TW200409072A - Method and apparatus for processing video pictures - Google Patents

Description

200409072 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係關於要在顯示裝置上顯示的視頻圖像之處理 方法。 更具體而言，本發明密切關係到一種視頻處理，以改 善像電漿顯示面板（PDP)、有機光射二極體（0LED)，或顯 示元件在亮度控制的框週内以許多小光亮脈波產生光的其 他顯示裝置等活性矩陣顯示器之反應逼真性。 先前技術 雖然電漿顯示面板已知之有年，電漿顯示器仍面臨電 視機廠商的興趣日增。誠然，此項科技已可達成大型的平 面彩色面板，和有限的深度，而不受任何視角的拘限。電 漿顯示面板的尺寸可遠比任何已知傳統CRT映像管為大。 電漿顯示面板包括矩陣行列之放電電池，可以導通或 斷通，與視頻圖像的灰度以光射類比控制表示的CRT映像 管或LCD顯示器相對的是，電漿顯示面板的灰度是利用放 電電池内所產生光脈波數調變加以控制。此時間調變可藉 眼睛在相當於眼睛時間反應的週期加以整合。 參見最新世代的電視機，進行許多作業，以改善電漿 顯示面板之圖像品質，故產生的視頻圖像可媲美或甚至勝 過已知標準TV科技。為達成最佳圖像品質，關鍵議題是電 聚顯示面板之所謂反應逼真性。 電漿顯示面板的優良反應逼真性，相當於只有在電漿 顯示面板的放電電池切正確導通的能力，係由視頻圖像的 相對應圖素資料特定。

第7頁 200409072 五、發明說明（2) 然而，局部放電電池要被導通的此力’視相鄰/周圍 放電電池的激發而定。若局部電池周圍的放電電池也同時 激發，則放電電池的反應性會更加強烈。此調理效應的結 果是，位於電漿顯示面板亮區中之放電電池作業完美，而 位於暗區和亮區間之過渡的放電電池，或在暗區内之單一 電池則不然。 為改進放電電池在暗區的反應性，先前技街的解決方 案提供在電漿顯示面板的各框週開始時，短期間規則性激 發全部放電電池。然而，此項所謂打底操作，因增加在電 襞顯示面板上所顯示圖像的背景亮度，而降低電^面 板之對比比率。此係缺點。 ”不 用 社尽甲淆人另一專利申請案W0 01 /56003中，擬議使 自行打底和更新副場，加上增進反應逼真性。 副場之特徵為，具有預加長定址期和/或較 一 所：更新電碼是用於副場寫碼，#中為：值 Ϊ11Τ二活化副場間未有超過-個 本發明之目的在於揭示一種要在電漿一 的視頻圖像之處理方法和裝置， 1 上顯不 點，而不減少視頻圖像之對比比‘。 應逼真性的特 圍第Γ項目之的裝疋置以達申成“:佳範二第1項之方法和申請專利範 項内。、 達成較佳/、體例載於申請專利範圍附屬 旨在提高臨界過渡之水

本發明係關於一種垂直峯化，

200409072 五、發明說明（3) 準，以確保電池之良好調理。按照本發明，在現有圖素用 之副場電碼字前進到顯示驅動單位之前，分析在現有圖素 用之失活副場後的活化副場内之電池激發，是否得到相鄰 電池的並聯梯級電池激發之支持。若非如此，則不論現有 圖素或相鄰圖素用之副場電碼字均經修飾，其方式是輸入 於失活副場用的副場電碼字内，改成為活化副場而輸入， 故現有圖素用的活化副場内之電池激發，受到相鄰電池内 並聯梯級電池激發之支持，以維持梯級效應。 本發明技術大為改進電漿顯示面板的反應逼真，而不 減少所要顯示視頻圖像的對比比率。凡PDP是由矩陣科技 合併AWD定址計劃製成時亦然。 此項技術是藉對過渡邊界的放電電池供應能量較灰區 中間的放電電池為多，以確保電漿顯示面板上黑區和灰區 間的完美過渡。 由於本發明峯化過程可強化圖像内之垂直過渡，同樣 在人的視網膜後面會出現馬赫（Mach)現象，因而改善圖像 的明銳印象。 峯化演算容易實施，因為不需複雜的算法，只增加三 線記憶體即可。 若演算加上最適副場編碼過程，其中以低階副場對副 場編碼為佳，即可避免對可目視的過渡增加太多光亮。 實施方式 電漿顯示技術可製成大型且深度很有限的真正平面顯 示器，而無任何視角拘限。此外，由於顯示器是有源矩陣

Mil IIHHI 200409072 五、發明說明（4) 顯示’而在各矩陣電池内之 達成圖像内和黑白純過渡一 電漿顯示面板（PDP)利f 之矩陣行列，和灰度以類比 ’ PDP是利用調變每框的光月 為製造小光脈波，在充 ，而產生的UV輻射會激發有 為選擇應發光的電池， (施以書寫電壓），會在要發 的電池内，於定址期間即不 電池可視為電容器，可長期 為「持績」是在發光期間施 第一次選擇性操作當中定址 的二電極間累積點火電壓。 。電池的放電是在極短期間 荷。以次一持續脈波，又提 生下一次放電，產生下一次 持續期間，電池可以小脈波 全部電荷，準備下一週期。 發光可以數位方式控制，故可 樣^真正完美明銳性。 目ΊΓ以導通或斷通的放電電池 控制光射表示的CRT或LCD不同 ^波數來控制灰度。 氣電池會出現放電，稱為電漿 色碟’發出光。 稱為定址的第一次選擇性操作 光的電池内充電。在不該發光 對電池施以書寫電壓。各電漿 保持充電。然後，一般操作稱 加’會在電池内增加充電。在 的電池内，二次充電會在電池 產生UV輻射，激發磷供發射光 内為之，而保留電池内有些電 高此充電達點火電壓，以便發 光脈波。於各特定副場的全部 發光。終於，抹除操作可除去 第1圖表示矩陣電漿顯示技術内的電漿電池主要結構 。參照號碼1 0指玻璃製前板，丨丨指透明列電極，丨2為面板 之背板’有二介質層13把面和黑板彼此絕緣。背板内為積 體行電極14’與列電極η垂直。電池的内件包含發光物質 15(磷），和分隔體16，把不同色的磷（綠15a)、（藍15b)、

第10頁 200409072 五、發明說明（5) (紅15c)彼此分隔。放電造成的UV輻射以17表示。綠磷15a 發射光以箭頭1 8表示。因此PDP結構，可知必須有三個電 漿電池，相當於三色成份R，G，B，以產生所顯示圖像之圖 素0 在PDP中，各電池之亮度是在放電電池中，藉調變每 框的光脈波數加以控制。 在TV /視頻技術中，通常以8位元表現視頻信號（r，g， B信號）。因此，視頻位階可能從0至255。各位階以8個下 列位元的組合表示·· 1-2-4-8-16-32-64-1 28。為以pDP技 術實施寫碼，框週要分成例如8個發光期（亦稱副場），各 相當於一位元。位元2之光脈波數為位元1之加倍尺寸，依 此類推。組合此等8副場，即可達成256灰度，此標準二進 8位元表示之副場組織例，如第2圖所示。 所謂 表示 數字 副場 開始 有關 框週 ，打 事實 此等 為改善 打底技 副場組 表示之 組織和 時的打 打底技 内儉用 底只能 上在1¾ 副場用 電漿 術， 織之 副場 副場 底期 術細 ，以 在低 階副 之電 電池之 其中各 一例 ， 權值， 寫碼的 包含強 節可參 免對比 階副場 場前不 池反應 電池是在框内規則性激發。第3圖 有1 0副場，開始時為一打底期，以 與第2圖之標準二進寫碼不~同。此 優點’在於動態假輪扉效應減少。 書寫脈波，和結束時的抹除操作。 見W0 0 1 /56003，此項搡作必須在 比率強烈降低，即背景更亮。因此 之前進行’以確保其發光。然而， 用打底，會導致面板不均質，因為 ’大部份視鄰居活性而定。 ~

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明採用具有垂直峯化之改良技街。 第案可參見第4人4所示說明。在此等ffi巾if ^ 弟d圖之10副揚鈿碰 社丄" 凡寻圖中，亦有 進行。4組織’其中所用打底操作只在各框開始時 曰其中黑副場代表活化副場，視頻值η 操作後起初5副場內接續發光所發生。梯級效應 指各充分活化的副場，有為次一副場打底的作用。此項激 發從打底操作作為原點起，自一副場散佈至次一副場， 致面板之優良反應逼真性。

在第4 A - E圖所示例中， 則性激發面板之各電池。因 續操作極為有效，因其對打 為不因相鄰電池而定。若第 持續操作又有效，因此時能 化副場均集中在打底操：; 與鄰居無關。此項效應與梯 打底操作是在各框開始時，規 此’在權值1的第一副場内持 底操作短時距離之故，使其行 一副場被活化，次一副場内的 量仍集中。事實上，若所有活 圍’可確保電池的完美反應， 級效應類似。 不過，以具有此梯級效應中斷的寫碼而言，在位於中 斷後的副場内發光，對鄰居活性甚為敏感。此情況如第 圖所示。 如第4B圖所示，數值225用之副場電碼字，包含例如 第一和第六副場間副場活化中斷。如針對數值3 1所說明， 在具有數值225的第一活化副％之電池内發光，可以毫無 問題作業。然而，梯級效應是在此第一副場後立即中斷 以第六副場之電池激發，不受前一副場内激發所支持，、 以

200409072 五、發明說明（7) 致強烈因電來自鄰居活性的電池活化而定。 事實上，位於相鄰電池以第六副場激發的均質面積内 數值225的視頻圖像之圖素用顯示器電池，可以作業非常 良好。由於相鄰效應，以數值225的第六副場發光很完美 ’以致對以下副場亦有正面衝擊，即可能有新的梯級效 應0 此情況如第4C圖所示。在第4C圖左側，顯示在圖素具 有色成份用視頻數值63的均質面積，與圖素具有同樣色成 份用視頻數值225的均質面積間之垂直過渡。在第4C圖右 側，表示以相當於數值63和225的副場電碼字發光。被視 頻數值225媒動並位於視頻數值63有效的區域附近線上之 電池’由第六副場内上方相鄰電池的激發獲益。以視頻數 值225而言，最後五個活化副場呈現梯級效應，而顯示器 表示出明銳過渡之圖像。 以過渡具有數值2 5而在第六副場無相鄰電池受到激發 之圖素而言’即無此調理效應。因此，以第六副場發光會 有故障’以致對後續副場也會有負面衝擊。此種情況如第 4D圖所示。 第4D圖表示由對一色成份之視頻位階7的暗區，垂直 過渡到對同色成份之視頻數值225的亮區之情況下，缺乏 調理之效應。此種過渡在電漿矩陣科技裡特別具有關鍵性 ’對鄰居活性相當敏感，尤其是若使用AffD(位址併顯示） 定位計劃，會在垂直方向逐列激發一特定副場。# 於今本發明之基本構想是，對如此過渡人為增加垂直

第13頁 200409072 五、發明說明（8) 影響，而無直接影響存在，以達成優良的面板反應。使用 第4D圖所示例，在視頻數值7和22 5的二區域間增加一列’ 以得完美過渡。此為第4E圖。位於視頻數值7和225二面積 間的列，有數值2 5 3或2 5 2，在視頻數值7的區域内電池活 化，對視頻數值225的區域内電池之影響，有優良調節。 此可提供二面積間之完美過渡。 本發明此構想可以所謂垂直峯化演算的形式說明。此 演算是於位在二接績列的各色成份（紅、綠、藍）副場編碼 間之比較。為此目的，每色成份需要一列記憶體。列記憶 體包含L儲存電池，每電池有N位元的容量。L代表PDP螢幕 上每列的圖素數，而N代表所用副場組織中副場數。 例如，有7 6 8圖素的面板，使用有1 〇副場的副場組織 ，供副場寫碼，需有三列記憶體，各尺寸為768x10位元= 7. 5仟位元。 此列記憶體概念的實施如第5圖所示。參5欠符號2〇指 列記憶體，而參玫符號21指比較單位。在比較單位21内進 行的比較演算如下：於列記憶體内儲存列η-1之副場電碼 字。為次列η產生補正副場電碼字起見，比較單位21把自 MSB至LSB的列II圖素用田彳场電碼字的Ν位元，與列相對 應圖素用相對應副場電碼字的相對應位元加以比較。若列 π的SF電碼字之第k位元等於「1」，而列η-ι的SF電碼字相 對應位元等於「0」，則核對列η用SF電碼字其次較不重 第k-Ι位元是否等於「〇」。若情況如此，列η用SF電碼〜 的第k-1位元設定於1。在其他所有情況下，此位元保持$不

第14頁 200409072 五、發明說明（9) 變。C程式規劃語言内的電腦程式根源碼列如下。如第5圖 所示，列η的各更新SF電碼字可輸入於列記憶體2 0内，故 在完整列處理後，可開始處理次列，毫不延遲，並確保補 正電碼字儲存於列記憶體内，作為次列之參玫。 對（k = N;k>0;k —)/ *從MSB至LSB的各Ν位元上環* / { 若（（In[k]= = l)&&(In-i[k]= = 0)) / *臨界過渡* / { 若（In[k- 1]= = 〇) {

In[k-l] = l; 在此一覽中k代表位元數，而ke[1，N]。再者，n 列數。Uk]為列n内圖素SF電碼之第1^位元。！ 於列n]内同樣水平位置的圖素用SF電碼字之;U位元 。上列環需對各色成份R G R八，# 一 相對應位兀 示裝置内需二#外借列々’二刀別執订。所以’在電漿顯 H 重权備列§己憶體20和比較單位21 〇 _相對應圖 指活化副 在其中不 计算例見第6圖。在第6圖6也-XI ^ 素之SF電碼字。在SF電瑪字内 ^龄1 場，即在此副場中發光，而 γ 發光。 〇」心失活副％， 第6Α圖表示採用垂直峯化演算之前列η和列η中

200409072 五、發明說明（ίο) 相對應圖素用之原有SF電碼字。以第3-4圖之副場組織， 列η之圖素用SF電碼字相當於視頻數值9 5，而列n_〗相當於 數值39。 σ第6β圖表示4次比較操作及其結果。在步驟1，比較副 場SF8之位元輸入’在步驟2比較副場SF7之位元輸入，在 步驟3比較副場SF5之位元輸入，而在步驟4比較副場SF4之 位元輸^ °每次比較操作決定列η之圖素用”電碼字内位 =輸入是否需要修飾，在第6β圖底部表示列η之圖素用所 ，修飾SF電碼字。補正之新”電碼字相當於視頻數值 1 57 〇 口 雖然’本發明比較演算導致視頻圖像内容之修飾。此 可目視。使副場寫碼過程適應人視覺系統，可減輕可視 性。 ^ 人視覺系統可當作圖像編碼器，減少視網膜接受的資 汛至基本資訊，可利用腦快速解說。 例如眼瞳的作用類似低通濾波器，減少空間高頻量。 為f本發明構想適應HVS，不必令人視覺系統完全暴露， 而是抽出其若干重要特性。 此項暴露之關鍵點是眼睛分析空間高頻之方式。事實 上’位於視網膜正後面的不同神經單位之間，有側向連接 ’由科學家馬赫E. Mach所研究。馬赫現象如下： 當有人看到不同亮度（即淡灰和深灰）的二並列均勻區 ，時’就會有在邊界附近留下亮度在照明區增加而在暗區 減少之印象。第7A圖表示此現象。第7A圖表示來自視網膜

200409072 五 '發明說明（11) 的信號整合以提高靈敏度至空間高頻。進一步研究顯示此 現象直接關聯到明銳度的印象，可以視網膜後面的神經單 位結構的簡單模型說明，見第7B圖。第1圖表示/側向抑制 二相鄰神經單位S1，S2間所發生。當神經單位S1受到光接 受器E1的刺激時，即利用降低項減少神經單位S2之靈 敏度，視刺激強度而定，反之亦然。 馬赫現象直接負責人的明銳印象。本發明垂直峯化過 程進行人眼類似之處理。本發明演算的結果，亦改進視頻 圖像之全面明銳印象。 然而，圖像全面明銳的改進，只有在峯化對過渡不增 加太多光時才有效。為減少此光增加，按照本發明另一要 旨，使用電漿最佳寫碼，以此把能量集中在低階副場。 此編碼技術是基於斜坡增加寫碼，其中副場權值是從 一副場緩緩增加至另一副場。 此種寫碼的副場組織例，見第8圖。箭頭下面數目代 表二接續副場間權值差異之進化，慢慢增加此差異，各編 碼值即可集中能量於低階副場，如第9圖所示。在第9圖所 示例中’表示數值4 3編碼有二種可能性。然而，只採取第 一種（上面），因其能量集中在低階副場。 因此’如此編碼過程可以保護峯化演化不會加太多能 量於視頻圖像。 本發明峯化演算又稍會增加視頻圖像内之噪音。所以 ’在峯化演算後的信號處理途徑内所用令庸濾波器之嗓音 減少决算’以改善峯化演算之品質。 第17頁 200409072 五、發明說明（12) —隹Ϊ ^圖表示本發明之電路實施。輸入R，G，B視頻資料 場寫碼/位3〇。副場電碼字分別為不同色成份匕 ’由V雷,Π體31。&記憶體最好有二框記憶體的容量 内ίϊί 之故受到推荐。|漿顯示面板在副場 辛讀出 .述，所以此圮憶體每副場只需為每一圖 元事實上為3位元，因為有三個色成份）。另 觸，使用料ί寫入記憶體内。為免書寫和閱讀間的任何牴 用另扩一獨立框記憶體。由一框記憶體讀出資料時，使 用另一框記憶體來t胃㈣κ φ ρ 和框Ϊ 匕1 : ί用的列記？體35，置於副場寫碼單位30 業已讀耷六 a 。比較演算最好利用控制單位34進行， 業已讀^存取於列記憶體3 5之儲存電池。 32，3 2 2，碼字為整列PDP收集於串聯並聯轉換單位 讀出2962副K =4圖素/笼意即對每一副場期之各列需 單位32之暫存此等位元即輸入於串聯並聯轉換 體單Ϊ ΐ :副，電碼字儲存於記憶體單位31内。於此記憶 場_ θ Is iί利用外部控制單位34加以控制。也控制副 2串聯並聯轉換。此外，亦為PDP控制發生全 田、績和抹除。接收水平和垂直同步信號供參玫定 一例= 算，會發生提高過渡的較暗圖素之亮度。其 例如8 的頂區有視頻數值225，而過渡的底區有數值 例如8。在此情況下，以上述演算，對數值8的圖素用副場

200409072 五、發明說明（13) ' 電碼字之修飾，會得到指定視頻值1 5的相對應副場電碼字 1 1 1 1 0 0 00 0 0。此項修飾會減少馬赫現象，故會稍微降低明 銳印象。為避免此事，乃考慮本發明之改進具體例，在比 較下的二圖素，有指定的較大視頻數值，並可在具有指定 較大視頻數值的圖素之副場電碼字内進行修飾。然而，此 項改進兩要母色成份實施二列記憶體。在此情況下又需要 延遲一視頻列，以輸出副場電碼字至框記憶體。 本發明可特別用在PDP。電漿顯示器目前用於消費者 電子品，例如電視機，以及電腦用監視器。然而本發明使 用亦可適用於有源矩陣顯示器，其中發光亦以副場内小脈 波加以控制，即PWM原理用來控制光射，例如〇led顯示 器。 本發明不限於所述具體例。可有各種修飾，而均視為 在申請專利範圍内。 iMii 第19頁 200409072 圖式簡單說明 第1圖為電漿顯示面板的放電電晶結構之簡圖； 第2圖為相當於視頻信號位階的標準8位元表現之副場 組織； 第3圖為1 0副場和開始時打底期之副場組織例； 第4A-4E為視頻圖像内不同視頻數值之發光期和非發 光期； 第5圖為本發明垂直峯化裝置之方塊圖； 第6A圖為垂直過渡的原有副場電碼字； 第6B圖為第6A圖所示過渡的原有副場電碼字所施垂直 峯化演算之不同階段； 第7A-7B圖表示馬赫現象； 第8圖為本發明改進副場編碼過程所用副場組織例； 第9圖為本發明改進副場編碼過程之例； 第1 0圖為PDP内本發明電路實施之方塊圖。 第20頁

Claims (1)

1. 200409072 申請專利範圍 --- M1· 一種視頻圖像之處理方法，供顯示在顯示裴置 立a上、’顯示裝置具有複數發光元件，呈放電電池形今 J =於視頻圖像之圖素，其中視頻框或視頻場之時， 二沾複數副場’在此當中’放電電池可活化以供發光s限 、；，相當於副場電碼字，用於亮度控制，其特徵為小 在現有圖素的副場電碼字送到顯示驅動單位f i之2L，分析在現有圖素的失活副場之後的活化副場内雷 =激發，是否得到相鄰電池的並聯梯級電池激發之支€， =否’則現有圖素或相鄰圖素之副場電碼字經修飾，使^ ^ 〇失活副場用的副場電碼字，改為輸入活化副場用，= 并ί，素用的活化副場内之電池激發，就受到相鄰電池内 亚聯梯級電池激發之支持，以維持梯級效應者。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中只有現有圖素 之副場電碼字受到修飾者。 ’、 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中現有圖素和相 鄰圖素之副場電碼字經修飾，具有指定之較大視頻數值 者。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中若現有圖素具 有列η上之位置X，則相鄰圖素是在列η- 1上位置X之圖素 者。 s ^ 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中為現有圖素的 副場電碼字各位元進行分析步驟，是從最重要位元起，到 至少較不重要位元，於此發現在相對應副場内的電池激發 ’得到相鄰副場的炎聯梯級電池激發所支持者。

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   200409072 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中使用副場編碼 過程，若有超過一變通方式指定副場電碼字於規定輸入視 頻數值，則該變通方式的副場電碼字指定給輸入視頻數值 ，即在低階位元内具有副場活化用之最大輸入者。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中使用副場組織 驅動顯示器，其中副場權值在預定步驟中遞增，當副場按 照其權值排序時，從副場到副場較為緩慢者。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中框週分成10個 副場（SF )，當框週當中發光元件之最大活化期，有相對期 間2 5 5時間單位時，副場組織内的副場（SF )具有如下期限： 副場數 期限/相對時間單位 1 1 2 2 3 4 4 7 5 11 6 18 7 29 8 43 9 60 10 80 9.如申請專利範圍第1項之方法，其中噪音減少步驟 是在分析步驟之後，把副場電碼字送到驅動單位（ 32, 34 ) 之前，以副場電碼字進行者。

   第22頁 200409072 六、申請專利範圍 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之方 1 析步驟是分別為各色成份進行者。/ 〃曰1場電碼字分 姑雷1愈1 \一種視頻圖像之處理裝置，視頻圖像要顯示在由 包括副場寫碼單位(30)，其中以亡，此” 入視頻數值，，置又包括驅動d瑪3，f指定於規定輸 一，& 平位（3 2，3 4 )，以相營於該 Ξ =碼ί的小脈波發光，②特徵為，裝置又包括峯化單 = (35)，接收來自副場寫碼單位（3〇)的副場電碼字輸入， 並輸出修飾過的副場電碼字至驅動單位（32,34)，根據分 析核對在現有圖素的失活副場後之活化副場内電池激發， 疋否得到相鄰電池的並聯梯級電池激發所支持者。 12·如申請專利範圍第11項之裝置，其中峯化單位 (35)包含各色成份用之列記憶體（2〇)，在此儲存先前視頻 列的修飾過副場電碼字，供該項分析者。

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