專利名稱：處理視頻圖象的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理顯示在顯示裝置上的視頻圖像數據的方法和設備，所述的顯示裝置具有至少兩種時間響應不同的發光單元，第一種發光單元具有第一時間響應，而第二發光單元具有第二時間響應，其中第一時間響應低于第二時間響應。具體地說，本發明涉及由發光磷光體單元不同時間響應導致的磷光體拖尾贗象的減小。
就最新一代的歐洲電視而言，在提高圖像質量方面已經做了大量的工作。因此，像等離子體技術之類的新技術必須提供與標準電視技術一樣或更高的圖像質量。一方面，等離子體技術使得“無限制”的屏幕尺寸、誘人的屏幕厚度等成為可能；但另一方面，它也帶來一種新的會降低圖像質量的贗象。大多數這類贗象與陰極射線管電視圖像的贗象不同，并使它們更明顯，因為人們在無意中已經習慣于過去那種電視的贗象。
這些贗象中的其一被稱作“磷光體拖尾”，這是由于使用在顯示板中用來產生不同顏色分量的發光材料的不同時間響應造成的。這種差異主要在暗背景中移動的亮物體之后產生一種黃色拖尾并且在其之前產生藍色區域(或者是相反的情況)。
圖1示出了基本上是在在垂直方向上運動的自然場景中這種磷光體拖尾的模擬，其中黑色背景之前運動著的白色褲腿產生這種拖尾。
在等離子板上，由于每一種磷光體的化學特性，紅色，綠色和藍色發光單元(又稱為磷光體，盡管不一定必須含有化學元素P)的特性并不相同。除了壽命之外，在損害性能均勻性的情況下，亮度優先。測試顯示綠色磷光體最慢，藍色磷光體最快，而紅色磷光體常常在二者之間。因此，如圖2所示，在白色運動物體之前出現黃色-綠色拖尾，而在其之前出現藍色區域。由于紅色(R)，綠色(G)和藍色(B)單元具有不同的響應時間，所以在運動物體例如白色塊之前和之后，相關的象素變色。
將來，新的化學磷光體粉末的發展使綠色和紅色磷光體反應更快，就可以避免這種問題。但是，現在不可能僅僅通過信號處理來完全抑制這種影響，但是人們可以盡量減小它。
來自Thomson multimedia的先前專利申請，FR 0010922的一種已有技術是補償顏色拖尾的同時修正瞬時區域中的藍色分量。
磷光體拖尾效應的最大難點并不是運動物體之后的拖尾而是其顏色。因此，另一個解決方案是向顏色拖尾中添加補充拖尾，以便使其變色，或者是向運動物體之前的象素添加至少是最快響應單元的補充校正。這些方案在另一個歐洲專利申請EP 01250237.3中公開。
這些一起應用于PDP的想法產生非常良好的效果，但是需要實現運動估計器。
對于等離子體顯示板(PDP)，幀周期被分成稱作子域(sub-field)的發光周期。通常整個幀周期被分為子域并且三種顏色分量RGB使用相同的子域結構(對于相同的視頻值，它們同時接通或者斷開)，倘若紅色和綠色磷光體比藍色響應慢，則產生磷光體拖尾贗象。
本發明提出一種能減少磷光體拖尾贗象的子域結構，其特征在于增加了子域的數目。本發明的一般想法是在幀周期中構造兩個或者多個子域組。在具體實施例中，可以在幀周期中創建三個子域組，并且該想法是要將一些子域(尤其指藍色分量)從第一子域組譯為其它兩種子域組，如同稍后接通和斷開磷光體一樣，以便模擬磷光體拖尾。因此，第一子域組用于對紅色和綠色分量的完全編碼，而部分地用于藍色分量。第二和第三子域組用于模擬磷光體拖尾。
在諸如彩色等離子體板中出現的對應于顏色分量RGB的三種單元類型的情況下，額外的子域組還可以用來在具有中等范圍時間響應的單元，即紅色發光材料等離子體單元中發光，以使補償最優。由于紅色和綠色等離子體板單元之間的時間響應差異與藍色和紅色或者藍色和綠色之間的時間響應差異相比要小，因此僅對藍色等離子體單元使用額外的子域組。
根據本發明的解決方案所具有的較大優點在于補償方法的實現能較好執行并且實現起來非常簡單。并且無需實現運動估計器。
該方案的缺點是額外子域組占據一部分幀周期并且不能用來產生更多的光脈沖以提高對比度。如果在對比度被認為非常重要的地方簡單地關掉補償方法，就可以避免這種問題。
補償方法可以用于不同類型的子域編碼方案。它可以用在常規ADS(Address，Display，Separated)驅動方案中，其中每個子域包括尋址，保持和擦除三個周期。它同樣可以用于不使用子域編碼字的增量式驅動方案中，在其中，兩個激活子域之間的子域不激活，或者相反。
如果在三個子域組中，子域按照降序排列以使最大的子域拖尾在自身一組中，這是非常有利的。
圖6是使用所有三個子域組將基本的10個編碼字轉換為子域編碼字的示例；圖7是按照從三個子域組中分離藍色分量來編碼每種顏色分量都具有120亮度值的白色象素的示例；圖8是按照從三個子域組中分離藍色和紅色分量來編碼每種顏色分量都具有120亮度值的白色象素的示例；圖9是與圖3相似，在等離子體顯示屏上的白方塊運動的情況下，而不是在使用根據本發明的補償方法的情況下，模擬紅色和綠色等離子體單元中發光；圖10是基本的10個子域編碼的子域結構的第二示例；圖11是按照圖10的示例，根據本發明的子域結構的第二示例；圖12是使用如圖11所示的所有三個子域組中的子域將如圖10所示的子域結構的基本的10個子域增量式編碼字轉換為子域編碼字；圖13是按照從如圖11所示的三個子域組中分離藍色和紅色分量來編碼每種顏色分量都具有120亮度值的白色象素的示例；和圖14是根據本發明裝置的實現電路圖的方框圖。
磷光體拖尾問題是磷光體時間響應的差異所造成的結果。由于不可能僅通過信號處理來使綠色和紅色磷光體(最慢)更快，如圖3所示，所以至少不得不使藍色磷光體變得較慢。在圖3的左側示出了紅色、綠色和藍色磷光體的實際時間響應。在右側示出了與紅色和綠色磷光體的時間響應相適應的藍色磷光體的時間響應。如下文所述的信號處理裝置可以完成這種補償。
如上所述，根據本發明的幀周期分為三個子域組的三個周期，以便使藍色分量模擬磷光體拖尾。
三個子域組中的子域編碼使用的編碼是在第一公開實施例中標準編碼減少10個子域編碼。這些編碼用于第一子域組，以便驅動紅色和綠色磷光體單元。
由于其它兩個子域組僅僅被藍色分量使用，并且由于因磷光體拖尾引起的拖尾迅速減少，所以第二周期可以使用較少的子域組。
因此，例如，如果第一周期(基本周期)用了10個子域組，則第二和第三子域組分別使用6個和4個子域。減少使用的編碼的原因是最大權重的子域表示能量流的大部分，并且因此表示磷光體拖尾的大部分。當把它們放在第一位時，它們主要在其自身的組中拖尾，從而減少磷光體拖尾問題。
為了模擬藍色信號分量的磷光體拖尾，藍色分量的視頻值分成三部分(每個子域組一部分)。第一子域組的值比正常值小(即，當僅使用基本10個子域編碼來編碼藍色分量時)，所以在第一組中較少的子域組被激活，這就有了藍色分量比紅色和綠色信號分量接通晚的效果，并且這意味著產生的“脈沖響應”與紅色和綠色磷光體的一樣。當斷開綠色磷光體時，其它兩部分用于模擬拖尾。
可以看出圖象質量對應于10個子域編碼，而開銷仍對應于20(10+6+4)個子域編碼，并且亮度對應于使用基本20個子域編碼獲得的亮度的一半。示例本發明的原理將通過示例的方式來較好地加以說明。此處尤其要注意的是實際實施的值與這里顯示的不同，特別是數值和使用的子域的權重。
圖4示出了基本10個子域編碼的例子。賦給每個子域編碼的數值對應于相關的子域權重。子域權重之和與255相對應，它是8比特表示時最大可能的視頻值。
圖5示出了根據本發明的減少磷光體拖尾的可能子域結構的示例。如圖5所示，第一子域組等于如圖4所示的標準10個子域結構。第二子域組具有與第一子域組中第四到第九子域的相似的結構，而第三組具有的結構與第一組中的第六到第九子域的結構相同。
因此，如上所述，紅色和綠色顏色分量的值單獨使用第一組中的基本10個子域編碼來編碼，而藍色分量的值使用所有三組的子域。圖6示出了根據兩種可能性的視頻電平編碼示例。在圖6中，編碼字中的項“1”對應于子域激活(意味著發光)，而“0”對應于子域不激活(意味著不發光)。0到255范圍中視頻值的其它編碼字可以使用計算對應的百分比的函數分配三個部分中的視頻值來導出。當然需要舍入，并且為了優化，也要用相應的平板技術做一些試驗以便做精細的調整。
圖6中標記箭頭的線條對應于下面將要詳細分析的示例。
在這個示例中，給定視頻值為120。第一編碼(左側)為紅色和綠色顏色分量使用的編碼，第二編碼(右側)為藍色顏色分量使用的等效編碼。
例如，考慮藍色的數值120，它對應于基本的10個子域編碼中的0101101110。這個數值分為三部分74，35和11(74+35+11＝120)，這使用10個子域編碼來模擬綠色數值120的磷光體拖尾。最后，三個部分如圖7所示的形式編碼，并且獲得最終的編碼0010101110 0110110110。
因此，對于數值為120的白色象素(三種分量具有相同視頻值)得到如圖7所示的編碼。
從圖7中可以看出藍色分量的發光與綠色和紅色分量相比延遲1個子域。
在上面說明的本發明的例子中，僅僅改變藍色分量，因此磷光體拖尾贗象沒有完全得到補償，因為在紅色和綠色等離子體單元間仍有差異。
事實上，通過改變紅色分量，也能夠完全使拖尾變色(響應最慢的綠色將不得不使用第一子域組來編碼)。在這種情況下，藍色和紅色兩種分量的編碼過程將使用三個子域組，但是編碼不同。對于三個分量都具有120視頻值的例子，可以使用如圖8所示的編碼。
圖9示出了在圖2所示的白方塊在黑背景上運動的情況下，根據如圖7所示原理的補償方法的模擬情況。
在每個框中(每個表示一個象素的一個磷光體單元)，時間響應針對新的子域結構和紅色與綠色單元的磷光體拖尾來表示。綠色和紅色單元僅僅處于幀周期的開始之處，但是由于磷光體拖尾，它們看起來要更靠后，而藍色單元確實在更靠后接通和斷開。
使用這個新子域結構最后獲得的結果是無色的拖尾，如圖9所示。
下面說明本發明的第二實施例。如同在本申請的引言部分所提及的那樣，本發明可以聯同增量式驅動/編碼方案來使用，該方案中沒有使用子域編碼字，在其中，兩個激活子域之間的子域不激活，或者相反。第二實施例專用于這種增量式驅動/編碼方案。
圖10示出了與圖4相似的可能的10個子域結構但是具有不同的子域權重。根據本發明，三種子域組為產生磷光體拖尾而構造。每個組使用增量式驅動/編碼方案來編碼。這種編碼方式的特殊之處在于并非每個子域都具有擦除周期。在每個子域組的最后為前面所有的子域執行擦除操作。增量式驅動/編碼方案具有的最大優點是能完全抑制動態偽輪廓效應。另一方面，因為從0到255的全部視頻電平范圍的子域編碼字急劇減少，它的缺點是具有較差的灰度描述。在10個子域結構中僅僅11個子域編碼字允許包含零。要詳細了解增量式子域驅動/編碼，可以參考EP-A-0 952 569和另一個專利號為EP 00403366.8的歐洲專利申請。
圖11顯示包括額外兩個子域組的子域結構。要提及的是僅僅在在第一組中單獨保持權重的降序。實驗表明，如果這個規則不保留在第二和第三子域組，在這個實施例中可能會獲得更好的結果。
圖12在左側表示根據增量式編碼的允許編碼字，在右側表示與磷光體拖尾模擬編碼字相對應的變換。在這種情況下，該表是完整的。左側的編碼字用于驅動紅色和綠色等離子體單元。右側的等效編碼字用于驅動給定的藍色等離子體單元。
作為一個示例，我們考慮藍色分量的130視頻值，它在10個子域編碼(33+28+24+19+14+8+4＝130)中與0001111111相對應。這個值分為三部分69，48和13(69+48+13＝130)，這使用10個子域編碼來模擬值為130的綠色磷光體拖尾。最后，我們得到編碼0000011111001111 0111(24+19+14+8+4＝69；31+5+6+4＝48；4+5+4＝13)。
因此，對于三種分量都為相同值130的白色象素，獲得的編碼字如圖13所示。有此圖可以明顯看出藍色等離子體單元被激活，與紅色和綠色等離子體單元相比延遲了兩個子域。通過激活第二和第三子域組中的等離子體單元，可以人為地保持藍色等離子體的余輝，在所述第二和第三子域組中，紅色和綠色等離子體單元保持不激活。
圖14示出了本發明的電路實現。第一幀Fn的輸入R，G，B視頻數據向前送入幀存儲器10和可選擇的圖象分析部分11。圖象分析部分11分析幀存儲器10中的圖象。如果圖象分析部分11輸出圖象具有多個臨界過渡(critical transition)，則圖象分析部分11將子域編碼過程從標準編碼切換到磷光體拖尾補償編碼。為此目的，在子域編碼部分13中記錄不同的編碼表。
圖象分析部分11包括邊緣檢測單元。由已有技術可知邊緣檢測算法是公知的。例如在EP-A-0 913 994中描述了一種算法，用它可以很容易檢測象素是否處于水平過渡。這個算法在該專利申請中用于郵筒檢測，但是它也可以用于修改形式的邊緣檢測。
圖象分析要占用一些處理時間，而這造成需要另一個幀存儲器12，用這個幀存儲器12進行子域編碼處理，同時圖象分析部分11分析幀存儲器10中的圖象。幀存儲器12中的R，G和B分量向前送入在控制單元16的控制下執行子域編碼的子域編碼單元13。子域編碼字存儲在存儲器14中。外部的控制單元16還控制讀取和寫入這個存儲單元。外部的控制單元16也產生控制單元10到12(為示出)的定時信號。對于等離子體板的尋址，子域編碼字從存儲裝置中讀出，并且某一行的所有子域編碼字被集合在一起，以便產生一個非常長的子域編碼，其用于行方式(linewise)的PDP尋址。這在串行并行轉換器15中執行。控制單元16產生PDP控制的所有掃描和保持脈沖。其接收基準定時的水平和垂直同步信號。等離子體顯示板的參考數字是17。
本發明的一般想法(將幀周期分成子周期，以便減少不同顏色之間的時間響應差異)可以用于所有三種顏色有不同時間響應并且使用子域來發光(脈寬調制)的顯示中。
權利要求
1.一種處理顯示在顯示裝置(17)上的視頻圖像數據的方法，所述的顯示裝置(17)具有至少兩種時間響應不同的發光單元，第一種發光單元具有第一時間響應，而第二發光單元具有第二時間響應，其中第一時間響應低于第二時間響應。所述方法包括以下步驟使用子域組成的時間脈沖來驅動幀周期中的每個發光單元，其特征在于，形成驅動至少第一種發光單元的第一子域組，形成驅動第二發光單元的第二子域組，和在一個幀周期內將第二子域組放在第一子域組之后。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于具有附加步驟，用來形成驅動第二種發光單元的至少第三子域組，以便使用至少第二和第三子域組來驅動第二種發光單元。
3.根據權利要求1或者2所述的方法，其特征在于，第二種發光單元也由第一子域組驅動。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在驅動第一和第二種發光單元的相同視頻值給定的情況下，第一子域組中的第二種發光單元比第一種發光單元稍后激活。
5.根據權利要求1到4中任何一項權利要求所述的方法，其特征在于每個子域都具有分配的子域權重，所述的子域權重決定產生時間脈沖的持續時間，并且組中的子域按照子域權重降序排列。
6.根據權利要求1到5中任何一項權利要求所述的方法，其特征在于第一種發光單元是紅色和綠色磷光體單元，而第二種發光單元是藍色磷光體單元，或者第一種發光單元是綠色磷光體單元，而第二種發光單元是紅色和藍色磷光體單元。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于第一子域組用于驅動紅色，綠色和藍色磷光體單元，而第二或者第三子域組用于驅動藍色和/或紅色磷光體單元。
8.一種處理顯示在顯示裝置(17)上的視頻圖像數據的設備，所述的顯示裝置(17)具有至少兩種時間響應不同的發光單元，第一種發光單元具有第一時間響應，而第二發光單元具有第二時間響應，其中第一時間響應低于第二時間響應，其具有使用小脈沖驅動子域中的發光單元的驅動控制裝置(16)，每個子域都具有決定產生時間脈沖的持續時間的子域權重，將子域編碼字分配給顏色分量的輸入視頻值的子域編碼裝置(13)，子域編碼字決定在哪一個子域中發光單元將被激活，其特征在于，驅動控制裝置(16)組織幀周期中至少兩個子域組的子域并且所述子域編碼裝置(13)用來決定驅動第一種發光單元的第一子域編碼字和驅動第二種發光單元的第二子域編碼字，其中，有了第一種發光單元的子域編碼字，就可以僅僅使用屬于第一組的子域來激活，并且有了第二種發光單元的編碼字，就可以使用第二子域組中的子域來激活。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，驅動控制裝置(16)組織至少三組子域中的子域，并且子域編碼裝置(13)決定驅動第二種發光單元的子域編碼字，有了它，就可以使用至少第二和第三子域組中的子域來激活。
10.根據權利要求8或者9所述的裝置，其特征在于，子域編碼裝置(13)決定驅動第二種發光單元的子域編碼字，有了它，也可以使用第一子域組中的子域來激活。
11.根據權利要求8到10中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于，在驅動第一和第二種發光單元的相同視頻值給定的情況下，子域編碼裝置(13)向第二種發光單元分配子域編碼，有了它，在第一子域組中的激活就可以比使用分配給第一種發光單元的相應子域編碼字的激活稍后進行。
12.根據權利要求8到11中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于，它集成在等離子體顯示裝置中，或者集成在可與等離子體顯示裝置連接的盒子中。
全文摘要
可以使用信號處理裝置而非運動估計器來減少等離子體顯示板(17)的磷光體單元時間響應之間的差異。因此，在一個幀周期中一個接一個設置的至少兩個子域組中重新組織驅動發光單元的子域。時間響應長的發光單元由第一組的子域驅動，而時間響應短的發光單元由第二組的子域驅動。因此，減少了磷光體拖尾效應。
文檔編號G09G3/28GK1407523SQ02128
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月9日 優先權日2001年8月23日
發明者塞巴斯蒂安·魏特布里希, 塞德里克·泰博, 阿克塞克·格茨基 申請人:湯姆森許可貿易公司