TW508941B - Error diffusion implementation method applied on plasma display panel - Google Patents

Description

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發明背景： 本發明係一種應用於電漿平面 反補償處理後，在其利用-誤差擴散演算；：； = ;订 中，分別以-非乘法表示之權值 =運异過私 差，4 擴散演鼻法中各該像點之誤差函數，俾 電漿平面顯示器可以較簡易之加法雷& ~Φ蔣T ^路兀成該誤差擴散演 ^法，避免電水平面顯不器在低灰階值範圍内，產生影 像訊號灰階數不足之問冑’有效解決影像產生擬輪廓之現 象0 先前技藝： 按’在一般傳統彩色電視中，由於其陰極射線管結構 之物理特性’將令其輸入電壓與其發光亮度間，呈現如下 公式之關係： 亮度（Brightness) = kx (VINPUT/VMAX) r .......... ... ...(1)

，其中r = 2 · 2，k係一變數，用以代表彩色電視之灰階 數，如：彩色電視之灰階數為256，則k = 256，而VINPUT則為 輸入之電壓值，該電壓值係隨該彩色電視欲呈現之灰階而 改變，VMAX係為該彩色電視在呈現最高灰階時所需之電壓 值。此一物理特性，令其輸入電壓與所輸出之發光亮度 間，形成一曲線函數關係，參閱第1 a圖所示。 故，傳統上，影像傳輸訊號（NTSC或HDTV)乃針對傳統 彩色電視之此一物理特性，在該等影像傳輸訊號被發送 508941

刖，先對其進行Gamma補償處理（以下簡稱補償處理），即 依照公式（1)中之7值（(^111值）進行補償處理，參閱第 lb圖所示，令r=0.45 (即1/2·2)，如此，當該彩色電視 ，收到該等影像傳輸訊號，並將其影像輸出至其陰極射線 笞之螢幕日守將令δ亥專影像傳輸訊號與所輸出之發光亮度 間’保持一線性關係，參閱第丨c圖所示，令傳統彩色電視 之榮幕可呈現出最佳之原始影像，而不致發生影像失直之 問題。 /

反之，現今頗受好評之電漿平面顯示器（piasma Display Panel，以下簡稱PDP)，由於其係藉控制放電次 數（Discharge Number)，以控制其顯示面板上各放電單 兀之發光亮度（Brightness)，故其放電次數與發光亮度 間’係呈如下列公式所示之線性函數關係： 亮度（Brightness) =k2x 放電次數（Discharge

Number) ............^ 9 ) ，其中h係一變數，用以代表PDP之灰階數，如：pDp之灰 階數為25 6，則& = 256。由上述可知，該PDp之放電次數越 多’則亮度越大，與傳統彩色電視之輸入電壓越大，則亮

請參閱第2圖所示，由於，目前PDP在顯示影像時，其 所接收之影像傳輸訊號，如前所述，係針對傳統彩色電視 之結構特性，依照公式（1)，預先進行^=0.45補^處理之 影像訊號，參閱第2a圖所示，而該PDP之影像亮度，因係 與其放電次數呈線性關係，參閱第2b圖所示，故^pDp在 508941 五、發明說明（3) ，收到該等影像傳輸訊號，並將其 _ 日守，該等影像傳輸訊號與所輸出出至顯示面板 ⑴所示ϋ現p〇.45之曲ί =光^度間，將如公式 令PDP所呈現之影像對比變得 ’、 > 閱第2c圖所示， 問題。 吊差，而發生影像失真之 傳統上，為解決上述缺失， 補償處理’依照公式⑴，以種所謂之反 傳輸訊號，進行反補償處理，參閱第3 :二收到之影像 « 影像傳輪訊號中預先依公式⑴ ：：補二消：該 ’3:圖所不，再透過pDP輸出’參閱第3c圖所*，以令： :孫反：呈現之影像’與該影像傳輸訊號間，保持-線性 =禮參閱第3d圖所示’為-最佳之輸出致

生影像失真之問題。 个级I 由於，現今設計之PDP，均係利用數位方式，進行訊 號之輪出入及操控處理，而大多數之PDp之灰階數（Gray° Level)係以2進位表示。以一256個灰階之pdp為例，若該 PDP以8個位元表示，傳統預先依公式（〇進行7 =〇. 45補償 處理之影像訊號，必須先經由類比/數位訊號轉換電路轉 換後’再依公式（1 )進行γ = 2 · 2之反補償處理，以對影像 訊號進行逆轉換，最後，再由PDP輸出。 又，該PDP係以放電次數之多募，用以控制其面板之 亮度’若該PDP每一次放電所產生之亮度為N cd/m2，則Ν 為該PDP所能顯示之最小亮度，俾該PDP所能顯示之亮度， 係為每一次放電所產生亮度之整數倍，意即，該PDP所能 五、發明說明（4) 〜 f示之亮度皆為N之整數倍；由上所述可知，該pDp放電k 人所產生之冗度為ks xN(ks為正整數），而無法產生f χ N(f為非整數）之亮度（如·〇·5 χν之亮度）。 、 由上所述了知，该PDP無法表示非整數之放電次數之 ，度，一律以整數之放電次數之亮度表示，故傳統影像訊 號之原始影像之256個灰階數，經由類比/數位訊號轉換電 路轉換後，再依公式（1)進行7 =2· 2之反補償處理後，其 灰階數將降低至1 84個，如類比/數位訊號轉換電路轉換後 灰階為2 2之影像’經反補償處理後，其灰階為丨· 6 2 7 3 8， 由於僅能顯示整數部份之灰階，而無法表示小數點後之灰· 階’所以灰階1.62738在該PDP上僅能以灰階1來顯示，參 閱表1所示。 故’此種反補償處理，將造成低灰階值範圍内影像訊 藏灰階數不足之問題，在低灰階值範圍内，將發生擬輪廓 現象（low level contouring)，意即，在低灰階值範圍 内，灰階亮度之對比不足。 發明綱要： 有鑑於此’為改進習用電漿平面顯示器在經類比/數 位，號轉換電路轉換，再經過反補償之轉換後，其低灰階 值fe圍内，產生影像訊號灰階數不足之問題，即產生擬輪 廓現象之缺點，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開 發，=出本發明之一種應用於電漿平面顯示器上之誤差擴 散演异法，該方法係將傳統之誤差擴散法中，對該電漿平 五、發明說明（5) ! 2一個像點所產生之_，擴散到其周圍相 點傳來之，，㈤時令各該像點亦接收由鄰近複數個像 表差r演算法之運算過程中， 值，計算該誤差擴散演ί:中誤差 法，以避免電聚平面丄完成該誤差擴散演算 訊號灰階數不足之問2 階值範圍内，產生影像 象。 問4 ’有效解決影像產生擬輪廓之現 本發明之一目的，其係將該 :=償：用：在進行該誤差擴散演算=中一； 之晝面將可以隸’使該電浆平面顯示器 署絲3置查委員能對本發明之目的、形⑻、構造裝 ^ ^χ ^ ，做更進一步之認識與瞭解，兹舉實施^ 配合圖示，詳細說明如下： 肝絲举貫％例 詳細說明： 按，傳統上，為消除PDP在其低灰階值範圍内， 像訊號灰階數不足，所造成之擬輪廓現象， 二 「誤差擴散演算法」（Eow Mf— W係利用

Implementation)，對輸入pDp之影像訊號進行補 種傳統之誤差擴散演算方法之演算過程中，必須先定i: 誤差值’該誤差值之定義可參考表卜例如一影像訊：

508941 五、發明說明（6) 類比/數位訊號轉換電路轉換後，其灰階為1，嗣再經 Gamma反補償處理，進行r =2· 2之轉換後，其灰階變為 ;由於，傳統PDP只能顯示整數灰階，因此該pDp 上只能顯示出灰階0，此時誤差值即為0 · 0 0 1 2 9 5灰階；同 理’一影像訊號經類比/數位訊號轉換電路轉換後，其灰 階為30，嗣再經r=2. 2之反補償處理後，其灰階應變為2. 3 00 48 ’此時，由於在pDp上所顯示之灰階為2，故其誤差 值即為0· 30048。由以上所述可知，誤差值之產生主要係 導因於傳統PDP僅能顯示整數灰階，而無法顯示小數部份 之灰階所致。 ^ 在該種傳統之誤差擴散演算方法之演算過程中，主要 係將PDP上每一個像點（pixei )所產生之誤差值，擴散到其 =^相鄰之8個像點（如圖4a所示），同時每_個像點亦接 收由鄰近8個像點傳來之誤差值（如圖牡），由於每一個 :需，收鄰近8個像點之誤差值，使得原本在pDp對輸入影 于反補償時’應被捨去之小數點後之灰階數值， 捨：)因“近誤差值之加入，而向小數點前進位(不致被 由於，傳統上，在將該種誤差擴散演算方法應 PDP上時，需考慮其上實際電路之運作可行性，一〜般 原本應被擴散到鄰近8個像點之誤差擴散演算方法，改夺 3收鄰近4,像點之誤差值’如第5以 像點E吸收鄰近4個像點a、B、^D之 亦/由 誤差擴散能得到最佳之視覺效果^ ^值此外為使 果，不同位置所產生之誤 508941 五、發明說明（7) 差’必須給予一適當之權值（weighting)，目前多數文獻 針對該4個像點A、B、C、D所考慮之權值，分別為1 / 1 6、 5 / 1 6、3 / 1 6及7 / 1 6 (如第6圖所示），故該像點E經該誤差 擴散法之運算後，其灰階（P，）將如下列公式所示，為原本 灰階（P)加上誤差函數E r r ( f ): P =P+ Err ( f ) ...............(3) ’其中該誤差函數Err ( f )則如下列公式所示，為鄰近4個 像點之誤差值乘以其對應權值之總和： Φ

Err(f)= 1/16 Err(A)+5/16 Err(B)+3/16 Err(C) + 7/ 1 6 Err(D) ......（4) 為比較在PDP上應用誤差擴散法前後’其影像訊號灰階數 值之差異’請參閱第7圖所示’當影像訊號經Gamma反補償 處理後，雖無法由第7圖所示之輸入/輸出灰階曲線圖中， 明顯看出應用誤差擴散法前後，在整個灰階範圍内，影像 訊號灰階數值之差異。惟，若自該灰階曲線圖中，取其中 輸入灰階範圍在〇〜80間之曲線，加以放大，參閱第8圖所 不；其中細線部份係影像經r =2. 2反補償處理轉換 1 輸入灰階與輸出灰階間之關係曲線，由該細線部份上= = 處有明顯之不連續性，此一不連續性會i 成低灰階％影像之擬輪廓現象；其中粗線部份 = 7=2. 2反補償處理職，且利用帛差擴散法料 處理後之關係曲線，由該粗線部份可觀察到該曲 續且平滑，故影像之擬輪廓現象顯然已獲有效改盖x ‘、、、 由於’在實際應用上’欲將公式⑻、⑷所：表之誤 508941

五、發明說明（8) 差擴散法’應用至PDP之控制電路上，必須在該 上加設-用以完成此項運算所須之乘法電路 電 電路之線路設計相當複雜，且在製作上困難度較古遠^^ 電路製作上諸多困擾及不便。 成 故:為解決此一缺失，本發明乃利用一種應用於 平面顯不器上之誤差擴散演算法，俾在該誤差擴散演瞀過 程中，可將傳統以乘法表示之該等權值，改以非乘法^式 表示，俾根據本發明之誤差擴散演算，進行電路之設計1 製作時’可以低成本且較簡易之電路達成。在本發明中， 復參閱第5a及5b圖所示，若以像點e為例，為使誤差擴散# 月b知到最佳之視覺效果’令像點e吸收鄰近4個像點a、b、 C及D所產生之誤差值’並給予各該誤差值一適當權值，則 該誤差函數Err(f)可以下列公式（5)表示； 、

Err(f)= wlErr(A)+w2 Err(B)+w3 Err(C)+ w4 Err(D) .........(5)

，其中wl、w2、w3、w4係代表非乘法函數之權值，在 本發明之一最佳實施例中，該w 1、w 2、w 3、w 4係可為 一整數之負次方，或整數之負次方和，若依照前述傳統之 作法，該4個像點A、B、C、D之權值分別為1/16、5/16、 3/16及7/16，則wl、w2、w3及w4以一整數之負次方， 或整數之負次方和表示，即： wl = l/16 = 2-4 w2 = 5/16 = 1/16 + 2/16 + 2/16 = 1/1 6 + 1/4 = 2-4 + 2~2 w3 = 3/16 = 1/16 + 2/16 = 1/16 + 1/8 = 2-4+ 2一3

第11頁 508941 E、發明說明（9) ' w4 = 7/l 6 = 1/16 + 2/1 6 + 4/1 6 = 1/1 6 + 1/8 + l/4 = 2-H2-H2-2 ，如此’該誤差函數Err ( f )可以下列公式r 、矣千.

Err(f)= 2-4Err(A)+ ( )Err (B) + ( 2-f+2 3 * )Err(C) + ( 2-H2-H2-2 )Err(D)…（6) 由公式（6 )與公式（4)比較可發現，在公式（6 )中以乘 法表示之權值’完全被以加法表示之權值取代，如此，即 可透過加法，算，以成本較低及較簡單之電路，完成該誤 差擴散之演算’有效避免原誤差擴散演算法中，利用乘法 運算所產生之缺失。 由於，在不同之時間狀態下，該電漿平面顯示器會呈❿ 現出不同之晝面，每一像點在不同之晝面狀態下，所產生 之誤差亦不一致，故，在本發明之另一較佳實施例中，可 在该誤差擴散演异過程中，令該等權值上可分別附加一時 間函數之補償值dl(t)、d2(t)、d3(t)、d4(t)，俾在進行 該誤差擴散演算之過程中，可隨時間變化，採用不同變化 之權值，如此，該誤差函數Err ( f )可以下列公式（7)表 示：

Err(f)=wldl(t)Err(A)+w2d2(t)Err(B)+w3d3(t)Err( C)+w4d(t)Err(D)......⑺ 繾_ 如此，該電漿平面顯示器將可以最佳之方式呈現影像畫 面0 按’以上所述，僅為本發明最佳之一具體實施例，惟 本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在 本發明領域内，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以

第12頁 508941 五、發明說明（ίο) 下本案之專利範圍。 « ΙΙΙϋϋϋ 第13頁 508941 圖式簡單說明 圖示說明： 第1 a圖乃傳統訊號經補償後輸入亮度與輸出灰階之關 係曲線圖。 第1 b圖乃傳統CRT之輸入灰階與輸出亮度間之特性關 係曲線圖。 第1 c圖乃傳統C R T經訊號補償後輸入亮度與輸出亮度 之關係曲線圖。 第2a圖乃傳統訊號經補償後輸入亮度與輸出灰階之關 係曲線圖。 第2b圖乃電漿平面顯示器之輸入灰階與輸出亮度間之® 特性關係曲線圖。 第2c圖乃電漿平面顯示器之接收傳統訊號後，其輸入 亮度與輸出亮度之關係曲線圖。 第3a圖乃傳統訊號經補償後輸入亮度與輸出灰階之關 係曲線圖。 第3b圖乃電漿平面顯示器經逆轉換之補償後，其輸入 灰階與輸出灰階之關係曲線圖。 第3c圖乃電漿平面顯示器之輸入灰階與輸出亮度間之 特性關係曲線圖。 || 第3d圖乃電漿平面顯示器經逆轉換之補償後，其輸入 亮度與輸出亮度之關係曲線圖。 第4a圖乃誤差擴散演算法中，將一像點上之誤差擴散 至鄰近八個像點上之示意圖。 第4b圖乃誤差擴散演算法中，將一像點上之接收鄰近

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圖式簡單說明 八個像點上之誤差之示意圖。 D之示意 第5 a圖乃像點E與其鄰近四個像點a、b、 圖0 第5b圖乃像點E接收其鄰近四個像點a、b 〇 、匕、之誤 差之不思圖。 第6圖乃A、B、C、D四個像點上所乘之權值示音圖。 第7圖乃影像訊號經反補償後之示意圖。 ~ 第8圖乃影像訊號經反補償後低灰階處利用誤差擴散 演算法前、後之比較示意圖。 表一乃原影像灰階與影像訊號經反補償後電漿平面顯. 示器之影像灰階之對照表之一。 表二乃原影像灰階與影像訊號經反補償後電漿平面顯 示器之影像灰階之對照表之二。

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Claims (1)

1. 屬y4i 六、申請專利範圍 一種應用 該方法係 償處理後 誤差值， 點亦接收 敢演算法 以相鄰各 像點之誤 2 ·如 器上之誤 易.之加法 3 ·如 器上之誤 方序列。 4.如 器上之誤 方序列和 5 ·如 器上之誤 像點所產 時每一個 在電漿 ，利用 擴散到 由鄰近 之運算 該像點 差函數 申請專 差擴散 電路完 申請專 差擴散 申請專 差擴散 〇 申請專 差擴散 生之誤 像點亦 申請專 差擴散 生之誤 於電漿平面顯示上之士 单而_ 1 上之块差擴散演算法， 千面顯不益對所接收之影像訊號進 法將每-個像點所產生： 複數個像點傳來之誤差值，並在夺；；= 過程中’分別以一非乘法表示之權值，： 之誤差值，計算該誤差擴散演算法中各爷 利範圍第1項所述之應用於電漿平面顯示 演算法，其中該電漿平面顯示器可以 成該誤差擴散演算法。 Α間 利範圍第1項所述之應用於電漿平面顯示 演算法，其中該權值係可為一整數之7K 貝次 利範圍第1項所述之應用於電漿平面顯/ 演算法，其中該權值係可為一整數 $ 利範圍第1項所述之應用於電漿平面顯$ 演算法，其中該電漿平面顯示器上每$ ^Ιϊϊ 差值，擴散到其周圍相鄰之8個像點 接收由鄰近8個像點傳來之誤差值。 利範圍第1項所述之應用於電漿平面_禾 演算法，其中該電漿平面顯示器上冬、 差值，擴散到其周圍相鄰之4個像點 6·如 器上之誤 像點所產

   第16頁 508941 六、申請專利範圍 時每一個像點亦接收由鄰近4個像點傳來之誤差值。 7.如申請專利範圍第1項所述之應用於電漿平面顯示 器上之誤差擴散演算法，其中該等權值上可分別附加一時 間函數之補償值，俾在進行該誤差擴散演算之過程中，可 隨時間變化，採用不同變化之權值。