基于定向调制和抖动的帧速率转换装置及方法与流程

本发明一般涉及有源矩阵显示装置。更具体地，本发明涉及基于数字驱动信号的帧速率可转换的有源矩阵显示装置。

背景技术：

1、显示设备经常需要处理各种类型的视频内容和图像源以显示流畅和真实色彩的视频。一般来说，有源矩阵显示设备包含像素，且每一像素包含驱动器电路，所述驱动器电路包括例如晶体管等开关元件和例如电容器等存储元件，用于主动地寻址像素并维持像素状态。通常，由栅极驱动器经由多条扫描线逐行选择像素，且接着由源极驱动器经由相应的数据线控制选定行处的每一像素发光来显示图像。

2、有源矩阵显示装置可利用模拟或数字驱动信号来驱动。在模拟方法中，利用例如驱动信号的电压或电流电平等模拟信号控制像素的亮度，而在数字方法中，利用驱动信号的脉冲宽度控制像素的亮度。数字方法比模拟方法更为普及，因为数字方法可直接将数字视频信号用于像素驱动，因此需要相对简单的驱动器电路且功率消耗较小。数字方法还具有较好的亮度均匀度，因为显示质量对像素驱动器电路中的晶体管的电流-电压特性的变化不太敏感。

3、在数字调制方法中，每一像素的图像帧划分成若干子帧，每一子帧对应于要显示的数字图像数据中的一个位元。子帧可具有不同持续时间，根据要分别表示的位元的位置且基于如下规则对所述不同持续时间进行加权：子帧表示的有效位元越高，则子帧持续时间越长。

4、对于每一子帧，每一行像素会被扫描某一扫描时间。接着控制被扫描行的像素以固定亮度(接通)或零亮度(关断)发光以分别表示逻辑值“1”或“0”且在子帧持续时间内保持该状态。如此，可借助于在每一帧内像素被接通的保持时间的合计来实现2k个层级的灰度级。

5、常规上，在每一子帧中循序地扫描扫描线，且子帧以升序/降序循序地布置并周期性地重复。然而，为了实现高分辨率或动态范围，扫描速度可能不够高而使得在下一帧开始之前无法完成扫描。如果当前帧的扫描时间比最后一个子帧的周期长且溢出到下一帧的第一子帧中，则在下一帧的第一子帧期间有两条扫描线同时在操作中。

6、因此在有限的显示能力下，显示设备需要在色深和帧速率之间取得良好的平衡，才能达到最佳的显示质量。例如，在60hz帧速率下具有24位色深的标准配置足以满足大多数一般应用的显示设备，亦可以更高的帧速率(例如120hz)显示快速移动的物体以避免运动模糊，但会导致较低的色深(例如，12位)。色深的减少可能会导致不准确的颜色呈现。例如，当最初以24位色深显示的图像(如图1a所示)以9位色深显示时，在某些区域会产生明显的色带(如图1b所示)。因此，会希望显示设备能够支持高于其标准配置的帧速率的同时不会出现可观察到的颜色深度下降。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了基于定向调制和抖动的帧速率转换装置，所述帧速率转换装置包括定向微分调制生成器，其被配置为接收表示输入像素颜色的颜色分量的多个输入颜色数据、多个同步信号和控制信号并针对所述多个输入颜色数据分别生成多个调制数据；以及多个抖动模块，其被配置为针对每个输入颜色数据执行k位抖动以将相应输入颜色转换为每个分量具有k位色深的相应输出颜色，其中k为等于或大于1的整数。

2、根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于显示的动态运动检测方法，包括检测视频的运动内容并产生运动检测信号，并基于所述运动检测信号产生用于控制所述视频的显示颜色深度的控制信号。如果所述运动检测信号表示所述视频包含明显的运动内容，则所述显示设备以比标准配置较高的帧速率和较低的色深显示所述视频；以及如果所述运动检测信号表示表示所述视频是相对静态的，则所述显示设备以比标准配置较低的帧速率和较高的色深显示该视频。

3、通过在对每个输入颜色数据执行k位抖动转换之前应用定向调制以生成具有每个分量k位颜色深度的输出颜色数据，显示设备可以支持高于其标准配置的帧速率，而不会出现可观察到的颜色深度下降。如图1c所示，通过实施本发明提供的帧速率转换方法，即使将图像的色深从24位降低到9位，也不会出现因色深降低而导致的色带。此外，通过促进显示设备根据视频的运动内容动态转换其显示输出格式，可以进一步优化显示质量。

技术特征：

1.一种基于定向调制和抖动的帧速率转换装置，包括：

2.根据权利要求1的帧速率转换装置，其中所述定向微分调制生成器还可以被配置为：

3.根据权利要求2的帧速率转换装置，其中所述调制阈值设置为输入像素颜色分量最大值的一半。

4.根据权利要求3的帧速率转换装置，其中所述微分调制在调制周期上跨越图像帧序列使用微分调制数据序列执行。

5.根据权利要求4的帧速率转换装置，其中在所述调制周期内第i帧中得到的颜色分量的调制数据可由下式给出：

6.根据权利要求5的帧速率转换装置，其中所述微分调制值序列di的和等于0。

7.根据权利要求6的帧速率转换装置，其中所述抖动引擎还被配置为分别基于跨越n个帧所获得的调制数据确定输出像素颜色分量的n个色阶。

8.根据权利要求7的帧速率转换装置，其中所述基于在第i帧中获得的调制数据xmi的输出像素颜色分量的色阶可以用下式给出的算法确定：

9.根据权利要求6的帧速率转换装置，其中抖动引擎还被配置为

10.一种帧速率可转换的有源矩阵显示装置，包括根据权利要求1所述的基于抖动和定向调制的帧速率转换装置。

11.一种基于定向调制和抖动的帧速率转换方法，包括：

12.根据权利要11的帧速率转换方法，还包括：

13.根据权利要求12的帧速率转换方法，其中所述调制阈值设置为输入像素颜色分量最大值的一半。

14.根据权利要求13的帧速率转换方法，其中所述微分调制在调制周期上跨越图像帧序列使用微分调制数据序列执行。

15.根据权利要求14的帧速率转换方法，其中在所述调制周期内第i帧中得到的颜色分量的调制数据可由下式给出：

16.根据权利要求15的帧速率转换方法，其中所述微分调制值序列di的和等于0。

17.根据权利要求16的帧速率转换方法，还包括由所述抖动引擎分别基于跨越n个帧所获得的调制数据确定输出像素颜色分量的n个色阶。

18.根据权利要求17的帧速率转换方法，其中所述基于在第i帧中获得的调制数据xmi的输出像素颜色分量的色阶可以用下式给出的算法确定：

19.根据权利要求18的帧速率转换方法，还包括：

技术总结
本发明提供一种基于定向调制和抖动的帧速率转换装置，所述帧速率转换装置包括定向微分调制生成器，其被配置为接收表示输入像素颜色的颜色分量的多个输入颜色数据、多个同步信号和控制信号并针对所述多个输入颜色数据分别生成多个调制数据；以及多个抖动模块，其被配置为针对每个输入颜色数据执行K位抖动以将相应输入颜色转换为每个分量具有K位色深的相应输出颜色，其中K为等于或大于1的整数。本发明使得显示设备可以支持高于其标准配置的帧速率，而不会出现可观察到的颜色深度下降。

技术研发人员：陈永志,李志伟,吴伟汉,庄振荣
受保护的技术使用者：晶门科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12