专利名称：用于将视频电平编码为子场码字的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将要由显示设备显示的画面的像素的视频电平编码为被称作子场码字的码字的方法，权重与子场码字的每位相关联，每位具有状态“开”或“关”，并且当其状态为“开”时使得在被称作子场的视频帧的私有时段(own period)期间发光，所述位的发光时段的持续时间与权重成比例，所述权重与所述位相关联，其中子场码字的至少两位从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位一个接一个地递归计算。根据本发明，为了确定所述子场码字的至少两位中的至少一位的状态，该方法包括步骤 -将所述位的第一阈值和第二阈值关联，所述第二阈值大于所述第一阈值， -比较要由子场码字的所述位和随后各位编码的视频电平与第一和第二阈值，以及 -如果所述视频电平等于或低于第一阈值，则分配状态“关”给所述位， -如果所述视频电平等于或大于第二阈值，则分配状态“开”给所述位， -如果所述视频电平位于所述第一阈值和所述第二阈值之间，则根据预定准则分配状态“开”或“关”给所述位。
优选地，根据给定的预定准则，分配状态“开”给所述位的概率等于要由子场码字的所述位和随后各位编码的视频电平和与所述位相关联的第一阈值之间的相对距离。
在第一实施例中，要由要显示的画面的当前像素的子场码字的所述位和随后各位编码的视频电平等于要对所述当前像素编码的视频电平减去已经由所述子场码字的之前各位编码的视频电平。
在第二实施例中，要由要显示的画面的当前像素的子场码字的被称作当前位的所述位和随后各位编码的视频电平通过下述步骤确定 -在当前像素所属的像素行中计算具有处于“开”状态的、所述当前位之前的位的像素的数目，所述当前位之前的位被称作之前位； -基于所述像素数目估计由所述之前位编码的视频电平；以及 -从要由子场码字的之前位和其随后各位编码的视频电平减去由所述之前位编码的所述视频电平。
由于子场码字的计算从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位执行，因此之前各位指定比当前位具有更高有效权重的各位，而之后各位指定比当前位具有更低有效权重的各位。
本发明还涉及一种用于实现该方法的设备。为了确定所述子场码字的当前位的状态，该设备包括 -抖动块，用于基于所述第二阈值和所述第一阈值之间的差，将抖动函数应用到要由子场码字的所述当前位和随后各位编码的视频电平，以及 -第一比较器电路，用于将抖动视频电平与第二阈值比较，并且当所述抖动视频电平等于或大于第二阈值时，将状态开分配给所述位。
根据第一实施例的方法，为计算要由当前位之后的子场码字的各位编码的视频电平，该设备还包括 -第一减法电路，用于从要由子场码字的当前位和随后各位编码的视频电平减去第一阈值， -第二比较器电路，用于将由第一减法电路输出的视频电平与零比较并输出较高的视频电平， -第三比较器电路，用于将由第二比较器电路输出的视频电平与第二阈值和第一阈值之间的差比较，并且输出较低值， -第一乘法电路，用于将与当前位的子场相关联的固定部分值与由第一比较器电路输出的位相乘，如果所述位的状态为开则输出所述固定部分值，而如果所述位的状态为关则输出零， -加法器电路，用于将由第三比较器电路输出的值与由第一乘法电路输出的视频电平相加，以及 -第二减法电路，用于从要由子场码字的当前位和随后各位编码的视频电平减去由加法器电路输出的值，结果值是要由子场码字的随后各位编码的视频电平。
根据第二实施例的方法，为计算要由子场码字当前位后的各位编码的视频电平，该设备还包括 -第一行存储器，用于将要由当前位和随后各位编码的视频电平延迟一行时段； -第一减法电路(101i)，用于从由第一行存储器延迟的视频电平减去第一阈值， -第二比较器电路，用于将由第一减法电路输出的视频电平与零比较，并且输出较高的视频电平， -第三比较器电路，用于比较由第二比较器电路输出的视频电平与第二阈值和第一阈值之间的差，并且输出较低值， -负载评估电路，用于对与当前位相关联的子场计算当前像素所属的像素行的负载， -亮度增益估计电路，用于基于所述像素行的负载，估计与所述像素行的当前位相关联的子场的亮度增益(Li)， -第二行存储器，用于将由第一比较器电路输出的当前位延迟一行时段， -第一乘法电路，用于将与当前位的子场相关联的固定部分值与由第二行存储器延迟的位相乘，如果所述延迟的当前位的状态是开则输出所述固定部分值，而如果所述延迟的当前位的状态为关则输出零， -加法器电路(107i)，用于将由第三比较器电路输出的值与由第一乘法电路输出的视频电平相加， -第二乘法电路，用于将由加法器电路输出的视频电平乘以由亮度增益估计电路输出的亮度增益，以及 -第二减法电路，用于从由第一行存储器延迟的视频电平减去由第二乘法电路输出的值，结果值是要由子场码字的随后各位编码的视频电平。
本发明的示例性实施例在附图中图示并且在下面的描述中更详细地解释。在附图中 图1是示出要应用到像素的视频信息以将其转换为子场码字的各步骤的典型示意图； 图2是要由典型地用于示出行负载效应的显示面板显示的测试画面； 图3示出图2的测试画面的行负载效应； 图4图示用于确定要分配到与给定子场相关联的位的状态的低切换值(第一阈值)和高切换值(第二阈值)的使用； 图5是示出根据本发明的方法的步骤的框图； 图6是用于生成子场码字的设备的框图，所述设备包括其每个生成子场码字的位的多个编码块，每个编码块实现根据本发明的方法； 图7是根据本发明的第一实施例的图6的编码块的框图，所述编码块用于生成与不同于最低有效子场的子场相关联的位； 图8是根据本发明的第一实施例的图6的编码块的框图，所述编码块用于生成与所述最低有效子场相关联的位；以及 图9是根据本发明的第二实施例的图6的编码块的框图。
具体实施例方式 本发明的基本思想在于使子场过渡更平滑。这意味着从某个电平起，子场开始被逐行地使用。
这借助于被称为自适应子场的特定子场而变得可能；每个子场的权重被划分为两个分量固定部分和自适应部分，固定部分和自适应部分的和等于子场权重。对于自适应部分，引入基于抖动方案的软切换。对每个子场定义两个切换值一个低切换值，一个高切换值。这些值是定义软切换的阈值。低切换值是从其开始部分地使用子场的阈值(即，所有小于该阈值的视频电平完全不使用相对应的子场)，而高切换值是从其完全使用子场的阈值(即，所有大于该阈值的视频电平使用相对应的子场)。利用该构思，自适应部分越大，轮廓噪声越不可见。
现在将对利用下面权重的10个子场描述本发明 对于这些子场，自适应部分、固定部分的最大值、低切换值和高切换值可如下定义 该表中指示的自适应部分是可以使用的自适应部分的最大值。自适应部分依赖于要编码的视频电平具有可变大小，并且从0到该表中指示的最大值变化。每个自适应部分从最高有效子场(SF10)到最低有效子场(SF1)递归计算。最大自适应部分等于高切换值和低切换值之间的差。
本发明的思想由图4图示，图4示出对于第i个子场的软切换的机制 ·如果要编码的视频电平小于对第i个子场定义的低切换值(第一阈值)，则该子场不使用， ·如果要编码的视频电平大于对所述子场定义的高切换值(第二阈值)，则该子场使用； ·如果要编码的视频电平位于低切换值和高切换值之间，则机制是不同的。
在该后一情形(视频电平在低切换值和高切换值之间)，将子场切换为开的概率被选择为等于视频电平到低切换值的相对距离。这意味着如果视频电平等于低切换值则该概率为零，而如果视频电平等于高切换值则该概率为最大(即，等于1)。对于切换值的平均值该概率等于1/2。将子场切换为开的概率由抖动导致。这意味着每个子场可使用抖动但是这些抖动函数应当优选地不相关，以便减小抖动可见性。因此，如果模式抖动被预见，则仅使用最高有效的子场应当有利地使用它。其他子场应当有利地使用随机抖动。
因此，根据本发明，对于给定子场，如果要编码的视频电平小于低切换值，则自适应部分等于0。如果要编码的视频电平大于高切换值，则自适应部分等于在前表中指示的自适应部分值。在其他情形下，自适应部分等于要编码的视频电平和最低切换值之间的差。
第一实施例 现在将通过第一基本编码示例描述本发明和自适应子场的机制。在该示例中，我们想要编码图2(黑色背景上的白色十字形)的画面的第一行。
在图2中，黑色区域具有等于0的视频电平，而白色区域(十字形)具有等于200的视频电平。与200的视频电平相反，对于白色区域以255的视频电平使用自适应部分不可见(对该视频电平使用所有自适应部分)。这就是200的视频电平被使用的原因。在该第一示例中，将认为每个子场的亮度仅与其权重成比例(并且不依赖于行负载，如将在第二示例中描述的)。
200的视频电平要对十字形的白色像素编码。该视频电平被从最后的子场到第一子场递归编码。因此，我们以作为第10子场的最后子场开始。
第一递归步骤 由于200≥189(189是第10子场的高切换值)，因此白色像素使用第10子场并且以XXXXXXXXX1编码。X表示还没有对相对应的子场定义的位。1意味着相对应的子场被使用(在该子场期间单元发光)，而0意味着相对应的子场没有使用。白色像素的自适应部分等于14，因为要编码的视频电平大于高切换值。因此要编码的剩余视频电平等于200-14-66＝120。
第二递归步骤 由于116＜120＜126(120位于第9子场的软切换部分中)，因此一部分白色像素使用第9子场，而另一部分不使用第9子场。因此，从现在开始，两类像素必须区分开(更精确地，应该是单元而不是像素，但是使用词像素更简单)使用所考虑的子场的像素A和不使用它的像素B。像素A和B之间的划分通过抖动进行。由于这是这些像素对其使用抖动的第一子场，因此该抖动可以是如上所述的模式抖动。
因此，10个白色像素中的4个像素使用该子场而10个像素中的6个像素不使用该子场。这意味着在第一行上10个像素中的仅仅2个像素使用第9子场，因为仅仅一半像素是白色像素。
因此40％的白色像素(像素A)以XXXXXXXX11编码，而60％的白色像素(像素B)以XXXXXXXX01编码。
白色像素(A和B)的自适应部分等于要编码的视频电平120和低切换值之间的差，即4(＝120-116)。因此，要对像素A编码的剩余视频电平等于120-4-49＝67，而要对像素B编码的剩余视频电平等于120-4＝116。
第三递归步骤 ·像素A 由于67≤74(74是第8子场的低切换值)，因此像素A不使用第8子场，并且以XXXXXXX011编码。这些像素的自适应部分等于零，因此要编码的剩余视频电平仍然等于67。
·像素B 由于116≥82(82是第8子场的高切换值)，因此像素B使用第8子场并且以XXXXXXX101编码。这些像素的自适应部分等于8，并且要对像素B编码的剩余视频电平等于116-8-34＝74。白色像素的重新划分总是40％像素A、60％像素B。
第四递归步骤 ·像素A 由于67≥51(51是第7子场的高切换值)，因此像素A使用第7子场并且以XXXXXX1011编码。这些像素的自适应部分等于6，并且要对像素A编码的剩余视频电平等于67-6-23＝38。
·像素B 由于74≥51(51是第7子场的高切换值)，因此像素B使用第7子场并且以XXXXXX1101编码。这些像素的自适应部分等于6，并且要对像素B编码的剩余视频电平等于74-6-23＝45。
第五递归步骤 ·像素A 由于38≥31(31是第6子场的高切换值)，因此像素A使用第6子场，因此以XXXXX11011编码。这些像素的自适应部分等于5，因此要编码的视频电平等于38-5-14＝19。
·像素B 由于45≥31(31是第6子场的高切换值)，因此像素B使用第6子场，因此以XXXXX11101编码。这些像素的自适应部分等于5，因此要对像素B编码的剩余视频电平等于45-5-14＝26。
第六递归步骤 ·像素A 由于19≥18(18是第5子场的高切换值)，因此像素A使用第5子场，并以XXXX111011编码。这些像素的自适应部分等于4，并且要对像素A编码的剩余视频电平等于19-4-8＝7。
·像素B 由于26≥18(18是第5子场的高切换值)，因此像素B使用第5子场，并以XXXX111101编码。这些像素的自适应部分等于4，并且要对像素B编码的剩余视频电平等于26-4-8＝14。
第七递归步骤 ·像素A 由于7≤7(7是第4子场的低切换值)，因此像素A不使用第4子场，并以XXX0111011编码，并且要编码的剩余视频电平仍然等于7。
·像素B 由于14≥10(10是第4子场的高切换值)，因此像素B使用第4子场，并以XXX1111101编码。这些像素的自适应部分等于3，并且要对像素B编码的剩余视频电平等于14-3-4＝7。
第八递归步骤 由于7≥5(5是第3子场的高切换值)，因此所有白色像素使用第3子场，并且像素A以XX10111011编码，而像素B以XX11111101编码。所有白色像素的自适应部分等于2，并且要编码的剩余视频电平等于7-2-2＝3。
第九递归步骤 由于3≥3(3是第2子场的高切换值)，因此所有白色像素使用第2子场，并且像素A以X110111011编码，而像素B以X111111101编码。所有白色像素的自适应部分等于2，并且要编码的剩余视频电平等于3-2-0＝1。
第十和最后递归步骤 由于1≥1(1是第1子场的高切换值)，因此所有白色像素使用第1子场，并且像素A以1110111011编码，而像素B以1111111101编码。
因此最终40％的白色像素(像素A)以1110111011编码，而60％的白色像素(像素B)以1111111101编码。像素A具有等于1+2+4+12+19+29+59+80＝206的亮度，而像素B具有等于1+2+4+7+12+19+29+42+80＝196的亮度。因此，(对于白色像素)平均来说，电平等于40％*206+60％*196＝200，这正是要呈现的视频电平。
第二实施例 由于被称作“行负载效应”的现象，一些非均匀性可能是明显的。实际上，子场的亮度可以依赖于要显示的像素行的负载而变化。行的负载是在该像素行中处于“开”状态的像素数目。因此一知道所有需要的信息其就被评估。例如，其可以在将画面加载到显示设备的存储器中的结束时被评估，但是为了限制时间延迟，其通常将在每行后被评估。对于像素上的子场的亮度仅是像素自身的函数的理想显示设备(没有行负载效应的显示设备)，像素的亮度可以直接被评估，因为子场的亮度对于画面的所有像素大致相同。对于行的亮度依赖于该行上的负载分布(例如，行负载效应)的显示设备，仅当子场已经对整行被编码时才能评估子场的亮度。行负载效应可以被视为行的亮度损失。然而，等效地，当子场对整行使用时，其亮度比在没有使用子场的行上的其亮度降低n％，并且当子场没有在行上使用时，其亮度比当在整行上使用子场时的其亮度增加了
参考亮度不同，但是效应是相同的。例如，等效地，当子场对整行使用时，其亮度比没有使用子场的行上的其亮度降低20％，并且当子场没有在行上使用时，其亮度比在整行上使用子场时的其亮度增加25％。因此，在图2中，如果我们考虑由于行负载效应造成的20％的亮度降低，则我们可以说，前几行和最后几行的白色像素的视频电平是200·(1+(1-1/2)×0.25)＝225，而中间几行的白色像素具有200·(1+(1-1)×0.25)＝200的亮度。因此我们可以说等于(1+(1-1/2)×0.25)＝1.125的亮度增益被施加到前几行和最后几行的白色像素，而增益亮度1被施加到中间各行的白色像素。
在第二编码示例中，使用相同的画面(图2)黑色背景上的白色十字形(图2)。在该示例中，将认为目标显示设备具有行负载问题(其在行和整个面板上是线性和均匀的)当子场在整行上使用时，其亮度与在不使用子场的行上的其亮度相比降低20％。对于该示例，图2的黑色区域具有等于0的视频电平，而白色区域被定义为210。
因此，对于第一行，电平210必须对白色像素被编码。
第一行、第一递归步骤 由于210≥189(189是第10子场的高切换值)，因此白色像素使用第10子场，并且以XXXXXXXXX1编码。白色像素的自适应部分等于14。该行上的该子场的负载等于1/2。因此自适应部分的亮度等于14·(1+(1-1/2)×0.25)＝15.75，而固定部分的亮度等于66·(1+(1-1/2)×0.25)＝74.25。因此，要编码的剩余视频电平等于210-15.75-74.25＝120。
第一行、第二递归步骤 由于116＜120＜126(120位于第9子场的软切换部分中)，因此一部分白色像素使用第9子场，而另一部分不使用第9子场。因此，我们必须区分使用它的像素(像素A)和其他像素(像素B)。像素A和B之间的划分通过抖动进行。由于这是这些像素对其使用抖动的第一子场，因此该抖动可以是模式抖动。
因此，10个白色像素中的4个像素使用该子场而10个像素中的6个像素不使用该子场。这意味着在第一行上10个像素中的仅仅2个像素使用第9子场，因为仅仅一半像素是白色像素。
因此40％的白色像素(像素A)以XXXXXXXX11编码，而60％的白色像素(像素B)以XXXXXXXX01编码。
白色像素(A和B)的自适应部分等于4(＝120-116)。第9子场的负载等于20％(因为仅仅像素A使用它)。因此，白色像素的自适应部分的亮度等于4·(1+(1-0.2)×0.25)＝4.8，而固定部分的亮度等于49·(1+(1-0.2)×0.25)＝58.8。因此，要对像素A编码的剩余视频电平等于128-4.8-58.8＝56.4，而要对像素B编码的剩余视频电平等于120-4.8＝115.2。
第一行、第三递归步骤 ·像素A 由于56.4＜74(74是第8子场的低切换值)，因此像素A不使用第8子场，并且以XXXXXXX011编码。这些像素的自适应部分等于零，因此要编码的剩余视频电平仍然等于56.4。
·像素B 由于115.2≥82(82是第8子场的高切换值)，因此像素B使用第8子场并且以XXXXXXX101编码。这些像素的自适应部分等于8。
第8子场的负载等于30％(因为仅像素B使用它)。因此像素B的自适应部分的亮度等于8·(1+(1-0.3)×0.25)＝9.4，而固定部分的亮度等于34·(1+(1-0.3)×0.25)＝39.95。
因此，要对像素B编码的剩余视频电平等于115.2-9.4-39.95＝65.85，并且第一行上的重新划分是50％黑色像素、20％像素A、30％像素B。
第一行、第四递归步骤 ·像素A 由于56.4≥51(51是第7子场的高切换值)，因此像素A使用第7子场并且以XXXXXX1011编码。这些像素的自适应部分等于6。
·像素B 由于65.85≥51(51是第7子场的高切换值)，因此像素B使用第7子场并且以XXXXXX1101编码。这些像素的自适应部分等于6。
第7子场的负载等于1/2，因为所有白色像素(A和B)使用它。因此，像素A和B的自适应部分的亮度(在此情形下相同)等于6·(1+(1-1/2)×0.25)＝6.75，而固定部分的亮度等于23·(1+(1-1/2)×0.25)＝25.875。
因此，要对像素A编码的剩余视频电平等于56.4-6.75-25.875＝23.775，而要对像素B编码的剩余视频电平等于65.85-6.75-25.875＝33.225。
第一行、第五递归步骤 ·像素A 由于23.775＜26(26是第6子场的低切换值)，因此像素A不使用第6子场并且以XXXXX01011编码。这些像素的自适应部分等于0，因此要编码的剩余视频电平仍然等于23.775。
·像素B 由于33.225≥31(31是第6子场的高切换值)，因此像素B使用第6子场并以XXXXX11101编码。这些像素的自适应部分等于5。
第6子场的负载等于30％，因为仅像素B使用它。因此，像素B的自适应部分的亮度等于5·(1+(1-0.3)×0.25)＝5.875，而固定部分的亮度等于14·(1+(1-0.3)×0.25)＝16.45。因此要对像素B编码的剩余视频电平等于33.225-5.875-16.45＝10.9。
第一行、第六递归步骤 ·像素A 由于23.775≥18(18是第5子场的高切换值)，因此像素A使用第5子场，并以XXXX101011编码。这些像素的自适应部分等于4。
·像素B 由于10.9＜14(14是第5子场的低切换值)，因此像素B不使用第5子场，并以XXXX011101编码。这些像素的自适应部分等于0，因此要编码的剩余视频电平仍然等于10.9。
第5子场的负载等于20％，因为仅像素A使用它。因此像素A的自适应部分的亮度等于4·(1+(1-0.2)×0.25)＝4.8，而固定部分的亮度等于8·(1+(1-0.2)×0.25)＝9.6。因此要对像素A编码的剩余视频电平等于23.775-4.8-9.6＝9.375。
第一行、第七递归步骤 ·像素A 由于7＜9.375＜10(9.375位于第4子场的各切换值之间)，因此像素A的一部分使用第4子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A(像素A1)和其他像素A(像素A2)。像素A1和A2之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在一个子场(第9子场)上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散(diffusion))。
因此，像素A的使用第4子场，而像素A的20.83％不使用它。因此像素A1以XXX1101011编码，而像素A2以XXX0101011编码。
像素A(A1和A2)的自适应部分等于2.375(＝9.375-7)。
·像素B 由于10.9≥10(10是第4子场的高切换值)，因此所有像素B使用第4子场，并以XXX1011101编码。这些像素的自适应部分等于3。
第4子场的负载等于45.83％，因为79.17％的像素A(这意味着整行的79.17％*20％＝15.83％)和所有的像素B(这意味着整行的30％)使用它。因此，像素A(A1和A2)的自适应部分的亮度等于2.375·(1+(1-0.4583)×0.25)＝2.697，像素B的自适应部分的亮度等于3·(1+(1-0.4583)×0.25)＝3.406，并且固定部分的亮度等于4·(1+(1-0.4583)×0.25)＝4.542。因此，要对像素A1编码的剩余视频电平等于9.375-2.697-4.542＝2.137，要对像素A2编码的剩余视频电平等于9.375-2.697＝6.678，而要对像素B编码的剩余视频电平等于10.9-3.406-4.542＝2.952。
第一行的重新划分是50％黑色像素、15.83％像素A1、4.17％像素A2和30％像素B。
第一行、第八递归步骤 ·像素A1 由于2.137＜3(3是第3子场的低切换值)，因此像素A1不使用第3子场，并以XX01101011编码。这些像素的自适应部分等于0，并且要编码的剩余视频电平仍然等于2.137。
·像素A2 由于6.678≥5(5是第3子场的高切换值)，因此像素A2使用第3子场，并且以XX10101011编码。这些像素的自适应部分等于2。
·像素B 由于2.952＜3(3是第3子场的低切换值)，因此像素B不使用第3子场，并且以XX01011101编码。这些像素的自适应部分等于0，因此要编码的剩余视频电平仍然等于2.952。
第3子场的负载等于4.17％，因为仅像素A2使用它。因此，像素A2的自适应部分的亮度等于2·(1+(1-0.0417)×0.25)＝2.479，并且固定部分的亮度等于2·(1+(1-0.0417)×0.25)＝2.479。因此要对像素A2编码的剩余视频电平等于6.678-2.479-2.479＝1.72。
第一行、第九递归步骤 ·像素A1 由于1＜2.137＜3(2.137位于第2子场的各切换值之间)，因此像素A1的一部分使用第2子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A1(像素A11)和其他像素A1(像素A12)。像素A11和A12之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A1的使用第2子场，而像素A1的43.15％不使用它。因此像素A11以X101101011编码，而像素A12以X001101011编码。
像素A1(A11和A12)的自适应部分等于1.137(＝2.137-1)。
·像素A2 由于1＜1.72＜3(1.72位于第2子场的各切换值之间)，因此像素A2的一部分使用第2子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A2(像素A21)和其他像素A2(像素A22)。像素A21和A22之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A2的使用第2子场，而像素A2的64％不使用它。因此像素A21以X110101011编码，而像素A22以X010101011编码。
像素A2(A21和A22)的自适应部分等于0.72(＝1.72-1)。
·像素B 由于1＜2.952＜3(2.952位于第2子场的各切换值之间)，因此像素B的一部分使用第2子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素B(像素B1)和其他像素B(像素B2)。像素B1和B2之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素B的使用第2子场，而像素B的2.4％不使用它。因此像素B1以X101011101编码，而像素B2以X001011101编码。
像素B(B1和B2)的自适应部分等于1.952(＝2.952-1)。第一行上的重新划分为50％黑色像素、9％像素A11、6.83％像素A12、1.5％像素A21、2.67％像素A22、29.28％像素B1和0.72％像素B2。
第2子场的负载等于39.78％，因为像素A11、A21和B1使用它。因此像素A1的自适应部分的亮度等于1.137·(1+(1-0.3978)×0.25)＝1.308，像素A2的自适应部分的亮度等于0.72·(1+(1-0.3978)×0.25)＝0.828，像素B的自适应部分的亮度等于1.952·(1+(1-0.3978)×0.25)＝2.246，并且固定部分的亮度等于0(对于该子场没有固定部分)。因此，要对像素A11编码的剩余视频电平等于2.137-1.308＝0.829，对像素A122.137-1.308＝0.829，对像素A211.72-0.828＝0.892，对像素A221.72-0.828＝0.892，对像素B12.952-2.246＝0.706，并且对像素B22.952-2.246＝0.706。
第一行、第十递归步骤 由于要对白色像素编码的所有剩余像素全部包括在第一像素的切换值(0和1)之间，因此它们全部需要使用抖动。
·像素A11 由于0＜0.829＜1(0.829位于第1子场的各切换值之间)，因此像素A11的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A11(像素A111)和其他像素A11(像素A112)。像素A111和A112之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A11的使用第1子场，而像素A11的17.1％不使用它。因此像素A111以1101101011编码，而像素A112以0101101011编码。
像素A11(A111和A112)的自适应部分等于0.829(＝0.829-0)。
·像素A12 由于0＜0.829＜1(0.829位于第1子场的各切换值之间)，因此像素A12的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A12(像素A121)和其他像素A12(像素A122)。像素A121和A122之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A12的使用第1子场，而17.1％不使用它。因此像素A121以1001101011编码，而像素A122以0001101011编码。
像素A12(A121和A122)的自适应部分等于0.829(＝0.829-0)。
·像素A21 由于0＜0.892＜1(0.892位于第1子场的各切换值之间)，因此像素A21的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A21(像素A211)和其他像素A21(像素A212)。像素A211和A212之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A21的使用第1子场，而10.8％不使用它。因此像素A211以1110101011编码，而像素A212以0110101011编码。
像素A21(A211和A212)的自适应部分等于0.892(＝0.892-0)。
·像素A22 由于0＜0.892＜1(0.892位于第1子场的各切换值之间)，因此像素A22的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素A22(像素A221)和其他像素A22(像素A222)。像素A221和A222之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素A22的使用第1子场，而10.8％不使用它。因此像素A221以1010101011编码，而像素A222以0010101011编码。
像素A22(A221和A222)的自适应部分等于0.892(＝0.892-0)。
·像素B1 由于0＜0.706＜1(0.706位于第1子场的各切换值之间)，因此像素B1的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素B1(像素B11)和其他像素B1(像素B12)。像素B11和B12之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素B1的使用第1子场，而29.4％不使用它。因此像素B11以1101011101编码，而像素B12以0101011101编码。
像素B1(B11和B12)的自适应部分等于0.706(＝0.706-0)。
·像素B2 由于0＜0.706＜1(0.706位于第1子场的各切换值之间)，因此像素B1的一部分使用第1子场，而另一部分不使用它。因此我们必须区分使用它的像素B2(像素B21)和其他像素B2(像素B22)。像素B21和B22之间的划分通过抖动进行。但是由于这些像素已经在其他子场上使用了抖动，所以该抖动有利地不是模式抖动而是随机抖动(或误差扩散)。
因此，像素B2的使用第1子场，而像素B2的29.4％不使用它。因此像素B21以1001011101编码，而像素B22以0001011101编码。
像素B2(B21和B22)的自适应部分等于0.706(＝0.706-0)。
最终，我们得到第一行的下列像素种类 ·50％黑色像素0000000000 ·7.46％(＝0.09×0.829)像素A1111101101011 ·1.54％(＝0.09×0.171)像素A1120101101011 ·5.66％(＝0.0683×0.829)像素A1211001101011 ·1.17％(＝0.0683×0.171)像素A1220001101011 ·1.34％(＝0.015×0.892)像素A2111110101011 ·0.16％(＝0.015×0.108)像素A2120110101011 ·2.38％(＝0.0267×0.892)像素A2211010101011 ·0.29％(＝0.0267×0.108)像素A2220010101011 ·20.67％(＝0.2928×0.706)像素B111101011101 ·8.61％(＝0.2928×0.294)像素B120101011101 ·0.51％(＝0.0072×0.706)像素B211001011101 ·0.21％(＝0.0072×0.294)像素B220001011101 第1子场的负载等于38.02％，因为像素A111、A121、A211、A221、B11和B21使用它。
第一行上的每个子场的亮度可以被评估 ·第10子场50％负载，亮度90＝80(1+(1-0.5)×0.25) ·第9子场20％负载，亮度70.8＝59(1+(1-0.2)×0.25) ·第8子场30％负载，亮度49.35＝42(1+(1-0.3)×0.25) ·第7子场50％负载，亮度32.625＝29(1+(1-0.5)×0.25) ·第6子场30％负载，亮度22.325＝19(1+(1-0.5)×0.25) ·第5子场20％负载，亮度14.4＝12(1+(1-0.2)×0.25) ·第4子场45.83％负载，亮度7.948＝7(1+(1-0.4583)×0.25) ·第3子场4.17％负载，亮度4.958＝4(1+(1-0.0417)×0.25) ·第2子场39.78％负载，亮度2.3＝2(1+(1-0.3978)×0.25) ·第1子场38.02％负载，亮度1.155＝1(1+(1-0.382)×0.25) 由这些视频电平，我们可以往回计算每个像素种类的亮度 ·7.46％像素A111(第一行的白色像素的14.92％)219.23 ·1.54％像素A112(第一行的白色像素的3.08％)218.07 ·5.66％像素A121(第一行的白色像素的11.32％)216.93 ·1.17％像素A122(第一行的白色像素的2.34％)215.77 ·1.34％像素A211(第一行的白色像素的2.68％)216.24 ·0.16％像素A212(第一行的白色像素的0.32％)215.08 ·2.38％像素A221(第一行的白色像素的4.76％)213.94 ·0.29％像素A222(第一行的白色像素的0.58％)212.78 ·20.67％像素B11(第一行的白色像素的41.34％)205.7 ·8.61％像素B12(第一行的白色像素的17.22％)204.55 ·0.51％像素B21(第一行的白色像素的1.02％)203.4 ·0.21％像素B22(第一行的白色像素的0.42％)202.25 因此，(对于白色像素)平均来说，对于第一行的白色像素我们得到210。在中间行上，不详细解释， ·35.202％的像素(像素A)以1101111011编码， ·31.25％的像素(像素B)以1011111011编码， ·18.75％的像素(像素C)以0011111011编码， ·11.673％的像素(像素D)以0101111011编码， ·2.347％的像素(像素E)以1001111011编码，以及 ·0.778％的像素(像素F)以0001111011编码。
因此，子场的负载和亮度为 ·第10子场100％负载，亮度80 ·第9子场100％负载，亮度59 ·第8子场0％负载，亮度52.5 ·第7子场100％负载，亮度29 ·第6子场100％负载，亮度19 ·第5子场100％负载，亮度12 ·第4子场100％负载，亮度7 ·第3子场56％负载，亮度4.5 ·第2子场46.875％负载，亮度2.26 ·第1子场68.8％负载，亮度1.08 这意味着像素具有下面的亮度 像素A209.34 像素B211.58 像素C210.5 像素D208.26 像素E209.34 像素F206 因此平均来说，中间行的像素具有等于210的亮度。
因此，递归编码过程仍然正确，并且同时减少了伪轮廓效应。
最后，本发明的方法可如图5所示总结。该图是本发明的步骤的框图。当前像素的子场码字的各位从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位一个接一个地递归计算。为确定当前像素的子场码字的当前位的状态，其包括下面的步骤。在步骤S1，第一阈值和第二阈值与该当前位相关联。第一阈值对应于低切换值，而第二阈值对应于高切换值。在步骤S2、S4和S6，要由当前位和随后各位编码的视频电平被与这些阈值比较。如果该视频电平低于或等于第一阈值，则状态关被分别给当前位(步骤S3)。如果该视频电平大于或等于第二阈值，则状态开被分配给当前位(步骤S5)。如果该视频电平位于第一阈值和第二阈值之间，则状态开或关根据预定准则分配给当前位(步骤S7)。如上面由两个实施例所述，根据预定准则，分配状态“开”给当前位的概率等于要由当前位和随后各位编码的视频电平和与所述位相关联的第一阈值之间的相对距离。该概率由抖动导致。
适于实现本发明方法的设备10在图6提出。该设备10包括递归编码电路100和用于控制该电路100的控制器200。递归编码电路100接收来自解伽玛电路的视频，并且输出子场码字到子场存储器。
递归编码电路100包括n个编码块，每个子场一个编码块(n为子场的数目)。每个编码块生成子场码字的位。在下面的描述中，每个子场被表示为SFi，i为子场的数目。SFn指定具有最高权重的子场(也被表示为最高有效子场)，并且SF1指定具有最低权重的子场(也被表示为最低有效子场)。每个编码块从控制器200接收被表示为HSVi的高切换值和被表示为LSVi的低切换值，两个切换值都与子场SFi、固定部分FPi和与子场SFi和以及来自之前编码块或解伽玛电路的剩余视频电平RVi相关联的最大自适应部分MaxAPi相关联，并且每个编码块输出对应于与子场SFi相关联的子场码字的位的子场码位Bi。位Bi存储在子场存储器中。
更具体地，与子场SFn相关联的编码块接收来自解伽玛电路的视频电平和来自控制器200的与子场SFn相关联的值HSVn、LSVn、MaxAPn和FPn，并且输出子场码位Bn和要由随后编码块编码的剩余视频电平RVn。与子场SFi，i∈[2...n-1]相关联的编码块从控制器101接收剩余视频电平RVi+1和与子场SFi相关联的值HSVi、LSVi、MaxAPi和FPi，并输出子场码位Bi和要由随后编码块编码的剩余视频电平RVi。与子场SF1相关联的最后编码块接收剩余视频电平RV2和值HSV1、LSV1、MaxAP1和FP1，并输出子场码位B1。
与子场SFi，i ∈[2...n-1]相关联的编码块的可能的示意图在图7中示出。该图为实现第一实施例设计。其包括 -第一减法电路101i，用于从来自子场SFn的解伽玛电路的视频电平或子场SFi的剩余视频电平RVi减去值LSVi，其中i∈[2...n-1]； -第一比较器电路102i，用于比较由减法电路101i输出的视频电平和值零，并输出较高值， -第二比较器电路103i，用于比较由第一比较器电路102i输出的视频电平和对应于自适应部分APi的值MaxAPi，并输出较低值， -抖动块104i，用于利用值MaxAPi作为最大自适应部分，将抖动函数应用到所述视频电平或剩余电平RVi， -第三比较器电路105i，用于比较抖动视频电平和高切换值HSVi，并且当所述抖动视频电平等于或大于HSVi时，输出位Bi至“1”，位Bi是在子场存储器中存储的子场码位， -第一乘法电路106i，用于将位Bi和固定部分FPi相乘； -加法器电路107i，用于将由比较器电路103i输出的自适应部分APi与由乘法电路106i输出的视频电平相加，以及 -第二减法电路108i，用于从视频电平RVi+1减去加法器电路107i的输出值，结果值是要由随后编码块编码的剩余值。
与子场SF1相关联的编码块与其他的编码块稍有不同。该块的可能的示意图在图8示出。其仅包括 -抖动块1041，用于利用值MaxAP1作为最大自适应部分，将抖动函数应用到剩余电平RV2，以及 -比较器电路1051，用于将抖动视频电平与高切换值HSV1比较，并且当所述抖动视频电平等于或大于HSV1时，输出位B1至“1”；位B1存储在子场存储器中。
为了实现本发明的第二实施例，图7的框图被修改。该框图在图9示出。类似的元件具有类似的参考标号。其包括 -第一行存储器109i，用于将来自子场SFn的解伽玛电路的像素行的视频电平或子场SFi的剩余视频电平RVi延迟一行时段，其中i∈[2...n-1]； -第一减法电路101i，用于从由行存储器109i延迟的视频电平RVi减去值LSVi， -第一比较器电路102i，用于将由减法电路101i输出的视频电平与值零比较，并输出较高值， -第二比较器电路103i，用于将由第一比较器电路102i输出的视频电平与对应于自适应部分APi的值MaxAPi比较，并且输出较低值， -抖动块104i，用于利用值MaxAPi作为最大自适应部分，应用抖动函数到所述视频电平或剩余电平RVi， -第三比较器电路105i，用于比较抖动的视频电平和高切换值HSVi，并且当所述抖动视频电平等于或大于HSVi时，输出位Bi至“1”，该位Bi为在子场存储器中存储的子场码位， -负载评估电路111i，用于对子场SFi计算当前像素所属的像素行的负载loadi， -亮度增益估计电路112i，用于基于负载值loadi，估计所考虑的像素行的子场SFi的亮度增益Li， -第二行存储器113i，用于延迟位Bi一行时段，所述延迟的位被表示为B’i， -第一乘法电路106i，用于将位B’i与固定部分FPi相乘， -加法器电路107i，用于将由第二比较器103i输出的自适应部分APi与由乘法电路106i输出的视频电平相加， -第二乘法电路114i，用于将由加法器电路107i输出的视频电平与子场SFi的亮度增益Li相乘，以及 -第二减法电路108i，用于从行存储器109i中存储的视频电平减去乘法电路114i的输出值，结果值是要由随后编码块编码的剩余值。
与子场SF1相关联的编码块与图8所示的块相同。
该设备的不同行存储器可在一个单独的存储器中组合。这些分离的电路中的一些可集合在一起。此外，递归编码可被应用于仅对子场码字的有效位编码。这意味着这里所述的实施例被指定为示例，并且本领域技术人员可以实现保持在如由所附权利要求定义的本发明的范围内的本发明的其他实施例。
权利要求
1.一种用于将要由显示设备显示的画面的像素的视频电平编码为被称作子场码字的码字的方法，权重与子场码字的每位相关联，每位具有状态“开”或“关”，并且当其状态为“开”时使得在视频帧的被称作子场的私有时段期间发光，所述位的发光时段的持续时间与权重成比例，所述权重与所述位相关联，并且其中子场码字的各位从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位一个接一个地递归计算，
其特征在于，为了确定所述子场码字的位的状态，其包括步骤
-将第一阈值和第二阈值与所述位关联(S1)，所述第二阈值大于所述第一阈值，
-比较要由子场码字的所述位和随后各位编码的视频电平与第一和第二阈值，以及
-如果所述视频电平等于或低于第一阈值(S2)，则分配(S3)状态“关”给所述位，
-如果所述视频电平等于或大于第二阈值(S4)，则分配(S5)状态“开”给所述位，
-如果所述视频电平位于所述第一阈值和所述第二阈值(S6)之间，则根据预定准则分配(S7)状态“开”或“关”给所述位。
2.如权利要求1所述的方法，其中，根据预定准则，分配状态“开”给所述位的概率等于要由所述位和随后各位编码的视频电平和与所述位相关联的第一阈值之间的相对距离。
3.如权利要求2所述的方法，其中抖动用于导致所述概率。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述抖动对于子场码字的至少两位是不同的。
5.如权利要求1到4中的任一项所述的方法，其中要由要显示的画面的当前像素的子场码字的所述位和随后各位编码的视频电平等于要对所述当前像素编码的视频电平减去由所述子场码字的已经计算的各位编码的视频电平。
6.如权利要求1到4中的任一项所述的方法，其中要由要显示的画面的当前像素的子场码字的被称作当前位的所述位和随后各位编码的视频电平通过下述步骤确定
-在当前像素所属的像素行中计算具有处于“开”状态的、所述当前位之前的位的像素的数目，所述当前位之前的位被称作之前位；
-基于所述像素数目估计由所述之前位编码的视频电平；以及
-从要由子场码字的之前位和其随后各位编码的视频电平减去由所述之前位编码的所述视频电平。
7.一种用于将要由显示设备显示的画面的像素的视频电平编码为被称作子场码字的码字的设备，权重与子场码字的每位相关联，每位具有状态“开”或“关”，并且当其状态为“开”时使得在视频帧的被称作子场的私有时段期间发光，所述位的发光时段的持续时间与权重成比例，所述权重与所述位相关联，并且其中子场码字的各位从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位一个接一个地递归计算，其特征在于，为了确定所述子场码字的当前位的状态，该设备包括
-抖动部件，用于通过将抖动函数应用到要由子场码字的所述当前位和随后各位编码的视频电平，将第一阈值(MaxAPi)和第二阈值(HSVi)与所述位相关联(S1)，由此所述第二阈值(HSVi)大于所述第一阈值(MaxAPi)，
-第一比较器电路(105i)，用于将抖动视频电平与第二阈值(HSVi)比较，并且当所述抖动视频电平等于或大于所述第二阈值(HSVi)时，将状态开分配给所述位，
-第一减法电路(101i)，用于从要由子场码字的当前位和随后各位编码的视频电平减去第一阈值，
-第二比较器电路(102i)，用于将由第一减法电路(101i)输出的视频电平与零比较并输出较高的视频电平，
-第三比较器电路(103i)，用于将由第二比较器电路(102i)输出的视频电平与所述第二阈值和所述第一阈值(MaxAPi)之间的差比较，并且输出较低值(APi)，
-第一乘法电路(106i)，用于将与当前位的子场(SFi)相关联的固定部分值(FPi)与由所述第一比较器电路(105i)输出的位相乘，并且如果所述位的状态为开则输出所述固定部分值(FPi)，而如果所述位的状态为关则输出零，
-加法器电路(107i)，用于将由所述第三比较器电路(103i)输出的值(APi)与由所述第一乘法电路(106i)输出的视频电平相加，以及
-第二减法电路(108i)，用于从要由子场码字的当前位和随后各位编码的视频电平减去由所述加法器电路(107i)输出的值，并且提供要由子场码字的随后各位编码的视频电平。
8.如权利要求7所述的设备，其中为了计算要由子场码字的当前位之后的各位编码的当前像素的视频电平，其还包括
-第一行存储器(109i)，用于将要由当前位和随后各位编码的视频电平延迟一行时段；
-第一减法电路(101i)，用于从由所述第一行存储器(109i)延迟的视频电平减去所述第一阈值，所述第一减法电路(101i)应用到所述第一行存储器(109i)，
-负载评估电路(110i)，用于为与当前位(Bi)相关联的子场(SFi)计算当前像素所属的像素行的负载(loadi)，
-亮度增益估计电路(111i)，用于基于所述像素行的负载(loadi)，估计与所述像素行的当前位(Bi)相关联的子场(SFi)的亮度增益(Li)，
-第二行存储器(112i)，用于将由所述第一比较器电路(105i)输出的当前位(Bi)延迟一行时段，并且提供第一乘法电路，
-第一乘法电路(106i)，用于将与当前位相关联的固定部分值(FPi)与由所述第二行存储器(111i)延迟的位相乘，并且如果所述延迟的当前位的状态是开则输出所述固定部分值(FPi)，而如果所述延迟的当前位的状态为关则输出零，
-第二乘法电路(113i)，用于将由所述加法器电路(107i)输出的视频电平乘以由所述亮度增益估计电路(111i)输出的亮度增益(Li)，以及
-第二减法电路(108i)，用于从由所述第一行存储器(109i)延迟的视频电平减去由所述第二乘法电路(113i)输出的值，以提供要由子场码字的随后各位编码的视频电平。
全文摘要
本发明涉及用于在显示设备中将画面像素的视频电平编码为子场码字的方法和设备。本发明可以应用到用于显示视频画面的、利用脉宽调制PWM技术和子场的每个显示设备。子场码字的各位从具有最高有效权重的位到具有最低有效权重的位一个接一个地递归计算。根据本发明，为了确定子场码字的位的状态，第一阈值和第二阈值与所述位相关联，所述第二阈值大于所述第一阈值，并且要由子场码字中的该位和其随后各位编码的视频电平与第一和第二阈值比较。如果视频电平低于第一阈值，则状态“关”被分配给该位。如果视频电平高于第二阈值，则状态“开”被分配给该位，而如果视频电平位于第一和第二阈值之间，则状态“开”根据预定准则被分配给该位。
文档编号G09G3/20GK101329858SQ20081012530
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者锡德里克·西鲍尔特, 卡洛斯·科雷亚, 塞巴斯蒂安·维特布鲁赫 申请人:汤姆森特许公司