專利名稱：圖像顯示裝置、信號處理裝置、圖像處理方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及圖像顯示裝置、信號處理裝置、圖像處理方法、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置，其當(dāng)在幀穩(wěn)態(tài)式(frame-hold-type)的顯示器如液晶顯示器上顯示圖像時，可以通過進(jìn)行用于轉(zhuǎn)換隔行信號為逐行信號的隔行到逐行(interface-to-progressive，IP)轉(zhuǎn)換而減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。本發(fā)明還涉及信號處理裝置、圖像處理方法，和用于圖像顯示裝置中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
與采用點(diǎn)序列脈沖驅(qū)動顯示的陰極射線管(CRT)不同，在利用使用有機(jī)電致發(fā)光(EL)或液晶(LC)的平板顯示器(FPD)的顯示處理中，進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示。即，在例如幀頻率為60Hz的典型FPD運(yùn)作中，在一幀的每個顯示周期(1/60秒＝16.7毫秒)期間，相同的圖像被連續(xù)地顯示(保持)在整個顯示屏幕上。
在這種幀穩(wěn)態(tài)式的顯示器中，由于殘留影像滯留在視網(wǎng)膜上，會產(chǎn)生圖像模糊。更確切地說，當(dāng)在幀穩(wěn)態(tài)式顯示器例如FPD上顯示運(yùn)動物體時，在眼睛追隨所顯示的運(yùn)動物體時，視網(wǎng)膜所獲取的圖像顯得跳躍，這使得運(yùn)動物體顯得模糊。由于這種模糊，運(yùn)動圖像的質(zhì)量惡化。
作為一種減少模糊現(xiàn)象出現(xiàn)的措施，所謂“插黑(black insertion)”技術(shù)已經(jīng)被提出。在這種插黑技術(shù)中，使用運(yùn)作在例如幀頻率120Hz的高速響應(yīng)(High-speed-response)顯示設(shè)備，以及首先在1/120秒時段內(nèi)顯示實(shí)際顯示圖像，在下一個1/120秒時段內(nèi)顯示黑色，然后，在下一個1/120秒時段內(nèi)顯示另一實(shí)際圖像，然后，在下一個1/120秒時段內(nèi)顯示黑色。即，通過在要顯示的幀之間插入黑色幀，允許FPD實(shí)現(xiàn)偽脈沖驅(qū)動運(yùn)作。但是，通過簡單地插入黑色幀，包括黑色的顯示圖像的亮度被積分到觀眾的視網(wǎng)膜上，這降低了顯示圖像的亮度或?qū)Ρ榷燃墶?br> 為解決這個問題，例如，已經(jīng)在日本專利未審查申請公開文件No.2005-128488中提出了下列配置。在此配置中，速率被提高到n倍(×n)，然后，插入亮度級低于原始幀的視頻信號作為子幀(sub-frame)，以便于能實(shí)現(xiàn)脈沖驅(qū)動和亮度或?qū)Ρ榷戎g的折衷關(guān)系(trade-off)。
日本專利未審查申請公開文件No.2005-173387公開了另一配置。在此配置中，用時分方式將一幀時段內(nèi)的視頻信號劃分為多個子幀，然后，調(diào)整在所劃分的子幀之間亮度分量的分配，以便于通過積分所劃分的子幀的亮度分量所獲得的積分亮度可與原始幀的亮度相比。因此，可以實(shí)現(xiàn)偽脈沖驅(qū)動而不削弱亮度級。
但是，在日本專利未審查申請公開文件No.2005-128488公開的配置中，存在在脈沖驅(qū)動和亮度或?qū)Ρ榷戎g的折衷關(guān)系，難以避免在亮度或?qū)Ρ榷壬系囊欢ǔ潭鹊慕档?。在日本專利未審查申請公開文件No.2005-173387公開的配置中，即使進(jìn)行了在時分的子幀之間亮度分量的適當(dāng)分配，依賴于原始幀像素的亮度級，也可能沒有得到足夠的效果。另外，需要設(shè)置時分的幀，其像素值的亮度級低于組成原始圖像的像素值的亮度級，在這種情況下，如果原始幀像素的亮度級低，則難以設(shè)置具有適當(dāng)像素值的時分的幀。

發(fā)明內(nèi)容
因此需要提供一種圖像顯示裝置、信號處理裝置、圖像處理方法、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下抑制幀穩(wěn)態(tài)式顯示器如液晶顯示器中圖像模糊的出現(xiàn)。
更具體地，也需要提供一種圖像顯示裝置、信號處理裝置、圖像處理方法、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中通過將輸入圖像劃分為子幀和然后交替地輸出高頻增強(qiáng)(high-frequency-enhanced)子幀和高頻抑制(high-frequency-suppressed)子幀而在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下抑制模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)，其中，在高頻增強(qiáng)子幀中，高頻圖像區(qū)域，例如對比度變化劇烈的部分(邊緣)和輪廓被增強(qiáng)，在高頻抑制子幀中，高頻區(qū)域被抑制。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供一種進(jìn)行圖像顯示處理的圖像顯示裝置。所述圖像顯示裝置包括幀控制器，被配置用于以時分方式劃分輸入圖像幀，來生成多個子幀；高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器，被配置用于對幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻增強(qiáng)子幀；高頻抑制子幀發(fā)生器，被配置用于對幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻抑制子幀；輸出控制器，被配置用于交替地輸出由高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器生成的高頻增強(qiáng)子幀和由高頻抑制子幀發(fā)生器生成的高頻抑制子幀；以及顯示單元，被配置用于進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示處理和交替地顯示從輸出控制器中輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器可包括高通濾波器和加法處理器，并可以輸出通過把利用高通濾波器對多個子幀進(jìn)行濾波得到的子幀與未進(jìn)行濾波的子幀相加所獲得的結(jié)果，作為高頻增強(qiáng)子幀。
高頻抑制子幀發(fā)生器可包括低通濾波器，并可以輸出用低通濾波器對多個子幀進(jìn)行濾波的結(jié)果，作為高頻抑制子幀。
構(gòu)成高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器的高通濾波器以及構(gòu)成高頻抑制子幀發(fā)生器的低通濾波器分別具有濾波特性，使得在頻率分量中，允許通過高通濾波器或低通濾波器的頻率分量的比例與被低通濾波器或高通濾波器阻擋的頻率分量的比例相同。
幀控制器可以用時分方式將作為輸入圖像的60Hz圖像幀分成兩個子幀，來生成120Hz圖像子幀。對應(yīng)于幀控制器生成的120Hz圖像，高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器和高頻抑制子幀發(fā)生器可分別生成高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。輸出控制器可以交替地以1/120秒的間隔輸出分別由高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器和高頻抑制子幀發(fā)生器生成的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。顯示單元可以交替地以1/120秒的間隔顯示由輸出控制器輸出的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
顯示單元可以是使用液晶顯示器或有機(jī)電致發(fā)光顯示器進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示的幀穩(wěn)態(tài)式顯示單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供一種用于生成圖像信號的信號處理裝置。信號處理裝置包括幀控制器，被配置用于以時分方式劃分輸入圖像幀來生成多個子幀；高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器，被配置用于對幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻增強(qiáng)子幀；高頻抑制子幀發(fā)生器，被配置用于對幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻抑制子幀；以及輸出控制器，被配置用于交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器生成的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀發(fā)生器生成的高頻抑制子幀。
高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器可包括高通濾波器和加法處理器，并可以輸出通過把利用高通濾波器對多個子幀進(jìn)行濾波得到的子幀與未進(jìn)行濾波的子幀相加獲得的結(jié)果，作為高頻增強(qiáng)子幀。
高頻抑制子幀發(fā)生器可包括低通濾波器，并可以輸出用低通濾波器對多個子幀進(jìn)行濾波的結(jié)果，作為高頻抑制子幀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供一種圖像處理方法，用于在圖像顯示裝置中進(jìn)行圖像處理。所述圖像處理方法包括步驟以時分方式劃分輸入圖像幀，來生成多個子幀；通過對多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻增強(qiáng)子幀；通過對多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻抑制子幀；以及交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，允許圖像顯示裝置進(jìn)行圖像處理。所述圖像處理包括步驟以時分方式劃分輸入圖像幀，來生成多個子幀；通過對多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻增強(qiáng)子幀；通過對多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻抑制子幀；以及交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被提供作為計(jì)算機(jī)可讀存儲器介質(zhì)，例如密致光盤(CD)、軟盤(FD)、磁光(MO)盤，用于給能執(zhí)行各種程序代碼的通用計(jì)算機(jī)提供各種程序代碼，或作為通信介質(zhì)，例如網(wǎng)絡(luò)。然后，可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行對應(yīng)于程序的處理。
通過引用附圖對示范實(shí)施例進(jìn)行下列描述，本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)和優(yōu)勢將變得清晰。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，基于以時分方式劃分幀而生成的子幀，高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀被生成，并交替地以規(guī)律的時間間隔例如1/120秒被顯示。在此配置下，圖像可被顯示，同時抑制模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)，而不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃?。即，在高頻增強(qiáng)子幀之間顯示如下高頻抑制子幀，在該高頻抑制子幀中，圖像模糊可被注意到的高頻圖像區(qū)域例如對比度變化劇烈(邊緣)的部分和輪廓被抑制。因此，可減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。而且，高頻增強(qiáng)子幀能補(bǔ)償高頻抑制子幀的插入對圖像質(zhì)量造成的影響，例如，降低的對比度級。因此，能在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下顯示圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，沒有插入無電壓極性的圖像，如黑色圖像。相應(yīng)地，即使進(jìn)行了用于在正極和負(fù)極之間反轉(zhuǎn)電壓極性的AC驅(qū)動，也不會出現(xiàn)殘留圖像或滯留，因此，可應(yīng)用已知的AC驅(qū)動控制配置。


圖1描述在幀穩(wěn)態(tài)式顯示裝置中模糊的出現(xiàn)。
圖2描述在脈沖驅(qū)動顯示裝置中的模糊的小量出現(xiàn)。
圖3是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置中的信號處理電路的方框圖。
圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為圖像顯示裝置中的輸出信號的基礎(chǔ)的子幀的生成和輸出處理。
圖5描述對應(yīng)于插黑處理的輸入和輸出信號的配置。
圖6描述按照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號處理的輸入/輸出信號。
圖7描述高通濾波器(HPF)和低通濾波器(LPF)的輸出頻率特性對輸入頻率的關(guān)系示例。
圖8描述具有如圖7所示濾波輸出特性的濾波處理示例。
圖9(A)、9(B)、9(C)描述在顯示設(shè)備如LCD上作為顯示像素顯示的數(shù)據(jù)。
圖10是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置執(zhí)行的處理順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置、信號處理裝置、圖像處理方法，和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的細(xì)節(jié)。按下列順序給出描述。
1.模糊現(xiàn)象2.IP轉(zhuǎn)換3.裝置的配置和處理的細(xì)節(jié)1.模糊現(xiàn)象下面首先討論出現(xiàn)在幀穩(wěn)態(tài)式顯示器例如液晶顯示器中的模糊現(xiàn)象。如上所述，在幀穩(wěn)態(tài)式顯示器中，出現(xiàn)模糊現(xiàn)象，其中要顯示的運(yùn)動物體顯得模糊，即，出現(xiàn)由于殘留圖像滯留在視網(wǎng)膜上造成的運(yùn)動模糊。參考圖1，下面討論這種現(xiàn)象。
當(dāng)觀察顯示器上顯示的運(yùn)動圖片中的運(yùn)動物體時，觀眾平滑地追隨運(yùn)動物體的特征點(diǎn)。在使用進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示的液晶或有機(jī)EL的FPD上，在一幀期間連續(xù)地顯示同樣圖像。如果例如以幀頻率60H運(yùn)作幀穩(wěn)態(tài)式顯示，則在一幀的顯示時段(1/60秒＝16.7毫秒)期間，連續(xù)地顯示一個固定圖像，且每1/60秒一幀圖像切換成另一幀圖像。當(dāng)觀察顯示在這種幀穩(wěn)態(tài)式顯示器上的圖像時，在一幀期間被保持并被視網(wǎng)膜獲取的運(yùn)動物體顯得跳躍，這被視為所謂的“模糊現(xiàn)象”，例如圖像模糊或運(yùn)動模糊。
圖1描述模糊現(xiàn)象。圖1所示的曲線圖描述了在幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備中的顯示數(shù)據(jù)的時間變遷。橫軸表示時間方向，而豎軸指明在屏幕上運(yùn)動的物體的位置。在幀穩(wěn)態(tài)式顯示器中，如上所述，在一幀的顯示時段(1/60秒＝16.7毫秒)期間連續(xù)地顯示一幅圖像。第一幀的顯示時間是t0到t1，第二幀的顯示時間是t1到t2，第三幀的顯示時間是t2到t3。每幀的顯示周期是1/60秒。
如果物體10等速運(yùn)動，在第一幀的從t0到t1的顯示時段內(nèi)，該物體10的顯示位置被固定在P1，在下一幀的切換時刻t1，物體10的顯示位置顯著地從P1移動到P2，在第二幀的從t1到t2的顯示時段內(nèi)，該物體10的顯示位置被固定在P2。然后，在下一個切換時刻t2，物體10的顯示位置顯著地從P2移動到P3，且在第三幀的從t2到t3的顯示時段內(nèi)，該物體10的顯示位置被固定在P3。
當(dāng)觀察物體10時，用戶沿著圖1所示的視線移動軌跡11追隨物體10。然而，在屏幕上運(yùn)動物體10的顯示位置不同于視線移動軌跡11。例如，在時刻t2，當(dāng)?shù)诙磺袚Q到第三幀時，物體10的顯示位置從P2被切換到P3，且相應(yīng)地，用戶所觀察到的物體10的圖像有大量的跳躍。因此，對應(yīng)于圖像跳躍的量的圖像模糊，即模糊現(xiàn)象出現(xiàn)。對于圖1所示的用戶21的視網(wǎng)膜來說，運(yùn)動物體10的圖像看起來像是具有在圖1所示區(qū)域B1內(nèi)延展的大量模糊的物體。
另一方面，如果物體10被定位在屏幕上的固定位置，即，如果圖像10在第一幀到第三幀的顯示時段期間被固定在P1，圖1所示的用戶22觀察到物體10的圖像在固定的位置，因此，視線移動軌跡15是不變的。對于用戶22的視網(wǎng)膜來說，物體10的圖像看起來像沒有模糊現(xiàn)象出現(xiàn)的清晰圖像。
參考圖2描述在不同于幀穩(wěn)態(tài)式顯示器的顯示器如CRT顯示器中進(jìn)行的脈沖驅(qū)動顯示處理。在CRT顯示器上，圖像像素是順次驅(qū)動的，因此，每個像素的顯示時段比在幀穩(wěn)態(tài)式顯示器中的短。
在這種脈沖驅(qū)動顯示器中，在顯示器上顯示運(yùn)動物體30的時段短。如參考圖1所論述的，用戶41沿著圖2所示的視線移動軌跡31追隨物體30。在此情況下，在屏幕上顯示運(yùn)動物體30的位置沒有大量偏離視線移動軌跡31。運(yùn)動物體30離開視線移動軌跡31最遠(yuǎn)的位置是例如圖2所示的時刻ta，即使在此時，也只有很少量的跳躍出現(xiàn)。同樣在時刻t2也有很少量的跳躍出現(xiàn)。因此，對于用戶41的視網(wǎng)膜來說，沒有觀察到大量模糊，相反，只認(rèn)識出少量模糊B。因此，可以抑制如參考圖1所討論的幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備中的模糊的出現(xiàn)。
2.裝置的配置和處理的細(xì)節(jié)下面給出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置的配置和處理的細(xì)節(jié)。在圖像顯示裝置例如使用如液晶或有機(jī)EL的幀穩(wěn)態(tài)式顯示器中，抑制模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)而不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃?。更確切地，以時分方式把一幀劃分為子幀，在此情況下，生成兩種類型的幀，即，高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，在高頻增強(qiáng)子幀中，高頻區(qū)域例如包含于圖像中的邊緣或輪廓區(qū)域被增強(qiáng)。然后，每1/120秒交替顯示高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，以便抑制模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)而不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃墶?br> 通常來說，對觀察顯示器上顯示的圖像的觀眾來說，圖像模糊可被感覺到的部分是對比度變化劇烈的部分(邊緣)或輪廓，即，具有高空間頻率的圖像區(qū)域。相反，在顯示在顯示器上的具有低空間頻率的圖像區(qū)域，即均勻圖像，例如天空中，即使圖像包含了運(yùn)動，圖像模糊也較少被感覺到。在本發(fā)明實(shí)施例中，基于這種視覺特性，可適當(dāng)?shù)貙Π趫D像中的高頻區(qū)域如邊緣或輪廓區(qū)域和除高頻區(qū)域以外的低頻區(qū)域進(jìn)行不同的處理操作，以便在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下抑制模糊的出現(xiàn)。
在本發(fā)明實(shí)施例中執(zhí)行的圖像顯示處理中，以時分方式把輸入圖像劃分為子幀，交替輸出其中高頻圖像區(qū)域例如對比度變化劇烈(邊緣)或輪廓的部分被增強(qiáng)的高頻增強(qiáng)子幀和其中高頻區(qū)域被抑制的高頻抑制子幀。在圖像的高頻區(qū)域中模糊現(xiàn)象更可被感覺到，且亮度或?qū)Ρ榷扰c圖像的直流(DC)分量相關(guān)聯(lián)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，在高頻增強(qiáng)子幀之間插入高頻抑制子幀，由此有效地減少了模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，高頻增強(qiáng)子幀補(bǔ)償高頻抑制子幀的插入對圖像質(zhì)量的影響，因而使得可以在不降低亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下顯示圖像。
下面參考圖3討論圖像顯示裝置進(jìn)行的處理的細(xì)節(jié)。圖3是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置中的信號處理電路的方框圖。如圖3所示，信號處理電路包括幀控制器101、高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器102、作為高頻抑制子幀發(fā)生器的低通濾波器(LPF)103、選擇器104、控制器105。高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器102包括高通濾波器(HPF)121和加法器122。
輸入信號(i_DATA)是在典型的幀穩(wěn)態(tài)式顯示裝置中作為顯示數(shù)據(jù)生成的幀圖像信號，例如，一幀的顯示時段為1/60秒＝16.7毫秒的輸入信號，即，具有垂直頻率60Hz的圖像數(shù)據(jù)。幀控制器101增加圖像信號的幀速率為60Hz乘以n(n值大于1)。
幀控制器101增加輸入圖像的幀速率為n倍，以劃分一幀為n個子幀。例如，如果輸入60Hz的圖像，且n為2，則以時分方式把一幀劃分為2個子幀，從而60Hz的圖像被轉(zhuǎn)換成120Hz的圖像。更具體地，幀控制器101包括幀存儲器，由控制器105控制從幀存儲器中輸出幀圖像的時間，從而幀圖像被輸出到高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器102的HPF 121和作為高頻抑制子幀發(fā)生器的LPF 103。
HPF 121和LPF 103交替接收來自幀控制器101的時分子幀，并從輸入子幀中分別阻擋低頻成分和高頻成分，且輸出結(jié)果子幀。
HPF 121從輸入子幀圖像中阻擋低空間頻率分量，來允許高頻區(qū)域，例如對比度變化劇烈的部分(邊緣)或輪廓，通過HPF 121。HPF 121的輸出數(shù)據(jù)被輸出到加法器122。然后，它被加到與未經(jīng)過濾波處理的原始圖像對應(yīng)的子幀圖像，且結(jié)果子幀圖像被輸出到選擇器104。加法器122的輸出作為高頻增強(qiáng)子幀圖像，其中高頻區(qū)域，例如邊緣或輪廓，被增強(qiáng)。
LPF 103從輸入子幀圖像中阻擋高空間頻率分量，來允許低頻區(qū)域通過LPF 103。LPF 103的輸出數(shù)據(jù)被輸出到選擇器104。LPF 103的輸出數(shù)據(jù)作為高頻抑制子幀圖像，其中高頻區(qū)域，例如邊緣或輪廓，被抑制。進(jìn)行LPF處理僅僅用于抑制高頻分量而不對作為低頻分量的DC分量產(chǎn)生影響，因此，亮度或?qū)Ρ榷葲]有嚴(yán)重降低。
選擇器104用作輸出控制器，其在預(yù)定的輸出時間，交替地輸出加法器122提供的高頻增強(qiáng)子幀和LPF 103提供的高頻抑制子幀。每個子幀的輸出時間由控制器105輸出的定時控制信號來控制。
現(xiàn)假設(shè)，例如，輸入圖像是幀頻率為60Hz的圖像，且在幀控制器101中被劃分為幀頻率為120Hz的子幀，子幀在HPF 121和LPF 103中被施加濾波處理，且結(jié)果子幀被輸入第一個選擇器104。在此情況下，每1/120秒交替輸出子幀圖像，即，加法器122提供的高頻增強(qiáng)子幀和LPF 103提供的高頻抑制子幀。
輸出結(jié)果被顯示在幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備如LCD的顯示單元上。即，每1/120秒交替輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。以此方式，在高頻增強(qiáng)子幀之間顯示如下高頻抑制子幀，在該高頻抑制子幀中，圖像模糊可被注意到的高頻圖像區(qū)域例如對比度變化劇烈(邊緣)的部分和輪廓被抑制。因此，可以減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。而且，高頻增強(qiáng)子幀能補(bǔ)償高頻抑制子幀的插入對圖像質(zhì)量造成的影響，例如，降低的對比度級。因此，可以在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下顯示圖像。
下面參考圖4到圖6描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置執(zhí)行的信號處理。圖4描述作為圖像顯示裝置中的輸出信號的基礎(chǔ)的子幀的生成和輸出。圖4描述(a)輸入垂直同步信號、(b)輸入數(shù)據(jù)(i_DATA)、(c)輸出垂直同步信號，和(d)輸出數(shù)據(jù)(out_DATA)的時間遷移。如圖4所示，時間(t)在時間軸上從左向右流逝。
如圖4所示例子，(a)中表示的輸入垂直同步信號是60Hz的同步信號，以及在(b)中表示的輸入數(shù)據(jù)(i_DATA)中，幀F(xiàn)0、F1、F2、......對應(yīng)于60Hz的幀圖像數(shù)據(jù)。如參考圖3所討論的，在本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置中，60Hz的圖像被輸出為120Hz的圖像。即，從一個幀圖像生成兩個子幀。
如圖4所示，(c)中表示的輸出垂直同步信號是120Hz的同步信號，且根據(jù)該同步信號連續(xù)地輸出子幀F(xiàn)0、F0、F1、F1、F2......。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置中，基于該信號處理，子幀F(xiàn)0、F0、F1、F1、F2......交替地輸出作為高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
下面參考圖5討論對應(yīng)于背景技術(shù)中討論過的插黑處理的輸入信號和輸出信號的配置。如圖4中那樣，圖5描述(a)輸入垂直同步信號、(b)輸入數(shù)據(jù)(i_DATA)、(c)輸出垂直同步信號，和(d)輸出數(shù)據(jù)(out_DATA)的時間遷移。如圖5所示，時間(t)在時間軸上從左向右流逝。
在圖5所示的例子中，組成120Hz輸出圖像的子幀被形成為原始圖像子幀即原始圖像的子幀和包括黑色像素的黑色圖像子幀的組合。原始圖像子幀和黑色圖像子幀交替地被輸出。這種插黑處理使減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)成為可能。通過這種插黑處理，圖1所示的幀穩(wěn)態(tài)式顯示可以被操作為圖2所示的偽脈沖驅(qū)動顯示。但是，根據(jù)這種處理，整個屏幕變暗，而且對于觀察者來說，結(jié)果圖像顯得降低了對比度級。
在LCD的情況下，為防止殘留圖像或滯留，需要每隔一行或每隔一幀在正電壓與負(fù)電壓之間反轉(zhuǎn)電壓極性，即，應(yīng)該進(jìn)行所謂的“AC驅(qū)動”。但是，如果簡單地每隔一幀插入黑色子幀，如圖5所示的例子，則黑色數(shù)據(jù)抵消電壓極性，以至于僅電壓極性之一，即正極或負(fù)極，連續(xù)用于對應(yīng)于真實(shí)數(shù)據(jù)的子幀，這擾亂AC驅(qū)動序列。這加速了殘留圖像或滯留的出現(xiàn)。為解決這個問題，需要考慮新的AC驅(qū)動控制配置。
圖6描述基于由本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置進(jìn)行的信號處理的輸入/輸出信號。如圖4和圖5中那樣，圖6描述(a)輸入垂直同步信號、(b)輸入數(shù)據(jù)(i_DATA)、(c)輸出垂直同步信號，和(d)輸出數(shù)據(jù)(out_DATA)的時間遷移。如圖6所示，時間(t)在時間軸上從左向右流逝。
如圖4或圖5中那樣，在如圖6所示的例子中，輸入圖像是60Hz圖像，輸出圖像是120Hz子幀圖像。即，圖像幀被幀控制器101劃分為兩個(n＝2)子幀，來生成120Hz子幀。
圖6的(c)中指示的輸出垂直同步信號是120Hz的同步信號，且根據(jù)該同步信號，順次輸出子幀F(xiàn)0、F0、F1、F1、F2......，從而交替輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，如圖6所示。
即，通過在加法器122中將經(jīng)過由如圖3所示的HPF 121的高通濾波處理的數(shù)據(jù)加到未進(jìn)行濾波處理的數(shù)據(jù)，生成高頻增強(qiáng)子幀。通過利用在如圖3所示的LPF 103中的低通濾波處理阻擋高空間頻率分量，生成高頻抑制子幀。
在幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備的顯示單元，如LCD上顯示輸出結(jié)果。即，在如LCD的幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備的顯示單元上每1/120秒交替顯示高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。如前所討論的，在高頻增強(qiáng)子幀之間顯示高頻抑制子幀，在該高頻抑制子幀中，圖像模糊可被注意到的高頻圖像區(qū)域例如對比度變化劇烈的部分(邊緣)和輪廓被抑制。因此，可減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。而且，高頻增強(qiáng)子幀可以補(bǔ)償高頻抑制子幀的插入對圖像質(zhì)量的影響，因此，可以在不減少亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下顯示圖像。
現(xiàn)假設(shè)，例如，60Hz的源圖像被顯示在FPD上，在該FPD中，顯示操作從60Hz被更新到120Hz。不是簡單地一幀顯示兩次，而是每1/120秒交替顯示高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。這在作為圖像的特征點(diǎn)的高頻分量上產(chǎn)生與每隔一幀插入黑色幀所獲得的效果幾乎同樣的效果。因此，可以以1/60秒的周期由偽脈沖驅(qū)動顯示高頻分量，而低頻分量是未經(jīng)過任何處理的數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，能在不犧牲亮度或?qū)Ρ榷燃壡闆r下減少模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。
根據(jù)該顯示處理，可以避免如圖5所示由在AC驅(qū)動期間簡單地每隔一幀插入黑色子幀所導(dǎo)致的問題。即，沒有插入沒有電壓極性的圖像，例如黑色圖像。相應(yīng)地，即使進(jìn)行用于在正極和負(fù)極之間反轉(zhuǎn)電壓極性的AC驅(qū)動，也不出現(xiàn)殘留圖像或滯留，因此，可應(yīng)用已知的AC驅(qū)動控制配置。
優(yōu)選地以如下方式設(shè)置參考圖3所討論的HPF 121和LPF 103的濾波特性。當(dāng)用戶觀察交替地顯示高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀的輸出圖像時，由用戶的視網(wǎng)膜所獲取的積分圖像看起來幾乎和原始圖像相同級別。濾波特性被設(shè)置使得例如，如圖7所示，在頻率分量中，允許通過HPF 121或LPF 103的頻率分量的比例與被LPF 103或HPF 121所阻擋的頻率分量的比例相同。
圖7所示的曲線圖描述參考圖3所討論的HPF 121和LPF 103的輸出頻率(豎軸)特性對于輸入頻率(橫軸)特性的關(guān)系。HPF 121阻擋低頻分量且允許高頻分量通過，而LPF 103阻擋高頻分量且允許低頻分量通過。HPF121和LPF 103阻擋低頻分量和高頻分量的數(shù)量分別被設(shè)為，如圖7所示，與LPF 103和HPF 121分別允許低頻分量和高頻分量通過的數(shù)量相同。交替輸出的子幀圖像的積分值變得與原始圖像相同，且對于用戶來說，包括子幀的輸出圖像可被認(rèn)為近似于原始圖像的圖像。以此方式，優(yōu)選的是，如圖3所示的HPF 121和LPF 103展示出互補(bǔ)的濾波特性。
圖8描述展示圖7所示的濾波輸出特性的濾波處理示例。圖8的(1)中顯示了在經(jīng)受濾波處理之前的圖像的像素位置和亮度分布。圖8的(2a)中顯示了經(jīng)過高通濾波后的高頻增強(qiáng)圖像，其中具有被增強(qiáng)的邊緣部分的輸出，即，高頻增強(qiáng)子幀，被生成并輸出。圖8的(2b)中顯示了經(jīng)過低通濾波后的高頻抑制圖像，其中具有被平滑的邊緣部分的輸出，即，高頻抑制子幀，被生成并輸出。用戶交替地觀察這些高頻增強(qiáng)圖像和高頻抑制圖像，從而使兩種子幀圖像的積分圖像被用戶的視網(wǎng)膜所觀察。被用戶的視網(wǎng)膜所獲取的積分圖像是圖8的(2c)中所顯示的圖像，即，圖像(2a)+(2b)。如果圖像(2c)＝(2a)+(2b)等同于圖8的(1)中所示的原始圖像，對用戶來說，包括子幀的輸出圖像可被認(rèn)識為近似于原始圖像的圖像。如圖3所示的HPF 121和LPF 103的濾波特性被設(shè)為互補(bǔ)，然后，圖8的(2c)中所示的圖像變得等同于圖8的(1)中所示的在經(jīng)受濾波處理之前的原始圖像。結(jié)果，對于用戶而言，包括子幀的輸出圖像可以被認(rèn)識為近似于原始圖像的圖像。
現(xiàn)參考圖9，給出對作為顯示像素而被顯示在顯示設(shè)備例如LCD上的數(shù)據(jù)的描述。在圖9的(A)中示出了在顯示單元201上顯示要被處理的輸入圖像時的垂直線上的顯示像素作為像素?cái)?shù)據(jù)即，按時間順序排列的4個幀t0、t2、t4，和t6。因?yàn)檩斎雸D像是60Hz圖像，所以t0、t2、t4，和t6之間的時間間隔是1/60秒。
在圖像顯示裝置的圖3所示的幀控制器101中，輸入圖像信號的幀速率(例如，60Hz圖像信號)被增加到n倍，從而從一個原始幀中生成n個子幀。如果n＝2，則從一個原始幀中生成兩個子幀，從而生成了120Hz圖像信號。
圖9的(B)中示出了顯示在顯示器上的120Hz圖像信號。該顯示示例對應(yīng)于其中直接顯示經(jīng)過參考圖4所討論的信號處理的數(shù)據(jù)的顯示示例。時間t0到t1、t1到t2，......之間的時間間隔為1/120秒，且子幀以120Hz被顯示。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置中，高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀被交替輸出。更具體地，高頻增強(qiáng)子幀是在加法器122中通過將經(jīng)過圖3所示的HPF 121中的高通濾波處理后的數(shù)據(jù)與未經(jīng)過濾波處理的數(shù)據(jù)相加所生成的子幀。高頻抑制子幀是通過由圖3所示的LPF 103進(jìn)行低通濾波處理來阻擋高空間頻率分量而生成的子幀。
圖9的(c)中示出了該處理結(jié)果的輸出。在圖9的(c)中，時間t0到t1、t1到t2，......之間的時間間隔為1/120秒，在這些間隔中，高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀以120Hz被交替輸出。通過子幀的輸出，在不降低亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下減少了模糊現(xiàn)象。
下面參考圖10中的流程圖描述由圖像顯示裝置執(zhí)行的處理順序。整個處理由圖3所示的控制器105控制。例如，控制器105包括中央處理單元(CPU)，并根據(jù)存儲器上記錄的計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行處理控制。
在步驟S101中，圖3所示的幀控制器101增加輸入圖像信號(例如，60-Hz圖像信號)的幀速率，以從一個原始幀中生成n個子幀。
在步驟S102a和S102b中，生成高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。更具體地說，在步驟S102a中，HPF 121進(jìn)行高通濾波來生成HPF濾波輸出，然后，加法器122將HPF濾波輸出與未經(jīng)過HPF濾波的數(shù)據(jù)相加，來生成高頻增強(qiáng)子幀。在步驟S102b中，LPF 103進(jìn)行低通濾波來生成高空間頻率分量被阻擋的高頻抑制子幀。
然后，在步驟S103中，圖3所示的選擇器104根據(jù)從控制器105提供的控制信號以120Hz的規(guī)律的間隔交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
在輸入60Hz圖像、要被劃分的子幀數(shù)目為n＝2、輸出120Hz圖像的情境中討論了上述實(shí)施例。然而，輸入輸出圖像的組合不局限于此例。只要子幀是基于原始幀被設(shè)置的，從而使子幀以高于原始圖像的速率被切換，且子幀交替地被顯示為高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，可設(shè)置另一個組合。
例如，可以把要被劃分的幀的數(shù)量n設(shè)置為4，以及可以從一個60Hz原始幀a生成四個240Hz的子幀a1、a2、a3，和a4。然后，對于這四個子幀來說，高頻增強(qiáng)幀和高頻抑制幀可以被交替設(shè)成a1高頻增強(qiáng)子幀；a2高頻抑制子幀；a3高頻增強(qiáng)子幀；以及a4高頻抑制子幀。
然后，子幀可以以1/240秒的間隔被輸出。
在LCD作為顯示設(shè)備的情境中討論了上述實(shí)施例。然而，可以使用另一個幀穩(wěn)態(tài)式顯示設(shè)備，例如有機(jī)EL顯示器。在這種情況下，可以獲得類似于利用LCD所獲得的那些優(yōu)勢。即，在不削弱亮度或?qū)Ρ榷燃壍那闆r下減少模糊現(xiàn)象。
在說明書中所討論的一系列處理操作可以通過硬件或軟件或它們的組合來執(zhí)行。如果使用軟件，則記錄了操作序列的程序被安裝到內(nèi)置于專用硬件的計(jì)算機(jī)中的存儲器中，或被安裝到可以執(zhí)行各種類型的處理操作的通用計(jì)算機(jī)中，然后被執(zhí)行。
程序可被預(yù)先記錄在硬盤或只讀存儲器(ROM)上?？商鎿Q地，程序可被暫時地或永久地存儲(記錄)在可移動記錄介質(zhì)，例如軟盤、致密盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光(MO)盤、數(shù)字通用光盤(DVD)、磁盤，或半導(dǎo)體存儲器。可移動記錄介質(zhì)可被提供為所謂的“包裝軟件”。
程序可以從上述的可移動記錄介質(zhì)被安裝到計(jì)算機(jī)中?？商鎿Q地，程序可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)(LAN)或因特網(wǎng)，從下載站點(diǎn)被無線地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，或被傳輸?shù)接芯€單元。然后，計(jì)算機(jī)可接收傳輸?shù)某绦虿⑺惭b在記錄介質(zhì)例如內(nèi)置硬盤。
說明書中描述的處理操作可按說明書中所討論的時間順序被執(zhí)行?？商鎿Q地，可以根據(jù)執(zhí)行該處理的設(shè)備的處理性能或根據(jù)必要性而并行或單獨(dú)地這些處理操作。在說明書中，系統(tǒng)是多個設(shè)備的邏輯組合，且設(shè)備不一定要在同一個殼體中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，基于設(shè)計(jì)要求和其他因素，在所附權(quán)利要求或等同的范圍內(nèi)，可以發(fā)生各種修改、組合、子組合和變更。
相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明包括關(guān)于2006年5月9日在日本專利局提交的日本專利申請JP2006-130681的主題，其全部內(nèi)容引用合并于此。
權(quán)利要求
1.一種用于進(jìn)行圖像顯示處理的圖像顯示裝置，包括幀控制器，被配置用于以時分方式劃分輸入圖像幀，以生成多個子幀；高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器，被配置用于對由所述幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，以生成高頻增強(qiáng)子幀；高頻抑制子幀發(fā)生器，被配置用于對由所述幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，以生成高頻抑制子幀；輸出控制器，被配置用于交替地輸出由所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器生成的高頻增強(qiáng)子幀和由所述高頻抑制子幀發(fā)生器生成的高頻抑制子幀；以及顯示單元，被配置用于進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示處理和交替地顯示從所述輸出控制器輸出的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中，所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器包括高通濾波器和加法處理器，并輸出通過把利用所述高通濾波器對該多個子幀進(jìn)行濾波所獲得的子幀與未經(jīng)過濾波的子幀相加所獲得的相加結(jié)果作為高頻增強(qiáng)子幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中，所述高頻抑制子幀發(fā)生器包括低通濾波器，并輸出利用所述低通濾波器對該多個子幀進(jìn)行濾波的結(jié)果作為高頻抑制子幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中，形成所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器的高通濾波器和形成所述高頻抑制子幀發(fā)生器的低通濾波器，每個都具有濾波特性，使得在頻率分量中，允許通過所述高通濾波器或所述低通濾波器的頻率分量的比例與被所述低通濾波器或所述高通濾波器阻擋的頻率分量的比例相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中，所述幀控制器以時分方式劃分作為輸入圖像的60Hz圖像幀為兩個子幀，以生成120Hz圖像子幀，所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器和所述高頻抑制子幀發(fā)生器分別生成對應(yīng)于所述幀控制器生成的120Hz圖像子幀的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，所述輸出控制器以1/120秒的間隔交替地輸出由所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器和所述高頻抑制子幀發(fā)生器分別生成的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀，以及所述顯示單元以1/120秒的間隔交替地顯示由所述輸出控制器輸出的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其中，所述顯示單元是使用液晶顯示或有機(jī)電致發(fā)光顯示進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示的幀穩(wěn)態(tài)式顯示單元。
7.一種用于生成圖像信號的信號處理裝置，包括幀控制器，被配置用于以時分方式劃分輸入圖像幀，以生成多個子幀；高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器，被配置用于對由所述幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，以生成高頻增強(qiáng)子幀；高頻抑制子幀發(fā)生器，被配置用于對由所述幀控制器生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，以生成高頻抑制子幀；以及輸出控制器，被配置用于交替地輸出由所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器生成的高頻增強(qiáng)子幀和由所述高頻抑制子幀發(fā)生器生成的高頻抑制子幀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號處理裝置，其中，所述高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器包括高通濾波器和加法處理器，并輸出通過把利用所述高通濾波器對該多個子幀進(jìn)行濾波所獲得的子幀與未經(jīng)過濾波的子幀相加所獲得的相加結(jié)果作為高頻增強(qiáng)子幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號處理裝置，其中，所述高頻抑制子幀發(fā)生器包括低通濾波器，并輸出利用所述低通濾波器對該多個子幀進(jìn)行濾波的結(jié)果作為高頻抑制子幀。
10.一種用于在圖像顯示裝置中進(jìn)行圖像處理的圖像處理方法，包括步驟以時分方式劃分輸入圖像幀，以生成多個子幀；通過對該多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻增強(qiáng)子幀；通過對該多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻抑制子幀；以及交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
11.一種允許圖像顯示裝置進(jìn)行圖像處理的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述圖像處理包括步驟以時分方式劃分輸入圖像幀，以生成多個子幀；通過對該多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻增強(qiáng)子幀；通過對該多個子幀進(jìn)行濾波處理來生成高頻抑制子幀；且交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
全文摘要
一種圖像顯示裝置包括下列元件。幀控制器，以時分方式劃分輸入圖像幀來生成多個子幀。高頻增強(qiáng)子幀發(fā)生器，對由幀控制器所生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻增強(qiáng)子幀。高頻抑制子幀發(fā)生器，對由幀控制器所生成的多個子幀進(jìn)行濾波處理，來生成高頻抑制子幀。輸出控制器，交替地輸出高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。顯示單元，進(jìn)行幀穩(wěn)態(tài)式顯示處理和交替地顯示從輸出控制器輸出的高頻增強(qiáng)子幀和高頻抑制子幀。
文檔編號G09G3/20GK101071549SQ20071010282
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者武昌宏 申請人:索尼株式會社