專利名稱：提高圖像質(zhì)量的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提高諸如液晶顯示設(shè)備等可具有低響應(yīng)速度的顯示設(shè)備的圖像質(zhì)量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了在液晶顯示設(shè)備上顯示運(yùn)動(dòng)圖像，優(yōu)選情況下，將液晶面板的響應(yīng)時(shí)間限制到一個(gè)幀周期(16ms)或更短。有些系統(tǒng)使用了過(guò)驅(qū)動(dòng)或OCB(光學(xué)補(bǔ)償彎曲)液晶技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)減少響應(yīng)時(shí)間。
液晶面板的響應(yīng)時(shí)間一般是用將顯示狀態(tài)從全黑圖像變?yōu)槿讏D像所需的時(shí)間與將顯示狀態(tài)從全白圖像變?yōu)槿趫D像所需的時(shí)間之和來(lái)表示的。過(guò)驅(qū)動(dòng)和OCB液晶技術(shù)的使用已經(jīng)得到顯示時(shí)間小于16ms的液晶面板。
不過(guò)，即使可以將液晶面板的響應(yīng)時(shí)間減少到16ms或更短，視網(wǎng)膜殘象現(xiàn)象也會(huì)造成運(yùn)動(dòng)圖像模糊。由視網(wǎng)膜殘象引起的運(yùn)動(dòng)圖像模糊，指的是當(dāng)顯示快速運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，由于當(dāng)前幀圖像的視網(wǎng)膜殘象被下一幀圖像覆蓋而使運(yùn)動(dòng)圖像成為模糊的運(yùn)動(dòng)圖像的現(xiàn)象。這種由于視網(wǎng)膜殘象而引起的運(yùn)動(dòng)圖像模糊，在將圖像保持一個(gè)幀周期的保持型驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備中特別明顯。
因此，提出了一種面板驅(qū)動(dòng)設(shè)備，用于控制由于視網(wǎng)膜殘象而引起的運(yùn)動(dòng)圖像模糊。這是一種偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中在顯示一個(gè)幀的周期中設(shè)置了面板不被光照亮的時(shí)間段。在JP-A-2003-270669(下面稱之為“專利文獻(xiàn)1”)和“Special FeatureFlat Panel War-SecondPart，”Nikkei Electronics，No.2002/11/18，PP.110-118(下面稱之為“非專利文獻(xiàn)1”)中描述了偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。根據(jù)該偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，全黑圖像被插入到幀周期中，以減少視網(wǎng)膜殘象和抑制運(yùn)動(dòng)圖像的模糊。
不過(guò)，在如專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1中所述的偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于面板在黑屏顯示期間不發(fā)光，因此產(chǎn)生了亮度相應(yīng)地減少的問(wèn)題。盡管非專利文獻(xiàn)1講述了通過(guò)增加面板的數(shù)值孔徑來(lái)解決亮度減少的問(wèn)題的解決方案，但是涉及面板結(jié)構(gòu)的修改的這種解決方案是昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠解決上述問(wèn)題，并且能夠在不減少亮度的情況下抑制運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊的低成本圖像質(zhì)量提高設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圖像質(zhì)量提高設(shè)備能夠提取與第n幀(n為自然數(shù))視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量，并且能夠?qū)⑻崛〉母哳l分量添加到第(n+m)幀(m為自然數(shù))視頻信號(hào)中。
在保持型驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備中，圖像的快速運(yùn)動(dòng)部分由于運(yùn)動(dòng)圖像的高頻分量的減少而發(fā)生模糊(例如，運(yùn)動(dòng)圖像的光暈)。不過(guò)在本發(fā)明中，與例如第n幀視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量被添加到第(n+1)幀視頻信號(hào)，從而可以通過(guò)添加的第n幀視頻信號(hào)的高頻分量來(lái)增加第(n+1)幀視頻信號(hào)的高頻分量。因此，可以抑制運(yùn)動(dòng)圖像中的光暈感覺(jué)。
如上所述，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)抑制運(yùn)動(dòng)圖像中的光暈感覺(jué)，而不需要任何涉及對(duì)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改以增加數(shù)值孔徑等的解決方案。
另外，本發(fā)明不需要像偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)方案那樣，創(chuàng)建面板在顯示一個(gè)幀的周期期間不發(fā)光的時(shí)段。這樣的好處是，亮度比偽脈沖液晶面板驅(qū)動(dòng)方案的亮度高出由消除面板不發(fā)光的時(shí)段而得到的部分。
下面參考解釋本發(fā)明的例子的附圖來(lái)進(jìn)行講述，將使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)勢(shì)更加明顯。


下面參考附圖來(lái)詳細(xì)講述本發(fā)明的示例實(shí)施例，將能更好地理解前述和其他示例目的、方面和優(yōu)勢(shì)，其中圖1為框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)；圖2A為表示輸入信號(hào)的頻率特性的圖；圖2B為表示圖1所示的二維低通濾波器的輸出的頻率特性的圖；圖2C為表示圖1所示的減法器的輸出的頻率特性的圖；圖2D為表示圖1所示的乘法器的輸出的頻率特性的圖；圖2E為表示圖1所示的加法器的輸出的頻率特性的圖；圖3A為輸入信號(hào)的波形圖；圖3B為表示圖1所示的二維低通濾波器的輸出的波形圖；圖3C為表示圖1所示的減法器的輸出的波形圖；圖3D為表示圖1所示的加法器的輸出的波形圖；圖4為示意圖，描述如何通過(guò)圖1所示的乘法器來(lái)調(diào)節(jié)幅度；圖5是描述了在圖像的三維頻率特性中的時(shí)間方向上的頻率特性的圖；圖6是描述了當(dāng)將三維高頻分量添加到輸入的視頻信號(hào)之后對(duì)其進(jìn)行顯示時(shí)，圖像的時(shí)間方向上的頻率特性的圖；
圖7為流程圖，示出了在圖1所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備中執(zhí)行的用于延遲各幀中的圖像的信號(hào)處理過(guò)程；圖8為框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)例子的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的部件的結(jié)構(gòu)；圖9為框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)例子的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的部件的結(jié)構(gòu)；圖10為框圖，示出了無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器的結(jié)構(gòu)；圖11為表示圖10所示的IIR濾波器的脈沖響應(yīng)的圖；圖12A為輸入信號(hào)的波形圖；圖12B為波形圖，表示當(dāng)圖12A所示的信號(hào)波形經(jīng)過(guò)IIR濾波處理時(shí)的信號(hào)波形；圖12C為波形圖，表示當(dāng)圖12B所示的信號(hào)波形經(jīng)過(guò)時(shí)基反轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)波形；圖12D為波形圖，示出了當(dāng)圖12C所示的信號(hào)波形經(jīng)過(guò)IIR濾波處理時(shí)的信號(hào)波形；圖13A為示意圖，描述了用于在使用了幀存儲(chǔ)器的時(shí)基反轉(zhuǎn)操作中將數(shù)據(jù)寫入到幀存儲(chǔ)器中的操作；圖13B為示意圖，描述了用于在使用了幀存儲(chǔ)器的時(shí)基反轉(zhuǎn)操作中從幀存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)的操作；以及圖14為框圖，示出了應(yīng)用了本發(fā)明示例方面的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，更具體地是圖1至14，來(lái)示出本發(fā)明的方法和設(shè)備的示例實(shí)施例。
圖1為框圖，總體地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的結(jié)構(gòu)。參考圖1，該示例實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備包括幀存儲(chǔ)器11、二維低通濾波器12、減法器13、乘法器14和加法器15。
從輸入端IN饋送的視頻信號(hào)S分別被提供給幀存儲(chǔ)器11、減法器13和加法器15。這里，提供給幀存儲(chǔ)器11的視頻信號(hào)用標(biāo)號(hào)S1來(lái)表示；提供給減法器13的視頻信號(hào)用標(biāo)號(hào)S2來(lái)表示；提供給乘法器15的視頻信號(hào)用標(biāo)號(hào)S3來(lái)表示。
幀存儲(chǔ)器11以幀為單位對(duì)從輸入端IN提供的視頻信號(hào)S1進(jìn)行延遲。幀存儲(chǔ)器11可以將視頻信號(hào)S1延遲n幀(n為自然數(shù))。視頻信號(hào)S1在被幀存儲(chǔ)器11延遲之后，被提供給二維低通濾波器12。
二維低通濾波器12可以包括線性相位有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器，該二維低通濾波器12在水平方向和垂直方向的每一個(gè)方向上截去被延遲了n幀的視頻信號(hào)S1的高頻分量，以提取二維低頻分量。由二維低通濾波器12提取的二維低頻分量被提供給減法器13。這里，視頻信號(hào)的垂直方向和水平方向?qū)?yīng)于由視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向和垂直方向。
減法器13從由輸入端IN提供的視頻信號(hào)S2中減去從已經(jīng)被延遲了n幀的視頻信號(hào)S1中提取的二維低頻分量，以提取三維高頻分量，其中所述二維低頻分量是從二維低通濾波器12提供的。這里，三維高頻分量包括由水平分量、垂直分量和時(shí)間分量組成的三個(gè)要素。由減法器13提取的三維高頻分量通過(guò)乘法器14被提供給加法器15。
乘法器14根據(jù)由外部控制器(圖中未示出)提供的控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)減法器13的輸出(三維高頻分量)的幅度。加法器15將其幅度已經(jīng)被乘法器14調(diào)節(jié)的三維高頻分量添加到從輸入端IN提供的視頻信號(hào)S3。
可以通過(guò)提供給乘法器14的控制信號(hào)來(lái)自由調(diào)節(jié)添加到視頻信號(hào)S3的三維高頻分量的量。用戶可以根據(jù)需要通過(guò)未示出的外部控制器的輸入裝置來(lái)設(shè)置在乘法器14中調(diào)節(jié)的幅度的量。
接下來(lái)，對(duì)該示例實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備中的每一個(gè)分量的操作給出具體的描述。首先，來(lái)講述作為不具有幀存儲(chǔ)器11的圖像質(zhì)量提高設(shè)備中的基本操作的二維低通濾波器12、減法器13、乘法器14和加法器15的操作。
圖2A-2E示出了二維低通濾波器12、減法器13、乘法器14和加法器15的每一個(gè)的輸出的頻率特性。從輸入端IN饋送的視頻信號(hào)S在從低頻到高頻延伸的范圍內(nèi)具有恒定增益，如圖2A所示。二維低通濾波器12截去輸入視頻信號(hào)的高頻帶，以便僅讓低頻帶通過(guò)，如圖2B所示。
減法器13截去輸入視頻信號(hào)的低頻帶，以便讓高頻帶通過(guò)，如圖2C所示。乘法器14在高頻帶中具有基本不變的增益，如圖2D所示。在高頻帶中，加法器15將由乘法器14提供的增益添加到輸入視頻信號(hào)，如圖2E所示。
圖3A-3D示出了二維低通濾波器12、減法器13和加法器15的每一個(gè)的輸出波形。圖3A是從輸入端IN饋送的視頻信號(hào)S在水平方向或垂直方向上的信號(hào)波形。當(dāng)顯示由這種信號(hào)波形表示的視頻信號(hào)時(shí)，顯示的圖像在中心具有例如矩形白區(qū)，并且在白區(qū)周圍具有黑區(qū)。圖3A中的輸入信號(hào)波形的上升沿和下降沿表示顯示的圖像上的白區(qū)和黑區(qū)之間的界限。
由于二維低通濾波器12如圖2B所示僅通過(guò)低頻分量，所以其輸出波形具有如圖3A所示的輸入信號(hào)波形的鈍邊(例如，低頻分量的信號(hào)波形)，如圖3B所示。由于減法器13從圖3A所示的輸入信號(hào)波形中減去圖3B所示的二維低通濾波器12的輸出波形，因此得到的輸出波形呈現(xiàn)為突出了輸入視頻信號(hào)的上升沿和下降沿的邊沿信號(hào)波形(例如，高頻分量的信號(hào)波形)。
由于加法器15將圖3C所示的邊沿信號(hào)波形添加到圖3A所示的輸入信號(hào)波形，因此得到的輸出波形突出了輸入視頻信號(hào)的上升沿和下降沿，如圖3D所示。通過(guò)這樣突出了輸入視頻信號(hào)的邊沿，在顯示的圖像上的白區(qū)和黑區(qū)之間的邊界處提高了銳度。
減法器13的輸出波形(例如，邊沿信號(hào))的幅度用乘法器14來(lái)調(diào)節(jié)。圖4示意性地示出了如何由乘法器14來(lái)調(diào)節(jié)幅度。如圖4所示，乘法器14根據(jù)來(lái)自外部的控制信號(hào)調(diào)節(jié)減法器13的輸出波形(邊沿信號(hào))的幅度。隨著幅度的增加，在加法器15的輸出波形上邊沿被突出較多。結(jié)果，較好地提高了顯示的圖像上的邊沿銳度。反之，隨著幅度的減小，在加法器15的輸出波形中邊沿被突出較少，使得顯示的圖像上的邊沿銳度提高較少。
該實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的特點(diǎn)是利用了上述銳度提高效果的原理來(lái)減少運(yùn)動(dòng)圖像中的光暈感覺(jué)，該設(shè)備具有用于提取三維高頻分量的高頻分量提取器，其包括包含有作為用于獲得這種銳度提高效果的結(jié)構(gòu)的幀存儲(chǔ)器11、二維低通濾波器12和減法器13的塊。
在高頻分量提取器中，二維濾波器12從已經(jīng)被幀存儲(chǔ)器11延遲了n幀的視頻信號(hào)S1中提取二維的(例如，水平的/垂直的)低頻分量，并且減法器13從視頻信號(hào)S2中減去由二維低通濾波器12減出的二維低頻分量，以提取三維高頻分量。由于視頻信號(hào)S1相對(duì)于視頻信號(hào)S2被延遲了n幀，因此減法器13從在當(dāng)前幀之后的n幀提供的視頻信號(hào)中減去從當(dāng)前幀的視頻信號(hào)中提取的二維低頻分量。
例如，當(dāng)視頻信號(hào)S1在幀存儲(chǔ)器11中相對(duì)于視頻信號(hào)S2被延遲了一幀時(shí)，減法器13從第(n+1)幀視頻信號(hào)中減去從第n幀視頻信號(hào)中提取的二維低頻分量。因此，提取了三維高頻分量。
由高頻分量提取器提取的三維高頻分量由乘法器14來(lái)進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)，并且然后在加法器15中，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的三維高頻分量被添加到視頻信號(hào)S3。由于視頻信號(hào)S1相對(duì)于視頻信號(hào)S3被延遲了n幀，因此加法器15將三維高頻分量添加到在視頻信號(hào)S1之后的n幀提供的視頻信號(hào)S3。
例如，當(dāng)視頻信號(hào)S1在幀存儲(chǔ)器11中相對(duì)于視頻信號(hào)S3被延遲了一幀時(shí)，其中減法器13從第(n+1)幀視頻信號(hào)中減去從第n幀視頻信號(hào)中提取的二維低頻分量以提取三維高頻分量，加法器15將由減法器13提取的三維高頻分量添加到第(n+1)幀視頻信號(hào)。因此，將三維高頻分量添加到視頻信號(hào)上將使由視網(wǎng)膜殘象導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)圖像中模糊的減少。
接下來(lái)，講述減少由視網(wǎng)膜殘象導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)圖像中模糊的原理。
根據(jù)時(shí)間方向上的頻率特性來(lái)考慮運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊，當(dāng)幀頻率為60Hz時(shí)，在時(shí)間方向上的采樣頻率fs被確定為60Hz，并且可以被表示的最快運(yùn)動(dòng)圖像的頻率被確定為fs/2(＝30Hz)。在該情況中，保持型驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備經(jīng)歷了由于孔徑效應(yīng)而引起的高頻特性的減少。高頻特性的這種減少被認(rèn)為是運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊(參見(jiàn)“Introduction toDigital Signal Processing”，CQ Publishing，F(xiàn)irst edited in 1989，p.75)。
圖5示出了在圖像的三維頻率特性的時(shí)間方向上的頻率特性。參考圖5，可以看到孔徑效應(yīng)在30Hz的頻率處引起響應(yīng)減少-3.92dB。這里，孔徑效應(yīng)指的是在數(shù)字信號(hào)處理中，由于用于將脈沖響應(yīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出波形是由矩形波到脈沖的卷積得到的階梯狀波形，因而使高頻特性減少的現(xiàn)象。
在該實(shí)施例中，由高頻分量提取器提取的三維高頻分量被加法器15添加到輸入視頻信號(hào)。圖6示出了當(dāng)對(duì)已經(jīng)添加了三維高頻分量的輸入視頻信號(hào)進(jìn)行顯示時(shí)，在時(shí)間方向上圖像的頻率特性。添加到輸入視頻信號(hào)的三維頻率分量起到與視網(wǎng)膜殘象分量反相的作用，從而限制了由于孔徑效應(yīng)而導(dǎo)致的高頻特性的減少。
圖像在時(shí)間方向上的頻率特性根據(jù)輸入視頻信號(hào)被延遲的幀數(shù)不同而不同。當(dāng)輸入視頻信號(hào)被延遲一幀時(shí)，頻率特性的峰值接近幀頻率的一半(＝30Hz)，并且當(dāng)輸入信號(hào)被延遲兩幀時(shí)，頻率特性的峰值接近幀頻率的1/4(＝15Hz)，如圖6所示。在任何情況下，將三維頻率分量添加到輸入視頻信號(hào)起到防止由于孔徑效應(yīng)而導(dǎo)致的高頻特性減少的作用，即，限制了運(yùn)動(dòng)圖像中模糊的發(fā)生。
接下來(lái)，以輸入視頻信號(hào)被延遲一幀為例，來(lái)講述該實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備中的信號(hào)處理過(guò)程。圖7為流程圖，示出了當(dāng)輸入視頻信號(hào)被延遲一幀時(shí)的信號(hào)處理過(guò)程。參考圖7，二維低通濾波器12可以從第n幀視頻信號(hào)中提取二維低頻分量(步驟101)。
接下來(lái)，減法器13從第(n+1)幀視頻信號(hào)中減去由二維濾波器12提取的二維低頻分量，以提取三維高頻分量(步驟102)。然后，在乘法器14對(duì)由減法器13提取的三維高頻分量的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之后(步驟103)，加法器15將調(diào)節(jié)了幅度的三維高頻分量添加到第(n+1)幀視頻信號(hào)(步驟104)。
在步驟102，當(dāng)輸入視頻信號(hào)被延遲兩幀時(shí)，減法器13從第(n+2)幀視頻信號(hào)中減去由二維低通濾波器12提取的二維低頻分量，以提取三維高頻分量，并且在步驟104，加法器15將調(diào)節(jié)了幅度的三維高頻分量添加到第(n+2)幀視頻信號(hào)。
輸入視頻信號(hào)在幀存儲(chǔ)器11中可以被延遲任何數(shù)目的幀。在幀存儲(chǔ)器11中延遲的幀數(shù)越多，與運(yùn)動(dòng)圖像中經(jīng)受模糊減少效果的對(duì)象有關(guān)的運(yùn)動(dòng)就越慢。因此當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)期望模糊減少效果時(shí)，輸入視頻信號(hào)就必須被延遲較小數(shù)目的幀。
上面所述該實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備是本發(fā)明的一個(gè)例子，并且可以被設(shè)計(jì)成任何結(jié)構(gòu)，只要它能夠提取與第n幀(n為自然數(shù))視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量，并且只要它能夠?qū)⑻崛〉母哳l分量添加到第(n+m)幀(m為自然數(shù))視頻信號(hào)。
例如，作為延遲裝置的幀存儲(chǔ)器11可以被布置在二維低通濾波器12的輸出側(cè)。在該修改中，三維高頻分量也以上述方式被添加到輸入視頻信號(hào)。
可選情況下，幀存儲(chǔ)器11可以被布置在減法器13和乘法器14之間，或者可以被布置在乘法器14的輸出側(cè)。在該修改中，減法器13提取二維高頻分量，并且提取的二維高頻分量在幀存儲(chǔ)器11中被延遲了幀數(shù)。下面以二維高頻分量被延遲一幀的情況為例來(lái)講述該操作。
首先，二維低通濾波器12從第n幀視頻信號(hào)中提取二維低頻分量。接下來(lái)，減法器13從第n幀視頻信號(hào)中減去由二維低通濾波器12提取的二維低頻分量，以提取二維高頻分量。然后，在乘法器14對(duì)由減法器13提取的三維高頻分量的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，加法器15將調(diào)節(jié)了幅度的高頻分量添加到第(n+1)幀視頻信號(hào)。
另外，在該實(shí)施例中，在水平方向和垂直方向上都對(duì)高頻分量進(jìn)行了提取，但是可以只在水平方向或只在垂直方向上對(duì)高頻分量進(jìn)行提取。在該修改中，運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊可以被限制在水平方向或垂直方向上。
另外，在減法器13的輸出信號(hào)中(參見(jiàn)圖3C中的輸出波形)，在正側(cè)(白電平側(cè))或負(fù)側(cè)(例如，黑電平側(cè))上可以省略校正。例如，當(dāng)后像作為黑屏上的白色模糊圖像被明顯地觀察到時(shí)，可以只對(duì)圖像進(jìn)行負(fù)側(cè)(黑電平側(cè))上的校正，而省略對(duì)正側(cè)(白電平側(cè))上的校正。
接下來(lái)，以根據(jù)前述實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的低頻分量提取器為例來(lái)進(jìn)行講述，其中所述低頻分量提取器可以包括幀存儲(chǔ)器11和低通濾波器12。
圖8為框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)例子的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的部件的結(jié)構(gòu)。在圖8中示出的結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)于包括如圖1所示的幀存儲(chǔ)器11和二維低通濾波器12的結(jié)構(gòu)，并且包括水平低通濾波器21、降采樣器22、幀存儲(chǔ)器23、垂直低通濾波器24和升采樣器25。
水平低通濾波器21從由輸入端IN提供的視頻信號(hào)中提取水平低頻分量。包括被水平低通濾波器21提取的水平低頻分量的視頻信號(hào)被提供給降采樣器22。
降采樣器22減少視頻信號(hào)的采樣率。具體地說(shuō)，在降采樣器22中，當(dāng)將采樣率減少到一半時(shí)，頻帶被低通濾波器限制，使得輸入信號(hào)的頻率分量落在縮小的頻帶內(nèi)，并且然后，數(shù)據(jù)被交替刪除(例如，數(shù)據(jù)的剪除)。這導(dǎo)致兩倍的數(shù)據(jù)間隔時(shí)間，并且采樣頻率被減小到一半。被降采樣器22進(jìn)行降采樣的視頻信號(hào)被提供給幀存儲(chǔ)器23。
幀存儲(chǔ)器23以幀為單位延遲降采樣視頻信號(hào)。被幀存儲(chǔ)器23延遲了數(shù)幀的視頻信號(hào)被提供給垂直低通濾波器24。垂直低通濾波器24以幀為單元提取視頻信號(hào)的垂直低頻分量。由垂直低通濾波器24提取的垂直低頻分量組成的視頻信號(hào)被提供給升采樣器25。
升采樣器25將由垂直低通濾波器24提供的降采樣視頻信號(hào)返回到原始采樣率。被升采樣器25進(jìn)行升采樣的視頻信號(hào)(例如，對(duì)應(yīng)于從以幀為單位延遲的視頻信號(hào)中提取的二維頻率分量的視頻信號(hào))被提供給如圖1所示的減法器13。后續(xù)的操作類似于(例如，完全相同于)圖1中所示的結(jié)構(gòu)。
在該例子中，水平低通濾波器21還提供混疊失真消除濾波器的功能，用于對(duì)降采樣器22中的視頻信號(hào)進(jìn)行降采樣。這里，混疊失真消除濾波器是低通濾波器，用于阻擋高頻分量，以便輸入信號(hào)的頻率分量落在降采樣之后的頻帶內(nèi)。水平低通濾波器21需要具有降采樣所需的高頻阻擋特性。
此外，在該例子中，降采樣器22被布置在幀存儲(chǔ)器23的輸入側(cè)，并且?guī)鎯?chǔ)器23以幀為單位對(duì)被降采樣器22進(jìn)行降采樣的視頻信號(hào)進(jìn)行延遲。因此，通過(guò)減小采樣率，可以減少幀存儲(chǔ)器23的存儲(chǔ)容量。
此外，由于較低的采樣率導(dǎo)致幀存儲(chǔ)器23的較低操作頻率，因此由于高操作頻率而要求的設(shè)計(jì)約束得到緩解。另外，當(dāng)幀存儲(chǔ)器23被其他電路共享時(shí)，幀存儲(chǔ)器23以較低的采樣率被占用較短的時(shí)間，從而能夠允許其他電路使用幀存儲(chǔ)器23較長(zhǎng)的時(shí)間。
另外，由于垂直低通濾波器24提取降采樣的視頻信號(hào)的垂直低頻分量，因此通過(guò)減小采樣率，可以減小垂直低通濾波器24的電路尺寸。
上面所述的例子結(jié)構(gòu)是例子，并且可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行修改。例如，水平低通濾波器21和垂直低通濾波器24可以相互交換位置。此外，幀存儲(chǔ)器23可以被布置在垂直低通濾波器24的輸出側(cè)。
圖9為框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)示例方面的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的部件的結(jié)構(gòu)。如圖9所示的結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)于包括如圖1所示的幀存儲(chǔ)器11和二維低通濾波器12的結(jié)構(gòu)，并且可以包括IIR濾波器31、33和幀反轉(zhuǎn)器32、34。
IIR濾波器31、33可以包括(例如，每一個(gè)都可以包括)包含環(huán)形濾波器的一般低通濾波器。圖10示出了IIR濾波器的結(jié)構(gòu)，并且圖11示出了其脈沖響應(yīng)。如圖10所示，IIR濾波器包括兩個(gè)系數(shù)乘法器41、42，加法器43和延遲元件44。
系數(shù)乘法器41的輸出被提供給加法器43的一個(gè)輸入。加法器43的輸出被分成兩支，一支提供輸出OUT，并且另一支被提供給延遲元件44。延遲元件44的輸出通過(guò)系數(shù)乘法器42被提供給加法器42的另一個(gè)輸入。
當(dāng)IIR濾波器被應(yīng)用于水平方向上的處理時(shí)，延遲元件44被當(dāng)作以采樣像素為單位的延遲元件。另一方面，當(dāng)IIR濾波器被應(yīng)用于垂直方向上的處理時(shí)，延遲元件44被當(dāng)作以水平線為單位的線存儲(chǔ)器。
在如上所述的構(gòu)造IIR濾波器中，IIR的脈沖響應(yīng)并不處于如圖11所示的線性相位(脈沖響應(yīng)不是雙邊對(duì)稱的)，因此只有在時(shí)間延遲方向上才能操作濾波器。因此，通過(guò)在時(shí)間軸方向上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，可以迫使IIR濾波器在前向和后向時(shí)間方向上等價(jià)地進(jìn)行操作。
圖12A-12D示意性地示出了當(dāng)IIR濾波器被迫在前向和后向時(shí)間方向上等價(jià)地進(jìn)行操作時(shí)的處理。當(dāng)IIR濾波被應(yīng)用于如圖12A所示的矩形輸入信號(hào)時(shí)，在如圖12B所示的矩形波的上升沿和下降沿上的時(shí)間延遲方向上產(chǎn)生波形惡化。
惡化的波形在時(shí)間軸方向上被反轉(zhuǎn)，以獲得如圖12C所示的波形。當(dāng)對(duì)在時(shí)間軸方向上經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)的波形再次應(yīng)用IIR濾波時(shí)，產(chǎn)生如圖12D所示的波形，從而可以實(shí)現(xiàn)線性相位。
該例子可以使用如圖12A-12D所示的處理。具體地說(shuō)，IIR濾波器31提取逐幀地提供的輸入視頻信號(hào)的低頻分量；幀反轉(zhuǎn)器32在時(shí)間軸方向上對(duì)具有由IIR濾波器31提取的低頻分量的視頻信號(hào)進(jìn)行反轉(zhuǎn)；IIR濾波器33提取在時(shí)間軸方向上被幀反轉(zhuǎn)器31反轉(zhuǎn)的視頻信號(hào)的低頻分量；并且?guī)崔D(zhuǎn)器34在時(shí)間軸方向上對(duì)具有由IIR濾波器33提取的低頻分量的視頻信號(hào)進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
IIR濾波器31、33在水平方向或垂直方向上，或者水平和垂直兩個(gè)方向上執(zhí)行濾波。這里，在水平和垂直兩個(gè)方向上的濾波可以通過(guò)級(jí)聯(lián)連接水平IIR濾波器和垂直IIR濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在幀反轉(zhuǎn)器32中，視頻信號(hào)在時(shí)間軸方向上的反轉(zhuǎn)是通過(guò)使用幀存儲(chǔ)器對(duì)視頻信號(hào)的垂直方向和水平方向進(jìn)行反轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行的。另一方面，在幀反轉(zhuǎn)器34中，通過(guò)使用幀存儲(chǔ)器對(duì)視頻信號(hào)的垂直方向和水平方向進(jìn)行反轉(zhuǎn)，將由幀反轉(zhuǎn)器32反轉(zhuǎn)的時(shí)基返回到之前的狀態(tài)。
圖13示意性地示出了使用幀存儲(chǔ)器的時(shí)間軸反轉(zhuǎn)操作。當(dāng)如圖13A所示從左上角到右下角逐行地將數(shù)據(jù)寫入到幀存儲(chǔ)器中時(shí)，通過(guò)如圖13B所示從寫入結(jié)束位置至寫入開(kāi)始位置來(lái)讀取存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，可以將時(shí)間軸反轉(zhuǎn)。由于以這種方式在幀反轉(zhuǎn)器32中將時(shí)間軸進(jìn)行反轉(zhuǎn)，因此IIR濾波器33在與IIR濾波器31中執(zhí)行濾波的時(shí)間方向相反的方向上執(zhí)行濾波。
在這個(gè)例子中，由于幀反轉(zhuǎn)被執(zhí)行兩次，因此視頻信號(hào)被延遲兩幀。一般地，在運(yùn)動(dòng)圖像中，幾乎沒(méi)有從一幀到另一幀的場(chǎng)景切換，但是在許多情況下，主體在幾幀或更多幀上連續(xù)地運(yùn)動(dòng)。因此，這一例子也可以限制運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊。
上面所述的本發(fā)明的圖像質(zhì)量提高設(shè)備可以應(yīng)用到普通顯示設(shè)備，并且特別可以用在保持型顯示設(shè)備中，更具體地說(shuō)，是液晶顯示設(shè)備，其中由于視網(wǎng)膜殘象而明顯生成運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊。
圖14示出了應(yīng)用了本發(fā)明的示例方面的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)。參考圖14，作為保持型驅(qū)動(dòng)顯示裝置的顯示設(shè)備可以包括被來(lái)自燈43的光照亮的顯示裝置44；用于將由顯示裝置44形成的圖像投射到屏幕上的透鏡45；用于處理輸入信號(hào)的視頻信號(hào)處理電路40；圖像質(zhì)量提高電路41；以及用于驅(qū)動(dòng)顯示裝置44的顯示裝置驅(qū)動(dòng)電路42。
圖像質(zhì)量提高電路41是由本發(fā)明的圖像質(zhì)量提高設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且其余組件可以包括現(xiàn)存裝置。在該顯示設(shè)備中，來(lái)自視頻信號(hào)處理電路40的視頻信號(hào)被提供給圖像質(zhì)量提高電路41，從而提高了輸入視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量。然后，顯示裝置驅(qū)動(dòng)電路42根據(jù)由圖像質(zhì)量提高電路41提供的視頻信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示裝置44。
盡管前面通過(guò)舉例方式結(jié)合非交織方案進(jìn)行了講述，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于幀是由奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)組成的交織方案。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于交織方案時(shí)，該操作可以通過(guò)在前面的講述中用“場(chǎng)”代替“幀”來(lái)進(jìn)行講述。
本發(fā)明因?yàn)榫哂歇?dú)特而新穎的特征，從而可以提供在不減少亮度的情況下能夠限制運(yùn)動(dòng)圖像中的模糊的低成本圖像質(zhì)量提高設(shè)備。
盡管使用特定術(shù)語(yǔ)對(duì)本發(fā)明的示例實(shí)施例進(jìn)行了講述，但是這種講述僅用于解釋性目的，并且可以理解，在不偏離權(quán)利要求的精神或范圍的情況下可以對(duì)其進(jìn)行變化和改變。
此外，申請(qǐng)人打算包括所有權(quán)利要求內(nèi)容的等價(jià)物，并且對(duì)本申請(qǐng)中的任何權(quán)利要求所做的修訂不應(yīng)該被理解為放棄對(duì)修訂的權(quán)利要求的任何內(nèi)容或特征的等價(jià)物的任何利益和權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種提高逐幀提供的視頻信號(hào)圖像質(zhì)量的圖像質(zhì)量提高方法，包括提取與第n幀視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量，其中n為自然數(shù)；以及將提取的高頻分量添加到第(n+m)幀視頻信號(hào)中，其中m為自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量提高方法，進(jìn)一步包括從第n幀視頻信號(hào)中提取低頻分量；以及從第(n+m)幀視頻信號(hào)中減去提取的低頻分量，以生成高頻分量。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量提高方法，進(jìn)一步包括從第n幀視頻信號(hào)中提取低頻分量；以及從第n幀視頻信號(hào)中減去提取的低頻分量，以生成高頻分量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的圖像質(zhì)量提高方法，進(jìn)一步包括在由視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向和由視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向中的至少一個(gè)上，從第n幀視頻信號(hào)中提取低頻分量。
5.一種用于提高逐幀提供的輸入視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，包括高頻分量提取器，用于提取與第n幀視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量，其中n為自然數(shù)；以及加法器，用于將由所述高頻分量提取器提取的高頻分量添加到第(n+m)幀視頻信號(hào)中，其中m為自然數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述高頻分量提取器包括低頻分量提取器，用于從第n幀視頻信號(hào)中提取低頻分量；以及減法器，用于從輸入視頻信號(hào)中減去由所述低頻分量提取器提取的低頻分量，以提取高頻分量。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述減法器從第(n+m)幀視頻信號(hào)中減去由所述低頻分量提取器提取的低頻分量，以提取高頻分量。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述低頻分量提取器包括幀存儲(chǔ)器，用于以幀為單位來(lái)延遲逐幀提供的輸入視頻信號(hào)；以及低通濾波器，用于從由所述幀存儲(chǔ)器延遲的視頻信號(hào)中提取低頻分量。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述低通濾波器在由視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向和由視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向中的至少一個(gè)上，從由所述幀存儲(chǔ)器延遲的視頻信號(hào)中提取低頻分量。
10.如權(quán)利要求7所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述低頻分量提取器包括水平低通濾波器，用于在由視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向上提取逐幀提供的輸入視頻信號(hào)的低頻分量；降采樣器，用于減少下述視頻信號(hào)的采樣數(shù)，所述視頻信號(hào)具有已經(jīng)由所述水平低通濾波器提取的水平方向上的低頻分量；幀存儲(chǔ)器，用于以幀為單位延遲由所述降采樣器進(jìn)行降采樣的視頻信號(hào)；垂直低通濾波器，用于在顯示的圖像的垂直方向上，從由所述幀存儲(chǔ)器延遲的視頻信號(hào)中提取低頻分量；以及升采樣器，用于將下述視頻信號(hào)中的采樣數(shù)返回到原始采樣數(shù)，所述視頻信號(hào)具有已經(jīng)由所述垂直低通濾波器提取的垂直方向上的低頻分量。
11.如權(quán)利要求7所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所示低頻分量提取器包括第一無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器，用于在輸入視頻信號(hào)的水平方向和輸入視頻信號(hào)的垂直方向中的至少一個(gè)上，從逐幀提供的輸入視頻信號(hào)中提取低頻分量；第一幀反轉(zhuǎn)器，用于對(duì)具有已經(jīng)由所述第一IIR濾波器提取的低頻分量的視頻信號(hào)的時(shí)間軸進(jìn)行反轉(zhuǎn)；第二IIR濾波器，用于在視頻信號(hào)的水平方向和視頻信號(hào)的垂直方向中的至少一個(gè)上，從其時(shí)間軸已經(jīng)由所述第一幀反轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)的視頻信號(hào)中提取低頻分量；以及第二幀反轉(zhuǎn)器，用于對(duì)具有已經(jīng)由所述第二IIR濾波器提取的低頻分量的視頻信號(hào)的時(shí)間軸進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求6所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述減法器從第n幀視頻信號(hào)中減去由所述低頻分量提取器提取的低頻分量，以提取高頻分量。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，其中所述低頻分量提取器在由視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向和由視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向中的至少一個(gè)上，從第n幀視頻信號(hào)中提取低頻分量。
14.如權(quán)利要求5所述的圖像質(zhì)量提高設(shè)備，進(jìn)一步包括乘法器，用于調(diào)節(jié)從所述高頻分量提取器提供的高頻分量信號(hào)的幅度。
15.一種顯示設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求5至14中的任何一個(gè)的圖像質(zhì)量提高設(shè)備；顯示裝置；以及驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)從所述圖像質(zhì)量提高設(shè)備提供的視頻信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述顯示裝置。
全文摘要
一種提高逐幀提供的視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量的方法和設(shè)備，其包括提取與第n幀視頻信號(hào)有關(guān)的高頻分量，并且將提取的高頻分量添加到第(n+m)幀視頻信號(hào)中，其中m和n為自然數(shù)。
文檔編號(hào)H04N5/14GK1953508SQ20061013560
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者小林巳千男, 小林玲一 申請(qǐng)人:日本電氣視象技術(shù)株式會(huì)社