專利名稱：用于改善彩色矩陣顯示器的感覺分辨率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于改善彩色矩陣顯示器的感覺分辨率的方法。本發(fā)明也涉及這樣的彩色矩陣顯示器。
彩色矩陣顯示器正日益進入市場，并被用在廣泛的應用中，既用于電視機中，也用于個人計算機監(jiān)視器和手持系統(tǒng)中。這樣的彩色矩陣顯示技術的例子為等離子體顯示板、液晶顯示器、聚合物發(fā)光顯示器、有機質發(fā)光顯示器和所謂的FIT顯示器。彩色矩陣顯示器通常在可見像素和數字驅動信號之間具有固定關系。建立這樣的矩陣顯示器的一種方式是在顯示面上安排眾多列，每個列被設置為顯示一種顏色。通過散布安排不同彩色的列，比如紅色、綠色和藍色，實現了基于列的RGB(紅綠藍)顯示器。但是，這種現有技術彩色矩陣顯示器具有的問題在于顯示器的列的總數比每行像素的總數大三倍。因此，不是所有的列被用來生成亮度信息，而清晰度印象是由亮度描繪決定的。另外，現有技術的彩色矩陣顯示器具有的問題是在將顯示的信號的處理中通常不考慮彩色子像素的位置。這種處理的一個例子是定標(scaling)。由于沒有考慮子像素的位置，所以將會出現亮度-亮度假頻(aliasing)，并且進一步，將會出現基帶信號的過濾。
在M.A.Klompenhouver，G.de Haan，R.A.Beuker的文章“Sub-pixel image scaling for color matrix displays(用于彩色矩陣顯示器的子像素定標)”SID2002，pp176-179中，公開了試圖解決這個問題的一種方法。依照該文獻，考慮子像素在屏幕上的位置，利用彩色信號的適當的相移/延遲，可以執(zhí)行定標。
但是，此現有技術解決方案具有的問題是即使基帶信號的濾波不再出現，卻未避免假頻。因此，期望一種替換解決方案，用于避免亮度-亮度假頻。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種彩色矩陣顯示器以及方法，其中避免上面提到的假頻問題，由此改善顯示器的感覺分辨率。
利用通過引言描述的方法，至少部分地實現了該目的和其它目的，該方法包括以下步驟將入射到所述像素的彩色信道信號細分為第一和第二信號分量，對所述信號分量之一應用增益系數，和隨后重新組合所述第一和第二信號分量為出射(exiting)、修正的彩色信道信號。由此，如下面將更仔細描述的，避免了最可見項的亮度假頻，并因此改善了感覺分辨率。合適地，所述第一和第二信號分量分別是低通分量和高通分量，并且最優(yōu)選地，將所述增益系數應用于所述高通分量。
另外，低通分量合適地通過低通濾波器來實現，并且高通分量通過高通濾波器來實現，所述低通和高通濾波器是互補的。最好，提供增益系數，以使增益系數同彩色信道對彩色矩陣顯示器的總亮度的貢獻成反比。該方法適合地也進一步包括以下步驟發(fā)送所述出射、修正的彩色信道信號到延遲和上升或下降抽樣塊，以提供具有合適延遲和定標的修正的彩色信道信號。例如安排延遲和上升或下降抽樣塊，以便對信號集諸如(R，G，B)信號集提供合適的延遲。
通過具有至少一個像素的彩色矩陣顯示設備也實現上面的和其它的目的，安排所述像素由應用的彩色信道信號進行控制，顯示設備具有控制單元，該控制單元包括用于將入射的彩色信號細分為第一和第二信號分量的細分單元，用于對所述分量之一應用增益系數的增益系數應用單元，和用于隨后將所述第一和第二信號分量重新組合為被用于控制所述像素的出射、修正的彩色信道信號的重新組合單元。在這種情況中，如下面將更詳細描述的，也避免了最可見項的亮度假頻，并因而改善了感覺分辨率。
在下文將參考附圖通過其優(yōu)選實施方案來描述本發(fā)明。


圖1公開了可以包括本發(fā)明的子像素移位(shift)的RGB顯示像素驅動電路的基本模型。
圖2公開了其中采用本發(fā)明的圖1中所公開的模型的一部分。
圖3公開了根據本發(fā)明的方法的基本流程圖。
圖4更詳細公開了圖2中所公開部分的一個單彩色信號(在當前情況中，R)。
下文將更詳細描述本發(fā)明的一種實施方案。選擇該實施方案以提供對問題的簡單分析，并且不應被認為是對本發(fā)明范圍的限制。
對于本發(fā)明的這個實施方案，將作出以下假設·顯示器是基于列的RGB彩色矩陣顯示器，即其中每一列包含一種彩色(在本情況中是紅色、綠色或者藍色)的顯示器。
·顯示彩色是FCC RGB基色。這個假設使得分析更清楚。
·彩色是基于列的。因此，為了分析濾波和假頻，我們只需要考慮水平軸，即一行。
·每一行有N個RGB樣本，所以顯示器有3N列。
·顯示器中使用的RGB信號依照現有技術進行了適當預處理，因此信號的相位對應于顯示位置，即顯示面上的子像素位置。
·顯示器是線性的，即不呈現灰度系數(gamma)。如果顯示器有灰度系數，則以下的分析可以視為近似的。
·輸入信號包含3N個RGB樣本。因此，需要利用3對輸入信號進行下降抽樣，以獲得顯示分辨率。這使得數學上更清楚，但是任何其它的下降抽樣因數實質上產生同樣的結論。然而，這個方法也可應用于其它的上升或者下降抽樣因數。利用所謂的多相濾波器，可以給出對于整數或者非整數抽樣因數的有效實施方案。
·FCC YUV是感知相關空間，因此將使用這些信號作為分析的基礎。
本發(fā)明的潛在思想是通過處理，將源信號的子像素放在正確的位置上，并且依照本發(fā)明，這通過子像素移位來實現。
在圖1中公開了可以被修改為包含本發(fā)明的子像素移位的基本的現有技術模型。建立該模型，以模擬三列即紅、藍、綠列的集合。該模型實質上包括三個分支，對于每個基色R、G和B，具有一個分支。將信號包{Yi，Ui，Vi}(其中Yi是數字亮度信號，而Ui和Vi是數字色差信號)輸入到模型系統(tǒng)，以便輸入到去假頻濾波塊F。由于利用因數3的下降抽樣(參見上面的假設列表)，去假頻濾波塊F限制了假頻。從去假頻濾波塊F中輸出信號{Y，U，V}，并且接著將信號{Y，U，V}輸入到公用矩陣塊M。矩陣塊被安排為將輸入信號{Y，U，V}轉換為RGB信號包{R，G，B}，并且轉換矩陣M由下面的方程式1給出。
M=101.40251-0.3443-0.714411.7730---(1)]]>
將通過上面轉換生成的{R，G，B}信號輸入到延遲和下降抽樣塊，其包括延遲塊，其中在這種情況中使信號R遭遇延遲因數D，使信號B遭遇延遲因數-D，并使信號G保持不變。此延遲被安排為補償顯示位置，即提供子像素移位。此后，{R，G，B}信號被輸入到下降抽樣塊，其中所有三個信號都利用因數3進行下降抽樣，這降低了顯示器的輸入分辨率。接下來，信號包被輸入到顯示模型塊，該顯示模型塊基本上包括被安排為利用因數3對包中的每個信號上升抽樣的上升抽樣塊以及延遲塊，其中在這種情況中使信號R遭遇延遲因數-D，使信號B遭遇延遲因數D，并使信號G保持不變。將顯示模型塊安排為模擬每一列只能以重復模式顯示一種彩色(紅色，綠色或者藍色)的事實。在顯示模型塊之后，信號被輸入到利用方程式2給出的公用逆矩陣塊M-1。
M-1=0.2990.5870.114-0.169-0.3310.50.5-0.419-0.081---(2)]]>可以說逆矩陣塊M-1形成了感知模型塊，并且從所述塊中輸出的信號包標記為{Y0，U0，V0}。
對于導致本發(fā)明的以下分析，將使用信號包{Y，U，V}作為基礎，其中{Y，U，V}＝F{Yi，Ui，Vi} (3)可以表示根據上面模型得到的數字亮度信號Y0等于Y0[z]=Y[z]+c1Y[z+2π3]+c1*Y[z-2π3]+c2U[z+2π3]+c2*U[z-2π3]+c3V[z+2π3]+c3*V[z-2π3]---()]]>
因此，得到的亮度信號Y0等于基帶輸入亮度Y加上假頻項。假頻項取決于信號Y，U，V和復常數ci。以相應的方式，如方程式4所示，得到的數字色差信號U0，V0分別等于基帶信號U和V加上任何假頻項。以方程式4中的相應方式，假頻項是假頻版本的信號Y，U和V乘以非零復常數之和。另外，應注意復常數ci的值依賴于上面的方程式(1)和(2)定義的矩陣M和M-1。
然而，已表明人眼對亮度假頻即數字亮度信號Y的假頻最敏感。特別地，可以表明由于假頻項 而引起的信號Y0的假頻最明顯。
因此，本發(fā)明基于這樣的實現，即可以以這樣的方式有效地修改上述矩陣M的作用，即假頻項 的常數變?yōu)榱?，并從而可以刪除最明顯的假頻項，改善顯示器的感覺銳度。依照本發(fā)明，這通過對每個R，G，B信道增加增益系數來實現。這詳細地顯示在圖2中，并且更詳細地顯示在圖4中(只公開一個信道(R)，但其余信道(G，B)是類似的)。圖2只公開了圖1所公開模型中標示為A的部分的修改。該模型的其它部分仍如圖1所示保持不變。在圖2所示的子系統(tǒng)中，數據包{Y，U，V}輸入到如上述的并且如方程式1定義的矩陣M中。從矩陣M中輸出{R，G，B}信號。此后，依照本發(fā)明，每一個信號(R，G或B)被分為第一分量和第二分量，即高通和低通分量。這是通過安排一個分配器(沒有明確顯示)并且隨后分別安排高通濾波器和低通濾波器(1，2)來實現的，分配器和濾波器一起構成細分單元(4)。低通濾波器和高通濾波器是互補的，即1p(z)+hp(z)＝1。為了避免改變色純度，即大區(qū)域的彩色再現，對于每個信號(R，G或B)，上述的增益系數Ci僅僅應用于高通分量(2r，2g，2b)。這是通過增益系數應用單元5來實現的，如對于信道之一在圖4中所公開的(其它信道看起來是類似的)。得到的高通分量和低通分量此后通過相加塊或重新組合單元6進行重新組合，然后將得到的信號輸出到上述的延遲和下降抽樣塊7，8。如圖2所示，對于每個信號(R，G和B)，并行進行相應處理。包括低通和高通濾波器、增益相加單元和相加塊的塊可以被稱為Y→Y假頻抑制塊或者控制單元3。選擇相應分支(R，G和B)的增益系數Ci，使得增益系數CR，CG和CB等于其對總亮度的互逆貢獻(reciprocal contribution)的三分之一。在當前情況中(參見方程式1)，這得到
CR=13·10.299CG=13·10.587CB=13·10.114---(5)]]>應注意到，在圖1所示的模型中，線性時間不變塊的順序可以改變。例如，去假頻濾波塊F可以移到恰好在下降抽樣塊之前的位置。
例如，在本發(fā)明的可替換實施方案中，濾波器F、濾波器LP、濾波器HP和連接的增益Ci和相加塊(如圖2所示)可以全部組合在單個濾波器塊F中，每個彩色包括一個濾波器塊，即濾波器_R、濾波器_G和濾波器_B。對于濾波器_R，濾波系數由LP、HO和Cr決定。應注意到，高通和低通濾波器與去假頻濾波器、抽樣因數或抽樣結構沒有關系。如果在下降抽樣之前每個像素在顯示器上的位置利用延遲適當進行補償，則假頻就被抑制。應注意，在此上下文中，上面的抽樣因數等于上述的下降抽樣因數。在當前例子中，下降抽樣因數等于3。但是，其他的抽樣因數是可能的，比如2，5，6(整數定標)或者2.5，3.6，4.6(非整數定標)。
即使上文參考本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案詳細描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于在上述類型的顯示器中使用，并且分離濾波器(高通和低通)以及增益系數不取決于顯示器的抽樣結構。因此，本發(fā)明的方法可應用于任何抽樣結構，假定對于每個分支或信道，總延遲是相等的。例如，本發(fā)明同樣可應用于所謂的2D抽樣顯示器，例如具有delta-nabla(增量微分算符)結構的顯示器。
而且，應注意到，本發(fā)明不限于RGB顯示器，并且也可以應用到比如使用除R，G和B之外的另一彩色組合的四色系統(tǒng)或者三色系統(tǒng)。在任何情況中，應選擇增益系數，使得它們與每個分支或信道對總的顯示亮度的貢獻成反比。
還應注意到，本發(fā)明不僅可應用于線性顯示器，而且也可以用于在輸入電壓和結果光強度(灰度系數)之間有非線性關系的顯示器。
如上所示，也應注意到，本發(fā)明既可利用前面例示的整數定標來應用，也可利用非整數定標來應用。比如，利用2.5的向下定標可以在以下步驟中實現利用因數2進行上升抽樣；對信號濾波并且引入適當的延遲；以及利用因數5進行下降抽樣。依照本發(fā)明，濾波也可以根據高通/低通思想進行修改。這樣的上升抽樣/濾波/下降抽樣可以例如通過多相濾波來有效地實現。
權利要求
1.用于改善具有至少一個像素的彩色矩陣顯示器的感覺分辨率的一種方法，包括以下步驟將入射到所述像素的彩色信道信號(R)細分為第一信號分量和第二信號分量(R1，R2)，將增益系數(CR)應用于所述信號分量(R1，R2)之一，和隨后將所述第一和第二信號分量(R1，R2)重新組合為出射的修正彩色信道信號(R’)。
2.根據權利要求1的方法，其中所述第一和第二信號分量分別是低通分量和高通分量。
3.根據權利要求2的方法，其中所述增益系數(CR)應用于所述高通分量。
4.根據權利要求2或3的方法，其中所述低通分量通過低通濾波器(1r)來實現，以及所述高通分量通過高通濾波器(2r)來實現，所述低通濾波器和高通濾波器(1r，2r)是互補的。
5.根據權利要求1-4之中任何一項權利要求的方法，進一步包括以下步驟提供增益系數(CR)，使得該增益系數和彩色信道對彩色矩陣顯示器的總亮度的貢獻成反比。
6.根據任何一項前面權利要求的方法，進一步包括以下步驟發(fā)送所述出射的修正彩色信道信號(R’)到延遲和上升抽樣塊或下降抽樣塊(7，8)，以提供具有合適延遲和定標的修正彩色信道信號(R’)。
7.一種彩色矩陣顯示設備，具有至少一個像素，所述像素被安排為通過應用的彩色信道信號來控制，該顯示設備具有控制單元(3)，包括-細分單元(4)，用于將入射的彩色信號(R)細分為第一信號分量和第二信號分量(R1，R2)，-增益系數應用單元(5)，用于對所述信號分量之一(R2)應用增益系數，-重新組合單元(6)，用于隨后將所述第一和第二信號分量(R1，R2)重新組合為用于控制所述像素的出射的修正彩色信道信號(R’)。
8.根據權利要求7的彩色矩陣顯示設備，被安排為執(zhí)行根據1-6之中任何一項權利要求的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于改善具有至少一個像素的彩色矩陣顯示器的感覺分辨率的方法，包括以下步驟將入射到所述像素的彩色信道信號(R)細分為第一信號分量和第二信號分量(R
文檔編號G09G5/04GK1720563SQ200380104987
公開日2006年1月11日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權日2002年12月4日
發(fā)明者R·A·貝克, M·A·克洛彭豪維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司