RU2292088C1

RU2292088C1 - Method for controlling luminescence brightness of elements of matrix light diode screen

Info

Publication number: RU2292088C1
Application number: RU2005110892/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Амбарцумов (RU); Александр Григорьевич Амбарцумов; Владимир Григорьевич Венеров (RU); Владимир Григорьевич Венеров; Василий Трофимович Галкин (RU); Василий Трофимович Галкин
Original assignee: Александр Григорьевич Амбарцумов
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2007-01-20

Abstract

FIELD: information displaying equipment.

SUBSTANCE: method for controlling luminescence brightness of elements of matrix light diode screen includes generation for each elements of matrix light diode screen of N-bit impulse control signal appropriate for it in each frame of image being reproduced, aforementioned signal including T of high and l=(N-m)<2^m low bits, values of which are appropriate for required number - Γ of luminescence brightness levels of matrix light diode screen and determined from formula Γ=2^l·(2^m-1), while in accordance to m-bit code of high bits of N-bit impulse control signal, appropriate amount T≤2^m-1 of current impulses with duration Δt of constant amplitude and succession frequency is let through element of matrix light diode screen appropriate for given N-bit signal. In accordance to number and combination of active values of low bits of same N-bit impulse control signal, additionally let through same element of matrix light diode screen are, equal to number of active values of its l low bits, impulses of current of same amplitude and succession frequency are let through, but with duration Δt=Δt·2^-i, dependent on order number i=1,2,...,l of low bits, having active value, while impulses of current with duration less than Δt are generated in same order of current impulses with duration Δt by limiting time of flow of these current impulses through appropriate element of matrix light diode screen.

EFFECT: it is possible to produce a number of luminescence brightness levels of elements of matrix light diode screen, which by at least two orders exceeds number of used current impulses.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретено относится к технике отображения информации, а более конкретно к альтернативному телевидению о использованием больших экранов.The invention relates to a technique for displaying information, and more particularly to an alternative television using large screens.

Из уровня техники известны различные способы управления яркостью свечения элементов матричного светодиодного экрана (МСЭ).The prior art various methods for controlling the brightness of the elements of the matrix LED screen (ITU).

Так, при амплитудно-модуляционном способе в процессе сканирования элементов МСЭ путем последовательного (за время одного кадра) воспроизведения субкадров, число которых равно числу градационных уровней яркости свечения элементов МСЭ, управление яркостью свечения элементов МСЭ осуществляют путем прикладывания к ним напряжения, величина которого соответствует требуемому уровню яркости свечения каждого элемента в воспроизводимом на экране изображении (см. заявку EP-A1-№0762374, 1997). Следовательно, для осуществления описанного выше способа необходимо использовать совокупность источников напряжения, число которых равно числу уровней градации яркости свечения элементов МСЭ. Однако при увеличении (в пределах допустимого диапазона изменения яркости свечения) числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ уменьшается разность выходных напряжений источников, соответствующих смежным уровням градации яркости свечения. В результате существенно повышаются требования к выходным параметрам (точности и стабильности) используемых источников напряжения, а как следствие - возрастает стоимость МСЭ. Кроме того, с увеличением числа градационных уровней яркости свечения элементов МСЭ уменьшается время, необходимое для формирования каждого субкадра. Иными словами, время, в течение которого ко всем элементам МСЭ, имеющим соответствующий одинаковый уровень яркости свечения в воспроизводимом изображении, прикладывают напряжение, соответствующее уровню яркости свечения этих элементов МСЭ в данном кадре. В результате увеличивается рабочая частота процессорных средств управления МСЭ, а следовательно, его стоимость.Thus, in the amplitude-modulation method, during scanning of ITU elements by sequentially (during one frame) playback of subframes, the number of which is equal to the number of gradation levels of brightness of the glow of ITU elements, the brightness of the glow of the ITU elements is controlled by applying voltage to them, the value of which corresponds to the level of brightness of the glow of each element in the image displayed on the screen (see application EP-A1-No. 767674, 1997). Therefore, to implement the method described above, it is necessary to use a combination of voltage sources, the number of which is equal to the number of levels of gradation of the brightness of the glow of the ITU elements. However, with an increase (within the permissible range of variation in the brightness of the glow) of the number of levels of gradation of the brightness of the glow of the ITU elements, the difference in the output voltages of the sources corresponding to adjacent levels of gradation of the brightness of the glow decreases. As a result, the requirements for the output parameters (accuracy and stability) of the voltage sources used are significantly increased, and as a result, the cost of the ITU increases. In addition, with the increase in the number of gradation levels of brightness of the glow of ITU elements, the time required for the formation of each subframe decreases. In other words, the time during which a voltage corresponding to the luminance level of the glow of these ITU elements in a given frame is applied to all ITU elements having a corresponding equal luminance brightness level in a reproduced image. As a result, the operating frequency of the ITU processor controls increases, and therefore its cost.

Таким образом, недостаток описанного выше способа управления яркостью свечения элементов МСЭ заключается в том, что увеличение числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ неизбежно ведет к усложнению его системы управления и питания, а следовательно, к повышению стоимости.Thus, the disadvantage of the above-described method for controlling the brightness of the luminescence of ITU elements is that an increase in the number of levels of gradation of the brightness of the luminescence of ITU elements inevitably leads to a complication of its control and power system, and therefore, to an increase in cost.

В другом (широтно-импульсном) способе управление яркостью свечения элементов МСЭ осуществляют путем изменения длительности прикладываемых при сканировании к ним импульсов напряжения или тока постоянной амплитуды в соответствии с требуемым уровнем яркости свечения соответствующего элемента МСЭ в воспроизводимом изображении (см. заявку GB-А-№2336459, 1999, фиг.12). Иными словами, визуально воспринимаемая яркость свечения элементов МСЭ (при осуществлении данного способа) пропорциональна длительности их свечения за время одного кадра. Недостаток этого способа заключается в необходимости использования, во-первых, запоминающего устройства для хранения соответствующей каждому кадру воспроизводимого изображения информации о длительности импульсов напряжения или тока для каждого элемента МСЭ, а во-вторых, сложного устройства для формирования импульсов напряжения или тока различной длительности, соответствующих уровням градации яркости свечения элементов МСЭ.In another (pulse-width) method, the brightness control of the luminescence of the ITU elements is controlled by changing the duration of the applied voltage pulses of a voltage or current of constant amplitude applied to them in accordance with the required brightness level of the luminescence of the corresponding ITU element in the reproduced image (see application GB-A-No. 2336459, 1999, Fig. 12). In other words, the visually perceived brightness of the glow of the ITU elements (when implementing this method) is proportional to the duration of their glow over a single frame. The disadvantage of this method is the need to use, firstly, a storage device for storing information on the duration of voltage or current pulses corresponding to each frame of the reproduced image for each ITU element, and secondly, a complex device for generating voltage or current pulses of various durations corresponding to levels of gradation of brightness of the glow of ITU elements.

В способе управления яркостью свечения элементов МСЭ, который описан в патенте RU-С2-№2217814, 2001 и взят в качестве прототипа, визуально воспринимаемая яркость свечения элементов МСЭ также пропорциональна длительности их свечения за время одного кадра, но, в отличие от описанного выше широтно-импульсного способа, в прототипе от источника питания постоянного тока с помощью коммутационных элементов формируют импульсы тока постоянной амплитуды, а при сканировании элементов МСЭ в соответствии с сигналом изображения пропускают через соответствующий элемент МСЭ указанные выше импульсы тока постоянной амплитуды с суммарной их длительностью за время одного кадра, пропорциональной яркости его свечения в воспроизводимом изображении.In the method for controlling the brightness of the glow of ITU elements, which is described in patent RU-C2-No.2217814, 2001 and taken as a prototype, the visually perceived brightness of the glow of ITU elements is also proportional to the duration of their glow over a single frame, but, in contrast to the above, the latitude pulse method, in the prototype from a DC power source using switching elements form current pulses of constant amplitude, and when scanning ITU elements in accordance with the image signal is passed through the corresponding ITU element, the above current pulses of constant amplitude with their total duration during one frame, proportional to the brightness of its glow in the reproduced image.

В прототипе число уровней градации яркости свечения элементов МСЭ определяется максимальным числом импульсов тока постоянной амплитуды, которые могут быть пропущены через каждый элемент МСЭ за время одного кадра, которое в большинстве практически важных случаях составляет приблизительно 2·10^-2сек, (50-60 Гц). Однако вследствие необходимости сканирования, например построчного, элементов МСЭ при развертке изображения кадра максимальная суммарная длительность свечения элементов МСЭ в кадре существенно меньше его длительности. Следовательно, в способе управления яркостью свечения элементов МСЭ, взятом в качестве прототипа, увеличение числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ может быть достигнуто только за счет уменьшения длительности импульсов тока постоянной амплитуды.In the prototype, the number of levels of gradation of brightness of the glow of the ITU elements is determined by the maximum number of current pulses of constant amplitude that can be passed through each ITU element during one frame, which in most practically important cases is approximately 2 · 10 ^-2 sec, (50-60 Hz ) However, due to the need to scan, for example, line-by-line, ITU elements when scanning a frame image, the maximum total duration of the glow of ITU elements in a frame is significantly less than its duration. Therefore, in the method for controlling the brightness of the glow of ITU elements, taken as a prototype, an increase in the number of gradation levels of the brightness of the glow of ITU elements can be achieved only by reducing the duration of the current pulses of constant amplitude.

Недостаток прототипа заключается в том, что увеличение числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ приводит к увеличению до мегагерцевого диапазона рабочей частоты процессорных средств управления МСЭ, а следовательно, не только к усложнению и удорожанию аппаратурной реализации способа управления яркостью свечения элементов МСЭ, но и к дополнительным затратам, связанным с необходимостью защиты окружающей среды от высокочастотного излучения, возникающего при функционировании МСЭ.The disadvantage of the prototype is that the increase in the number of levels of gradation of the brightness of the glow of the ITU elements leads to an increase to the megahertz range of the operating frequency of the processor controls of the ITU, and therefore, not only to complicate and increase the cost of hardware implementation of the method for controlling the brightness of the glow of the ITU, but also to additional costs associated with the need to protect the environment from high-frequency radiation arising from the functioning of the ITU.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению получения числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ, которое, по крайней мере, на два порядка превышает число используемых для формирования уровней яркости свечения элементов МСЭ импульсов тока постоянной амплитуды при одновременном обеспечении высокого значения коэффициента - К использования яркости МСЭ, например К≥0,75.The present invention is directed to solving the technical problem of providing a number of gradation levels of brightness of the glow of ITU elements, which is at least two orders of magnitude higher than the number of pulses of constant brightness of current amplitudes used to form the brightness of the glow of ITU elements while ensuring a high coefficient of K use ITU brightness, for example, K≥0.75.

Поставленная задача решена тем, что в способе управления яркостью свечения элементов МСЭ, включающем формирование для каждого элемента матричного светодиодного экрана соответствующего ему в каждом кадре воспроизводимого изображения сигнала импульсного управления яркостью его свечения, в соответствии с которым пропускают через соответствующий элемент матричного светодиодного экрана импульсы тока с суммарной длительностью за время одного кадра, прямо пропорциональной яркости свечения этого элемента матричного светодиодного экрана в соответствующем кадре воспроизводимого изображения, согласно изобретению, управление яркостью свечения каждого элемента матричного светодиодного экрана в каждой кадре воспроизводимого изображения осуществляют соответствующим ему кодовым N-битовым сигналом импульсного управления, включающем m старших и l=(N-m)<2^m младших бит, значения которых соответствуют требуемому числу - Г уровней градации яркости свечения элементов матричного светодиодного экрана, определяемому из соотношения Г=2^l·(2^m-1), при этом в соответствии с m-разрядным кодом старших бит каждого N-битового сигнала импульсного управления пропускают через соответствующий данному N-битовому сигналу импульсного управления элемент матричного светодиодного экрана соответствующее количество - Т≤2^m-1 импульсов тока длительностью Δt постоянной амплитуды и частоты следования, а в соответствии с количеством и комбинацией активных значений l младших бит этого же N-битового сигнала импульсного управления дополнительно через тот же элемент матричного светодиодного экрана пропускают равное числу активных значений его l младших бит, импульсы тока той же амплитуды и частоты следования, но с длительностью Δt_i=Δt·2^-i, зависящей от порядкового номера i=1, 2,..., l младших бит, имеющих активное значение, причем импульсы тока с длительностью, меньшей Δt, формируют из той же последовательности импульсов тока длительностью Δt путем ограничения времени протекания этих импульсов тока через соответствующий элемент матричного светодиодного экрана.The problem is solved in that in the method for controlling the brightness of the luminescence of ITU elements, which includes generating for each element of the matrix LED screen a corresponding signal of pulsed control of the brightness of its glow in each frame of the reproduced image, in accordance with which current pulses are passed through the corresponding element of the matrix LED screen total duration for one frame, directly proportional to the brightness of the glow of this element of the matrix LED screen in the corresponding frame of the reproduced image according to the invention, control of brightness of each element of the matrix LED display in each frame of the reproduced image is performed its corresponding code-N-bit signal pulse train comprising m older and l = (Nm) <2 ^m LSBs, the values of which correspond to the required number - T gradation levels luminescence brightness of LED matrix elements defined by the relation r = 2 ^l · (2 ^m -1), wherein in accordance with the m-bit Kodo MSBs of each N-bit pulse control signal is passed through a respective given N-bit pulse signal, the control matrix LED display appropriate amount - T≤2 ^m -1 pulses of duration Δt constant current amplitude and repetition frequency, and in accordance with the number and combination of active values of the l lower bits of the same N-bit pulse control signal additionally through the same element of the matrix LED screen pass equal to the number of active values of it l low bits, current pulses of the same amplitude and repetition rate, but with a duration Δt _i = Δt · 2 ^-i , depending on the serial number i = 1, 2, ..., l low bits having an active value, with current pulses with a duration shorter than Δt, form from the same sequence of current pulses of duration Δt by limiting the flow time of these current pulses through the corresponding element of the matrix LED screen.

Кроме того, поставленная задача решена тем, что число m старших бит и число l младших бит удовлетворяют соотношению 2^m>3(l-1).In addition, the problem is solved in that the number m of the most significant bits and the number l of the least significant bits satisfy the relation 2 ^m > 3 (l-1).

Преимущество предложенного способа управления яркостью свечения элементов МСЭ перед известным, взятым в качестве прототипа, заключается в том, что использование двух групп различающихся по длительности импульсов тока постоянной амплитуды (в первой группе длительность 2^m-1 импульсов тока одинакова и равна Δt, а во второй группе длительность каждого из l импульсов тока определяется зависимостью Δt_i=Δt·2^-i, где i=1, 2,...,l) для формирования уровней яркости свечения элементов МСЭ позволяет получить Г=2^l·(2^m-1) уровней градации яркости свечения элементов МСЭ, используя всего Г-2^-l+l импульсов тока постоянной амплитуды, тогда как в прототипе число уровней градации яркости свечения элементов МСЭ равно числу используемых при этом импульсов тока постоянной амплитуды. При этом коэффициент К использования яркости МСЭ, определяемый из соотношения К=2^m·(2^m-1+l)^-1, при 2^m>l больше 0,5, а при 2^m>3(l-1) больше 0,75. Таким образом, предложенный способ позволяет также путем подбора величин m и l получить оптимальное для каждого конкретного случая использования МСЭ значение коэффициента К.The advantage of the proposed method for controlling the brightness of the glow of ITU elements over the well-known one taken as a prototype is that the use of two groups of constant amplitude current pulses differing in duration (in the first group, the duration of 2 ^m -1 current pulses is the same and equal to Δt, and in the second the group, the duration of each of l current pulses is determined by the dependence Δt _i = Δt · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l) to form the brightness levels of the glow of the ITU elements allows you to get Г = 2 ^l · (2 ^m -1 ) levels of gradation of brightness cops ITU-T using only 2 ^-l + l current pulses of constant amplitude, whereas in the prior art the number of levels of luminance gradation ITU luminescence elements equal to the number used with current pulses of constant amplitude. In this case, the coefficient K of using the brightness of the ITU, determined from the relation K = 2 ^m · (2 ^m -1 + l) ^-1 , for 2 ^m > l is more than 0.5, and for 2 ^m > 3 (l-1) more than 0 , 75. Thus, the proposed method also allows, by selecting the values of m and l, to obtain the optimal value of the coefficient K for each specific case of using the ITU.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of essential features of the required technical result.

На фиг.1 графически показан принцип формирования кодовой комбинации младших бит каждого 2^l уровня квантования;Figure 1 graphically shows the principle of forming a code combination of the least significant bits of each 2 ^l quantization level;

на фиг.2 схематично представлена принципиальная схема устройства для осуществления предложенного способа.figure 2 schematically shows a schematic diagram of a device for implementing the proposed method.

устройство для осуществления предложенного способа содержит (фиг.2) матричный светодиодный экран 1 (МСЭ), который включает ортогонально расположенные друг относительно друга горизонтальные (строчные) шины ГШ 1, ГШ 2,... ГШ Р и вертикальные (столбцовые) шины ВШ 1, ВШ 2,..., ВШ Q, соединенные между собой в местах их взаимного пересечения через соответствующие элементы 2, которые образуют прямоугольную матрицу светоизлучающих элементов и выполнены либо в виде отдельных светодиодов, либо в вида группы из последовательно и/или параллельно соединенных светодиодов. Устройство содержит также блок 3 коммутации горизонтальных шин о управляемыми ключами 3.1, 3.2,..., 3.Р, блок 4 коммутации вертикальных шин с управляемыми ключами 4.1, 4.2,..., 4.Q, генератор 5 постоянного тока, блок 6 управления, а также управляемые ключи 7 и 8. Первые выводы управляемых ключей 3.1-3.Р являются соответствующими выводами блока 3 коммутации горизонтальных шин и подключены к соответствующим им горизонтальным шинам ГШ 1-ГШ Р МСЭ 1. Аналогично первые выводы управляемых ключей 4.1-4.Q являются соответствующими выводами блока 4 коммутации вертикальных шин и подключены к соответствующим им вертикальным шинам: ВШ 1-ВШ Q.The device for implementing the proposed method comprises (Fig. 2) a matrix LED screen 1 (MSE), which includes horizontal (lowercase) buses GS 1, GS 2, ... GS R and vertical (columnar) buses VS 1 orthogonally located relative to each other , VS 2, ..., VS Q, interconnected at the places of their mutual intersection through the corresponding elements 2, which form a rectangular matrix of light-emitting elements and are made either in the form of separate LEDs, or in the form of a group of series and / or parallel connected vetodiodov. The device also contains a horizontal bus switching unit 3 with controlled keys 3.1, 3.2, ..., 3.Р, a vertical bus switching unit 3 with controlled keys 4.1, 4.2, ..., 4.Q, a DC generator 5, block 6 control, as well as the managed keys 7 and 8. The first conclusions of the controlled keys 3.1-3.Р are the corresponding conclusions of the horizontal bus switching unit 3 and are connected to the corresponding horizontal buses ГШ 1-ГШ Р МСУ 1. Similarly, the first conclusions of the controlled keys 4.1-4 .Q are the corresponding outputs of the switching unit 4 are vertical tire and connected to their respective vertical rails: HS-1 HS Q.

Вторые выводы управляемых ключей 3.1-3.Р соединены между собой и являются общим выводом 9 блока 3 коммутации горизонтальных шин МСЭ 1. Аналогично вторые выводы управляемых ключей 4.1-4.Q соединены между собой и являются общим выводом 10 блока 4 коммутации вертикальных шин МСЭ 1. Вывод 9 соединен с одним полюсом генератора 5 постоянного тока, а вывод 10 через последовательно соединенные управляемые ключи 7 и 8 соединен с другим полюсом генератора 5 постоянного тока. Первый вход 11 блока 6 управления соединен с выходом устройства (на чертеже не показано) формирования N-битовых сигналов импульсного управления яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1. Второй 12 и третий 13 входы блока 6 управления служат для подачи соответственно сигнала тактовой частоты и кадрового сигнала. Управляющие входы управляемых ключей 3.1-3.Р, 4.1-4.Q, 7 и 8 подключены к соответствующим выходам блока 6 управления, который может быть выполнен на базе микроконтроллера.The second terminals of the managed keys 3.1-3.P are interconnected and are the common terminal 9 of the ITU horizontal bus switching unit 3 1. Similarly, the second terminals of the managed keys 4.1-4.Q are interconnected and are the common terminal 10 of the ITU 1 vertical bus switching unit 4 Terminal 9 is connected to one pole of the DC generator 5, and terminal 10 is connected through a series of controlled keys 7 and 8 to the other pole of the DC generator 5. The first input 11 of the control unit 6 is connected to the output of the device (not shown) of generating N-bit pulsed signals for controlling the brightness of the glow of elements 2 of ITU 1. The second 12 and third 13 inputs of the control unit 6 are used to supply a clock signal and a frame signal, respectively. The control inputs of the controlled keys 3.1-3.Р, 4.1-4.Q, 7 and 8 are connected to the corresponding outputs of the control unit 6, which can be performed on the basis of the microcontroller.

Предложенный способ может быть осуществлен с использованием другой, известной в данной области техники элементной базы, а именно сдвиговых регистров, управляемых затворок и т.д. (см., например, заявки ЕР-А2-№1148466, 2001, ЕР-А2-№1087365, 2001).The proposed method can be implemented using another element base known in the art, namely, shift registers, controlled shutters, etc. (see, for example, applications EP-A2-No. 1148466, 2001, EP-A2-No. 1087365, 2001).

Способ управления яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1 осуществляется следующим образом. Дня каждого кадра воспроизводимого изображения сигнал яркости, соответствующий каждому элементу 2 МСЭ 1, преобразуют в N-битовый сигнал импульсного управления яркостью свечения соответствующего элемента 2 МСЭ 1 в соответствующем кадре, который включает m старших и l=(N-m)<2^m младших бит, при этом значения m и l соответствуют требуемому числу - Г уровней градации яркости свечения элементов 2 МСЭ 1, определяемому из соотношения Г=2^l·(2^m-1). Для этого амплитуду сигнала яркости каждого элемента 2 МСЭ 1 в соответствующем кадре сначала (с использованием известных средств импульсно-кодовой модуляции телевизионного сигнала, см., например, Г.В.Мамчев, Основы цифрового телевидения, СибГУТИ, Новосибирск, 2003, с.28-34) подвергают 2^m-1 уровневому квантованию с шагом ΔU₀ и m-разрядному кодированию каждого уровня квантования. При этом одновременно выделяют из амплитуды сигнала яркости каждого элемента 2 МСЭ 1 компоненту, величина которой меньше шага - ΔU₀ квантования. Затем каждую из упомянутых выше компонент, выделенных из соответствующих амплитуд сигналов яркости элементов 2 МСЭ 1, подвергают 2^l-1 уровневому квантованию с шагом ΔU₁=ΔU₀·2^-l и кодированию каждого из полученных 2^l-1 уровней квантования комбинацией активных значений (например, соответствующего символу "1" электрического импульса) l младших бит N-битоваго сигнала импульсного управления, при этом активному значению каждого i-го бита, где i=1, 2,..., l, соответствует уровень квантования, имеющий значение - ΔU₀·2^-i.The method for controlling the brightness of the glow of elements 2 of ITU 1 is as follows. On the day of each frame of the reproduced image, the luminance signal corresponding to each element 2 of ITU 1 is converted into an N-bit signal of pulse control of the luminance of the corresponding element 2 of ITU 1 in the corresponding frame, which includes m high and l = (Nm) <2 ^m low bits, in this case, the values of m and l correspond to the required number - G levels of gradation of brightness of the glow of the elements 2 of ITU 1, determined from the relation G = 2 ^l · (2 ^m -1). For this, the amplitude of the brightness signal of each element 2 of ITU 1 in the corresponding frame is first (using known means of pulse-code modulation of the television signal, see, for example, G.V. Mamchev, Fundamentals of digital television, SibGUTI, Novosibirsk, 2003, p. 28 -34) subjected to 2 ^m -1 level quantization with a step ΔU ₀ and m-bit coding of each level of quantization. At the same time, a component whose magnitude is less than the step — quantization ΔU ₀ is extracted from the amplitude of the brightness signal of each element 2 of ITU 1. Then, each of the aforementioned components extracted from the corresponding amplitudes of the brightness signals of ITU 1 elements 2 is subjected to a 2 ^l -1 level quantization with a step ΔU ₁ = ΔU ₀ · 2 ^-l and each of the obtained 2 ^l -1 quantization levels is encoded by a combination of active values (for example, corresponding to the symbol "1" of the electrical pulse) l the least significant bits of the N-bit signal of the pulse control, with the active value of each i-th bit, where i = 1, 2, ..., l, corresponds to a quantization level having the value - ΔU ₀ · 2 ^-i .

Для иллюстрации вышесказанного на фиг.1 графически показано формирование кодов (кодовых комбинаций) в случав l=3 младших бит N-битового сигнала импульсного управления яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1 с определяемыми символом "1" активными значениями, равными соответственно значениям ΔU₀·2^-1; ΔU₀·2^-2 и ΔU₀·2^-3, для семи (2³-1) уровней квантования ΔU₁₁, ΔU₁₂, ΔU₁₃, ΔU₁₄, ΔU₁₅, ΔU₁₆, ΔU₁₇, расположенных между S·(ΔU₀) и (S+1)·(ΔU₀), где S=1, 2,..., (2^m-1) уровнями квантования, расположенных с шагом, равным ΔU_0, и имеющих m-разрядный код, определяемый двоичной комбинацией m старших бит.To illustrate the foregoing, Fig. 1 graphically shows the formation of codes (code combinations) in the case l = 3 low-order bits of an N-bit pulse signal for controlling the brightness of the luminescence of elements 2 of ITU 1 with active values defined by the symbol "1" equal to ΔU ₀ · 2 ^-1 ; ΔU ₀ · 2 ^-2 and ΔU ₀ · 2 ^-3 , for seven (2 ³ -1) quantization levels ΔU ₁₁ , ΔU ₁₂ , ΔU ₁₃ , ΔU ₁₄ , ΔU ₁₅ , ΔU ₁₆ , ΔU ₁₇ located between S ΔU ₀ ) and (S + 1) · (ΔU ₀ ), where S = 1, 2, ..., (2 ^m -1) quantization levels located with a step equal to ΔU ₀ and having an m-bit code, defined by a binary combination of m high bits.

После этого осуществляют импульсное управление яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1, при этом в соответствии с сформированным для каждого элемента 2 МСЭ 1 N-битовым сигналом импульсного управления яркостью его свечения в соответствующем кадре воспроизводимого изображения пропускают через него соответствующее кодовой комбинации старших m бит его N-битового сигнала импульсного управления количество Т≤2^m-1 импульсов тока одинаковой длительности - Δt, постоянной амплитуды и частоты следования. Кроме того, в соответствии с количеством и комбинацией активных значений l младших бит этого же N-битового сигнала импульсного управления дополнительно пропускают через этот же элемент 2 МСЭ 1 (равное количеству активных значений его l младших бит) импульсы тока той же амплитуда и частоты следования, но с длительностью Δt_i=Δt·2^-i, зависящей от порядкового номера i=1, 2, 3, ..., l младших бит, имеющих активное значение, например, соответствующее символу "1". Таким образом, за время одного кадра через каждый элемент 2 МСЭ 1 пропускают две группы импульсов тока с одинаковой амплитудой и частотой следования, но имеющих в одной группе одну и ту же длительность Δt, а в другой группе импульсы тока имеют разную длительность Δt_i=Δt·2^-i, при этом суммарная длительность импульсов тока длительностью Δt и Δt_i за время одного кадра прямо пропорциональна яркости свечения соответствующего элементе 2 МСЭ 1 в соответствующем кадре воспроизводимого изображения. При пропускании каждого импульса тока через соответствующий элемент 2 МСЭ 1 происходит излучение импульса света с длительностью, равной длительности протекающего через элемент 2 импульса тока. Иными словами, импульсам тока длительностью Δt соответствуют временные интервалы - Δt излучения света (большие изменения яркости свечения элементов 2 в соответствующем кадре воспроизводимого изображения), а импульсам тока длительностью Δt_i соответствуют временные интервалы Δt_i излучения света (меньшие изменения яркости свечения элементов 2 в соответствующем кадре воспроизводимого изображения).After that, the luminosity control of the luminescence of elements 2 of ITU 1 is carried out, and in accordance with the N-bit signal of pulsed control of the luminosity of its glow in the corresponding frame of the reproduced image generated for each element 2 of ITU 1, the corresponding code combination of the highest m bits of its N- bit signal of pulse control the number of T≤2 ^m -1 current pulses of the same duration - Δt, constant amplitude and repetition rate. In addition, in accordance with the number and combination of active values of the l lower bits of the same N-bit pulse control signal, additional current pulses of the same amplitude and repetition rate are passed through the same element 2 of ITU 1 (equal to the number of active values of its l lower bits) but with a duration Δt _i = Δt · 2 ^-i , depending on the serial number i = 1, 2, 3, ..., l of the least significant bits that have an active value, for example, corresponding to the character "1". Thus, during one frame, two groups of current pulses with the same amplitude and repetition rate, but having the same duration Δt in one group and the current pulses in different group Δt _i = Δt, are passed through each element 2 of ITU 1 · 2 ^-i , while the total duration of the current pulses of duration Δt and Δt _i during one frame is directly proportional to the brightness of the glow of the corresponding element 2 of ITU 1 in the corresponding frame of the reproduced image. When passing each current pulse through the corresponding element 2 of ITU 1, a light pulse emits with a duration equal to the duration of the current pulse flowing through element 2. In other words, current pulses of duration Δt correspond to time intervals - Δt of light emission (large changes in the brightness of the luminescence of elements 2 in the corresponding frame of the reproduced image), and current pulses of duration Δt _i correspond to time intervals Δt _i of the light emission (smaller changes in the brightness of the luminescence of elements 2 in the corresponding frame of the playback image).

Иллюстрацией вышесказанного является описание работы представленного на фиг.2 простейшего варианта выполнения устройства, реализующего предложенный способ управления яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1. В блоке 6 управления осуществляется раздельное декодирование (аналогично тому, как описано в патенте EP-А2-№1132883, 2001) старших и младших бит поступающих на его вход 11 N-битовых сигналов импульсного управления яркостью свечения элементов 2 первой строки МСЭ 1. В результате декодирования кодовой комбинации, соответствующей старшим битам каждого из указанных выше N-битовых сигналов импульсного управления, определяют количество импульсов тока длительностью Δt, которое необходимо пропустить через соответствующие элементы 2 первой строки МСЭ 1 за время одного кадра. Аналогично в результате декодирования кодовой комбинации, соответствующей младшим битами каждого из указанных выше N-битовых сигналов импульсного управления, определяют, какие импульсы, соответствующие группе из l импульсов меньшей длительностью Δt_i по сравнению с Δt, необходимо пропустить через соответствующие элементы 2 первой строки МСЭ 1 за время одного кадра воспроизводимого изображения.An illustration of the above is a description of the operation of the simplest embodiment of the device shown in FIG. 2 that implements the proposed method for controlling the brightness of the glow of elements 2 of ITU 1. Separate decoding is performed in control unit 6 (similar to that described in patent EP-A2-No. 1132883, 2001) the high and low bits of 11 N-bit signals of pulse control of the brightness of the glow of elements 2 of the first line of ITU 1 arriving at its input. As a result of decoding a code combination corresponding to the high bits of each of the N-bit pulse control signals indicated above, determine the number of current pulses of duration Δt, which must be passed through the corresponding elements 2 of the first row of ITU 1 during one frame. Similarly, as a result of decoding the code pattern corresponding to the least significant bits of each of the above N-bit pulse control signals, it is determined which pulses corresponding to a group of l pulses of shorter duration Δt _i compared to Δt should be passed through the corresponding elements 2 of the first row of ITU 1 during one frame of the reproduced image.

В соответствии с поступающим на вход 12 блока 6 управления сигналом тактовой частоты осуществляют замыкание управляемого ключа 8 на время Δt с постоянной во времени частотой следования. В исходном состоянии (перед приходом очередного кадрового импульса) все управляемые ключи 3.1-3.Р блока 3 коммутации горизонтальных шин и все управляемые ключи 4.1-4.Q блока 4 коммутации вертикальных шин находятся в разомкнутом положении, а управляемый ключ 7 - в замкнутом положении. С приходом очередного кадрового импульса замыкают управляемый ключ 3.1. В результате осуществляется выборка элементов 2 первой строки МСЭ 1. Одновременно замыкают управляемые ключи 4.1-4.Q, соединенные с теми вертикальными шинами МСЭ 1, к которым подключены элементы 2 первой строки МСЭ 1, излучающие в данном кадре, по крайней мере, один импульс света длительностью Δt.In accordance with the input to the input unit 12 of the control unit 6, the clock signal carries out the closure of the controlled key 8 at a time Δt with a constant in time repetition rate. In the initial state (before the arrival of the next frame pulse), all managed keys 3.1-3.P of horizontal bus switching unit 3 and all managed keys 4.1-4.Q of vertical bus switching unit 4 are in the open position, and managed key 7 is in the closed position . With the arrival of the next frame pulse, the controlled key 3.1 is closed. As a result, the elements 2 of the first row of ITU 1 are sampled. At the same time, the controlled keys 4.1-4.Q are closed, connected to those vertical buses of ITU 1 to which the elements 2 of the first row of ITU 1 are connected, emitting at least one pulse in this frame light duration Δt.

Формируемые с помощью управляемого ключа 8 импульсы тока длительностью Δt постоянной амплитуды и частотой следования через находящиеся в замкнутом положении управляемые ключи блока 4 коммутации вертикальных шин пропускают через излучающие свет в данном кадра элементы 2 первой строки МСЭ 1. Одновременно в блоке 6 управления производится подсчет импульсов тока длительностью Δt, пропущенных через соответствующие элементы 2 первой строки МСЭ 1. После того, как через элемент 2 первой строки МСЭ 1, подключенный, например, к вертикальной шине ВШ Q, будет пропущено количество импульсов тока длительностью Δt, соответствующее кодовой комбинации старших бит его N-битового сигнала импульсного управления, управляющий ключ 4.Q размыкают. Аналогично обеспечивается пропускание определяемого соответствующей кодовой комбинацией старших бит количества импульсов тока длительностью Δt и через другие элементы 2 первой строки МСЭ 1. После формирования с помощью управляемого ключа 8 первой серии (в данном кадре) из (2^m-1) импульсов тока длительностью Δt осуществляют с помощью управляемых ключей 7 и 8 формирование первой серии из l импульсов тока с убывающей в соответствии с зависимостью Δt_i=Δt·2^-i, где i=1, 2,..., l, длительностью Δt_i. Для этого при разомкнутых управляемых ключах 7 и 8 замыкают те управляемые ключи блока 4 коммутации вертикальных шин, которые соединены с теми вертикальными шинами, к которые подключены элементы 2 первой строки МСЭ 1, излучающие в данном кадре импульс света с длительностью Δt₁=Δt·2^-1.Current pulses generated with the help of control key 8 with a constant amplitude duration Δt and a pulse repetition rate through the closed keys of the vertical bus switching unit 4 pass through the elements 2 of the first line of ITU 1 that emit light in this frame. At the same time, current pulses are counted in control unit 6 of duration Δt passed through the corresponding elements 2 of the first row of ITU 1. After, through element 2 of the first row of ITU 1, connected, for example, to the vertical bus VS Q, udet omitted number of current pulses of duration Δt, the corresponding codeword MSBs its N-bit pulse control signal, the control key 4.Q is opened. Similarly provided transmittance determined codeword corresponding MSBs of number of current pulses of duration Δt and through the other elements 2 of the first ITU row 1. After forming the via controllable switch 8 of the first series (in the frame) of (2 ^m -1) current pulses of duration Δt performed using controlled keys 7 and 8, the formation of the first series of l current pulses with decreasing in accordance with the dependence Δt _i = Δt · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l, duration Δt _i . For this, when the controlled keys 7 and 8 are open, those controlled keys of the vertical bus switching unit 4 are closed that are connected to those vertical buses to which the elements 2 of the first row of ITU 1 are connected, emitting a light pulse with a duration of Δt ₁ = Δt · 2 in this frame ^-1 .

Иными словами, те элементы 2 первой строки МСЭ 1, имеющие активное значение первого младшего бита в соответствующем им N-битовом сигнале импульсного управления. Управляемый ключ 7 переводят в замкнутое положение одновременно с управляемым ключом 8, а размыкание управляемого ключа 7 осуществляют раньше - через интервал времени, равный Δt₁=Δt·2^-1.In other words, those elements 2 of the first line of ITU 1 having the active value of the first least significant bit in the corresponding N-bit pulse control signal. The controlled key 7 is transferred to the closed position simultaneously with the controlled key 8, and the opening of the controlled key 7 is carried out earlier - after a time interval equal to Δt ₁ = Δt · 2 ^-1 .

Аналогично путем ограничения времени протекания импульсов тока с длительностью Δt через соответствующие элементы 2 первой строки МСЭ 1 формируют из той же последовательности импульсов тока длительностью Δt последовательность импульсов тока меньшей длительностью, а именно Δt_i=Δt·2^-i. При этом частота следования импульсов тока меньшей длительностью (по сравнению с Δt) и их амплитуда остаются такими же, как и при формировании импульсов тока длительностью Δt.Similarly, by limiting the flow time of current pulses with a duration Δt through the corresponding elements 2 of the first row of ITU 1, a sequence of current pulses of shorter duration, namely Δt _i = Δt · 2 ^-i, are formed from the same sequence of current pulses. In this case, the repetition rate of current pulses of shorter duration (compared with Δt) and their amplitude remain the same as during the formation of current pulses of duration Δt.

Аналогично через элементы 2 первой отроки МСЭ 1, имеющие активное значение второго младшего бита в соответствующем им N-битовом сигнале импульсного управления, пропускают импульс тока с длительностью Δt₂=Δt·2^-2, а затем импульс тока длительностью Δt₃=Δt·2^-3 и т.д. до i=l. После формирования в данном кадре первых (2^m-1+l) импульсов тока управляемый ключ 3.1 размыкают, а управляемый ключ 3.2 замыкают. Иными словами, осуществляют выборку элементов 2 второй строки МСЭ 1 и описанный выше процесс управления яркостью свечения теперь уже элементов 2 второй строки МСЭ 1 повторяется.Similarly, through elements 2 of the first ITU-1 sequence, having the active value of the second least significant bit in the corresponding N-bit pulse control signal, a current pulse with a duration Δt ₂ = Δt · 2 ^{-2 is} passed, and then a current pulse with a duration Δt ₃ = Δt · 2 ^-3 etc. to i = l. After the formation of the first (2 ^m -1 + l) current pulses in this frame, the controlled key 3.1 is opened, and the managed key 3.2 is closed. In other words, the elements 2 of the second row of ITU 1 are sampled and the above-described process for controlling the luminance of the glow is now repeated for elements 2 of the second row of ITU 1.

Здесь необходимо отметить, что описанная выше последовательность обработки N-битовых сигналов импульсного управления не является единственно возможной. Действительно, сначала осуществляют пропускание импульсов тока с длительностью Δt через соответствующие элементы 2 последовательно первой, затем второй и т.д. до Р-ой строки МСЭ 1. Затем в той же последовательности пропускают импульсы тока меньшей длительности Δt_i.It should be noted here that the above-described sequence of processing N-bit pulse control signals is not the only possible one. Indeed, first, current pulses with a duration Δt are transmitted through the corresponding elements 2 sequentially of the first, then the second, etc. to the Pth line of ITU 1. Then, current pulses of shorter duration Δt _{i are} passed in the same sequence.

Преимущество предложенного способа управления яркостью свечения элементов 2 МСЭ 1 перед известным, взятым в качестве прототипа, можно наглядно продемонстрировать на конкретном числовом примера. Число уровней градации яркости свечения элементов 2 МОЭ 1 в случае 16-битового сигнала при m=5, а l=11 равно Г=2^l·(2^m-1)=2¹¹·(2⁵-1)=63488. При этом число импульсов тока постоянной амплитуды, необходимых для получения указанного выше числа уровней градации яркости свечения элементов МСЭ, более чем в 1511 раз меньше величины Г и равно 2⁵-1+11=42.The advantage of the proposed method for controlling the brightness of the glow of elements 2 of ITU 1 over the well-known, taken as a prototype, can be clearly demonstrated on a specific numerical example. The number of levels of gradation of brightness of the glow of the elements 2 MOE 1 in the case of a 16-bit signal at m = 5, and l = 11 is equal to G = 2 ^l · (2 ^m -1) = 2 ¹¹ · (2 ⁵ -1) = 63488. Moreover, the number of current pulses of constant amplitude necessary to obtain the above number of gradation levels of the brightness of the glow of the ITU elements is more than 1511 times less than the value of G and equal to 2 ⁵ -1 + 11 = 42.

При осуществлении предложенного способа могут быть использованы стандартные электронные компоненты, что обуславливает возможность его широкого использования в системах альтернативного телевидения, где требуется высокое качество воспроизводимых изображений.When implementing the proposed method, standard electronic components can be used, which makes it possible to widely use it in alternative television systems where high quality reproducible images are required.

Claims

1. A method of controlling the brightness of the glow of the elements of the matrix LED screen, comprising generating for each element of the matrix LED screen the corresponding signal in each frame of the reproduced image of the pulse control signal brightness of its glow, in accordance with which current pulses are passed through the corresponding element of the matrix LED screen with a total duration of during one frame, directly proportional to the brightness of the glow of this element of the matrix LED screen in accordance the corresponding frame of the reproduced image, characterized in that the luminance brightness of each element of the matrix LED screen in each frame of the reproduced image is controlled by a corresponding N-bit pulse control signal including m high and l = (Nm) <2 ^m low bits, values which correspond to the required number of G-levels of gradations of brightness of the elements of the matrix LED screen and determined from the relation G = 2 ¹ · (2 ^m -1), while in accordance with the m-bit code x bit of each N-bit pulse control signal is passed through an element of the matrix LED screen corresponding to a given N-bit pulse control signal, the corresponding number of T≤2 ^m -1 current pulses of duration Δt of constant amplitude and repetition rate, and in accordance with the number and combination of active values The 1 least significant bits of the same N-bit pulse control signal are additionally passed through the same element of the matrix LED screen, which is equal to the number of active values of its 1 younger x bits, current pulses of the same amplitude and repetition rate, but with a duration Δt _i = Δt · 2 ^-i , depending on the serial number i = 1, 2, ..., 1 of the least significant bits having an active value, and current pulses with of shorter duration Δt is formed from the same sequence of current pulses of duration Δt by limiting the flow time of these current pulses through the corresponding element of the matrix LED screen.

2. The method according to claim 1, characterized in that the number m of the most significant bits and the number 1 of the least significant bits satisfy the relation 2 ^m > 3 (l-1).