經由連續模板平均化的減輕噪聲的多級隨機抖動技術的制作方法

專利名稱：經由連續模板平均化的減輕噪聲的多級隨機抖動技術的制作方法
技術領域：
本發明的領域涉及具有用于像素中的每一者的經量化顯示特性的顯示器，且更特 定來說，涉及改進顯示器的表觀分辨率的顯示方法。本發明大體上還涉及光學MEMS裝置， 且具體來說涉及雙穩態顯示器。
背景技術：
電子顯示器的功能為產生分級的強度變化或灰度級，不管所述電子顯示器是單色 顯示器還是彩色顯示器或不管其是自發光型還是反射型。高質量再現復雜圖形圖像以及靜 態和動態圖畫圖像兩者需要大量灰度級。另外，彩色再生和平滑著色(smooth shading)受 益于每一原色顯示通道的相對高的強度分辨率。“真彩色”成像的實際標準為每原色8個位 或跨越三(RGB)原色通道而分配的總共24個位。然而，重要的是認識到，最終確定顯示圖 像質量的是這些位的所感知表示或有效分辨率(產生有效強度分辨率)而并非僅為其尋址 能力。雙穩態顯示技術提出對產生具有高質量灰度等級的顯示器的獨特挑戰。這些挑戰 由像素運算的雙穩態性和二元性引起，此要求經由尋址技術來進行灰度級的合成。此外，歸 因于基本運算約束和對灰度和色彩兩者的高級合成的需要，高像素密度裝置常常限于相對 低的時間幀速率。這些挑戰和約束強調對空間灰度級合成的新穎和有效方法的需要。

發明內容
本發明的系統、方法和裝置各自具有若干方面，其單一方面并非僅對其所要的屬 性負責。在不限制本發明的范圍的情況下，現將簡要論述其更顯著特征。在考慮此論述后， 且尤其在閱讀標題為“具體實施方式
”的章節后，將理解本發明的特征如何提供優于其它顯 示裝置的優點。—個方面為一種在顯示器上顯示第一圖像的方法。所述方法包括根據第一空間 抖動模板產生第一圖像的第一版本；根據第二空間抖動模板產生第一圖像的第二版本，所 述第二模板與所述第一模板不同；以及通過在顯示器上連續地顯示第一圖像的第一版本和 第二版本來顯示第一圖像。另一方面為一種在具有原始分辨率的顯示器上顯示第一圖像的方法，所述方法包 括根據第一模板產生第一圖像的第一版本；根據第二模板產生第一圖像的第二版本，所 述第二模板與所述第一模板不同；以及顯示第一圖像的第一版本和第二版本以使得第一圖 像的有效分辨率高于顯示器的原始分辨率。


圖1為描繪雙穩態顯示器的一個實施例的一部分的等角視圖，所述雙穩態顯示器 為干涉式調制器顯示器，其中第一干涉式調制器的可移動反射層處于經松弛位置且第二干 涉式調制器的可移動反射層處于經激活位置。圖2為圖1的雙穩態顯示器的一個實施例的可移動鏡射位置對所施加電壓的圖表。圖3A和圖3B為說明包含雙穩態顯示器的視覺顯示裝置的一個實施例的系統框 圖。圖4為一個實施例的框圖。圖5為一實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式以下詳細描述是針對本發明的某些特定實施例。然而，本發明可以眾多不同方式 來體現。在此描述中，參看諸圖，圖式中始終以相同標號表示相同部分。如將從以下描述顯 而易見，可在經配置以顯示圖像(無論是運動圖像(例如，視頻)還是靜止圖像(例如，靜 態圖像)，且無論是文本圖像還是圖形圖像)的任何裝置中實施所述實施例。更特定來說， 預期所述實施例可實施于例如(但不限于)以下各者的多種電子裝置中或與其相關聯而實 施移動電話、無線裝置、個人數據助理(PDA)、手持式或便攜式計算機、GPS接收器/導航 器、相機、MP3播放器、錄像機、游戲控制臺、手表、鐘表、計算器、電視監視器、平板顯示器、計 算機監視器、自動顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛艙控制器和/或顯示器、相機視圖 顯示器(例如，車輛中的后視相機的顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標記、投影儀、建筑 結構、封裝和美學結構(例如，一件珠寶上的圖像顯示)。與本文中所描述的MEMS裝置結構 類似的MEMS裝置還可用于例如電子開關裝置的非顯示器應用中。更特定來說，本發明的實施例涉及具有用于像素中的每一者的經量化顯示特性的 顯示器，且涉及用所述顯示器來顯示圖像的方法。所述顯示器和方法涉及在空間上和時間 上抖動圖像，以使得顯示器的有效分辨率高于顯示器的原始空間分辨率(受像素大小和間 距影響)和原始強度分辨率(受像素中的每一者的量化級數目影響)的結果。在圖1中展示具有亮度的若干量化級的顯示元件的實例，圖1說明包含干涉式 MEMS顯示元件的雙穩態顯示器的實施例。在這些裝置中，像素處于明亮狀態或黑暗狀態。 在明亮(“經松弛”或“打開”)狀態下，顯示元件向用戶反射大部分的入射可見光。當在黑 暗(“經激活”或“關閉”)狀態時，所述顯示元件向用戶反射極少的入射可見光。視實施例 而定，可顛倒“接通”和“斷開”狀態的光反射性質。MEMS像素可經配置以主要在所選色彩 下反射，從而允許除黑色和白色外的彩色顯示。圖1為描繪視覺顯示器的一系列像素中的兩個鄰近像素的等角視圖，其中每一像 素包含一 MEMS干涉式調制器。在一個實施例中，反射層中的一者可在兩個位置之間移動。 在第一位置(在本文中被稱為經松弛位置)中，可移動反射層位于距固定的部分反射層相 對大的距離處。在第二位置(在本文中被稱為經激活位置)中，可移動反射層經定位成更 緊密地鄰近于所述部分反射層。從所述兩個層反射的入射光視可移動反射層的位置而相長 地或相消地干涉，從而針對每一像素產生總體反射或非反射狀態。
圖1中的像素陣列的所描繪部分包括兩個鄰近像素12a與12b。在左邊的像素12a 中，可移動反射層14a經說明為處于距光學堆疊16a—預定距離的經松弛位置中，所述光學 堆疊16a包括部分反射層。在右邊的像素12b中，可移動反射層14b經說明為處于鄰近于 光學堆疊16b的經激活位置中。在無所施加電壓的情況下，間隙19保留于可移動反射層14a與光學堆疊16a之 間，如通過像素12a所說明，其中可移動反射層14a處于機械松弛狀態。然而，當將電位 (電壓)差施加到所選行和列時，在對應像素處的行和列電極的交叉處形成的電容器變得 帶電，且靜電力將電極拉在一起。如果電壓足夠高，則可移動反射層14變形且被迫抵靠光 學堆疊16。如通過圖1中的右邊的經激活像素12b所說明，光學堆疊16內的介電層(未在 此圖中說明)可防止短路且控制層14與層16之間的間隔距離。不管所施加的電位差的極 性如何，行為均為類似的。因為像素12a和12b穩定處于所展示的狀態中的任一者中，所以 所述像素被認為是雙穩態的且相應地具有對應于兩種穩定狀態中的每一者的選擇性光反 射性特性。因此，顯示器具有對應于兩種穩定狀態的原始強度分辨率和對應于像素的間距 的原始空間分辨率。圖2說明用于在雙穩態顯示器中使用干涉式調制器的陣列的一個過程。對于MEMS干涉式調制器來說，行/列激活協議可利用如圖2中所說明的這些裝置 的滯后性質。干涉式調制器可能需要(例如)10伏電位差來使可移動層從經松弛狀態變形 到經激活狀態。然而，當電壓從那個值降低時，可移動層隨著電壓下降回到10伏以下而維 持其狀態。在圖2的實施例中，可移動層直到電壓下降到2伏以下才完全松弛。因此，存在 一電壓范圍(在圖2中所說明的實例中為約3V到7V)，在所述范圍內存在所施加電壓窗， 裝置在所述窗內穩定處于經松弛或經激活狀態。在本文中將此窗稱為“滯后窗”或“穩定 窗”。對于具有圖2的滯后特性的顯示陣列來說，可設計行/列激活協議，以使得在行選通 期間，使所選通的行中待激活的像素暴露于約10伏的電壓差，且使待松弛的像素暴露于接 近零伏的電壓差。在選通后，使像素暴露于穩定狀態或約5伏的偏壓差，以使得其保持處于 行選通將其置于的任何狀態中。在此實例中，在被寫入后，每一像素經歷3伏到7伏的“穩 定窗”內的電位差。此特征使圖1中所說明的像素設計在相同所施加電壓條件下穩定處于 經激活或經松弛的預先存在的狀態。因為干涉式調制器的每一像素(不管處于經激活狀態 還是經松弛狀態)實質上為由固定和移動反射層形成的電容器，所以可在滯后窗內的電壓 下保持此穩定狀態而幾乎無功率耗散。圖3A和圖3B為說明顯示裝置40的一實施例的系統框圖，其中雙穩態顯示元件 (例如，圖1的像素12a和12b)可與驅動電路一起使用，所述驅動電路經配置以在空間上和 時間上抖動圖像，以使得顯示器的有效分辨率高于顯示器的原始空間分辨率和強度分辨率 的結果。顯示裝置40可為(例如)蜂窩式電話或移動電話。然而，顯示裝置40的相同組 件或其變化還說明各種類型的顯示裝置，例如電視和便攜式媒體播放器。顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器44、輸入裝置48和麥克風 46。外殼41大體上由多種制造過程中的任一者形成，包括注射模制和真空成形。另外，外 殼41可由多種材料中的任一者制成，所述材料包括(但不限于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和 陶瓷，或其組合。在一個實施例中，外殼41包括可與具不同色彩或含有不同標志、圖片或符 號的其它可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。
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顯示裝置40的顯示器30可為多種顯示器中的任一者，包括如本文中所描述的雙 穩態顯示器。在一些實施例中，顯示器30包括平板顯示器，例如上文所描述的等離子體、 EL、OLED, STN IXD或TFT IXD ；或非平板顯示器，例如CRT或其它管裝置。然而，出于描述 某些方面的目的，顯示器30包括干涉式調制器顯示器。在圖3B中示意地說明顯示裝置40的一個實施例的組件。所說明的顯示裝置40 包括外殼41且可包括至少部分被封閉于其中的額外組件。舉例來說，在一個實施例中，顯 示裝置40包括網絡接口 27，網絡接口 27包括耦合到收發器47的天線43。收發器47連接 到處理器21，處理器21連接到調節硬件52。調節硬件52可經配置以調節信號(例如，對 信號進行濾波)。調節硬件52連接到揚聲器45和麥克風46。處理器21還連接到輸入裝 置48和驅動器控制器29。驅動器控制器29耦合到幀緩沖器28且耦合到陣列驅動器22， 陣列驅動器22又耦合到顯示陣列30。電源50將電力提供到如由特定顯示裝置40設計所 需的所有組件。網絡接口 27包括天線43和收發器47，使得顯示裝置40可經由網絡與一個或一 個以上裝置通信。在一個實施例中，網絡接口 27還可具有某些處理能力以減輕對處理器 21的要求。天線43為用于發射和接收信號的任何天線。在一個實施例中，所述天線根據 IEEE 802. 11標準(包括IEEE 802. 11(a)、(b)或(g))來發射和接收RF信號。在另一實 施例中，所述天線根據藍牙(BLUETOOTH)標準來發射和接收RF信號。在蜂窩式電話的情況 下，天線經設計以接收CDMA、GSM、AMPS、W-CDMA或用以在無線手機網絡中進行通信的其它 已知信號。收發器47預處理從天線43接收的信號，使得其可由處理器21接收并進一步操 縱。收發器47還處理從處理器21接收的信號，使得其可經由天線43從顯示裝置40發射。在替代實施例中，收發器47可被接收器取代。在另一替代實施例中，網絡接口 27 可被圖像源取代，圖像源可存儲或產生待發送到處理器21的圖像數據。舉例來說，圖像源 可為含有圖像數據的數字視頻光盤(DVD)或硬盤驅動器，或產生圖像數據的軟件模塊。處理器21通常控制顯示裝置40的總體操作。處理器21接收數據(例如來自網 絡接口 27或圖像源的經壓縮圖像數據)并將數據處理為原始圖像數據或處理為容易處理 為原始圖像數據的格式。處理器21接著將經處理的數據發送到驅動器控制器29或發送到 幀緩沖器28以供存儲。原始數據通常涉及識別圖像內每一位置處的圖像特征的信息。舉 例來說，此些圖像特征可包括色彩、飽和度和灰度級。在一個實施例中，處理器21包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯示裝置40的 操作。調節硬件52通常包括放大器和濾波器以用于將信號發射到揚聲器45以及用于從麥 克風46接收信號。調節硬件52可為顯示裝置40內的離散組件或可并入在處理器21或其 它組件中。輸入裝置48允許用戶控制顯示裝置40的操作。在一個實施例中，輸入裝置48包 括例如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤的小鍵盤、按鈕、開關、觸敏屏幕，或壓敏或熱敏膜。在一 個實施例中，麥克風46為用于顯示裝置40的輸入裝置。當使用麥克風46向裝置輸入數據 時，可由用戶提供用于控制顯示裝置40的操作的語音命令。在一些實施中，如上所述，控制可編程性駐留于可定位于電子顯示系統中的若干 位置中的驅動器控制器中。在一些情況下，控制可編程性駐留于陣列驅動器22中。電源50可包括如此項技術中眾所周知的多種能量存儲裝置。舉例來說，在一個實
8施例中，電源50為例如鎳鎘電池或鋰離子電池等可再充電電池。在另一實施例中，電源50 為可再生能源、電容器，或包括塑料太陽能電池和太陽能電池涂料的太陽能電池。在另一實 施例中，電源50經配置以從壁式插座接收電力。電源50還可具有經配置以供應用于在大 體上恒定的電壓下驅動顯示器的電流的電源調節器。在一些實施例中，所述恒定電壓至少 部分基于參考電壓，其中可將所述恒定電壓固定于大于或小于參考電壓的電壓。驅動器控制器29采用直接來自處理器21或來自幀緩沖器28的由處理器21產生 的原始圖像數據并適當地重新格式化原始圖像數據以用于高速傳輸到陣列驅動器22。特定 來說，驅動器控制器29將原始圖像數據重新格式化成具有光柵狀格式的數據流，以使得其 具有適合于跨越顯示陣列30掃描的時間次序。接著，驅動器控制器29將經格式化的信息 發送到陣列驅動器22。盡管驅動器控制器29 (例如，LCD控制器)常常與作為獨立集成電 路(IC)的系統處理器21相關聯，但可以許多方式來實施所述控制器。所述控制器可作為 硬件嵌入于處理器21中，作為軟件嵌入于處理器21中，或以硬件與陣列驅動器22完全集 成在一起。通常，陣列驅動器22從驅動器控制器29接收經格式化的信息并將視頻數據重新 格式化成一組平行波形，所述組平行波形每秒多次地被施加到來自顯示器的χ-y像素矩陣 的數百且有時數千個引線。在一個實施例中，驅動器控制器29、陣列驅動器22和顯示陣列30適合于本文中 所描述的類型的顯示器中的任一者。舉例來說，在一個實施例中，驅動器控制器29為常規 顯示器控制器或雙穩態顯示器控制器(例如，干涉式調制器控制器)。在另一實施例中，陣 列驅動器22為常規驅動器或雙穩態顯示器驅動器(例如，干涉式調制器顯示器)。在一個 實施例中，驅動器控制器29與陣列驅動器22集成。此實施例在例如蜂窩式電話、腕表和其 它小面積顯示器等高度集成系統中是常見的。在又一實施例中，顯示陣列30為典型顯示陣 列或雙穩態顯示陣列(例如，包括干涉式調制器陣列的顯示器)。在一些實施例中，顯示陣 列30為另一顯示器類型。驅動器控制器29和陣列驅動器22中的一者或兩者可經配置以 在空間上和時間上抖動所顯示圖像，以使得顯示器的有效分辨率高于顯示器的原始空間分 辨率和強度分辨率的結果。所屬領域的技術人員將認識到，可在任何數目的硬件和/或軟件組件中且以各種 配置來實施上文所描述的架構。驅動器電路使用新穎和靈活的方法以用于在具有有限數目的原始強度等級的顯 示器上合成大量強度等級或灰度級，同時降低由所述合成過程產生的圖像噪聲的可見度。 所述方法經由對使用空間抖動模板并改變閾值模板值的空間模式而產生的圖像進行時間 平均化來組合多級隨機空間抖動與噪聲減輕。結果為對灰度級合成的解決方案，其中可在 具有對可見空間模式噪聲的最小化影響的情況下大體上增加有效強度級的數目。此些方法 可利用在顯示空間分辨率與灰度級合成之間的折衷，同時最小化空間模式噪聲或可損害顯 示圖像質量的其它假影的引入。空間抖動為一種以空間區域(或空間分辨率)交換強度(或灰度級)分辨率的方 法。所述方法由多種技術組成，所述技術增加具有有限數目的原始灰度級和/或色彩的裝 置的“所感知”灰度級和/或色彩的有效數目。這些方法利用人類視覺系統(HVS)的有限 空間分辨率以及HVS對比敏感度中的限制(尤其在高空間頻率下)。空間抖動起源為一種用于雙級打印技術中的灰度級合成的啟用技術，且目前以一種形式或另一形式實施于大多 數打印裝置和應用中。因為所述方法可向具有高空間分辨率和有限原始灰度能力的成像裝 置提供優良的圖像質量，所以所述方法已用于單色和彩色矩陣顯示裝置兩者中。用于空間抖動的技術可分為兩種主要類別點處理方法和鄰域運算方法。點處理方法獨立于導致顯示器和視頻應用的良好計算效率的圖像和像素鄰域。用 于空間抖動的最顯著點處理技術中的一些為噪聲編碼、有序抖動和隨機模式抖動。噪聲編 碼由以下各者組成將隨機值加到多級像素輸入值；接著進行閾值運算以確定最終像素輸 出值。盡管在增加有效灰度級數目的過程中有效，但噪聲編碼產生具有“白噪聲”特性的空 間模式并由于噪聲信號中的低空間頻率而導致可見顆粒性。有序抖動為一族技術，其中在預界定的X乘Y像素區域內的數目的固定模式確定 在閾值運算之前啟動像素的次序或模式。有序抖動的兩個最顯著變型為叢集點抖動和分散 點抖動。其可提供良好結果，但傾向于產生與圖像結構相互作用或沖擊的可見的周期性空 間假影。隨機模式抖動與有序抖動類似，但空間抖動模板的隨機模式產生“藍噪聲”特性與 最小空間假影和合意外觀。由錯誤擴散技術代表依賴于鄰域運算的空間抖動方法。在此技術中，圖像相依 像素灰度級錯誤分布或擴散于局部像素鄰域上。錯誤擴散為有效的空間抖動方法，與隨 機模式抖動相似，錯誤擴散導致具有“藍噪聲”特性和最小空間或結構假影的空間抖動模 式。錯誤擴散的缺點在于，所述方法為圖像相依且計算密集的且還傾向于產生被稱為“龜裂 (worming)假影”的特殊可見缺陷。歸因于運算的計算密集性和圖像相依性，錯誤擴散一般 不順應實時顯示運算。多級隨機模式抖動為一種針對具有有限原始灰度能力的電子顯示器進行灰度級 合成的略微有效的方法。所述技術使用具有某些隨機特性的抖動模板來產生所顯示圖像的 經抖動版本。所述抖動模板的隨機特性是由其中創建抖動模式的過程產生。用于產生具有 “藍噪聲”特性的隨機抖動模式的兩種方法為藍噪聲掩蔽方法與空隙和叢集方法。藍噪聲掩 蔽方法是基于頻域法，而空隙和叢集方法依賴于空間域運算。抖動模板產生的空隙和叢集 方法依賴于空間域中的圓周卷積。此導致創建小隨機模板的能力，所述小隨機模板可經無 縫地平鋪瓦片以填充所顯示圖像的圖像空間。盡管多級隨機模式抖動可使得改進具有有限原始灰度能力的顯示器的圖像質量， 但仍存在由空間抖動模式造成的殘留表觀顆粒性的問題。此殘留顆粒性在最黑暗合成等級 陰影中且在顯示器具有相對小的原始灰度級數目(例如，3個位或8個級)的情況下最可 見。為了克服此限制，可使用改進型多級隨機抖動方法。所述方法經由對一系列經模 板抖動圖像(其中經合成的灰度級是由不同隨機抖動模板產生)進行時間平均化來減輕殘 留模式噪聲。通過利用人類視覺系統(HVS)的有限時間分辨率而實現時間平均化。連續快 速地顯示圖像的多個版本，以使得對觀測者來說，所述圖像的多個版本如同單一圖像一樣 顯現。對于觀測者來說，任何像素處的強度為所有所顯示版本的平均強度。因此，觀測者感 知到實際顯示的灰度級之間的灰度級。舉例來說，單色顯示器可具有各自接通或斷開的像素，其中每一像素的數據為一個位。可用兩個不同模板來創建圖像的兩個版本。可連續快速地顯示所述版本中的每一者， 以使得所述兩個圖像如同單一圖像一樣顯現。在兩個圖像中均為斷開的那些像素將向觀測 者顯現黑暗，而在兩個圖像中均為接通的那些像素將向觀測者顯現最大亮度。然而，在一個 版本中為接通且在另一版本中為斷開的那些像素將以約一半的最大亮度顯現。因此，觀測 者感知到跨越圖像的較平滑灰度級。可使用表示待對源圖像的每一像素執行的數學運算的模板來產生圖像的多個版 本。在視頻的情況下，不同類型的模板對所顯示圖像的空間噪聲且對一系列所顯示圖像的 時間噪聲具有各種效應。因此，當確定供使用的模板時，可考慮對噪聲的效應。某些實施例使用多級隨機抖動模板，所述模板經由對若干系列的經抖動圖像版本 進行時間平均化來減輕殘留模式噪聲。如圖4中所說明，一個實施例的框圖展示一種多級 空間抖動方法，其中用不同抖動模板產生一系列經抖動圖像版本。因為所述抖動模板中的 每一者將導致不同噪聲或顆粒模式，所以當這些版本在時間上經平均化時，結果將為模式 噪聲的減少或信噪比的增加。如所展示，對于每一版本來說，根據標準化的抖動模板D[x' ,y']運算輸入圖像 IL[x, y]，從而創建圖像的經抖動版本S[x，y]。在此實施例中，圖像的經抖動版本S[x，y] 經量化以創建輸出圖像0L[x，y]。結果為輸入圖像IL[x，y]的一系列N個版本，其中用不 同模板產生每一版本。以N個版本的序列顯示最終輸出圖像、連續快速地顯示所述N個版 本以使得所述版本在時間上經平均化。在一些實施例中，可重復地顯示所述版本序列。在 一些實施例中，可在重顯示序列之間更改序列的次序。如果將不相關的隨機模板使用于連續幀上，則信噪比隨經平均化的經抖動圖像數 目的平方根而增加。可根據應用和圖像質量要求使用從2直到N的可變數目的模板。還有 可能利用彼此具有數學關系的經預計算的相關模板。所述模板可使用較小數目的在時間上 經平均化的幀來增加圖像的信噪比。所述組模板的一個實例為使用若干對隨機模板，其中 每一像素位置處的閾值是彼此的倒數。所述方法可容易應用于多種顯示技術，例如用于直觀式應用和投影應用兩者中。 結果為對灰度級合成的高度有效的解決方案，其中在具有高圖像信噪比的情況下大體上增 加有效強度級的數目。圖5為說明顯示圖像的方法100的一實施例的流程圖。所述方法包括接收數據； 基于所接收的數據而產生圖像的第一版本和第二版本；以及通過連續地顯示所述第一版本 和第二版本來顯示圖像。在步驟110中，接收表示圖像的數據。所述數據具有與其相關聯的某一量化。舉 例來說，所述數據可具有24個位、每8個位用于單一像素的三種色彩。還可使用其它數據 格式。如下文所描述，如果必要，則將數據轉換成可經進一步操縱的格式。在步驟120和步驟130中，基于步驟110中所接收的數據而產生圖像的第一版本 和第二版本。可根據空間抖動模板而修改步驟110中所接收的用于每一像素的數據。分別 基于第一模板和第二模板而產生第一版本和第二版本，其中所述第一模板與所述第二模板 是不同的。在一些實施例中，所述第一模板和第二模板在算法上相關。在一些實施例中，針對像素的每一分量使用一單獨模板。舉例來說，可基于用于像 素的色彩分量中的每一者的模板而將一值加到那個分量的數據集。
在步驟140中，通過連續地顯示圖像的第一版本和第二版本來顯示圖像，以便在 時間上平均化所述第一版本和第二版本。在一些實施例中，所述圖像為靜態圖像，且可重復 顯示所述圖像的第一版本和第二版本并持續所述圖像待展示于顯示器上的整段時間。可以 同一次序重復展示第一版本和第二版本，或可更改所述次序。在一些實施例中，產生并顯示 圖像的兩個以上版本。在一些實施例中，隨機地或偽隨機地確定接下來將顯示版本中的哪 一者。在一些實施例中，確定并重復顯示版本中的全部或一些的序列，其中有時可改變所述 序列。在一些實施例中，圖像為一系列圖像的部分，例如，所述一系列圖像協同地形成一 視頻流。在此些實施例中，如果顯示器的幀速率為每秒30幀，則可在約1/30秒內顯示每 一幀圖像。因此，在用于圖像的1/30秒期間，每一圖像的第一版本和第二版本可各自顯示 1/30秒的約一半。在一些實施例中，幀速率是不同的，且在一些實施例中，在幀周期期間顯 示兩個以上版本。在一些實施例中，所有幀使用相同抖動模板來產生幀的圖像的多個版本。或者，不 同模板可用于連續幀圖像。舉例來說，第一幀可使用抖動模板1和抖動模板2來產生幀的 圖像的第一版本和第二版本，且下一幀可使用模板1和模板2中的任一者或兩者，或可使用 額外模板3和額外模板4中的任一者或兩者。在一些實施例中，通過僅顯示每一圖像的一個版本來顯示若干系列的圖像中的每 一者。為了創建每一圖像的一個版本，可使用多個模板中的一者，以使得使用不同模板來創 建在時間上鄰近的圖像的版本。因為在時間上鄰近的圖像常常為類似的，所以使用不同模 板來創建圖像中的每一者的經抖動版本將導致外觀改進，這類似于上文所論述的在將每一 圖像顯示為多個經抖動版本的情況下的外觀改進。盡管上文的詳細描述已展示、描述且指出應用于各種實施例的新穎特征，但將理 解，所屬領域的技術人員可在不偏離本發明的精神的情況下對所說明的裝置或過程的形式 和細節作出各種省略、取代和改變。如將認識到，由于一些特征可與其它特征分開使用或實 踐，所以本發明可在不提供本文中所陳述的所有特征和益處的形式內體現。
權利要求
一種在顯示器上顯示第一圖像的方法，所述方法包含根據第一空間抖動模板而產生所述第一圖像的第一版本；根據第二空間抖動模板而產生所述第一圖像的第二版本，所述第二模板與所述第一模板不同；以及通過在所述顯示器上連續地顯示所述第一圖像的所述第一版本和第二版本來顯示所述第一圖像。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述顯示器具有原始強度分辨率且以高于所述顯 示器的所述原始強度分辨率的有效強度分辨率來顯示所述第一圖像。
3.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含根據一個或一個以上額外空間抖動模板而產生所述第一圖像的一個或一個以上額外 版本；以及在所述顯示器上連續地顯示所述第一版本、第二版本和額外版本。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述顯示器具有原始強度分辨率且以部分基于所 述第一圖像的所顯示版本的數目的有效強度分辨率來顯示所述第一圖像。
5.根據權利要求3所述的方法，其中所述額外模板中的至少一者等同于所述第一模板 和第二模板中的一者。
6.根據權利要求1所述的方法，其中由一系列數據集表示所述第一圖像，每一數據集 表示所述第一圖像的一像素，且產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本包含分別 根據所述第一模板和第二模板來修改所述數據集中的一者或一者以上。
7.根據權利要求6所述的方法，其中產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本進 一步包含給所述數據集中的一者或一者以上設定閾值。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一圖像大體上為單色的。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一圖像包含兩個或兩個以上色彩分量。
10.根據權利要求9所述的方法，其中針對所述色彩分量中的每一者而產生所述第一 圖像的所述第一版本和第二版本。
11.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含根據第三模板而產生第二圖像的第一版本；根據第四模板而產生所述第二圖像的第二版本；以及在顯示所述第一圖像的所述第一版本和第二版本之后顯示所述第二圖像的所述第一 版本和第二版本。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一空間抖動模板和第二空間抖動模板中 的至少一者包含多個平鋪瓦片式隨機模板。
13.根據權利要求1所述的方法，其中產生所述第一空間抖動模板和第二空間抖動模 板以使彼此具有一數學關系。
14.根據權利要求13所述的方法，其中由于所述數學關系，所述第一空間抖動模板和 第二空間抖動模板經配置以減少圖像噪聲。
15.根據權利要求13所述的方法，其中所述第一空間抖動模板和第二空間抖動模板包 含用于每一像素的閾值，所述第一模板的所述像素中的每一者對應于所述第二模板的所述 像素中的一者，且其中所述第一模板中的至少一些像素的所述閾值是所述第二模板中的所述對應像素的所述閾值的倒數。
16.一種在具有原始強度分辨率的顯示器上顯示第一圖像的方法，所述方法包含根據第一模板而產生所述第一圖像的第一版本；根據第二模板而產生所述第一圖像的第二版本，所述第二模板與所述第一模板不同；以及顯示所述第一圖像的所述第一版本和第二版本，以使得所述第一圖像的有效分辨率高 于所述顯示器的所述原始強度分辨率。
17.根據權利要求16所述的方法，其進一步包含根據一個或一個以上額外模板而產生所述第一圖像的一個或一個以上額外版本；以及顯示所述額外版本以提供對所述有效分辨率的進一步改進。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述額外模板中的至少一者大體上與所述第一 模板和第二模板中的一者相同。
19.根據權利要求16所述的方法，其中由一系列數據集表示所述第一圖像，每一數據 集表示所述第一圖像的一像素，且其中產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本包 含分別根據所述第一模板和第二模板來修改所述數據集中的一者或一者以上。
20.根據權利要求16所述的方法，其中產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本 進一步包含給所述數據集中的一者或一者以上設定閾值。
21.根據權利要求16所述的方法，其中連續地顯示所述第一版本和第二版本。
22.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一圖像大體上為單色的。
23.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一圖像包含兩個或兩個以上色彩分量。
24.根據權利要求23所述的方法，其中針對所述色彩分量中的每一者而產生所述第一 圖像的所述第一版本和第二版本。
25.根據權利要求16所述的方法，其進一步包含根據所述第一模板而產生第二圖像的第一版本；根據所述第二模板而產生所述第二圖像的第二版本；以及在顯示所述第一圖像的所述第一版本和第二版本之后顯示所述第二圖像的所述第一 版本和第二版本。
26.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一模板和第二模板中的至少一者包含多 個平鋪瓦片式隨機模板。
27.一種模式噪聲減輕方法，所述方法包含在時間上平均化使用不同空間抖動模板而 產生的在空間上抖動的圖像。
28.根據權利要求27所述的方法，其中在時間上平均化所述圖像包含在顯示器上連 續地產生并顯示圖像的第一版本和第二版本。
29.根據權利要求28所述的方法，其中由一系列數據集表示所述圖像，每一數據集表 示所述第一圖像的一像素，且產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本包含分別根 據所述第一模板和第二模板來修改所述數據集中的一者或一者以上。
30.根據權利要求29所述的方法，其中產生所述第一圖像的所述第一版本和第二版本 進一步包含給所述數據集中的一者或一者以上設定閾值。
31.根據權利要求27所述的方法，其中所述顯示器具有原始強度分辨率，且以高于所述顯示器的所述原始強度分辨率的有效分辨率來顯示圖像。
32.根據權利要求27所述的方法，其中所述空間抖動模板中的至少一者包含多個平鋪 瓦片式隨機模板。
33.一種顯示陣列驅動器和控制器電路，其經配置以在時間上平均化使用不同空間抖 動模板而產生的在空間上抖動的圖像。
34.根據權利要求33所述的顯示驅動器和控制器電路，其中所述驅動器和控制器電路 經配置以循序地輸出使用不同空間抖動模板而產生的同一圖像的不同版本。
35.根據權利要求34所述的顯示驅動器和控制器電路，其中所述顯示驅動器和控制器 電路經配置以根據第一空間抖動模板而產生所述第一圖像的第一版本；以及根據第二空間抖動模板而產生所述第一圖像的第二版本，所述第二模板與所述第一模 板不同。
36.根據權利要求35所述的顯示驅動器和控制器電路，其中所述顯示驅動器和控制器 電路經配置以根據一個或一個以上額外空間抖動模板而產生所述第一圖像的一個或一個 以上額外版本。
全文摘要
本發明揭示具有用于像素中的每一者的經量化顯示特性的顯示器和用所述顯示器來顯示圖像的方法。所述顯示器和方法涉及在空間和時間兩者上抖動的圖像，以使得所述顯示器的有效灰度級能力高于所述顯示器的原始灰度級能力的結果，所述原始灰度級能力由像素大小、間距，和所述像素中的每一者的量化級數目來界定。
文檔編號G09G3/34GK101946275SQ200980105036
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月5日 優先權日2008年2月13日
發明者珍妮弗·L·基爾, 艾倫·劉易斯, 路易斯·D·西爾弗施泰因 申請人:高通Mems科技公司