ES2240773T3

ES2240773T3 - Defectos de color en un panel de presentacion producidos por una diferencia en la respuesta temporal de los fosforos.

Info

Publication number: ES2240773T3
Application number: ES02750999T
Authority: ES
Inventors: Sebastien Weitbruch; Cedric Thebault; Axel Goetzke
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-06-23
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: WO2003001493A1; EP1399912A1; US7227596B2; DE60203502D1; CN1520587B; KR20040010772A; TW567720B; EP1399912B1; KR100845684B1; CN1520587A; JP4488168B2; US20040169732A1; DE60203502T2; JP2004532433A

Abstract

Método para procesar imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación (17) que cuenta, al menos, con dos tipos de elementos luminosos (R, G, B) con diferentes respuestas temporales, caracterizado porque se selecciona al menos uno de los datos de vídeo de componentes de color correspondientes a los elementos luminosos (R, B) que muestran una respuesta temporal diferente de la respuesta temporal más lenta y antes de llevar a cabo una etapa de codificación de sub- campos, los datos del componente de vídeo de color se corrigen para controlar los elementos luminosos (R, B) que no pertenecen al tipo más lento (G) de forma que se compensen artificialmente las diferencias entre las respuestas temporales de los elementos luminosos.

Description

Defectos de color en un panel de presentación producidos por una diferencia en la respuesta temporal de los fósforos.

La presente invención se refiere a un método para procesar imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación que tenga, al menos, dos tipos de elementos luminosos con diferentes respuestas temporales. Adicionalmente, la presente invención se refiere al correspondiente dispositivo para procesar imágenes de vídeo.

Antecedentes

Debido a que la antigua tecnología de TV estándar (TRC [Tubo de Rayos Catódicos]) ha alcanzado prácticamente sus límites, algunos paneles de presentación de un nuevo tipo (LCD, PDP, OLED, DMD...) están suscitando un creciente interés por parte de los fabricantes. De hecho, estas tecnologías hacen que sea posible conseguir unos paneles en color realmente planos con un espesor muy reducido.

Haciendo referencia a la última generación de TV en Europa, se ha desarrollado un intenso trabajo para mejorar la calidad de su imagen. En consecuencia, las nuevas tecnologías tienen que proporcionar una calidad de imagen tan buena o mejor que la proporcionada por la tecnología de TV de TRC. Por una parte, estas nuevas tecnologías aportan la posibilidad de unas pantallas planas con un espesor muy atractivo pero, por otra parte, generan nuevos tipos de aberraciones que pueden reducir la calidad de la imagen. La mayoría de estas aberraciones son diferentes que en el caso de las imágenes de TV basada en TRC y, por lo tanto, son más visibles debido a que los espectadores se han acostumbrado a ver las antiguas aberraciones de TV inconscientemente.

Una de estas aberraciones está provocada por las diferentes respuestas temporales de los tres diferentes materiales luminosos correspondientes a los colores RGB utilizados en el panel. Esta diferencia genera un rastro de color por detrás y por delante de los objetos brillantes que se desplazan sobre un fondo oscuro, principalmente (o al contrario). En el caso de un panel de presentación de plasma (PDP) esta aberración se conoce como el efecto de retardo del fósforo.

La figura 1 muestra una simulación de dicho efecto de retardo del fósforo en una escena natural con un movimiento realizado básicamente en dirección vertical. Existe un rastro coloreado en el borde del fondo oscuro y en el pantalón blanco.

En un panel de plasma, los elementos luminosos rojos, verdes y azules (también llamados fósforos, si bien no tienen necesariamente que integrar el elemento químico P), no presentan las mismas propiedades debido a las propiedades químicas de cada fósforo. Además, se privilegian la vida útil y el brillo a expensas de la homogeneidad del comportamiento. Las medidas demuestran que el fósforo verde resulta ser él más lento, el azul él más rápido y el rojo está comprendido entre ambos. Por ello, tras un objeto blanco en movimiento, se aprecia un rastro amarillo verdoso, y por delante de él un área azul, como se muestra en la figura 2.

Gracias al documento EP-A-0924684, se conoce un método para compensar el rastro coloreado modificando el componente azul en el ámbito temporal mediante la corrección directa de las palabras de código de sub-campo que controlan la presentación.

El problema de retardo del fósforo suele aparecer principalmente en los bordes marcados de un objeto en movimiento, especialmente en transiciones de claro a oscuro y al contrario. En el caso de los paneles de presentación de plasma (PDP), el resultado es una especie de rastro amarillento por detrás de cada transición de claro a oscuro y un área azul por delante de ella. Este es el resultado de la diferencia en la respuesta temporal de los fósforos.

La invención

El objeto de la presente invención consiste en hacer que la aberración producida por el retardo del fósforo resulte menos incómoda para un espectador.

En el futuro, el desarrollo de nuevos polvos químicos de fósforo podría evitar dichos problemas dotando de una mayor rapidez al fósforo verde y al rojo. No obstante, en la actualidad no es posible, mediante unos meros métodos de procesamiento de señales, suprimir por completo este efecto, pero puede tratarse de hacer que resulte menos incómodo para un espectador.

Lo más molesto no es el rastro, sino el color. Por ese motivo, de acuerdo con la presente invención, se propone la decoloración del rastro a través de medios de procesamiento de vídeo. Estos no sólo pueden utilizarse con las pantallas PDP, sino también con las LCD, etc. La idea general consiste en añadir un rastro coloreado artificialmente al rastro de fósforo para decolorarlo. Es necesario disponer de un estimador de movimiento que calcule los vectores de movimiento de los pixels (puntos de imagen) para llevar a cabo esta compensación.

Por lo tanto, el objetivo que antecede se ha resuelto mediante un método de acuerdo con la reivindicación 1, y un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7.

Para decolorar el rastro se utiliza la diferencia entre los valores de vídeo de dos o más pixels adyacentes en la dirección del vector de movimiento calculado como factor de escala para la función exponencialmente decreciente mediante la cual se calculan los valores de vídeo correspondientes al rastro artificial. Esto evita llevar a cabo un detector de bordes independiente para localizar los rastros que van a compensarse. No sólo se compensa, gracias a la invención, el rastro que deja tras de sí un objeto en movimiento. En una realización de la invención también se compensará el borde coloreado situado por delante del objeto en movimiento. Por lo tanto, la invención puede incluir la adición al rastro natural verde / rojo que deja tras de sí un objeto en movimiento, un rastro artificial (rojo / azul) complementario, y la eliminación en la parte delantera del área roja / azul a fin de asegurar que el ojo no perciba diferencias de color en el objeto. Estas áreas coloreadas se añadirán a la trayectoria del movimiento definida por los vectores de movimiento calculados.

De las reivindicaciones dependientes se desprenden otras realizaciones ventajosas.

En resumen, la presente invención ofrece las siguientes ventajas:

-: los rastros provocados por el problema del "retardo del fósforo" y, más en general, por las diferentes respuestas temporales de los tres colores utilizados en un panel matricial, son decolorados;

-: la compensación introducida es completamente flexible. Puede adaptarse a cualquier tipo de fósforo o paneles, en los cuales los valores del rastro son completamente variables. Las propuestas afectan al componente de procesamiento de la señal de vídeo, que no depende de la tecnología;

-: la compensación se efectúa sobre la imagen completa; no introduce umbrales, por lo que evita la aparición de nuevas aberraciones.

Ilustraciones

En las ilustraciones, se muestran ejemplos de realizaciones de la invención que se explican en mayor detalle en la siguiente descripción:

La figura 1 muestra una simulación del efecto de retardo del fósforo en una escena natural.

La figura 2 muestra un esquema principal que explica el efecto de retardo del fósforo.

La figura 3 muestra la respuesta temporal de un elemento de fósforo rojo, verde y azul, y las respuestas temporales compensadas de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 muestra la compensación de un rastro temporal con gradación espacial.

La figura 5 muestra la decoloración de un rastro en la dirección de un vector de movimiento calculado.

La figura 6 muestra un esquema principal de la decoloración de un rastro en contraposición a la figura 2.

La figura 7 muestra un diagrama de bloques para la realización de un circuito del dispositivo de acuerdo con la invención.

Ejemplos de realizaciones

A continuación se explicarán las realizaciones preferidas de la presente invención junto con las figuras 3 a 7.

Dado que es imposible hacer que el fósforo verde (él más lento) sea más rápido tan sólo mediante el procesamiento de señales, se hará que el rojo y el azul resulten más lentos de acuerdo con la invención, como se muestra en la figura 3.

Esto es equivalente a añadir en el rastro verde / rojo, por detrás de la imagen, un rastro rojo / azul (complementario del verde / rojo) y eliminar, por delante de la imagen, un área roja /azul del área roja / azul. El resultado es un rastro gris por detrás y un rastro gris por delante, lo que no resulta tan molesto como un rastro / borde coloreado.

A fin de establecer la forma y el valor del rastro que va a añadirse, se han medido con un fotodiodo las respuestas de los tres fósforos. A partir de estos valores, se generó un rastro correspondiente a los elementos de fósforo rojo y azul.

Las figuras 4A y 4B muestran un ejemplo de un rastro en el que, por ejemplo, un cuadrado blanco consistente en pixels P_{3} a P_{18} se desplaza 7 pixels hacia la derecha por trama sobre un fondo negro. El diagrama superior de la figura 4A muestra los valores de vídeo de los elementos de pixels rojo, verde y azul en una línea de vídeo en un instante nxT. En este caso, n es el número de trama y T es el período de trama. Los pixels P_{1} y P_{2} son pixels de fondo y por lo tanto no se muestra ningún valor de vídeo. Los pixels P_{3} a P_{18} visualizan una línea de una pantalla blanca y el valor de vídeo es, por ejemplo, 255 cuando se utilizan valores de 8 bits.

El segundo diagrama de la figura 4A muestra el fondo negro entrando en la parte blanca P_{3} a P_{9} de la pantalla en un instante (n+1) x T+t donde 0 < t < T. En un instante dado, cada grupo de 7 pixels tiene el mismo valor, y este valor decrece a lo largo del tiempo. Poco después de la entrada del fondo negro en la porción P_{3} a P_{9} del cuadrado blanco en el instante (n+1)xT+t los 7 pixels azules tienen el valor cero, los 7 pixels rojos siguen teniendo un valor medio, y los 7 pixels verdes siguen teniendo un valor de luminancia elevado. Los valores correspondientes a una función exponencial espacial que aparecen sombreados no se tendrán todavía en cuenta.

En el instante (n+1)xT+t' donde t'> t y 0 < t' < T mostrado en el tercer diagrama de la figura 4A, los valores de los 7 pixels rojos y verdes P_{3} a P_{9} han vuelto a decrecer y, en un instante posterior (n+2)xT+t mostrado en la figura 4B, los valores han decrecido aún más, con lo que el fondo negro se ha desplazado hacia delante 7 pixels adicionales P_{10} a P_{16}, por lo que los valores de pixels de los pixels P_{10} a P_{16} son equivalentes a los de los pixels P_{3} a P_{9} del segundo diagrama de la figura 4A.

No obstante, a medida que el ojo humano sigue el movimiento, no ve el mismo valor para los 7 pixels, sino una gradación. Esto se debe a otro efecto denominado efecto de falso contorno dinámico que se ha descrito en detalle en anteriores solicitudes de patente, como las solicitudes de patente europea 00250182.3, 00250390.2, 00250230.0 y en EP-A 0978817. Por lo tanto, como se muestra en la figura 4A y 4B, el rastro temporal se compensa mediante una gradación espacial que puede depender del vector de movimiento y de los valores medidos del proceso de disminución de luminosidad del fósforo. La gradación espacial se realiza añadiendo valores controlados (impulsos constantes) a los pixels azules y rojos que decrecen, por ejemplo exponencialmente, desde el borde. Estos valores añadidos se han mostrado de una forma sombreada en los diagramas de las figuras 4A y 4B excepto para el primero.

La compensación se realiza de forma análoga por delante del objeto; no obstante las diferentes respuestas temporales no se compensan añadiendo un rastro, sino reduciendo el valor de vídeo correspondiente al componente azul que va por delante. En resumen, la activación de los fósforos rojo y verde en el borde delantero del objeto en movimiento con más impulsos sostenidos y/o la reducción de los impulsos sostenidos para el fósforo azul proporciona la compensación.

Es necesario un estimador de movimiento para determinar la duración y la amplitud del rastro que va a añadirse. Como se muestra en la figura 5, en la dirección definida por el vector de movimiento se añade un rastro que es proporcional a la diferencia estimada entre el valor verde y azul en un instante en el tiempo predeterminado. Se muestra que los valores añadidos al componente de color azul disminuyen de forma no lineal, es decir según una función decreciente exponencialmente. La función decreciente exponencialmente adopta la siguiente forma:

Corr (x) = ([B_{n} - B_{n+1}] / 255) *a* B_{n}*exp (-b* x* v)

donde x es la posición del pixel en el rastro, v es la longitud del vector de movimiento, B_{n} es el valor de vídeo del componente azul en la posición del pixel actual, B_{n+1} es el valor de vídeo del componente azul en la posición de un pixel adyacente, y a y b son meras constantes de ajuste. El factor de escala [B_{n} - B_{n+1}] / 255 se utiliza para adaptar la corrección a la intensidad de la transición. Por ejemplo, si la diferencia entre dos pixels adyacentes es marginal la corrección también se desvanecerá. Esto hace que el algoritmo de corrección se lleve a cabo con sencillez. El algoritmo de corrección se ejecuta simplemente para cada pixel de la imagen. No es necesario realizar un detector de bordes especializado.

Para un tipo de panel dado, es mejor tomar medidas exactas a fin de encontrar la mejor constante de ajuste a y b. Para una realización sencilla podrían utilizarse diversas tablas de conversión para distintos vectores de movimiento cuando se almacenen los valores de corrección. La longitud del rastro que va a añadirse viene determinada por la longitud del vector de movimiento. Si la longitud del vector de movimiento es de 7 pixels, el rastro a añadir se distribuirá a lo largo de 7 pixels en la dirección opuesta al vector de movimiento como se muestra en la figura 5. Esto evita la introducción de una nueva aberración.

El estimador de movimiento que debe utilizarse con este método de compensación puede ser de cualquier tipo que proporcione un vector por pixel. Este tipo de estimadores de movimiento ya existían en la técnica anterior. Por ejemplo, se conocen estimadores de movimiento específicamente adaptados a la tecnología PDP gracias al documento WO-A-01/24152. Para la descripción de esta invención se hará por tanto referencia expresa a dicho documento.

La aplicación de la fórmula descrita resulta muy sencilla cuando la dirección del movimiento es exclusivamente horizontal o vertical. En el caso de las restantes direcciones, resulta más complicado distribuir las correcciones a lo largo del vector de movimiento opuesto. No obstante, sí las coordenadas de posición del pixel se almacenan en las tablas de conversión correspondientes a cada vector de movimiento se evitarán complicados cálculos. Por ejemplo, sí el movimiento es de 7 pixels por trama hacia la derecha y de 7 pixels por trama hacia abajo, tan sólo se usarán los 7 pixels situados a lo largo del vector de movimiento opuesto para añadir el rastro.

La figura 6 muestra la realización de este algoritmo en el caso de un cuadrado blanco que se desplaza sobre un fondo negro. En la parte izquierda de la imagen de la figura 2, se muestra una vez más. En la parte derecha se muestra la imagen compensada. Sí se compara con la figura 2, puede apreciarse el resultado del método de procesamiento de la invención. El rastro de fósforo situado por detrás y por delante del objeto en movimiento no ha cambiado en lo referente a su longitud, pero su aspecto coloreado de forma no natural ha desaparecido. Con este tipo de procesamiento, el objeto en movimiento parece más natural al ojo del espectador. En este ejemplo, la compensación del componente azul no sólo se lleva a cabo en el pixel en movimiento, sino también en los dos pixels situados por detrás del pixel en movimiento.

En la figura 7, se muestra un circuito que lleva a cabo la invención. Los datos de vídeo de entrada R, G, B de una primera trama F_{n} se llevan a una memoria de trama 10 y a un estimador de movimiento 11. El estimador de movimiento 11 proporciona datos del vector de movimiento V_{x} y V_{y} para los pixels de la trama F_{n-1}. Esta información se utiliza en la unidad de compensación de retardo del fósforo 12. El estimador de movimiento 11 facilita los datos del vector del movimiento a la unidad de compensación 12. Con la información relativa al vector de movimiento, la unidad de compensación 12 localiza la tabla de conversión apropiada con los valores de corrección iniciales. Estos valores se multiplican por el factor de escala [B_{n} - B_{n+1}] / 255, obteniéndose los valores de corrección finales.

Los componentes R, G y B compensados se envían a una unidad de codificación de sub-campos 13 que lleva a cabo la codificación de sub-campos bajo el control de la unidad de control 16. Las palabras de código de sub-campo se almacenan en la unidad de memoria 14. La unidad de control externa 16 también controla la lectura y escritura desde dicha unidad de memoria y en ella. La unidad de control externa 16 también genera señales de sincronización para el control de las unidades 10 a 12 (no mostrada). Para el direccionamiento del panel de presentación de plasma, las palabras de código de sub-campo son leídas en la memoria y todas las palabras de código correspondientes a una línea son recopiladas para crear una sola palabra de código muy larga que puede utilizarse para el direccionamiento del PDP en el sentido de la línea. Esto se lleva a cabo en una unidad de conversión serie-paralelo 15. La unidad de control 16 genera todos los impulsos sostenidos y de barrido para el control del PDP. Recibe señales de sincronismo horizontal y vertical para la sincronización de referencia.

La técnica que acaba de describirse es aplicable a todas las pantallas basadas en fuentes que presenten diferentes respuestas temporales para los tres colores. En especial, es aplicable a las pantallas PDP, LCD, OLED y LCOS.

Como se ha descrito en la introducción, el rastro coloreado puede compensarse, por ejemplo, modificando el componente azul temporalmente. No obstante, como esta técnica es complementaria de la de la presente invención, ambas pueden aplicarse conjuntamente.

Claims

1. Método para procesar imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación (17) que cuenta, al menos, con dos tipos de elementos luminosos (R, G, B) con diferentes respuestas temporales, caracterizado porque se selecciona al menos uno de los datos de vídeo de componentes de color correspondientes a los elementos luminosos (R, B) que muestran una respuesta temporal diferente de la respuesta temporal más lenta y antes de llevar a cabo una etapa de codificación de sub-campos, los datos del componente de vídeo de color se corrigen para controlar los elementos luminosos (R, B) que no pertenecen al tipo más lento (G) de forma que se compensen artificialmente las diferencias entre las respuestas temporales de los elementos luminosos.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que un rastro temporal de un objeto en movimiento en el dispositivo de presentación se compensa en la etapa de corrección añadiendo unos valores de corrección graduados a los datos de vídeo que no pertenecen al tipo más lento (G) de los pixels del rastro.

3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2 que incluye adicionalmente la etapa de detección y/o de cálculo de un vector de movimiento para los pixels de una imagen de vídeo y la corrección de un número predeterminado de pixels situados por delante y/o por detrás de un pixel actual en la dirección del vector de movimiento.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3 en el que la longitud del vector de movimiento determina cuáles de los pixels situados por delante y/o por detrás del pixel actual deben ser corregidos.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 en el que con respecto a un borde de un objeto presentado a los datos de vídeo correspondientes a los elementos luminosos situados cerca del borde se añaden porciones que muestran una disminución exponencial a fin de compensar las diferentes respuestas temporales de los elementos luminosos.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 en el que los valores de corrección Corr(x) correspondientes a los pixels situados por detrás del pixel actual se calculan en función de la siguiente fórmula:

Corr (x) = ([B_{n} - B_{n+1}] / 255) *a* B_{n} *exp (-b* x* v)

donde x es la posición del pixel en el rastro, v es la longitud del vector de movimiento, B_{n} es el valor de vídeo del componente de color no perteneciente al tipo más lento en la posición del pixel actual, B_{n+1} es el valor de vídeo del componente de color no perteneciente al tipo más lento en la posición de un pixel adyacente, y a y b son meras constantes de ajuste.

7. Dispositivo para procesar imágenes de vídeo para su presentación en un dispositivo de presentación que tengan al menos dos tipos de elementos luminosos (R, G, B,) con diferentes respuestas temporales en el que un tipo (G) es un tipo más lento de elementos luminosos que muestra la respuesta temporal más lenta, caracterizado por una unidad de compensación (12) para corregir al menos uno de los datos de vídeo de los componentes de color para el control de los elementos luminosos (B, R) no pertenecientes al tipo más lento, situada antes de una unidad de codificación de sub-campos (13) con respecto al recorrido de procesamiento de la señal, de forma que se compensen artificialmente las diferencias en las respuestas temporales de los elementos luminosos.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la unidad de compensación (12) lleva a cabo la compensación de un rastro temporal de un objeto en movimiento añadiendo unos valores de corrección graduados a los datos de vídeo no pertenecientes al tipo más lento (G) de los pixels del rastro.

9. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8 que incluye adicionalmente un estimador de movimiento (11) que proporciona los datos del vector de movimiento correspondientes a los pixels de la imagen de vídeo.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, en el que en relación con un borde de un objeto a presentar, el medio de compensación (12) añade porciones que muestran una disminución exponencial de los valores de corrección a los pixels situados junto al borde en la dirección del vector de movimiento calculado para un pixel actual a fin de compensar las distintas respuestas temporales de los elementos luminosos.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10 en el que las porciones que muestran una disminución exponencial correspondientes a un vector de movimiento dado se almacenan en una tabla de conversión.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11 en el que las porciones que muestran una disminución exponencial leídas en la tabla de conversión se ajustan mediante un factor de escala [B_{n} - B_{n+1}] / 255 donde B_{n} es el valor de vídeo del componente de color no perteneciente al tipo más lento en la posición del pixel actual, y B_{n+1} es el valor de vídeo del componente de color no perteneciente al tipo más lento en la posición de un pixel adyacente.

13. Dispositivo de presentación que incluye el dispositivo de procesamiento de imágenes de vídeo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 12.