DE60222964T2 - Verfahren zum Filtrieren des Datestroms einer Plasmaanzeigetafel - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung von Videobildern für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung wie im Anspruch 1 angegeben. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung wie in Anspruch 5 angegeben.
  • Hintergrund
  • Obwohl Plasmaanzeigen seit vielen Jahren bekannt sind, stoßen sie bei TV-Herstellern auf wachsendes Interesse. Tatsächlich ermöglicht es diese Technologie, flache Farbbildschirme mit großen Abmessungen (außerhalb der Begrenzungen bei Kathodenstrahlröhren (CRT)) und mit sehr begrenzter Tiefe ohne Beschränkung des Betrachtungswinkels zu erzielen. Bei der letzten Generation des europäischen CRT-Fernsehens ist viel getan worden, um seine Bildqualität zu verbessern. Demzufolge muss eine neue Technologie wie Plasma eine Bildqualität aufweisen, die mindestens ebenso gut oder sogar besser als die alte Standard-CRT-Fernsehtechnologie ist. Einerseits gibt die Plasma-Technologie die Möglichkeit einer „unbegrenzten" Bildschirmgröße und einer attraktiven Dicke usw., aber andererseits erzeugt sie neue Arten von Artefakten, die die Bildqualität verschlechtern könnten. Die meisten dieser Artefakte unterscheiden sich von denen der CRT-Fernsehbilder, was sie sichtbarer macht, da die Leute gewohnt sind, die alten TV-Artefakte unbewusst zu sehen.
  • Der prinzipielle Aufbau einer Plasmazelle in der sogenannten Matrix-Plasma-Technologie ist in 1 dargestellt. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine aus Glas bestehende Schirmplatte, und die Bezugsziffer 11 bezeichnet eine transparente Zeilenelektrode. Die Rückplatte des Bildschirms trägt die Bezugsziffer 12. Zwei dielektrische Schichten 13 dienen zur Isolierung von Schirmplatte und Rückplatte gegen einander. In der Rückplatte sind Spaltenelektroden 14 integriert, die senkrecht zu den Zeilenelektroden 11 verlaufen. Der innere Teil der Zellen besteht aus einer Leuchtsubstanz 15 (Phosphor) und einem Separator 16 zur Trennung der verschiedenfarbigen Leuchtsubstanzen (grün 15a) (blau 15b) (rot 15c). Die durch die Entladung erzeugte UV-Strahlung ist mit der Bezugsziffer 17 bezeichnet. Das von dem grünen Phosphor 15a ausgesendete Licht ist mit einem Pfeil 18 versehen. Aus diesem Aufbau einer PDP-Zelle wird deutlich, dass drei Plasmazellen entsprechend den drei Farbkomponenten RGB erforderlich sind, um die Farbe eines Bildelements (Pixel) des angezeigten Bildes zu erzeugen.
  • Die Graustufe jeder R-, G-, B-Komponente eines Pixels wird in einem PDP durch Modulieren der Zahl von Lichtimpulsen pro Vollbildperiode gesteuert. Das Auge integriert diese Zeitmodulation über einer Dauer, die der Reaktion des menschlichen Auges entspricht. Das wirksamste Adressier-Schema sollte eine n-fache Adressierung sein, wenn die Zahl der zu errichtenden Videostufen gleich n ist. Im Fall der allgemein verwendeten 8-Bit-Darstellung der Videostufen sollte eine Plasmazelle demzufolge 256 mal adressiert werden. Dies ist aber technisch nicht möglich, da jede Adressierungsoperation eine Menge Zeit erfordert (etwa 2 μs pro Zeile > 960 μs für eine Adressierungsperiode > 245 ms für alle 256 Adressierungsoperationen), was mehr ist als die verfügbare Zeitdauer von 20 ms für 50 Hz-Video-Vollbilder.
  • Aus der Literatur ist ein anderes Adressierungs-Schema bekannt, das praktischer ist. Bei diesem Adressierungs-Schema wird ein Minimum von acht Unterfeldern (im Falle eines 8-Bit-Videostufen-Datenwortes) in einer Unterfeld- Organisation für eine Vollbildperiode verwendet. Bei einer Kombination dieser acht Unterfelder ist es möglich, die 256 verschiedenen Videostufen zu erzeugen. Dieses Adressierungs-Schema ist in 2 veranschaulicht. In dieser Abbildung wird jede Videostufe für jede Farbkomponente durch eine Kombination von acht Bits mit den folgenden Wichtungen dargestellt:
    1/2/4/8/16/32/64/128
  • Um eine solche Kodierung mit der PDP-Technologie zu realisieren, muss die Vollbildperiode in acht Beleuchtungsperioden, die Unterfelder genannt werden, unterteilt werden, jeweils eine entsprechend einem Bit in einem entsprechenden Unterfeld-Codewort. Die Zahl von Lichtimpulsen für das Bit „2" ist doppelt so groß wie für das Bit „1" usw. Mit diesen acht Unterperioden ist es möglich, durch Unterfeldkombination die 256 Graustufen aufzubauen. Das Standard-Prinzip zur Erzeugung dieser Graustufen-Wiedergabe beruht auf dem ADS-(Address Display Separated)-Prinzip, bei dem alle Operationen zu verschiedenen Zeiten auf dem gesamten Anzeigeschirm ausgeführt werden. In 2 ist unten gezeigt, dass bei diesem Adressierungs-Schema jedes Unterfeld aus drei Teilen besteht, nämlich einer Adressierungsperiode, einer Halteperiode und einer Löschperiode.
  • Bei dem ADS-Adressierungs-Schema folgen alle Basiszyklen nacheinander. Zuerst werden alle Zellen des Bildschirms in einer Periode beschrieben (adressiert), danach werden alle Zellen beleuchtet (gehalten) und am Ende werden alle Zellen zusammen gelöscht.
  • Die in 2 dargestellte Unterfeldorganisation ist nur ein einfaches Beispiel, und es sind aus der Literatur sehr verschiedene Unterfeldorganisationen mit z. B. mehr Unter feldern und verschiedenen Unterfeld-Wichtungen bekannt. Oft werden mehr Unterfelder verwendet, um sich bewegende Artefakte zu vermindern, und es könnte bei mehr Unterfeldern eine Vorbereitung („Priming") verwendet werden, um die Ansprechtreue zu verbessern. Priming ist eine getrennte wahlweise Periode, in der die Zellen geladen und gelöscht werden. Diese Ladung kann zu einer kleinen Entladung führen, d. h. sie kann Hintergrundlicht erzeugen, das im Prinzip unerwünscht ist. Nach der Vorbereitungsperiode folgt eine Löschperiode für sofortiges Löschen der Ladung. Dies ist für die folgenden Unterfeldperioden erforderlich, wo die Zellen wieder adressiert werden müssen. Somit ist Priming eine Periode, die die folgende Adressierungsperiode erleichtert, d. h. sie verbessert den Wirkungsgrad der Schreibstufe durch regelmäßige Erregung aller Zellen gleichzeitig. Die Länge der Adressierungsperiode kann für alle Unterfelder gleich sein, desgleichen die Länge der Löschperiode. Es ist jedoch auch möglich, dass die Länge der Adressierungsperiode für eine erste Gruppe von Unterfeldern und eine zweite Gruppe von Unterfeldern in einer Unterfeldorganisation verschieden ist. In der Adressierungsperiode werden die Zellen zeilenweise von Zeile 1 bis Zeile n der Anzeige adressiert. In der Löschperiode werden alle Zellen parallel in einem Schritt gelöscht, was nicht so viel Zeit wie die Adressierung erfordert. Das Beispiel in 3 zeigt die Standard-Unterfeldorganisation mit acht Unterfeldern einschließlich der Priming-Operation. Zu einem Zeitpunkt ist eine dieser Operationen für den ganzen Bildschirm aktiv.
  • Dieses Lichtemissions-Schema führt neue Kategorien der Bildqualitätsverschlechterung ein, die Störungen von Graustufen und Farben entsprechen. Dies wird als dynamische falsche Kontur definiert, da sie der Erscheinung von farbigen Rändern in dem Bild entsprechen, wenn sich ein Beobachtungspunkt auf dem PDP-Bildschirm bewegt. Solche Fehler in einem Bild führen zu dem Eindruck starker Konturen, die in homogenen Bereichen wie Haut erscheinen. Die Verschlechterung wird begünstigt, wenn das Bild eine sanfte Gradation hat und auch, wenn die Lichtemissionsperiode mehrere Millisekunden überschreitet. Außerdem treten dieselben Probleme bei statischen Bildern auf, wenn Beobachter ihre Köpfe schütteln, und das führt zu dem Schluss, dass solche Fehler von der menschlichen sichtbaren Wahrnehmung abhängen. Um einen grundsätzlichen Mechanismus der sichtbaren Wahrnehmung bewegter Bilder zu verstehen, wird ein einfacher Fall eines Übergangs zwischen den Stufen 128 und 127 betrachtet, der sich mit fünf Pixeln pro Vollbild bewegt, wobei das Auge dieser Bewegung folgt.
  • 4 zeigt bei einer Standard-8-Unterfeld-Kodierung in dunklem Grau die leuchtenden Unterfelder, die der Stufe 128 entsprechen, und in Grau die, die der Stufe 127 entsprechen.
  • In 4 kann man dem Verhalten der Augenintegration während einer Bewegung folgen. Die beiden äußeren diagonalen Augen-Integrationslinien zeigen die Grenzen des fehlerhaft wahrgenommenen Signals. Zwischen ihnen nimmt das Auge einen Mangel an Bildhelligkeit wahr, was zum Erscheinen eines in 5 dargestellten dunklen Randes führt.
  • Statt der Standard-8-Unterfeld-Kodierung können wir ein neues Kodier-Schema wählen, das mehr unterfelder enthält wie in 6 dargestellt ist, wo eine Unterfeldorganisation mit 12 Unterfeldern gezeigt ist.
  • 7 zeigt den Einfluss der unterschiedlichen Unterfeldorganisation auf die Lichterzeugung im Fall des 128/127-Übergangs, der sich mit 5 Pixeln pro Vollbild bewegt.
  • Ferner zeigt diese Abbildung die Einwirkung der neuen Kodierung auf den falschen Kontureffekt im Fall des 128/127-Übergangs, bei dem die minimale Videostufen-Wahrnehmung auf der Retina stark von 0 auf 123 verbessert wird. Demzufolge würde die Zahl der Unterfelder zu erhöhen sein, und dann wird auch die Bildqualität im Fall einer Bewegung verbessert. Nichts desto weniger ist eine Erhöhung der Unterfeldzahl gemäß der folgenden Beziehung begrenzt: nSF × NL × Tad + TLight ≤ TFrame worin nSF die Zahl der Unterfelder, NL die Zeilenzahl, Tad die Dauer der Adressierung eines Unterfeldes pro Zeile, TLight die Beleuchtungsdauer des Bildschirms und TFrame die Vollbilddauer ist. Natürlich vermindert eine Erhöhung der Unterfeldzahl die Zeit TLight zur Beleuchtung des Bildschirms, und demzufolge wird die globale Helligkeit und der Kontrast des Bildschirms vermindert.
  • Ein erster Gedanke, Bit-Zeilen-Wiederholungsprinzip (BLR) genannt, besteht darin, für einige als gemeinsame Unterfelder bezeichnete Unterfelder die Zahl der zu adressierenden Zeilen durch Zusammengruppieren von k aufeinanderfolgenden Zeilen zu vermindern. In diesem Fall wird die obige Beziehung (1) wie folgt modifiziert: nCommonSF × NL/k × Tad + nSpecificSF × Tad + TLight ≤ TFrame (2)worin nCommonSF die Zeilen von gemeinsamen Unterfeldern, nSpecificSF die Zahl von spezifischen Unterfeldern und k die Zahl von aufeinanderfolgenden Zeilen ist, die dieselben Unterfelder gemeinsam haben.
  • Das folgende Beispiel dient zur Demonstration von BLR-Kodierung mit k = 2 in größeren Einzelheiten. Unter der Annahme, dass nur 9 Unterfelder bei dem aktuellen Bildschirm adressiert werden können, wird ein akzeptables Kontrastverhältnis erzielt, aber bei 9 Unterfeldern bleibt der falsche Kontureffekt sehr störend. Es sei die vorherige Unterfeld-Kodierung von 6 und 7 berückwichtigt, die ein ziemlich gutes Verhalten hinsichtlich des falschen Konturergebnisses hat. Bei diesem Kodiersystem werden 6 unabhängige Unterfelder und 6 gemeinsame Unterfelder gewählt, dann wird die vorherige Beziehung (2): 6 × NL/2 × Tad + 6 × NL × Tad + TLight = 9 × NL × Tad + TLight ≤ TFrame (3)
  • Was äquivalent zu der Beziehung im Fall von einer 9-Unterfeld-Kodierung ist. Demzufolge gehen wir bei einer solchen Bit-Zeilen-Wiederholungs-Kodierung künstlich von 12 Unterfeldern mit derselben Menge an Lichtimpulsen wie bei 9 Unterfeldern (dieselbe Helligkeit und derselbe Kontrast) aus. Wir stellen dieses Beispiel einer Bit-Zeilen-Wiederholungs-Kodierung wie folgt dar:
    1 – 2 – 4 – 5 – 8 – 10 – 15 – 20 – 30 – 40 – 50 – 70
    worin die unterstrichenen Werte die gemeinsamen Unterfeldwerte darstellen. In diesem Fall sind die Werte dieser gemeinsamen Unterfelder zwischen jedem Pixel von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen gleich, da k = 2 gewählt wurde. Es seien als Beispiel die Werte 36 und 51 genommen, die sich an derselben horizontalen Position in zwei aufeinanderfolgenden Zeilen befinden, wie in 8 gezeigt ist.
  • Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Werte zu kodieren (die Kodes in Klammern stellen die entsprechenden Kodes für die 6 gemeinsamen Unterfelder mit dem LSB auf der rechten Seite dar):
    36 = 30 + 4 + 2 (100110) 51 = 50 + 1 (000001)
    = 30 + 5 + 1 (100001) = 40 + 10 + 1 (000001)
    = 20 + 15 + 1 (010001) = 40 + 8 + 2 + 1 (001011)
    = 20 + 10 + 5 + 1 (000001) = 40 + 5 + 4 + 2 (000110)
    = 20 + 10 + 4 + 2 (000110) = 30 + 20 + 1 (100001)
    = 20 + 8 + 5 + 2 + 1 (001011) = 30 + 10 + 8 + 2 + 1 (101011)
    = 15 + 10 + 8 + 2 + 1 (011011) = 30 + 10 + 5 + 4 + 2 (100110)
    = 15 + 10 + 5 + 4 + 2 (010110) = 20 + 15 + 10 + 5 + 1 (010001)
    = 20 + 15 + 10 + 4 + 2 (010110)
    = 20 + 15 + 8 + 5 + 2 + 1 (011011)
  • Für dieses Beispiel könnte man einen Weg finden, um diese beiden Werte ohne Fehler (kein Verlust an vertikaler Auflösung) im Fall von Bit-Zeilen-Wiederholung (dieselbe Kodierung von gemeinsamen Unterfeldern = dieselben Werte in Klammern) zu kodieren:
    36 = 30 + 4 + 2 und 51 = 30 + 10 + 5 + 4 + 2
    36 = 30 + 5 + 1 und 51 = 30 + 20 + 1
    36 = 20 + 15 + 1 und 51 = 20 + 15 + 10 + 5 + 1
    36 = 20 + 10 + 5 + 1 und 51 = 50 + 1
    36 = 20 + 10 + 5 + 1 und 51 = 40 + 10 + 1
    36 = 20 + 10 + 4 + 2 und 51 = 40 + 5 + 4 + 2
    36 = 20 + 8 + 5 + 2 + 1 und 51 = 40 + 8 + 2 + 1
    36 = 15 + 10 + 8 + 2 + 1 und 51 = 20 + 15 + 8 + 5 + 2 + 1
    36 = 15 + 10 + 5 + 4 + 2 und 51 = 20 + 15 + 10 + 4 + 2
  • Nichts desto weniger gibt es einige Fälle, in denen ein Fehler gemacht werden muss wegen der verminderten Flexibi lität bei der Kodierung, die durch die Notwendigkeit erzeugt wird, dieselbe Kodierung für jedes gemeinsame Unterfeld zu haben. Z. B. müssen die 36 und 52 durch 36 und 51 oder 37 und 52 ersetzt werden, um denselben Kode in gemeinsamen Unterfeldern zu haben. Da es ferner gemeinsame Werte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen gibt, kann die größte Differenz nur über das nicht gemeinsame Unterfeld erreicht werden. Dies bedeutet bei unserem Beispiel, dass der maximale vertikale Übergang in dem Bild auf 195 begrenzt ist. Diese Begrenzung führt eine Verminderung der vertikalen Auflösung in Verbindung mit neuen Artefakten ein, was nachfolgend erläutert wird.
  • Die Beziehung (2) stellt einen Hauptzustand des globalen, auf k (k ≥ 2) gemeinsamen Zeilen beruhenden Konzepts dar. Für die folgenden Erklärungen wird angenommen, dass wir über 7 Standard-Unterfelder verfügen und k = 6 gewählt wird. 9 veranschaulicht dieses Konzept. Die sechs Pixel an derselben horizontalen Position, aber in sechs aufeinanderfolgenden Zeilen, werden mit denselben gemeinsamen Unterfeldern kodiert, aber ihre Besonderheit (specificity) wird mit den spezifischen Unterfeldern kodiert.
  • Der folgende BLR-Kode mit 256 Stufen wird als Beispiel verwendet:
    1 – 2 – 4 – 5 – 8 – 10 – 15 – 20 – 30 – 40 – 50 – 70
  • Die unterstrichenen Werte stellen die gemeinsamen Werte dar. Dieser Kode hat die Zeitkosten von 7 Standard-Unterfeldern (6 spezifische mit normaler Adressierungszeit und 6 gemeinsame mit einem Sechstel der Adressierungszeit), verbessert aber die Graustufen-Wiedergabe wie auch das falsche Konturverhalten des Bildschirms. Der maximal mögliche Übergang in diesen 6 gemeinsamen Zeilen ist durch die Summe der spezifischen Werte (Σ = 195) begrenzt. Demzufolge gibt es noch einen Auflösungsverlust in dem Bild, jedoch kann dies mit einem dedizierten Kodier-Algorithmus optimiert werden. Die genaue Spezifikation des BLR-Kodierprinzips ist in den früheren europäischen Patentanmeldungen ( EP-A-0 874 349 , EP-A-0 874 348 , EP-A-0 945 846 , WO-A-00/25291 , EP-A-1 058 229 und PCT/FR00/02498 ) dargelegt worden. Dennoch gibt das Folgende eine Gesamtdarstellung des Kodier-Algorithmus:
    Wähle in der Menge von k-Werten den kleinsten und größten Wert Vmax und Vmin aus.
  • Modifiziere diese beiden Werte, um eine Differenz D = (Vmax' – Vmin') als Vielfaches von fünf zu haben.
  • Modifiziere alle Werte, die eine Differenz zu Vmin' haben, die höher ist als der maximal verfügbare Übergang (Σ von spezifischen Werten = SPEmax) zu Vmin' + SPEmax. Diese neuen Werte sind der neue höchste Videowert Vmax''.
  • Kodiere den neuen maximalen Wert als einen Standard-Videowert, ohne das BLR-Konzept in Betracht zu ziehen. Prüfe, dass die Summe aller gemeinsamen Werte aus Vmax'' kleiner als Vmin' ist. Wenn dies nicht der Fall ist, ersetze den gemeinsamen Wert aus Vmax'' durch die gemeinsamen Werte, die zum Kodieren von Vmin' benötigt werden. Diese gemeinsamen Werte werden zum Kodieren aller Werte verwendet. Der Kode wird COM_PART genannt, da er dem Kode entspricht, der nur auf gemeinsamen Unterfeldern (d. h. gemeinsamer Teil) beruht.
  • Kodiere alle Werte unter Berücksichtigung dieses gemeinsamen Teils COM_PART.
  • Ein in 10 dargestelltes Beispiel hilft, um diesen Algorithmus zu veranschaulichen.
  • Es werden die folgenden Kodierschritte ausgeführt:
    Vmax = 128 und Vmin = 52.
    Vmax' = 127 und Vmin' = 52 mit einer Differenz D = (Vmax' – Vmin') = 75 = 5 × 15.
  • Nichts zu tun. 127 = 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 15 + 20 + 30 + 40COM_PART = 1 + 2 + 4 + 15 + 30 = 52. In diesem Beispiel, COMP_PART (52) ≤ Vmin' (52)
  • Kodieren aller Werte:
    • – 52 → 1 + 2 + 4 + 15 + 30 = 52 [kein Fehler]
    • – 60 → 1 + 2 + 4 + 10 + 15 + 30 = 62 [Fehler = 2]
    • – 86 → 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 15 + 20 + 30 = 87 [Fehler = 1]
    • – 115 → 1 + 2 + 4 + 5 + 15 + 20 + 30 + 40 = 117 [Fehler = 2]
    • – 128 → 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 15 + 20 + 30 + 40 = 127 [Fehler = 1]
    • – 82 → 1 + 2 + 4 + 10 + 15 + 20 + 30 = 82 [kein Fehler]
  • In dem vorangehenden Beispiel kann man sehen, dass der aus dem BLR-Algorithmus kommende Mangel an Freiheit einige Fehler bei der Kodierung der ursprünglichen Werte einführt. Dies kann zur Einführung von neuem Rauschen in dem Bild führen, was einer der benötigten Kompromisse ist, um die Graustufen-Wiedergabe sowie das falsche Konturverhalten zu verbessern. Nichts desto weniger werden die meisten Artefakte durch die Begrenzung der vertikalen Auflösung eingeführt.
  • Erfindung
  • Es wird ein neuer Artefakt durch die BLR vertikale Begrenzung eingeführt. Die maximal verfügbare vertikale Auflösung bei einer Gruppe von zwei gemeinsamen Zeilen bei k = 2 (BLR-Zeilen, die dieselben gemeinsamen Unterfelder haben) ist durch die Summe der spezifischen Unterfelder gegeben. Ein vertikaler Übergang 3 ↔ 249 soll als Beispiel dienen.
  • Gemäß dem BLR-Prinzip sind die vertikalen Übergänge bei diesem Beispiel durch den Wert 195 (der Summe der spezifischen Wichtungen) begrenzt. Um demzufolge den Übergang 3 ↔ 249 (Δ = 246) zu kodieren, muss ein Fehler von 246 – 195 = 51 akzeptiert werden. Dieser Fehler wird nur an die hohe Videostufe angelegt, um seine Sichtbarkeit für das Auge zu vermindern, und damit wird der Übergang 3 ↔ 249 wie folgt kodiet: 3 = 2 + 1 und 249 ≈ 198 = 70 + 50 + 40 + 20 + 10 + 5 + 2 + 1
  • Dieser Kodierfehler tritt für jeden solchen Übergang auf, der sich in zwei aufeinanderfolgenden gemeinsamen Zeilen befindet. 11 zeigt ein Beispiel einer solchen Fehler-Erzeugung für den Fall eines Übergangs zwischen zwei Objekten (schwarz und weiß) und zeigt konkret die Erzeugung neuer Artefakte bei dem Übergang zwischen zwei Objekten, einem schwarzen mit dem Videowert 3 und einem weißen mit dem Videowert 249. Wenn der Übergang von schwarz auf weiß bei zwei gemeinsamen Zeilen eines Zeilenpaares auftritt, wird der Übergang durch einen Übergang von schwarz auf grau (Stufe 198) ersetzt. Wenn der Übergang zwischen zwei Zeilen auftritt, die zu verschiedenen Zeilenpaaren gehören, bleibt der Übergang vollkommen (3 ↔ 249). Dies führt zu Artefakten in dem Bild, meistens während einer Bewegung, wie in 12 gezeigt. Im Fall einer Bewegung mit ungerader Amplitude in vertikaler Richtung ändern sich die durch die BLR-Kodierung des Übergangs erzeugten künstlichen Werte, da die Übergänge nicht an derselben vertikalen Position bleiben (in einer Gruppe von zwei gemeinsamen Zeilen oder zwischen zwei Gruppen von zwei gemeinsamen Zeilen). Dies führt zu einem lästigen sich bewegenden Rauschen.
  • Die verfügbare maximale vertikale Auflösung bei einer Gruppe von sechs gemeinsamen Zeilen im Fall von k = 6 (BLR- Zeilen, die dieselben gemeinsamen Unterfelder haben) ist durch die Summe der spezifischen Unterfelder gegeben.
  • In dem in 13 dargestellten Fall von k = 6 kann man die Artefakte sehen, die durch eine bei 6 aufeinanderfolgenden Zeilen ausgeführter BLR erzeugt werden. Für diese 6 Zeilen ist es nicht möglich, einen vollen vertikalen Schwarz-auf-Weiß-Übergang (begrenzt durch die spezifischen Wichtungen) darzustellen. Dies wird ersetzt durch einen Schwarz-auf-Grau-Übergang, der eine unabhängige geometrische Struktur hat (derselbe Übergang für alle Gruppen von 6 Zeilen, die denselben Schwarz-auf-Weiß-Übergang haben). Dies ist echt störend, da nicht die ursprüngliche Bildstruktur berücksichtigt wird.
  • Um Artefakte auf Plasma-Bildschirmen zu vermindern, wird manchmal vorgeschlagen, ein Impulsentzerrungsverfahren zu verwenden. Dieses Verfahren ist komplizierter. Es verwendet Entzerrungsimpulse, die dem Fernsehsignal hinzugefügt oder von diesem subtrahiert werden, wenn Störungen von Graustufen vorausgesehen werden. Da außerdem der falsche Kontureffekt bewegungsrelevant ist, sind verschiedene Impulse für jede Geschwindigkeit notwendig. Dies führt zu der Notwendigkeit, große LUTs (Nachschlagetabellen) für jede Geschwindigkeit zu speichern, und dass auch ein Bewegungsabschätzer benötigt wird. Da ferner die falsche Kontur von der Unterfeldorganisation abhängt, müssen die Impulse für jede neue Unterfeldorganisation neu berechnet werden. Die Nachteile eines solchen Verfahrens rühren jedoch von der Tatsache her, dass Fehler in dem Bild hinzugefügt werden, um Fehler zu korrigieren, die auf der Augen-Retina erscheinen. Andererseits sind, wenn die Geschwindigkeit zunimmt, mehr Impulse erforderlich, und das führt zu Konflikten mit den Bildinhalten im Fall sehr hoher Geschwindigkeit.
  • Ferner werden andere dynamische Algorithmen vorgeschlagen. Diese auf Bewegungsabschätzung beruhenden Algorithmen sorgen für eine sehr gute Verminderung von falschen Konturen ohne irgendeinen Verlust an vertikaler Auflösung. Dieser Algorithmus ist jedoch komplizierter und erfordert die Entwicklung eines gut angepassten Bewegungsabschätzers. Dies könnte viel Zeit erfordern und benötigt mehr Werkzeuggröße (die-size) in einem IC.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den falschen Kontureffekt zu vermindern, insbesondere wenn der Bit-Zeilen-Wiederholungs-Algorithmus verwendet wird.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Verfahren von Anspruch 1 und die Vorrichtung von Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die beanspruchte Technik beruht auf einer angepassten Vor-Filterung mit dem Ziel, die Bildqualität hinsichtlich vertikaler Auflösung, Rauschen und Verminderung von eingeführten künstlichen Strukturen zu verbessern.
  • Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größeren Einzelheiten in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
  • 1 den Zellenaufbau des Plasma-Anzeigeschirms in der Matrix-Technologie;
  • 2 das konventionelle ADS-Adressierungs-Schema während einer Vollbildperiode;
  • 3 das Standard-Unterfeld-Kodierprinzip;
  • 4 eine Veranschaulichung zur Erklärung des falschen Kontureffekts;
  • 5 das Erscheinungsbild eines dunklen Randes, wenn eine Anzeige von Vollbildern in der in 3 gezeigten Art erfolgt;
  • 6 eine verfeinerte Unterfeldorganisation;
  • 7 die Veranschaulichung von 3, aber mit einer Unterfeldorganisation gemäß 5;
  • 8 die Gruppierung von zwei aufeinanderfolgenden Pixelzeilen für den Adressierungszweck gemäß dem Bit-Zeilen-Wiederholungs-Verfahren;
  • 9 das Konzept des allgemeinen BLR-Algorithmus bei k Zeilen mit k = 6;
  • 10 ein Beispiel für die BLR-Kodierung gemäß dem Konzept von 9;
  • 11 ein Beispiel von BLR-Artefakten bei k = 2;
  • 12 ein Beispiel von BLR-Artefakten (k = 2) für den Fall von Bewegung;
  • 13 ein Beispiel von BLR-Artefakten bei k = 6;
  • 14 eine spezielle BLR-Vor-Filterung mit k = 2 gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 15 die spezielle Vor-Filterung mit k = 6;
  • 16 eine Ausführung der BLR-Vor-Filterung; und
  • 17 ein Blockschaltbild eines PDP.
  • Ausführungsbeispiele
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit 14 bis 17 beschrieben. Das Vor-Filterungsverfahren zur Verminderung der BLR-Vertikal-Artefakte beruht auf einer Art von vertikaler Vor-Filterung, die einen Fehler an die Bildstruktur anpasst. Tatsächlich werden alle vertikalen starken Übergänge, die sich in dem Bild befinden, in Abhängigkeit von der vertikalen BLR-Begrenzung (z. B. 195 in diesem Beispiel) begrenzt und in Abhängigkeit von der BLR-Spezifikation (Zahl von gemeinsamen Zeilen k). Das Prinzip ist in 14 und 15 für verschiedene k-Werte gezeigt.
  • In den Beispielen von 14 und 15 gibt es einen Fehler in der Bilddarstellung, aber dank der Vor-Filterung bleibt dieser Fehler kohärent mit dem Bildinhalt. In anderen Worten sieht dieser Fehler wie ein Verlust an Schärfe aus, aber er wird nicht als künstlicher Artefakt angesehen werden. Diese Vor-Filterung vermeidet jede Begrenzung, die während der BLR-Kodierung auftritt, entsprechend dem Test (3) aus der BLR-Algorithmus-Beschreibung. Außerdem ändern die verschiedenen Bewegungen, die in dem Bild auftreten, nicht das Ergebnis dieser Vor-Filterung, was zu einem stabilen kodierten Bild führt. Diese Vor-Filterung beruht auf einem vertikalen Filter, das die Größe des Wertes k von BLR hat (z. B. Filter mit zwei oder sechs Anzapfungen in den beiden Beispielen). Dieses Filter verarbeitet jede Gruppe von aufeinanderfolgenden Zeilen unabhängig von der BLR-Gruppierung. Für jede gefilterte Gruppe von Zeilen gibt es eine Begrenzung der maximalen vertikalen Auflösung in Abhängigkeit von der BLR-Begrenzung (z. B. 195 in dem BLR-Beispiel).
  • Das Filterprinzip kann mit k = 6 beschrieben werden, wie in 16 gezeigt ist. In diesem Beispiel ist die Zahl der Anzapfungen für das Filter auf 6 in Anpassung an das BLR-Beispiel mit k = 6 festgelegt worden. Natürlich kann diese Zahl sich ändern und ist auf die gewählte BLR-Betriebsart bezogen. Der Wert SPEmax stellt die maximale vertikale Auflösung von BLR dar (Σ spezifischer Wichtungen, 195 in dem Beispiel). Der vollständige Filterungs-Algorithmus kann wie folgt beschrieben werden:
    Für jedes Pixel i
    Figure 00170001
    Figure 00180001
  • In dieser Algorithmus-Beschreibung stellt k die Zahl von gemeinsamen Zeilen dar (z. B. 2 oder 6 in dem Beispiel) und SPEmax den maximalen vertikalen, von dem BLR erlaubten Übergang (z. B. 195 in dem Beispiel). Nachher wird der Standard-BLR-Kodier-Algorithmus verwendet.
  • 17 zeigt eine mögliche Schaltungsausführung der vorliegenden Erfindung. RGB-Eingangsbilder werden der Degamma-Funktions-Einheit 1 zugeführt. Die Ausgänge dieses Blocks werden dem BLR-Vor-Filterungsblock 2 zugeführt, der die vertikale Bildfilterung in Abhängigkeit von den durch den Plasma-Steuerblock 3 konfigurierten Werten k und SPEmax durchführt. Derselbe Block konfiguriert den BLR-Unterfeld-Kodierblock 4, um die richtige Video-Kodierung nach der Vor-Filterung zu ermöglichen. Die Unterfeld-Ausgangs-Signale von dem BLR-Unterfeld-Kodierblock werden zu einem Serien-Parallel-Wandler 5 übertragen. Die umgewandelten Signale dienen zur Ansteuerung des Plasma-Anzeigeschirms 6. Das System ermöglicht die Verwendung verschiedener BLR-Betriebsarten, die z. B. von der Halbbild-Wiederholungsrate (60 Hz → Standard-BLR, 50 Hz → spezifische EUTV-BLR) abhängen. Der Vor-Filterungsblock 2 muss für den maximal verfügbaren k-Wert spezifiziert werden, der die maximalen Zeilenspeicher spezifiziert, die für die Filterung benötigt werden (z. B. 6 Zeilenspeicher für k = 6).
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Algorithmus bestehen darin, dass sie eine starke Verminderung der falschen Kontureffekte ermöglichen, da durch ihn künstlich mehr Unterfelder ohne Kontrastverlust und ohne „sichtbaren" Verlust an vertikaler Auflösung vorgesehen werden können. Ferner vermindert dieser Algorithmus eine Menge der wahrnehmbaren BLR-Artefakte, die normalerweise durch die verminderte verfügbare Auflösung von Standard-BLR-Algorithmen erzeugt werden. Außerdem ist dieser Algorithmus sehr einfach und kann sehr schnell ausgeführt werden, und so könnte er als Alternative zu komplizierteren Algorithmen wie dynamischer falscher Kontur-Verminderung angesehen werden, die mehr Entwicklungsbemühungen erfordern.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Verarbeitung von Videobildern für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweist, von denen eines oder mehrere jedem Pixel eines Bildes entsprechen, wobei die Zeitdauer eines Video-Vollbildes oder Video-Halbbildes in eine Mehrzahl von Unterfeldern unterteilt wird, während denen die Leuchtelemente für eine Lichterzeugung in kleinen Impulsen aktiviert werden können, die einem Unterfeld-Kodewort (SFR, SFG, SFB) entsprechen, das zur Helligkeitsregelung verwendet wird, wobei für entsprechende Pixel einer vorbestimmten Zahl von zwei oder mehr Pixelzeilen Unterfeld-Kodeworte bestimmt werden, die identische Einträge für eine Zahl von Unterfeldern, gemeinsame Unterfelder genannt, haben, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt der Unterfeld-Kodierung das in Pixelblöcke unterteilte Bild gefiltert wird, wobei jeder Block wenigstens ein Pixel in horizontaler Richtung und eine Anzahl von Pixeln, die der vorbestimmten Zahl von Pixelzeilen entspricht, in vertikaler Richtung enthält, wobei während der vertikalen Filterung die Differenz von Helligkeitswerten in jedem Pixelblock auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt wird.
  2. Verfahren nach Ansruch 1, bei dem der Filterungsschritt die Schritte einschließt: Bestimmen des Minimum-Helligkeitswertes aller Pixel innerhalb eines Pixelblocks; Zuordnen der Summe des Minimum-Wertes und des maximal zulässigen Differenzwertes zu einem Pixel des Pixelblocks, wenn die Differenz zwischen dem Minimum-Wert und dem Helligkeitswert des Pixels den maximal zulässigen Differenzwert überschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der maximal zulässige Differenzwert die Summe der Wichtungen aller nicht-gemeinsamen Unterfelder, nachfolgend spezifische Unterfelder genannt, in einer Unterfeldorganisation ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedem Pixel eines Bildes drei Leuchtelemente für rote, grüne und blaue Farbe zugeordnet werden und die vertikale Filterung getrennt für jede Farbe erfolgt.
  5. Vorrichtung zur Verarbeitung von Videobildern für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung (6), die eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweist, von denen eines oder mehrere jedem Pixel eines Bildes entsprechen, wobei die Zeitdauer eines Video-Vollbildes oder Video-Halbbildes durch BLR-Unterfeld-Kodiermittel (4) in eine Mehrzahl von Unterfeldern unterteilt wird, während denen die Leuchtelemente zur Lichterzeugung in kleinen Impulsen aktiviert werden können, die einem Unterfeld-Kodewort (SFR, SFG, SFB) entsprechen, das zur Helligkeitsregelung verwendet wird, wobei für entsprechende Pixel eine vorbestimmte Zahl von zwei oder mehr Pixelzeilen Unterfeld-Kodeworten bestimmt wird, die identische Einträge für eine Zahl von Unterfeldern, gemeinsame Unterfelder genannt, haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Filtermittel (2) zur vertikalen Filterung des in Pixelblöcke unterteilten Bildes umfasst, von denen jeder wenigstens ein Pixel in horizontaler Richtung und eine Zahl von Pixeln, die der vorbestimmten Zahl von gemeinsamen Pixeln entspricht, in vertikaler Richtung enthält, dass die Filtermittel einen Begrenzer aufweisen, der die Differenz von Helligkeitswerten in jedem Pixelblock auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt, und dass der Ausgang der Filtermittel an die BLR-Unterfeld-Kodiermittel geliefert wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Filtermittel (2) enthalten: Bestimmungsmittel zur Bestimmung des Minimum-Helligkeitswertes aller Pixel innerhalb eines Pixelblocls; Begrenzungsmittel, die die Summe des Minimum-Wertes und des maximal zulässigen Differenzwertes einem Pixel des Pixelblocks zuordnen, wenn die Differenz zwischen dem Minimum-Wert und dem Helligkeitswert des Pixels den maximal zulässigen Differenzwert überschreitet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 5, die ferner Steuermittel (3) enthält, um den maximal zulässigen Differenzwert als die Summe der Wichtungen der spezifischen Unterfelder innerhalb der Unterfeldorganisation ohne die Wichtungen der gemeinsamen Unterfelder vorzusehen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, bei der jedem Pixel eines Bildes drei Leuchtelemente für rote, grüne und blaue Farbe zugeordnet sind.
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