處理等離子顯示板灰度級的方法以及使用該方法的裝置的製作方法
2023-06-06 16:16:01
專利名稱：處理等離子顯示板灰度級的方法以及使用該方法的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及等離子顯示板，更具體地說，涉及等離子顯示板的視頻數據處理方法，可使其誤差擴散噪聲最小化而增強灰度級的表現力。
背景技術：
近來，可易於生產成大尺寸的顯示板的等離子顯示板(下面稱為PDP)作為平板顯示設備已引起廣泛關注。通過根據數字視頻數據控制每個像素的氣體放電周期，PDP適於顯示圖像。如圖1所示，具有代表性的PDP是一種具有三個電極並由AC電壓的驅動的PDP。
圖1所示為傳統的PDP的放電單元的結構的透視圖。
參照圖1，AC型PDP的放電單元包括在上基底10的底部形成的一對維持電極12A、12B，和在下基底18的頂部形成的數據電極20。
一對維持電極12A、12B的每一個包括透明電極和金屬電極的雙層結構。該對維持電極12A、12B包括主要用於提供編址放電的掃描信號和維持放電的維持信號的掃描電極12A，以及主要用於提供維持信號並與掃描電極12A輪流工作的維持電極12B。與該對維持電極12A、12B形成交叉的數據電極20為編址放電提供數據信號。
上介電層14和保護薄膜16疊加覆蓋在其上形成有該對維持電極12A、12B的上基底10上。下介電層22在其上形成有數據電極20的下基底18上形成。上介電層14和下介電層22用於積聚放電所產生的電荷。保護薄膜16用於防止上介電層14被噴濺的等離子粒子損壞，並提高放電時二級電極的發射效率。介電層14、22和保護薄膜16使得外加的驅動電壓較低。
在形成下介電層22的下基底18上形成分隔肋24。下介電層22和分隔肋24上形成磷光層26。分隔肋24用於分隔放電空間並防止氣體放電所產生的紫外線洩漏到相鄰的放電空間。磷光層26被氣體放電所產生的紫外線激發發光，發出紅(下面稱為R)、綠(下面稱為G)、藍(下面稱為B)的可見光。另外，用於氣體放電的惰性氣體被注入到放電空間。
通過數據電極20和掃描電極12A的編址放電選擇放電單元。所選擇的放電單元通過一對維持電極12A、12B的維持放電維持其放電。另外，放電單元利用在維持放電所產生的紫外線照射磷光層26，以致於磷光層26產生R、G、B可見光。在這種情況下，放電單元通過按照視頻數據控制維持放電周期，即持續放電的次數得到顯示圖像所必要的灰度級。另外，塗有R、G、B磷光層26的三种放電單元被組合以實現一個像素的色彩。
一種典型的驅動該PDP的方法是ADS(編址和顯示分離)驅動方法，其中PDP以分成編址周期和顯示周期，即維持周期而被驅動。
圖2所示為現有技術中包括在一個幀中的子域的構成。
在ADS驅動方法中，如圖2所示，一幀1F被分成分別對應於視頻數據的位的多個子域SF1至SF8。子域SF1至SF8中的每個再被分為初始化放電單元的復位周期RPD、選擇放電單元的編址周期APD以及維持所選擇的放電單元的放電的維持周期SPD。
此時，在維持周期SPD中，分配給子域SF1至SF8不同的權值，並根據視頻數據將維持周期SPD組合。因此，PDP實現相應的灰度級。另外，PDP利用誤差擴散方法等增強灰度級的表現力。
誤差擴散方法包括利用佛洛伊德-斯坦貝格(Floyd-Steinberg)誤差擴散過濾等計算數字視頻數據的量化誤差數據，以及擴散所計算的誤差數據到被賦予不同的權值的相鄰的像素。
圖3為說明現有技術中的誤差擴散方法的圖表。
如圖3所示，在誤差擴散方法中，若對當前像素P5進行誤差擴散操作，通過分配權值1/16給與像素P5相鄰的像素P1、分配權值5/16給像素P2、分配權值3/16給像素P3以及分配權值7/16給像素P4，分別計算像素P1至P4的誤差擴散係數值。之後，若計算所得的誤差擴散係數值，找到被加到當前像素P5值的進位進位信號(carrysignal)。這樣，通過將該進位進位信號加到當前像素P5值，得到當前像素值。
然而，這種誤差擴散方法，由於相鄰像素的誤差擴散係數(即權值)對於每線每幀都是恆定設置並重複的，會有出現誤差擴散樣式(error diffusion pattern)的問題。
此外，當僅採用現有的誤差擴散方法，視頻數據的灰度級的表現力會受到限制。
發明內容
鑑於此，本發明的目的是至少解決背景技術中的問題和缺點。
本發明的目的是提供可使其誤差擴散噪聲最小化同時增強顯示裝置的灰度級表現力的灰度級的處理方法及裝置。
為了實現上述目的，本發明提供的顯示設備的視頻數據處理方法，包括步驟對視頻數據進行隨機的誤差擴散操作，並對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
根據本發明，提供一種視頻數據處理裝置，包括對視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，以及對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
根據本發明的實施例，提供一種顯示裝置的灰度級處理方法，包括利用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機的誤差擴散操作，以及利用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作的步驟。
根據本發明的實施例，提供顯示裝置的灰度級處理裝置，包括利用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，以及利用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作的抖動單元。
根據本發明的另一實施例，提供一種通過誤差擴散方法和抖動方法減少視頻數據的比特數的等離子顯示板的視頻數據處理方法，包括步驟利用各從與相應的像素相鄰的像素計算的誤差變換係數及隨機誤差擴散係數值對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作，以及利用基於每個灰度級和每幀而劃分的多個抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
根據本發明的另一實施例，提供一種通過誤差擴散方法和抖動方法減少視頻數據的顯示設備的視頻數據處理裝置，包括利用從與相應的像素相鄰的像素計算的誤差變換係數和隨機誤差擴散係數對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，以及利用基於每個灰度級和每幀而劃分的多個抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
本發明的優點在於其還可增強灰度級的表現力並可使誤差擴散噪聲最小化。
本發明將參照附圖進行詳細說明，附圖中，相似的附圖標記指代相似的元件。
圖1為傳統PDP的放電單元結構的示意圖；圖2所示為現有技術的包含在一個幀中的子域的構成；圖3為解釋現有技術中誤差擴散的方法的圖表；圖4為根據本發明在PDP中處理灰度級的裝置的示意框圖；圖5為根據本發明一個實施例的誤差擴散和抖動單元的詳細框圖；
圖6為圖4所示的伽馬校正單元輸出的視頻數據的比特構成的圖表；圖7為解釋圖5所示的隨機誤差擴散單元中隨機誤差擴散方法的圖表；圖8為圖5所示的隨機抖動單元的電路圖；圖9為圖8的抖動掩膜表中存儲的抖動掩模圖的視圖；圖10為解釋通過圖4的誤差擴散和抖動單元增強灰度級表現力的視圖；圖11為根據本發明另一實施例在PDP中處理視頻數據的裝置的示意框圖；圖12為圖11所示的誤差擴散和抖動單元的結構的示意框圖；圖13為解釋圖12的隨機誤差擴散單元的隨機誤差擴散方法的視圖；圖14為圖11所示抖動單元的詳細電路圖；圖15為存儲在圖14的顫動掩膜表中的一個單元部件中的抖動掩模圖的視圖；以及圖16為解釋灰度級表現力被圖11所示的誤差擴散和抖動單元增強的視圖。
具體實施例方式
本發明的優選實施例將結合附圖被更詳細的說明。
根據本發明，提供一種在顯示設備中處理視頻數據的方法，包括以下步驟對視頻數據進行隨機誤差擴散操作，以及對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
根據本發明，提供一種處理視頻數據的裝置，包括對視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，和對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
根據本發明的一個實施例，提供一種在顯示設備中處理灰度級的方法，包括以下步驟使用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作，以及使用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，視頻數據是給定比特的整數部分經反向伽馬校正並作為給定比特的整數部分和給定比特的小數部分輸出的數據。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，給定比特的小數部分中的若干高位比特用於隨機抖動操作，而給定比特的小數部分中的若干低位比特用於隨機誤差擴散操作。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，進行隨機誤差擴散操作的步驟包括將預定的不同權值被分別分配給視頻數據相鄰像素的誤差擴散值的誤差擴散係數值、當前像素值和第一隨機係數值相加，從而產生一個進位信號，並且將產生的用於當前像素的進位信號添加到若干高位比特的步驟。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，對於視頻數據的各個像素以相同的方式進行該步驟。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，進行隨機抖動操作的步驟包括選擇對應於進位信號被反映的視頻數據的灰度級值的抖動掩模圖；對第二隨機係數值和所選的抖動掩模圖的抖動值進行XOR(異或)操作；並且將已異或的值加到進位信號被反映的視頻數據的灰度級值。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，根據垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號的組合輸出所選的抖動掩模圖的抖動值。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理視頻數據的方法中，該抖動掩模圖對於每一灰度級和每一幀被設置。
根據本發明的一個實施例，提供一種在顯示設備中處理灰度級的裝置，包括使用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，和使用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作的隨機抖動單元。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置還包括對視頻數據的整數部分進行反向伽馬校正操作作為給定比特的整數部分和給定比特的小數部分的伽馬校正單元。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，給定比特的小數部分由若干高位比特和若干低位比特組成，其中若干高位比特用於隨機抖動操作，而若干低位比特用於隨機誤差擴散操作。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，該裝置還包括產生隨機係數值的隨機產生單元，其中該隨機係數值被提供到隨機誤差擴散單元和隨機抖動單元。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，隨機誤差擴散單元將其中預定的不同權值被分別分配給視頻數據相鄰像素的誤差擴散值的誤差擴散係數值、當前像素值以及第一隨機係數值相加，從而產生一個進位信號，並且將產生的用於當前像素的進位信號添加到若干高位比特。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，隨機抖動單元包括選擇對應進位信號被反映的視頻數據的灰度級值的抖動掩模圖的抖動掩膜表；對第二隨機係數值和所選的抖動掩模圖的抖動值進行異或操作的異或(XOR)門；以及將已異或的值加到進位信號被反映的視頻數據的灰度級值的加法器。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，根據垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號的組合輸出所選的抖動掩模圖的抖動值。
根據本發明的一個實施例，在顯示設備中處理灰度級的裝置中，抖動掩模圖對於每一灰度級和每一幀設置。
根據本發明的另一實施例，提供一種在等離子顯示板中處理視頻數據的方法，其中視頻數據的比特數通過誤差擴散方法和抖動方法被減少，該方法包括以下步驟使用各從相應像素的相鄰像素計算得出的誤差變換係數和一個隨機誤差擴散係數，對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作；並且使用多個根據每一灰度級和每一幀劃分的抖動掩模圖，對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，輸入的視頻數據是反向伽馬校正的視頻數據。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，進行隨機誤差擴散操作的步驟包括將輸入視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值到相鄰像素的數據而計算得出的誤差擴散係數和隨機誤差擴散係數相加以產生進位信號；並且將進位信號添加到輸入視頻數據的其餘的高位比特的步驟。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，進行隨機誤差擴散操作的步驟包括將輸入視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值到相鄰像素的數據而計算得出的誤差擴散係數和替代任意一個誤差擴散係數的隨機擴散係數相加，以產生進位信號；並且將進位信號添加到輸入視頻數據的其餘的高位比特的步驟。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，進行抖動操作的步驟包括以下步驟使用若干隨機誤差擴散的視頻數據的低位比特，在多個抖動掩模圖中選擇相應灰度級的抖動掩模圖；在所選的抖動掩模圖中，選擇對應隨機誤差擴散的視頻數據的位置的抖動值；並且將所選的抖動值添加到其餘的若干隨機誤差擴散的視頻數據的高位比特。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，選擇抖動值的步驟包括對外部輸入的垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號計數；並且使用計數的信號選擇對應於隨機誤差擴散的視頻數據的位置的步驟。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，選擇抖動值的步驟包括使用垂直同步信號的計數的信號，在切換(toggling)抖動掩模圖時，選擇不同幀的相應灰度級的抖動掩模圖的步驟。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，在多個抖動掩模圖中對應相同灰度級和幀的抖動掩模圖按照紅、綠、藍像素而不同。
根據本發明的另一實施例，在等離子顯示板中處理視頻數據的方法中，在用於進行隨機誤差擴散操作步驟的視頻數據中的比特是用於進行抖動操作的比特的低位比特。
根據本發明的另一實施例，提供一種處理顯示設備的視頻數據的裝置，其中視頻數據的比特數通過誤差擴散方法和抖動方法被減少，該裝置包括使用由相應像素相鄰的像素計算出的誤差變換係數和隨機誤差擴散係數，對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元，和使用多個在每一灰度級和每一幀基礎上劃分的抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，該裝置還包括一個對輸入視頻數據進行反向伽馬校正操作的反向伽馬校正單元。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，隨機誤差擴散單元將輸入視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值到相鄰像素的數據得出的誤差擴散係數和隨機誤差擴散係數相加以產生進位信號；並且將進位信號加到輸入視頻數據的其餘的高位比特。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，隨機誤差擴散單元將輸入視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值加到相鄰像素的數據得出的誤差擴散係數和代替任意一個誤差擴散係數的隨機擴散係數相加，以產生進位信號；並且將進位信號加到輸入視頻數據的其餘的高位比特。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，抖動單元包括存儲多個抖動掩模圖並在存儲的抖動掩模圖中選擇對應於隨機誤差擴散的視頻數據的抖動值的抖動掩膜表；指示抖動掩膜表與隨機誤差擴散的視頻數據對應的位置的掩膜控制單元；以及將抖動值加到隨機誤差擴散的視頻數據並輸出累加的抖動值的加法器。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，掩膜控制單元對來自外部的垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號計數，並且使用計數的信號選擇對應隨機誤差擴散的視頻數據的位置。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，使用垂直同步信號的計數的信號，掩膜控制單元在切換(toggling)抖動掩模圖的同時選擇不同幀的相應灰度級的抖動掩模圖。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，抖動掩膜表屬於相同灰度級和幀，並且還包括按照紅、綠、藍像素不同的抖動掩模圖。
根據本發明的另一實施例，在處理顯示設備的視頻數據的裝置中，在用於隨機誤差擴散單元的視頻數據中的比特是用於抖動單元的比特的低位比特。
圖4為根據本發明的處理PDP中灰度級的裝置的示意框圖。
參照圖4，該裝置包括連接在視頻數據的輸入線和PDP38之間的伽馬校正單元30，誤差擴散和抖動單元32，子域映射單元34和數據驅動單元36。
伽馬校正的數字視頻數據輸入到伽馬校正單元30以便它們適應陰極射線管(CRT)的外部亮度特性，也就是，分別提供給各像素的像素值。該伽馬校正單元30對接收的像素值進行反向伽馬校正操作以便像素值的亮度特性具有線性。
例如，使用預定的查表法(LUT)伽馬校正單元30能夠輸出對應輸入的像素值的反向伽馬校正像素值，以便依據像素值變化的亮度特性與2.2伽馬曲線一致。這樣，伽馬校正單元30輸出的每一像素值包括整數部分和小數部分。例如，如圖6所示，如果8位的像素值被接收，伽馬校正單元30輸出一個由8位整數部分和8位小數部分組成的16位的反向伽馬校正像素值。這時，該8位的小數部分包括用於隨機誤差擴散的若干高位比特和用於隨機抖動的若干低位比特。如果灰度級表現力要被增強，那麼更多的高位比特和低位比特能夠被使用。
誤差擴散和抖動單元32通過誤差擴散和抖動，校正從伽馬校正單元30接收的像素值，並且輸出比特數被減少但是灰度級表現力被增強的像素值。也就是說，誤差擴散和抖動單元32使用第一隨機係數值對反向伽馬校正像素值進行誤差擴散操作，並且也使用第二隨機係數值對誤差擴散的像素值進行抖動操作。這時，如果使用第一隨機係數值對反向伽馬校正像素值進行誤差擴散，那麼特定的進位信號被產生。該產生的進位信號被加到視頻數據小數部分的若干高位比特，然後被抖動。
這樣，通過在誤差擴散和抖動操作中加上隨機係數值，，故能夠防止由於恆定的誤差擴散係數導致的誤差擴散樣式(error diffusionpattern)的發生。另外，使用用於抖動操作的比特的低位比特，該誤差擴散和抖動單元32進行隨機誤差擴散操作。因此，抖動樣式(dithering pattern)之間的步驟被細分並且因此能夠表現更多的灰度級。將在後文中對誤差擴散和抖動單元32進行詳細說明。
子域映射單元34將從誤差擴散和抖動單元32接收的像素值映射到預定的子域樣式中。
數據驅動單元36獲取根據子域映射單元34中的子域樣式在每一比特基礎上被分類的數據，並且在每一水平線被驅動的周期將獲取的一條線的數據提供給PDP38的尋址電極線。
PDP38包括尋址電極線，和在其間的放電空間與尋址電極線相對的維持電極線對。另外，每一具有對應子像素的放電空間的單元形成在尋址電極線和維持電極線對的各交叉點上。在每一子域的尋址周期中，只要維持電極線對中的掃描電極線被驅動，該PDP38根據數據驅動單元36提供到尋址電極線的數據用尋址放電選擇將要接通的單元。
另外，PDP38在每個子域的維持周期通過使維持電極線對被驅動，合所選擇的單元維持放電。在這種情況下，構成一幀的子域數降低得和由誤差擴散和抖動單元32減少的視頻數據的比特數一樣多。由於編址周期可充分地保證，該PDP38可用單掃描方法驅動。
圖5為根據本發明的實施例的誤差擴散和抖動單元的詳細框圖。圖6為從圖4所示的伽馬校正單元輸出的視頻數據的比特構成的示意圖。
參照圖5，誤差擴散和抖動單元32包括隨機產生單元43、隨機誤差擴散單元40以及隨機抖動單元50。
隨機產生單元43產生特定的隨機係數值R1、R2並將這些值提供給隨機誤差擴散單元40和隨機抖動單元50。這些隨機係數值R1、R2分別用於隨機誤差擴散操作和抖動操作。
通過將誤差擴散係數值、當前像素值與隨機係數值相加，隨機誤差擴散單元40生成一個進位信號，其中誤差擴散係數值是通過將預定的不同權值賦值給從伽瑪校正單元30接收的視頻數據而獲得的。
圖7為說明在如圖5所示的隨機誤差擴散單元中的隨機誤差擴散方法的圖表。
參見圖7，來自與當前像素D鄰近的像素A和像素B的當前像素D的進位值以及來自與像素E鄰近的像素A和像素C的像素E的進位值可以表示在下列等式中。
E.D進位ch1(D)＝Random coff.a+A×7+B×5+ch1_cur_errE.D進位ch2(E)＝Random coff.b+A×7+C×5+ch2_cur_err(其中，Random coff.a和Random coff.b表示由隨機生成單元43生成的隨機係數值R1，A、B和C分別表示像素A、B和C的隨機誤差擴散值，ch1_cur_err和ch2_cur_err分別表示像素D和像素E的當前像素值)。
如等式中所表示的，進位信號是通過將不同權值賦值給鄰近的當前誤差擴散值而計算出的誤差擴散係數值、由隨機生成單元生成的隨機係數值R1與當前像素值相加而生成。
例如，如等式1中所示，在像素D的隨機誤差擴散值中，權值7被賦值給其鄰近像素A的小數部分的低5比特，權值5被賦值給其鄰近像素B的小數部分的低5比特。因此，通過將從隨機生成單元輸出的隨機係數值R1與像素D的像素值相加而求出所賦的這些值。此時，低5比特的最高有效位(LSB)生成進位信號「0」或「1」。生成的進位信號被加到像素D的小數部分的高3比特，從而總共11比特(整數部分8比特+小數部分3比特)的隨機誤差擴散值被輸出到隨機抖動單元50。
隨機抖動單元50通過抖動掩模圖抖動從隨機誤差擴散單元40接收的隨機誤差擴散值，然後將比特數減少的像素值輸出到子域映射單元34。
圖8為表示如圖5所示的隨機抖動單元的電路圖。
參見圖8，隨機抖動單元50包括一個抖動掩模控制單元52、一個抖動掩模表54、一個XOR門56和一個加法器58。
抖動掩模表54按照各灰度級和各幀存儲不同的抖動掩模圖。此時，如上所述，隨機生成單元43生成特定的隨機係數值R1、R2並將值提供給隨機誤差擴散單元40和隨機抖動單元50。這些隨機係數值R1、R2分別用於隨機誤差擴散操作和抖動操作。
圖9為表示存儲在如圖8的抖動掩模表中的抖動掩模圖的視圖。
參見圖9，具有4×4單元(子像素)尺寸的抖動掩模圖通過比如對應於隨機誤差擴散值的小數部分的高3比特的0到7/8的灰度級而劃分。8抖動掩模圖通過四個幀1F到4F劃分。因此，共有32抖動掩模圖存儲在抖動掩模表54中。在幀2和3中被設定為「0」或「1」的抖動掩模圖沒有在圖8中示出。但，需要說明的是，甚至在幀2和3中，抖動掩模圖可以以與幀1和4中相同的方式設定為「0」或「1」。
由圖9可見，在0、1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8和7/8灰度級的抖動掩模圖中設定為抖動值「1」的單元的數目以0、2、4、6、8、10、12和14的順序增加。還可獲知，四個幀1F到4F設定為抖動值「1」的單元的位置是不同的。在各抖動掩模圖中，如果需要，「1」的位置可由設計者改變。因此，根據按照這一抖動掩模圖，在空間和時間上控制對應於抖動值「1」的接通單元(on-cell)的位置是可能的。而且，由於抖動值「1」的位置可通過抖動掩模圖中的灰度級和幀改變，所以由恆定抖動掩模圖的重複造成的比如格柵噪音(gratingnoise)的誤差擴散噪音(error diffusion noise)可以減小。另外，抖動掩模表54可以通過R(紅)、G(綠)和B(藍)像素存儲不同抖動掩模圖，以進一步減小因抖動掩模圖造成的噪音。
存儲抖動掩模圖的抖動掩模表54從隨機誤差擴散單元40接收隨機誤差擴散值，比如11比特(整數部分8比特+小數部分3比特)的像素值中的小數部分的高3比特，並選擇高3比特灰度級對應的抖動掩模圖。
換言之，抖動掩模表54從如圖9所示的抖動掩模圖選擇與接收的低3比特相應的灰度級的抖動掩模圖。然後，抖動掩模表54從選擇的灰度級的抖動掩模圖中選擇掩模控制單元52指示的幀及單元的位置相應的抖動值D，並接著將抖動值D輸出到XOR門56。同時，XOR門56從隨機生成單元接收第二隨機係數值R2。
抖動掩模控制單元52對從外部控制器(未示出)接收的垂直同步信號V進行計數，以指示四個幀1F到4F的相應幀，對水平同步信號H和像素時鐘信號P進行計數，以指示在相應幀內的水平線和垂直線，即單元位置。
XOR門56對從抖動掩模表54接收的抖動掩模圖和從隨機生成單元43接收的第二隨機係數值R2執行XOR操作，然後將結果輸出到加法器58。
眾眾所周知，在XOR操作中，如果輸入值不同，則輸出值「1」，如果輸入值相同，則輸出值「0」。
加法器58將從XOR門56接收的輸出值加到從隨機誤差擴散單元40接收的隨機誤差擴散值，然後將相加值提供給子域映射單元34。
如前所述，根據本發明的顯示裝置中處理灰度級的方法和裝置，隨機誤差擴散單元40和隨機抖動單元50對通過反伽瑪校正而從8比特擴展到16比特的像素值分別執行隨機誤差擴散操作和隨機抖動操作。因此，由於隨機誤差擴散值被隨機輸出，所以比如按照誤差擴散變化的樣式的噪音可以被去除。
進一步說，根據本發明的在顯示裝置中處理灰度級的方法和裝置，通過隨機抖動單元50的抖動，利用如圖9所示的抖動掩模圖而將基本灰度級之間的灰度級細分，可以表現的灰度級的數目可以增加。通過如圖9所示的抖動掩模圖一樣在空間和時間中被多樣地分布的數據1的組合，這變得可行。比如，在本發明中，基本256灰度級可以利用通過誤差擴散和抖動操作產生的8比特像素值而實現。如圖10所示，如果8灰度級通過抖動操作實現而32灰度級通過隨機誤差擴散單元操作實現，那麼總216灰度級可以被表現。
圖11為表示根據本發明的另一個實施例在PDP中處理視頻數據的裝置的示意圖。
參見圖11，根據本發明的另一個實施例的裝置包括被連接在視頻數據輸入線路和PDP68之間的一個伽瑪校正單元60、一個誤差擴散和抖動單元62、一個子域映射單元64和一個數據驅動單元66。可以看出，圖11的裝置與圖4的相同。
但，與圖4不同，圖11的誤差擴散和抖動單元62通過利用抖動掩模圖的誤差擴散操作和抖動操作對從伽瑪校正單元60接收的像素數據進行校正，然後輸出灰度級表現力提高而比特數減少的像素數據。在這種情況下，誤差擴散和抖動單元62將防止恆定誤差擴散係數造成的誤差擴散樣式的發生的隨機誤差擴散係數(後文表示為-ED係數)加到誤差擴散操作。另外，誤差擴散和抖動單元62可以通過利用用於抖動操作的比特的低位比特執行隨機誤差擴散操作而細分抖動樣式之間的步驟。從而，可以表示更多灰度級。對誤差擴散和抖動單元62的詳細描述將在後面給出。
除了誤差擴散和抖動單元62之外，圖11所示的裝置的結構與圖4的都相同。因此，為避免冗餘，對其餘組件的詳細描述將不再給出。
圖12表示圖11所示的誤差擴散和抖動單元的結構的簡略框圖。圖13為說明如圖12所示的隨機誤差擴散單元的隨機誤差擴散方法的視圖。
參見圖12，誤差擴散和抖動單元62包括一個隨機誤差擴散單元70和一個抖動單元80。隨機誤差擴散單元70對從伽瑪校正單元60接收的視頻數據以及通過誤差擴散過濾計算的鄰近像素的誤差擴散係數執行誤差擴散操作，然後輸出比特數減少的像素數據。在這種情況下，隨機誤差擴散單元70將防止因恆定誤差擴散係數造成的誤差擴散樣式的發生的R-ED係數加到誤差擴散操作。為此，隨機誤差擴散單元70包括一個誤差擴散過濾器和一個連接到誤差擴散過濾器的R-ED係數生成器。
例如，如圖13所示，在執行對當前像素P5的誤差擴散操作的情況下，通過將1/16權值賦值給鄰近像素P5的像素P1的某些小數部分(8比特小數部分的低5比特)，將5/16的權值賦值給像素P2的某些小數部分，將3/16的權值賦值給像素P3的某些小數部分以及將7/16的權值賦值給像素P4的某些小數部分，誤差擴散過濾器計算各像素P1到P4的誤差擴散係數。然後，誤差擴散過濾器通過將從R-ED係數生成器接收的R-ED係數R加到計算的誤差擴散係數，或者將計算的誤差擴散係數值的任何一個替換為從R-ED係數生成器接收的R-ED係數R，然後將R-ED係數R加到當前像素P5數據的某些小數部分(小數部分的低5比特)而生成第一進位信號「0」或「1」。進而，誤差擴散過濾器將第一進位信號加到當前像素數據的其餘比特(整數部分8比特+小數部分3比特)以生成11比特像素數據。
抖動單元80通過抖動掩模圖抖動從隨機誤差擴散單元70接收的像素數據，然後將比特數減少的像素數據輸出到子域映射單元34。
圖14為表示如圖11所示的抖動單元的詳細電路圖。
參見圖14，抖動單元80包括一個連接到一個抖動掩模控制單元82和隨機誤差擴散單元80的輸出線的抖動掩模表84，和一個連接到抖動掩模表84與隨機誤差擴散單元80的輸出線的加法器86。
抖動掩模表84按照每一灰度級和每一幀存儲不同的抖動掩模圖。
圖15為表示存儲在如圖14所示的抖動掩模表中的單元中的抖動掩模圖的視圖。
參見圖15，具有4×4子像素尺寸的抖動掩模圖以比如對應於像素數據的低3比特的0到7/8的灰度級而劃分。8抖動掩模圖的每一個由四個幀1F到4F劃分。因此，抖動掩模表84共存儲32抖動掩模圖。由圖15可見，在0，1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8和7/8灰度級的抖動掩模圖中設定為抖動值「1」的單元的數目以0、2、4、6、8、10、12和14的順序增加。還可獲知，按照四個幀1F到4F，設定為抖動值「1」的單元的位置是不同的。在各抖動掩模圖中，如果需要，「1」的位置可由設計者改變。因此，按照這一抖動掩模圖在空間和時間上控制對應於抖動值「1」接通單元的位置是可能的。而且，由於抖動值「1」的位置在抖動掩模圖中通過灰度級和通過幀改變，所以由恆定抖動掩模圖的重複造成的比如格柵噪音的誤差擴散噪音可以減小。另外，抖動掩模表54可以通過R(紅)、G(綠)和B(藍)像素存儲不同抖動掩模圖，以進一步減小因抖動掩模圖造成的噪音。
存儲抖動掩模圖的抖動掩模表84從隨機誤差擴散單元80接收隨機誤差擴散值，比如11比特(整數部分8比特+小數部分3比特)的像素值中的小數部分的高3比特，並選擇高3比特灰度級對應的抖動掩模圖。然後，抖動掩模表84選擇與從如圖15所示的抖動掩模圖接收的低3比特相應的灰度級的抖動掩模圖。接著，抖動掩模表84從選擇的灰度級的抖動掩模圖中選擇與掩模控制單元82指示的單元的幀及位置相應的抖動值D2，並接著將選擇的抖動值D2輸出到加法器86。
為此，抖動掩模控制單元82對從外部控制器(未示出)接收的垂直同步信號V進行計數，以指示四個幀1F到4F中的相應幀，對水平同步信號H和像素時鐘信號P進行計數，以指示在相應幀內的水平線和垂直線，即單元位置。在這種情況下，在利用垂直同步信號V切換第一到第四幀1F到F4的同時，抖動掩模控制單元82使抖動掩模表84選擇相應灰度級的抖動掩模圖。
加法器86將從抖動掩模表84接收的抖動值D加到除從隨機誤差擴散單元80接收的像素數據的低3比特以外的高8比特的數據以作為進位信號，然後將8比特像素數據提供給子域映射單元64。
如此，根據本發明的另一個實施例的PDP中處理視頻數據的方法和裝置，隨機誤差擴散單元70和抖動單元80對通過反伽瑪校正而從8比特擴展到16比特的像素數據執行隨機誤差擴散和抖動操作，從而像素數據輸出為8比特像素數據。基本256灰度級可以利用這一8比特像素數據而被表現。進一步說，根據本發明的另一個實施例，按照PDP中處理視頻數據的方法和裝置，通過抖動單元80的抖動操作，利用如圖15所示的抖動掩模圖將基本灰度級之間的灰度級細分，可以表現的灰度級的數目可以增加。通過如圖15所示的抖動掩模圖一樣在空間和時間中被多樣地分布的數據1的組合，這變得可行。
圖16為用於說明通過如圖11所示的誤差擴散和抖動單元而增強灰度級表現力的視圖。
進而，根據本發明的另一個實施例，在PDP中處理視頻數據的方法和裝置，可以被表現的灰度級數目可以通過如圖16所示的隨機誤差擴散單元70的誤差擴散操作細分灰度間級(between-the-gray level)而進一步增加。例如，根據本發明，基本256灰度級可以利用8比特像素數據實現，8比特像素數據通過誤差擴散操作和抖動操作而輸出。比如，如圖16所示，如果8灰度級通過抖動操作實現，而32灰度級通過隨機誤差擴散操作實現，那麼總216灰度級可以被表現。結果，根據在PDP中處理視頻數據的方法和裝置，在最小化誤差擴散和抖動噪音的同時，灰度級表現能力可以提高。
如上所述，根據本發明，利用隨機係數值對視頻數據執行抖動操作和隨機誤差擴散操作。因此，本發明的優點在於，其可以進一步提高灰度級表現力並可以最小化誤差擴散噪音。
本發明的描述就是這樣，明顯地，本發明可以以許多方式進行變化。這些變化不認為是對本發明的精神和範圍的一種脫離，對本領域技術人員來說顯而易見的所有這些改變都將包括在所附的權利要求書的範圍之內。
權利要求
1.顯示設備的視頻數據處理方法，包括步驟(a)對視頻數據進行隨機的誤差擴散操作；以及(b)對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
2.一種視頻數據處理裝置，包括對視頻數據進行隨機的誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元；以及對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
3.顯示裝置的灰度級處理方法，包括步驟(a)利用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作；以及(b)利用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作。
4.如權利要求3所述的方法，其中視頻數據是其給定的比特的整數部分經反向伽瑪校正，然後作為給定的比特的整數部分及給定的比特的小數部分輸出的數據。
5.如權利要求4所述的方法，其中給定的比特的小數部分中高位的若干比特用於隨機抖動操作，而給定的比特的小數部分中低位的若干比特用於隨機誤差擴散操作。
6.如權利要求3所述的方法，其中進行隨機誤差擴散操作的步驟包括步驟將分別給與該視頻數據相鄰的像素的誤差擴散值分配預定的不同權值的誤差係數擴散值、當前像素值和第一隨機係數值相加，從而產生進位信號；以及將為當前像素所產生的進位信號加到高位的若干比特。
7.如權利要求6所述的方法，其中採用同樣的方式對視頻數據的各像素進行該步驟。
8.如權利要求3所述的方法，其中進行隨機抖動操作的步驟包括步驟選擇對應於反映進位信號的視頻數據灰度級值的抖動掩模圖；對第二隨機係數值和所選擇抖動掩模圖的抖動值進行XOR操作；以及將XOR操作後的值加到反映進位信號的視頻數據的灰度級值。
9.如權利要求8所述的方法，其中所選擇的抖動掩模圖的抖動值根據垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號的組合輸出。
10.如權利要求8所述的方法，其中抖動掩模圖對於每個灰度級和每幀進行設置。
11.顯示裝置的灰度級處理裝置，包括利用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元；以及利用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行隨機抖動操作的抖動單元。
12.如權利要求11所述的裝置，還包括對視頻數據的整數部分進行反向伽瑪校正操作而作為給定的比特的整數部分和給定的比特的小數部分的伽瑪校正單元。
13.如權利要求12所述的裝置，其中給定的比特的小數部分由若干高位的比特和若干低位的比特組成，高位的若干比特用於隨機抖動操作，而低位的若干比特用於隨機誤差擴散操作。
14.如權利要求11所述的裝置，還包括產生提供給隨機誤差擴散單元和隨機抖動單元的隨機係數值的隨機產生單元。
15.如權利要求11所述的裝置，其中隨機誤差擴散單元將分別給與該視頻數據相鄰的像素的誤差擴散值分配預定的不同權值的誤差擴散係數值、當前像素值和第一隨機係數值相加，從而產生進位信號，並將為當前像素所產生的進位信號加到高位的若干比特。
16.如權利要求11所述的裝置，其中隨機抖動單元包括抖動掩模表，用於選擇對應於反映進位信號的視頻數據灰度級值的抖動掩模圖；XOR門，用於對第二隨機係數值和所選擇抖動掩模圖的抖動值進行XOR操作；以及加法器，用於將XOR操作後的值加到反映進位信號的視頻數據的灰度級值。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所選擇抖動掩模圖的抖動值根據垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號的組合輸出。
18.如權利要求16所述的裝置，其中抖動掩模圖在每個灰度級和每幀中設置。
19.一種通過誤差擴散方法和抖動方法減少視頻數據的比特數的等離子顯示板的視頻數據處理方法，包括步驟(a)利用各從與相應的像素相鄰的像素計算的誤差變換係數和隨機誤差擴散係數對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作；以及(b)利用按照灰度級和幀而劃分的多個抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作。
20.如權利要求19所述的方法，其中所輸入的視頻數據為反向伽瑪校正的視頻數據。
21.如權利要求19所述的方法，其中進行隨機誤差擴散操作的步驟包括步驟將所輸入的視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值給相鄰像素的數據而計算出的誤差擴散係數和隨機誤差擴散係數相加而產生進位信號；以及將進位信號與所輸入的視頻數據的其餘的高位比特相加。
22.如權利要求19所述的方法，其中進行隨機誤差擴散操作的步驟包括步驟將所輸入的視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值給相鄰像素的數據而重新計算出的誤差擴散係數和替代誤差擴散係數中的任一個的隨機擴散係數相加而產生進位信號；以及將進位信號與所輸入的視頻數據的其餘的高位比特相加。
23.如權利要求19所述的方法，其中進行抖動操作的步驟包括步驟利用若干隨機誤差擴散的視頻數據的低位比特，在多個抖動掩模圖中選擇相應灰度級的抖動掩模圖；在所選擇的抖動掩模圖中，選擇對應於隨機誤差擴散的視頻數據的位置的抖動值；以及將所選擇的抖動值與其餘若干隨機誤差擴散的視頻數據的高位比特相加。
24.如權利要求23所述的方法，其中選擇抖動值的步驟包括對從外部輸入的垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號計數，以及利用所計數的信號選擇對應於隨機誤差擴散的視頻數據的位置。
25.如權利要求24所述的方法，其中選擇抖動值的步驟包括在切換抖動掩模圖時，利用所計數的垂直同步信號選擇不同幀的相應的灰度級的抖動掩模圖。
26.如權利要求19所述的方法，其中若干抖動掩模圖中對應於相同灰度級和幀的抖動掩模圖按照紅、綠、藍像素是不同的。
27.如權利要求19所述的方法，其中在進行隨機誤差擴散操作步驟中所用的視頻數據的比特為進行抖動操作的步驟中所用的比特的低位比特。
28.一種通過誤差擴散方法和抖動方法減少視頻數據的比特數的顯示設備的視頻數據處理裝置，包括利用從與相應的像素相鄰的像素計算的誤差變換係數和隨機誤差係數對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作的隨機誤差擴散單元；以及利用按照每個灰度級和每幀劃分的多個抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的抖動單元。
29.如權利要求28所述的裝置，還包括對所輸入的視頻數據進行反向伽瑪校正操作的反向伽瑪校正單元。
30.如權利要求28所述的裝置，其中隨機誤差擴散單元將所輸入的視頻數據的若干低位比特、通過分配不同權值給相鄰像素的數據計算出的誤差擴散係數和隨機誤差擴散係數相加而產生進位信號；並將進位信號與所輸入的視頻數據的其餘高位比特相加。
31.如權利要求28所述的裝置，其中隨機誤差擴散單元將所輸入的視頻數據低位的若干比特、通過分配不同權值給相鄰像素的數據計算出的誤差擴散係數和替換任一誤差擴散係數的隨機擴散係數相加而產生進位信號；並將進位信號與所輸入的視頻數據的其餘的高位比特相加。
32.如權利要求28所述的裝置，其中抖動單元包括抖動掩模表，儲存多個抖動掩模圖並在所儲存的抖動掩模圖中選擇對應於隨機誤差擴散視頻數據的抖動值；掩模控制單元，顯示抖動掩模表對應於隨機誤差擴散的視頻數據的位置；以及加法器，用於將抖動值與隨機誤差擴散的視頻數據相加並輸出已相加的抖動值。
33.如權利要求32所述的裝置，其中掩模控制單元對從外部輸入的垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號計數，以及利用所計數的信號選擇對應於隨機誤差擴散的視頻數據的位置。
34.如權利要求33所述的裝置，其中掩模控制單元在切換抖動掩模圖時，利用所計數的垂直同步信號選擇不同幀的相應的灰度級的抖動掩模圖。
35.如權利要求28所述的裝置，其中抖動掩模表屬於相同的灰度級和幀並且還包括按照紅、綠、藍像素不同的抖動掩模圖。
36.如權利要求28所述的裝置，其中在用於隨機誤差擴散單元的視頻數據中的比特為用於抖動單元的比特的低位比特。
全文摘要
本發明公開的是可使其誤差擴散噪聲最小化而增強灰度級的表現力的灰度級的處理方法及裝置。根據本發明的實施例，該方法包括對視頻數據進行隨機誤差擴散操作，並對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的步驟。根據本發明的另一實施例，該方法包括利用第一隨機係數值對視頻數據進行隨機誤差擴散操作，以及利用第二隨機係數值對誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的步驟。根據本發明的再一實施例，該方法包括利用從與相應的像素相鄰的像素計算得到的誤差變換係數和隨機誤差擴散係數對相應像素的視頻數據進行隨機誤差擴散操作，以及利用基於每個灰度級和每幀劃分的多個抖動掩模圖對隨機誤差擴散的視頻數據進行抖動操作的步驟。
文檔編號G09G3/20GK1622165SQ200410096130
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月26日 優先權日2003年11月26日
發明者李俊鶴, 明大振, 金正煥 申請人:Lg電子有限公司