FR2876209A1 - Procede et dispositif de commande d'un afficheur de type maintien - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un dispositif d'affichage du type maintien, tel qu'un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) ou à diodes électroluminescentes organiques (OLED). Ce procédé est plus particulièrement destiné à limiter la perception de contours flous. Dans ce dispositif, les informations vidéo de l'image sont adressées puis affichées séquentiellement ligne par ligne aux cellules du panneau. Une image noire est adressée aux cellules du panneau, avant ou après l'affichage de ladite image vidéo pour limiter des effets de flou. Selon l'invention, une information vidéo nulle est adressée simultanément à plusieurs lignes de cellules à la fois pour afficher l'image noire et, avantageusement, la perte de niveau vidéo occasionnée sur certaines lignes par cet adressage simultané est compensée en modifiant les niveaux vidéo de l'image.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE
D'UN AFFICHEUR DE TYPE MAINTIEN La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un dispositif d'affichage du type maintien, tel qu'un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) ou à diodes électroluminescentes organiques (OLED). Ce procédé est plus particulièrement destiné à limiter la perception de contours flous.
Dans les dispositifs d'affichage de type maintien, l'information vidéo se rapportant à un pixel d'image est adressée et stockée dans une cellule chargée d'afficher ce pixel pendant une période de la trame vidéo dite d'adressage, puis affichée pendant le reste de la trame vidéo appelée période d'affichage. La durée de la période d'adressage est généralement très inférieure à celle de la période d'affichage. D'ailleurs, cet affichage de l'information vidéo pendant la quasi-totalité de la trame vidéo est nécessaire pour obtenir un rendu lumineux correct avec ce type d'afficheurs. Cela a pour avantage d'éviter les problèmes de scintillement qui existent avec les écrans à tube cathodique puisque l'afficheur émet en permanence de la lumière. Par contre, le rendu des objets en mouvement est beaucoup moins bon comme le montre les figures 1A à 1C.
Ces figures représentent une transition entre un niveau de gris 255 et un niveau de gris 0 sur deux trames vidéo consécutives, N et N+1. Dans ces figures, l'axe des ordonnées représente l'axe du temps et l'axe des abscisses représente les pixels. Dans la figure 1A, la transition entre les deux niveaux de gris est fixe. Dans la figure 1 B, elle se déplace de 2 pixels vers la gauche entre les deux trames et dans la figure 1C, elle se déplace de 2 pixels vers la droite. L'oeil intègre temporellement les niveaux de gris en suivant les droites obliques représentées dans les figures car il a tendance à suivre le déplacement de la transition. L'ceil perçoit alors un niveau de gris tel que représenté par le graphique en bas des figures. Le résultat de l'intégration se traduit par l'apparition d'une transition floue entre les niveaux de gris 255 et O. Cette transition présente une largeur d'environ 2 pixels. La largeur de cette transition dépend principalement de l'amplitude du mouvement. Ce défaut de contours flous est connu sous le nom de "blurring effect" en langue anglaise.
Pour ces écrans de type maintien, il est connu d'insérer une période "noire" au début ou en fin de trame pour limiter la largeur de cette bande floue. Les figures 2A à 2C illustrent l'introduction d'une telle période dans l'exemple des figures 1A à 1C. Cette période est insérée avant l'affichage de l'image vidéo proprement dit.
Parmi les méthodes connues pour introduire cette période noire, l'une d'entre elles consiste à considérer cette période noire comme une nouvelle trame vidéo noire à insérer entre 2 trames vidéo source. Le principal inconvénient de cette méthode est qu'elle nécessite d'adresser très rapidement les cellules du dispositif d'affichage. Si l'on veut 25% de noir dans la trame avec une fréquence d'affichage de 50Hz, il faut être capable d'adresser l'ensemble des cellules du dispositif d'affichage en 5 ms. Comme le niveau vidéo à afficher est du noir (ce qui correspond, dans le cas d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides, au niveau vidéo minimum ou maximum selon que les cristaux liquides sont "normalement noirs" ou "normalement blancs"), il serait possible de modifier l'électronique de commande de chaque cellule et par exemple de rajouter dans chaque cellule un peu d'électronique pour forcer la décharge de la capacité chargée de stocker le niveau vidéo de la cellule. Cette solution induit toutefois un surcoût non acceptable.
Une autre possibilité serait d'adresser les cellules comme si le noir correspondait à un niveau vidéo. Seule la sortie du circuit driver chargé de fournir une tension ou un courant représentant le niveau vidéo à afficher aurait sa sortie forcée à zéro pour cette opération. Cette solution ne nécessite pas de changement au niveau des cellules du dispositif d'affichage. Toutefois, un problème de vitesse d'adressage se pose car il s'agit alors d'adresser l'ensemble des cellules du dispositif une seconde fois avec une information vidéo nulle pendant la durée d'une trame vidéo classique. Si la fréquence trame vidéo est 60Hz, il faudrait être en mesure d'adresser beaucoup plus rapidement l'écran pour pouvoir effectuer cette opération, en théorie deux fois plus vite, soit 120Hz.
L'invention propose un procédé destiné à améliorer considérablement les possibilités d'adressage de cette trame noire pour la rendre compatible avec les possibilités d'adressage actuelles des dispositifs d'affichage.
L'invention concerne un procédé de commande d'un panneau d'affichage de type maintien comprenant une pluralité de cellules organisées en lignes et en colonnes, destiné à afficher une image vidéo, dans lequel les informations vidéo de l'image sont adressées séquentiellement ligne par ligne dans les cellules du panneau et clans lequel une image noire est adressée dans lesdites cellules pour limiter des effets de flou, caractérisé en ce que, pour afficher ladite image noire, les cellules du panneau sont adressées séquentiellement par groupe de n lignes consécutives avec une information vidéo nulle, n étant supérieur ou égal à 2.
L'adressage de plusieurs lignes à la fois permet de réduire le 20 temps d'adressage global de l'image noire pour ne pas avoir à augmenter trop la fréquence d'adressage des cellules du panneau.
Avantageusement, l'adressage d'un groupe de n lignes de cellules pour l'image noire est effectué tous les n adressages de ligne de l'image vidéo.
L'image vidéo est par ailleurs affichée ligne par ligne après adressage des lignes de cellules correspondantes. II en résulte que la période d'affichage de l'image vidéo est différente pour chaque ligne i d'un groupe de n lignes, avec i E [0,n -1]. Aussi, les informations vidéo relatives à au moins l'une des lignes du groupe sont avantageusement modifiées, préalablement de l'affichage de l'image vidéo, pour compenser au moins en partie cette différence de période d'affichage. Si le panneau d'affichage comporte m lignes de cellules, m étant un multiple entier de n, l'information vidéo de la ligne i est par exemple rehaussée de i/m par rapport à sa valeur initiale dans l'image vidéo.
Selon un mode de réalisation particulier, les informations vidéo sont rehaussées conjointement à une étape de "dithering" (terme anglais couramment utilisé dans le domaine du traitement d'images qui correspond à une étape de lissage aléatoire).
Le procédé peut être mis en oeuvre dans les panneaux d'affichage de type maintien, par exemple un panneau à cristaux liquides ou un panneau à diodes électroluminescentes organiques.
L'invention concerne également un dispositif de commande d'un panneau d'affichage d'image vidéo de type maintien comprenant une pluralité de cellules organisées en lignes et en colonnes, des circuits driver pour commander les signaux appliqués sur les électrodes de ligne et de colonne des cellules, un séquenceur d'adressage pour commander l'adressage, ligne par ligne, des cellules du panneau avec les informations vidéo de l'image à afficher via lesdits circuits driver et commander en outre l'adressage d'une image noire dans lesdites cellules pour limiter des effets de flou, caractérisé en ce que, pour ladite image noire, le séquenceur adresse les cellules du panneau par groupe de n lignes consécutives avec une information vidéo nulle, n étant supérieur ou égal à 2.
Dans ce dispositif, le séquenceur adresse un groupe de n lignes de cellules pour l'image noire tous les n adressages de ligne pour l'image vidéo. Les circuits driver commande l'affichage de l'image vidéo ligne par ligne après adressage des lignes de cellules correspondantes.
II comporte en outre avantageusement un circuit de correction pour modifier les informations vidéo relatives à au moins l'une des lignes i d'un groupe de lignes, avec ie [0,n-1] pour compenser au moins en partie les différences de période d'affichage entre les lignes du groupe engendrées par l'adressage simultané des lignes du groupe pour l'image noire. Si le panneau d'affichage comporte m lignes de cellules, m étant un multiple entier de n, le circuit de correction rehausse par exemple de i/m l'information vidéo de la ligne i rapport à sa valeur initiale dans l'image vidéo. Le circuit de correction est couplé à un circuit de dithering du dispositif.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés parmi lesquels: - les figures 1A à 1C, déjà décrites, sont des schémas illustrant le défaut de contours flous dans un dispositif d'affichage de type maintien lorsqu'un un objet se déplace dans la séquence d'images affichées; - les figures 2A à 2C, à comparer aux figures 1A à 1C, illustrent la réduction des contours flous lorsqu'une trame noire est introduite entre deux trames vidéo; - la figure 3 montre un adressage séquentiel des lignes de cellules d'un panneau d'affichage de type maintien sans insertion d'image noire; - la figure 4 montre un adressage séquentiel des lignes de cellules d'un panneau d'affichage de type maintien avec insertion d'image 20 noire conformément au procédé de l'invention; et - la figure 5 est un schéma bloc montrant les blocs de traitement nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Le principe de l'invention est d'adresser simultanément plusieurs lignes de cellules avec une information vidéo nulle pendant la période de trame noire et, avantageusement, à compenser la perte de niveau vidéo occasionnée sur certaines lignes par cet adressage simultané.
L'invention sera plus particulièrement décrite dans le cadre d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides sans qu'on puisse y voir une 30 quelconque limitation de la portée de l'invention à ce type de dispositif.
L'invention est notamment applicable aux dispositifs à diodes électroluminescentes organiques ayant le même mécanisme d'adressage avec maintien de l'information vidéo pendant toute la durée de la trame vidéo hormis la période d'adressage.
En référence à la figure 3, l'adressage classique d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides s'effectue de façon séquentielle, ligne après ligne. L'adressage des lignes de cellules est réparti uniformément sur la totalité de la trame vidéo. Les lignes sont adressées les unes après les autres. La première ligne est adressée en début de trame et la dernière ligne en fin de trame. II existe donc un décalage temporel entre les adressages de ces lignes qui n'est pas visible à l'oeil puisque progressif sur tout l'écran et répété à chaque trame. Chaque pixel est rafraîchi à chaque trame et chaque information vidéo est maintenue pendant la même durée dans la cellule. Dans l'exemple de la figure 3, l'écran comporte 768 lignes.
Selon l'invention, pour adresser une trame noire pendant une partie de la trame sans avoir à augmenter considérablement la fréquence image, on prévoit d'adresser plusieurs lignes à la fois avec l'information vidéo nulle. Par exemple, on peut adresser les lignes de cellules par groupe de 4 lignes. Ainsi, pour une fréquence image de 60Hz, le procédé de l'invention impose d'adresser globalement l'écran à une fréquence de 1,25 fois la fréquence nominale, soit 75Hz. Pour l'adressage simultané de 8 lignes consécutives pendant la période de trame noire, une fréquence de 67.5Hz suffit.
La figure 4 illustre le procédé de l'invention dans le cas de groupes de 4 lignes adressées simultanément pour une trame noire (dont la durée est égale à 25% de la trame vidéo). Comme montré à la figure 4, on insère un adressage de trame noire sur 4 lignes consécutives tous les 4 adressages vidéo. Par exemple, après l'affichage vidéo des 4 premières lignes de cellules, on adresse une image noire pour les lignes 192-195.
Une telle introduction de lignes noires groupées n'est cependant pas parfaite au niveau rendu de l'image. En effet, si 4 lignes adjacentes sont adressées simultanément, cela signifie que la ligne dont l'adressage vidéo a été effectué en premier présente un temps d'affichage de son niveau vidéo plus important que celui des 3 autres lignes du groupe. La différence n'est pas négligeable. En effet, pour un panneau de 768 lignes (XGA) ayant une fréquence d'adressage maximal de 75Hz, l'adressage d'une ligne s'effectue donc en 1/(75*768) s soit 17,36ps.
La différence de durée d'affichage de l'information vidéo entre les première et quatrième lignes est donc de 3 fois 17.36ps, à comparer à 1/75s = 13,3ps de durée d'affichage. Cela représente donc en fait une différence de durée de 3/768, soit à peu près la durée d'affichage du bit de poids faible (LSB) d'une information vidéo sur 8 bits pour une valeur maximale de 255. Sur un niveau vidéo constant affiché à l'écran, il est clair que cette différence est visible et est perçue comme un bruit périodique de structure ligne.
Pour y remédier, il est avantageusement proposé de compenser cette différence de niveau vidéo en agissant directement sur le signal vidéo. Le niveau vidéo affiché sur la quatrième ligne du groupe de quatre lignes adjacentes est rehaussé d'environ 3/768 par rapport à son niveau vidéo initial. Celui de la troisième ligne est rehaussé de 2/768 et celui de la deuxième ligne de 1/768. Le niveau vidéo de la première ligne reste inchangé.
L'addition d'une information, inférieure au poids du bit de poids le plus faible du mot codant le niveau vidéo à afficher, peut s'effectuer conjointement à l'opération de "dithering" classiquement opérée sur le signal :25 vidéo pour regénérer des niveaux vidéo intermédiaires et réduire les erreurs de quantification introduites par la correction gamma du signal vidéo.
Le motif de dithering appliqué au signal vidéo pour compenser la perte de niveau vidéo lors de la correction gamma (perte d'information contenue dans les bits non gardés par la troncature effectuée en sortie de correction gamma) est modifié en fonction du niveau vidéo considéré et de la ligne considérée.
La figure 5 est un schéma bloc représentant les blocs permettant la mise en oeuvre du mode préféré de l'invention avec correction du niveau vidéo lors de l'étape de dithering. L'invention est implémentée dans un dispositif d'affichage comprenant une matrice de cellules d'affichage 50, au moins un circuit driver colonne 51 pour commander les signaux appliqués sur les électrodes de colonne des cellules 50 et au moins un circuit driver ligne pour 52 commander les signaux appliqués sur les électrodes de ligne des cellules 50, un séquenceur d'adressage 53 pour commander l'adressage des cellules 50 avec les circuits driver 51 et 52 et un circuit base de temps 54 recevant des signaux de synchronisation horizontale et verticale. Ce dispositif comporte également un bloc de correction gamma 55 pour appliquer une courbe de gamma inverse au signal vidéo, un bloc de comporte un bloc de dithering 56 associé à un bloc d'addition 57 pour modifier le signal vidéo provenant du bloc de correction gamma de manière à réduire les erreurs de quantification dans le signal vidéo après correction gamma. Le bloc de dithering 56 reçoit le signal vidéo corrigé et des signaux de synchronisation provenant du circuit base de temps 54 et génère une valeur de correction qui est additionné au signal vidéo corrigé dans le bloc 57. Le signal résultat de cette addition est tronqué puis transmis au circuit driver colonne 51.
Selon l'invention, le séquenceur d'adressage 53 et le circuit driver colonne 52 sont configurés pour adresser pendant la trame les lignes de cellules du panneau par groupe de n lignes et leur fournir une information vidéo nulle lors de cet adressage. Par ailleurs, la valeur de correction générée par le bloc 56 est calculée pour compenser la perte de niveau vidéo engendrée par l'adressage simultané de n lignes de cellules. Cette correction vidéo à apporter aux lignes d'image peut être déterminée à l'avance en fonction de la position de la ligne dans le groupe et du nombre de ligne de l'écran du dispositif d'affichage.
Claims (17)
1. Procédé de commande d'un panneau d'affichage de type maintien comprenant une pluralité de cellules organisées en lignes et en colonnes, destiné à afficher une image vidéo, dans lequel les informations vidéo de l'image sont adressées séquentiellement ligne par ligne dans les cellules du panneau et dans lequel une image noire est adressée dans lesdites cellules pour limiter des effets de flou, caractérisé en ce que, pour afficher ladite image noire, les cellules du panneau sont adressées séquentiellement par groupe de n lignes consécutives avec une information vidéo nulle, n étant supérieur ou égal à 2.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adressage d'un groupe de n lignes de cellules pour l'image noire est effectué tous les n adressages de ligne pour l'image vidéo.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 20 l'image vidéo est affichée ligne par ligne après adressage des lignes de cellules correspondantes.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, l'adressage simultané de n lignes pour l'image noire créant une différence de durée dans l'affichage des informations vidéo entre les lignes d'un groupe, les informations vidéo relatives à au moins l'une des lignes du groupe sont modifiées, avant affichage, pour compenser au moins en partie cette différence de période d'affichage.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, si le panneau d'affichage comporte m lignes de cellules, m étant un multiple entier de n, l'information vidéo de la ligne ii est rehaussée de i/m par rapport à sa valeur initiale dans l'image vidéo, avec iE [0,n 1].
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 5 que les cellules du panneau sont adressées séquentiellement par groupe de 4 lignes consécutives pour afficher l'image noire.
7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les informations vidéo sont modifiées conjointement à une étape de 10 lissage aléatoire.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le panneau d'affichage est un panneau à cristaux liquides.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le panneau d'affichage est un panneau à diodes électroluminescentes organiques.
10. Dispositif de commande d'un panneau d'affichage d'image vidéo de type maintien comprenant une pluralité de cellules (50) organisées en lignes et en colonnes, des circuits driver (51,52) pour commander les signaux appliqués sur les électrodes de ligne et de colonne des cellules, un séquenceur d'adressage (53) pour commander l'adressage, ligne par ligne, des cellules du panneau avec les informations vidéo de l'image à afficher via lesdits circuits driver et commander en outre l'adressage d'une image noire dans lesdites cellules pour limiter des effets de flou, caractérisé en ce que, pour ladite image noire, le séquenceur (53) adresse les cellules du panneau par groupe de n lignes consécutives avec une information vidéo nulle, n étant supérieur ou égal à 2.
11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le séquenceur (53) adresse un groupe de n lignes de cellules pour l'image noire tous les n adressages de ligne pour limage vidéo.
12. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les circuits driver (51,52) commande l'affichage de l'image vidéo ligne par ligne après adressage des lignes de cellules correspondantes.
13. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de correction (56) pour modifier les informations vidéo relatives à au moins l'une des lignes i d'un groupe de lignes, avec iE [0,n-1] pour compenser au moins en partie les différences de période d'affichage entre les lignes du groupe engendrées par l'adressage simultané des lignes du groupe pour l'image noire.
14. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, si le panneau d'affichage comporte m lignes de cellules, m étant un multiple entier de n, le circuit de correction (56) rehausse de i/m l'information vidéo de la ligne i rapport à sa valeur initiale dans l'image vidéo.
15. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce le circuit de correction (56) est couplé à un circuit de lissage aléatoire.
16. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé 25 en ce que le panneau d'affichage est un panneau à cristaux liquides.
17. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le panneau d'affichage est un panneau à diodes électroluminescentes organiques.
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| Title |
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| NOSE T ET AL: "35.3: A Black Stripe Driving Scheme for Displaying Motion Pictures on LCDs", SID 01 DIGEST, vol. XXXII, June 2001 (2001-06-01), San Jose, CA, U.S.A., pages 994, XP007007722 * |
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