DE20122908U1

DE20122908U1 - Vorrichtung zum Verarbeiten von Videobildern zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung

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Publication number: DE20122908U1
Application number: DE20122908U
Authority: DE
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 2001-01-13
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2011-01-14
Also published as: CN1159690C; US7110050B2; CN1532790A; EP1174850A1; EP1250696B1; KR100782089B1; US20030043304A1; EP1250696A2; WO2001056003A3; KR20020069237A; WO2001056003A2; KR100799746B1; CN100365683C; JP2003521004A; CN1395720A; AU2001235417A1; JP5675030B2; KR20070091050A

Abstract

Vorrichtung zum Verarbeiten von Videobildern zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung (14), die eine Vielzahl von Leuchtelementen aufweist, die den Bildpunkten eines Bildes entsprechen, mit Ansteuermitteln (10) die die Zeitdauer eines Videorahmens oder Videofeldes in eine Vielzahl von Unterfeldern aufteilen, während welcher die Leuchtelemente zur Lichtausstrahlung in kleinen Impulsen aktiviert werden können, wobei die Helligkeitssteuerung mit einem Unterfeld-Codewort geschieht, welches bestimmt ob eins Lichtausstrahlung in einem Unterfeld erfolgt, wobei die Ansteuermittel (10) jeweils einen Unterfeld-Zeitraum in einen Adressierungszeitraum (A), einen Beleuchtungszeitraum (S) und einen Löschzeitraum (E) unterteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (10) auf Unterfeld-Codeworte zugreifen, die zur Unterfeld-Codierung nach der folgenden Regel erstellt werden:
i.) Für alle eingegebenen Videopegel, welche von Null verschieden sind, wird ein Unterfeld-Codewort gebildet, in welchem niemals mehr als ein einziges aufeinander folgendes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern nicht aktiviert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Videobildern zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung. Genauer gesagt betrifft die Erfindung besonders eine Art von Videoverarbeitung zum Verbessern der Bildqualität von Bildern, welche auf Matrixanzeigen wie Plasmaanzeigetafeln (PDP) oder anderen Anzeigevorrichtungen angezeigt werden, bei denen die Pixelwerte die Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von kleinen Beleuchtungsimpulsen auf der Anzeige steuern.
Hintergrund
Die Plasmatechnologie ermöglicht es gegenwärtig, eine flache Farbtafel mit großem Format (außerhalb der CRT-Grenzen) und mit sehr begrenzter Tiefe ohne irgendwelche Einschränkungen des Sichtwinkels zu erzielen.
Unter Bezugnahme auf die vergangene Generation europäischen Fernsehens ist enorme Arbeit geleistet worden, um seine Bildqualität zu verbessern. Demzufolge muss eine neue Technologie wie die Plasmatechnologie eine Bildqualität zur Verfügung stellen, die genauso gut oder besser als standardmäßige TV-Technologie ist. Einerseits bietet die Plasmatechnologie die Möglichkeit von „unbegrenzter” Bildschirmgröße, von attraktiver Dicke ..., aber andererseits erzeugt sie neue Arten von Bildstörungen, welche die Bildqualität verschlechtern können.
Die meisten dieser Bildstörungen unterscheiden sich von denen der CRT-TV-Bilder und dadurch sind sie sichtbarer, weil die Menschen es gewohnt sind, die alten TV-Bildstörungen zu sehen, ohne sich dessen bewusst zu sein.
Eine Plasmaanzeigetafel (PDP) verwendet eine Matrixanordnung von Entladungszellen, welche nur „eingeschaltet” oder „ausgeschaltet” sein können. Auch im Gegensatz zu einer CRT oder einer LCD, bei denen Graustufen durch analoge Steuerung der Lichtausstrahlung ausgedrückt werden, steuert eine PDP die Graustufe durch Modulieren der Anzahl von Lichtimpulsen pro Rahmen (Erhaltungsimpulse). Diese Zeitmodulation wird durch das Auge über einen Zeitraum integriert, welcher der Augenreaktionszeit entspricht.
Um eine gute Bildqualität erreichen, ist Kontrast von allergrößter Wichtigkeit. Kontrastwerte sind auf Plasmaanzeigetafeln (PDPs) niedriger als diejenigen, die für CRTs erreicht werden, und zwar aufgrund der nachfolgenden beiden Gründe:

– Bei PDPs ist ein Vorspannungsprozess erforderlich, in welchem eine Vor-Erregung der Plasmazellen stattfindet, um die Zellen für eine homogene Lichtausstrahlung in Unterfeldern vorzubereiten. Dieser Vorspannungsprozess weist andererseits die negative Wirkung auf, dass ein Hintergrundlicht der Tafel erzeugt wird.
– Es wird viel Zeit zur Adressierung in PDPs verwendet, welche den Pegel von erreichbarer Lichtleistung reduziert.

Erfindung
Zur Überwindung des Nachteils von reduziertem Kontrast wird an dieser Stelle von einer Technik berichtet, welche den Kontrast einer PDP durch die Verwendung von „Selbstvorspannungs-” und Auffrischungsunterfeldern” erhöht.
Selbstvorspannungsunterfelder reduzieren oder eliminieren die Notwendigkeit der Vorspannung, infolgedessen werden dunkle Bereiche dunkler, während gleichzeitig Auffrischungsunterfelder schneller adressiert werden können. In der Praxis ist die Anzahl von Auffrischungsunterfeldern in einem Rahmenzeitraum größer als die Anzahl der Selbstvorspannungs unterfelder. Demzufolge kann mit dieser neuen Technik die gesamte Adressierungszeit reduziert werden.
Durch schnellere Adressierung bleibt mehr Zeit für Erhaltungsimpulse übrig, infolgedessen werden helle Bereiche ermöglicht, die heller sind. Dies trifft insbesondere für PDP-Monitore zu, die mit 75 Hz Multimediaquellen verbunden sind, weil die Bildhelligkeit, um über eine akzeptable Anzahl von Unterfeldern zu verfügen, normalerweise für 75 Hz Quellen begrenzt ist. Bei 50 Hz und 60 Hz Betriebsarten, wo die Bildhelligkeit normalerweise durch die Leistungselektronik begrenzt ist, kann eine reduzierte Adressierungszeit alternativ zum Erhöhen der Anzahl von Unterfeldern und infolgedessen zum Verbessern von Bildqualität verwendet werden. Es sei angemerkt, dass der Falschkontureneffekt, der in PDPs vorkommt, reduziert werden kann, wenn die Anzahl von Unterfeldern in einem Rahmenzeitraum erhöht wird.
Bekannte Lösungen verwenden immer eine einzelne Art von Unterfeld-Adressierung (homogene Adressierung), und infolgedessen kein Aufteilen in Selbstvorspannungs- und Auffrischungsunterfelder (heterogene Adressierung).
Bei homogenen Adressierungsbetriebsarten ist die Verwendung von Vorspannungsimpulsen üblich. Es können zwei Arten von Vorspannungsimpulsen unterschieden werden: harte Vorspannungsimpulse (quadratförmige Impulse, mit sehr stark ansteigender Steigung, produzieren mehr Hintergrundlicht), welche einmal pro Rahmenzeitraum verwendet werden, und weiche Vorspannungsimpulse (dreieckförmige Impulse, mit reduziert ansteigender Steigung, produzieren weniger Hintergrundlicht), welche zurzeit einmal pro Unterfeld verwendet werden. Harte Vorspannung erzeugt mehr Hintergrundlumineszenz, was den erreichbaren Kontrastfaktor reduziert. Weiche Vorspannung erzeugt weniger Hintergrundlumineszenz pro Impuls, aber, weil weiche Vorspannung üblicherweise mehr Impulse pro Rahmen er zeugt, kann das Gesamtergebnis sogar noch schlechter sein. Die Bildqualität wird bei beiden Betriebsarten reduziert.
Heterogene Adressierung reduziert die Notwendigkeit der Vorspannung und reduziert gleichzeitig die gesamte erforderliche Adressierungszeit. Kontrast und Bildqualität werden verbessert. Weniger Vorspannung bedeutet weniger Hintergrundlicht, dunkle Bereiche werden dunkler, wodurch auf diese Weise höhere Kontrastwerte erreicht werden.
Plasmatechnologie erfordert für das erfolgreiche Schreiben einer Zelle eine Vor-Erregung. Indem allen Zellen ein großer Schreibimpuls mit hoher Energie geliefert wird, wird diese Erregung erreicht. Dieser Schreibimpuls besteht aus dem vorstehend erwähnten Vorspannungsimpuls. Diese Art von Schreibimpulsen, welche einer kleinen elektrischen Entladung entsprechen, produzieren Hintergrundlumineszenz, was Kontrast reduziert, weil die bekannte Vorspannung an alle Zellen angelegt wird, selbst an jene, die schwarz sein sollten.
Selbstvorspannungsunterfelder sind vorzugsweise am Anfang eines Rahmenzeitraumes positioniert. Durch sie wird die Notwendigkeit von zweckgebundenen externen Vorspannungsimpulsen überflüssig, weil sie selbst die Ladung für die erforderliche Vor-Erregung erzeugen. Und das Problem von Hintergrundlumineszenz wird nicht vorkommen, weil die Schreibimpulse in den Selbstvorspannungsunterfeldern nicht an Zellen angelegt werden, welche schwarz sein sollen, sondern nur an Zellen, die von Null abweichenden Pixelwerten entsprechen, wo sowieso Erleuchtung erwünscht ist. Selbstvorspannungsunterfelder können mehr Zeit zum Schreiben erfordern als normale Unterfelder, und infolgedessen soll die Anzahl von Selbstvorspannungsunterfeldern klein sein, z. B. sind ein oder zwei Selbstvorspannungsunterfelder in einem Rahmenzeitraum genug und die Erhöhung der Anzahl wäre noch unpraktischer.
Ein modifizierter Unterfeld-Codierungsprozess kann angewendet werden, so dass für alle eingegebenen Videopegel, die von Null verschieden sind, mindestens eines der Selbstvorspannungsunterfelder aktiviert wird, was bedeutet, dass der entsprechende Beleuchtungszeitraum dieses Selbstvorspannungsunterfeldes eingeschaltet wird.
Für Zellen, welche schwarz sein sollten, wird kein Unterfeld aktiviert, was bedeutet, dass sie nicht vorgespannt werden, und infolgedessen zeigen sie, wie erwünscht, keine Hintergrundlumineszenz an. Für alle anderen Zellen wird mindestens eines der Selbstvorspannungsunterfelder aktiviert und der entsprechende Schreibimpuls wird produziert, wodurch auf diese Weise die erforderliche Vorspannung der Zelle erreicht wird. Die nachfolgenden Unterfelder, welche nach einem erfolgreichen Schreiben/Vorspannen vorkommen, weisen die zusätzliche Funktion auf, den Erregungszustand von Zellen aufzufrischen.
Es gilt die Regel, dass, je länger das Intervall zwischen zwei Schreibimpulsen der Zelle ist, der Schreibimpuls für das Auffrischen umso länger sein muss. Deswegen besteht die Erfindung darin, einen optimierten Unterfeld-Codierungsprozess zum Auffrischen zu verwenden, so dass das Intervall zwischen den Schreibimpulsen minimiert wird. Mit der Lösung gemäß der Erfindung wird das Wiederholungsintervall zum Schreiben der Zelle auf ein Maximum von einem einzigen ausgeschalteten Unterfeld minimiert.
Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und noch ausführlicher in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
1 zeigt ein erstes Beispiel einer Unterfeld-Organisation;
2 zeigt ein zweites Beispiel einer Unterfeld-Organisation;
3 zeigt ein drittes Beispiel einer Unterfeld-Organisation;
4 zeigt ein Blockdiagramm für die Schaltungsimplementierung der Erfindung in einer PDP.
Beispielhafte Ausführungsformen
Wie vorstehend erwähnt, wird an dieser Stelle das neue Konzept vorgestellt, Selbstvorspannungsunterfelder und Auffrischungsunterfelder zur PDP-Steuerung zu verwenden.
Zuerst wird der Ausdruck Unterfeld definiert: Ein Unterfeld besteht aus einem Zeitraum, in welchem nacheinander das Folgende an einer Zelle vorgenommen wird:

1. Es gibt einen Schreib-/Adressierungszeitraum, in welchem die Zelle entweder in einen erregten Zustand mit einer hohen Spannung oder mit einer niedrigeren Spannung in einen neutralen Zustand versetzt wird.
2. Es gibt einen Erhaltungszeitraum, in welchem eine Gasentladung mit kurzen Spannungsimpulsen ausgelöst wird, welche zu entsprechenden kurzen Beleuchtungsimpulsen führen. Selbstverständlich produzieren nur die zuvor erregten Zellen Beleuchtungsimpulse. In den Zellen, die sich in neutralem Zustand befinden, gibt es keine Gasentladung.
3. Es gibt einen Löschzeitraum, in welchem die Ladung der Zellen gelöscht wird.

Nun wird der Ausdruck „Selbstvorspannungsunterfeld” definiert: Ein Unterfeld kann „Selbstvorspannungsunterfeld” genannt werden, wenn ein Unterfeld eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweist:
1. Langsamere Adressierungsgeschwindigkeit:
Ein längerer Schreibimpuls erhöht die Wahrscheinlichkeit des Schreibens der Zelle. Es ist mehr Zeit zum Adressieren erforderlich, aber diese zusätzliche Zeit ist aufgrund der reduzierten Anzahl von Selbstvorspannungsunterfeldern akzeptabel.
2. Höhere Schreibspannung:
Es wird eine höhere Schreibspannung an die Zelle für die Selbstvorspannungsunterfelder angelegt. Dies verlangt die Notwendigkeit von spezifischen PDP-Treiberschaltungen. Die Änderung der Verlustleistung in den Treibern ist akzeptabel, weil die Anzahl von Selbstvorspannungsunterfeldern verglichen mit der gesamten Anzahl von Unterfeldern klein ist.
3. Duale Schreibimpulse:
Selbstvorspannungsunterfelder werden zweimal geschrieben. Der erste Schreibzyklus erregt die Zellen vor und der zweite Schreibzyklus vervollständigt den Schreibprozess. Die Reihenfolge, in welcher die Zeilen der PDP geschrieben werden, kann folgendermaßen aussehen:
1 2 3 4 ... 479 480 1 2 3 ... 480
Es kann vorteilhaft sein, eine unterschiedliche Zeilenschreibsequenz dort zu verwenden, wo an jede Zelle in kurzer Aufeinanderfolge zwei Schreibimpulse angelegt werden, beispielsweise durch Verwenden der nachfolgenden Zeilenschreibsequenz (der zweite Schreibimpuls ist unterstrichen):
1 _ 2 1 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 ...
oder sogar
1 _ 2 _ 3 1 4 2 5 3 6 4 7 5 8 6 ...
Die Zeilentreiber sind üblicherweise in einer Kette verbunden, wobei ein großes Verschieberegister mit bis zu 480 Zellen gebildet wird, ein einziges pro Tafelzeile. Durch das Verschieben dieses Registers nach links und rechts können die Tafelzeilen in der vorstehenden Reihenfolge einfach adressiert werden.
4. Weicher Vorspannungsimpuls:
Ein Selbstvorspannungsunterfeld kann einen weichen Vorspannungsimpuls enthalten. Im Vergleich zu hartem Vorspannen, wo die Vorspannungsimpulse, die an alle Zellen parallel angelegt werden, eine rechteckige Form mit steilen Flanken und hoher Energie aufweisen, gibt es in der Literatur den Ausdruck „weiches Vorspannen” für Vorspannungsimpulse mit unterschiedlicher Form, z. B. dreieckiger Form und reduzierter Energie. Solch ein weicher Vorspannungsimpuls kann an die Zellen vor einem Unterfeld angelegt werden. Durch Beschränken des weichen Vorspannens auf nur die Unterfelder am Anfang eines Rahmenzeitraumes, oder ausschließlich auf das erste Unterfeld, kann die Hintergrundlumineszenz auch reduziert werden. Diese Technik sollte allerdings vorzugsweise vermieden werden, weil, wie bereits erwähnt, jeder Vorspannungsimpuls den Kontrast verschlechtert.
Daraus folgt, dass die Selbstvorspannungsunterfelder auf eine zu den anderen Unterfeldern verschiedene Art adressiert werden.
Es wurde schon erwähnt, dass das Konzept von Selbstvorspannungsunterfeldern auch einen spezifischen Unterfeld-Codierungsprozess impliziert. Dieses Prinzip wird nun erläutert.
Ein Selbstvorspannungsunterfeld kann seine Vorspannungsfunktion nur durchführen, wenn alle Zellen, die nicht schwarz sein sollten, durch mindestens eines der Selbstvorspannungsunterfelder erregt werden. Demzufolge ist ein Selbstvorspannungscode durch die Tatsache gekennzeichnet, dass, abgesehen von Code 0 (schwarz), bei allen anderen Codes mindestens eines der Selbstvorspannungsunterfelder aktiviert ist. Die nützlichsten Implementierungen weisen entweder ein oder zwei Selbstvorspannungsunterfelder in einem Rahmenzeitraum auf.
Als Nächstes wird ein Beispiel mit einem Selbstvorspannungsunterfeld unter acht Unterfeldern pro Rahmenzeitraum gezeigt. Zur Vereinfachung wird hier angenommen, dass mit den acht Unterfeldern nur 32 diskrete Pegel codiert werden können.
Die Unterfeld-Organisation sieht folgendermaßen aus, wobei das erste Unterfeld aus dem Selbstvorspannungsunterfeld besteht.
1 – 1 – 2 – 3 – 4 – 4 – 8 – 8

Die 32 Pegel weisen die nachfolgenden Codeworte auf:

0: 0000 0000	16: 1110 1010
1: 1000 0000	17: 1101 1010
2: 1100 0000	18: 1011 1010
3: 1010 0000	19: 1111 1010
4: 1110 0000	20: 1110 1110
5: 1101 0000	21: 1101 1110
6: 1011 0000	22: 1011 1110
7: 1111 0000	23: 1111 1110
8: 1110 1000	24: 1110 1011
9: 1101 1000	25: 1101 1011
10: 1011 1000	26: 1011 1011
11: 1111 1000	27: 1111 1011
12: 1110 1100	28: 1110 1111
13: 1101 1100	29: 1101 1111
14: 1011 1100	30: 1011 1111
15: 1111 1100	31: 1111 1111

Wie erfordert, ist das erste Unterfeld immer für alle Codes aktiviert, abgesehen von Code 0.
Als Nächstes wird ein Beispiel mit zwei Selbstvorspannungsunterfeldern und einer Unterfeld-Organisation mit sechs Unterfeldern und 33 diskreten Pegeln gezeigt:
1 – 2 – 3 – 5 – 8 – 13

Die 33 Pegel weisen die nachfolgenden Codeworte auf:

0: 000 000	17: 101 110
1: 100 000	18: 011 110
2: 010 000	19: 111 110
3: 110 000	20: 010 101
4: 101 000	21: 110 101
5: 011 000	22: 101 101
6: 111 100	23: 011 101
7: 010 100	24: 111 101
8: 110 100	25: 101 011
9: 101 100	26: 011 011
10: 011 100	27: 111 011
11: 111 100	28: 010 111
12: 101 010	29: 110 111
13: 011 010	30: 101 111
14: 111 010	31: 011 111
15: 010 110	32: 111 111
16: 110 110

Wiederum, wie erforderlich, ist eines der ersten beiden Unterfelder für alle Codes immer aktiviert, abgesehen von Code 0.
Als Nächstes wird der Ausdruck Auffrischungsunterfeld erläutert. Ein Unterfeld kann „Auffrischungsunterfeld” genannt werden, wenn ein Unterfeld eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweist:
1. Höhere Adressierungsgeschwindigkeit.
Hier werden kürzere Schreibimpulse verwendet, um die Zellen entweder in den neutralen oder erregten Zustand zu versetzen. Dies kann vorgenommen werden, weil die Zellen vorher in einem Selbstvorspannungsunterfeld geschrieben worden sind, welches das Schreibverhalten für die nächsten Unterfelder verbessert. Es scheint, dass die Zellen gespeichert haben, wie sie zuvor behandelt worden sind.
2. Niedrigere Schreibspannung.
Es kann eine niedrigere Schreibspannung zum Adressieren der Auffrischungsunterfelder verwendet werden.
Es wurde schon zuvor erwähnt, dass das Konzept von Auffrischungsunterfeldern auch einen spezifischen Unterfeld-Codierungsprozess impliziert. Dieses Prinzip wird anschließend erläutert.
Für einen Auffrischungscode gilt die nachfolgende Regel: Ein Unterfeld-Code wird Auffrischungscode genannt, wenn es für alle eingegebenen Werte niemals mehr als ein einziges nicht aktiviertes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern in dem Codewort gibt.
Es kann bewiesen werden, dass ein Code immer mit der Auffrischungseigenschaft gestaltet werden kann, wenn die zugrunde liegende Folge der Unterfeld-Gewichte in einer Unterfeld-Organisation langsamer wächst als die Fibonacci-Folgen:
1 – 2 – 3 – 5 – 8 – 13 – 21 – 34 – 55 – 89 ...
Anders ausgedrückt, ein gegebenes Unterfeld in einer Unterfeld-Organisation weist niemals ein höheres Gewicht als die Summe der vorherigen zwei Unterfeld-Gewichte auf. Ein Code mit dieser Eigenschaft wird als Fibonacci-Unterfeld-Code bezeichnet. Beide vorstehend aufgeführten Codetabellen für Selbstvorspannung sind auch Fibonacci-Codetabellen und tatsächlich gibt es niemals mehr als eine einzige aufeinander folgende '0' zwischen zwei '1'.
Anmerkung: Es gibt einige Auffrischungscodes, die keine Fibonacci-Codes sind. Diese Codes sind allerdings für PDP-Anwendungen nicht so interessant, weil sie die Unterfelder, die um die niedrigstwertigen Gewichte herum verwendet werden, nicht kompakt anordnen. Als Beispiel für solche Codes sollte eine Unterfeld-Organisation mit fünf Unterfeldern und den Gewichten 1 – 2 – 2 – 2 –5 betrachtet werden, wobei der Wert 8 als 10101 und nicht als 11001 codiert werden sollte, welcher kein gültiger Auffrischungscode ist. Für alle praktischen Zwecke bestehen Auffrischungscodes aus Fibonacci-Codes, und alle Fibonacci-Codes sind Auffrischungscodes.
Die vorstehend erläuterten Prinzipien werden nun anhand eines praktischen Beispiels dargestellt, in welchem 256 verschiedene Lumineszenzpegel codiert werden können. Es wird allerdings erwähnt, dass sich Werte in einer tatsächlichen Implementierung von denjenigen, die in diesem Beispiel gezeigt werden, unterscheiden können, insbesondere in der Anzahl und dem Gewicht der verwendeten Unterfelder. Diese Ausführungsformen werden als weitere Beispiele dieser Erfindung betrachtet.
Zuerst und als Vergleich wird ein erstes praktisches Beispiel vorgestellt.
In diesem Beispiel wird eine Unterfeld-Organisation mit 12 Unterfeldern vorgestellt. Die Gewichte der Unterfelder sind folgendermaßen:
1 – 2 – 4 – 8 – 16 – 32 – 32 – 32 – 32 – 32 – 32 – 32
256 Videopegel können mit dieser Unterfeld-Organisation erzeugt werden, wie es die Fernseh-/Videotechnologie erfordert. 1 stellt den Rahmenzeitraum und seine Untergliederung in Unterfelder dar. Jedes Unterfeld besteht aus den Phasen Löschen, Abtasten und Erhalten, wie unten in 1 erläutert. Es gibt auch vor dem harten Vorspannungszeitraum einen Löschzeitraum. In der Figur ist der Löschzeitraum, der zu dem harten Vorspannungszeitraum gehört, nur aus zeichentechnischen Gründen am Ende des letzten Unterfeldes abgebildet. Die Unterfeld-Gewichte sind mit Zahlen über den Unterfeldern angegeben. Vor dem ersten Unterfeld ist ein harter Vorspannungszeitraum in einem Karomuster gezeigt. Dieser Zeitraum wird in bekannten PDP-Steuerungsimplementierungen für eine Vor-Erregung der Zellen verwendet, wie vorstehend erläutert. Für diesen Zeitraum gibt es selbstverständlich keinen Erhaltungszeitraum, wie gezeigt. Dies ist ein Grund, warum dieser Zeitraum kein Unterfeld ist. Ein anderer Grund besteht daraus, dass in diesem Zeitraum alle Zellen parallel adressiert werden, wohingegen in den Unterfeld-Zeiträumen die Zellen zeilenweise adressiert werden.
Der Rahmenzeitraum ist etwas länger dargestellt als alle Unterfeld-Zeiträume und die harten Vorspannungszeiträume zusammen. Der Grund dafür liegt darin, dass bei nicht standardmäßigen Videoquellen die Videozeile einer Signalinstabilität unterliegen kann, und um sicherzustellen, dass alle Unterfelder und der harte Vorspannungszeitraum in die signalinstabile Videozeile passen, ist der gesamte Zeitbetrag für harte Vorspannung und alle Unterfelder etwas kürzer als eine standardmäßige Videozeile.
In dieser Unterfeld-Organisation gibt es keine Selbstvorspannungsunterfelder (d. h. alle Unterfelder werden auf dieselbe Art und Weise adressiert), und der beste Code für den Pegel 32 lautet 000001000000, wo alle ersten fünf Unterfelder auf null gesetzt werden müssen. Wenn es erwünscht wäre, in diesem Beispiel Unterfelder zu Vorspannungszwecken zu verwenden, müssten sechs Selbstvorspannungsunterfelder verwendet werden, damit sichergestellt wäre, dass ein Schreiben einer Zelle für alle von null abweichenden Codeworte stattfindet. Dies wäre nicht praktisch (zu viel zusätzliche Adressierungszeit für sechs Selbstvorspannungsunterfelder). Ferner ist dieser Code kein Auffrischungscode: nach der harten Vorspannung kann es bis zu fünf Unterfelder geben, welche nicht aktiviert sind.
In dem nächsten Beispiel wird eine zweite Unterfeld-Organisation vorgestellt. Auch in diesem Beispiel werden 12 Unterfelder verwendet, aber mit verschiedenen Unterfeld-Gewichten. Es können wiederum 256 verschiedene Videopegel mit dieser Unterfeld-Organisation verarbeitet werden.
1 – 2 – 3 – 5 – 8 – 12 – 16 – 16 – 32 – 32 – 64 – 64
2 stellt die Untergliederung des Rahmenzeitraumes in Unterfelder gemäß dieser Unterfeld-Organisation dar. Die ersten beiden Unterfelder SPSF bestehen aus Selbstvorspannungsunterfeldern und die letzten zehn Unterfelder RSF bestehen aus Auffrischungsunterfeldern. Auch in diesem Beispiel liegt ein Vorspannungszeitraum vor den Unterfeld-Zeiträumen. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass dieser weiche Vorspannungszeitraum kürzer als der harte Vorspannungszeitraum in dem vorherigen Beispiel ist. Aktuelle Untersuchungen zeigten, dass mit den heutigen Plasmatechnologien dieser weiche Vorspannungszeitraum für eine zuverlässige Plasmaerzeugung in den Zellen notwendig ist. Wenn in Zukunft eine ausgereifte Plasmatechnologie entwickelt ist, besteht keine Notwendigkeit mehr für diesen weichen Vorspannungszeitraum und die entsprechende Zeit kann für andere Zwecke verwendet werden, z. B. um der Unterfeld-Organisation ein anderes Unterfeld hinzuzufügen oder um die Erhaltungszeiträume der Unterfelder zu verlängern oder Ähnliches. Mit den gewählten Unterfeld-Gewichten können Fibonacci-Codes verwendet werden (ein gegebenes Unterfeld ist niemals höher als die Summe der vorausgehenden zwei Unterfelder). Für alle Codes wird sichergestellt, dass es niemals mehr als ein einziges nicht aktiviertes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern gibt. Die zwei Selbstvorspannungsunterfelder SPSF weisen eine längere Adressierungsphase (Abtastzeit) auf. Bei diesem Beispiel ist die Adressierungsphase der Selbstvorspannungsunterfelder SPSF ungefähr doppelt so lang wie die Adressierungsphase von einem einzigen der verbleibenden zehn Auffrischungsunterfelder RSF.
Ein anderes Beispiel einer Unterfeld-Organisation wird durch die nachfolgende Folge von Unterfeld-Gewichten angegeben:
1 – 2 – 3 – 5 – 8 – 12 – 17 – 23 – 30 – 39 – 50 – 65
Auch in dieser Unterfeld-Organisation bestehen die ersten zwei Unterfelder aus Selbstvorspannungsunterfeldern und die verbleibenden Unterfelder bestehen aus Auffrischungsunterfeldern. Auch diese Unterfeld-Organisation berücksichtigt die Regel, dass ein gegebenes Unterfeld-Gewicht nicht höher als die Summe der vorausgehenden zwei Unterfeld-Gewichte ist. Dieses Beispiel einer Unterfeld-Organisation ist hinsichtlich der Kompensation des Falschkontureneffektes besser optimiert.
In den letzten beiden Beispielen war durch Verwenden von Selbstvorspannungsunterfeldern SPSF und Auffrischungsunterfeldern RSF kein harter Vorspannungsimpuls erforderlich und der Adressierungsimpuls der letzten zehn Unterfelder konnte im Vergleich zu dem ersten Beispiel reduziert werden. Bei einer praktischen Implementierung würde diese Reduzierung von Adressierungszeit der Auffrischungsunterfelder wahrscheinlich noch bedeutender sein, als es in den vorstehenden zwei Figuren abgebildet ist. Obwohl Selbstvorspannungsunterfelder mehr Adressierungszeit erfordern, ist in dem zweiten Fall mehr Gesamtzeit für Erhaltungsimpulse verfügbar.
In 3 gibt es ein anderes Beispiel einer Unterfeld-Organisation. Dieses Beispiel ist für die 50 Hz Anzeigebetriebsarten optimiert, wenn TV-Signale gemäß TV-Standards wie PAL, SECAM eingegeben werden. Der großflächige Flimmereffekt ist bei den 50 Hz TV-Standards der Effekt, welcher am meisten stört. Deswegen werden die 100 Hz Aufwärtswandler zum Kompensieren dieses Effektes bei TV-Geräten weitgehend verwendet. Das Funktionsprinzip von Plasmaanzeigen beruht auf der Erzeugung von kleinen Lichtimpulsen in Unterfeldern mit Adressierungs-, Erhaltungs- und Löschzeiträumen. Dies ermöglicht eine spezifische Anpassung der Unterfeld-Organisation und Unterfeld-Codierung zum Kompensieren des großflächigen Effektes. Die Anmelderin hat eine Europäische Patentanmeldung für diese Lösung mit dem Aktenzeichen 98115607.8-2205 eingereicht. Die Veröffentlichungsnummer dieser Anmeldung lautet EP-A-0982707 . Das der Anpassung zugrunde liegende Prinzip besteht daraus, dass zwei Gruppen von Unterfeldern definiert werden, welche durch einen bestimmten Zeitbetrag voneinander getrennt sind, und dass die Unterfelder auf diese Gruppen auf solch eine Weise aufgeteilt werden, dass die Unterfeld-Gewichte so gleichmäßig wie möglich auf die zwei Gruppen aufgeteilt sind. Bei den 50 Hz TV-Standards dauert ein Rahmenzeitraum 20 ms. Die Wirkung dieser Anpassung besteht darin, dass die Unterfeld-Gruppen in einem 10 ms Raster vorkommen, welches einer 100 Hz Aufwärtswandlung entspricht. Der großflächige Flimmereffekt kann mit dieser Anpassung sehr einfach kompensiert werden.
Hinsichtlich der Offenbarung der Einzelheiten dieser Anpassung wird auf die vorstehend erwähnte EP-Anmeldung verwiesen.
3 zeigt ein Beispiel einer Unterfeld-Organisation, in der die Konzepte von großflächiger Flimmerreduzierung und Selbstvorspannungs- und Auffrischungsunterfeldern kombiniert werden. Die nachfolgende Unterfeld-Organisation mit 14 Unterfeldern wird als Beispiel betrachtet.
Der Rahmenzeitraum beträgt 20 ms. Hier muss darauf hingewiesen werden, dass der Rahmenzeitraum bei 50 Hz TV-Standards wegen des Zeilensprunges 40 ms beträgt und nur die Felder im 20 ms Raster vorkommen. Allerdings werden Plasmaanzeigen in progressiver Betriebsart betrieben und demzufolge kommen die Rahmen, nach der Umwandlung von Zeilensprung zu progressiv, im 20 ms Raster vor.
Wie zuvor wird angenommen, dass das Videosignal mit 8-Bit-Worten digitalisiert wird und dass es infolgedessen wiederum 256 verschiedene Videopegel gibt. Die Unterfelder werden in zwei Gruppen unterteilt, die in ein 100 Hz Raster passen. Für beide Gruppen werden Selbstvorspannungsunterfelder und Auffrischungsunterfelder zur Verfügung gestellt. Die Unterfeld-Codierung wird dergestalt gewählt, dass die 50 Hz Komponente minimiert wird, was bedeutet, dass für ein Pixel Unterfeld-Gewichte so gleichmäßig wie möglich auf die zwei Gruppen verteilt werden. Zum Codieren sollten die Gewichte auch um die niedrigstwertigen Unterfelder konzentriert werden. Wenn beispielsweise der Videopegel 17 codiert werden soll, dann gibt der Codierer ein Codewort 10100000010000% anstatt von 10000000001000% aus, wobei die Unterfelder mit den Gewichten 1, 8, 8 anstatt von nur 1 und 16 verwendet werden.
Der Zwischenraum zwischen dem letzten Unterfeld der ersten Gruppe und dem ersten der zweiten Gruppe kann recht bedeutend sein. Deswegen werden zwei weiche Vorspannungsimpulse verwendet, einer am Anfang von jeder Unterfeld-Gruppe. Im Gegensatz zu dem 75 Hz Beispiel bestehen in dem 100 Hz Beispiel die ersten drei Unterfelder aus Selbstvorspannungsunterfeldern, weil es (zum Beispiel für den Videopegel 28) Codes gibt, wo die ersten zwei Unterfelder in einer oder beiden Gruppen ausgeschaltet sind. Die letzten vier Unterfelder in jeder Unterfeld-Gruppe bestehen aus Auffrischungsunterfeldern und können schneller adressiert werden.
Die Regel, dass ein Unterfeld-Gewicht niemals höher als die Summe der Unterfeld-Gewichte von zwei vorhergehenden Unterfeldern sein sollte, kann mit der in 3 gezeigten Unterfeld-Organisation nicht erfüllt werden. Aber die Verletzung dieser Regel erfolgt nur in dem dritten Unterfeld der ersten Gruppe, so dass die Bildqualität nicht merklich beeinträchtigt wird.
In 4 ist eine Schaltungsimplementierung der Erfindung dargestellt. Die Steuereinheit 10 wählt den geeigneten Fibonacci-Code zum Selbstvorspannen und Auffrischen zu einem gegebenen R-, G-, B-Videopegel durch entsprechende Adressierung der Codetabelle in der Unterfeld-Codierungseinheit 11 aus. Sie steuert das Schreiben und Lesen in und aus dem Rahmenspeicher 13. Ferner erzeugt sie alle Abtast- und Erhaltungsimpulse, die durch die heterogene (Selbstvorspannung und Auffrischung) Unterfeld-Struktur erforderlich werden, und auch die weichen Vorspannungsimpulse. Die weichen Vorspannungsimpulse werden parallel an alle Zellen angelegt. Die Steuereinheit 10 empfängt horizontale und vertikale Synchronisierungssignale 10 für die Erholungszeitberechnung. Ebenfalls wird der Seriell-/Parallel-Umwandlungsprozess zum Adressieren einer Plasmazellenzeile auch durch die Einheit 10 gesteuert. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Selbstvorspannungsunterfelder eine langsamere Abtastgeschwindigkeit als für die Auffrischungsunterfelder verwendet wird.

HP: hartes Vorspannen
E: Löschen
A: Abtasten
S: Erhalten
SP: weiches Vorspannen
10: Steuerung
11: Unterfeld-Codierung
12: 2-Rahmen-Speicher
13: Seriell-Parallel-Umwandlung
14: Plasma-Anzeigetafel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 98115607 [0061]
- EP 0982707 A [0061]

Claims

Vorrichtung zum Verarbeiten von Videobildern zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung (14), die eine Vielzahl von Leuchtelementen aufweist, die den Bildpunkten eines Bildes entsprechen, mit Ansteuermitteln (10) die die Zeitdauer eines Videorahmens oder Videofeldes in eine Vielzahl von Unterfeldern aufteilen, während welcher die Leuchtelemente zur Lichtausstrahlung in kleinen Impulsen aktiviert werden können, wobei die Helligkeitssteuerung mit einem Unterfeld-Codewort geschieht, welches bestimmt ob eins Lichtausstrahlung in einem Unterfeld erfolgt, wobei die Ansteuermittel (10) jeweils einen Unterfeld-Zeitraum in einen Adressierungszeitraum (A), einen Beleuchtungszeitraum (S) und einen Löschzeitraum (E) unterteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (10) auf Unterfeld-Codeworte zugreifen, die zur Unterfeld-Codierung nach der folgenden Regel erstellt werden: i.) Für alle eingegebenen Videopegel, welche von Null verschieden sind, wird ein Unterfeld-Codewort gebildet, in welchem niemals mehr als ein einziges aufeinander folgendes Unterfeld zwischen zwei aktivierten Unterfeldern nicht aktiviert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Unterteilung in Unterfelder auf einer spezifischen Unterfeld-Organisation beruht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gewichte der Unterfelder, wenn sie der Größe nach geordnet sind, gemäß der Regel zunehmen, dass ein gegebenes Unterfeld-Gewicht nicht höher als die Summe der Gewichte der vorausgehenden beiden Unterfelder ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Teil einer Plasmaanzeigetafel ist.