FR2769743A1 - Procede et dispositif de balayage d'un panneau a plasma - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et dispositif de balayage de cellules d'un afficheur à commande matricielle pour l'affichage de niveaux de gris d'un signal vidéo, le balayage étant décomposé en sous-balayages relatifs à chaque bit de mots de commande colonne, caractérisé en ce que, lorsque le codage de l'image n'active pas le bit de poids fort, le sous-balayage de traitement relatif à ce bit est alloué à la visualisation d'une information supplémentaire qui correspond à un bit de poids inférieur au poids le plus faible du mot de commande colonne utilisé lorsque la condition n'est pas remplie.Les applications de l'invention concernent les dispositifs de visualisation à commande matricielle utilisant le principe de modulation temporelle pour la génération des demi-teintes, notamment les panneaux à plasma de type alternatif à mémoire ou continu à mémoire.
Description
L'invention concerne un procédé de balayage pour panneaux à plasma adapté au contenu de l'image vidéo à afficher et son dispositif associé.
Une cellule élémentaire d'un panneau à plasma ne connaît que deux états : éteint et allumé. II est connu que, une modulation analogique de la quantité de lumière émise par un pixel n'étant pas possible, la génération des demi-teintes se fait par modulation temporelle de la durée d'émission du pixel dans la période image T. Cette période image est constituée d'autant de sous-périodes (To, 2To,..., 21To) multiples d'une valeur To, qu'il y a de bits de codage de la vidéo (n bits). A partir des n sous-périodes, on peut, par combinaison, reconstituer 2" niveaux de gris différents de luminance répartie linéairement
Lmax est la luminance de la cellule lorsque celle-ci est excitée en permanence, c'est à dire pendant toutes les sous-périodes.
L'oeil de l'observateur va intégrer, sur la durée de la période image T, les différentes combinaisons d'émissions lumineuses et recréer de cette façon les différentes nuances dans les niveaux de gris. Le niveau de luminance le plus faible que cette méthode nous permet de restituer est la valeur Lmjn=LmaX / 2"-1. Cette valeur élémentaire de luminance dépend de la valeur maximale de la luminance (Lm^X) donnée par la technologie du panneau à plasma mais aussi de la définition de la vidéo (n). La restitution des images vidéo peut nécessiter dans certains cas une forte luminance, dans d'autres cas une forte résolution dans les bas niveaux de luminance comme c'est le cas en télévision.
La perception des niveaux de gris par l'observateur est caractérisée par le rapport AL / L appelé rapport de Weber-Fechner qui définit les variations relatives de luminance que peut percevoir l'oeil de l'observateur en fonction des valeurs de luminance. L'évolution de ce rapport en fonction des luminances est donnée à la figure 1. L'axe des abscisses représente la valeur logarithmique de la luminance en cd/m2 et l'axe des ordonnées la valeur logarithmique de la variation relative de cette luminance. Cette courbe est fonction d'un paramètre qui est la luminance de fond ou luminance ambiante, I'environnement lumineux influençant la sensibilité de l'oeil. Par exemple, la limite du noir subjectif, qui est la valeur de luminance en dessous de laquelle l'oeil ne distingue plus les nuances, dépend de cette luminance d'ambiance. Pour les valeurs de luminance d'un panneau à plasma, valeurs comprises entre environ 0,1 cd/m2 et 200 cd/m2 et correspondant à la partie droite de la courbe, cette courbe sera approximée par une droite d'équation: log < AL / L)=-a.log(L)+ b.
b est une fonction croissante de la luminance de fond. En télévision, I'hypothèse est faite que l'image petite est vue dans une ambiance à luminance fixe.
b est une fonction croissante de la luminance de fond. En télévision, I'hypothèse est faite que l'image petite est vue dans une ambiance à luminance fixe.
En remplaçant dans l'équation la variation élémentaire de luminance AL, c'est à dire la variation des niveaux de gris perceptible par l'oeil, par la variation élémentaire des niveaux de gris affichés par le panneau à plasma, c'est à dire la valeur minimum de codage autorisée par n bits et définie dans notre systéme par Lmjn=LmaXt2n-1 (arrondi à Lrn^X/2n), on obtient la droite 1 de la figure 2, d'équation
En abscisse est porté le logarithme de la luminance L et en ordonnée la valeur n c'est à dire le nombre de bits de codage de la vidéo.
Cette courbe 1 représente ainsi, pour une valeur de luminance L donnée, le nombre de bits vidéo nécessaires à l'obtention d'une résolution compatible de la valeur minimum de luminance perceptible. Cette courbe dépend de l'ambiance lumineuse (paramètre b).
Ainsi, le nombre de bits nécessaires au codage de la luminance, pour que ce dernier soit compatible des variations de luminance perceptibles par l'oeil, augmente au fur et à mesure que la luminance à afficher décroît. D'une autre manière, pour être adapté à la différenciation possible par l'oeil de deux niveaux de gris voisins, plus le niveau de luminance affiché est faible, plus le nombre de bits de codage de la vidéo doit être élevé.
Cette courbe 1 correspond à une ambiance lumineuse supérieure à 200 lux, c'est à dire une observation de l'image dans une pièce fortement éclairée. La définition de la vidéo peut alors être limitée, sans pour autant que la qualité de l'image soit trop dégradée, dégradation d'autant plus faible (perception subjective) que les images affichent des zones de luminance très différentes.
Dans le cas d'une ambiance lumineuse relativement faible, par exemple inférieure à 100 lux, la courbe 1 évolue vers la courbe 2 (b décroissant). Le nombre de bits de codage de la vidéo permettant de différencier tous les niveaux de gris varie alors entre 1 6 bits pour des valeurs de luminance de 10~' cd/m2 et 12 bits pour des valeurs de luminance de 1 cd/m2. Les 8 bits ou 10 bits de codage de la vidéo deviennent insuffisants pour une bonne restitution des faibles luminances.
L'affichage d'une image vidéo codée sur 8 ou 10 bits se traduit par un manque de détails dans l'image ou par des zones noires là où un tube à rayons cathodiques afficherait des luminances faibles mais non nulles. Ce phénomène est particulièrement marquant pour les scènes présentant des images uniformément sombres.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de balayage de cellules d'un afficheur à commande matricielle pour l'affichage de niveaux de gris d'un signal vidéo, le balayage étant décomposé en sous-balayages relatifs à chaque bit de mots de commande colonne, caractérisé en ce que le signal vidéo est codé sur un nombre de bits supérieur, de la valeur p, au nombre de sous-balayages de l'afficheur pour fournir des mots de codage vidéo, en ce qu'une estimation du contenu de l'image est effectuée en déterminant, sur une image complète, le nombre de fois où chacun des p premiers bits de plus fort poids (MSB) des mots de codage vidéo prend la valeur unité, en ce que, si ces nombres sont supérieurs ou égaux à des seuils déterminés, les p bits de plus faible poids du mot de codage vidéo sont ignorés pour effectuer le codage des mots de commande colonne à partir des mots de codage vidéo et, dans le cas où ce nombre est inférieur, les p bits de plus fort poids sont ignorés pour ce codage et le sous-balayage relatif à ces bits et pour cette image est affecté à l'affichage de l'information relative aux p bits de plus faible poids.
Elle a également pour objet un dispositif de balayage d'un afficheur à commande matricielle comportant un circuit de traitement vidéo recevant un signal vidéo et fournissant des mots de codage vidéo, un circuit de gestion de balayage relié au circuit de traitement, à des circuits d'alimentation lignes pour la sélection des lignes et à des circuits d'alimentation colonnes pour commander les colonnes de l'afficheur à partir de mots de commande colonne, le balayage d'une image vidéo étant constitué d'une succession de p sous-balayages fonction des poids des bits des mots de commande colonne, caractérisé en ce que le nombre de bits des mots de codage vidéo est supérieur d'une valeur p au nombre de sous-balayages s commandés par le circuit de gestion de balayage, en ce que le circuit de traitement vidéo estime le contenu de chaque image pour déterminer le nombre de valeurs unité de chaque bit parmi les p bits de plus fort poids des mots de codage vidéo pour une image complète, en ce que le circuit de gestion de balayage commande la transmission vers les circuits de commande colonne, dans un ordre déterminé, des s bits de plus fort poids ou des s bits de plus faible poids des mots de codage vidéo selon le nombre de valeurs unité et en ce que, dans ce dernier cas le circuit de gestion de balayage commande le circuit d'alimentation lignes pour qu'il remplace les p sous-balayages affectés aux bits de plus fort poids (b7) par p sous-balayages correspondant aux p bits de plus faible poids < b-i).
Selon l'invention, dans le cas d'une image définie par des mots de codage n'activant pas le bit de plus fort poids, le sous-balayage de traitement relatif à ce bit de plus fort poids, qui n'a pas d'influence sur le rendu de la luminance de l'image, est alloué à la visualisation d'une information supplémentaire qui correspond à un bit de poids inférieur au poids le plus faible tel que défini dans un balayage classique d'un panneau à plasma, selon l'art antérieur. Pour ce faire, le signal vidéo reçu à l'entrée du dispositif dispose de cette information ou bien un transcodage du signal vidéo sur un nombre de bits supérieur au nombre de sous-balayages est effectué.
La restitution des faibles luminances est améliorée sans qu'il soit nécessaire d'augmenter le nombre de sous-balayages, cette dernière solution étant de toute façon limitée par des contraintes matérielles.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent
- la figure 1 une courbe de perception des différences de luminances par l'oeil en fonction de la luminance
- la figure 2 une courbe définissant le nombre de bits de codage de la vidéo nécessaire en fonction de la luminance pour deux valeurs de luminance ambiante
- la figure 3 un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention;
- la figure 4 un diagramme de balayage des lignes en fonction du temps;
- la figure 5 un diagramme de commutation des différents types de balayage.
- la figure 1 une courbe de perception des différences de luminances par l'oeil en fonction de la luminance
- la figure 2 une courbe définissant le nombre de bits de codage de la vidéo nécessaire en fonction de la luminance pour deux valeurs de luminance ambiante
- la figure 3 un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention;
- la figure 4 un diagramme de balayage des lignes en fonction du temps;
- la figure 5 un diagramme de commutation des différents types de balayage.
Faisons tout d'abord un rappel des procédures d'adressage des cellules d'un panneau à plasma.
La méthode de génération des demi-teintes par modulation temporelle nécessite n accès à chaque pixel (ou cellule) pendant la durée d'une trame, ce qui implique la mémorisation de l'information vidéo au cours de la trame. La séquence d'adressage de l'écran débute par la sélection d'une ligne complète au moyen de 2 impulsions haute tension générées par un amplificateur et appliquées à l'électrode par l'intermédiaire du circuit d'alimentation ligne. La première impulsion efface la totalité de la ligne et la seconde prépositionne l'inscription. Les pixels de la ligne sélectionnée sont adressés simultanément par un signal issu des circuits d'alimentation colonnes. Ces circuits sont préchargés par une information provenant d'une mémoire d'image et adressent les électrodes colonnes soit avec un signal haute tension masquant l'impulsion d'écriture, soit avec un signal de masse, en fonction de l'information vidéo préchargée. Cette information est constituée d'un seul des bits de codage du pixel, les autres bits étant traités à d'autres instants dans la trame. L'ensemble des bits est appelé par la suite mot de commande colonne. L'allumage du pixel est donc conditionné par la différence des tensions appliquées aux bornes de sa cellule. Cet état, éteint ou allumé, est ensuite entretenu par un signal alternatif commun à toutes les cellules du panneau jusqu'à un nouvel adressage de cette ligne (effet mémoire).
Le balayage d'un panneau à plasma nécessite, en tout, n accès à chaque pixel pendant la durée d'une trame. Le balayage du panneau devient donc vite complexe puisque chaque ligne de l'écran doit être adressée n fois, à chaque fois selon la procédure précédemment décrite.
La relation liant les différents paramètres de l'adressage d'un panneau à plasma, le nombre de lignes de l'image affichée NI, le temps d'adressage d'une ligne tad, et le nombre de balayages de l'écran n avec la période image T est la suivante T 2 n.Nltad
Le balayage total d'un panneau à plasma est donc constitué de n séquences d'adressage de NI lignes. On définit n sous-balayages, chacun de ces sous-balayages étant dédié au traitement d'un des bits de codage de la vidéo ou plus exactement des mots de commande colonne.
Le balayage total d'un panneau à plasma est donc constitué de n séquences d'adressage de NI lignes. On définit n sous-balayages, chacun de ces sous-balayages étant dédié au traitement d'un des bits de codage de la vidéo ou plus exactement des mots de commande colonne.
La figure 3 représente l'architecture du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. II s'agit d'un diagramme simplifié des circuits de commande d'un panneau à plasma 3.
Les informations numériques vidéo arrivent sur l'entrée E du dispositif qui est également l'entrée d'un circuit de traitement vidéo 4. Ce circuit est relié à une mémoire de correspondance 5 et à un circuit de gestion de balayage 6. Il est également relié à trois circuits de sélection identiques 7 qui vont transmettre des bits sélectionnés vers une mémoire vidéo 8. Cette mémoire est reliée aux entrées d'un circuit 9 regroupant les circuits d'alimentation colonnes du panneau à plasma. Le circuit de gestion de balayage 6 transmet des informations de sélection vers les circuits de sélection 7 et des informations de commande vers la mémoire vidéo 8. Il commande également un circuit 10 regroupant les circuits d'alimentation lignes du panneau à plasma.
Les informations vidéo reçues sur l'entrée E du dispositif sont des informations numériques de niveaux de gris d'un signal vidéo. Le panneau à plasma et les circuits de commande sont configurés, dans cet exemple, pour recevoir des signaux vidéo, appelés signaux de commande colonne, codés sur 8 bits (n= 8), c'est à dire pour 8 sous-balayages.
Toujours dans cet exemple, les niveaux de gris des composantes R, V, B (rouge, vert, bleu) du signal vidéo reçus par le dispositif sont des mots de 9 bits.
Les données vidéo sur 9 bits reçues par le circuit de traitement sont transcodées ici sur un même nombre de bits pour fournir des mots de codage vidéo. Ce transcodage correspondant à une correction gamma est réalisé de manière connue par l'intermédiaire de tables (ou mémoires) de correspondance 5 ou look-up tables en anglo-saxon.
Le contenu de l'image est estimé par le circuit de traitement 4 qui réalise un contrôle en continu du bit le plus significatif ou MSB (selon les initiales des termes anglo-saxons Most Significant Bit) des mots de codage vidéo pour le codage des couleurs.
Ces informations relatives aux MSB, lorsqu'une image complète a été reçue, sont transmises par le circuit de traitement vers le circuit de gestion de balayage 6 et, via ce circuit, vers les circuits de sélection 7.
Dans le cas où l'image décrite présente des zones de luminance (niveau de couleur pour chacune des couleurs) supérieure ou égale à L,n^X/2, c'est à dire dans le cas où des MSB des mots de codage vidéo, pour une image complète, sont activés, I'affichage de l'information vidéo sur le panneau à plasma est effectuée de manière classique à partir des mots de commande colonne de 8 bits, appelés bO à b7 et correspondant aux 8 MSB des mots de codage vidéo donc en ignorant le bit de plus faible poids.
Dans le cas où l'image décrite ne présente pas de zone de luminance supérieure ou égale à La/2, c'est à dire dans le cas où les
MSB des mots de codage vidéo ne sont pas activés, le sous-balayage correspondant au bit de poids fort est alloué au traitement du bit le moins significatif ou LSB (selon les initiales de l'appellation anglo-saxonne Low
Significant Bit) du mot de codage vidéo sur 9 bits. Les mots de commande colonne de 8 bits, appelés bO, b1...b6, b-l, correspondent aux 8 LSB des mots de codage vidéo, b-i correspondant au bit de plus faible poids. Cette appellation b-l du fait du poids inférieur à celui du LSB du mot de codage vidéo sur 8 bits exploité lors d'un balayage classique (bO à b7).
MSB des mots de codage vidéo ne sont pas activés, le sous-balayage correspondant au bit de poids fort est alloué au traitement du bit le moins significatif ou LSB (selon les initiales de l'appellation anglo-saxonne Low
Significant Bit) du mot de codage vidéo sur 9 bits. Les mots de commande colonne de 8 bits, appelés bO, b1...b6, b-l, correspondent aux 8 LSB des mots de codage vidéo, b-i correspondant au bit de plus faible poids. Cette appellation b-l du fait du poids inférieur à celui du LSB du mot de codage vidéo sur 8 bits exploité lors d'un balayage classique (bO à b7).
Pour ce faire, les mots de codage vidéo sont envoyés, via le circuit de traitement vers trois circuits de sélection identiques 7 correspondant aux trois couleurs. Si, après réception des informations relatives à une image complète, le circuit de traitement n'a détecté aucun passage à un du MSB, les 8 bits de plus faible poids sont sélectionnés.
Dans le cas contraire, c'est le bit de plus faible poids qui est abandonné, les 8 bits de plus fort poids étant sélectionnés. La mémoire 8 va donc mémoriser des mots de 8 bits relatifs au codage des trois couleurs. La mémoire vidéo transmet ensuite aux circuits d'alimentation colonnes 9, par l'intermédiaire d'un bus et en synchronisation avec le balayage ligne, les bits successifs des mots de commande colonne correspondant aux différents sous-balayages. Le bit b-l, lorsque mémorisé, est transmis en lieu et place du bit b7, c'est à dire pendant le balayage correspondant à b7.
Le circuit de gestion de balayage 6 commande, pendant la durée d'une trame et par l'intermédiaire des circuits d'alimentation lignes 10, huit sous-balayages de l'écran, chaque sous-balayage correspondant à un bit d'un poids déterminé du mot de commande colonne. La gestion de ces sous-balayages est fonction des informations provenant du circuit de traitement et relatives aux MSB et est explicitée plus loin.
Le circuit d'alimentation 10 fournit la tension d'adressage et également la tension de maintien pendant la durée correspondant au poids du bit envoyé sur les colonnes pendant cet adressage. Cette tension est donc fonction des informations relatives aux MSB et provenant du circuit de gestion du balayage 6.
Le passage d'un balayage à l'autre ne peut pas s'effectuer à n'importe quel moment sous peine de modifier le contenu lumineux de l'image. La figure 4 représente un changement de balayage pour un passage d'un balayage standard utilisant le bit b7, c'est à dire le MSB, à un balayage utilisant le bit b-l. Sur l'axe des abscisses est porté le temps.
L'axe des ordonnées correspond aux numéros de lignes, croissants vers le bas. Le principe de balayage est basé sur l'algorithme d'adressage et de balayage simultané connu sous l'appellation SAS, initiales des termes anglo-saxons Simultaneous Addressing and Scanning. Les lignes obliques en traits pleins représentent le balayage des bits bo à b7 (seuls les extrêmes bO et b7 sont dessinées) puis, lors de la période suivante, le balayage des bits bO à b-l. Les lignes obliques en traits pointillés correspondent à l'effacement relatif aux bits bO à b7 (seuls les extrêmes sont dessinées) pour la première période image et bO à b-l pour la suivante (on pourrait de même raisonner sur la période trame).
T représente la période image, T1 représente la durée de balayage correspondant à une restitution des luminances supérieures ou égales à LmaX/2 (écriture première ligne jusqu'à effacement dernière ligne pour le bit b7).
La permutation des sous-balayages relatifs à b7 et b-l pour les mots de commande colonne correspondant à une nouvelle image (trame) ne pourra s'effectuer que lorsque toutes les lignes du panneau auront été traitées par le bit b7 des mots de commande colonne de l'image précédente. Sur la figure 4, le début de l'écriture du bit b-l sur la première ligne correspond à la fin de l'écriture du bit b7 sur la dernière ligne. II en serait de même pour une transition de balayage inverse ou l'écriture du bit b-l pour la première ligne ne pourra s'effectuer qu'après écriture du bit b7 pour la dernière ligne, c'est à dire lorsque toutes les lignes du panneau auront été traitées par le bit b7.
La permutation d'un type de balayage à un autre doit s'effectuer par un balayage de transition afin de ne pas rompre la continuité du balayage d'un bit du mot de commande colonne et donc ne pas afficher de fausses luminances. Ainsi, par exemple, un changement de balayage de type b7 (c'est à dire incluant un sous-balayage b7) vers b1 correspondant au passage d'une image précédente ayant des valeurs de luminance supérieures à la valeur de codage moyenne vers une image courante n'ayant pas fait basculer le MSB se fait en début d'inscription du bit bO de cette nouvelle image courante. Or l'instant d'inscription de ce bit pour les premières lignes correspond à l'instant d'inscription du bit b7 pour les lignes en milieu d'écran (point A sur la figure). L'exploitation d'un balayage de type b-l affecterait la fin du balayage (partie basse de l'écran) pour le bit b7 en lui attribuant une durée de maintien correspondant non plus à un bit b7 mais à un bit b-l, caractéristique du balayage pour cette nouvelle image courante ou tout simplement interromprait ce sous-balayage.
Le séquencement des balayages mettant en oeuvre ces balayages de transition est représenté par le réseau de Pétri de la figure 5.
Le séquencement est réalisé de manière logicielle par le circuit de gestion du balayage 6.
Les cercles représentent les différents types de balayage du panneau à plasma. Ainsi les cercles repérés par les inscriptions b7 ou b-l correspondent au balayage de type b7 ou de type b-l avec un précédent balayage de même type, les cercles repérés b7 vers b-l ou b-l vers b7 correspondent aux balayages de transition, c'est à dire à un balayage de type b-l suivant un balayage de type b-7 ou un balayage de type b7 après un balayage de type b-l.
A partir d'un type de balayage donné pour une image courante, le balayage suivant se fait en fonction de la détection ou pas d'un MSB à un dans l'image suivante.
Sur la figure 5, le type de balayage suivant est déterminé par la flèche sortante affectée du numéro correspondant à la condition remplie
condition 1: détection d'un MSB à un pour l'image suivant l'image courante
condition 2 : pas de détection de MSB à un pour l'image suivant l'image courante.
condition 1: détection d'un MSB à un pour l'image suivant l'image courante
condition 2 : pas de détection de MSB à un pour l'image suivant l'image courante.
Comme on l'a vu précédemment, le balayage de transition commande les lignes du panneau à plasma, pour la trame ou l'image courante, d'une manière différente de la trame ou image précédente, cette modification étant réalisée par le circuit de gestion de balayage. En particulier, lors du démarrage du balayage de transition pour la visualisation de la nouvelle image et débutant par le sous-balayage correspondant au bit bO, le sous-balayage précédent correspondant au bit b7 (respectivement b-l) est mené à son terme sans modifier la durée de maintien de l'allumage des cellules. Cette durée n'est modifiée par le circuit de gestion et adaptée au bit b-l (respectivement b7) pour le balayage de la nouvelle image qu'après le sous-balayage de toutes les lignes de l'image pour le bit b7 (respectivement b-l).
L'estimation du contenu de l'image complète par le circuit de traitement avant la sélection et transmission des mots de codage vidéo de cette image nécessite la mémorisation de cette image par le circuit de traitement qui comporte donc une telle mémoire. Cette analyse relative à l'estimation du contenu sur une trame complète (balayage entrelacé) ou image complète (balayage progressif) peut également être effectuée par des circuits de traitement annexes en amont du dispositif décrit. Les données vidéo pourront alors être visualisées sans qu'il soit nécessaire de réaliser un nouveau contrôle sur l'image ou trame pour déterminer la valeur maximum de la luminance relative à cette image ou trame.
Le dispositif précédemment décrit comporte un circuit de traitement 4 et des circuits de sélection 7 séparés. Ces derniers circuits peuvent bien sûr, sans sortir du domaine de l'invention, être intégrés au circuit de traitement 4 qui fournit alors directement les mots de codage vidéo sur 8 bits. Une solution tout aussi envisageable consiste à ne pas utiliser de circuit de sélection 7 pour le calcul des mots de commande colonne mais à réaliser la sélection des bits à partir de la mémoire vidéo 8. Les mots de codage vidéo sont directement transmis à la mémoire vidéo et le circuit de gestion de balayage commande alors cette mémoire vidéo en fonction des informations reçues par le circuit de traitement; II commande la lecture des seuls MSB ou LSB des mots de codage vidéo mémorisés en fonction du contenu de l'image et dans l'ordre qui convient.
Dans ce cas, la capacité mémoire vidéo doit être plus grande mais il n'est alors plus nécessaire que le circuit de traitement comporte des circuits de mémorisation de l'image, la mémorisation des mots de codage vidéo étant effectuée par la mémoire vidéo 8, ce qui peut être très avantageux lorsque de tels circuits de mémorisation ne sont pas nécessaires par ailleurs, c'est à dire à la mise en oeuvre des fonctions annexes exercées par le circuit de traitement (traitement de l'image).
L'invention a été décrite dans le cadre d'une permutation de deux sous-balayages. Elle peut être étendue à p sous-balayages. Ainsi, dans une image où les p premiers bits de poids fort sont simultanément non activés, il est possible d'utiliser ces p sous-balayages pour augmenter la définition de la vidéo par les sous-balayages relatifs à des bits b-1 à b-p.
De même, selon l'invention, il est vérifié sur une image complète que le MSB ne prend jamais la valeur unité. II est aussi possible d'autoriser un nombre minimum, sur une image1 de valeurs unité pour ce
MSB, pour la mise en oeuvre du sous-balayage de type b-l, la condition sur ce nombre étant que la qualité globale de l'image (perception subjective) soit améliorée.
MSB, pour la mise en oeuvre du sous-balayage de type b-l, la condition sur ce nombre étant que la qualité globale de l'image (perception subjective) soit améliorée.
Les mots de codage vidéo ont été décrits comme provenant d'un simple transcodage de correction gamma des informations vidéo reçues, nécessitant, pour que le nombre de bits soit supérieur au nombre de sous-balayages, des informations vidéo codées sur 9 bits. II est aussi envisageable que cette condition concernant le nombre de bits soit remplie par tout type de transcodage des informations vidéo reçues en des mots de codage vidéo augmentant le nombre de bits de codage, par exemple transcodage répartissant le poids des MSB ou exploitant une numération autre qu'en base deux, la combinaison de tels transcodages avec l'invention telle que précédemment décrite étant particulièrement avantageuse.
Le codage en numération à base deux d'une image vidéo exploite, disons dans plus de 80% des cas, le bit de plus fort poids. Un transcodage permettant d'obtenir des mots de codage vidéo dont les poids des MSB sont inférieurs permet de diminuer ce pourcentage et donc d'améliorer la qualité de l'image. Selon les caractéristiques actuelles des panneaux à plasma, le nombre de sous-balayages possibles est de 10. La vidéo est de façon générale codée de O à 255 sur 8 bits. On dispose donc de deux sous-balayages supplémentaires et des transcodages tels qu'une exploitation d'une numération autre qu'en base deux ou une répartition des poids sur plusieurs bits peuvent être utilisés dans la majorité des cas.
De plus, une plus grande liberté de transcodage peut être apportée par la réalisation d'un adressage commun entre les lignes 2n et 2n+1 pour un bit d'un poids déterminé, augmentant ainsi le nombre de sous-balayages comme indiqué plus loin.
Donnons quelques exemples non limitatifs de combinaisons de différents types de codage et de balayage.
II est connu de l'art antérieur un transcodage du mot de codage de 8 bits de la vidéo en un mot de codage de 10 bits alimentant les colonnes, mot de commande colonnes. Ce transcodage décompose chacun des deux bits de poids fort de valeur 64 et 128 respectivement en deux sous-balayages de poids 32 (de type b6 et b7) et deux sousbalayages de poids 64 (de type b8 et b9). Ainsi le codage de la valeur 128 est effectué en donnant la valeur 1 aux deux sous-balayages de poids 64 du mot de commande colonne, répartissant ainsi sur la durée de la trame la charge du circuit d'alimentation ligne et réduisant de ce fait les effets de surbrillance.
Ce transcodage peut être combiné, d'une manière efficace, à l'invention précédemment décrite. Dans l'exemple donné, les informations vidéo sont codées sur 9 bits attribuant au MSB le poids de 256 pour un codage de luminance entre 0 et 511. Ces mots sont transcodés, selon l'art antérieur précédemment décrit, en des mots de 11 bits, le poids du
MSB étant réparti sur deux bits, chacun ayant un poids moitié qui est de 128. En réalisant ce transcodage de manière que le MSB ne soit utilisé que pour le codage des valeurs comprises entre 511 et 511- 128, les valeurs comprises entre 256 et 256+128 étant codées par l'autre bit de poids 128, le passage du MSB à la valeur unité correspond au passage de la luminance au dessus du seuil de Lmax - La/4, correspondant à un codage des valeurs de luminances supérieures à 383. Les circuits de sélection choisissent les 10 MSB ou les 10 LSB selon le passage à 1 ou non de ce bit de plus fort poids.
MSB étant réparti sur deux bits, chacun ayant un poids moitié qui est de 128. En réalisant ce transcodage de manière que le MSB ne soit utilisé que pour le codage des valeurs comprises entre 511 et 511- 128, les valeurs comprises entre 256 et 256+128 étant codées par l'autre bit de poids 128, le passage du MSB à la valeur unité correspond au passage de la luminance au dessus du seuil de Lmax - La/4, correspondant à un codage des valeurs de luminances supérieures à 383. Les circuits de sélection choisissent les 10 MSB ou les 10 LSB selon le passage à 1 ou non de ce bit de plus fort poids.
Le contrôle du passage à l'unité du MSB sur le mot ainsi transcodé plutôt que sur le mot de codage vidéo de 9 bits améliore de manière significative la probabilité de mise en oeuvre du sous-balayage b1 < à la place du sous-balayage b9) et en conséquence la qualité de l'image.
D'autres modes de réalisation préférentiels combinent le procédé précédent à des modes de codage et de balayage pour panneaux à plasma décrits dans la demande de brevet français déposée le 25 avril 1997 sous le numéro d'enregistrement national 97 05166 et intitulée "procédé et dispositif d'adressage pour panneau à plasma basé sur une répétition de bits sur une ou plusieurs lignes".
Le texte ci-dessous est repris de cette demande.
Le procédé décrit ci-après permet de "libérer" des sousbalayages afin d'effectuer de manière très efficace la répartition temporelle des codes pour limiter les effets de "contouring". Ce procédé consiste à recopier un bit de la ligne 2n sur la ligne 2n + 1 en réalisant un adressage commun entre les lignes 2n et 2n + 1 pour le bit concerné.
D'une autre manière, il consiste à utiliser le même temps d'adressage pour le bit considéré, pour les lignes 2n et 2n + 1 et exciter ou non, selon la valeur de ce bit, les deux cellules correspondantes.
Si l'on se réfère à la relation T n.NI tad
on peut remarquer qu'en réalisant un tel adressage, c'est à dire en diminuant NI, on peut augmenter la valeur de n. Le terme tad est une contrainte liée au matériel.
on peut remarquer qu'en réalisant un tel adressage, c'est à dire en diminuant NI, on peut augmenter la valeur de n. Le terme tad est une contrainte liée au matériel.
Prenons un exemple
Si on dispose d'un panneau de 512 lignes et 10 adressages pour chaque ligne, il faut réaliser 5120 adressages pendant une trame.
Si on dispose d'un panneau de 512 lignes et 10 adressages pour chaque ligne, il faut réaliser 5120 adressages pendant une trame.
Si l'on adresse en commun les lignes 2n et 2n+l pour un bit particulier, on aura
512 x 9 + (512/2) = 4864 adressages, soit 256 adressages de moins.
512 x 9 + (512/2) = 4864 adressages, soit 256 adressages de moins.
Si l'on recommence cette opération une deuxième fois en recopiant un deuxième bit, on aura
512 x 8 + (512/2) x 2 = 4608 adressages, soit 512 adressages de moins.
512 x 8 + (512/2) x 2 = 4608 adressages, soit 512 adressages de moins.
Cela nous laisse ainsi la possibilité d'ajouter un adressage supplémentaire pour toutes les lignes.
En recopiant deux bits des lignes 2n sur les lignes 2n+1, il est possible d'effectuer non plus 10 mais 11 adressages pour chaque ligne.
En extrapolant, une recopie de 2*i bits permet un gain de i adressages par ligne.
Le principe de recopie d'un bit d'une ligne sur l'autre peut être effectué sur n'importe quel bit. Toutefois il est plus judicieux de le faire sur les bits de poids faible dans la mesure où la recopie d'un bit entraîne statistiquement une erreur dans 50% des cas moins si l'on tient compte de la corrélation existant entre la vidéo de la ligne 2n et celle de la ligne 2n+1). L'erreur induite sera d'autant plus faible que le poids sera faible.
Un exemple d'application est donné ci-après Reprenons le code précédent 1 2 4 8 16 32 32 32 64 64.
Si l'on recopie les 4 bits de poids faible (1 2 4 8) on bénéficiera de 2 bits supplémentaires. On peut alors utiliser ces bits pour diminuer le poids des MSB en utilisant le code suivant:
1(2n=2n+1) 2(2n=2n+1) 4(2n=2n+1) 8(2n=2n+1) 16 32 32 32 32 32 32 32.
1(2n=2n+1) 2(2n=2n+1) 4(2n=2n+1) 8(2n=2n+1) 16 32 32 32 32 32 32 32.
II est ainsi possible de diviser en 2 les poids de 64 et n'obtenir ainsi que des poids de 32 ou inférieurs. Le phénomène de contouring apparaissant lors de la commutation des poids forts, il sera de cette manière fortement atténué.
La technique précédemment décrite peut entraîner des erreurs systématiques lors de la recopie des bits. Il est possible de minimiser ces erreurs en combinant cette technique à un procédé d'adressage à code tournant décrit ci-après. Cette combinaison permet de diminuer simultanément les problèmes de contour et de surbrillance.
L'idée de base de l'adressage à code tournant consiste à disposer d'un nombre supérieur de bits à celui nécessaire au codage de la vidéo (8 bits pour coder 256 niveaux), par exemple 10 bits, et à exploiter ces bits pour coder les 256 niveaux du signal numérique vidéo, non pas dans la numération à base deux, mais dans une numération particulière.
En effet, le code en puissance de 2 ne permet d'obtenir qu'une seule combinaison de bits pour une valeur donnée à coder Par contre il peut être choisi un code dont les poids successifs ne suivent pas cette progression géométrique de raison 2 et permettant plusieurs combinaisons pour le codage d'une même valeur.
Un exemple de code affectant un poids autre qu'une puissance de 2 à certains des bits du mot de codage binaire pourrait par exemple être constitué de la suite de valeurs suivantes
1 2 48 14 2433 41 56 72,
la somme de tous ces poids (correspondants aux rangs 1 à 10 du mot de codage binaire) faisant toujours 255.
1 2 48 14 2433 41 56 72,
la somme de tous ces poids (correspondants aux rangs 1 à 10 du mot de codage binaire) faisant toujours 255.
Ainsi, pour ce code, par exemple la valeur 100 peut être décrite de différentes manières
100 = 72 + 24 + 4
= 72 + 14 + 8 + 4 + 2
= 56 + 41 + 2 + 1
= 56 + 33 + 8 + 2 + 1
= 56 + 24 + 14 + 4 + 2
= 41 + 33 + 24 + 2
= 41 + 33 + 14 + 8 + 4
On obtient 7 codes différents pour une même valeur.
100 = 72 + 24 + 4
= 72 + 14 + 8 + 4 + 2
= 56 + 41 + 2 + 1
= 56 + 33 + 8 + 2 + 1
= 56 + 24 + 14 + 4 + 2
= 41 + 33 + 24 + 2
= 41 + 33 + 14 + 8 + 4
On obtient 7 codes différents pour une même valeur.
L'adressage de ces 10 sous-balayages étant étalé sur les 20 ms de la trame, il sera donc possible, en fonction du code choisi, de répartir la charge équitablement entre les différents codes, de changer le code d'un pixel à l'autre d'une même ligne pour une même valeur de niveau de gris.
Le procédé d'adressage à répétition de bits permet de bénéficier de bits supplémentaires pour répartir le poids des MSB si l'on recopie des informations de la ligne 2n sur la ligne 2n + 1. Le procédé d'adressage à code tournant, qui nécessite des bits supplémentaires, permet d'avoir à notre disposition, pour une valeur de vidéo donnée, plusieurs possibilités de codage.
Une combinaison des deux procédés permet d'améliorer l'efficacité de chacun d'entre eux et de diminuer très fortement les inconvénients précités. Ainsi, la recopie des bits entre les lignes 2n et 2n + 1 peut se faire, non plus de façon systématique, mais en fonction du contenu de la vidéo. Les bits recopiés sont alors choisis de façon à minimiser les erreurs introduites par cette recopie.
Un premier exemple est donné ci-après.
Partons du résultat, à savoir que l'on a 12 bits pour coder la vidéo. Ces 12 bits signifient que l'on doit avoir 4 bits en commun entre les lignes 2n et 2n + 1. Prenons le code 12 bits suivant 1 246 10 14 18 24324048 56.
On choisit parmi ces 12 bits, 4 bits qui seront communs aux lignes 2n et 2n+1, soit par exemple les bits : 24 14 6 2.
Le principe d'adressage à code tournant consiste à coder les lignes 2n et 2n+1 de façon à obtenir les mêmes états pour les 4 bits choisis.
Soit à coder la valeur 34 sur la ligne 2n et la valeur 54 sur la ligne 2n + 1. Entre parenthèses sont données les valeurs des bits communs de poids 24, 14, 6, 2.
34 = 32 + 2 (0001) 54 = 48 + 6 (0010)
24+6+4 (1010) 48+4+2 (0001)
24+10 (1000) 40+14 (0100)
18+10+6 (0010) 40+10+4 (0000)
18+14+2 (0101) 32+18+4(0000)
18+10+4+2 (0001) 32+14+6+2 (0111)
14+10+6+4 (0110) 32+10+6+4+2 (0011)
24+ 18+ 10+2 (1001)
24+18+6+4+2 (1011) 24+14+10+6 (1110)
24+14+10+4+2 (1101)
18+14+10+6+4+2 < 0111)
Les différentes possibilités de codage permettant d'avoir les quatre bits communs identiques sont
(32+2)(0001) et (48+4+2)(0001)
ou (18+10+4+2)(0001) et (48+4+2)(0001)
ou (18 + 10 + 6) (0010) et (48+6)(0010).
24+6+4 (1010) 48+4+2 (0001)
24+10 (1000) 40+14 (0100)
18+10+6 (0010) 40+10+4 (0000)
18+14+2 (0101) 32+18+4(0000)
18+10+4+2 (0001) 32+14+6+2 (0111)
14+10+6+4 (0110) 32+10+6+4+2 (0011)
24+ 18+ 10+2 (1001)
24+18+6+4+2 (1011) 24+14+10+6 (1110)
24+14+10+4+2 (1101)
18+14+10+6+4+2 < 0111)
Les différentes possibilités de codage permettant d'avoir les quatre bits communs identiques sont
(32+2)(0001) et (48+4+2)(0001)
ou (18+10+4+2)(0001) et (48+4+2)(0001)
ou (18 + 10 + 6) (0010) et (48+6)(0010).
II est donc possible dans ce cas de trouver un couple de codes
(ici 3 couples) qui convient, c'est à dire pour lequel l'adressage à code tournant n'entraînera alors pas d'erreur.
(ici 3 couples) qui convient, c'est à dire pour lequel l'adressage à code tournant n'entraînera alors pas d'erreur.
Un deuxième exemple, le codage de la valeur 34 pour la ligne 2n et de la valeur 32 pour la ligne 2n + 1 est donné ci-après.
Les différentes possibilités de codage sont:
34 = 32+2 (0001) 32 = 32 (0000)
24+6+4 (1010) 24+6+2 (1011) 24+10 (1000) 18+14 (0100)
18+10+6(0010) -18+10+4(0000)
18+14+2(0101) 14+10+6+2(0111)
18+10+4+2 (0001)
14+10+6+4(0110)
Lorsqu'il n'y a pas de possibilité de codage permettant d'obtenir les quatre bits communs identiques, le but sera de trouver le couple de codes qui se rapproche le plus d'une combinaison possible. Dans ce cas on prendra le couple 33 (0000) et 32 (0000), soit une erreur de 1 LSB.
34 = 32+2 (0001) 32 = 32 (0000)
24+6+4 (1010) 24+6+2 (1011) 24+10 (1000) 18+14 (0100)
18+10+6(0010) -18+10+4(0000)
18+14+2(0101) 14+10+6+2(0111)
18+10+4+2 (0001)
14+10+6+4(0110)
Lorsqu'il n'y a pas de possibilité de codage permettant d'obtenir les quatre bits communs identiques, le but sera de trouver le couple de codes qui se rapproche le plus d'une combinaison possible. Dans ce cas on prendra le couple 33 (0000) et 32 (0000), soit une erreur de 1 LSB.
L'erreur ne sera donc plus systématique et d'amplitude proportionnelle au nombre de bits recopiés, mais dépendante des 2 niveaux de vidéo et sera d'autant plus importante que l'écart entre les deux termes sera important.
Statistiquement dans notre exemple, plus de 90% des couples pourront se coder sans erreurs. Pour les 10% restant, le but sera de minimiser l'erreur en fonction des niveaux respectifs de la vidéo.
Lorsqu'il y a plusieurs possibilités de codage, une solution avantageuse consiste à sélectionner les mots ou couples de mots possédant le plus de bits à 1 et, parmi ces mots, celui ou le couple dont le poids du bit de poids fort à 1 est le plus faible, en considérant les bits de poids fort inférieurs s'il y a égalité.
Grâce à cette sélection
- la répartition de la charge du circuit d'amplification est effectuée sur un maximum de bits, diminuant ainsi les effets de surbrillance
- les commutations des bits de poids élevé sont minimisées diminuant ainsi les effets de contouring.
- la répartition de la charge du circuit d'amplification est effectuée sur un maximum de bits, diminuant ainsi les effets de surbrillance
- les commutations des bits de poids élevé sont minimisées diminuant ainsi les effets de contouring.
La réalisation matérielle du dispositif en est également simplifiée comparée à celle basée sur un choix aléatoire parmi les possibilités de codage pour la répartition de la charge du circuit d'amplification ligne.
Dans l'exemple donné plus haut et concernant un codage de la valeur 34 pour une ligne et de la valeur 54 pour la ligne suivante, on choisira ainsi, parmi les trois possibilités de codage, le couple
18 + 10 + 4 + 2 et 48 + 4 + 2.
18 + 10 + 4 + 2 et 48 + 4 + 2.
La description donnée ci-dessus, extraite de la demande de brevet précitée, expose donc l'exploitation de mots de codage dont les bits de poids fort ont une valeur inférieure à LmaxI2. II est ainsi possible, grâce à la mise en oeuvre de ces procédés de codage, d'augmenter la probabilité de non commutation du bit de plus fort poids et donc de mise en oeuvre du balayage de substitution relatif au bit appelé b-l dans notre invention.
La sélection de deux lignes consécutives pour le codage d'un bit d'un poids déterminé permet de "libérer" des sous-balayages autorisant un codage sur un nombre de bits encore supérieur.
Une combinaison du procédé d'adressage à répétition de bits ou du procédé d'adressage à code tournant avec le procédé selon l'invention précédemment décrite ou des trois procédés permet d'optimiser notre invention en améliorant la qualité de l'image par une meilleure définition des niveaux de luminance, tout en diminuant les effets de contouring et de surbrillance.
Les applications de l'invention concernent les dispositifs de visualisation à commande matricielle utilisant le principe de modulation temporelle pour la génération des demi-teintes, notamment les panneaux à plasma de type alternatif à mémoire ou continu à mémoire.
Claims (14)
1. Procédé de balayage de cellules d'un afficheur à commande matricielle pour l'affichage de niveaux de gris d'un signal vidéo, le balayage étant décomposé en sous-balayages relatifs à chaque bit de mots de commande colonne, caractérisé en ce que le signal vidéo est codé sur un nombre de bits supérieur, de la valeur p, au nombre de sousbalayages de l'afficheur pour fournir des mots de codage vidéo, en ce qu'une estimation du contenu de l'image est effectuée en déterminant, sur une image complète, le nombre de fois où chacun des p premiers bits de plus fort poids (MSB) des mots de codage vidéo prend la valeur unité, en ce que, si ces nombres sont supérieurs ou égaux à des seuils déterminés, les p bits de plus faible poids du mot de codage vidéo sont ignorés pour effectuer le codage des mots de commande colonne à partir des mots de codage vidéo et, dans le cas où ce nombre est inférieur, les p bits de plus fort poids sont ignorés pour ce codage et le sous-balayage relatif à ces bits et pour cette image est affecté à l'affichage de l'information relative aux p bits de plus faible poids.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moins un des seuils déterminés est la valeur unité.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de p est l'unité.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le codage sur un nombre de bits supérieur au nombre de sous-balayages est au moins réalisé en effectuant un transcodage du signal vidéo en mots de codage vidéo en exploitant une numérotation autre qu'en base deux.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que le codage sur un nombre de bits supérieur au nombre de sous-balayages est réalisé en effectuant un transcodage du signal vidéo en mots de codage vidéo en répartissant le poids d'au moins un bit le plus significatif sur au moins deux bits.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des mots de commande colonne différents sont utilisés pour le codage d'un même niveau de gris du signal vidéo.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste également à sélectionner simultanément deux lignes successives lors d'un sous-balayage relatif à un bit de faible poids du mot de commande colonne relatif à une des deux lignes.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux vidéo sont les composantes rouge, vert, bleu.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le codage des données vidéo est au moins une correction gamma.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'afficheur à commandes matricielles est un panneau à plasma.
11. Dispositif de balayage d'un afficheur à commande matricielle comportant un circuit de traitement vidéo (4) recevant un signal vidéo et fournissant des mots de codage vidéo, un circuit de gestion de balayage (6) relié au circuit de traitement (4), à des circuits d'alimentation lignes (10) pour la sélection des lignes et à des circuits d'alimentation colonnes (9) pour commander les colonnes de l'afficheur (3) à partir de mots de commande colonne, le balayage d'une image vidéo étant constitué d'une succession de p sous-balayages fonction des poids des bits des mots de commande colonne, caractérisé en ce que le nombre de bits des mots de codage vidéo est supérieur d'une valeur p au nombre de sous-balayages s commandés par le circuit de gestion de balayage (6), en ce que le circuit de traitement vidéo (4) estime le contenu de chaque image pour déterminer le nombre de valeurs unité de chaque bit parmi les p bits de plus fort poids des mots de codage vidéo pour une image complète, en ce que le circuit de gestion de balayage (6) commande la transmission vers les circuits de commande colonne (9), dans un ordre déterminé, des s bits de plus fort poids ou des s bits de plus faible poids des mots de codage vidéo selon le nombre de valeurs unité et en ce que, dans ce dernier cas le circuit de gestion de balayage (6) commande le circuit d'alimentation lignes (10) pour qu'il remplace les p sous-balayages affectés aux bits de plus fort poids (b7) par p sous-balayages correspondant aux p bits de plus faible poids (b-l).
1 2. Dispositif de balayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la transmission des s bits de plus fort poids ou de plus faible poids est effectuée par l'intermédiaire de circuits de sélection (7) reliés à une mémoire vidéo (8) et commandés par le circuit de gestion de balayage (6), les circuits de sélection recevant les mots de codage vidéo et la mémoire vidéo transmettant vers le circuit d'alimentation colonnes (9) les mots de commande colonne.
13. Dispositif de balayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la transmission, selon un ordre déterminé, des s bits de plus fort poids ou de plus faible poids est effectuée par l'intermédiaire d'une mémoire vidéo (8) recevant les mots de codage vidéo du circuit de traitement (4) et transmettant les mots de commande colonne vers les circuits d'alimentation colonnes (9), cette mémoire commandée par le circuit de gestion de balayage (6).
14. Dispositif selon la revendication 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que le nombre de commutations pris en compte pour chacun des
MSB par le circuit de traitement est la valeur unité.
15. Dispositif selon la revendication 11,12, 13 ou 14, caractérisé en ce que le circuit de traitement réalise un transcodage du signal vidéo pour fournir les mots de commande vidéo.
1 6. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'afficheur à commandes matricielles est un panneau à plasma.
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