JP2005043875A - 液晶ディスプレイパネルにおけるビデオ画像シーケンスの処理方法 - Google Patents

液晶ディスプレイパネルにおけるビデオ画像シーケンスの処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】液晶ディスプレイパネルにおけるビデオ画像シーケンスの処理方法及びこの方法を実行する装置であって、動画表示の質を向上させる。
【解決手段】動作補完画像は、mを2以上として、且つn>mとして、n個数の連続する画像のグループを取得すべく、シーケンスのm個の連続する画像の各グループに関して生成される。n個の連続する画像のグループは、m個の連続する画像のグループを上記のシーケンスに置き換える。次に、新規のシーケンスの画像において現在のグレーレベルを有し次の画像において異なる標的となるグレーレベルを有する各ピクセルに関して、標的となるグレーレベルが、上記のピクセルの現在のグレーレベルよりも高いか低いかに依存した標的となるグレーレベルよりも高いか低い中間グレーレベルが演算される。次に、現在の画像において、ピクセルの現在のグレーレベルは、算出された挿入レベルに置き換えられる。
【選択図】図5D

Description

本発明は、液晶ディスプレイパネルにおけるビデオ画像シーケンスの処理方法及びこの方法を実行する装置に関する。
液晶技術は、コスト削減に関して、より多くコンピューターモニター関連の分野にて使用されている。この技術の最近の進歩にて示唆されているのは、近い未来、液晶テレビセットが陰極線管テレビに取ってかわるであろうことである。しかしながら、この技術は、液晶の比較的長い反応時間による不利益を残している。このことは、画像を表示するコンピューターモニターにおける問題を構成していない。この結果は、他方、例えば、ビデオ応用の技術における動画の表示に関してかなりの問題をもたらしている。
本発明の目的の一つは、動画表示の質を向上させることにある。
以下、LCD技術と略する液晶技術において、そのグレーレベルは、液晶セルに対して、画像の保持時間に所望のグレーレベルに比例する電圧を適用することにより得られる。この電圧が変化すると、セルは、即座に反応しない。統計的には、液晶分子の配向を改変するには数ミリ秒を必要とする。
スクリーンのリフレッシュ周波数よりも低い周波数にて変化する画像のコンテントの場合、この相対的に長い反応時間により発生される欠点は、知覚できないほどである。他方、例えばビデオ画像のような動画の場合、目により一時的な動揺(perturbation)を起こす。画像フレームの保持時間の間のグレーレベル表示を構成するディスプレイのモードもまた、目により感知される一時的な動揺を発生する。
これらの動揺は、2つの連続するビデオフレームN及びN+1に対するグレーレベル255とグレーレベル0との間の転移(transition)を示す図1A乃至1Cにより示されている。これら図において、縦軸は、時間軸を示し、横軸は、ピクセルを示している。図1Aにおいて、二つのグレーレベル間の転移は固定されている。図1Bでは、この転移は、二つのフレーム間の左へと二つのピクセルまで動いており、図1Cでは、転移は、右まで二つのピクセルが動いている。セルの終点に適用された電圧の変化に対応する液晶セルの高い反応時間は、考慮されているビデオフレームを超えた余分な保持時間に関するこれらの状態を延長する。目は、一時的にこのグレーレベルを統合し、その後、図により示された斜線へと続く。なぜなら、目は、転移の動きを追う傾向にあるためである。その後、目は、図の底部におけるグラフにより示されたようなグレーレベルを知覚する。上記の統合の結果は、グレーレベル255と0との間の不鮮明な転移の表示により示される。この転移は、およそ3ピクセルの幅を示している。不鮮明な境界なるこの欠陥は、「ぼけ効果(blurring effect)」として公知である。
ディスプレイのモードにより発生されるこの欠陥は、図2A乃至2Cにそれぞれ示されており、ディスプレイパネルのセルの高い反応時間により発生されるディスプレイの欠陥を有さず図1A乃至1Cの転移を示している。ディスプレイのモードにより発生されるこの不鮮明な転移は、約2ピクセルの幅を示すことが分かる。
ディスプレイのモードにより発生される欠陥及びセルの高い反応時間により発生される欠陥を分離して修正する解決法が知られている。ディスプレイのモードにより発生されるこの欠陥を修正する公知の解決法の一つは、画像のディスプレイ周波数、或いは、画像周波数と呼ばれる周波数を増加することからなる。例えば、観察されるシーケンスの画像の各ペア、つまり、動作補完中間画像を発生することにより画像のディスプレイ周波数を倍化(double)することが可能である。この中間画像は、二つのフレームNとN+1との間に表示され、その後、フレームの保持時間は、2つに分割される。図2A乃至2Cを補完した図3A乃至3Cは、この解決法を示している。フレームNは、動揺の保持時間のサブフレームNとサブフレームN+1/2とに分割される。同様に、フレームN+1は、サブフレームN+1とサブフレームN+3/2とに分割される。フレームN及びN+1の間に表示された画像は、これからは、サブフレームN及びN+1の間で表示され、動作補完中間画像は、サブフレームN+1/2とN+3/2との間で表示される。これら画像は、動作補完され、従って、転移は軽減される。
パネルのセルの高い反応時間により生じたこれらの欠陥を修正する公知の解決法は、いわゆる「オーバードライブ」技術を用いることからなる。この技術によると、開始のグレーレベルNDから標的となるグレーレベルNCへと通過すべく、標的レベルのNCに対応する電圧をこれに適用する前に、考慮されるピクセルの開始レベルNDが標的レベルよりも低いか高いかに依存する標的レベルNCよりも高いか低い挿入レベルNIに対応する電圧をセルに適用される。この技術は図4に示されている。この図は、標的レベルNCを開始レベルNDから時間の関数として到達させるべく、セルに適用される電圧レベルを示している。この例において、標的レベルNCは、開始レベルNDよりも高い。「オーバーライド」が存在しない場合、電圧レベルVNDは、フレームNの間セルに適用され、電圧レベルVNCは、フレームN+1の間、セルに適用される。このオーバードライブ技術は、セルが標的となるグレーレベルNCにより急速に到達するように、フレームNの終わりにおいて又はフレームN+1の始めにおいて、現在の場合における電圧レベルVNCよりも高い電圧レベルVNIをセルに適用することからなる。この電圧レベルVNIは、保持時間T1に関して適用される。このレベルは、レベルNDとNCとの間の相違に依存する。この相違が増大すると、NC>NDである場合には、電圧レベルVNIが高くなり、NC<NDである場合には、この電圧レベルは低くなる。
このチェインドット状の曲線は、挿入レベルNIが存在しない場合のセルの反応を示している。標的レベルNCはその後、保持時間T2の後にのみ到達される。この挿入レベルが存在する場合には、標的レベルは、T2よりもより低い保持時間T1の後に到達される。この利得は、破線の曲線により図4に示されている。
この技術の実施は、画像ディスプレイ周波数の倍化により向上される。これを行うため、画像のディスプレイフレームは、二つのサブフレームに分割される。第1のサブフレームの間、挿入レベルNIに対応する電圧がセルに適用され、且つ、第2サブフレームの間、標的レベルNCに対応する電圧が適用される。しかしながら、この技術は、ディスプレイのモードにより発生された欠陥を修正するのには動作不能である。
これら二つの技術の簡単な組み合わせは、広い様式における「ボケ効果」なる欠陥を修正することに関して認識されていてもよい。しかしながら、この簡単な組み合わせは、少なくとも、画像周波数を四倍化することが必要であり、つまり、第1時間において動作補完中間画像を生成すべく画像周波数を倍化し、その後、オーバードライブ技術を適用すべく、第2時間においてこれを倍化することが必要である。この画像ディスプレイ周波数の四倍化は、4倍速く機能させるべく、且つこのセルを4倍速くアドレスすべくパネルを行使し、これは、常に達成可能ではない。
本発明によると、特別な様式にて、画像周波数を四倍化することなくこれら二つの技術を組み合わせることを提案している。
本発明は、液晶ディスプレイパネルにおけるビデオ画像シーケンスの処理方法に関するものであって、複数のセルが画像ピクセルを表示することを意図されており、
mを2以上としてシーケンスのm個の連続する画像の各グループに関し、n>mとしてn個の連続する画像のグループを取得するように、考慮される画像ペアの画像間のシーケンスに導入される少なくとも一つの動作補完中間画像を生成し、且つ、上記のn個の連続する画像のグループにより上記のm個の連続する画像のグループを上記のシーケンスへと置き換え、
新規のシーケンスの現在の画像において現在のグレーレベルを有し且つシーケンスの次の画像において現在のグレーレベルとは異なる標的となるグレーレベルを有する各ピクセルに関し、上記の標的となるグレーレベルが上記のピクセルの現在のグレーレベルよりも高いか低いかに依存した標的となるグレーレベルよりも高いか低いかの挿入グレーレベルを算出し、
現在の画像において、次の画像において現在のグレーレベルとは異なるグレーレベルを有するピクセルの現在の画像を、上記にて算出された挿入レベルに置換する、
ステップを有することを特徴としている。
特定の実施例によると、単一の中間画像は、処理される画像シーケンスの画像の各ペアに関して生成される。ピクセルの挿入グレーレベルは、上記のピクセルを表示する意図のセルにより実際に表示されるグレーレベルが同一の様式にて、標的となるグレーレベルに対して、現在の画像の表示フレームの実行に関して決定される。
他の実施例によると、生成された動作補完画像は、上記のm個の連続する画像のグループのいくつかの画像を置き換える。例えば、2つの動作補完された画像が生成され、且つ、上記の2つの画像の一つを置き換える。
また、本発明は、上述の方法を実行する装置にも関する。この装置は:
動作補完中間画像を生成しこれらを表示される画像シーケンスとする、モーションエスティメーター及び内挿ブロック、及び
シーケンスの現在の画像において、現在のグレーレベルを有し、シーケンスの次の画像において現在のグレーレベルとは異なる標的となるグレーレベルを有する各ピクセルに関して、標的となるグレーレベルが、上記のピクセルの現在のグレーレベルよりも高いか低いかに依存した標的となるグレーレベルよりも高いか低い挿入グレーレベルを算出し、且つ、現在の画像において、現在のグレーレベルとことなる標的となるグレーレベルを有するピクセルの現在のグレーレベルを、上記にて算出された挿入レベルに置き換える、演算ブロック、
を有している。
また、本発明は、ビデオ画像シーケンスを表示することを意図した液晶ディスプレイパネルにも関しており、画像ピクセルの表示をそれぞれ意図したセルのマトリックス、セルのマトリックスに関するコントロール回路及びパネルにより受けるビデオ画像シーケンスを処理しセルのマトリックスに関して上記コントロール回路に処理されたシーケンスを供給する上述に定義した装置、を有している。
ディスプレイのモード及びLCDパネルの高い反応時間に起因した「ぼけ効果」の修正を可能とする。
本発明は、添付した図面に対する参考文を構成する以下の記述により、より良好に理解され、その他の特徴及び利点は明らかになるであろう。
本発明によると、動作補完及びオーバードライブにて画像周波数を増加する技術は、特定の工程に従って組み合わされる。
本発明の方法は、入力ビデオ信号の画像周波数を倍化する場合について最初に述べる。
本発明による表示方法は、以下のステップE1〜E3を有している:
(E1):表示される画像シーケンスの連続した画像の各ペアに関して、少なくとも一つの動作補完中間画像を生成し;中間画像又は生成された画像は、考慮される画像のペアの画像間のシーケンスに導入され;このステップは、各画像の各ピクセルに関するモーションベクトルの演算を担当するモーションエスティメーターの使用並びにモーションベクトル及び考慮される画像のペアの画像の一つのピクセルのグレーレベルに基づき中間画像の生成を担当し且つ画像のシーケンスへの中間画像の導入を担当する内挿回路の使用を必要とする;
(E2):送信されるシーケンスの現在の画像における現在のグレーレベル及びシーケンスの次の画像における標的となるグレーレベルNCを有する各ピクセルに関して、上記のレベルND及びNCが異なる場合、上述したオーバードライブ技術の実行に関して規定されたグレーレベルNIに対応する挿入グレーレベルを同定し、このグレーレベルは、標的となるグレーレベルが、上記のピクセルの現在のグレーレベルNDよりも高いか低いかにそれぞれ依存した上記の標的となるグレーレベルNCよりも低いか高く;この挿入レベルを算出する式が、上記の記述においてさらに提案される;
(E3):現在の画像において、次の画像における現在のグレーレベルとは異なる標的となるグレーレベルNCを有するピクセルの現在のグレーレベルNDを、上記の挿入グレーレベルに置き換える;
ステップを有している。
従って、本発明によると、グレーレベルNDとグレーレベルNCとの転移の間、画像周波数を倍化することのないように、挿入グレーレベルNIのみが表示される。
本発明の方法は、それぞれ図5A乃至5Cと比較された図5Dにより以下に示され、それぞれ、画像周波数を改変することのない常套的なディスプレイ、「オーバードライブ」によるディスプレイ及び動作補完中間画像を挿入したディスプレイを示している。
これらの図に関して、連続して、NG<NG<NG<NGなる関係をそれぞれ有し、それぞれ、4個の連続した保持時間TのフレームN、N+1、N+2及びN+3の、グレーレベル値NG、NG、NG及びNGを取ったピクセルに関して考慮している。
図5Aにて示したディスプレイの常套的な方法は、ピクセルの表示を担当するセルに、フレームNの間、レベルNGに対応した電圧、その後、フレームN+1の間、レベルNGに対応した電圧、その後、フレームN+2の間、レベルNGに対応した電圧、最後に、フレームN+3の間、レベルNGに対応した電圧、を適用することからなる。セルの反応時間を与えることにより、フレームの最初にセルにより表示される実際のグレーレベルは、所望のグレーレベルよりも低い。この欠陥は、破線の曲線にて図5Aに示されている。
このシーケンスにオーバードライブ技術を適用することは、図5Bに示すように、画像シーケンスを倍化し、開始レベルNDと標的レベルNCとの間の転移の間、中間フレーム間において挿入電圧レベルNIを表示することからなる。この中間レベルNIは、開始レベルNDがレベルNCよりも低いか高いかにそれぞれ依存した標的レベルNCが高いか低いかの値を取る。従って、図5Bにおいて、中間レベルNI1−2、NI2−3、NI3−4は、それぞれ、サブフレームN、N+1、N+2及びN+3の間のサブフレームN+1/2、N+3/2及びN+5/2のそれぞれのセルに適用される。セルに実際に表示されるグレーレベルは、この図において破線の曲線にて表示されている。分かるように、この技術は、セルの反応時間に関連した欠陥を修正することを可能としているが、ディスプレイのモードに関連した欠陥を修正することを可能にはしていない。
画像周波数を倍化することにより動作補完中間画像を生成することからなる技術の適用は、図5Cに示されている。この技術によると、中間レベルNG1’、NG2’及びNG3’が生成され、これらは、サブフレームN+1/2、N+3/2及びN+5/2の間適用される。図5Cでは、レベルNG1’、NG2’及びNG3’は、通常、
Figure 2005043875
とされている。サブフレームN+1/2、N+3/2及びN+5/2の間の表示される画像は、さらに動作補完されている。破線の曲線は、セルにより実際に表示されるグレーレベルを示している。
本発明の方法は、図5Dに示されている。この方法は、図5Cの方法の各グレーレベルの転移に関して、オーバードライブ技術に従って挿入レベルを算出し且つ転移の開始レベルNDの表示に関して予約されたサブフレームの間にこれを表示することからなる。従って、NG−NG1’なる転移に関して、挿入レベルNI1−1‘を算出し、サブフレームNの間これを表示する。また、NG1’−2、NG2’−2、NG2’−3、NG3’−3及びNG3’−4についても同様に行う。算出された挿入レベルNI1’−2、NI2’−2、NI2’−3、NI3’−3及びNI3’−4nは、それぞれ、N+1/2、N+1、N+3/2、N+2及びN+5/2の間それぞれ表示される。
開始レベルNDと標的レベルNCとの間の挿入レベルNIは、例えば、
Figure 2005043875
の様に算出され、従って、
Figure 2005043875
を得る。
図5Dにおける破線の曲線は、サブフレームN+1/2、N+1、N+3/2、N+2、N+5/2、N+3及びN+7/2の間、セルにて実際に表示されるグレーレベルを示している。分かるように、この方法は、セルの高い反応時間に関連した欠陥を軽減することを可能としている。さらに、この中間画像は、動作補完されているので、ディスプレイのモードに関連した欠陥をも軽減することを可能としている。
上述の実施例において、画像周波数は倍化される。
変法において、本発明の方法は、画像周波数がちょうど増加され、倍化される必要がない場合について適用されてもよい。例えば、画像周波数は、50Hzから70Hzへと増加してもよい。その場合、2つの連続する画像の各グループに関して、2つの動作補完された画像が生成され、且つ、上記の2つの連続する画像の一つを置き換える。
より一般的には、生成された動作補完された画像は、入力ビデオ信号の連続する画像のグループ間に導入されてもよく、及び/又は、このグループの幾つかの画像を置き換えてもよい。
本発明の方法を実行する装置は、図6に示されている。この装置は、輝度信号Y及びクロミナンス信号UVを備えたコンポジットビデオ信号を受信する。このビデオ信号の画像周波数は、例えば、50Hzである。輝度信号Yは、二つの入力部を有するモーションエスティメーター10に供給される。この信号は、一つの入力部において、フレームのシフトにて供給され、他の入力部においてはノーシフトにて供給される。モーションエスティメーター10は、各画像の各ピクセルに関して、モーションベクトルの演算を担当しており、このモーションベクトルは、上記の画像と表示される次の画像との間のモーションを代表している。モーションエスティメーター10が、考慮されるピクセルに関する二つの画像間のいずれのモーションも検知しない場合、この画像ピクセルに関連したモーションベクトルはゼロである。輝度信号Y及びクロミナンス信号UVは、モーションエスティメーター10により演算されたモーションベクトルを受信もする内挿ブロック11にさらに供給される。このブロックは、本発明の方法のステップE1を実行する。この目的に関して、モーションベクトル及びビデオ信号YUVに基づいて、動作補完中間画像を算出する。このブロックの出力部に供給される信号は、開始ビデオ信号の画像と中間画像とを有する100Hzの信号である。このYUV信号は、その後、コンバーター12により液晶パネルのコントロール回路により利用可能な(赤色に関する成分R、緑色に関する成分G及び青色に関する成分Bを備えた)RGB信号へと変換される。得られたRGB信号は、その後、本発明の方法E2及びE2の実行を担当するブロック13により処理される。このブロックは、次の画像においてレベルの変化する各ピクセルに関する挿入レベルを演算し、各ピクセルに関して、現在のグレーレベルを演算された挿入グレーレベルに置き換える。従って、改変された画像は、その後、ブロック13により供給された画像を表示する液晶ディスプレイパネルのコントロール回路14に供給される。
ビデオ信号の画像の各ペアに関して、内挿ブロック11において複数の中間画像を生成することを意図することも可能である。しかしながら、本発明の方法の利点は少ない。なぜなら、ディスプレイパネルのコントロール回路14は、その後、100Hz以上の表示周波数にて表示しなければならないからである。
液晶パネルの反応時間により生じた表示の欠陥と液晶パネルのディスプレイのモードを示している。 液晶パネルのディスプレイのモードに排他的に関連した表示の欠陥を示しである。 液晶パネルのディスプレイのモードにより生じた表示の欠陥の修正を意図した公知の解決法を示している。 液晶セルの反応時間を減少させる公知のオーバードライブ技術を示している。 常套的なディスプレイにおける、4つの画像に対して進行的にレベルを変化させるセルに適用された電圧レベルを示している。 オーバードライブによる画像周波数の倍化における、4つの画像に対して進行的にレベルを変化させるセルに適用された電圧レベルを示している。 動作補完による画像周波数の倍化における、4つの画像に対して進行的にレベルを変化させるセルに適用された電圧レベルを示している。 図5A乃至5Cと比較した、本発明の方法により、同じセルに適用された電圧レベルを示している。 本発明の方法を実行する装置のダイアグラムである。
符号の説明
10 モーションエスティメーター
11 内挿ブロック
12 コンバーター
13 ブロック
14 コントロール回路
Y 輝度信号
UV クロミナンス信号

Claims (8)

  1. 画像ピクセルの表示をそれぞれ意図された複数のセルを備えた液晶ディスプレイパネルにおいてビデオ画像シーケンスを処理する方法であって:
    mを2以上として、前記シーケンスのm個の連続する画像の各グループに関して、n>mとしてn個の連続する画像のグループを取得するように、少なくとも一つの動作補完された画像を生成し、且つ、前記のn個の連続する画像のグループにより、前記のm個の連続する画像のグループを前記シーケンスに置き換え;
    新規のシーケンスの現在の画像において、現在のグレーレベルを有し、且つ、前記シーケンスの次の画像において、前記の現在のグレースケールとは異なる標的となるグレーレベルを有する各ピクセルに関して、前記の標的となるグレーレベルが、前記のピクセルの前記の現在のグレーレベルよりも高いか低いかに依存した前記の標的となるグレーレベルよりも高いか低い挿入グレーレベルを算出し;且つ
    前記の現在の画像において、前記の次の画像において前記の現在のグレーレベルとは異なるグレーレベルを有する前記ピクセルの前記の現在のグレーレベルを、前記の算出された挿入レベルに置き換える;
    ステップを有することを特徴とする方法。
  2. 前記の生成された動作補完された画像は、前記のm個の画像のグループの画像間に導入され、及び/又は、前記のm個の連続する画像のグループの画像を置き換えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 2つの連続する画像の各グループに関して、一つの動作補完された画像が生成され、且つ、前記グループの前記の2つの画像の間に導入されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 2つの連続する画像の各グループに関して、2つの動作補完された画像が生成され、前記の2つの連続する画像の一つを置き換えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. ピクセルの前記挿入グレーレベルは、表示することを意図されたセルにより実際に表示されるグレーレベルが同一となるように、前記の標的となるグレーレベルに対して、前記の現在の画像のディスプレイフレームの実行を同定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 現在のグレーレベルNDから標的となるグレーレベルNCへと通過するピクセルの前記挿入グレーレベルNIは、以下の式
    Figure 2005043875
    により算出されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法を実行する装置であって:
    動作補完中間画像を生成し、且つ、該画像を表示される画像シーケンスとする、モーションエスティメーター(10)及び内挿ブロック(11);及び
    前記シーケンスの現在の画像において現在のグレーレベルを有し、且つ、前記シーケンスの次の画像において、前記の現在のグレーレベルとは異なる標的となるグレーレベルを有する各ピクセルに関して、前記の標的となるグレーレベルが、前記ピクセルの現在のグレーレベルよりも高いか低いかにそれぞれ依存して、前記の標的となるグレーレベルよりも高いか低い挿入グレーレベルを算出する、且つ、前記の現在の画像において、前記の現在のグレーレベルとは異なる標的となるグレーレベルを有する前記ピクセルの前記現在のグレーレベルを、前記の算出された挿入レベルに置き換える、ブロック(13);
    を備えていることを特徴とする装置。
  8. ビデオ画像シーケンスの表示を意図した液晶ディスプレイパネルであって:
    画像ピクセルの表示をそれぞれ意図したセルのマトリックス;及び
    前記のセルのマトリックス用のコントロール回路;
    を備え、
    前記パネルにより受信される前記ビデオ画像シーケンスを処理し、且つ、該処理されたシーケンスを前記のセルのマトリックス様の前記コントロール回路に供給する、請求項7に記載の装置をさらに備えていることを特徴とする液晶ディスプレイパネル。
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