TWI400690B

TWI400690B - 具有增速處理功能的顯示器

Info

Publication number: TWI400690B
Application number: TW097151363A
Authority: TW
Inventors: Ming Hsun Lu
Original assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2013-07-01
Also published as: US8345055B2; US20100164982A1; TW201025280A

Description

具有增速處理功能的顯示器

本發明係有關於一種顯示器，特別有關於一種具有增速(overdrive)功能的顯示器。

人眼對於影像的感測有其先天上的限制，過慢的影像更新率(frame rate)常導致殘影發生。

為了提高影像更新率，市面上發展出多種增速(overdrive)技術。

第1圖圖解一種常用增速技術-插入全黑畫面。如圖所示，第一畫面F_P 與第二畫面F_N 為連續的兩個畫面，其間插入一全黑畫面作為插入畫面F_I 。全黑之插入畫面F_I 不僅可提升影像更新率，更可避免第一畫面F_P 的視覺殘留。

然而，全黑之插入畫面F_I 有其缺陷。視訊的亮度將明顯受全黑之插入畫面F_I 影響，導致整體視訊過暗。全黑畫面並非理想的插入畫面。

本發明提出一種具有強大運算能力的架構，足以運算出適當的插入畫面取代全黑插入畫面達成增速(overdrive)功能。

本發明提供一種顯示器，其中包括一時序控制器(timing controller)，內建一種增速(overdrive)技術。本發明之時序控制器位於面板驅動裝置之前，不僅提供面板驅動所需的各種同步信號(如垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync)，更產生原始畫面之間的插入畫面。

本發明時序控制器的一種實施方式包括第一、第二、第三線緩衝器(line buffers)、一影像反轉處理單元以及一影像增速處理器。

第一線緩衝器暫存一第二畫面的一第一線資料，該第二畫面晚於一第一畫面。第二線緩衝器暫存一第一壓縮資料，對應第一畫面的一第一線資料與一第二線資料。

該影像反轉處理單元自該第二線緩衝器讀取上述第一壓縮資料，據以產生該第一畫面的上述第一與第二線資料。

該影像增速處理器根據上述第一與第二畫面的上述第一線資料產生一第一線插入資料，並且根據該第一畫面的該第二線資料與該第二畫面的一第二線資料產生一第二線插入資料。該第一線插入資料用於形成一插入畫面的一第二線資料。該第二線插入資料則暫存於該第三線緩衝器，待時序控制器處理第二畫面的一第三線資料時輸出，作為該插入畫面的一第三線資料。

本發明更提出時序控制器另一種實施方式，其中更包括一影像處理單元、一第一記憶體、一運動偵測器、以及一第一與一第二多工器。

該影像處理單元接收該第二畫面的該第二線資料、且自該第一線緩衝器取得該第二畫面的上述第一線資料，以產生、且儲存一第二壓縮資料於該第一記憶體。該運動偵測器負責比較上述第一與第二壓縮資料以產生一控制信號。

相較於前一實施方式以第一、第二線插入資料組成該插入畫面，本實施方式將第一線插入資料與第二畫面的第一線資料送入第一多工器，且將第二線插入資料與第二畫面的第二線資料送入第二多工器。第一與第二多工器將根據運動偵測器所提供的該控制信號決定以哪些資料組成插入畫面。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出數個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。

第2圖圖解連續的一第一畫面F_P 與一第二畫面F_N ，與畫面F_N 與F_P 間的一插入畫面F_I 。第二畫面F_N 晚於第一畫面F_P 。本發明揭露一增速(overdrive)技術，產生該插入畫面F_I 插入第一畫面F_P 與第二畫面F_N 間。

本發明將上述增速技術內建於顯示器的一時序控制器(timing controller)中。時序控制器位於面板驅動裝置之前，將於實際驅動面板前產生上述插入畫面F_I 。

本發明之時序控制器對畫面之奇數列輸入與偶數列輸入有不同的動作。參閱第3圖，本發明之時序控制器設置有三個線緩衝器LB₁ 、LB₂ 與LB₃ 。奇數列輸入並不觸發圖中其他元件動作，僅觸發第一與第二線緩衝器LB₁ 、LB₂ 之更新動作、以及第三線緩衝器LB₃ 之輸出動作。第3圖內其他元件乃由偶數列輸入觸發動作，此外，偶數列輸入更引起第三線緩衝器LB₃ 之更新動作。

第3圖圖解一偶數列輸入時本發明時序控制器一種實施方式之各元件互動；該偶數列輸入為第二畫面F_N 之第二線資料NF_NL_RGB。在此時序前為一奇數列輸入(第二畫面F_N 之第一線資料NF_PL_RGB)，第一線緩衝器LB₁ 將暫存第二畫面F_N 的第一線資料NF_PL_RGB，第二線緩衝器LB₂ 將暫存第一壓縮資料PF_COMP，且第三線緩衝器LB₃ 將輸出作為插入畫面F_I 的第一線資料202。

回到第3圖，第二畫面F_N 之第二線資料NF_NL_RGB輸入後，影像反轉處理單元306根據第二線緩衝器LB₂ 所提供的第一壓縮資料PF_COMP產生第一畫面F_P 的第一線資料PF_PL_RGB與第二線資料PF_NL_RGB。根據第一畫面F_P 的第一線資料PF_PL_RGB與第一線緩衝器LB₁ 內容(第二畫面F_N 的第一線資料NF_PL_RGB)，影像增速處理器308產生一第一線插入資料OVER_PL。根據第一畫面F_P 的第二線資料PF_NL_RGB與第二畫面F_N 的第二線資料NF_NL_RGB，影像增速處理器308產生一第二線插入資料OVER_NL。在第三線緩衝器LB₃ 作用下，第一線插入資料OVER_PL先於第二線插入資料OVER_NL輸出，作為插入畫面F_I 的第二線資料204。第二線插入資料OVER_NL則可待下一時序(奇數列輸入，輸入第二畫面F_N 之第三線資料206至此時序控制器)方由第三線緩衝器LB₃ 讀出，作為插入畫面F_I 的第三線資料208。

第3圖更揭露一記憶體302與一影像處理單元304，用以壓縮且儲存畫面資料，提供第二緩衝器LB₂ 所須內容。

以第3圖所處時序為例，影像處理單元304接收第二畫面F_N 的第二線資料NF_NL_RGB、且自第一線緩衝器LB₁ 取得第二畫面F_N 的第一線資料NF_PL_RGB，據以產生第二壓縮資料NF_COMP，並將第二壓縮資料NF_COMP儲存於記憶體302。如此一來，當時序控制器處理至一第三畫面(晚於第二畫面F_N )時，記憶體302可適時提供第二畫面F_N 之壓縮資料(如NF_COMP…)暫存於第二線緩衝器LB₂ ，供增速(overdrive)技術使用。

同樣地，時序控制器處理第二畫面F_N 時，第一畫面F_P 早已壓縮儲存於記憶體302；記憶體302可適時提供第一畫面F_P 之壓縮資料(如PF_COMP…)暫存於第二線緩衝器LB₂ ，供增速(overdrive)技術使用。

記憶體302可採用任何具有高存取速度的元件。例如，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)。

於第3圖所示之實施方式中，影像處理單元304包括一RGB-YUV轉換器310以及一影像壓縮器312。影像反轉處理單元306包括一影像解壓縮器314以及一YUV-RGB轉換器316。

第二畫面F_N 的第一與第二線資料NF_NL_RGB與NF_PL_RGB經RGB-YUV轉換器310自一RGB格式轉換為一YUV格式。YUV格式之信號NF_NL_YUV與NF_PL_YUV經影像壓縮器312壓縮後為第二壓縮資料NF_COMP。

第一壓縮資料PF_COMP經影像解壓縮器314解壓縮成第一畫面F_P 的第一與第二線資料PF_PL_YUV與PF_NL_YUV，其格式為YUV格式。YUV-RGB轉換器316則對信號PF_PL_YUV與PF_NL_YUV進行影像格式轉換，將其轉換為RGB格式，呈信號PF_PL_RGB與PF_NL_RGB。

本發明更揭露時序控制器另一種實施方式，其中包括連續兩畫面之運動偵測。第4圖圖解一偶數列輸入該時序控制器時，元件之間的關係；該偶數列輸入為第二畫面F_N 之第二線資料NF_NL_RGB。

相較於第3圖，第4圖之實施方式更包括一運動偵測器402、以及兩個多工器Mux₁ 與Mux₂ 。運動偵測器402負責比較第一壓縮資料PF_COMP與第二壓縮資料NF_COMP以產生一控制信號404。多工器Mux₁ 將根據控制信號404選擇輸出第一插入資料OVER_PL、或第二畫面F_N 之第一線資料NF_PL_RGB作為插入畫面F_I 之第二線資料204。多工器Mux₂ 將根據控制信號404選擇暫存第二插入資料OVER_NL、或第二畫面F_N 之第二線資料NF_NL_RGB於第三線緩衝器LB₃ ，供下一時序時讀出作為插入畫面F_I 之第三線資料208。

運動偵測器402可於第一壓縮資料PF_COMP與第二壓縮資料NF_COMP之差距大於一臨界標準時，令控制信號404處於一第一準位。該第一準位之控制信號404將令多工器Mux₁ 與Mux₂ 分別輸出第一與第二插入資料OVER_PL與OVER_NL，以增速處理的結果組合插入畫面F₁ 。若第一壓縮資料PF_COMP與第二壓縮資料NF_COMP之差距不大於該臨界標準，運動偵測器402令控制信號404處於一第二準位。該第二準位之控制信號404將令多工器Mux₁ 與Mux₂ 分別輸出第二畫面F_N 的第一與第二線資料NF_PL_RGB與NF_NL_RGB，以取代增速處理結果OVER_PL與OVER_NL組合插入畫面F_I 。

關於本發明之影像壓縮、解壓縮器312與314，本發明亦揭露一壓縮/解壓縮技術。如第5圖所示，此壓縮/解壓縮技術將一畫面500依照2x2像素劃分為多個方塊。各方塊包括四個像素P₁ 、P₂ 、P₃ 與P₄ ，各包括下列數據：

P₁ ：Y₁ [7：0]，U₁ [7：0]，V₁ [7：0]；

P₂ ：Y₂ [7：0]，U₂ [7：0]，V₂ [7：0]；

P₃ ：Y₃ [7：0]，U₃ [7：0]，V₃ [7：0]；以及

P₄ ：Y_4[ 7：0]，U₄ [7：0]，V₄ [7：0]。

影像壓縮器312對該些數據進行下列壓縮運算：

COMP₁ [15：6]={Y₁ [7：3]，Y₂ [7：3]}

COMP₁ [5：0]=AverU[7：2]

COMP₂ [15：6]={Y₃ [7：3]，Y₄ [7：3]}

COMP₂ [5：0]=AverV[7：2]

其中，

COMP₁ 與COMP₂ 為壓縮數據，

AverU[7：0]=[U₁ +U₂ +U₃ +U₄ ]/4，且

AverV[7：0]=[V₁ +V₂ +V₃ +V₄ ]/4。

影像解壓縮器314則對壓縮數據COMP₁ 與COMP₂ 進行下列解壓縮運算以得到解壓縮之P₁ 、P₂ 、P₃ 與P₄ 數據：

Y₁ [7：0]={COMP₁ [15：11]，COMP₁ [15：13]}；

Y₂ [7：0]={COMP₁ [10：6]，COMP₁ [10：8]}；

Y₃ [7：0]={COMP₂ [15：11]，COMP₂ [15：13]}；

Y₄ [7：0]={COMP₂ [10：6]，COMP₂ [10：8]}；

U₁ [7：0]={COMP₁ [5：0]，COMP₁ [5：4]}=U₂ =U₃ =U₄ ；以及

V₁ [7：0]={COMP₂ [5：0]，COMP₂ [5：4]}=V₂ =V₃ =V₄ 。

上述壓縮/解壓縮技術並非限定做法，僅為本發明壓縮/解壓縮技術的一種實施方式。

影像增速處理器308可採用內差技術求得第一或第二插入資料OVER_PL或OVER_NL，亦可採用查表技術(LUT)求得第一或第二插入資料OVER_PL或OVER_NL。採用查表技術時，影像增速處理器308更包括一記憶體(未顯示在圖中)，儲存一表格供查表使用。第6圖為此表格的一種實施方式，其中變數LUT_01~LUT98以及LUT_A1~LUTA9為可設定。第6圖所示之表格可儲存於電子抹除式可程式化唯讀記憶體(EEPROM)。

此外，影像增速處理器308可採用一種權重技術，對畫面中央像素進行特別處理。

202、204．．．插入畫面F_I 之第一、第二線資料

206．．．第二畫面F_N 之第三線資料

208．．．插入畫面F_I 之第三線資料

302．．．記憶體

304．．．影像處理單元

306．．．影樣反轉處理單元

308．．．影像增速處理器

310．．．RGB-YUV轉換器

312．．．影像壓縮器

314．．．YUV-RGB轉換器

316．．．影像解壓縮器

402．．．運動偵測器

404．．．控制信號

500．．．畫面

F_I ．．．插入畫面

F_N ．．．第二畫面

F_P ．．．第一畫面

LB₁ 、LB₂ 、LB₃ ．．．第一、第二、第三線緩衝器

LUT_01~LUT98以及LUT_A1~LUTA9．．．變數

Mux₁ 與Mux₂ ．．．第一與第二多工器

NF_COMP．．．第二壓縮資料

NF_PL_RGB、NF_NL_RGB．．．第二畫面F_N 之第一、第二線資料

NF_PL_YUV、NF_NL_YUV．．．第二畫面F_N YUV格式之第一、第二線資料

OVER_NL．．．第一插入資料

OVER_PL．．．第二插入資料

PF_COMP．．．第一壓縮資料

PF_PL_RGB、PF_NL_RGB．．．第一畫面F_P 之第一、第二線資料以及

PF_PL_YUV、PF_NL_YUV．．．第一畫面F_P YUV格式之第一、第二線資料

第1圖圖解一種常用增速技術；

第2圖圖解第一畫面F_P 、第二畫面F_N 與插入畫面F_I ；

第3圖圖解一偶數列輸入時本發明時序控制器一種實施方式之各元件互動；

第4圖圖解一偶數列輸入時本發明時序控制器另一種實施方式之各元件互動；

第5圖壓縮/解壓縮技術對一畫面之分區動作；以及

第6圖圖解影像增速處理器308之查表技術所使用的表格。