专利名称：用于改善彩色矩阵显示器的感觉分辨率的方法
技术领域：
本发明涉及用于改善彩色矩阵显示器的感觉分辨率的方法。本发明也涉及这样的彩色矩阵显示器。
彩色矩阵显示器正日益进入市场，并被用在广泛的应用中，既用于电视机中，也用于个人计算机监视器和手持系统中。这样的彩色矩阵显示技术的例子为等离子体显示板、液晶显示器、聚合物发光显示器、有机质发光显示器和所谓的FIT显示器。彩色矩阵显示器通常在可见像素和数字驱动信号之间具有固定关系。建立这样的矩阵显示器的一种方式是在显示面上安排众多列，每个列被设置为显示一种颜色。通过散布安排不同彩色的列，比如红色、绿色和蓝色，实现了基于列的RGB(红绿蓝)显示器。但是，这种现有技术彩色矩阵显示器具有的问题在于显示器的列的总数比每行像素的总数大三倍。因此，不是所有的列被用来生成亮度信息，而清晰度印象是由亮度描绘决定的。另外，现有技术的彩色矩阵显示器具有的问题是在将显示的信号的处理中通常不考虑彩色子像素的位置。这种处理的一个例子是定标(scaling)。由于没有考虑子像素的位置，所以将会出现亮度-亮度假频(aliasing)，并且进一步，将会出现基带信号的过滤。
在M.A.Klompenhouver，G.de Haan，R.A.Beuker的文章“Sub-pixel image scaling for color matrix displays(用于彩色矩阵显示器的子像素定标)”SID2002，pp176-179中，公开了试图解决这个问题的一种方法。依照该文献，考虑子像素在屏幕上的位置，利用彩色信号的适当的相移/延迟，可以执行定标。
但是，此现有技术解决方案具有的问题是即使基带信号的滤波不再出现，却未避免假频。因此，期望一种替换解决方案，用于避免亮度-亮度假频。
因此，本发明的目的是提供一种彩色矩阵显示器以及方法，其中避免上面提到的假频问题，由此改善显示器的感觉分辨率。
利用通过引言描述的方法，至少部分地实现了该目的和其它目的，该方法包括以下步骤将入射到所述像素的彩色信道信号细分为第一和第二信号分量，对所述信号分量之一应用增益系数，和随后重新组合所述第一和第二信号分量为出射(exiting)、修正的彩色信道信号。由此，如下面将更仔细描述的，避免了最可见项的亮度假频，并因此改善了感觉分辨率。合适地，所述第一和第二信号分量分别是低通分量和高通分量，并且最优选地，将所述增益系数应用于所述高通分量。
另外，低通分量合适地通过低通滤波器来实现，并且高通分量通过高通滤波器来实现，所述低通和高通滤波器是互补的。最好，提供增益系数，以使增益系数同彩色信道对彩色矩阵显示器的总亮度的贡献成反比。该方法适合地也进一步包括以下步骤发送所述出射、修正的彩色信道信号到延迟和上升或下降抽样块，以提供具有合适延迟和定标的修正的彩色信道信号。例如安排延迟和上升或下降抽样块，以便对信号集诸如(R，G，B)信号集提供合适的延迟。
通过具有至少一个像素的彩色矩阵显示设备也实现上面的和其它的目的，安排所述像素由应用的彩色信道信号进行控制，显示设备具有控制单元，该控制单元包括用于将入射的彩色信号细分为第一和第二信号分量的细分单元，用于对所述分量之一应用增益系数的增益系数应用单元，和用于随后将所述第一和第二信号分量重新组合为被用于控制所述像素的出射、修正的彩色信道信号的重新组合单元。在这种情况中，如下面将更详细描述的，也避免了最可见项的亮度假频，并因而改善了感觉分辨率。
在下文将参考附图通过其优选实施方案来描述本发明。
图1公开了可以包括本发明的子像素移位(shift)的RGB显示像素驱动电路的基本模型。
图2公开了其中采用本发明的图1中所公开的模型的一部分。
图3公开了根据本发明的方法的基本流程图。
图4更详细公开了图2中所公开部分的一个单彩色信号(在当前情况中，R)。
下文将更详细描述本发明的一种实施方案。选择该实施方案以提供对问题的简单分析，并且不应被认为是对本发明范围的限制。
对于本发明的这个实施方案，将作出以下假设·显示器是基于列的RGB彩色矩阵显示器，即其中每一列包含一种彩色(在本情况中是红色、绿色或者蓝色)的显示器。
·显示彩色是FCC RGB基色。这个假设使得分析更清楚。
·彩色是基于列的。因此，为了分析滤波和假频，我们只需要考虑水平轴，即一行。
·每一行有N个RGB样本，所以显示器有3N列。
·显示器中使用的RGB信号依照现有技术进行了适当预处理，因此信号的相位对应于显示位置，即显示面上的子像素位置。
·显示器是线性的，即不呈现灰度系数(gamma)。如果显示器有灰度系数，则以下的分析可以视为近似的。
·输入信号包含3N个RGB样本。因此，需要利用3对输入信号进行下降抽样，以获得显示分辨率。这使得数学上更清楚，但是任何其它的下降抽样因数实质上产生同样的结论。然而，这个方法也可应用于其它的上升或者下降抽样因数。利用所谓的多相滤波器，可以给出对于整数或者非整数抽样因数的有效实施方案。
·FCC YUV是感知相关空间，因此将使用这些信号作为分析的基础。
本发明的潜在思想是通过处理，将源信号的子像素放在正确的位置上，并且依照本发明，这通过子像素移位来实现。
在图1中公开了可以被修改为包含本发明的子像素移位的基本的现有技术模型。建立该模型，以模拟三列即红、蓝、绿列的集合。该模型实质上包括三个分支，对于每个基色R、G和B，具有一个分支。将信号包{Yi，Ui，Vi}(其中Yi是数字亮度信号，而Ui和Vi是数字色差信号)输入到模型系统，以便输入到去假频滤波块F。由于利用因数3的下降抽样(参见上面的假设列表)，去假频滤波块F限制了假频。从去假频滤波块F中输出信号{Y，U，V}，并且接着将信号{Y，U，V}输入到公用矩阵块M。矩阵块被安排为将输入信号{Y，U，V}转换为RGB信号包{R，G，B}，并且转换矩阵M由下面的方程式1给出。
M=101.40251-0.3443-0.714411.7730---(1)]]>
将通过上面转换生成的{R，G，B}信号输入到延迟和下降抽样块，其包括延迟块，其中在这种情况中使信号R遭遇延迟因数D，使信号B遭遇延迟因数-D，并使信号G保持不变。此延迟被安排为补偿显示位置，即提供子像素移位。此后，{R，G，B}信号被输入到下降抽样块，其中所有三个信号都利用因数3进行下降抽样，这降低了显示器的输入分辨率。接下来，信号包被输入到显示模型块，该显示模型块基本上包括被安排为利用因数3对包中的每个信号上升抽样的上升抽样块以及延迟块，其中在这种情况中使信号R遭遇延迟因数-D，使信号B遭遇延迟因数D，并使信号G保持不变。将显示模型块安排为模拟每一列只能以重复模式显示一种彩色(红色，绿色或者蓝色)的事实。在显示模型块之后，信号被输入到利用方程式2给出的公用逆矩阵块M-1。
M-1=0.2990.5870.114-0.169-0.3310.50.5-0.419-0.081---(2)]]>可以说逆矩阵块M-1形成了感知模型块，并且从所述块中输出的信号包标记为{Y0，U0，V0}。
对于导致本发明的以下分析，将使用信号包{Y，U，V}作为基础，其中{Y，U，V}＝F{Yi，Ui，Vi} (3)可以表示根据上面模型得到的数字亮度信号Y0等于Y0[z]=Y[z]+c1Y[z+2π3]+c1*Y[z-2π3]+c2U[z+2π3]+c2*U[z-2π3]+c3V[z+2π3]+c3*V[z-2π3]---()]]>
因此，得到的亮度信号Y0等于基带输入亮度Y加上假频项。假频项取决于信号Y，U，V和复常数ci。以相应的方式，如方程式4所示，得到的数字色差信号U0，V0分别等于基带信号U和V加上任何假频项。以方程式4中的相应方式，假频项是假频版本的信号Y，U和V乘以非零复常数之和。另外，应注意复常数ci的值依赖于上面的方程式(1)和(2)定义的矩阵M和M-1。
然而，已表明人眼对亮度假频即数字亮度信号Y的假频最敏感。特别地，可以表明由于假频项 而引起的信号Y0的假频最明显。
因此，本发明基于这样的实现，即可以以这样的方式有效地修改上述矩阵M的作用，即假频项 的常数变为零，并从而可以删除最明显的假频项，改善显示器的感觉锐度。依照本发明，这通过对每个R，G，B信道增加增益系数来实现。这详细地显示在图2中，并且更详细地显示在图4中(只公开一个信道(R)，但其余信道(G，B)是类似的)。图2只公开了图1所公开模型中标示为A的部分的修改。该模型的其它部分仍如图1所示保持不变。在图2所示的子系统中，数据包{Y，U，V}输入到如上述的并且如方程式1定义的矩阵M中。从矩阵M中输出{R，G，B}信号。此后，依照本发明，每一个信号(R，G或B)被分为第一分量和第二分量，即高通和低通分量。这是通过安排一个分配器(没有明确显示)并且随后分别安排高通滤波器和低通滤波器(1，2)来实现的，分配器和滤波器一起构成细分单元(4)。低通滤波器和高通滤波器是互补的，即1p(z)+hp(z)＝1。为了避免改变色纯度，即大区域的彩色再现，对于每个信号(R，G或B)，上述的增益系数Ci仅仅应用于高通分量(2r，2g，2b)。这是通过增益系数应用单元5来实现的，如对于信道之一在图4中所公开的(其它信道看起来是类似的)。得到的高通分量和低通分量此后通过相加块或重新组合单元6进行重新组合，然后将得到的信号输出到上述的延迟和下降抽样块7，8。如图2所示，对于每个信号(R，G和B)，并行进行相应处理。包括低通和高通滤波器、增益相加单元和相加块的块可以被称为Y→Y假频抑制块或者控制单元3。选择相应分支(R，G和B)的增益系数Ci，使得增益系数CR，CG和CB等于其对总亮度的互逆贡献(reciprocal contribution)的三分之一。在当前情况中(参见方程式1)，这得到
CR=13·10.299CG=13·10.587CB=13·10.114---(5)]]>应注意到，在图1所示的模型中，线性时间不变块的顺序可以改变。例如，去假频滤波块F可以移到恰好在下降抽样块之前的位置。
例如，在本发明的可替换实施方案中，滤波器F、滤波器LP、滤波器HP和连接的增益Ci和相加块(如图2所示)可以全部组合在单个滤波器块F中，每个彩色包括一个滤波器块，即滤波器_R、滤波器_G和滤波器_B。对于滤波器_R，滤波系数由LP、HO和Cr决定。应注意到，高通和低通滤波器与去假频滤波器、抽样因数或抽样结构没有关系。如果在下降抽样之前每个像素在显示器上的位置利用延迟适当进行补偿，则假频就被抑制。应注意，在此上下文中，上面的抽样因数等于上述的下降抽样因数。在当前例子中，下降抽样因数等于3。但是，其他的抽样因数是可能的，比如2，5，6(整数定标)或者2.5，3.6，4.6(非整数定标)。
即使上文参考本发明的一个优选实施方案详细描述了本发明，但是本发明并不局限于在上述类型的显示器中使用，并且分离滤波器(高通和低通)以及增益系数不取决于显示器的抽样结构。因此，本发明的方法可应用于任何抽样结构，假定对于每个分支或信道，总延迟是相等的。例如，本发明同样可应用于所谓的2D抽样显示器，例如具有delta-nabla(增量微分算符)结构的显示器。
而且，应注意到，本发明不限于RGB显示器，并且也可以应用到比如使用除R，G和B之外的另一彩色组合的四色系统或者三色系统。在任何情况中，应选择增益系数，使得它们与每个分支或信道对总的显示亮度的贡献成反比。
还应注意到，本发明不仅可应用于线性显示器，而且也可以用于在输入电压和结果光强度(灰度系数)之间有非线性关系的显示器。
如上所示，也应注意到，本发明既可利用前面例示的整数定标来应用，也可利用非整数定标来应用。比如，利用2.5的向下定标可以在以下步骤中实现利用因数2进行上升抽样；对信号滤波并且引入适当的延迟；以及利用因数5进行下降抽样。依照本发明，滤波也可以根据高通/低通思想进行修改。这样的上升抽样/滤波/下降抽样可以例如通过多相滤波来有效地实现。
权利要求
1.用于改善具有至少一个像素的彩色矩阵显示器的感觉分辨率的一种方法，包括以下步骤将入射到所述像素的彩色信道信号(R)细分为第一信号分量和第二信号分量(R1，R2)，将增益系数(CR)应用于所述信号分量(R1，R2)之一，和随后将所述第一和第二信号分量(R1，R2)重新组合为出射的修正彩色信道信号(R’)。
2.根据权利要求1的方法，其中所述第一和第二信号分量分别是低通分量和高通分量。
3.根据权利要求2的方法，其中所述增益系数(CR)应用于所述高通分量。
4.根据权利要求2或3的方法，其中所述低通分量通过低通滤波器(1r)来实现，以及所述高通分量通过高通滤波器(2r)来实现，所述低通滤波器和高通滤波器(1r，2r)是互补的。
5.根据权利要求1-4之中任何一项权利要求的方法，进一步包括以下步骤提供增益系数(CR)，使得该增益系数和彩色信道对彩色矩阵显示器的总亮度的贡献成反比。
6.根据任何一项前面权利要求的方法，进一步包括以下步骤发送所述出射的修正彩色信道信号(R’)到延迟和上升抽样块或下降抽样块(7，8)，以提供具有合适延迟和定标的修正彩色信道信号(R’)。
7.一种彩色矩阵显示设备，具有至少一个像素，所述像素被安排为通过应用的彩色信道信号来控制，该显示设备具有控制单元(3)，包括-细分单元(4)，用于将入射的彩色信号(R)细分为第一信号分量和第二信号分量(R1，R2)，-增益系数应用单元(5)，用于对所述信号分量之一(R2)应用增益系数，-重新组合单元(6)，用于随后将所述第一和第二信号分量(R1，R2)重新组合为用于控制所述像素的出射的修正彩色信道信号(R’)。
8.根据权利要求7的彩色矩阵显示设备，被安排为执行根据1-6之中任何一项权利要求的方法。
全文摘要
本发明涉及用于改善具有至少一个像素的彩色矩阵显示器的感觉分辨率的方法，包括以下步骤将入射到所述像素的彩色信道信号(R)细分为第一信号分量和第二信号分量(R
文档编号G09G5/04GK1720563SQ200380104987
公开日2006年1月11日 申请日期2003年11月27日 优先权日2002年12月4日
发明者R·A·贝克, M·A·克洛彭豪维 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司