ES2336540T3

ES2336540T3 - Metodo para procesar datos de video para un dispositivo de presentacion.

Info

Publication number: ES2336540T3
Application number: ES01913854T
Authority: ES
Inventors: Carlos Correa; Sebastien Weitbruch; Rainer Zwing
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: CN100573636C; WO2001071702A2; CN1870108A; EP1269457A2; US20030103059A1; AU3928301A; TW564387B; JP2003528517A; EP1269457B1; CN1462423A; JP5064631B2; DE60140435D1; KR100792591B1; KR20030019325A; EP1136974A1; US7184053B2; ATE448537T1; WO2001071702A3; CN1264128C

Abstract

Método para procesar datos de imágenes de vídeo RGB para su presentación en un dispositivo de presentación con una pluralidad de elementos luminosos que se corresponden con los componentes de color de píxeles de una imagen de vídeo, en el que se aplica un método de yuxtaposición a los datos de vídeo para refinar la representación en la escala de grises de las imágenes de vídeo, caracterizado porque dentro del método de yuxtaposición, los datos de vídeo de entrada se convierten a una resolución binaria superior para compensación de corrección gamma, y se añaden valores de yuxtaposición a los datos de vídeo de entrada de resolución binaria superior, a lo que sigue una etapa en la que los datos de vídeo de entrada se convierten a la resolución binaria final menor que dicha resolución binaria superior, incluyendo el método de yuxtaposición una o más de las siguientes especialidades, independientemente o combinadas: los valores de yuxtaposición añadidos a los datos de vídeo de los componentes de color R, G, B de un píxel dado de una trama de vídeo son distintos y diferentes entre sí; el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles depende de la región u objeto de la imagen de vídeo; el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles depende del nivel de la señal de vídeo.

Description

Método para procesar datos de vídeo para un dispositivo de presentación.

La invención se refiere a un método y un dispositivo para el tratamiento de los datos de imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación.

Más concretamente, la invención está estrechamente relacionada con un tipo de procesamiento de vídeo para mejorar la calidad de imagen de imágenes presentadas en pantallas de tipo matricial, tales como paneles de presentación de plasma (PDP) u otros tipos de dispositivos de presentación, cuando los valores del píxel controlan la generación de un número correspondiente de pequeños impulsos de iluminación en la pantalla.

Antecedentes

La tecnología del plasma permite en la actualidad conseguir paneles planos en color y de gran tamaño (superando los límites del tubo de rayos catódicos) y con una profundidad muy reducida, sin ningún tipo de limitaciones relativas al ángulo de visionado.

Haciendo referencia a la última generación de la TV europea, se ha llevado a cabo una gran cantidad de trabajo para mejorar su calidad de imagen. Por consiguiente, una nueva tecnología, como la del plasma, debe proporcionar una calidad de imagen tan buena o mejor que la de la tecnología de TV estándar. Por un lado, la tecnología de plasma ofrece la posibilidad de un tamaño de pantalla "ilimitado", así como un grosor muy atractivo... pero por otro lado, genera nuevos tipos de aberraciones que podrían degradar la calidad de la imagen.

La mayoría de estas aberraciones son distintas a las de las imágenes de TV generadas mediante un tubo de rayos catódicos, y esta circunstancia las hace más visibles, ya que la gente está acostumbrada a ver de forma inconsciente las aberraciones de las antiguas televisiones.

Un panel de presentación de plasma (PDP) utiliza una configuración matricial de celdas de descarga que tan sólo pueden adoptar los estados "ON" u "OFF". Asimismo, a diferencia de un TRC o un LCD, en los cuales los niveles de gris se expresan mediante el control analógico de la emisión luminosa, un PDP controla el nivel de grises modulando el número de impulsos luminosos por trama (impulsos sostenidos). Esta modulación temporal será integrada por el ojo a lo largo de un período correspondiente a la respuesta temporal del ojo.

Teniendo en cuenta que la amplitud de vídeo determina el número de impulsos luminosos que se dan a una frecuencia dada, una mayor amplitud significa un número mayor de impulsos luminosos, y por ende, más tiempo de encendido u "ON". Por este motivo, este tipo de modulación también se conoce como PWM, modulación en anchura de impulso.

Esta PWM es responsable de uno de los problemas de la calidad de imagen del PDP: la deficiente calidad de presentación de la escala de grises, sobre todo en las regiones más oscuras de la imagen. Esto se debe al hecho de que la luminancia visualizada es lineal con respecto al número de impulsos, pero la respuesta del ojo y su sensibilidad al ruido no es lineal. En las zonas más oscuras, el ojo es más sensible que en las zonas más claras. Esto significa que aun cuando los modernos PDPs pueden presentar, por ejemplo, 255 niveles discretos de vídeo para cada componente de color, R, G o B, el error de cuantificación, será bastante perceptible en las zonas más oscuras. Además, la función degamma necesaria en las pantallas PDP aumenta el ruido de cuantificación en las áreas de vídeo oscuras, lo que conlleva una falta de resolución perceptible.

Se conocen algunas soluciones que utilizan un método de yuxtaposición para reducir la perceptibilidad del ruido de cuantificación. No obstante, estas soluciones no están orientadas a la naturaleza de la pantalla y del vídeo presentado. Los métodos de yuxtaposición propuestos en la literatura se habían desarrollado principalmente para mejorar la calidad de las imágenes en blanco y negro que no se encontraban en movimiento (aplicaciones de fax y de interpretación de fotografías de periódicos). Por lo tanto, los resultados obtenidos no resultan óptimos si se aplican directamente los mismos algoritmos de yuxtaposición a las PDP.

La invención

A fin de superar los inconvenientes de la interpretación de una escala de grises reducida, la presente invención se refiere a una técnica de yuxtaposición adaptada a los problemas específicos de las PDP.

Para conseguir una mejor interpretación de la escala de grises, se añade una señal de yuxtaposición a la señal de vídeo, antes de truncarla a la resolución binaria definitiva de amplitud de la escala de grises de vídeo. Como se ha mencionado anteriormente, la yuxtaposición constituye por sí misma una técnica bien conocida en la literatura técnica, que se utiliza para reducir los efectos del ruido de cuantificación provocado por un número menor de bits de resolución visualizados. Con la yuxtaposición se añaden algunos niveles artificiales entre los niveles de vídeo existentes. De este modo se mejora la presentación de la escala de grises, pero por otra parte se añade ruido de yuxtaposición de alta frecuencia y baja amplitud, que es perceptible para el espectador humano tan sólo a una reducida distancia de visionado.

La solución de acuerdo con la invención efectúa una adaptación de la señal de yuxtaposición para la especialidades de las PDP, a fin de conseguir una interpretación optimizada de la escala de grises y simultáneamente minimizar el ruido de yuxtaposición. Existen tres técnicas concretas que pueden utilizarse aisladamente o en combinación a efectos de la optimización. Estas son:

-: yuxtaposición basada en célula: adaptación a la estructura celular de la pantalla de plasma.

-: yuxtaposición basada en objeto: adaptación a la estructura de la imagen de vídeo presentada.

-: yuxtaposición basada en la amplitud: adaptación al nivel de amplitud de los píxeles o regiones de píxeles de la imagen de vídeo presentada.

La yuxtaposición basada en célula consiste en añadir una señal de yuxtaposición que se define para todas las células de plasma (existen 3 células de plasma, R, G, B para cada píxel y no para cada uno de los píxeles. Esto hace que el ruido de yuxtaposición sea más fino y menos perceptible para el espectador humano.

La yuxtaposición basada en objeto significa permitir la inclusión de una señal de yuxtaposición únicamente para determinados objetos de contenido de la imagen, o para adaptar el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles a la resolución binaria de los objetos visualizados. Dicho de otro modo, la resolución binaria correspondiente a los valores de yuxtaposición se adapta a la resolución binaria de los objetos visualizados. Esta idea se percibirá más claramente mediante dos ejemplos:

1.: La OSD (presentación en pantalla) suele generarse con 4 bits de resolución por componente de color, R, G, B. Esto significa que la resolución de escala de grises de presentación (8 bits por cada componente de color, R, G, B) es más que suficiente para interpretar correctamente este tipo de OSD, y por tanto, si se añade una señal de yuxtaposición sólo se añadiría ruido de yuxtaposición, sin aportar un beneficio apreciable.

2.: Si se conecta una tarjeta gráfica de PC a la pantalla de plasma, por ejemplo, en el modo de 256 colores, también resulta inútil añadir una señal de yuxtaposición. La resolución binaria correspondiente a cada componente de color, R, G, B también es muy baja en este modo. La utilización de una técnica de yuxtaposición no mejoraría la interpretación de la escala de grises. Es probable que la tarjeta gráfica añadiese a la serie su propia señal de yuxtaposición para compensar el reducido número de colores.

La yuxtaposición basada en la amplitud significa que el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles pasa a ser una función de la amplitud de los componentes de la señal de vídeo. Igualmente, en este caso, y dicho de otro modo, podría expresarse diciendo que la resolución binaria correspondiente a los valores de yuxtaposición se hace adaptable a la amplitud del componente de la señal de vídeo. Al contrario de lo que sucede con los valores de vídeo más pequeños (más oscuros) los valores de vídeo mayores no pierden resolución binaria con la aplicación de la función degamma cuadrática. Por lo tanto, el número de bits de yuxtaposición puede reducirse en función de la amplitud.

Pueden deducirse otras realizaciones ventajosas a partir de las reivindicaciones dependientes.

Figuras

En las figuras se muestran ejemplos de realización de la invención, los cuales se explican en más detalle en la siguiente descripción.

- Figura 1: Muestra una ilustración de la activación de la célula de plasma, con pequeños impulsos en los subcampos;

- Figura 2: Muestra una ilustración de la yuxtaposición basada en píxel y basada en célula;

- Figura 3: Muestra una ilustración de un patrón tridimensional de yuxtaposición basado en célula;

- Figura 4: Muestra un diagrama de bloques de una implementación del circuito de la invención en un PDP.

Ejemplos de realización

En la figura 1 se ilustra el concepto general de generación luminosa en paneles de presentación de plasma. Como se ha mencionado anteriormente, una celda de plasma sólo puede activarse o desactivarse. Por lo tanto, la generación luminosa se efectúa en pequeños impulsos cuando se activa una célula de plasma. Los distintos colores se generan modulando el número de pequeños impulsos por período de trama. Para ello, un período de trama se subdivide en los denominados subcampos SF. Cada subcampo SF tiene asignada una ponderación específica que determina cuántos impulsos luminosos se generan en este subcampo SF. La generación luminosa está controlada por las palabras de código de subcampo. Una palabra de código de subcampo es un número binario que controla la activación y la desactivación del subcampo. Cuando cada bit se pone a 1 se activa el correspondiente subcampo SF. Cuando cada bit se pone a cero se desactiva el correspondiente subcampo SF. En un subcampo SF activado se generará el número asignado de impulsos luminosos. En un subcampo desactivado no se producirá generación lumínica. Una organización típica de subcampo con 12 subcampos SF se muestra en la figura 1. Las ponderaciones de los subcampos figuran en la parte superior de la figura.

El período de trama se muestra como ligeramente más prolongado que el conjunto de todos los períodos de subcampo. La razón de esto es que para las fuentes de vídeo no estándar, la línea de vídeo puede estar sometida a oscilación y para asegurarse de que todos los subcampos SF se ajustan a la línea de vídeo de oscilación, el tiempo total correspondiente a todos los subcampos SF es ligeramente inferior a la línea de vídeo estándar.

Con fines de aclaración, se facilita una definición del término subcampo: un subcampo es un período de tiempo en el cual se lleva a cabo cuanto sigue con una celda:

1.: Existe un período de escritura/direccionamiento en el que la célula se lleva a un estado de excitación con una elevada tensión o a un estado neutro con una tensión.

2.: Existe un período de sostenimiento en el que se efectúa una descarga de gas con impulsos de tensión breves que llevan a los correspondientes impulsos de iluminación breves. Por supuesto, tan sólo las células anteriormente excitadas producirán impulsos de iluminación. No se producirá una descarga de gas en las células en estado neutro.

3.: Existe un período de borrado en el que se apaga la carga de las células.

Como se ha mencionado anteriormente, el plasma utiliza la tecnología de PWM (modulación en anchura de impulsos) para generar las diferentes tonalidades de gris. Al contrario de lo que sucede con los tubos de rayos catódicos, en los que la luminancia es aproximadamente cuadrática con respecto de la tensión catódica aplicada, la luminancia es lineal con respecto al número de impulsos de descarga en PDP. Por lo tanto, debe aplicarse una función degamma aproximadamente cuadrática a los componentes de la señal de vídeo de entrada, R, G, B antes de la PWM.

El efecto de esta función degamma en los datos de vídeo de entrada se muestra en la tabla siguiente, en la que se aplica una función degamma cuadrática (calculada con una resolución de 16 bits). Tras la aplicación de la función degamma cuadrática a los datos de vídeo de entrada, en la siguiente columna se describe el efecto de esta función degamma. Los valores de esta columna se consiguieron tras dividir los valores cuadráticos de la columna anterior por 256 y mediante truncamiento. Haciéndolo así se garantiza que la gama de vídeo de salida y la gama de vídeo de entrada sean idénticas.

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Como puede apreciarse en los valores de las columnas tituladas "datos de vídeo de salida de 8 bits", en el caso de los valores de entrada más pequeños, muchos niveles de entrada se hacen corresponder con el mismo nivel de salida. Esto se debe a la división por 255 y al truncamiento. Dicho de otro modo, en el caso de las áreas más oscuras, la etapa de cuantificación es superior a la de las áreas superiores, lo que se corresponde con la cuantificación no lineal. Concretamente, todos los valores inferiores a 16 se hacen corresponderse a 0 (esto se corresponde con la resolución de datos de vídeo de 4 bits, lo que es inaceptable para procesar la señal de vídeo).

La yuxtaposición es una técnica conocida para evitar una pérdida de bits de resolución de amplitud a causa del truncamiento. Esta técnica sólo funciona si está disponible la resolución requerida con anterioridad a la etapa de truncamiento. Pero este es el caso de la presente aplicación, debido a que los datos de vídeo con posterioridad a la operación de degamma tienen una resolución de 16 bits, y en las columnas correspondientes no hay dos valores idénticos. En principio, la yuxtaposición puede recuperar tantos bits como los perdidos por truncamiento. No obstante, el ruido de yuxtaposición suele reducirse, por lo que se hace más apreciable, en función del número de bits de yuxtaposición.

La yuxtaposición de 1 bit se corresponde con la multiplicación por 2 del número de niveles de salida disponibles. La yuxtaposición de 2 bits se corresponde con la multiplicación por 4 del número de niveles de salida disponibles, y La yuxtaposición de 3 bits se corresponde con la multiplicación por 8 del número de niveles de salida disponibles.

Si se observa la tabla anterior, concretamente los valores de entrada inferiores a 16, esto revela que se requiere al menos una yuxtaposición de 3 bits para reproducir los 256 niveles de vídeo con mayor corrección con la representación requerida de la escala de grises de un dispositivo de presentación basado en tubo de rayos catódicos.

En la tabla que antecede, las columnas con el encabezamiento Datos degamma de 11 bits contienen los datos de salida correspondientes a la unidad de degamma. Estos valores se obtienen a partir de los valores de las columnas tituladas datos degamma de 16 bits dividiéndolos por 32, o mejor aún, por truncamiento de 5 bits. Más adelante se explicará cómo se utilizan estos valores en el proceso de yuxtaposición.

A continuación se explicará en detalle la yuxtaposición basada en celda.

Con la yuxtaposición basada en celda se añade un número de yuxtaposición a cada celda de la pantalla, en contraste con cada píxel de la pantalla, que es lo que suele hacerse. Un píxel de la pantalla está compuesto por tres celdas: las celdas roja, verde y azul. La yuxtaposición basada en celda tiene la ventaja de hacer más fino el ruido de yuxtaposición, haciéndolo por tanto menos perceptible para el espectador humano.

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Teniendo en cuenta que el patrón de yuxtaposición se define para las celdas no es posible utilizar técnicas como la difusión de error, a fin de evitar colorear la imagen cuando una celda se difunde a la celda contigua con un color diferente. Esto no es una gran desventaja, ya que a veces se ha observado una interferencia de baja frecuencia que se desplaza, entre la difusión del error de truncamiento y un patrón en movimiento que pertenece a la señal de vídeo. La difusión de error funciona mejor en el caso de las imágenes estáticas.

En lugar de utilizar la difusión de error, se propone un patrón de yuxtaposición estático tridimensional de acuerdo con esta invención.

La figura 3 muestra un ejemplo correspondiente a dicho patrón. En este ejemplo se utiliza la yuxtaposición de 3 bits. Esto significa que los valores numéricos de la yuxtaposición varían de 0 a 7. El patrón estático tridimensional de yuxtaposición se define para un cubo de 4*4*4 celdas (4 líneas con 4 celdas cada una, tomadas repetidamente a partir de 4 tramas). Debe observarse que esta realización constituye tan sólo un ejemplo y que el número de bits de yuxtaposición y el tamaño y el tipo de bit de yuxtaposición pueden estar sujetos a modificación en otras realizaciones de la invención.

La utilización de una yuxtaposición de 3 bits requiere que la operación de degamma se lleve a cabo con 3 bits más que la resolución final. La resolución final se da como una resolución de 8 bits. La gama de codificación del subcampo varía por lo tanto entre 0 y 255. Así pues, la gama de salida de la operación de degamma debería estar situada entre 0 y 2040. Debe observarse que el valor máximo de yuxtaposición con yuxtaposición de 3 bits es 7. Si se suma esta cifra a 2040, el resultado será 2047, que es el número binario de 11 bits más alto posible, %11111111111. También puede utilizarse un valor ligeramente inferior a 2040, por ejemplo 2032. Esto presenta la ventaja de que los valores correspondientes pueden obtenerse simplemente a partir de los datos de degamma de 16 bits mediante el truncamiento de los 5 bits menos significativos.

Otros ejemplos: si la gama de codificación del subcampo varía entre 0 y 175, la gama de salida de la operación de degamma debería variar entre 0 y 1400; y por último, si la gama de codificación varía entre 0 y 127, la gama de salida debería oscilar entre 0 y 1016. Para cada célula de la pantalla y para cada trama, el correspondiente valor del patrón de yuxtaposición se suma a la salida de la función de degamma, y por consiguiente, se trunca hasta el número de bits final.

El patrón de yuxtaposición de 3 bits que se muestra en la figura 3 es estático. Esto significa que se utiliza de forma repetida para toda la pantalla. En la figura 3 puede apreciarse que el patrón de yuxtaposición se repite en la dirección horizontal de la pantalla. No obstante, también se repite en la dirección vertical y en la dirección temporal.

Se observa que el patrón propuesto, cuando se integra a lo largo del tiempo, siempre proporciona el mismo valor para todas las celdas de la pantalla. Si no fuese este el caso, en ciertas circunstancias, algunas celdas podrían adquirir un desplazamiento de amplitud en comparación con otras celdas que se corresponderían con un patrón estático espurio fijo no deseable.

A continuación, se explica en mayor detalle el principio de la yuxtaposición basada en objeto de acuerdo con la invención. La yuxtaposición basada en objeto se corresponde con la modificación del número de bits de yuxtaposición en función del objeto visualizado. Para este fin se definen diferentes patrones de bit de enmascaramiento, que sirven como selector de la resolución del bit de yuxtaposición. Por ejemplo, si la yuxtaposición basada en objeto se utiliza en combinación con la yuxtaposición basada en celda, la implementación de las distintas resoluciones binarias de yuxtaposición podría efectuarse de la forma siguiente:

El patrón de yuxtaposición mostrado en la figura 3 permanece sin cambios, es decir, los valores de yuxtaposición tienen la resolución de 3 bits como anteriormente, al comienzo del proceso de yuxtaposición. Esta es la resolución binaria más elevada posible en este ejemplo. Para implementar las 4 diferentes resoluciones binarias, 3 bits, 2 bits, 1 bit y 0 bits. Se definen 4 valores de enmascaramiento diferentes. Estos son:

Yuxtaposición de 3 bits -> masko = %111 = 7H

Yuxtaposición de 2 bits -> masko = %110 = 6H

Yuxtaposición de 1 bit -> masko = %100 = 4H

Yuxtaposición de 0 bits -> masko = %000 = 0H

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Estos patrones de bit de enmascaramiento se aplican a los valores de yuxtaposición de alta resolución mediante una operación booleana. Esto se explicará mejor mediante algunos ejemplos. En los siguientes ejemplos, la operación booleana es la operación lógica Y.

Yuxtaposición de 3 bits

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Yuxtaposición de 2 bits

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Yuxtaposición de 1 bit

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Yuxtaposición de 0 bits

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En la tabla, en el caso de la yuxtaposición de 3 bits es evidente que el patrón de bit de enmascaramiento aplicado no produce ningún efecto sobre los valores de yuxtaposición. Estos permanecen sin cambios y, por lo tanto, se preserva la yuxtaposición de 3 bits, como se deseaba.

En la tabla, en el caso de la yuxtaposición de 2 bits es evidente que el patrón de bits de enmascaramiento aplicado convierte los valores de yuxtaposición de 3 bits en valores de yuxtaposición de 2 bits. El resultado es de tan sólo 4 valores de salida diferentes, que se corresponden con la yuxtaposición de 2 bits, como se deseaba.

En la tabla, en el caso de la yuxtaposición de 1 bit es evidente que el patrón de bit de enmascaramiento aplicado convierte los valores de yuxtaposición de 3 bits en valores de yuxtaposición de 1 bit. El resultado es de tan sólo 2 valores de salida diferentes, que se corresponden con la yuxtaposición de 1 bit, como se deseaba.

En la tabla, en el caso de la yuxtaposición de 0 bits es evidente que el patrón de bit de enmascaramiento aplicado convierte los valores de yuxtaposición de 3 bits en valores de yuxtaposición de 0 bits. Cada valor de yuxtaposición de entrada se convierte a 0, que se corresponde con la yuxtaposición de 0 bits, como se deseaba.

La selección de la resolución del bit de yuxtaposición con patrones de bits de enmascaramiento presenta la ventaja de que no es necesario disponer de diferentes tablas para los patrones de yuxtaposición y los distintos algoritmos, por lo que la solución presentada es muy eficiente.

En una aplicación práctica, las inserciones de OSD se codifican con una yuxtaposición de 0 bits, mientras que la imagen de vídeo se codifica con una yuxtaposición de 3 bits. Si se utiliza el panel de pantalla de plasma como monitor para ordenadores, los bordes de la ventana y los iconos, así como los documentos, podrían presentarse con una yuxtaposición de 0 bits, mientras que los fondos de escritorio y las ventanas con imágenes en movimiento (escenas de vídeo), por ejemplo, archivos AVI o archivos MPG pueden tener activada la yuxtaposición de 1 bit, de 2 bits o de 3 bits.

Si se ha codificado una imagen de vídeo de acuerdo con la norma MPEG-4, la yuxtaposición basada en objeto/región puede aprovechar esta codificación. La norma MPEG-4 proporciona las herramientas para la codificación de objetos de vídeo. Esto significa que los diferentes objetos de una escena de vídeo se codifican por separado. En una realización adicional de la invención, el número de bits de yuxtaposición correspondiente a las celdas de un objeto de una película se adapta al tipo y a la resolución binaria de los objetos pertenecientes a una secuencia MPEG-4 dada. Por ejemplo, y con mucha frecuencia, el fondo es más oscuro que el resto de la imagen, y tiene poco contraste. En esta región, por lo tanto, se utiliza la aplicación de la yuxtaposición de 3 bits. El primer plano suele ser más claro y con unos contrastes más ricos. Por lo tanto, en esta región es más adecuada la yuxtaposición de 1 bit.

Por supuesto, la yuxtaposición basada en objeto requiere algún tipo de información procedente de la fuente de vídeo relativa a los objetos de vídeo. Esto requiere un análisis del contenido de la imagen, cuya implementación puede ser muy complicada. Si en una aplicación de bajo coste se considera que es demasiado cara esta implementación del análisis del contenido de la imagen, la implementación de bajo coste de la yuxtaposición basada en objeto puede suponer la restricción a la desconexión de la yuxtaposición en caso de inserciones de presentación en pantalla y a la conexión de la yuxtaposición para el resto de la imagen.

A continuación, se explicará en mayor detalle el principio de la yuxtaposición basada en la amplitud de acuerdo con la invención. La yuxtaposición basada en la amplitud se corresponde con la modificación del número de bits de yuxtaposición en función de la amplitud de la señal del componente de vídeo. Esto puede llevarse a cabo en una forma similar a la de la yuxtaposición basada en objeto. También se han definido ciertos patrones de bits de enmascaramiento para las distintas gamas de amplitudes utilizadas para seleccionar la resolución del bit de yuxtaposición correspondiente mediante una operación booleana con los valores de yuxtaposición.

En la tecnología de vídeo, la gama de valores de los componentes de la señal de vídeo suele variar entre 0 y 255 (palabras de 8 bits). Esta gama se subdivide, por ejemplo, en 4 secciones. Las gamas y los correspondientes patrones de bit de enmascaramiento asignados se muestran a continuación:

Para (0 <= X < 32), maska = %111 = 7H

Para (32 <= X < 64), maska = %110 = 6H

Para (64 <= X < 128), maska = %100 = 4H

Para (128 <= X < 255), maska = %000 = 0H

Donde X es la amplitud del componente de vídeo R, G, B de entrada.

De acuerdo con esta realización de la invención, en la sección del circuito de yuxtaposición los componentes de la señal de vídeo de entrada se clasificarán con respecto a la gama de amplitud. El valor de yuxtaposición del patrón de yuxtaposición se toma en 3 bits de resolución y la operación lógica AND se lleva a cabo con el correspondiente patrón de bit de enmascaramiento. El valor resultante se suma a los datos del componente de la señal de vídeo. Esta operación se lleva a cabo por separado para cada celda. Se utiliza el mismo principio para la yuxtaposición basada en objeto.

A continuación se explica en mayor detalle cómo pueden combinarse para su optimización las tres diferentes técnicas de yuxtaposición, es decir, la yuxtaposición basada en celda, en amplitud y en objeto.

Teniendo en cuenta el ejemplo anteriormente mencionado con 3 valores de yuxtaposición de 3 bits puede describirse una solución combinada mediante las fórmulas siguientes:

Rout = trunc [degamma [Rin] + (rdither [x, y, z] Y maska [Rin, x, y, z] Y masko [Rin, x, y, z])]

Gout = trunc [degamma [Gin] + (gdither [x, y, z] Y maska [Gin, x, y, z] Y masko [x, y, z])]

Bout = trunc [degamma [Bin] + (bdither [x, y, z] Y maska [Bin, x, y, z] Y masko [x, y, z])]

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donde

Rin se refiere al nivel de vídeo del componente rojo R de la señal de vídeo de entrada,

Gin se refiere al nivel de vídeo del componente verde G de la señal de vídeo de entrada,

Bin se refiere al nivel de vídeo del componente azul B de la señal de vídeo de entrada,

degamma [ ] se refiere a la función degamma con una resolución de 11 bits,

maska [ ] se refiere al valor de enmascaramiento basado en amplitud.

masko [ ] se refiere al valor de enmascaramiento basado en objeto.

rdither [ ] se refiere al valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas rojas, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición utilizado,

gdither [ ] se refiere al valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas verdes, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición,

bdither [ ] se refiere al valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas azules, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición,

x se refiere al número de píxel de la pantalla

y se refiere al número de línea de la pantalla

z se refiere al número de trama, y

trunc [ ] se refiere al truncamiento a la resolución de 8 bits, es decir, el truncamiento de los tres bits menos significativos.

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Las expresiones:

(rdither [x, y, z] Y maska [Rin, x, y, z] Y masko [x, y, z])]

(gdither [x, y, z] Y maska [Gin, x, y, z] Y masko [x, y, z])]

(bdither [x, y, z] Y maska [Bin, x, y, z] Y masko [x, y, z])]

Se refieren, por lo tanto, al valor de yuxtaposición resultante tras la combinación con los patrones de bits de enmascaramiento obtenidos mediante la yuxtaposición basada en objeto y basada en amplitud.

Los resultados de estos cálculos se muestran en las siguientes tablas. Los resultados se incluyen tan sólo a título de ejemplo para tres valores de entrada 8, 21, 118. Esto se debe a que no se puede visualizar fácilmente la tabla completa en papel. No obstante, el efecto de la yuxtaposición es evidente en las tablas siguientes. La primera tabla se refiere al ejemplo de la yuxtaposición de 3 bits. Es evidente que para el valor de entrada 8 debido a la yuxtaposición el valor de salida pasa de 0 a 1 en dos casos, en comparación con la realización presentada sin yuxtaposición. Para el valor de entrada 21, el valor de salida pasa de 1 a 2 en cinco casos, en comparación con el caso en el que no se lleva a cabo la yuxtaposición. Para el valor de entrada 118, el valor de salida pasa de 54 a 55 en tres casos. Por supuesto, el efecto de la yuxtaposición es menor a medida que aumenta el valor de entrada, debido a que se reduce la proporción entre valor de yuxtaposición y valor de entrada.

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maska = masko = %111 = yuxtaposición de 3 bits.

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En la siguiente tabla se indican los resultados del cálculo para la yuxtaposición de 2 bits. Por supuesto, en este caso, el efecto de la yuxtaposición es menor, ya que se añaden menos valores de yuxtaposición. No obstante, se presenta únicamente una diferencia para el valor de entrada 18 cuando el valor de salida se modifica únicamente en cuatro casos y para el valor de entrada 18, en el que el valor de salida pasa de 54 a 55 en tan sólo dos casos.

maska = masko = %110 = yuxtaposición de 2 bits.

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En la siguiente tabla se indican los resultados del cálculo para la yuxtaposición de 1 bit. En este caso, el efecto de la yuxtaposición ha desaparecido para los valores de entrada 8 y 118, pero para el valor de entrada 21 se da aún el efecto de que los valores de salida cambian de 1 a 2 en cuatro casos. Por supuesto hay otros valores de entrada, como 12, en los que se mantiene el efecto.

maska = masko = %111 = yuxtaposición de 3 bits.

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maska = masko = %100 = yuxtaposición de 1 bit.

12

En la figura 4 se muestra una implementación del circuito de la invención. Los datos de vídeo de entrada R, G, B se envían a la unidad de degamma 10 y a una unidad de evaluación de la yuxtaposición 12. La unidad de degamma 10 realiza la función de degamma de 11 bits y aporta datos de vídeo de 11 bits R, G, B en la salida. La unidad de evaluación de la yuxtaposición 12 calcula los valores de yuxtaposición: DR para el rojo, DG para el verde y DB para el azul. Esto exige que las señales de sincronización H y V determinen qué píxel se está procesando actualmente y qué línea y número de trama son válidos. Esta información se utiliza para direccionar una tabla de consulta en la que se almacena el patrón de yuxtaposición. Los componentes R, G y B se utilizan en esta unidad para evaluar los valores de enmascaramiento de amplitud maska. El valor de enmascaramiento MO, que es el valor de enmascaramiento basado en objeto del píxel actual, es entregado por una unidad en la fuente de vídeo, como el decodificador MPEG4. Esta unidad no se muestra. En el caso de que no se disponga de dicha unidad, la señal MO puede sustituirse por la señal de borrado rápido de un circuito externo de inserción de OSD. La unidad 12 también realiza las operaciones booleanas de acuerdo con las fórmulas comentadas anteriormente. En la unidad de cálculo 11 se añaden los valores de yuxtaposición resultantes y los valores de salida de degamma y los 3 bits menos significativos del resultado se truncan a fin de conseguir los valores de salida finales Rout, Gout y Bout. Estos valores se envían a una unidad de codificación de subcampo 13 que lleva a cabo la codificación del subcampo bajo el control de la unidad de control 16. Las palabras de código de subcampo se almacenan en la unidad de memoria 14. La lectura y la escritura de esta unidad de memoria también están controladas por la unidad de control externo 16. En el caso del direccionamiento del panel de presentación de plasma, las palabras de código de subcampo se leen en el dispositivo de memoria y todas las palabras de código correspondientes a una línea se recopilan a fin de crear una única palabra de código con una gran longitud que pueda utilizarse para el direccionamiento del PDP en sentido lineal. Esto se lleva a cabo en la unidad de conversión serie/paralelo 15. La unidad de control 16 genera todos los impulsos de barrido y de sostenimiento para el control del PDP. Recibe señales de sincronización horizontal y vertical para referencia temporizado.

La invención puede utilizarse, concretamente, PDP. Las pantallas de plasma se utilizan actualmente en la informática de consumo, por ejemplo, para televisores, así como para monitores de ordenador. No obstante, la invención también se puede utilizar adecuadamente para pantallas matriciales en las que la emisión de luz también está controlada mediante pulsos diminutos en subcampos, es decir, cuando se utiliza el principio PWM (modulación en anchura de impulso) para el control de la emisión luminosa.

Claims

1. Método para procesar datos de imágenes de vídeo RGB para su presentación en un dispositivo de presentación con una pluralidad de elementos luminosos que se corresponden con los componentes de color de píxeles de una imagen de vídeo, en el que se aplica un método de yuxtaposición a los datos de vídeo para refinar la representación en la escala de grises de las imágenes de vídeo, caracterizado porque dentro del método de yuxtaposición, los datos de vídeo de entrada se convierten a una resolución binaria superior para compensación de corrección gamma, y se añaden valores de yuxtaposición a los datos de vídeo de entrada de resolución binaria superior, a lo que sigue una etapa en la que los datos de vídeo de entrada se convierten a la resolución binaria final menor que dicha resolución binaria superior, incluyendo el método de yuxtaposición una o más de las siguientes especialidades, independientemente o combinadas:

los valores de yuxtaposición añadidos a los datos de vídeo de los componentes de color R, G, B de un píxel dado de una trama de vídeo son distintos y diferentes entre sí;

el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles depende de la región u objeto de la imagen de vídeo;

el conjunto de valores de yuxtaposición disponibles depende del nivel de la señal de vídeo.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que para la yuxtaposición de componentes de color, la imagen de vídeo se divide en diversas secciones y se define un patrón de yuxtaposición tridimensional que se utiliza de forma repetida en una secuencia de vídeo, donde una primera dimensión se corresponde con un número de línea de vídeo, una segunda dimensión se corresponde con un número de píxeles perteneciente a una sección de línea de vídeo y una tercera dimensión se corresponde con un número de tramas de vídeo.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el patrón de yuxtaposición estático tridimensional se define para una sección de 4 líneas con 4 píxeles cada una para un número de 4 tramas consecutivas con una resolución binaria para los valores de yuxtaposición de 3 bits.

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que para la yuxtaposición basada en región/objeto, la información sobre los diferentes objetos/regiones de vídeo se toma de un tren de datos MPEG4.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que a cada uno de los conjuntos específicos de valores de yuxtaposición disponibles del proceso de yuxtaposición se le asigna el correspondiente patrón de bits de enmascaramiento, que determina mediante una operación booleana cuáles de los bits de un valor de yuxtaposición de alta resolución deben tomarse para el valor de yuxtaposición final resultante.

6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que para la yuxtaposición basada en el nivel de vídeo la gama completa de niveles de vídeo se subdivide en diversas secciones y a cada sección se le asigna el correspondiente patrón de bits de enmascaramiento, que determina mediante una operación booleana cuáles de los bits de un valor de yuxtaposición de alta resolución deben tomarse para el valor de yuxtaposición final resultante.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la gama completa de niveles de vídeo comprendido entre 0 y 255 se subdivide en 4 secciones, en particular 0 a 31, 32 a 63, 64 a 127, y 128 a 255, y por ende, se utilizan las siguientes resoluciones binarias para las gamas de 3 bits, 2 bits, 1 bit, 0 bits y donde la resolución binaria disminuye a medida que aumenta la gama de niveles de vídeo.

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que para la utilización combinada de todas las especialidades de yuxtaposición se aplican las siguientes fórmulas:

Bout = trunc [degamma [Bin] + (bdither [x, y, z] Y maska [Bin, x, y, z] Y masko [x, y, z])],

donde

Rin designa el nivel de vídeo del componente rojo R de la señal de vídeo de entrada,

Gin designa el nivel de vídeo del componente verde G de la señal de vídeo de entrada,

Bin designa el nivel de vídeo del componente azul B de la señal de vídeo de entrada,

degamma [ ] designa la función degamma con una resolución de 11 bits,

maska [ ] desígnale valor de enmascaramiento basado en amplitud,

masko [ ] designa el valor de enmascaramiento basado en objeto,

rdither [ ] designa el valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas rojas, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición utilizado,

gdither [ ] designa el valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas verdes, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición,

bdither [ ] designa el valor de yuxtaposición basado en celda correspondiente a las celdas azules, de acuerdo con el patrón de yuxtaposición,

x designa el número de píxel de la pantalla,

y designa el número de línea de la pantalla,

z designa el número de trama, y

trunc [ ] designa el truncamiento para a una resolución binaria específica, concretamente la resolución de 8 bits.

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho método se utiliza para procesar la señal de vídeo en un dispositivo de presentación de plasma.

10. Aparato para procesar imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación (17) que tiene una pluralidad de elementos luminosos correspondientes a los componentes de color RGB de los píxeles de una imagen de vídeo, comprendiendo dicho aparato una unidad de yuxtaposición (11) que calcula los valores de yuxtaposición que se añaden a los datos de la imagen de vídeo para refinar la representación en escala de grises de las imágenes de vídeo, caracterizado porque en la unidad de yuxtaposición (11) se incluyen medios de conversión que convierten los datos de vídeo de entrada a una resolución binaria superior y medios de adición que añaden valores de yuxtaposición a los datos de vídeo de entrada de resolución binaria superior, y medios de procesamiento que ejecutan una etapa en la que los datos de vídeo de entrada se convierten a la resolución binaria final inferior a dicha resolución binaria superior, y la unidad de yuxtaposición (11) calcula los valores de yuxtaposición de acuerdo con una o más de las siguientes especialidades independientemente o combinadas:

la unidad de yuxtaposición (11) aplica diferentes patrones de valores de yuxtaposición para los componentes de color RGB de forma que a los componentes RGB de un píxel dado se añadan valores de yuxtaposición distintos y diferentes;

medios para seleccionar diferentes conjuntos de valores de yuxtaposición disponibles en función de la región u objeto de la imagen de vídeo;

medios para seleccionar diferentes conjuntos de valores de yuxtaposición disponibles en función del nivel de la señal de vídeo.