FI95526C - Kuvapinnan väripisteosajoukkojen eriaikainen käsittely ja liikkeen esittämisen tehostaminen - Google Patents

Description

KUVAPINNAN VÄRIPISTEOSAJOUKKOJEN ERIAIKAINEN KÄSITTELY JA LIIKKEEN ESITTÄMISEN TEHOSTAMINEN

95526

Keksinnön kohteena on näyttöjen rasterikuva. Keksinnön mukaisella näytön eriväristen pisteiden jakamisella kahteen tai useampaan osajoukkoon ja näiden osajoukkojen eriaikaisella aktivaatiolla voidaan parantaa näytön (esim. katodisädeputki, elektroluminenssi- ja nestekidenäytöt) piirtotarkkuutta, poistaa väikettä tai vaikuttaa yhtäaikaisesti molempiin. Keksinnön avulla voi myös tehostaa näytöllä tapahtuvaa liikkeen esittämistä. Suorat sovellukset ovat parempien näyttöjen kehittäminen, HDTV-tekniikka, multimedia, kuvapuhelimet eli yleisesti ottaen kuvantallentamis, -siirto ja -tuottamistekniikka.

SILMÄN SPATIAALINEN JA AJALLINEN EROTUSKYKY

Värinäön rajallinen spatiaalinen ja ajallinen erotuskyky tekevät mahdollisiksi nykyaikaiset televisiot ja tietokonenäytöt. Verkkokalvolla on kolme erilaista tappisolua; sininen, vihreä ja punainen. Tämä ominaisuus tekee värinäöstämme trikromaattisen. Sekoittamalla vihreää, punaista ja sinistä valoa eri suhteissa toisiinsa saamme aikaan koko värikiijon perusvärien rajaamassa väriavaruudessa.

Näköjäijestelmän spatiaalinen erotuskyky värieroille on huonompi kuin valaistuseroille. Esimerkiksi vuorottelevista tummista sinisistä ja kirkkaista keltaisista palkeista koostuvan juovaston palkkien värit erottuvat selvästi läheltä katsottuna, mutta kun pidennämme katseluetäisyyttä, juovien värit häviävät ja kuva näyttää koostuvan valkoisista ja mustista juovista. Tämä johtuu siitä, että on ylitetty sinisten tappien ja sinikeltaisten gangliosolujen spatiaalinen erotuskyky. Kun vielä pidennämme katseluetäisyyttä, mustavalkoinenkin juovasta katoaa näkyvistä, kun ylitämme näköjärjestelmän spatiaalisen erotuskyvyn valaistuseroille. Punavihreän juovaston kriittinen katseluetäisyys on suurempi, koska punaisten ja vihreiden tappien näytteenottotiheys verkkokalvolla on suurempi kuin sinisten tappien ja lisäksi punavihreiden gangliosolujen spatiaalinen erotuskyky on suurempi kuin sinikeltaisten

2 I

gangliosolujen. 95526

Jos yksittäisen pixelin, joka koostuu yhdestä sinisestä, vihreästä ja punaisesta pisteestä, koko on riittävän pieni, värinäön spatiaalinen erotuskyky ei pysty paljastamaan pixeliä kolmena erillisenä pisteenä vaan ne yhtyvät yhdeksi yksiköksi ja niiden värit sulautuvat yhteen. Pixelin koko määrää sen, miten läheltä katsottuna pixelin eri värit nähdään yhtenä yksikkönä kolmen erillisen pisteen sijasta. Mitä pienempi pixeli, sitä lähempää se näyttää yhdeltä yksiköltä. Jotta kaksi pixeliä nähtäisiin yhtenä, on niitä katsottava tarpeeksi kaukaa tai niiden kokoa ja etäisyyttä toisistaan on pienennettävä.

Näköaistin heikko värien ajallinen erotuskyky verrattuna valaistuserojen havaitsemiseen voidaan demonstroida lisäämällä sinimuotoisesti välkkyvän ei-ekviluminantin puna-vihreän kentän välketaajuutta. Matalilla välketaajuuksilla havaitaan väike, joka koostuu vaihtuvasta punaisesta ja vihreästä kentästä. Välkenopeuden kasvaessa kenttien värit alkavat yhtyä, ja n. 30 Hz välkenopeudella ne havaitaan täysin toisiinsa sulautuneiksi ja kenttä nähdään keltaisena. Vaikka värien välkkyminen on poistunut, kenttä näyttää silti välkkyvältä. Tämä johtuu siitä, että näköjärjestelmämme havaitsee valaistusvälkkeen. Sen poistaminen vaatii huomattavasti korkeampia välketaajuuksia (riippuen kentän koosta ja kirkkaudesta).

NÄYTÖN VÄLKETAAJUUS

Normaalissa näytössä näytön kaikki kuvapisteet päivitetään (perinteistä interlace-. . menetelmää lukuunottamatta) yhdellä näytön aktivaatiokerralla. Tästä seuraa, että non-interlace näytön raamitaajuus määrää sen välketaajuuden ja välketajuutta voidaan täten nostaa vain raamitaajuutta nostamalla. Tämä on teknisesti vaativaa ja kallista. Jos raamitaajuutta nostetaan, se merkitsee pixeleiden aktivoimisnopeuden nostamista aikayksikköä kohden 1. lisääntyvää informaation määrää.

NÄYTÖN PIIRTOTARKKUUS

Näytön piirtotarkkuuteen suoraan vaikuttava tekijä on kuvapixelin koko. Mitä 3 95526 pienempiä ja täten mitä lähempänä kaksi pixeliä ovat toisiaan sitä hienompaa viivaa näyttö voi piirtää eli sen spatiaalinen erottelukyky paranee. Toivottavaa siis olisi, että pixelikoko olisi mahdollisimman pieni. Tällöin saavutettaisiin mahdollisimman korkea resoluutio. Ongelmana on se, että jos pixelikokoa pienennetään, saman kuvapinnan aikaansaamiseksi tarvitaan enemmän pixeleitä. Tämä lisää aikayksikköä kohden aktivoitavien pixeleiden määrää ja täten kuvan piirtämiseen tarvittavan informaation määrää. Nykyisissä näytöissä maksimaalisesti saavutettavaa raamitaaj uutta olisi laskettava, jotta piirtotarkkuutta voitaisiin lisätä.

KOMPROMISSI

Nykyisessä näytössä joudutaan siis tekemään kompromissi piirtotarkkuuden ja välkenopeuden suhteen. Jos välkenopeutta nostetaan, se edellyttää raamitaaj uuden nostamista, joka johtaa kuvan piirtotarkkuuden huononemiseen. Jos piirtotarkkuutta nostetaan, se edellyttää raamitaaj uuden laskemista eli näyttö välkkyy häiritseväin min.

KEKSINTÖ

Kahteen edellä esitettyyn näytön ominaisuuteen, välkkymiseen ja piirtotarkkuuteen, voidaan vaikuttaa ratkaisevasti uudella keksinnöllämme. Keksintömme on se, että muulla kuin perinteisesti tunnetulla interlace-menetelmällä kuvapinnan pixelin eriväriset pisteet (esim. fosforit katodisädeputkessa) jaetaan kahteen tai useampaan osajoukkoon . , joko värinsä tai sijaintinsa perusteella ja näytön toisiaan seuraavilla aktivointikerroilla kukin eri pisteiden osajoukko aktivoidaan peräkkäin tai muussa järjestyksessä. Yksi väripisteiden osajoukko voi sisältää joko samanvärisiä tai erivärisiä kuvapisteitä. Tällöin yksi raami ei koostu vain yhdestä pixelien eriväristen pisteiden samanaikaisesta aktivaatiosta johtuvasta valon välähdyksestä vaan useammasta eli näytön välketaajuus nousee sitä korkeammaksi mitä useampaan välähdykseen yksi raami jaetaan (ks. käytännön toteutus). Yhden raamin aikana aktivoidaan kuitenkin edelleen sama määrä väripisteitä kuin normaalissa näytössä, joten kuvan piirtämiseen käytettävän informaation määrä pysyy samana. Keksinnön ideaa voidaan hyödyntää myös näytön piirtotarkkuuden nostamiseen tai kuvapinnan koon suurentamiseen piirtotarkkuuden 4 95526 kärsimättä, koska raamitaaj uutta voidaan laskea. Tällöin ehditään piirtää enemmän pixeleitä yhtä raamia kohden nostamatta pixeleiden aktivaatioiden määrää aikayksikköä kohden. Näytön välketaajuus voidaan pitää kuitenkin edelleen korkeana, koska yksi raami koostuu useasta valonvälähdyksestä.

KÄYTÄNNÖN TOTEUTUSEHDOTUKSIA

Näytön välketaajuutta voidaan nostaa alkaen kaksinkertaistamisesta ylöspäin. Seuraavassa esitetty esimerkkeinä eräs tapa välketaaj uuden nelin-, kaksin- ja kolminkertaistamiseksi.

Näytön välketaajuus voidaan nelinkertaistaa seuraavalla aktivaatiojäijestelmällä (katso kuva 1). Väripisteet on jäljestetty yhdellä pystyrivillä kuvan mukaisesti allekkain (R tarkoittaa punaista, G vihreää ja B sinistä väripistettä). Yksi raami on jaettu neljään eriaikaiseen väripisteiden aktivaatioon. Ensimmäisellä aktivaatiolla aktivoidaan ensimmäisen vaakarivin punaiset, viidennen vihreät ja yhdeksännen siniset väripisteet, toisella aktivaatiolla toisen vaakarivin vihreät, kuudennen siniset ja kymmenennen punaiset väripisteet, kolmannella aktivaatiolla kolmannen vaakarivin siniset, seitsemännen punaiset ja yhdennentoista vihreät väripisteet ja neljännellä aktivaatiolla neljännen rivin punaiset, kahdeksannen vihreät ja kahdennentoista siniset väripisteet. Tällöin näytön yksi raami on jaettu neljään välähdykseen eli välketaajuus on noussut nelinkertaiseksi esim. 60 Hz:stä 240 Hz:iin. Näköjäijestelmä ei pysty havaitsemaan näin nopeata välketaaj uutta. Tämä saavutetaan lisäämättä yksittäisen väripisteiden ja pixeleiden aktivaatioiden määrää aikayksikköä kohden eli tarvittavan informaation määrä kuvan piirtämiseksi pysyy vakiona eikä raamitaaj uus nouse.

Näytön välketaaj uuden kaksinkertaistaminen (katso kuva 1). Yksi raami on jaettu kahteen aktivaatioon. Ensimmäisellä pyyhkäisyllä aktivoidaan ensimmäisen vaakarivin punaiset, kolmannen siniset ja viidennen vihreät väripisteet, toisella pyyhkäisyllä aktivoidaan toisen rivin vihreät, neljännen punaiset ja kuudennen siniset väripisteet.

Näytön välketaaj uuden kolminkertaistaminen seuraten samaa aktivaatioperiaatetta kuin yllä muuttamatta väripisteiden järjestystä pystyrivillä johtaisi siihen, että yhden

II

5 95526 aktivoinnin aikana aktivoitaisiin vain yhdenvärisiä pisteitä. Tästä olisi haittana se, että jos tarpeeksi suuri kuvan osa koostuu vain yhdestä perusväristä, näyttö välkkyisi raamitaajuuden mukaisesti. Tämä voidaan välttää seuraavalla aktivaatiojäijestelmällä (katso kuva 1). Ensimmäisellä aktivaatiolla aktivoidaan ensimmäisen vaakarivin punaiset, viidennen rivin vihreät ja yhdeksännen rivin siniset väripisteet. Toisella aktivaatiolla aktivoidaan toisen vaakarivin vihreät, kuudennen rivin siniset ja seitsemännen rivin punaiset väripisteet. Kolmannella aktivaatiolla aktivoidaan kolmannen vaakarivin siniset, neljännen punaiset ja kahdeksannen vihreät väripisteet. Tällöin vaikka suurikin alue näytöllä olisi vain yhtä perusväriä (punainen, vihreä tai sininen), se ei välky. Tämä johtuu siitä, että vaikka raamitaajuus olisikin esim. 60 Hz, kunkin eri värin pisteitä aktivoidaan kuitenkin 180 Hz:n taajuudella.

Samaa menetelmää voidaan myös käyttää näytön piirtotarkkuuden parantamiseen tai kuvapinnan suurentamiseen piirtotarkkuuden kärsimättä. Raamitaajuus voidaan laskea esim. 20 Hz:iin. Jos keksinnön mukaisen menetelmän avulla välketaajuus esim. kolminkertaistetaan, pysyy välketaajuus kuitenkin 60 Hz:ssä. Koska raamitaajuus laskee kolmannekseen, ehditään tällöin piirtää kolme kertaa enemmän pixeleitä yhden raamin aikana, vaikka pixeleiden aktivaatioiden määrä aikayksikköä kohden pysyy samana. Tämä mahdollistaa joko näytön piirtotarkkuuden nostamisen kolminkertaiseksi tai kuvaputken alan kolminkertaistamisen piirtotarkkuuden kärsimättä tai piirtotarkkuuden parantamisen ja kuvaputken koon suurentamisen yhdistämisen näiden rajojen sisällä.

Keksinnön metodia voidaan soveltaa myös liikkeen esittämisen tehostamiseen näytöllä. Liike voidaan jakaa osiin siten, että liike etenee jokaisella erillisellä väripisteosajoukon aktivaatiolla. Tällöin liikkuvaa kohdetta ei esitetä kokonaisen perinteisen pixelin aktivaationa siten, että käytettään yhden raamin tietyn paikan kaikkien väripisteiden eriaikaisia aktivaatiota kuvaamaan liikkuvaa kohdetta tässä paikassa, vaan jokaisella väripisteosajoukon aktivaatiokerralla kunkin raamin aikana kohde liikkuu näytöllä. Vaikka näytön raamitaajuus olisi laskettu esim. 20 Hz:iin, etenee liike kolminkertaisella eli 60 Hz:n taajuudella. Tällöin liikkuva kohde menettää väri-informaatiotaan. Tämä ei kuitenkaan haittaa, koska riittävän nopea liike voidaan esittää akromaattisena. Liikkuvaa kohdetta ei siis tarvitse esittää itse esineen värisenä 1. koostuvana kolmesta primääriväristä aktivoimalla koko perinteistä kolmen väripisteen pixeliä, vaan liike voidaan esittää koostuvana eriväristen tai samanväristen pisteiden seriaalisesta 6 9bb26 , aktivaatiosta. Tämä vähentää tukkeen esittämiseen tarvittavan informaation määrää, koska liikkuvan kohteen värikoodia ei enää tarvita ja siten mahdollistaa liikkeen raami taajuutta useammin tapahtuvan päivityksen.

Keksinnön soveltamisesta liikkeen esittämisen tehostamiseen seuraa suoraan se, että liikkuva objekti esitetään piirtotarkkuudeltaan karkeampana. Tämä myöskään ei haittaa, koska liikkuvan kohteen yksityiskohtien näkeminen on huomattavasti heikompaa kuin paikallaan olevan kohteen. Täten tarpeeksi nopeasti liikkuva kohde voidaan esittää piirtotarkkuudeltaan karkeampana. Tämä vähentää liikkeen esittämiseen tarvittavan informaation määrää.

Edellä esitetyt menetelmät ja hyödyt pätevät myös mustavalkonäyttössä. Myös mustavalkonäytössä erilliset pisteet voidaan jakaa osajoukkoihin, jotka aktivoidaan eriaikaisesti.

Claims (7)

1. 7 PATENTTIVAATIMUKSET 95526
2. 1. Menetelmä näyttöjen eriväristen pisteiden eriaikaiseksi aktivaatioksi näytön väripisteiden ollessa jaettuna kahteen tai useampaan osajoukkoon, joista yksi väripisteiden osajoukko voi sisältää joko samanvärisiä tai erivärisiä kuvapisteitä, t u n n e t t u siitä, että näytön toisiaan seuraavilla aktivointikerroilla kukin eri pisteiden osajoukko aktivoidaan eriaikaisesti saman raamin aikana.
3. 2. Näytön välketaajuuden moninkertaistaminen patentivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä, tunnettu siitä, että useiden osajoukkojen väripisteet (R, G, B; R, G, B jne.) on jäljestetty yhdellä rivillä allekkain tai peräkkäin ja yksi raami on jaettu kahteen tai useampaan eriaikaiseen väripisteiden aktivaatioon siten, että ensimmäisellä aktivaatiolla aktivoidaan ensimmäisen osajoukon eri riveillä olevat punaiset, vihreät ja siniset väripisteet (R, G, B), toisella aktivaatiolla toisen osajoukon eri riveillä olevat eriväriset väripisteet ja että välketaajuuden kolmin- tai nelinkertaistamiseksi suoritetaan vielä kolmas tai neljäs aktivaatio uusien osajoukkojen erivärisillä väripisteillä, jotka sijaitsevat eri riveillä kuin edellisten aktivaatiokertojen väripisteet.
4. 3. Patenttivaatimus 1 mukainen näyttö, tunnettu siitä, että kuvassa esitettävä liikkuva kohde etenee jokaisen eriaikaisen väripisteiden aktivaation aikana, jolloin liikkuvaa kohdetta ei esitetä kokonaisen perinteisen pixelin aktivaationa siten, että käytetään yhden raamin tietyn paikan kaikkien väripisteiden eriaikaisia aktivaatiota kuvaamaan liikkuvaa kohdetta tässä paikassa, vaan jokaisella väripisteiden aktivaatiokerralla kunkin raamin aikana kohde on jo edennyt näytöllä eteenpäin, jolloin liikkuva kohde menettää osan väri-informaatiostaan ja se esitetään piirtotarkkuudeltaan karkeampana.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukaisen menetelmän sovellutus kaikkiin värinäyttöihin, t u n n e t t u siitä, että riittävän nopeasti näytöllä liikkuva kohde esitetään ilman väri-informaatiota.
6. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukaisen menetelmän sovellutus kaikkiin näyttöihin, t u n n e 11 u siitä, että riittävän nopeasti näytöllä liikkuva kohde esitetään piirtotarkkuudeltaan karkeampana.
7. 8 I 95526