie Demodulation des FBAS-Signals, Standbild, Zoom, Formatanpassung, Bildschärfeoptimierung, Bild-in-Bild, etc. durch. Die so entstehenden digitalen Komponenten Y, U, V eines Bildsignals 21 werden an eine digitale Matrixeinheit 8 des Bildverarbeitungsteils 2 weitergeleitet. Die Feature-Box 6 dient darüber hinaus der Wandlung des Zeilensprungsignals in ein zeilensprungfreies Signal und der notwendigen Anpassung der Signale an den Bildschirm 14 durch Zeileninterpolation Dies erfolgt mit Hilfe der Synchronisationssignale 23, 24 zur Vertikal- und Horizontalsynchronisation.

Die digitale Matrixeinheit 8 weist darüber hinaus einen Anschluß 27 zur Zuführung eines über einen externen Signaleingang 18 zugeführten VGA-Signals auf, welches mittels eines Analog-/Digitalwandlers 25 in ein digitales Signal umgewandelt wird. Am Ausgang der digitalen Matrixeinheit 8 liegt ein RGB-Signal 22 vor, mit welchem ein Pulsbreitenmodulator 10 angesteuert wird. Der zwischen der digitalen Matrixeinheit 8 und dem Pulsbreitenmodulator angeordnete Bildanalysator 34 und seine Funktionsweise wird weiter unten eingehend beschrieben.

Aus dem RGB-Signal 22 erzeugt der Pulsbreitenmodulator 10 die Ansteuersignale 26 für einen Adresstreiber 11. Für diese Signalerzeugung ist mit dem Pulsbreitenmodulator 10 ein Speicher 9 gekoppelt. Der Pulsbreitenmodulator 10 weist eine Teilzeitintervallgewichtungseinheit auf, die zur Gewichtung der Teilzeitintervalle dient, d. h. zur Festlegung von deren Reihenfolge und Dauer Die Adresstreibereinrichtung 11 steuert zeilenweise die einzelnen Spalten des Plasmabildschirms 14 an. Die zugehörige Zeitensteuerung erfolgt mit Hilfe der Zeitensteuereinrichtung 13, die den Beginn der Teilzeitintervalle und die Zeiten für die Adressier- und Aktivierungsphase festlegt. Hierzu dient die in der Zeitensteuerung enthaltene Teilzeitintervallzeilensteuereinrichtung. Die Zeitensteuereinrichtung 13 ist mit einem Horizontaltreiber 12 verbunden. Dieser Horizontaltreiber 12 ist während der Aktivierungsphasen aktiv. Die Spannungsversorgung erfolgt mit Hilfe eines Netzteils 7.

Während die Funktionsweise und der Aufbau des Fernsehsignalverarbeitungsteils 1 im wesentlichen dem eines konventionellen Fernsehempfängers mit Bildröhre entspricht, ist der Aufbau des Bildverarbeitungsteils 2 grundverschieden. Der Hauptgrund hierfur liegt vor allem dann, dass die Plasmaanzeigeeinrichtung 14 einen digitalen Zusammenhang zwischen der Eingangsgröße und der Leuchtdichte aufweist Es existieren somit lediglich zwei Zustände: eingeschaltet oder ausgeschaltet. Um dennoch eine große Palette von verschiedenen Zwischengraustufen erzielen zu konnen, wird bei dem in Figur 1 dargestellten Bildverarbeitungsteil 2 zur Bilddarstellung ein digitales Zeitmultiplexverfahren verwendet. Bei diesem werden die RGB-Signale 22 in mehrere Teilzeitintervalle unterschiedlicher Dauer zerlegt, d. h in Teilzeitintervalle unterschiedlicher Gewichtung.

Dies erfolgt mit Hilfe des Pulsbreitenmodulators 10, sowie der den Pulsbreitenmodulator ansteuernden weiteren Einheiten, wie der Zeitensteuereinrichtung 13 und eines Speichers 9. Durch die Trägheit des menschlichen Auges erscheinen auf der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 nicht mehr einzelne Bildwechsel, sondern ein Grauwert, der von der mittleren Aktivierungsdauer abhängt. Ist diese Dauer in den Teilzeitintervallen gewichtet, dann können mit wenigen Teilzeitintervallen viele Graustufen dargestellt werden. Bei einer binären Gewichtung (1,2,4,8,...) können zwei potenziert mit der Anzahl der Teilzeitintervalle Graustufen dargestellt werden. Um möglichst viele Graustufen darstellen zu können, ist es somit wünschenswert, möglichst viele Teilzeitintervalle zu verwenden, was allerdings aufgrund technologischer Randbedingungen nicht möglich ist. Der Pulsbreitenmodulator 10 bestimmt durch eine Zuordnung, die von seinem Eingangssignalpegel abhängig ist, für jeden Bildpunkt des darzustellenden Bildes die Reihenfolge und Aktivierung der einzelnen Teilzeitintervalle. Im Falle einer binären Gewichtung sieht diese Zuordnung derart aus, dass dem digital höchstgewichteten Bit das längste Teilzeitintervall, dem zweithöchstgewichteten Bit das zweitlängste Teilzeitintervall, usw., zugewiesen wird.

In Figur 2 ist eine beispielhafte Abfolge solcher Teilzeitintervalle, wie sie während eines Vollbildes stattfindet, dargestellt. Die Zeit für die Darstellung eines Vollbildes beträgt 20 Millisekunden und ist in acht Teilzeitintervalle, die auch als Subfields (SF1 bis SF 8) bezeichnet werden, unterteilt. Die Subfields oder Teilzeitintervalle sind binär gewichtet, wie dies bereits vorstehend ausgeführt ist. Mit einer derartigen Gewichtung lassen sich von "Schwarz" (minimale Helligkeit) bis "Weiß" (maximale Helligkeit) insgesamt 256 Graustufen darstellen.

Die einzelnen Teilzeitintervalle gliedern sich dabei, wie beispielhaft am Subfield SF 6 gezeigt, in eine Adressierungsphase 28 und eine Sustain-Phase 29. Wahrend der Adressierungsphase 28 werden alle Bildpunkte der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 adressiert, die in dem Subfield SF 6 aufleuchten sollen Die Adressierung der einzelnen Bildpunkte erfolgt dabei auf die bereits vorstehend beschriebene Weise. Während der sich an die Adressierungsphase 28 anschließenden eigentlichen Aktivierung des Displays in der Sustain-Phase 29 werden mittels eines Sustain-Puls-Generators 31, der in dem in Fig. 1 dargestellten Horizontal-Treiber 12 enthalten ist, eine für das Subfield - im vorliegenden Beispiel dem Subfield SF 6 - spezifische Anzahl von Sustain-Pulsen erzeugt. Diese Sustain-Pulse verursachen dann eine entsprechende Lichtemission derjenigen Bildpunkte, die während dieses Subfields SF 6 adressiert waren.

Um die Plasmaanzeigeeinrichtung 14 vor Überhitzung zu schützen, ist in dem Horizontaltreiber 12 ein Videopegelintegrator 30 enthalten, der aus dem RGB-Signal 22 das Integral des Vollbildes erzeugt und mit einem dem Integral des Vollbildes entsprechenden Signal einen Sustain-Puls-Begrenzer 32 beaufschlagt, derart, dass dieser auf den Sustain-Puls-Generator 31 dann begrenzend einwirkt, wenn das vom Videopegelintegrator 30 an den Sustain-Puls-Begrenzer 32 gelieferte Signal einen vorgegebenen Wert überschreitet. Die Begrenzung der Sustain-Pulse erfolgt dabei in der Weise, dass wie in Figur 2a beispielhaft gezeigt, die Zahl der Sustain-Pulse 29 in jedem Subfield, gegenüber der maximalen Anzahl von Sustain-Pulsen, um einen vorgegebenen Prozentsatz reduziert wird. Durch diese Maßnahme ändert sich zwar die Gewichtung der Teilzeitintervalle oder Subfields untereinander nicht, so dass die Anzahl der darstellbaren Grauwerte gleich bleibt, es wird aber insgesamt eine Reduzierung der Leuchtdichte der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 bewirkt, und zwar gleichmäßig über alle darstellbaren Grauwerte

Die sich aus der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise ergebenden Konsequenzen für die Grauwertdarstellung werden nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 3 und 3a näher erläutert

Unter der Annahme, dass ein verhältnismaßig dunkles Bild auf der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 vorliegt, ist in Fig. 3 eine Grauskala 33 dargestellt, die den Bereich minimale Leuchtdichte bis maximale Leuchtdichte umfaßt Zur Vereinfachung sei im Folgenden angenommen, dass der Bereich minimale Leuchtdichte bis maximale Leuchtdichte durch 12 diskrete Grauwerte G1 bis G12 dargestellt werden kann. Liegt nun ein vergleichsweise dunkleres Bild vor, führt dies dazu, dass der tatsächlich im Bild dargestellte Graubereich 35 nur noch die Graustufen G 1 bis G 9 umfaßt. Die Konsequenz daraus ist, dass die Schrittweite zwischen den einzelnen diskreten Helligkeitswerten G 1, G 2 usw. verhältnismäßig groß ist, was wiederum dazu führt, dass die Grauübergänge sehr stufig sind. Liegt dagegen ein sehr helles Bild vor, wird, wie in Figur 3a dargestellt, die vorstehend beschriebene Leistungsbegrenzung für die Plasmaanzeigeeinrichtung 14 aktiv. Dadurch wird die auftretende Leuchtdichte gleichmäßig reduziert, so das weiße Flächen grau erscheinen, die Anzahl der darstellbaren Graustufen bleibt dabei aber unverändert, d. h. es sind weiterhin 12 diskreten Graustufen G1 bis G12 darstellbar, jedoch sind die Helligkeitswerte in Richtung "Schwarz" verschoben. Dieser Effekt wird bewußt in Kauf genommen um kleine weiße Flächen in einem insgesamt eher dunkleren Bild brillant weiß erscheinen zu lassen

Um nun insgesamt die Grauwertdarstellung zu verbessern, insbesondere bei solchen Bildern die verhältnismaßig dunkel sind, und darüber hinaus keine brillant darzustellenden hellen Flächen beinhalten, wird gemäß der Darstellung in Fig. 1 ein Bildanalysator 34 eingesetzt, der aus dem RGB-Signal 22 und dem Horizontalsynchronisationsignal 23 bzw. dem Vertikalsynchronisationsignal 24 ein darzustellendes Vollbild dahingehend analysiert, ob in dem Bild weiße Flächen auftauchen, die oberhalb einer vorgegebenen Flächenausdehnung liegen und ob das darzustellende Bild in seiner integralen Helligkeit und/oder in seinem maximalen Helligkeitswert bestimmten vorgegebenen Werten entspricht. In Abhängigkeit von der vorstehend beschriebenen Bildanalyse im Bildanalysator 34 erzeugt dieser ein Ausgangssignal, mit dem er den Sustain-Puls-Begrenzer 32 dahingehend beaufschlagt, dass dieser über den Sustain-Puls-Generator 31 die Anzahl der Sustain-Pulse pro Teilzeitintervall oder Subfield eines Vollbildes reduziert. Die Reduzierung der Sustain-Pulse pro Subfield geschieht dabei z. B prozentual zur maximalen Anzahl der innerhalb eines Subfields auftretenden Sustain-Pulse. Das im Bildanalysator 34 analysierte RGB-Signal eines Vollbild wird dann zur Darstellung auf den Eingang des Pulsbreitenmodulators 10 gegeben und mit der vorstehend beschriebenen Sustain-Puls-Korrektur auf der Plasmaanzeigeeinrichtung 14 zur Anzeige gebracht.

Mit dieser Vorgehensweise lässt sich, wie in Fig. 4 gezeigt, erreichen, dass alle darstellbaren Grauwerte G1 bis G12 in Richtung Schwarz vorschoben werden, so dass sich auch der im Bild tatsächlich dargestellte Graubereich 35, also die Grauwerte G1 bis G9 in Richtung Schwarz verschieben. In Folge davon wird die Schrittweite zwischen zwei aufeinanderfolgenden Grauwerten z. B. G1 und G2 geringer und das Bild insgesamt dunkler.

Wie in Fig. 4a dargestellt verstärkt sich der beschriebene Effekt, wenn der im Bild tatsächlich dargestellte Graubereich 35 nur noch bis zum Grauwert G6 reicht, sich also noch weiter in Richtung dunkel verschiebt, die Schrittweite zwischen zwei Grauwerten z. B. G 1 und G2 wird dann noch kleiner.

Treten nun, wie dies in Fig. 4b beispielhaft dargestellt ist, in einem dunkeln Bild, das einen Graubereich 35 umfasst, der bis zum Grauwert G6 reicht, kleine helle Flächen 36 auf, so erfaßt dies der Bildanalysator 34 und erhöht über den Sustain-Puls-Begrenzer 32 und den Sustain-Puls-Generator 31 die Anzahl der Sustain-Pulse pro Teilzeitintervall oder Subfield z. B. für alle Subfields innerhalb dieses Vollbildes prozentual, so dass für die Darstellung der hellen Bereiche 36 ein hellerer Grauwert G 12 zur Verfügung steht

Werden, wie in Fig 4c dargestellt, die hellen, insbesondere weißen Flächen 37 relativ zur Bildschirmflache großer, ergibt sich die Notwendigkeit, den maximal darstellbaren Grauwert G 12 auf die maximale Leuchtdichte zu legen, um eine brillantere Darstellung der hellen Flachen 37 zu erreichen Hier vergrößert sich natürlich wieder die Schrittweite zwischen zwei aufeinander folgenden Grauwerten z. B. G 1 und G 2, dies wird aber, wie bereits ausgeführt, zugunsten einer besseren Darstellung der hellen Bereiche in Kauf genommen.

Steigt der Anteil der hellen bzw. weißen Bereiche noch weiter an, tritt die übergeordnete Leistungsbegrenzung in Kraft, die bereits oben in Verbindung mit Fig. 1 und Fig. 2 beschreiben wurde

Der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Bildanalysator 34 bietet die Möglichkeit, das darzustellende Bild nach allen möglichen Kritenen zu analysieren und in Abhängigkeit vom Analyseergebnis den Sustain-Puls-Begrenzer 32 so zu beaufschlagen, dass dieser wiederum über den Sustain-Puls-Generator 31 die Anzahl des Sustain-Pulse pro Teilzeitintervall oder Subfield für innerhalb des analysierten Vollbildes auftretende Teilzeitintervalle oder Subfields so zu begrenzen, dass ein Verbesserung in der Grauwertdarstellung dunkler Bilder erreicht wird, ohne gleichzeitig die Darstellung heller Flächen zu beeinträchtigen.

Wir bereits angedeutet, besteht mit dem Bildanalysator 34 die Möglichkeit, das darzustellende Bild hinsichtlich des Vorhandenseins heller Bildflächen, des Helligkeitswertens solcher heller Bildflächen, der Flächenausdehnung derartiger heller Bildflächen, des maximal auftretenden Helligkeitswertens außerhalb dieser hellen Bildflächen und des integralen Helligkeitswertens des Bildes zu untersuchen. Weitere Untersuchungsmöglichkeiten sind selbstverständlich möglich. Gleichgültig ob nun alle oder nur ein Teil der vorstehen angesprochen Auswertemöglichkeiten herangezogen werden, wird man im Bildanalysator 34 oder mit dem Bildanalysator 34 in Wirkverbindung stehend, einen Speicher vorsehen, in dem hinsichtlich der Bildanalyse Referenzwerte gespeichert sind, die mit den Werten verglichen werden, die der Bildanalysator 34 aus der Bildanalyse gewinnt, wobei den Referenzwerten dann wiederum Steuerwerte zugeordnet sind, mit denen der Bildanalysator 34 den Sustain-Puls-Begrenzer 32 beaufschlagt, um über diesen und den Sustain-Puls-Generator 31 die gewünschte Anzahl von Sustain-Pulsen innerhalb der Teilzeitintervalle oder Subfields eines Vollbildes zu erzeugen.

Die vorstehend in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4c beschriebene Beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung kann selbstverständlich durch dem Fachmann zugängliche Maßnahmen ergänzt und erweitert werden. So ist es beispielsweise in Verbindung mit der Anordnung aus Fig. 1 ohne weiteres vorstellbar, denn Bildanalysator 34 in die Feature-Box 6 zu integneren, da es zur Bildanalyse nicht zwingend erforderlich ist, das RGB-Signal 22 zu verwenden.

Selbstverständlich hat man sich das vorstehend zur Vereinfachung in Verbindung mit einer Grauwertdarstellung beschriebene Verfahren auf die drei in einem Videobild verwendeten Grundfarben Rot, Grün, Blau angewandt vorzustellen, an der prinzipiellen Funktionsweise ändert sich dadurch nichts.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die Analyse von mehreren aufeinanderfolgenden Bildern im Sinne einer zeitlichen Filterung durchzuführen. Dadurch lässt sich z. B. erreichen, dass Helligkeitssprünge in aufeinanderfolgenden Bildern nicht zu einer abrupten Umschaltung der Anzahl der erzeugten Sustain-Pulse führen, sondern zu einer stufenweise Anpassung im Sinne einer Übergangsfunktion

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Grauwertdarstellung bei pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung, bei welchen das für eine Bilddarstellung zur Verfügung stehende Zeitintervall in aufeinanderfolgende unterschiedlich gewichtete Teilzeitintervalle aufgeteilt wird und die den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen Helligkeitssignale durch Umwandlung in den Teilzeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen erzeugt werden, wobei die Aktivierungssequenzen aus jeweils vorgegebenen Anzahlen von Sustain-Pulsen bestehen und die Anzahl der Sustain-Pulse für alle Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Analyse des darzustellenden Bildes die Bildhelligkeitsverhältnisse des darzustellenden Bildes erfasst werden, wobei in der Bildanalyse erkannt wird, wenn Bilder mit überwiegend dunklen Bildpartien ohne größere helle Bildflächen dargestellt werden sollen und dann in Abhängigkeit von den ermittelten Bildhelligkeitsverhältnissen ein Signal erzeugt wird, das die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen, die innerhalb des Zeitintervalls für die Darstellung des Bildes liegen, um einen den ermittelten Bildhelligkeitsverhältnissen zugeordneten Grad verändert.
Verfahren nach Anspruches 1
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Analyse des darzustellenden Bildes die maximal auftretende Helligkeit ermittelt wird und in Abhängigkeit von der jeweils gefundenen Helligkeit die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, um einen der Helligkeit zugeordneten Grad verändert wird
Verfahren nach Anspruches 1
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Analyse des darzustellenden Bildes ermittelt wird, ob im darzustellenden Bild Flächen vorhanden sind, deren Helligkeit und deren Flächenausdehnung innerhalb vorgegebener Wertebereiche liegen und dass in Abhängigkeit von den jeweils gefundenen Wertebereichspaaren die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, um einen den Wertebereichspaaren zugeordneten Grad verändert wird
Verfahren nach Anspruches 1
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Analyse des darzustellenden Bildes die maximal auftretende Helligkeit ermittelt wird und dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen maximalen Helligkeitswertes in Abhängigkeit vom der jeweils gefundenen Helligkeit die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, um einen der Helligkeit zugeordneten Grad verändert wird und dass bei Überschreiten des vorgegebenen maximalen Helligkeitswertes in einer Analyse des darzustellenden Bildes ermittelt wird, ob im darzustellenden Bild zusammenhängende Flächen vorhanden sind deren Helligkeit und deren Flächenausdehnung innerhalb vorgegebener Wertebereiche liegen und dass in Abhängigkeit von den jeweils gefundenen Wertebereichspaaren die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, um einen den Wertebereichspaaren zugeordneten Grad verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich die integrale Helligkeit des darzustellenden Bildes ermittelt und mit dem größten im darzustellenden Bild auftretenden einzelnen Helligkeitswert oder dem Helligkeitswert der hellsten im darzustellenden Bild auftretenden Fläche verglichen wird und der Helligkeitsunterschied Wertebereichen zugeordnet wird denen wiederum Veranderungsgrade zugeordnet sind und dass in Abhängigkeit von dem Wertebereich in dem der Helligkeitsunterschied liegt, die Anzahl der bereits ermittelten Sustain-Pulse um einen diesem Wertebereich zugeordneten Grad verändert wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Veränderung der Anzahl der Sustain-Pulse ausgehend von einer maximalen Anzahl durch Verringerung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Veränderung der Anzahl der Sustain-Pulse für alle Aktivierungssequenzen die innerhalb des Zeitintervalls für die Darstellung des Bildes liegen, einer vorgegebenen Funktion folgt, derart, dass die Funktion für jedes Teilzeitintervall den Grad der Veränderung angibt
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktion eine lineare Funktion ist.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktion eine logarithmische Funktion ist
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktion eine empirisch ermittelte Funktion ist
Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Analyse von mehreren aufeinanderfolgenden Bildern im Sinne einer zeitlichen Filterung durchgeführt wird und dass bei sprunghaften Anderungen in aufeinanderfolgenden Bildern die Veränderung der Anzahl der erzeugten Sustain-Pulse stufenweise erfolgt
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die stufenweise Veränderung der Anzahl der erzeugten Sustain-Pulse einer vorgegebenen Übergangsfunktion folgt
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verlauf der Übergangsfunktion von der Art der sprunghaften Änderung abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung um eine konfektionierte, die Ansteuerschaltungen bereits beinhaltende Bildanzeigevorrichtung handelt.
Vorrichtung zur Verbesserung der Grauwertdarstellung bei einer konfektionierten pulsbreitengesteuerten Bildanzeigevorrichtung, mit

Ansteuermitteln (9 - 13) zur Aufteilung des für eine Bilddarstellung zur Verfugung stehenden Zeitintervalls in aufeinanderfolgende gewichtete Teilzeitintervalle und zur Erzeugung von Helligkeitssignalen, welche den Bildpunkten des darzustellenden Bildes zugehörigen sind, die Ansteuermitteln (9 - 13) eine Umwandlung der den Zeitintervallen zugeordnete Aktivierungssequenzen vornehmen, wobei die Aktivierungssequenzen aus jeweils vorgegebenen Anzahlen von Sustain-Pulsen bestehen die von einem Sustain-Puls-Generator (31) erzeugt werden der einen von extern beaufschlagbaren Eingang aufweist und über diesen Eingang die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen, die innerhalb eines Zeitintervalls für die Darstellung eines Bildes liegen, veränderbar ist,

mit einem Bildanalysator (34) zur Erfassung der Bildhelligkeitsverhältnisse des darzustellenden Bildes, wobei der Bildanalysator (34) erkennt, ob Bilder mit überwiegend dunklen Bildpartien ohne größere helle Bildflächen dargestellt werden sollen und dann in Abhängigkeit von ermittelten Bildparametern ein Ausgangssignal erzeugt,

mit einem Sustain-Puls-Begrenzer (32) der über seinen Eingang vom Bildanalysator (34) mit Signalen beaufschlagbar ist, derart, dass der Sustain-Puls-Begrenzer ein Signal an den Sustain-Puls-Generator (31) abgibt, so dass dieser die Anzahl der Sustain-Pulse für Aktivierungssequenzen die innerhalb des Zeitintervalls für die Darstellung des darzustellenden Bildes liegen, um einen durch das Signal vorgegebenen Grad verändert.
Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bildanalysator über seine Eingänge mit dem Bildsignal (22) und Bildsynchronisationssignalen (23, 24) eines darzustellenden Bildes beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildsignal das RGB-Signal (22) und das Bildsynchronisationssignal das Horizontalsynschronisationssignal (23) und das Vertikalsynchronisationssignal (24) ist