專利名稱：用于顯示圖像序列的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于顯示圖像序列的方法和設備，可以防止對圖像序列的任何未授權復制。本發明適用于任何類型的視頻投影或數字顯示設備，這些設備包括以行和列方式組織的光單元矩陣，每個光單元均用于顯示圖像像素。這些設備用于顯示包括多行和/或多列像素的圖像，其中行和/或列的數目比矩陣中光單元的行和/或列的數目少。
背景技術：
多年來，電影制片人遭受其影片的非法復制品的流通和發行的危害。這些復制品通常是在電影院中使用可攜式攝像機拍攝并制造的復制品。
為了防止對影片的非法復制，專利申請WO 99/67950中公開了一種改變電影屏幕上由投影機顯示的圖像的幀頻的方法。用于非法捕獲恒定幀頻的視頻上的投影圖像的可攜式攝像機由此受到破壞，回放非同步圖像，因此該圖像不可用。盜版者必須對可攜式攝像機進行手動或自動地重新同步，以獲得良好的圖像回放，如果投影機的幀頻頻繁變化，則盜版者通常沒有時間對可攜式攝像機進行重新同步。如果幀頻隨機變化，則他要進行重新同步更加困難。目前為止，改變幀頻已通過改變顯示設備中的行頻率或像素頻率來實現。
因為像素頻率或行頻率的增加受到顯示設備所支持的最大工作頻率的限制，所以可能限制了幀頻的變化范圍。
發明內容
本發明提出一種解決方案，該解決方案可以采用不同方式來改變幀頻。
根據本發明，提出了通過針對至少兩幅連續圖像，改變利用黑色電平(black level)尋址的光單元的行數和/或列數，來改變顯示圖像的幀頻。實際中，當在顯示設備的屏幕上顯示圖像時，屏幕的所有單元通常并非全部用于顯示該圖像；屏幕的一些行和/或列是利用黑色電平尋址的。例如在4/3格式矩陣的光單元中顯示16/9格式圖像的情況。這種格式差別導致圖像頂部和底部出現黑色線。根據本發明，對序列中至少兩幅圖像進行這種數目改變。黑色線(優選是圖像底部)數目的改變可以改變幀頻。
更具體地，本發明涉及一種在顯示設備中顯示圖像序列的方法，所述顯示設備包括以行和列形式組織的至少一個光單元矩陣，每個光單元各自用于顯示每幅圖像的圖像像素，待顯示的每幅圖像包括多行和/或多列像素，所述行和/或列的數目比矩陣中光單元的行和/或列的數目少，在所述方法中，為了顯示圖像，用所述圖像的對應像素的視頻數據對矩陣中光單元的行和/或列進行尋址，其中矩陣中光單元的行和/或列的數目與待顯示圖像像素的行和/或列的數目相對應，矩陣中光單元的至少一個其他行和/或列是利用黑色電平尋址的。根據本發明，利用黑色電平尋址的光單元的行數對于所述序列的至少兩幅圖像是不同的。根據第一變體，利用黑色電平尋址的光單元的列數對于所述序列的至少兩幅圖像是不同的。根據另一變體，對于所述序列的至少兩幅圖像，利用黑色電平尋址的光單元的行數和列數是不同的。
因此，所尋址的光單元的數目對于多幅圖像是變化的，這可以改變矩陣尋址時間，這樣可以改變顯示這些圖像所需的幀周期。
根據一個特定實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著序列中每幅圖像而改變。
根據作為變體的另一實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數以每n幅圖像的規則間隔改變，n大于或等于2。
根據作為變體的另一實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每m幅圖像而改變，m是隨機變化的。
優選地，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每幅圖像而進行偽隨機改變。
根據一個特定特征，利用黑色電平尋址的光單元的行數對于所述序列的至少兩幅圖像是不同的，這種改變是通過消除利用位于以視頻數據尋址的單元之后的光單元行的黑色電平進行尋址來獲得的。
本發明還涉及一種用于顯示圖像序列的設備，包括-以行和列形式組織的至少一個光單元矩陣，用于顯示所述圖像的像素，每個光單元各自用于顯示圖像像素，待顯示的每幅圖像包括多行和/或多列像素，所述行和/或列的數目比矩陣中光單元的行和/或列的數目少；-存儲器，用于存儲待顯示序列的至少一幅圖像；-控制電路，用于以所述存儲器中存儲的所述圖像像素的視頻數據對在數目上與待顯示圖像像素的行數和/或列數相對應的矩陣中光單元的行和/或列進行尋址，并利用黑色電平對矩陣中光單元的至少一個其他行和/列進行尋址。
根據本發明，對于所述序列的至少兩幅圖像，所述控制電路能夠利用黑色電平對不同數目的光單元的行進行尋址。根據第一變體，對于所述序列的至少兩幅圖像，所述控制電路能夠利用黑色電平對不同數目的光單元的列進行尋址。根據另一變體，對于所述序列的至少兩幅圖像，所述控制電路能夠利用黑色電平對不同數目的光單元的行和列進行尋址。
通過非限制性示例并參照附圖，從對以下描述的閱讀中將更好地理解本發明，附圖中-圖1圖示性地表示了根據公知尋址方法的顯示設備光單元矩陣的尋址空間；-圖2相比于圖1，圖示性地表示了根據本發明的顯示設備光單元矩陣的尋址空間；-圖3是表示本發明第一實施例的流程圖，其中對于待顯示序列的至少兩幅圖像，所尋址的單元的行數不同；
-圖4是表示本發明第二實施例的流程圖，其中對于待顯示序列的至少兩幅圖像，所尋址的單元的列數不同；-圖5是表示本發明第三實施例的流程圖，其中對于待顯示序列的至少兩幅圖像，所尋址的單元的行數和列數不同；-圖6和7圖示性地表示了實現本發明方法的第一和第二顯示設備；以及-圖8圖示性地表示了根據本發明的能夠顯示加密和壓縮視頻流的顯示系統。
具體實施例方式
本發明是在包括以行和列形式組織的光單元矩陣的顯示設備中實現的。矩陣中光單元的行和/或列的數目大于待顯示圖像中像素行和/或列的數目。下表給出了矩陣尺寸和可由該矩陣顯示的圖像尺寸的一些示例。
圖1示出了對矩陣中光單元的尋址，矩陣包括1050行每行1400個光單元。在該矩陣中顯示720×1280像素的每幅圖像。該圖更加具體地示出了矩陣單元的尋址空間和矩陣尋址空間中由待顯示圖像占據的尋址空間。該矩陣尋址空間由光單元的行和列的數目表示，在圖中以寬度為1050個單元行、長度為1400個單元列的矩形代表。圖像所占據的尋址空間由像素的行和列的數目表示，以720個像素行×1280個像素列的矩形代表。每個圖像像素由矩陣的光單元顯示。該圖還分別示出了水平和垂直同步信號H和V，該同步信號對用于對矩陣單元進行尋址的信號進行同步。該圖還示出了信號EH和EV，它們指示了期間利用待顯示視頻圖像的視頻數據(或像素)對矩陣單元進行尋址的周期。更具體地，當兩個信號EH和EV處于高電平狀態時，用待顯示圖像的視頻數據對矩陣單元進行尋址，否則，利用與黑色電平相對應的視頻電平對矩陣單元進行尋址。術語“黑色電平”應該理解為表示與通過最小輸入信號進行尋址的像素(一般是零亮度或最低限度是最小亮度的像素)相對應的圖像信號電平。傳統地，利用黑色電平對矩陣單元進行尋址時的周期被稱作垂直消隱周期(信號EV處于低電平狀態)和水平消隱周期(信號EH處于低電平狀態)。
如果更加詳細地描述圖1，水平同步信號H是包括周期開始處的脈沖PH的周期性信號。每個周期包括被稱作有效階段(active phase)的顯示階段，在該有效階段中，對圖像的行進行尋址，兩個水平消隱周期位于有效階段的任意一側。脈沖PH放置在位于有效階段之前的水平消隱周期的開始處。在圖1的示例中，在時間間隔
和[tH2，tH3]中執行兩個水平消隱周期，并在時間間隔[tH1，tH2]中應用有效階段。在有效階段[tH1，tH2]中，對矩陣的1280個單元進行尋址，以顯示圖像行的1280個像素。利用黑色電平對矩陣單元行的120(＝1400-1280)個其他單元進行尋址。
同樣，垂直同步信號V是周期性信號，這些周期中的每一個包括稱作有效階段的顯示階段，在該有效階段中，在矩陣中對整幅圖像進行尋址，兩個垂直消隱階段位于該有效階段的任意一側。在圖2的示例中，在時間間隔
和[tV2，tV3]中執行兩個垂直消隱周期，并在時間間隔[tV1，tV2]中應用有效階段。雖然為清楚起見而未示出，但是信號V的每個周期包括信號H的1050個周期。在有效階段[tV1，tV2]中，對矩陣的720行進行尋址，以顯示圖像的720行。在矩陣中，用黑色電平對330(＝1050-720)個其他單元行進行尋址。
如前所述，本發明提出了一種改變圖像顯示設備的幀頻的新穎方法。幀頻FT可以由以下公式定義 根據本發明，提出了通過改變矩陣中尋址單元的行數和/或列數來改變幀頻，更具體地，是通過改變利用黑色電平尋址的單元的行數和/或列數，以免更改顯示圖像的分辨率。為此，改變光單元的控制信號的垂直和/或水平消隱區的尺寸。
下表指示了為了獲得44Hz和52Hz之間的幀頻，矩陣中待尋址單元的總行數。為了獲得這些值，假設像素頻率為常數，且等于65MHz。
在該表中，幀頻變化間隔是1Hz，變化范圍是[44Hz，52Hz]。
下面給出了另一個表，其中幀頻變化間隔(0.5Hz)和變化范圍[46Hz，50Hz]更小。
對矩陣的1050行進行尋址以顯示720×1280像素的圖像相當于以圖像的視頻數據對矩陣的720行進行尋址，并利用黑色電平對330行進行尋址。
類似地，對矩陣的963行進行尋址以顯示720×1280像素的圖像相當于以圖像的視頻數據對矩陣的720行進行尋址，并利用黑色電平對243行進行尋址。
作為一般性規則，對矩陣的X行進行尋址以顯示720×1280像素的圖像相當于以圖像的視頻數據對矩陣的720行進行尋址，并利用黑色電平對X-720行進行尋址。
相比于圖1，圖2示出了對矩陣單元的1050行進行尋址的第一種情況(位于有效階段之后的垂直消隱周期的結束與時刻tV3相對應)，對矩陣單元的963行進行尋址的第二種情況(位于有效階段之后的垂直消隱周期的結束與時刻t’V3相對應)，以及對矩陣單元的889行進行尋址的第二種情況(位于有效階段之后的垂直消隱周期的結束與時刻t”V3相對應)。
這里未示出，但是顯而易見的是，可以改變利用黑色電平尋址的單元的列數，取代改變利用黑色電平尋址的單元的行數。
根據另一實施例，也可以同時改變以電平尋址的單元的行數和列數。
根據一個特定實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著序列的每幅圖像而改變。該行數和/或列數可以在兩個數目之間交替地變化，例如，對于第一幅圖像是1050個尋址行，對于下一幅圖像是889個尋址行，然后又是1050個尋址行，再是889個尋址行，依此類推。該數目還可以隨著每幅圖像而不同，例如1050行，接著是889行，再是963行，再是1005行，等等。
根據作為變體的另一實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數以每n幅圖像的規則間隔變化，n大于或等于2。
根據作為變體的另一實施例，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每m幅圖像而變化，m是隨機變化的。
優選地，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每幅圖像發生偽隨機變化。
根據特定特征，數目發生變化的利用黑色電平尋址的光單元的行和/或列是在以視頻數據尋址的單元之后被尋址的、利用黑色電平尋址的光單元的行和/或列。
顯然，雖然前表中未出現，但是可以產生非整數的幀頻值。在實現本發明時，只有行數必須是整數。
圖3是示出了根據本發明的對顯示設備的單元進行尋址的第一種方法的流程圖，其中所尋址單元的行數隨著序列的每幅圖像而變化。在步驟100，對于序列中的每幅當前圖像I，計算待尋址的單元的行數NL(I)。該數目等于固定行數NLref和可變行數ΔL(I)之和。可變數目ΔL(I)不同于前一圖像I-1所用的ΔL(I-1)。如前所述，數目ΔL可以隨著每幅圖像發生偽隨機變化。對行數為NL(I)的矩陣單元進行尋址，以顯示當前圖像I(步驟110)。如果圖像I不是待顯示序列的最末圖像(步驟120)，則該方法前進到下一幅圖像I+1(步驟130)，并對圖像I+1再次開始前述步驟。數目NLref是最小數目，例如，等于889行。例如，如果可尋址行的最大數目等于如圖2所示的1050行，則可變數目ΔL(I)在0到161(＝1050-889)之間。
圖4是示出了根據本發明的對顯示設備的單元進行尋址的第一種方法的流程圖，其中所尋址單元的列數隨著序列的每幅圖像而變化。在步驟200，對于序列中的每幅當前圖像I，計算待尋址的單元的列數NC(I)。該數目等于固定列數NCref和可變列數ΔC(I)之和。可變數目ΔL(I)不同于前一圖像I-1所用的ΔC(I-1)。如前所述，數目ΔC可以隨著每幅圖像發生偽隨機變化。對列數為NC(I)的矩陣單元進行尋址，以顯示當前圖像I(步驟210)。如果圖像I不是待顯示序列的最末圖像(步驟220)，則該方法前進到下一幅圖像I+1(步驟230)，并對圖像I+1再次開始前述步驟。數目NCref是最小數目，例如，等于1340列。例如，如果可尋址列的最大數目等于如圖2所示的1400列，則可變數目ΔC(I)在0到60(＝1400-1340)之間。
此外，圖5是示出了根據本發明的對顯示設備的單元進行尋址的第一種方法的流程圖，其中所尋址單元的行數和列數隨著序列的每幅圖像而變化。在步驟300，對于序列中的每幅當前圖像I，計算待尋址的單元行數NL(I)和單元列數NC(I)。數目NL(I)等于固定行數NLref和可變行數ΔL(I)之和。可變數目ΔL(I)不同于前一圖像I-1所用的ΔL(I-1)。數目NC(I)等于固定列數NCref和可變列數ΔC(I)之和。可變數目ΔL(I)不同于前一圖像I-1所用的ΔC(I-1)。如前所述，數目ΔC和ΔL可以隨著每幅圖像發生偽隨機變化。對行數為NL(I)、列數為NC(I)的矩陣單元進行尋址，以顯示當前圖像I(步驟310)。如果圖像I不是待顯示序列的最末圖像(步驟320)，則該方法前進到下一幅圖像I+1(步驟330)，并對圖像I+1再次開始前述步驟。
本發明方法在如圖6所示的顯示設備中實現。
圖6所示的顯示設備10包括-以行和列形式組織的光單元矩陣11，每個單元用于顯示圖像像素；該矩陣包括例如1050×1400個光單元；例如，它是液晶電子管(valve)或微鏡電子管；-存儲器12，用于接收視頻流，能夠存儲視頻流中包含的至少一幅圖像；-控制電路13，用于控制矩陣11和存儲器12；該電路控制以存儲器12中存儲的圖像像素的視頻電平對矩陣的一部分單元尋址，并利用黑色電平對另一部分單元尋址。
如前所述的本發明方法，即在顯示圖像序列的同時改變矩陣中所尋址的光單元數目，是由控制電路13實現的。電路13設計為改變光單元矩陣的同步信號H和/或V。要改變的同步信號E和H由控制電路13產生或由外部電路產生。
圖7示出了顯示設備10’，除了圖6中設備10的元件之外，顯示設備10’還包括與控制電路13相連的偽隨機序列產生器14。產生器14生成偽隨機噪聲序列，控制電路13使用該偽隨機噪聲序列對光單元矩陣的同步信號H和/或V進行偽隨機更改。
顯然，偽隨機噪聲序列產生器14可以結合在控制電路13中，也可以在顯示設備10或10’的外部。
圖8示出了能夠對加密和壓縮比特流形式的所接收視頻流進行處理的顯示系統。該系統包括根據圖4的與解碼器20相連的顯示設備10’。解碼器20包括頻率合成器21，用于發送具有預定頻率的電信號；同步產生器22，用于根據來源于頻率合成器21的信號，發送同步信號E和H。解碼器20還包括解密電路23和解壓電路14，用于對加密和壓縮視頻流進行解碼。解壓電路24通過頻率合成器24發送的信號而獲得同步，并發送代表顯示設備10或10’上要顯示的圖像的視頻信號。圖8中所示的每個元件均是本領域技術人員熟知的。因此，這里不再對其進行詳細描述。此外，這些圖中所述的各種元件不必對應于分離的物理單元。
顯然，本發明不限于上述實施例。
特別地，本領域技術人員可以將本發明方法應用于如下顯示設備包括光單元矩陣的顯示設備，其中光單元的數目不同；或包括多個單元矩陣的顯示設備，每種顏色一個矩陣，例如，與常規上用于數字電影的投影機3-DLP、3LCD或3-LCOS類似。雖然在此沒有描述，但是本發明還可以應用于包括等離子體單元矩陣或LCOS、OLED或SED電子管的顯示設備。
本發明不限于本說明中指示的矩陣和圖像格式。本發明可以應用于任何具有單元矩陣的顯示設備，其中單元矩陣包括的單元行數和/或列數比待顯示圖像中的像素行數和/或列數多。
權利要求
1.一種在顯示設備中顯示圖像序列的方法，所述顯示設備包括以行和列形式組織的至少一個光單元矩陣，每個光單元各自用于顯示每幅圖像的圖像像素，待顯示的每幅圖像包括多行和/或多列像素，所述行和/或列的數目比矩陣中光單元的行和/或列的數目少，在所述方法中，為了顯示圖像，利用所述圖像的對應像素的視頻數據對矩陣中光單元的行和/或列進行尋址，其中矩陣中光單元的行和/或列的數目與待顯示圖像像素的行和/或列的數目相對應，矩陣中光單元的至少一個其他行和/或列是利用黑色電平尋址的，所述方法的特征在于，對于所述序列的至少兩幅圖像，利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數是不同的。
2.根據權利要求1所述的方法，其中利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著序列中每幅圖像而改變。
3.根據權利要求1所述的方法，其中利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數以每n幅圖像的規則間隔改變，n大于或等于2。
4.根據權利要求1所述的方法，其中利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每m幅圖像而改變，m是隨機變化的。
5.根據前述權利要求之一所述的方法，其中利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數隨著每幅圖像而發生偽隨機變化。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其中利用黑色電平尋址的光單元的行數對于所述序列的至少兩幅圖像是不同的，這種改變是通過消除利用位于以視頻數據尋址的單元之后的光單元行的黑色電平進行尋址來獲得的。
7.一種用于顯示圖像序列的設備(10，10’)，包括-以行和列形式組織的至少一個光單元矩陣(11)，用于顯示所述圖像的像素，每個光單元各自用于顯示圖像像素，待顯示的每幅圖像包括多行和/或多列像素，所述行和/或列的數目比矩陣中光單元的行和/或列的數目少；-存儲器(12)，用于存儲待顯示序列的至少一幅圖像；-控制電路(13)，用于以所述存儲器中存儲的所述圖像像素的視頻數據對在數目上與待顯示圖像像素的行數和/或列數相對應的矩陣中光單元的行和/或列進行尋址，并利用黑色電平對矩陣中光單元的至少一個其他行和/列進行尋址，所述設備的特征在于，對于所述序列的至少兩幅圖像，所述控制電路(13)能夠利用黑色電平對不同數目的光單元的行和/或列進行尋址。
8.根據權利要求7所述的設備，其特征在于還包括隨機噪聲序列產生器(14)，與控制電路(13)相連，以針對所述序列的至少兩幅圖像，隨機地改變利用黑色電平尋址的光單元的行數和/或列數。
全文摘要
本發明涉及一種用于顯示圖像序列的方法和設備，可以防止對圖像序列的任何未授權復制。本發明適用于任何類型的數字顯示設備，這些設備包括光單元矩陣，光單元矩陣包括多個單元行和/或列，單元行和/或列的數目比待顯示圖像的像素行和/或列的數目大。根據本發明，為了破壞電影院中對圖像序列的非法復制，提出了通過針對序列的至少兩幅圖像，改變利用黑色電平尋址的單元行數和/或列數，從而更改所顯示圖像的幀頻。
文檔編號G09G5/00GK101083071SQ20071010636
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月28日 優先權日2006年5月31日
發明者帕特里克·莫萬, 洛朗·布隆德, 帕斯卡爾·布爾登 申請人:湯姆森許可貿易公司