專利名稱：使用脈沖數(shù)均衡法減小數(shù)字式顯示器的運(yùn)動象素失真的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用脈沖數(shù)(或脈沖寬度)調(diào)制技術(shù)以數(shù)字形式表示任何灰度或彩色圖象的任何數(shù)字式顯示裝置，例如等離子體顯示板和基于DMD的數(shù)字式光投影儀的情況；更加確切地說，本發(fā)明涉及分別確定和施加均衡脈沖的方法和設(shè)備，所說均衡脈沖加到表示上述顯示裝置的某個(gè)灰度強(qiáng)度的一個(gè)當(dāng)前脈沖值上，或者從所說當(dāng)前脈沖值減去所說均衡脈沖。
等離子體顯示板一般使用脈沖數(shù)調(diào)制的二進(jìn)制編碼的光發(fā)射周期(放電周期)方案來顯示具有某種灰度深度的數(shù)字圖象。對于一個(gè)典型的8位板(8位系統(tǒng))，對于紅、綠、和藍(lán)基色信號中的每一個(gè)，都有28＝256個(gè)可能的強(qiáng)度或灰度級。為了在屏幕上把每個(gè)數(shù)據(jù)位都轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確的光強(qiáng)度值，要把一個(gè)電視幀周期分割成8個(gè)子場周期，這8個(gè)子場周期對應(yīng)于一個(gè)二進(jìn)制編碼的象素強(qiáng)度的位0至位7。板中一個(gè)單元的每個(gè)放電周期的發(fā)光脈沖(持續(xù)脈沖)的數(shù)目對于子場1至8分別從1、2、4、8、16、32、64、到128地發(fā)生變化。雖然這個(gè)二進(jìn)制編碼方案足以顯示靜止圖象，但當(dāng)圖象內(nèi)的目標(biāo)運(yùn)動時(shí)，或者當(dāng)觀察者的眼睛相對于目標(biāo)運(yùn)動時(shí)，就可能在圖象中出現(xiàn)煩人的假輪廓(輪廓假象)。這種現(xiàn)象被稱為運(yùn)動象素失真(MPD)。
為了解決這個(gè)問題，某些系統(tǒng)采用了利用均衡脈沖的MPD校正。在這種情況下，檢測可能引起輪廓假象的子場之間的轉(zhuǎn)換，并且在轉(zhuǎn)換發(fā)生前加上或減除一個(gè)光發(fā)射脈沖。至今，這些系統(tǒng)只識別出幾個(gè)用于均衡的轉(zhuǎn)換，并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定出要附加的特定均衡脈沖。此外，需要復(fù)雜的、昂貴的運(yùn)動估算器來實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)動的均衡。其它的一些系統(tǒng)可能使用經(jīng)過修改的二進(jìn)制編碼的光發(fā)射方法來驅(qū)散輪廓假象。通過增加子場數(shù)，例如在一個(gè)8位板中從8個(gè)增加到10個(gè)，該方法重新分配兩個(gè)最大的光發(fā)射塊的長度，使之成為具有相等長度的四個(gè)塊(例如，64+128＝48+48+48+48)。為了保持和傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的相同的脈沖總數(shù)，在這四個(gè)重新形成的塊中的每一個(gè)塊里包括的持續(xù)脈沖數(shù)都是48。在此修改的系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的輪廓假象通過該圖象被驅(qū)散。其結(jié)果是一個(gè)更加均勻的瞬時(shí)發(fā)射，這一瞬時(shí)發(fā)射是通過隨機(jī)選擇對于一個(gè)指定的象素值具有相同脈沖數(shù)的許多選擇之一而實(shí)現(xiàn)的。然而，當(dāng)在每個(gè)象素電平進(jìn)行隨機(jī)化時(shí)，輪廓假象可轉(zhuǎn)換成波紋狀的噪聲，這在某些情況下對于觀察者來說，煩惱可能略少一點(diǎn)。這種形式的系統(tǒng)只是把輪廓假象驅(qū)散開，并沒有努力使它們減至最小。此外，因?yàn)閷τ诩傧笱a(bǔ)償保留了子場，所以相對于使用10個(gè)子場的并且沒有重新分配誤差的顯示裝置，降低了可能產(chǎn)生的圖象的彩色分辨率。
本發(fā)明涉及的方法用于確定把均衡脈沖附加到待在等離子體顯示裝置中顯示的脈沖數(shù)調(diào)制的(PNM)數(shù)據(jù)上的時(shí)間，從而可減小運(yùn)動象素失真(MPD)。該方法客觀地分析每個(gè)可能的轉(zhuǎn)換，以確定最終的MPD的可能大小。該方法然后有選擇地附加均衡脈沖，并且客觀地分析均衡后的代碼的MPD。對于每個(gè)可能的轉(zhuǎn)換，該方法記錄產(chǎn)生最小MPD的均衡的PNM代碼。操作中，顯示系統(tǒng)監(jiān)視來自相鄰幀的相應(yīng)象素值，并且代之以適當(dāng)?shù)木獾腜NM代碼，從而減小了由自一幀至下一幀圖象的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的MPD。
從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些特征和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)都將變得清楚明白，其中

圖1是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用的、經(jīng)過簡化的8位等離子體顯示裝置的高級方塊圖；圖2A(現(xiàn)有技術(shù))是等離子體顯示裝置的一個(gè)單元的側(cè)視平面圖，它表示在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中使用的一個(gè)三電極表面放電交流PDP的單元安排；圖2B(現(xiàn)有技術(shù))是一個(gè)等離子體顯示器的部分頂視平面圖，它表示如圖2A所示的單元的一個(gè)H×V矩陣；圖3(現(xiàn)有技術(shù))是表示現(xiàn)有技術(shù)中公知的使用二進(jìn)制碼字實(shí)現(xiàn)256個(gè)強(qiáng)度級的常規(guī)PDP驅(qū)動方法的時(shí)序的時(shí)序圖；圖4A的一圖象中轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖，用于描述運(yùn)動象素失真；圖4B是圖4A所示的轉(zhuǎn)換的視在強(qiáng)度的曲線圖；圖5A是一圖象中一次轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖，用于描述測量一轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的MPD誤差的一種方法；圖5B是圖5A所示的轉(zhuǎn)換的視在強(qiáng)度的曲線圖，包括所測得的MPD誤差的指示值；圖6是按本發(fā)明的方法的流程圖；圖7是使用圖6所示方法開發(fā)的、利用均衡的MPD代碼的象素值轉(zhuǎn)換存儲器的一個(gè)方塊圖。
以等離子體顯示器作為示例性實(shí)施例來描述本發(fā)明。但本發(fā)明的應(yīng)用和數(shù)字顯示裝置的具體類型無關(guān)，條件只是使用脈沖數(shù)調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制技術(shù)以數(shù)字形式表示任何灰度或彩色圖象。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用的等離子體顯示裝置的簡化方塊圖。如圖1所示，等離子體顯示裝置包括強(qiáng)度映射處理器102、等離子體顯示控制器104、幀存儲器106、時(shí)鐘及同步發(fā)生器108、和等離子體顯示單元110。
強(qiáng)度映射處理器102逐象素地接收視頻圖象幀的數(shù)字視頻輸入。圖象幀可以是逐行格式或隔行格式。為了簡單起見，假定在下面的內(nèi)容中是逐行格式。因此，可互換地使用術(shù)語幀和場。對于彩色圖象，每個(gè)象素的視頻輸入數(shù)據(jù)可包括一個(gè)紅色強(qiáng)度值、一個(gè)綠色強(qiáng)度值、和一個(gè)藍(lán)色強(qiáng)度值。為簡單起見，下面的討論假定只使用一個(gè)灰度強(qiáng)度值。強(qiáng)度映射處理器102例如包括一個(gè)查找表，或映射表，它把象素強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為一組強(qiáng)度級之一。通過一個(gè)二進(jìn)制碼字來確定該組強(qiáng)度級中的每個(gè)。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，紅、綠、和藍(lán)象素值中的每一個(gè)都是一個(gè)8位的二進(jìn)制值。按照本發(fā)明的方法客觀地分析了從一幀到下一幀的8位象素值之間的轉(zhuǎn)換，并且在再現(xiàn)象素值時(shí)有選擇地加或減一些位，以加或減持續(xù)脈沖。增加或減去一些位以使轉(zhuǎn)換的MPD的目標(biāo)度量值最小。為了使用由這種方法確定的轉(zhuǎn)換碼，強(qiáng)度映射處理器102包括一個(gè)幀延遲元件，它向強(qiáng)度映射處理器102提供來自前一幀的象元值以及該象元的當(dāng)前值。處理器102識別自均衡獲益的轉(zhuǎn)換并改變了當(dāng)前象元值，以增加或減少由上述方法確定的均衡脈沖。
強(qiáng)度映射處理器102還可以包括一個(gè)反向伽馬校正子處理器，它把在源處對信號進(jìn)行的伽馬校正反向。這個(gè)伽馬校正對在陰極射線管(CRT)上再現(xiàn)圖象中的非線性進(jìn)行調(diào)整。示例性的等離子體顯示裝置不需要伽馬校正。因此，反向伽馬校正電路把在信號源施加的伽馬校正算法反向。
幀存儲器106存儲由等離子體顯示控制器104確定的用于一個(gè)幀的一個(gè)掃描行的每個(gè)象素的，采用均衡的PNM格式的，是強(qiáng)度級的顯示數(shù)據(jù)以及用于等離子體顯示單元110的一個(gè)相應(yīng)地址。
等離子體顯示單元110進(jìn)一步還包括一個(gè)等離子體顯示板(PDP)130、一個(gè)尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132、掃描行驅(qū)動器134、和持續(xù)脈沖驅(qū)動器136。PDP130是使用顯示單元的一個(gè)矩陣形成的顯示屏幕，每個(gè)單元對應(yīng)一個(gè)待顯示的象素值。在圖2A和2B中更詳細(xì)地表示PDP130。圖2A表示一個(gè)三電極表面放電交流PDP130的配置。圖2B表示由H×X個(gè)單元形成的矩陣，其中H是矩陣的一個(gè)行的單元數(shù)，V是矩陣的一個(gè)列的單元數(shù)。
如圖2A所示，在前玻璃基片1和后玻璃基片2之間形成PDP130中的每個(gè)單元。該單元包括一個(gè)尋址電極3、一個(gè)單元間阻擋壁4、和淀積在壁之間的熒光材料5。通過在X電極7、尋址電極4、和Y電極8之間建立并維持的電位使PDP單元發(fā)光。X電極和Y電極由電介質(zhì)層6覆蓋。通過在導(dǎo)址電極和Y電極8之間的導(dǎo)址放電，在單元中實(shí)現(xiàn)光發(fā)射。逐行掃描Y電極，同時(shí)尋址電極把一個(gè)電位加到該行上要發(fā)光的那些單元上。在Y電極和尋址電極之間的電位差引起一放電，該放電在單元的阻擋壁上建立一個(gè)電荷。通過在X和Y電極之間施加持續(xù)脈沖(也稱之為持續(xù)放電或維持放電)來維持帶電單元的光發(fā)射。持續(xù)脈沖加到顯示器中的所有單元上，但只在有一個(gè)已建立的壁電荷的那些單元才發(fā)光放電。
尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132(如圖1所示)從幀存儲器106接收掃描圖象的每一行的顯示數(shù)據(jù)。如圖所示，示例性的實(shí)施例包括尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132，驅(qū)動器132還可包括分開的顯示數(shù)據(jù)驅(qū)動器150，用于顯示器的上部和下部。通過允許尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132分開處理顯示器的上、下部分，可以減少檢索和裝入數(shù)據(jù)的時(shí)間。然而，本發(fā)明不限于此，也可以使用單個(gè)的尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132，序列地接收整個(gè)顯示器的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)包括對應(yīng)于待顯示的每個(gè)象素的每個(gè)單元地址、和相應(yīng)的強(qiáng)度級碼字(由強(qiáng)度映射處理器102確定)。
掃描行驅(qū)動器134響應(yīng)來自等離子體顯示控制器104的控制信號序列地選擇對應(yīng)于待顯示的圖象的掃描行的每行單元。掃描行驅(qū)動器134與尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132一起操作，擦除來自每個(gè)單元的壁電荷，然后有選擇地在要發(fā)光的每個(gè)單元上建立壁電荷。對于子場周期的尋址間隔期間的一個(gè)子場持續(xù)間隔。每個(gè)單元或者導(dǎo)通，或者截止。通過在使單元發(fā)光的任何場間隔中的時(shí)間量(持續(xù)脈沖數(shù))來確定單元的相對亮度。
持續(xù)脈沖驅(qū)動器136提供持續(xù)脈沖串，以維持對應(yīng)于所選顯示數(shù)據(jù)值的放電。如先前所示，PDP的X電極結(jié)合在一起。持續(xù)脈沖驅(qū)動器136對于所有掃描行的所有單元施加持續(xù)脈沖一個(gè)時(shí)間周期(維持放電周期)；然而，只有具有壁電荷的那些單元才能經(jīng)受維持放電。
等離子體顯示控制器104進(jìn)一步還包括顯示數(shù)據(jù)控制器120、板驅(qū)動器控制器122、主處理器126、和任選場/幀內(nèi)插處理器124。等離子體顯示控制器104對于等離子體顯示單元的元件提供總體控制功能。
主處理器126是一個(gè)通用控制器，它管理等離子體顯示控制器104的各種輸入/輸出功能、計(jì)算對應(yīng)于接收到的象素地址的單元地址、接收每個(gè)接收的象素的映射的強(qiáng)度級、并且在幀存儲器106存儲這些值用于當(dāng)前幀。主處理器126還可與任選場/幀內(nèi)插處理器124相面接，以把存儲的場轉(zhuǎn)換成用于顯示的單個(gè)幀。
顯示數(shù)據(jù)控制器120從幀存儲器106接收存儲的顯示數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于來自時(shí)鐘和同步發(fā)生器108的一個(gè)驅(qū)動定時(shí)時(shí)鐘信號把用于一個(gè)掃描行的顯示數(shù)據(jù)傳送到尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132。
板驅(qū)動器控制器122確定選擇每個(gè)掃描行的時(shí)序，并且與顯示數(shù)據(jù)控制器傳送用于掃描行的顯示數(shù)據(jù)到尋址/數(shù)據(jù)電極驅(qū)動器132一致，向掃描行驅(qū)動器134提供定時(shí)數(shù)據(jù)。一旦傳送了顯示數(shù)據(jù)，板驅(qū)動器控制器122就啟動用于每個(gè)掃描行的Y電極的信號以使該單元準(zhǔn)備好維持放電。
為了便于理解本發(fā)明的方法，現(xiàn)在說明在現(xiàn)有技術(shù)中公知的代表象素的強(qiáng)度級的二進(jìn)制碼字的使用方法。
圖3表示一個(gè)常規(guī)的PDP驅(qū)動方法的時(shí)序，該方法使用二進(jìn)制碼實(shí)現(xiàn)256個(gè)強(qiáng)度級，這在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。單元地址和二進(jìn)制碼字值是作為顯示數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，并從這里檢索。在圖3中，把一個(gè)圖象幀分成8個(gè)子場SF1至SF8。板中一個(gè)單元的每個(gè)維持放電周期的持續(xù)脈沖數(shù)，對于子場1至8來說，分別在1、2、4、8、16、32、64、和128之間變化。每個(gè)子場都有該象素碼字的一個(gè)相應(yīng)的確定的位0至位7。把每個(gè)子場分成一個(gè)固定長度的尋址間隔AD(具有一個(gè)行順序選擇子間隔、一個(gè)擦除子間隔、和一個(gè)寫子間隔)和一個(gè)維持放電的周期MD1至MD8，在此放電周期內(nèi)把持續(xù)脈沖加到該單元以便發(fā)光。對于這個(gè)方案，對于每個(gè)放電周期而言，持續(xù)脈沖數(shù)TSUS(SFi)，i＝1-8，之比為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128。
為了顯示一個(gè)圖象，要由強(qiáng)度映射處理器102來確定基于逐行方式的圖象中每個(gè)象素的所需強(qiáng)度級。等離子體顯示控制器104把象素地址轉(zhuǎn)換成單元地址，并且把強(qiáng)度級轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼字值。如先前所述，二進(jìn)制碼字值是一個(gè)8位的值，在8位值中每個(gè)位的位置在8個(gè)子場中的一個(gè)相應(yīng)子場期間允許發(fā)光或禁止發(fā)光。
子場尋址操作從一個(gè)擦除放電操作開始，在此操作中擦除該行中所有單元上的壁電荷。然后選擇該行中的每個(gè)單元，此便根據(jù)在其相應(yīng)強(qiáng)度值中的在相應(yīng)子場期間控制發(fā)光的那一位的值來接收壁電荷。一旦已經(jīng)尋址了該圖象中的所有單元，并且對于一個(gè)特定的子場周期已經(jīng)建立了適當(dāng)?shù)谋陔姾桑鸵┘佑糜谠撟訄龅某掷m(xù)脈沖，并且點(diǎn)亮具有壁電荷的單元。
上述二進(jìn)制編碼方法僅在亮度變化迅速、并且亮度變化由觀察者的眼睛綜合成一個(gè)平均亮度變化時(shí)才是有效的。然而，至少對于某些轉(zhuǎn)換，人的眼睛不能完全綜合亮度的變化，會出現(xiàn)令人煩惱的虛假輪廓。這些虛假輪廓在運(yùn)動圖象中出現(xiàn)，并且當(dāng)觀察者掃描過圖象時(shí)在某些靜止圖象中出現(xiàn)。這種現(xiàn)象稱之為運(yùn)動象素失真(MPD)。若使用上述的亮度映射方法，則對于例如一個(gè)象素從127至128的灰度轉(zhuǎn)換，將會引起MPD，這是因?yàn)槌掷m(xù)脈沖的瞬時(shí)分配不均勻造成的。由于人的視覺特性所限，不能把對于一轉(zhuǎn)換的感覺到的強(qiáng)度級維持在127或128的范圍，而是要將其減小到一個(gè)較低的值。
本發(fā)明對于它要處理的轉(zhuǎn)換作出以下的假設(shè)。假定，在板中的每個(gè)象素的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換中總是涉及三個(gè)電平，即為X-Y-Y轉(zhuǎn)換。如果這一假定變?yōu)闊o效，則結(jié)果可能是次最優(yōu)的。具體而論，本發(fā)明試圖修改在感興趣的轉(zhuǎn)換中涉及的第一個(gè)Y的值。等同地，改變第一個(gè)Y的N位二進(jìn)制表示，從而使某一位變?yōu)榱阄?，反之亦然。用于改善的MPD誤差性能的多位碼的均衡本發(fā)明選擇了一個(gè)持續(xù)脈沖時(shí)序方案，該方案通過有選擇地插入或刪除來自第二個(gè)N位碼值的選擇位來分配由自第一個(gè)N位碼值至第二個(gè)N位碼值的轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的亮度電平。
該方法的第一步是確定一個(gè)模型，用于在視網(wǎng)膜感覺到的強(qiáng)度級r(t)，從而可以找到一個(gè)測量MPD的實(shí)際方法。在方程(1)中給出了這一近似。r(t)=∫tt+Ti(u)du-----(1)]]>其中T是一個(gè)電視場周期(歸一化到1023個(gè)時(shí)間單位)。要注意，在具有準(zhǔn)確子場邊界的每個(gè)子場上的I(t)的部分和應(yīng)產(chǎn)生該子場的準(zhǔn)確的持續(xù)周期。在具有準(zhǔn)確的場邊界的每個(gè)電視場上的i(t)的部分和應(yīng)與所表示的強(qiáng)度級符合。
作為一個(gè)實(shí)際模型，在方程(1)中假定了一個(gè)簡化的、隨時(shí)間改變的、按指數(shù)衰減的矩形脈沖響應(yīng)。本發(fā)明人已經(jīng)確定，這個(gè)模型對于MPD均衡方法能提供足夠的準(zhǔn)確度。但可預(yù)期，還可以使用其它的、更為復(fù)雜的視網(wǎng)膜模型。
為計(jì)算MPD誤差，對于一個(gè)指定的轉(zhuǎn)換，期望有一個(gè)感覺到的理想強(qiáng)度曲線。雖然這一曲線應(yīng)該是在兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平之間的一個(gè)階躍函數(shù)，但精確確定在兩個(gè)電平之間的間隔期間轉(zhuǎn)換發(fā)生的時(shí)間是很困難的。對于這種方法，誤差被定義為在每兩個(gè)電平之間的誤差當(dāng)中的最小值。在數(shù)學(xué)上，用下述的方程(2)確定在灰度電平X和灰度電平Y(jié)之間的轉(zhuǎn)換的MPD均方誤差(MSE)e。e=1T∫Tmin{e1(t)2,e2(t)2}dt-----(2)]]>其中e1(t)＝|r(t)-X|，e2(t)＝|r(t)-Y|。
圖5A和5B表示使用8位二進(jìn)制碼的在60和150之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換的最小誤差曲線。實(shí)線曲線510代表通過方程(1)模型化的感覺到的強(qiáng)度，虛線曲線520代表按照方程(2)的轉(zhuǎn)換的MPD誤差(即min(e1(t)，e2(t))。
本發(fā)明人已經(jīng)確定了使用MPD MSE的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)第一，沒有眼睛運(yùn)動的假定；第二，把MPD假象的程度轉(zhuǎn)換成MPD MSE，即MSE越大，MPD假象越差；第三，可以使用MPD MSE作為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)以尋求一個(gè)有效的減小MPD方案。
對于一個(gè)指定的脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)碼，影響MPD程度的一個(gè)因素是指定給每一個(gè)位的持續(xù)脈沖數(shù)。對于PNM中的位，持續(xù)脈沖的一種特定的分配被稱之為SP。一般而言，一個(gè)SP被定義為與一個(gè)強(qiáng)度值的位有關(guān)的脈沖數(shù)的一個(gè)向量。在方程(3)中給出了用于一個(gè)8位的PNM的廣義SP。
SP＝〔SP1，SP2，SP3，SP4，SP5，SP6，SP7，SP8〕(3)例如，圖3中所示的PNM碼可表示為SP＝〔1，2，4，8，16，32，64，128〕。本發(fā)明人已經(jīng)確定，通過選擇一個(gè)交錯(cuò)的SP可改善等離子體顯示裝置的MPD特性。例如，SP[16，8，4，2，1，128，64，32]的總MPD特性好于SP[1，2，4，8，16，32，64，128]，或者SP[128，64，32，16，8，4，2，1]。
在該示例性方法中，對于一個(gè)特定的SP，按照目標(biāo)函數(shù)來分析對于一個(gè)指定的N位碼從第一電平到第二電平的每個(gè)可能的轉(zhuǎn)換，并且在代表第二電平的值中有選擇地置位和復(fù)位均衡位以減小目標(biāo)函數(shù)至最小。按本發(fā)明的分配均衡脈沖的方法假定維持第二電平。因而，在從均衡的第二值到不均衡的第二值的轉(zhuǎn)換中，增加的均衡脈沖不應(yīng)該產(chǎn)生明顯的附加MPD。通過以下的表示法(4)表示從前一個(gè)象素值X到當(dāng)前象素值Y再到下一個(gè)象素值Y的不均衡轉(zhuǎn)換。
X→Y→Y (4)均衡過程的目的是識別一個(gè)均衡值eq，均衡值eq在附加到當(dāng)前象素值上時(shí)產(chǎn)生目標(biāo)函數(shù)的一個(gè)最小值。如果用方程(5)代表均衡過程，則可由方程(6)、(7)(8)和(9)代表目標(biāo)函數(shù)，其中方程(9)代表方程(5)所示轉(zhuǎn)換的視網(wǎng)膜響應(yīng)。
x→yeq＝y(tǒng)+eq→y (5)e=12T∫2Tmin{e1(t,yeq)2,e2(t,yeq)2}dt-----(6)]]>其中e1(t，yeq)＝|r(t，yeq)-x|(7)e2(t，yeq)＝|r(t，yeq)-y|and (8)以及r(t,yeq)=∫tt+2Ti(u,x,yeq,y)du-----(9)]]>如果略去從0到1的轉(zhuǎn)換，則對于一個(gè)8位編碼系統(tǒng)yeq最多可能有255個(gè)值。開發(fā)用于代碼集的均衡映射的一個(gè)可能的方法是窮舉地分析所有可能的轉(zhuǎn)換。這就要分析2552＝65,025個(gè)轉(zhuǎn)換。
圖6是按本發(fā)明的一個(gè)代碼均衡過程的流程圖。該流程圖代表這個(gè)過程的內(nèi)部循環(huán)。外部循環(huán)則通過碼中65,025個(gè)可能的轉(zhuǎn)換中的每一個(gè)而逐步進(jìn)行，并在轉(zhuǎn)換X前把碼分配給象素值，而且在轉(zhuǎn)換y后把碼分配給象素值。在均衡過程中的第一步，即步驟610，接收x和y的值，并且給循環(huán)變量n指定一個(gè)0值。在步驟612，指定yeq為變量n的當(dāng)前值。在步驟614，該過程對該象素計(jì)算I(t，x，yeq，y)的值。如以上所述，函數(shù)i(t，x，yeq，y)確定了從x到y(tǒng)eq再到y(tǒng)的一轉(zhuǎn)換的視網(wǎng)膜響應(yīng)。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中使用的視網(wǎng)膜響應(yīng)被模型化成為在不連續(xù)的時(shí)間間隔期間的一個(gè)運(yùn)動的平均值。對于每個(gè)場周期，確定1024個(gè)正規(guī)的時(shí)間單位。一個(gè)脈沖產(chǎn)生后立即開始逐漸衰減，并且到發(fā)生下一個(gè)后繼脈沖時(shí)該脈沖復(fù)位到全值。在圖4B中表示出這個(gè)函數(shù)一個(gè)示例性的衰減過程。
在下一步驟616，按照方程(9)在從X到y(tǒng)eq再到y(tǒng)的該轉(zhuǎn)換的兩個(gè)場周期期間上對函數(shù)i(u，x，yeq，y)進(jìn)行積分。在步驟618，按照方程(7)和(8)，對值x和y的yeq的當(dāng)前值確定模型化的MPD誤差函數(shù)。在步驟620，確定并存儲yeq的當(dāng)前值的MSE MPD值。在步驟622，循環(huán)變量n加1；在步驟624，如果n不大于255，則控制返回到步驟612，確定下一個(gè)yeq值的MSE MPD。但如果在步驟624，n大于625，則控制轉(zhuǎn)到步驟626，確定對應(yīng)于最小MSE MPD的yeq值。在步驟626存儲這個(gè)值，以用于均衡PNM的碼從X到Y(jié)的轉(zhuǎn)換。此外，在步驟626，存儲這一轉(zhuǎn)換的MSE MPD的最小值。如下面將要描述的，可以使用這個(gè)值估算不同SP的性能。
雖然圖6所示的過程是作為一個(gè)外部循環(huán)的內(nèi)部循環(huán)描述的，它窮盡地試驗(yàn)了PNM碼中的每個(gè)可能的轉(zhuǎn)換，但也期望可按其它方式使用該過程。例如，外部循環(huán)可以按照上述方程(2)計(jì)算從象素值X到象素值y的轉(zhuǎn)換的誤差，并且將這個(gè)誤差和一個(gè)閾值比較。在此可替換的實(shí)施例中，只在誤差超過了該閾值時(shí)才會調(diào)用圖6所示的過程。還可以修改圖6所示的過程，以便在過程執(zhí)行時(shí)可確定最小MSE MPD。例如，在步驟620，可以把e(n)的當(dāng)前計(jì)算值與前一個(gè)最小值比較，并且如果當(dāng)前值較小則替換前一個(gè)最小值。在此可替換實(shí)施例中，還可以存儲對應(yīng)于新的最小值的n值。
還可以使用上述過程以比較不同SP的性能。如以上所述，在對X和Y的最終組合完成了步驟626后，有一個(gè)陣列MSE MPD，它包含對于一個(gè)指定的持續(xù)脈沖分配SP的每個(gè)轉(zhuǎn)換的最小MSE MPD。如果改變S并重復(fù)該過程，則對于這交錯(cuò)的SP也可以產(chǎn)生一個(gè)陣列MSE MPD。然后比較兩個(gè)SP的MSE MPD，以確定哪個(gè)導(dǎo)致較小的MSE MPD。期望這種比較可按照n個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)(例如最小平均MSE MPD、最大MSEMPD、或中值MSE MPD)估算出各個(gè)SP。在一個(gè)更完整的估算中，可以計(jì)算所有這些因子，并對其加權(quán)，從而確定可定義特定PNM碼的SP的有效性的一個(gè)度量值。
圖7是適于用作圖1的MPD均衡電路102的電路的方塊圖。一旦確定了最佳均衡值，就可把在步驟626對每個(gè)被分析的轉(zhuǎn)換確定的自變量值存入只讀存儲器(ROM)710R、710G、和710B，如圖7所示。每個(gè)ROM710R、710G和710B都包括一個(gè)16位的地址端口，用于接收代表來自前一幀的象素值的值x和代表當(dāng)前象素值的值y，作為單個(gè)地址值；并且用于提供存儲的自變量值y’，作為均衡的輸出值。然后，這些均衡的輸出值y’替換當(dāng)前圖象中的象素值y。
如圖7所示，把用于紅、綠和藍(lán)基色信號的輸入象素值加到一個(gè)可編程邏輯陣列(PLA)708上，PLA708產(chǎn)生用于幀緩沖器712R、712G和712B的控制信號，并且還把接收的紅、綠和藍(lán)象素值加到相應(yīng)的ROM710R、710G和710B以及相應(yīng)的幀緩沖器712R、712G和712B這兩者上。對幀緩沖器進(jìn)行控制，以便在它們的輸出端口上產(chǎn)生來自于前一幀的在適當(dāng)位置上對應(yīng)于當(dāng)前象素的象素。因此，如果y代表當(dāng)前圖象幀第一行中的第一個(gè)象素的紅色信號分量，則X即代表前一圖象幀的第一行中的第一個(gè)象素的紅色信號分量。通過連系相應(yīng)的X和Y象素值，就可產(chǎn)生用于ROM710R、710G和710B的地址值。在相應(yīng)的寄存器714R、714G和714B中存儲ROM710R、710G和710B的均衡輸出值y’，以便同步已均衡的紅、綠和藍(lán)色信號以作進(jìn)一步處理。
已經(jīng)參照使用8位脈沖數(shù)調(diào)制編碼方法的一個(gè)等離子體顯示板描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會認(rèn)識到，本發(fā)明還可以推廣到其它系統(tǒng)，例如10或12位系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還可以推廣到隔行顯示格式。在此推廣中，因?yàn)樵谝粠幕A(chǔ)上尋址圖象中的各個(gè)象素，所以在一幀的基礎(chǔ)上計(jì)算誤差函數(shù)。然而，可以期望的是，在視網(wǎng)膜響應(yīng)模型中還包括這樣一些項(xiàng)它們和隔行視頻信號的插入場中包圍一個(gè)象素的那些象素有關(guān)。
此外，除檢驗(yàn)作為一個(gè)均衡的碼值yeq的每一個(gè)可能的PNM碼值外，還可期望限制檢驗(yàn)的碼值，使它們在某個(gè)范圍之內(nèi)，例如從X和y加上、減去10個(gè)灰度值。最后，雖然本發(fā)明是借助于等離子體顯示裝置描述的，但還期望本發(fā)明可用于任何使用脈沖數(shù)調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制的顯示裝置，例如基于數(shù)字式微型反光鏡裝置(DMD)的數(shù)字式光投影儀。
雖然這里表示并且描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，但應(yīng)該明白，這樣一些實(shí)施例僅是借助于實(shí)例提供的。在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思的條件下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可進(jìn)行各種變化、改變和替換。因此期望，所附的權(quán)利要求書將覆蓋落入本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有的這些變化。
權(quán)利要求
1.一種用于確定均衡代碼集的方法，所說均衡代碼集與用于在數(shù)字顯示裝置上顯示視頻圖象的脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)碼一起使用，均衡代碼集的作用是在顯示的圖象中減小運(yùn)動象素失真(MPD)，該方法包括如下步驟a)確定第一和第二PNM碼值，所說PNM碼值確定了在相應(yīng)的第一和第二灰度值之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換；b)在PNM碼中選擇一個(gè)第一試驗(yàn)均衡碼值；c)在從第一PNM碼值到第一試驗(yàn)均衡碼值且然后到第二PNM碼值的一個(gè)轉(zhuǎn)換中，確定MPD誤差的第一目標(biāo)度量值；d)在PNM碼中，選擇一個(gè)第二試驗(yàn)均衡碼值；e)在從第一PNM碼值到第二試驗(yàn)均衡碼值且然后到第二PNM碼值的一個(gè)轉(zhuǎn)換中，確定MPD誤差的第二目標(biāo)度量值；f)比較MPD的第一目標(biāo)度量值和MPD的第二目標(biāo)度量值，以確定第一和第二試驗(yàn)均衡碼值中的哪一個(gè)具有較小的MPD度量值，并且分配具有較小的MPD度量值的相應(yīng)的試驗(yàn)均衡碼值作為一個(gè)優(yōu)選的均衡碼值；g)把優(yōu)選的均衡碼值分配給均衡代碼集，因而當(dāng)檢測到第一碼值和第二碼值之間的轉(zhuǎn)換時(shí)，優(yōu)選的均衡碼值替換第二碼值。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中對于PNM碼中多個(gè)相應(yīng)的不同的試驗(yàn)均衡碼值，重復(fù)步驟d)至g)；并且步驟f)包括如下步驟將多個(gè)試驗(yàn)均衡碼值中的每個(gè)碼值的MPD的目標(biāo)度量值與先前確定的最小MPD值進(jìn)行比較，以確定多個(gè)試驗(yàn)均衡碼值的MPD的一個(gè)最小的目標(biāo)度量值，并且分配對應(yīng)于MPD的最小目標(biāo)度量值的均衡碼值作為優(yōu)選的均衡碼值。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中多個(gè)對應(yīng)的不同的試驗(yàn)均衡碼值包括PNM碼中的所有碼值。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中對于PNM碼中每一對碼值重復(fù)步驟a)至g)，以使對于PNM碼中兩個(gè)值之間的每個(gè)可能的轉(zhuǎn)換，該均衡代碼集均包括一個(gè)優(yōu)選的均衡碼值。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中MPD誤差的第一和第二目標(biāo)度量值由以下方程確定e=12T∫2Tmin{e1(t,yeq)2,e2(t,yeq)2}dt]]>其中T是一個(gè)電視場周期，Yeq是第一或第二試驗(yàn)均衡值e1(t，yeq)＝|r(t，yeq)-x|e2(t，yeq)＝|r(t，yeq)-y|r(t,yeq)=∫tt+2Ti(u,x,yeq,y)du,]]>并且，r(t,yeq)=∫tt+2Ti(u,x,yeq,y)du]]>代表對于x→yeq→y轉(zhuǎn)換的視網(wǎng)膜響應(yīng)的一模型，其中x，yeq，y代表在連續(xù)的圖象幀中對應(yīng)的圖象象元(象素)值。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中u(t，x，yeq，y)是一個(gè)隨時(shí)間變化的矩形脈沖響應(yīng)特性，它代表包括對應(yīng)于碼值x、yeq、y的持續(xù)脈沖在內(nèi)的持續(xù)脈沖的一個(gè)運(yùn)動平均值。
7.用于確定具有最佳的運(yùn)動象素失真(MPD)性能的一個(gè)N位脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)碼的方法，包括如下步驟a)對于N位的PNM碼選擇一個(gè)持續(xù)脈沖分配；b)在PNM碼中，對于每對碼值x和yb1)對于在碼值x和y之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換，確定MPD誤差的一個(gè)度量值；b2)比較確定的MPD誤差度量值和一閾值；b3)如果MPD誤差的度量值大于閾值，則確定一個(gè)碼值yeq，從而使對于從x到y(tǒng)eq再到y(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)換的MPD誤差的度量值最?。灰约癰4)記錄yeq作為x和y之間的轉(zhuǎn)換的一個(gè)均衡代碼值，并且記錄MPD誤差的最小度量值，它與x和y之間的轉(zhuǎn)換相關(guān)聯(lián)；c)對于多個(gè)持續(xù)脈沖分配，重復(fù)步驟(a)和(b)；以及d)對于多個(gè)持續(xù)脈沖分配中的每一個(gè)，比較所記錄的MPD誤差的最小度量值以確定最小的MPD誤差的度量值，并且分配對應(yīng)于最小MPD誤差的度量值的N位PNM碼作為具有最佳MPD性能的N位PNM碼。
全文摘要
一種數(shù)字式顯示裝置,使用碼字的一個(gè)最小運(yùn)動象素失真(MPD)集以減小在數(shù)字式顯示裝置(PDP)上觀察到的視覺假象。數(shù)字式顯示裝置包括一個(gè)最小MPD映射過程。數(shù)字式顯示裝置控制器使用掃描驅(qū)動器和數(shù)據(jù)驅(qū)動器向數(shù)字式顯示裝置逐行地提供顯示數(shù)據(jù)。一旦把顯示數(shù)據(jù)裝入PDP以得到圖象,數(shù)字式顯示裝置控制器就啟動持續(xù)脈沖驅(qū)動器以用由碼字編碼的指定的持續(xù)脈沖串使尋址的單元發(fā)光。
文檔編號G09G3/28GK1241014SQ99104739
公開日2000年1月12日 申請日期1999年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者朱強(qiáng), 托馬斯·J·利科克, 詹姆斯·D·內(nèi)克爾 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社