专利名称：对子场显示装置动态伪轮廓效果的视觉模拟方法
技术领域：
本发明涉及一种对等离子显示面板(Plasma Display Pand，PDP)所显示的 图象的动态伪轮廓(Dynamic False Contour，DFC)视觉效果的模拟方法。本发明 适用于对子场原理驱动的显示设备的DFC效果进行模拟。
技术背景PDP等采用子场显示技术的装置采用了子场驱动的基本原理。在子场驱 动方法中，每个子场包括了不发光的准备期和寻址期，和发光的维持发光期。 各个子场的准备期和寻址区的时间长度是相同的，而有效发光的维持发光期 的时间则是以最基础的子场加权值分配的。典型情况下共有8个子场，这些 子场的发光期的时间加权分别是l， 2， 4， 8， 16， 32, 64， 28;根据这些子 场的组合，可以表现出0至255共256种等级。在采用这种子场方式时，在某些情况下会产生一种眼睛可以明显察觉的 伪轮廓干扰，即动态伪轮廓现象(dynamic false contour，以下简称为DFC)。DFC 的产生原因如下.-采用PDP等子场驱动方式的装置实现多灰度级显示时，主要利用了人眼 视觉系统的后效应特点来开关限定的子场数。该方法能正常显示静止图象， 但在整个电视场内，PDP都有可能发光显示，即发光在时间分布上存在非线 性，而人眼具有沿正在发光和前一发光的方向平滑跟踪运动目标的自然倾向， 因此，显示运动图象时，会在视网膜上造成图象灰度级的紊乱，使运动图象 恶化，这是产生动态假轮廓的主要原因。为了降低DFC效果，各个公司采用了各种不同的方法，比如空间插值或. 者增加子场数目并调整子场的加权系数等方法。不同的方法都不同程度地降低了 DFC的效果。但是也带来了其他的新问题，比如引起空间分辨率的较小， 或者导致整个图像亮度的降低。各种DFC的处理方法都需要在实际中进行综 合评价以确定该方法的实用性。但是，迄今为止，对于不同的DFC改进方法的效果都是通过眼睛观看运 动图象进行主观评价，或者通过计算机模拟图片进行更间接的主观评价。通 过眼睛直接观看运动图象进行主观评价的方法中，因为人眼对运动感的差异 以及由于DFC现象的短暂而误差很大。通过计算机模拟图片进行更间接的主 观评价的方法，由于仍然是以图片效果作为评价对象，虽然直接但也没有定 量评价结果。直至目前在对改善图片或图象的DFC的效果的评价方面没有一 种比较客观有效的方法。 发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提出了一种对子场显示装置 动态伪轮廓效果的视觉模拟方法。这种方法可以对已经设计的或者对可以测 量其输出波形的子场驱动电路方法进行直接计算而获得DFC改进效果的定 量模拟。本发明可以用于对方案的设计进行预评价以修改和完善系统设计。 也可以对可以测量其波形的子场驱动电路进行计算而获得DFC改进效果的 定量模拟。这可以用来对PDP模块实物的DFC性能进行评价分析。本发明的技术方案是这样实现的用亮度计探头置于被测试显示装置的屏幕的一个固定位置，连续对一个 显示明暗边界移动的运动图像进行亮度测量，获取一组测试数据，将该组数 据作为明暗边界移动图像的输出亮度曲线A(t)，利用人眼视觉的亮度冲激响 应特性曲线p(t)，通过巻积运算B(t)^A(t)0p(t)，获得人眼对该显示装置亮度 的响应的计算曲线B(t);根据以上获得的人眼对该显示装置亮度的响应的计算曲线B(t)，找出该 曲线中的幅度最大的脉冲的相对幅度A，通过本发明给出的DFC对照量化的实验曲线C(t)进行查值，即获得对该显示装置的DFC的模拟的量化数据。 图像的亮度曲线A(t)的一种获取方法是通过用示波器测量获得显示装置的驱动电路的输出波形V(t),根据已知的电路驱动和亮度输出的关系A(t)^f(V(t))而换算成等效的图像亮度曲线A(t)。图像的亮度曲线A(t)的另一种获取方法是通过对正在设计阶段的显示装置的预先预测的图像亮度的预测曲线Ae(t)来替代图像的亮度曲线A(t)。 有助于理解采用子场技术显示图象的显示方式中的DFC产生的机理； 由于采用统计获得的视觉模型，因而可以直接计算DFC的定量值，并避免了直接对图像进行视觉评价的不确定性和离散性；可以用来对各种改善DFC的方法进行计算评价和比较，或者直接对测试的波形进行计算视觉响应比较。
图1是PDP子场驱动的原理示意图。图2是对基本的PDP8子场驱动的结构图。图3是屏幕上一个固定像素单元由暗变亮的过程。图4是对图3固定像素由暗变亮过程的视觉感受的计算结果图示。图5是图4所述的轮廓由左向右移动时的分析。图6是视觉对图5的运动轮廓的感受。图7是利用本发明对子场计算的处理结果例1。图8是利用本发明对子场计算的处理结果例2。图9是本发明对DFC的计算过程的原理框图。图10是本发明经过实际例子统计获得的用于查找DFC模拟值的DFC对 照量化曲线。下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
PDP的驱动技术中的子场显示参数，即所采用的子场数、子场加权值以 及子场的维持显示时间长度和间隔，以及各种特有技术对子场的变化控制方 式都是可以测量的或者是可以设计量化的；基于统计规律而获得的人眼对亮度冲激信号输入的视觉响应特性曲线 (视觉模型)已经被确认。人眼对场景或图片的响应可以看作是场景的光输入与视觉冲激响应特性 的数学巻积结果。在实际使用中，由于两眼观视的特点，人眼对水平方向的DFC更为敏感， 因此该模型和计算也可以简化为对水平方向的一维运算。以下描述中即基于 水平方向的一维运算进行描述。图1以简化方式表达了 PDP子场驱动的原理基本。图中以最基础的子场 加权方式表示出了有8个子场的情况，子场编号依次为 sfD,sfl，sG，sf3，sf4,sf5，s伤和sf7。在最基本的方法中，为了表现具有256亮度 等级的图象，SF0至SF7是按照1， 2, 4, 8, 16， 32， 64， 128的权值分配 各个子场的发光时间的。根据这些子场的组合，可以表现出0至255共256 种等级。图1每个子场包括了不发光的准备期和寻址期，和发光的维持发光 期。可以看出，各个子场的准备期和寻址区的时间长度是一样的。在图2中对子场的加权规律加以进一步的说明。在显示图象时，采用若 干个子场表现图象的亮度，典型情况下是采用8个子场。假定现在传送的信 号值为全白色(以下全部以一种信号加以说明，代表在红、绿、蓝信号的输 出端输出相同的信号，除非另加说明)，其值对应于 255=1+2+4+8+16+32+64+128,即在sfO至sf7的每个子场中都保持为亮(只 在每个子场的准备/寻址期为不亮)。如果输入信号为全黑，其值对应于0, 即在s )至sf7的每个子场中都保持为不亮。处于中间亮度的信号，在某些子 场保持为亮，而在另一些子场保持为不亮，例如165=1+4+32+128，在sfO，sf2,sf5，sf7四个子场保持为亮；而在sfl,sf3，sf4，s伤四个子场保持为不亮。在采用这种子场方式时，在某些情况下会产生一种眼睛可以明显察觉的 伪轮廓干扰，即动态伪轮廓现象(dynamic false contour，以下简称为DFC)。图3表示了屏幕上一个固定点像素从不亮到亮逐帧增加的过程。图中仅 取了亮度信号值从123增加到133的各帧的输出波形。对视觉的冲激强度的 图形与输出波形是一致的，这个波形表达为亮度时间函数A(t)。在实际应用 中，除了可以实际测量亮度时间曲线而获得亮度时间函数A(t)的方法，也可 以首先通过测量电路输出波形的时间函数E(t),然后换算出亮度时间函数 A(t)， 一般认为-A(t"鹏t))其中fO是由电路输出波形的时间函数E(t)向亮度时间函数的转换函数。 简单起见，可以认为二者之间是线性关系 A(t)=C*E(t) 其中C为常数。图4的第三行是视觉系统的冲激响应的统计曲线模型。该模型对应的时 间函数表达为p(t)。如果把视觉系统近似考虑为一个线性系统，则视觉系统的输出，即视觉响应时间函数为B(t"A(t) p(t)其中 表示为函数的巻积运算。这个视觉响应的时间函数曲线表示在图 4的最下方。图4示出了视觉冲击响应函数。视觉感受是由视觉系统的光输入与视觉 冲击响应的巻积计算得到的。由最下方的视觉响应曲线可以看到，当亮度在 由暗到亮逐渐变化时，视觉响应，也就是视觉对亮度的感受并不是连续线性 地变化，而是迭加了很多的小的起伏。这些起伏是因为子场结构方式所导致的。所幸的是，亮度的小的起伏如果其宽度小于某个阈值，由于视觉的时间 惯性，对视觉的连续感影响不大，仍然可以认为是近似连续上升的。但是，当亮度值从127增加到128的过程中，明显产生了一个相对较大的起伏，它 的幅度和宽度大于其他的起伏，而且超过了视觉察觉的阈值。因此眼睛对这 段亮度的变化会感觉出一个明显的暗变化。以上的分析说明了对于一个固定像素点来说，子场结构的显示方法在从 127亮度值过度到128亮度值时视觉感受到的一个短暂的暗变化。但是人眼 一般是不会固定停留在某个固定像素点上，而各个像素的亮度变化一般是不 同时从127亮度值变化到128亮度值的，这就使得对固定不变的亮度变化的 敏感性减少许多。但是对于运动的目标的亮度的变化，人眼的敏感性就大得多了。以下分 析运动目标的亮度的变化对视觉的影响情况。参照图5、图6,该图表示出水平排列的连续5个像素，当一个由暗到亮 的轮廓边缘信号自左至右地移动时的亮度输出情况。图中假定该轮廓边缘分 别在时刻t0，tl,t2,t3，t4经过像素a0,al,a2,a3，a4。图5的右边示出了这个移动的 边缘信号的亮度输出对视觉的输入波形。经过视觉响应的计算，可以获得图 6左边所示的视觉响应曲线。结果会感到，分别在时刻t0，tl,t2,t3，t4在 a0，al，a2，a3，a4像素位置开始出现大的起伏暗区。这种视觉感简画在图6的右 边。由于人眼容易跟踪变化的轮廓，因此当该轮廓由左向右移动时，眼睛会 关注并跟踪这个轮廓，当然也会明显地觉察出伴随这个轮廓边缘而一同移动 的暗带，这个暗带就是DFC，即动态伪轮廓。实际计算中，还要考虑轮廓的移动方向、移动速度等因素。实际上，对子场的定义并不仅仅限于以上的8子场系统。为改善DFC效 果，各个PDP公司开发了各种改进的子场定义和加权方法。但是不管是哪种 方法，都可以通过本发明所说明的原理计算响应的DFC效果。本发明就是利用DFC所引起的视觉响应，计算相应的响应函数，并利用 一定的分析方法，从而可以对DFC的各种表现定量化，也可以对从子场的结 构计算出可能产生的DFC的评价值。以下给出利用本发明的原理所计算的DFC视觉响应的两个例子。图7是对最基本的8子场结构计算的DFC视觉响应,它使用了 8个子场， 各子场的加权值分别为1， 2， 4， 8， 16， 32， 64， 128。图8是对另一种子场结构所计算的视觉响应,该子场结构使用了 10个子 场，各子场的加权值分别调整为,-1， 2, 4， 8， 14， 29， 42， 45， 51， 59。从图7和图8的计算结果可以看出，由于图7所采用的基本8子场方案， 其计算的视觉响应曲线在轮廓处有较大的起伏，亦即其DFC比较明显；而图 8的子场方案采用了 IO个子场并适当调整了各个子场的加权值，其计算的视 觉响应曲线比图7所采取的子场结构获得更为平坦的曲线，也消除了大的起 伏，即改善了DFC效果。图9是本发明对DFC的计算过程的原理框图。在图9中1、 用电子测量仪器获取电路输出的测量波形E(t);(当被评价的显示装 置处于设计阶段时也可以由设计波形作为E(t));2、 由电路波形函数转换为显示亮度的时间函数A(t): A,卿》其中f()是波形至亮度的转换函数(简化起见可以近似认为A(t>=C*E(t)，C 为常数)。也可以不用波形函数转换，而直接在屏幕上测量出其亮度时间函数 A(t)。3、 确定视觉系统的冲激响应的统计曲线模型，表达为时间函数表达为P(t)。4、 计算视觉响应时间函数B(t)=A(t) p(t)其中 表示为函数的巻积运算。5、对视觉响应时间函数B(t)的波形的不平坦程度进行统计。 对波形的不平坦程度的统计方法是统计曲线B(t)中宽度超过1 y s、小于30ii s的脉冲。对取其幅度最大者 的相对幅度值A (以被测的全亮度显示范围为100%)。图10是利用上述视觉响应时间函数B(t)中统计出的最大脉冲相对幅度值 A，利用DFC对照量化曲线,获得对被测量的显示装置的DFC的模拟值Edfe。 该曲线是本发明者经过视觉评价获得的经验曲线。图10中给出了一个实际例 子，即当A-27时，査出的DFC的模拟值Edfa^0.5。
权利要求
1、一种对子场显示装置的动态伪轮廓效果的视觉模拟方法，其特征在于，用亮度计探头置于被测试显示装置的屏幕的一个固定位置，连续对一个显示明暗边界移动的运动图像进行亮度测量，获取一组测试数据，将该组数据作为明暗边界移动图像的输出亮度曲线A(t)，利用人眼视觉的亮度冲激响应特性曲线p(t)，通过卷积运算B(t)＝A(t)p(t)，获得人眼对该显示装置亮度的响应的计算曲线B(t)；根据以上获得的人眼对该显示装置亮度的响应的计算曲线B(t)，找出该曲线中的幅度最大的脉冲的相对幅度A，通过本发明给出的DFC对照量化的实验曲线C(t)进行查值，即获得对该显示装置的DFC的模拟的量化数据。
2、 根据权利要求1所述的对子场显示装置的动态伪轮廓效果的视觉模拟 方法，其特征在于，图像的亮度曲线A(t)的获取方法是通过用示波器测i获 得显示装置的驱动电路的输出波形V(t)，根据已知的电路驱动和亮度输出的 关系A(t)-f(V(t))而换算成等效的图像亮度曲线A(t)。
3、 根据权利要求1所述的对子场显示装置的动态伪轮廓效果的视觉模拟 方法，其特征在于，图像的亮度曲线A(t)的获取方法是通过对正在设计阶段 的显示装置的预先预测的图像亮度的预测曲线Ae(t)来替代图像的亮度曲线 A(t)。
全文摘要
本发明公开了一种对子场显示装置的动态伪轮廓效果的视觉模拟方法，该方法依据人眼的视觉特性的数学模型，和DFC的产生机理，通过计算对视觉的总的光刺激响应，获得对PDP显示装置的DFC效果的视觉模拟。本发明的方法提供对任何被测试的图像动态轮廓的亮度数值经过计算获得相应的人眼视觉效果的动态伪轮廓效应的定量模拟，也可以对所设计的图像处理方案进行效果的预测性模拟。
文档编号G09G3/28GK101226716SQ200710300749
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者杨克信 申请人:彩虹集团公司