JP2004523795A - ビデオ信号を処理する表示システム - Google Patents

Abstract

本発明は、電子的に動作されるディスプレイと、電子的な処理及び計算手段とを有する表示システムであって、予め規定された解像度において画像を表示するために予め決定されたリフレッシュレートでディスプレイ信号を出力する表示システムに関する。この表示システムは、ビデオソースからビデオ信号を受信するように構成される。処理及び計算手段は、ビデオ信号をディスプレイ信号に変換する。本発明によれば、表示システムは、高解像度の部分及び低解像度の部分をもつフォーマットで画像を表示するように設定され、その結果、低解像度の部分の一部が、少なくとも高解像度の部分の一部分に外接する。処理及び計算手段は、低解像度の部分をもつ表示領域の中間画素を規定し、低解像度の部分の表示画素を高解像度の部分の表示画素より大きくなるように規定し、表示システムの消費電力を低減するために低解像度の部分において信号の強度を低減させるための計算を省くことを含む方策のセットのうち少なくとも１つによって動作されるように適応される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に規定される表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような表示システムは一般的に知られている。これらは、例えば、一般的に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を具備する携帯コンピュータシステム又はラップトップに適用されることができる。そのようなシステムの品質及び汎用性に対する消費者の要求が継続的に増加するのに伴って、例えば情報を表わすディスプレイにおいて、動画像に基づくビデオ信号が、原則として静止画像を示すように主に適応されるディスプレイ信号に変換される必要があるとき、既知の表示技法はその限界に挑まされる。このことは、例えばコンピュータディスプレイにおけるケースなどである。
【０００３】
ビデオの世界において、ほとんどのビデオソースは、ビデオ信号が供給されているインタレース表示フォーマットを使用する。このことは、該信号の各画像フレームが、一時的に分離される２つのフィールドの形式で走査され、ディスプレイ上ではその垂直方向に特にオフセットされることを意味する。一般的に、コンポジットビデオ信号は、インタレースフォーマットにおいて６０Ｈｚのリフレッシュレート及び表示フィールドごとに７２０×２４２画素（ピクセル）の解像度を持つのに対して、ＰＡＬカラーコンポジットビデオ信号は、インタレースされた５０Ｈｚのリフレッシュレート及びフィールドごとにわずかに高い解像度のピクセルをもち、各々の規格化信号が１３．５ＭＨｚ乃至１４．７５ＭＨｚの範囲のピクセルクロックレートをもっている。ただし、今日の用途においてますます大型になることが要求される液晶ディスプレイ及び他の情報ディスプレイは、ディスプレイごとに１２８０×１０２４画素又はそれ以上の解像度をもっていなければならない。それに加えて、これらディスプレイは、ノンインタレースモードで駆動され、７５Ｈｚ又はさらに高いレートにまで達するリフレッシュレートをもつ。
【０００４】
ＬＣＤのような典型的な情報ディスプレイに典型的なビデオ画像を取り入れることは、したがって、ディスプレイ信号を得るのに複数のビデオ信号処理ステップを必要とする。１つのステップは、ディスプレイ信号のプログレッシブ走査フォーマットを得るためのインタレース／ノンインタレース変換である。変換ステップは、異なるディスプレイ解像度に適応するようにスケーリングの形式で要求されるのに対して、走査レート変換ステップが、そのビデオ信号リフレッシュレートを表示リフレッシュレートのものに適応させることも要求される。全てのステップは、それゆえに限界に挑まされる電子的な処理及び計算手段により実行され、あらゆるビデオ処理ステップがビデオ画質及び処理パワー又は実施コストを犠牲にして成されうることは明らかであろう。電子的な処理及び計算手段を制御するために種々のアドバンスアルゴリズムがあり、これらアルゴリズムにより処理パワーを犠牲にして性能が増強される。ビデオ用途において要求される信号処理の量が、ディスプレイリフレッシュ周波数及びフィールド解像度ごとの画素の増加についてほぼ線形である状況によって、電子機器回路（エレクトロニクス）はその限界にきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、これらに関連するトレードオフ問題を少なくとも克服することによって、相対的に莫大な電力を消費する欠点をもたない表示システムを提供することである。本発明によれば、このことは請求項１の特徴部分の構成要件によって実現される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
驚いたことに、本解決策は、とりわけより大型のディスプレイにおいて、ディスプレイ領域の一部分のみが、典型的にウィンドウのセットのうちアクティブウィンドウでありうる、共通のコンピュータアプリケーションのうちのユーザの注目にフォーカスしており、かかるアクティブウィンドウを介してこのようなシステムのユーザが上記システムと対話するという状況を利用することによって達成される。この用途において、アクティブウィンドウが、必要な解像度で表示される画像の一部分である一方で、その他のウィンドウは、画像の低解像度の部分に表示される。一般的に、画像の高解像度の部分が、上記システムのユーザにとって関連性がある。規定される本発明は、本発明が関係する表示システムにおいて本発明の根底にあるアイディアを好適に適用するための方策のセットを更に提供する。
【０００７】
本発明の根底にあるアイディアは、人間の目がオフ軸のフリッカ（ちらつき）により影響されやすいということが分かっている知覚の視点からスタートする。この領域の問題を解決するために、本発明は、フリッカの知覚が、より明るい画像と共に増加するという認識に基づいている。したがって、ディスプレイ用途においてより高い品質の視野を得ることは、ディスプレイリフレッシュ周波数を上げることにより減少されるものとして知られるフリッカの知覚を犠牲にして成されるのに対して、ディスプレイ解像度を上げることは、知覚される解像度を保持するために必要とされる。
【０００８】
本発明の他の実施例によれば、人間の目は１００°を越える全視野をカバーすることができるけれども、分解された解像度が、目の視野の中心である（網膜の）中心窩から１５°までの範囲に及ぶ視野を越えてかなり劣化される生物学の分野における知識が活用される。中心窩（ｆｏｖｅａ ｃｅｎｔｒａｌｉｓ）から１０°のところですでに、視覚の鋭敏さは、中心窩領域におけるその視覚の鋭敏さの２０％乃至２５％にまで落ちこむ。
【０００９】
したがって、本発明は、ユーザの中心窩を規定するとともに、上記処理及び計算手段と対話するためのアイトラッキング手段を有しており、それによって、相対的に高解像度の部分が、使用中にディスプレイに反射されるのと同時の眼窩領域に対応して設定される表示システムに更に関する。
【００１０】
驚いたことに、本発明による表示システムの電力需要は、このような方策の適用によってかなり低減される。本発明において、このようなアイトラッキング装置の電力及び処理需要は、リアルタイムでビデオ信号を変換する際に要求される処理の手間に比較するとかなり低くほとんど無視できるということが更に認識されている。
【００１１】
本発明は、以下の図面によってさらに明瞭に説明されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、ラップトップのヒンジ可能なカバー部に液晶ディスプレイＤを備えたラップトップコンピュータＰが、１対のカメラＣと、その光が人間の目には見えない赤外線発光源Ｉとを有するアイトラッキング手段を具備している。アイトラッキング手段Ｉ，Ｃは、ラップトップコンピュータＰに組み込まれている制御手段Ｓに接続され、破線によって概略的に示されている。このラップトップコンピュータＰは、同様に破線により概略的に示されており、特定のリフレッシュレートでディスプレイＤにディスプレイ信号を出力するとともに、予め規定された解像度で画像を表示するように配される電子的な処理及び計算手段μＰを更に有している。当業者であれば、上記制御手段Ｓと、上記処理及び計算手段μＰとが、ラップトップコンピュータＰに記憶される適切な処理ソフトウェアの制御の下で動作することの価値が分かるであろう。一般的に、赤外線エミッタＩが、ユーザの普通に予測される位置に対して向けられている一方で、カメラＣ及びそれらに属する制御手段は、それ自体が知られたやり方で、赤外線反射を目の瞳孔及び目の外接領域と区別することによって目（アイ）をトラッキングするように向けられている。アイトラッキング手段を制御するために、相対的に簡略な処理ユニットが適用され、その処理アクションの結果として、かかる処理ユニットは、カメラに関連する眼窩の瞬時の位置を規定する中央処理及び計算手段に信号を出力する。
【００１３】
図２に見られることができるように、本例の人間の目Ｅは、眼窩領域Ａの中心を通る中央にフォーカスされたラインＦと、ユーザの目Ｅの間の中心点とに関連させてディスプレイ領域Ｄの視野Ｖを知覚する。眼窩領域Ａは、中心ラインＦから１５°までの円錐形の領域の範囲にある。ディスプレイＤにおいて、この眼窩領域Ａは、円形セクションＨとして映し出されることが可能であり、本システムにおける応用を楽にするために、このことは目により分解できる高解像度で表示される矩形領域を規定するのに対して、本発明によれば、このようなフレームの外側領域はより低い解像度Ｌで表示される。
【００１４】
本アプリケーションにおいて、ディスプレイＤのディメンジョンにより規定される視覚領域Ｖ及びそれが使用されるやり方は、一般に６０°あたりの範囲である。
【００１５】
出力ビデオ帯域幅又は必要な処理パワーは、通常、視覚に関する高解像度のＬＣＤ用途における障害になる一方で、目が眼窩領域においてのみ完全なディスプレイ解像度を分解することが可能なことが知られている。このことは、ビデオ帯域幅及び処理パワーの大半は、この（眼窩）領域の外側のディスプレイ領域の完全な解像度を供給することによって無駄にされているということを意味する。
【００１６】
アイトラッカを用いてディスプレイに関してユーザの目の位置を測定することによって、眼窩領域を反射するディスプレイ上の位置をトラックするためのツールが、処理アルゴリズムに関して供給される。これにより、上記アルゴリズムがこの（眼窩）領域に位置する完全な解像度データのみを処理することが可能になり、眼窩領域Ａが特にハイエンド視野の用途においてトータルな表示サイズのうち単に小さな部分であるので、出力ビデオ帯域幅及び処理パワーはかなり低減されることができるという利点を有する。また、非眼窩（ｎｏｎ−ｆｏｖｅａ）領域における解像度は、例えば、中間画素についての計算を省き、それによって処理パワーに対する必要性を減らすことによって縮小される。このことはより暗い画像を生成する一方で、その代わりの結果は本発明によるフリッカの知覚の減少であり、最適なシナリオはディスプレイのリフレッシュ周波数を低減させることであろう。したがって、ここでも出力帯域幅及び処理パワーを減らすことが必要である。これに関して、本発明による別だが同時に適用可能な方策は、眼窩領域Ａの画素サイズに対して非眼窩領域Ｌの画像を構成する表示画素のサイズを増大する方策を含み、非眼窩領域Ｌのディスプレイ信号の強度が、眼窩領域Ａの信号の強度に対して減少されることも可能である。本発明によるシステムは、シングルディスプレイ向けに企図されている。しかしながら、セカンドディスプレイ又はより複数のディスプレイが、本システムに組み込まれてもよく、それでもなお、本発明により特徴づけられる構成要件が、これらシステムの各ディスプレイに向けられることには変わりがない。
【００１７】
本発明による仕組み及びその利点により、処理パワーに対する要求がかなり減少されるので、例えば、画質改善のためによりむずかしいアルゴリズムを適用し、もっと多くのシリコンを周辺ハードウェアタスクに関して割り当て、又はコストを削減する能力を結果としてもたらす。
【００１８】
上記の説明及び図面の全ての詳細と更に本発明は従属請求項に規定される特徴に関する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の典型的な用途を概略的に示す。
【図２】本発明による人間の目の特性の応用例を図示する。

Claims (6)

1. ディスプレイ上に画像を構成する画素を備える前記ディスプレイにディスプレイ信号を出力するように配され、電子的に動作される前記ディスプレイと、電子的な処理及び計算手段とを有する表示システムであって、該表示システムが、相対的に高解像度の部分及び相対的に低解像度の部分をもつフォーマットにおいて前記画像を表示し、前記処理及び計算手段が、前記相対的に低解像度の部分をもつディスプレイ領域の中間画素を規定し、前記高解像度の部分の表示画素と比較して相対的に大きくなるように前記低解像度の部分の表示画素を規定し、前記相対的に低解像度の部分における前記信号の強度を低減するための計算を省くことを含む方策のセットのうち少なくとも１つにより動作されることを特徴とする表示システム。
2. 前記相対的に高解像度の部分が、前記表示システムのユーザにとって即時に関連する画像部分である、請求項１に記載の表示システム。
3. 前記相対的に高解像度の部分が、即時の眼窩に対応して設定されるように、前記表示システムが、前記ユーザの眼窩を規定するとともに、前記処理及び計算手段と対話するためのアイトラッキング手段を有する、請求項１又は２に記載の表示システム。
4. 前記相対的に低解像度領域に関する方策が、前記眼窩の中心から距離が隔たるにつれて減少する強度で与えられる、請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示システム。
5. 前記相対的に低解像度の部分のうち少なくとも一部が、前記相対的に高解像度の部分の少なくとも一部に外接する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示システム。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示システムを有するコンピュータシステム。