TW451587B - Method and apparatus for processing video pictures, especially for false contour effect compensation - Google Patents

Description

4 515 87 五、發明說明（l) 本發明係關於視頻圈像之處理方法和裝置，尤指供假 輪靡效應補償之用。 本發明特別密切關係到一種視頻處理，以改進在電漿 頬示屏（PDP)或具有數位式微鏡排列（DMD)的顯示裝置等矩 陣顯示器上，所顯示圖像的圖像品質。 技術背| 雖然電漿顯示屏已知多年，電漿顯示器在電視機廠商 方面’仍日見受到矚目。確實，此項技術如今已可違成大 型而深度有限的平迠彩色屏，而無任何視角的拘束。顯示 器尺寸遠較傳統CRT映像管所能容許者為大β 參見最近製造的歐洲電視機，大部份作業都在改進其 圖像品質。因此，以電漿顯示技術等新技術建造的電視機 ，必須提供媲美或更勝於舊式標準電視機技術之圖像。一 方面’電漿顯示技術有幾近無限映幕尺寸之可能，且厚度 令人傾心*但另方面，發生新的假象，會損壞圖像品質^ 此等假像大部份與傳統CRT彩色映像管所發生的已知假象 不同。由於此項不同的假象外概，使觀赏者可明顯感知， 因為觀赏者已習於看到已知的舊式電視機假象。 本發明涉及特殊的新假象，稱為「動態假輪廓效應」 ’因矩陣映幕上的觀察點運動時’相當於灰調和顏色的干 擾’呈圖像内色邊的幻影形式。此種假象在顯示人的肌廣 (例如顯不驗或手臂等）時，若影像有滑順階度時，還會 增強。此外，當觀赏者搖頭時，在靜態影像上會發生同樣 問題’導致綽論是此類障礙因人的視覺感受而定，並發生

第5頁 451587 玉，發明說明（2) 在暾晴的網膜上。 為補償此種假輪廓效應，曾討論過二種措施，由於假 輪廓效應是與以往電漿技術的副場組織直接有關，故其中 一項措施是使電漿顯示屏的副場组織最適化。副場組織詳 見後述，惟先要明瞭’是一種8位元灰調在8或以上照明剔 期内之分解。當然，此種圈像編碼的最適化，對假輪廓效 應有正面效果。不過，此項解決方式只能稍微減少假輪廓 效應的幅度，但在任何情況下，效應仍然發生且能感受到 。此外，副場组織术是設計選擇上的簡單事項，電漿顯示 屏容許更多、更複雜的副場。所以，副場組織的最適化只 能在狹小範圍内，且無法單獨消除此效應。 上述問題解決方案的第二項措施，是已知稱的「脈波 平衡技術」。此項技術載於例如Euro Display 1 996，第 39-42頁K. Teda等人所寫〈電漿顯示器的灰度能力改進用 之平衡脈波技術此項技術更為複雜。利用平衡脈波， 在預知灰度干擾時，添加於電視信號或分離出來。除較佳 補償品質外，由於事實上假輪廓效應是在運動中，故各種 可能的速度需有相谰而不同的脈波。因此，需要有大型記 憶體，為各種速度儲存許多大型搜尋表（LUT)，且需有運 動估計器，用此等平衡脈波的間題是，在容易發生假輪廓 效應的面積，用來增減視頻信號的幅度。因此，在計算相 對應副場編碼字之前，對圖素值（對電漿顯示器言，即為 RGB資料）添加校正值。所以，不考慮框遇内插入或省略副 場的位置。

第6頁 451587 五、發明說明（3) 發明概要 所以，本發明之目的，在於揭示一 據使用平衡脈波的已知解#襞置，根 靡效應補償。此目的有效率的假輪 策略達成。 的是由如申清專利範圍第1和4項請求之 μ明般概想是’圖素值校正不只對幅度值，不 :慮：插入或省略的副場位置，而是對副場程度。當對面 ’、而β已知圈像運動時，則校正用的副場即位在框週内最 佳可能位置，以供假輪廓效應補償9 對副場程度進行的校正，容許在會有太多或太少光脈 波的位置（框内的時間位置），插入或除去副場。如此即 可直接補償所發生的障礙。 本發明較佳之其他具鍾例，揭載於_請專利範圍各附 屬項。 本發明裝置之一揭載於申請專利範圍第3項。此裝置 以運動估計器計算視頻框圖素方塊之運動向量。亦包括機 構’以測是運動中的路界圖素值過渡。對指定運動向晋和 臨界圈素值過渡，設有搜尋表，其中儲存校正數位式碼 字，可用於優良假輪廊效應補償。 ％ 圖式簡單說明 本發明具艘例如附圖所示，並詳述如下。附圖計： 第1圖表示模痺假輪廓效應之視頻圖像； 第2圖表示PDP副場組織之說明圖； 第3圖表示假輪廓效應之說明圖；

451587 五、發明說明（4) 第4圖表示以第3圈所示方式完成二框顯示時出現黑邊 f 第5圈表示二不同副場組織計刻； 第6圖表示類似第3圈，但採用第5圖的副場组織； 第7圓表示假輪廓效應基於幅度的校正，在眼睹網膜 上的效應； 第8®表示以副場解析所示基於幅度的校正，在眼睛 網膜上的效應； 第9圖表示第1®的視頻圖像，以圈素方塊劃分； 第10圖表示以副場解析所示基於副場校正法，在曝晴 網膜上的效應； 第11圈表示本發明裝置的方塊圖》 實施例 假輪廓效應造成的假象，如第1圚所示。在所顯示女 人手臂上有二黑線，係例如此項假輪廓效應所造成。又， 在女人臉上右侧也發生該項黑線。 電漿顯示屏利用只能切換開或關的放電電池之矩陣排 列。也不像CRT或LCD利用類比控制光線表現灰調，或PDP 利用調變每框的光脈波數以控制灰調。此項時間調變可利 用眼睛跨越相當於眼睛時間響應的期間整合〃當PDP映幕 上的觀察點（眼蜻焦點面積）運動時，眼睛會跟薯運動》 因此，光不再由同樣電池跨越框週整合（靜態整合），而 是把來自位於運動拋物線的不同電池之資訊加以整合·》因 此，在此項運動中把所有光脈波混合，導致錯誤信號資訊

第8頁 4 5 15 8 7 五、發明說明（5) 。茲詳述此項效應如下》 在視頻處理場中，例如發光位階的8位元表現極為常 見。在此情況下，各位階以下列8位元组合表示： 2° = 1, 2! = 2 , 22 = 4 , 23 = 8 , 24 = 16 , 25 = 32 , 26 - 64 , 27 = 1 28 要以PDP技術實現如此編碼計刻，可將框週分成8個照 明時期’亦常稱為副場，各相當於一 8位元〇位元21 =2的 光腺波數為2G = 1位元的加倍，等等。以此等8副時期的组 合’可以構成該256種不同灰調》觀察者眼晴不動時，可 在大約框遇上整合此等副時期，而具有正確灰調的印象。 上述副場組織如第2圏所示。 按照副場組織的光射g型’引進新類的影像品質劣化 ( ! ’相當於灰調和顏色的干擾。如前所述，干擾的定義是所 謂動態假輪廓效應，因為事實上當PDP映幕上的觀察點運 動時’相當於圖像中出現色邊。親察者具有像顯示皮膚等 均勻面積上出現強烈輪廓的印象，若影響有順利劣化，且 光射期間超出若干毫秒時，會增進劣化。故在暗景中，其 效應不若平均灰調景（例如亮度值在32至223)那樣干擾》 此外，當觀察者搖頭時，靜態影像發生同樣問題，導 i 致結論是故障是因人的視覺感受而定。 ! 為更佳明瞭運動影像梘覺感受的基本機制，可以考慮 ( ί 簡單的情況。假設每視頻框以5圖素的速度在亮度128和 127間運動之過渡期間，眼睛隨著運動。第3圈表示較深陰 影面積相當於亮度128，而較淺陰影面積相當於亮度127。 使用第2圖所示副場組織來建造第3®右側所示亮度128和

第9頁 451587 五、 發明說明（6) 127 •第3- 朗 内的三條平行線表示眼晴追 隨運動的方向· 外 線 顯 示 威 受錯誤信號的面積邊界9在 其中間*眼晴會 感 受 缺 乏 導 致 第4圖所示相對應面積内出現深色邊緣的亮度 0 在 所 示 面 積内感受缺乏亮度的效應， 是由於事貧上， 當 眼 睛 感 受 光 的點在運動中，眼晴不再能 把一圖素的全部 照 亮 期 間 加 以 整合》只有部份光脈波可能 在點運動時會受 到 整 合 0 所 以 ，缺乏相對應亮度，且會發 生深色邊緣。在 第 4圖的左側 •所示曲線表示在觀察第3圖 所示運動圈像中 9 眼 睛 細 胞 的 行為。與水平過渡有良妤距 離的眼睛細胞， 可 從 相 對 應 圖 素整合足夠的光。只有接近 過渡的眼蜻細胞 不 會 從 同 樣 圖 素整合許多光。 首 先為 改善此行為，展示新的副場 组織，具有更多 副 場 而 且 具 有同樣權值的更多副場。此 舉已可減少輪廓 效 應 並 改 善 情況。此外，得以容許後述 的本發明校正法 〇 在 第5圖中表示新編碼計劃之二實施例 ，視電漿技術選择 最 佳 者 〇 在 第一實施例中，使用十個副 場，其中有四個 副 場 的 照 明 期 間之相對期限為48/256 β在 第二實施例内， 有 十 二 個 副 場 ，其中七個副場之相對期限 為32/256。須知 框 週 的 相 對 期 限為256/256。 在 第6圈内，表示按照第5圖第二實 施例新副場組織 的 結 果 其 情 況是128/127水平過渡以每框5個圖素的速度 運 動 0 如 今 相對應眼睛細胞將更多類似 董的照明期間加 以 整 合 的 機 會增加。此事由第6圓底部的眼睛模擬整合曲線 表 示 可 與 第3圖底部的眼睛模擬整合曲線加以比較。

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45158T 五、發明說明（7) 為減少假輪廓，有些解決方式，其中對視頻信號增加 校正信號，以補償亮度不足（暗邊）或增加亮度（亮邊） 。已知的所有解決方式可在發生假輪廓的面積，增減視頻 信號幅度》 * 以下實施例說明所用原理：假設3 X 8位元編填的RGB 圖像，轉變成12位元副場碼》此項轉變是例如利用LUT (搜 尋表）實施，其中為不同的8位元RGB資料字儲存12位元副 場碼·*以此方式，視頻信號（對RGB三倍）轉變成各顏色波 道12位元之副場碼。 已知假輪廉校正法（有平衡脈波）直接校正視頻信號 的圖素值，即校正是在副場轉變之前進行。 此法如第7圖所示。由第7a圖可見在過渡的中間，眼 睛網膜的幅度缺乏32個相對幅度單元·只要將此值加於過 渡的圖素’即可補償，見第71)圈β由於眼晴上的亮度印象 ’是由光線幅度在某一時期間的整合而得，故眼睛運動時 ，此等校正不能完滿， 發生副場編碼字後對副場位階的效應，如第8圓所示 。對過渡的三圖素，將相對於校正值+ 32的權值32之附加 副場加以活化（見第8圓所示深黑桿條）^須知只有過渡的 二圖素才有權值32的附加副場。因為，否則遇渡會失真。 第8圖底部所示眼睛模擬整合曲線，表示假輪廓效應 較第6圖少’但仍存在β 幅度校正的缺點亦見於表下方。以前述實施例而言， 32的校正值對例如；5179或§1；11〇的不同定時位置有影響。

4 5 15 87 五、發明說明（8) 實施表上所示二校正效應（副場第9或10號二者加值 32)，對眼睛和因此對圖像亮度的印象全然不同，但二者 均有ί 59的同樣幅度。 Γ -r 丁 τ·

T 副潘 |SF0 |SF1 ISF2 |SF3 |SF4 ISF5 丨幅度 I ****^** 1 ~lm— - _ _ ^ΒΒΒΒ

校在 I 1 I 2 I 4 18 I 16 I 32 I ! I I ' I I I I I 一〆 H---H----1----1----1----1----h--- 垃 Jt I 1 I 2 14 I 8 i 16 I 32 I 1 I I i I I I I l·

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i 校疋 I 32 I 32 I 0 I 32 | 〇 | 〇 | 159 I I 2 I I I I I I I 1 一-**-----1----1---- -1- —--L 一 _=»： J______* ' 1 笫8圖所示補償技術已知，對爾像運動和臨界通渡處 ，必須知悉。應用運動估計器，以提供圖素方塊的運動向

第12頁. 451587 五、發明說明（9) 量。首先，原有_像在方塊内分段，各指定單一運動向董 。此種分解之例，如第9圈所示。其他種舆運動有關的圈 像分段亦可用，因為目標只在以具有充分明確的運動向糞 之基本元件内分解圓像。故所有運動估計器均，可用於本發 明’可將圖像分成方塊並為各方塊計算相對應的運動向董 。由例如100赫以上的轉變技術和mpeg編碼等，充分知道 運動估計器，技術上已知，故不需在此赘述。本發明可用 的運動估計器之例，參見WO-A-89/0889 1。最好使用的運 動估計器，準確定β運動方向，以及各方塊之此運動幅度 。由於大部份電漿顯示屏係對RGB成份資料作業，故宜就 各RGB成份分別進行運動估計，再將三個成份組合，故運 動估計的效率獲得改進。在另一方塊中，評估乒相鄰方塊 是否具有同樣運動向量，以便找出會造成假輪廓之臨界圖 素。另外，各方塊可評估其臨界過渡。當發現有二圖素面 積有稍微不同之圖素值時，即發現臨界過渡於此，二躕 素值編碼字的大部份副場相同，除非一副場的權值較大， 而許多副場的權值較小（例如見第6囷）。 按照本發明對副場位階進行校正，可在太多或不足光 脈波的位置（框内的時間位置），直接插入或除去副場。 如此即可對發生的障礙直接補償。 在基於副場做補償的情況下，視運動的速度和過渡插 入或除去副場β意即在缺失或太多的位置（於臨時方向） 可直接插入或除去光脈波，對基於幅度的補償之主要差異 是4以基於幅度的補償技術，不能決定附加光脈波最好插

第13頁 451587 五、發明說明（ίο) 入或除去的時問° 在第10圖内’以實施例說明副場補償技術。附加副場 以小方塊盒表示。對具有明素值127的第一®素，省略權 值16之副場，也是為了補償理由。第10圖所示校正係為此 項過渡和運動的良好假輪廓效應補償之實施例附加副場 以小方塊盒表示，在正確需要時期發生光脈波。在所示平 行線的面積内，沿所示方向看時，眼晴會感受總權值 128的光射脈波。但需知眼睛網膜的整合，亦為副場間時 間距離之函數。在經驗上容易以指定運動向量找到指定過 渡的最好結果。 用來補償假輪廓效應的視頻處理方塊，如第11圖所示 。10指全部方塊，RGB資料輸入此方塊。啟動後，一框N即 儲存於框記憶體11，而框N+1的資料可輸送至運動估計和 過渡檢測草位1 2。在此單位内，囷像分成方塊，為方塊計 算運動向亮β最好分成方塊’使方塊内全部圖素有相同的 圖素值。發現運動向量，即尋找臨界過渡。此可藉進尋相 同運動向量的相鄰方塊，以及相當於副場瑪且主要在較大 權值的副場内不同之闽素值進所發現過渡可就過渡的圖 素值差異加以分類。 有關運動向量和過渡分類之資訊，饋至搜尋表記憶體 13。在搜尋表記憶艘13中，館存許多搜尋表14。有關運動 向量和過渡分類之資訊用做正確保之位址β在過渡檢測時 發現之資訊產生控制信號，控制所選定搜尋表之何進項要 輸出。對於要校正的過渡之圖素，在搜尋表内儲存新的副

第14頁 4 5 T 5 B 7 __案致 88112951 五、發明說明（11) 9ft 1.

修正 場碣，在此信號的控制下讀出。發生另一控制信號，以控 制搜尋表輸出處之多工解訊器15。此信號用來在搜尋表14 輸出處舆副場碼發生單位16(框之RGB圈素值在此轉變成副 場碼）輸出處之間切換。於此目的可用另一搜尋表。結果 ，在搜尋表單位13輸出處，供應框的副場礪至類示單位， 含有供&界運動過渡之校正副場。 本發明不张於所揭示具嬤例。可能有各種修飾*视在 申請專利範面内。例如可用不同的副場组織。專利所涵蓋 的實施償值可輿此處所示不同，尤其是所用副垛之數董和 權值》 變通具«例係無運動估計器》於此，二接續框之明棄 值每次是逐一躅素比較，發現臨界差異，在搜尋表内選擇 相對應校正過的副場瑪》以此簡單解決方式，校正結果較 上述實施例為遜，但對低成本之實施，此解決方式已狗用 使用灰蜩控制的不同脈波數所控制的各種顧示器，可 本發明。 10

符號說明 全部方邋 框記憶馥 運動估計器 搜尋表記憶髏 搜專表 多工解訊器 副場瑪發生單位

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Claims (1)

1. 5 15 8 7 六、申請專利範圍 ，视1海：ΐΐ指供假輪廓效應補償用之视頻明像處理方法 視頻圖像”素組成，此方法包括下列步球： —決定需要校正的圏像之囷素； 字決定各圖素之數位式塢碣字，數位式編碼 式編碼字的各圓素活化之際的時期長度’其中數位 場⑽某一期…下稱為副場(sf)’副 期長度·筏，，、、指疋編碼字決定相對麾圈素活化之際的時 Cl C2二f，一或以上適當副場（C1，C2，C3),考慮副場（ 省略，框週内之位置，於原先數位式編碼字插入或 、發生校正過的數位式編碼字； 顯干用所決定圈素之校正過的數位式編碼字，代替 頌不器控制用之原先編碼字者。 的圈;象ΐ i ΐ ΐ利範圍第1項之方法’其中決定需要校正 量，而若：現，為囷素的方塊(131，132)計算運動向 Βΐ，β2)，以同樣的圈素值之二相鄰方塊（ ,方塊過渡之ΪΠ 校正目的選用至少接 3.如申請專利範圍第^或 Μ 修正 卜場組織：將框週分成12個副、項中使用下列副 1:¾相對期限時，副場具有二週具有256時間單位 第16頁 2001· 01.04.017 4-5 1 5 87i

   第17頁 451587 六、申請專利範圍 卜一 12 I 32 ---1 4· 一種尤指供假輪廓效應補償用之視頻圖像處理裝置 ’視頻圖像係由假輪廓效應構成’躅像以數位方式編碑， $位式編碼字決定顯示器的相對應圖紊活化之際的時期長 度，其中對數位式编瑪字的各位元’有相對應之某一時期 ，以下稱為副場’副場（SF)合計按照指定編碼字，決定相 對應圖素活化之際的時期長度’其特徵為，裝置包括運動 估計器（12)，以供計算視頻框的圖素（b1b2)方塊之運動 向量’裝置又包括不同運動向量和不同圖素值過渡的許多 搜尋表(14) ’搜尋表（14)為至少過渡之圖素含有數位式編 碼字，適於提高圏像品質者。 5.如申請專利範圍第4項之裝置，包括矩陣顯示器， 尤指電漿或DMD顯示器者。