CN106847222A

CN106847222A - 基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法

Info

Publication number: CN106847222A
Application number: CN201710187345.6A
Authority: CN
Inventors: 彭祖英; 王军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-06-13

Abstract

基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，将液晶显示屏划分为若干画框作为颜色显示的空间基本单元，每个画框包含N 个相邻排列的子画框，每个子画框的红绿蓝子像素构成的红绿蓝三色子像素显示阵列；每4帧画面作为一个8位灰阶色彩显示的时间基本单元；在显示8位灰阶色彩时，在所述时间基本单元的每一帧画面的显示时间内，同一个子画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列不同，而在所述时间基本单元的显示时间内，同一个画框里的子像素显示阵列的显示灰阶度的时间平均值相同且都等于要显示的8位灰阶色彩。本发明所述的显示方法，消除了视觉上的抖动效应和块状效应，提高了人眼感知的显示画面的真实度、流畅度和美感。

Description

基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是一种基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法。

背景技术

液晶显示器分辨率高，能耗小，体积重量都远小于CRT显示器，目前液晶显示器已经取代了传统的CRT显示器，在显示领域占据统治地位。

液晶（LCD: Liquid -crystal-display）是一种呈液体状的化学物质，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿越。无论是笔记本电脑还是桌面***，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

对更加复杂的彩色显示器来说，还需要有专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元子像素构成，其中每一个子像素前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同子像素的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。现在，几乎所有的应用于笔记本或桌面***的LCD都使用薄膜晶体管（TFT：Thin film transistor）激活液晶层中的各个子像素。TFT LCD技术能够显示更加清晰，明亮的图象。

与传统CRT显示器处理模拟信号显示信息不同，LCD显示器只能处理数字信号的显示信息，每个子像素显示的颜色由前端接收的数字信号信息决定，

液晶分子的透光率取决于加在液晶分子上的电场强度，该电场强度由加在液晶分子上的电压决定，电压不同时，液晶分子的透光率不同，每个子像素显示的颜色就不同。通过改变电压，调节LCD显示的颜色。前文所述的决定每个子像素颜色的数字信号信息实际就表征了加在液晶分子上的电压大小，显然，数字信号信息位数越大，可调节的电压台阶数越多，每个子像素可以显示的颜色就越丰富，所述的控制子像素色彩的电压台阶，称之为灰阶。决定灰阶数的数字信号信息的位数，称为液晶显示器的位数（bit数），例如6bit,8bit液晶显示器，表示液晶显示器接收的数字信号数据为6位和8位的二进制数据，灰阶分别为2的6次方和8次方，即64和256个灰阶。每个像素的红绿蓝三个子像素都能显示64或256中颜色，则组合三个子像素的像素可以显示的颜色为64和256的三次方，6bit液晶显示器只能显示262144种色彩（64×64×64＝262144），而8bit液晶显示器可以显示16777216种颜色（256×256×256＝16777216），在物理角度来看，6bit面板能显示的色彩还不到8bit面板的2％。

液晶显示器的显示区域由若干像素拼接而成，每个像素分为红绿蓝三个子像素，每个子像素通过液晶分子上的电压不同而显示出不同的色彩，液晶分子上的电压由数字信号输入通过一个数模转化电路变为模拟电压信号来控制液晶分子的透光率，由于人眼对画面的感应速度有限，在较短时间内像素快速变化显示色彩时，人眼会将一定时间范围内变化的色彩平均化，同时由于液晶显示器上的像素面积极小，人眼无法单个分辨每个像素的颜色，而会将相邻的一定空间范围内的若干像素的色彩平均化处理。

利用上述人眼对色彩的时间上的平均化和空间上的平均化，可以实现用低位显示器显示高位色彩，现有技术已有用低位的液晶显示器显示高位色彩的方法，例如下面一种用6位的液晶显示器显示8位色彩的方法：

对输入的一个8位数据，高低位保持不变，低2位，使用4个子像素作为显示8位数据的基本单元，则4个子像素通过01组合可以显示出8位数据的低2位信息，如图1所示，利用人眼对邻近的子像素的色彩平均化，在人眼视觉上达到了空间上的混色。

或者对输入的8位数据画面，分为四帧显示，通过四帧画面的01组合，达到显示8位数据低2位的目的，如图2所示，利用人眼对短时间内色彩时间上的平均化，在人眼视觉上实现了时间上的混色。

使用低位液晶显示器显示8位数据表示的灰阶度时，使用上述的低两位混色方式时会丢失253,254,255三个灰阶，为了弥补丢失的三个灰阶，实现16.7M色的显示，可以将输入8位的数据进行9位的扩展：前六位使用低位液晶显示器常规显示，后三位则采用混色方式显示，扩展的具体实施方式如下：

111111 11=> 111111 00 0；

111111 10=> 111110 11 0；

111111 01=> 111110 10 1；

111111 00=> 111110 10 0；

111110 11=> 111110 01 1；

111110 10=> 111110 01 0；

111110 01=> 111110 00 1；

111110 00=> 111110 00 0；

111101 11=> 111101 11 0；

传统的单纯时间或者空间混色，实现了用低位数液晶显示器显示高位数色彩信息，但是存在视觉上的抖动效应，具体表现为人眼看到的画面不流畅，能察觉到图像的抖动。对灰阶度的区别处理只到像素一级，容易造成显示上的块状效应，人眼感知上画面似乎被分割成小块，影响显示的真实度和美感。

手机等小型电子设备由于显示器尺寸有限，在横向和纵向均难以实现高阶色彩的直接显示，但在现有的各种应用，特别是摄影摄像、游戏等对色彩要求越来越高，手机显示硬件局限约束了色彩显示效果的提高。

发明内容

为克服传统技术存在的抖动效应和低阶硬件局限，本发明提供一种基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法。

本发明所述基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，所述高位和低位差值为2；包括数据输入步骤，数据处理步骤，和显示步骤。所述显示步骤中，将液晶显示屏划分为若干画框作为颜色显示的空间基本单元，每个画框包含N 个相邻排列的子画框，其中N为任意正整数，每个子画框包含相邻的八个像素，每个像素包含红绿蓝三种颜色的子像素各一个，每个子画框的各八个红绿蓝子像素构成的子像素显示阵列分别为红色子像素显示阵列，绿色子像素显示阵列，蓝色子像素显示阵列，每个子像素显示阵列的八个子像素分为第一行和第二行，每行四个像素；所述显示步骤中，每4帧画面作为一个高位灰阶色彩显示的时间基本单元；

在显示高位灰阶色彩时，在所述时间基本单元的每一帧画面的显示时间内，同一个子画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列不是完全相同的，而在所述时间基本单元的显示时间内，同一个画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列的显示灰阶度的时间平均值是相同的，并且都等于要显示的高位灰阶色彩。

具体的， N=1或2或4。

具体的，同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内的两帧画面的显示区别为，每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

具体的，N=2；且同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面分别构成一次显示交换，每次显示交换内相邻两帧画面的显示区别为，同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换。

具体的，N=2；且同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面分别构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换，并且每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

具体的，N=4，4个子画框从上到下紧邻排列，分别为第一、第二、第三和第四子画框，其中第一和第二两个相邻子画框，第三和第四两个相邻子画框分别构成一个子画框组；同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一子画框组里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换。

具体的，N=4，4个子画框从上到下紧邻排列，分别为第一、第二、第三和第四子画框，其中第一和第二两个相邻子画框，第三和第四两个相邻子画框分别构成一个子画框组；同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一子画框组里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换，并且每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

优选的，在所述显示步骤中，每显示一个高位灰阶色彩的显示周期包括4个如权利要求1所述的时间基本单元，一个显示周期不同的时间基本单元内，同一子画框的子像素显示阵列在4帧画面中的显示灰阶度和显示先后顺序不是完全相同的

采用本发明所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，采用软件控制灰阶显示顺序，在人眼感官上消除了传统的时间和空间混色带来的抖动效应和块状效应，提高了显示的真实度、流畅度和美感。

附图说明

图1示出本发明所述空间混色的原理示意图；

图2示出本发明所述时间混色的原理示意图；

图3示出本发明所述子像素显示阵列和子画框的一个具体实施例的示意图；

图4示出本发明所述时间基本单元的四帧画面和显示循环的一个具体实施例的示意图；

图5示出本发明的第一实施例的显示示意图；

图6示出本发明的第一实施例的显示示意图；

图7示出本发明的第二实施例的显示示意图；

图8示出本发明的第二实施例的显示示意图；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述的一种基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，所述高位和低位差值为2；包括数据输入步骤，数据处理步骤，和显示步骤。所述显示步骤中，将液晶显示屏划分为若干画框作为颜色显示的空间基本单元，每个画框包含N 个相邻排列的子画框，其中N为任意正整数，每个子画框包含相邻的八个像素，每个像素包含红绿蓝三种颜色的子像素各一个，每个子画框的各八个红绿蓝子像素构成的子像素显示阵列分别为红色子像素显示阵列，绿色子像素显示阵列，蓝色子像素显示阵列，每个子像素显示阵列的八个子像素分为第一行和第二行，每行四个像素；所述显示步骤中，每4帧画面作为一个高位灰阶色彩显示的时间基本单元；其特征在于：在显示高位灰阶色彩时，在所述时间基本单元的每一帧画面的显示时间内，同一个子画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列不是完全相同的，而在所述时间基本单元的显示时间内，同一个画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列的显示灰阶度的时间平均值是相同的，并且都等于要显示的高位灰阶色彩。

如图3所示为本发明所述子画框和子像素显示阵列的示意图，图中较上的虚线框内为标出的一个红色子像素显示阵列示意图，根据图顶部标出的红绿蓝三种颜色的英文打头字母R、G、B,可以容易看出本发明所述绿色子像素显示阵列和蓝色子像素显示阵列所表示的范围。图中较下的虚线框为标出的一个子画框的示意图，实际上图中共有四个子画框和四组红绿蓝子像素显示阵列，图3中仅各标出一个，是为了更好的描述所述子像素显示阵列和子画框所包括的范围。

为消除抖动效应，本发明所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法将各个子像素显示阵列区别对待，每个子像素显示阵列在显示时不采用一样的灰阶排列，而是采用了有所区别的灰阶排列，并且在同一时间显示基本单元的不同帧画面内，各个子像素显示阵列的灰阶排列仍然是不同的。而只需要保证在一个所述时间基本单元的时间内，同一个画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列的显示灰阶度的时间平均值是相同的，并且都等于要显示的8位灰阶色彩即可。

具体的，每个时间基本单元的4帧画面可以分为两次显示交换，在同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内的两帧画面的显示区别为，每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。同时仍需满足如前所述的时间平均值相同且均为需要显示的8位灰阶色彩。

每个画框包括的子画框可以是1个、2个或者4个或者更多，以满足不同的色彩显示需求。

每个画框只包括一个子画框，这样显示器所提供的显示画框更多，但显示高阶色彩的效果相应不高，用户可以根据自己获取的图像信息和要达到的显示效果以及显示器本身的显示像素区域大小折衷选择。

具体的，每个画框包括两个子画框时，可以采用下述的显示方式，同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内相邻两帧画面的显示区别为，同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换。

每个画框包括两个子画框可用的再一种方式是，同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为，同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换，并且每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

为取得更好的显示效果，每个显示周期可以包括多个所述的基本时间单元，优选的，每显示一个高位灰阶色彩的显示周期包括4个时间基本单元，一个显示周期不同的时间基本单元内，同一子画框的子像素显示阵列在4帧画面中的显示灰阶度和显示先后顺序不是完全相同的。通过加长显示周期，可以取得更好的人眼感知的色彩逼真度。

上述的各个优选实施方式可以单独使用，也可以在不同的子像素显示阵列组合使用，或者在不同的显示循环组合使用。

图5至图8中，每个画框包括4个子画框，对用低位液晶显示屏显示高位色彩的输入数据的低三位为001到111的显示，如图5和图6所示，分别示出001到111的7个8位输入数据中补齐实际显示位数最低位四帧画面的各个画框的子像素显示阵列的示意图，图中的字母R、G、B对应红绿蓝三个子像素显示阵列，每个画框包括4个子画框，每个子画框包括红绿蓝三个子像素显示阵列。图7和图8则给出另一种实现方式对001到111的7个8位输入数据四帧画面的各个画框的子像素显示阵列的示意图。

具体实施例1.以图5中显示二进制数据110为例，110换算为十进制为6，因此在每个时间显示基本单元内，整个画框的平均灰阶度值应该为6，从图5中从上到下分别是第一至四帧画面的各个画框的显示情况，可见，显示110的画框内的4个子画框的红色子像素显示阵列（字母R所在的子像素显示阵列）在第一帧画面的显示灰阶度分布为：

在第二帧画面中，相邻的第一和第二子画框构成的子画框组和第三和第四子画框构成的子画框组的红色子像素显示阵列与第一帧画面相比，子画框组内的2个子画框的红色子像素显示阵列交换显示方式。第二帧画面的红色子像素显示阵列显示灰阶度分布为：

具体实施例2：以图7中显示二进制数据010为例，换算为十进制为2，因此在每个时间显示基本单元内，整个画框的平均灰阶度值应该为2，从图7可见，显示010的画框内的4个子画框的绿色子像素显示阵列（字母G所在的子像素显示阵列）在第一帧画面的显示灰阶度分布为：

在第二帧画面中，每个子画框的绿色子像素显示阵列的第一行四个绿色子像素和第二行的四个绿色子像素相对第一帧的显示分布交换位置，第二帧画面的绿色子像素显示阵列显示灰阶度分布为：

在图5至8中，其他显示001-111的显示方法组合方式都与上述两种实施例的显示方式相似或相同，或是上述两种显示方式的组合，例如第一和第二帧画面采用实施例1的显示方式，第三和第四帧画面采用实施例2的显示方式。而对000的情况，由于全部像素都为零，因此交换像素没有意义，图中没有给出000的实施方式。

图5至图8只是给出本发明的一种具体实施方式，绝非限制本发明的保护范围。本发明不仅适用于6位液晶显示器显示8位色彩，而且适用于M位液晶显示器显示（M+2）位显示色彩的情形，这里M为正偶数。

采用本发明所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，在人眼感官上消除了传统的时间和空间混色带来的抖动效应，使人眼感觉的画面更加流畅真实。子像素阵列采用了不同的像素排列方式，消除了显示中的块状效应，提高了显示的真实度和美感，本发明的灰阶色彩切换无须硬件设备，利用软件控制输入信号即可实现。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，所述高位和低位差值为2；包括数据输入步骤，数据处理步骤，和显示步骤；

所述显示步骤中，将液晶显示屏划分为若干画框作为颜色显示的空间基本单元，每个画框包含N 个相邻排列的子画框，其中N为任意正整数，每个子画框包含相邻的八个像素，每个像素包含红绿蓝三种颜色的子像素各一个，每个子画框的各八个红绿蓝子像素构成的子像素显示阵列分别为红色子像素显示阵列，绿色子像素显示阵列，蓝色子像素显示阵列，每个子像素显示阵列的八个子像素分为第一行和第二行，每行四个像素；所述显示步骤中，每4帧画面作为一个高位灰阶色彩显示的时间基本单元；

其特征在于：在显示高位灰阶色彩时，在所述时间基本单元的每一帧画面的显示时间内，同一个子画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列不是完全相同的，而在所述时间基本单元的显示时间内，同一个画框里的红绿蓝三种颜色的子像素显示阵列的显示灰阶度的时间平均值是相同的，并且都等于要显示的高位灰阶色彩。

2.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：N=1或2或4。

3.一种如权利要求1或2所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内的两帧画面的显示区别为，每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

4.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：N=2，同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面分别构成一次显示交换，每次显示交换内相邻两帧画面的显示区别为，同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换。

5.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：N=2，同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面分别构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一画框里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换，并且每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

6.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：N=4，4个子画框从上到下紧邻排列，分别为第一、第二、第三和第四子画框，其中第一和第二两个相邻子画框，第三和第四两个相邻子画框分别构成一个子画框组；同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一子画框组里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换。

7.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于：N=4，4个子画框从上到下紧邻排列，分别为第一、第二、第三和第四子画框，其中第一和第二两个相邻子画框，第三和第四两个相邻子画框分别构成一个子画框组；同一时间基本单元内，第一和第二，第三和第四相邻两帧画面构成一次显示交换，每次显示交换内两帧画面的显示区别为：同一子画框组里的2个不同的子画框在这两帧相邻画面里互换，并且每个子画框的同一子像素显示阵列的第一行和第二行在这两帧画面里互换。

8.一种如权利要求1所述的基于软件方法改进的通信液晶设备高阶色彩显示方法，其特征在于，在所述显示步骤中，每显示一个高位灰阶色彩的显示周期包括4个如权利要求1所述的时间基本单元，一个显示周期不同的时间基本单元内，同一子画框的子像素显示阵列在4帧画面中的显示灰阶度和显示先后顺序不是完全相同的。