專利名稱：在線性顯示器上顯示非線性圖像的制作方法
在線性顯示器上顯示非線性圖像技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明一般涉及用于圖像顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及用于在線性顯示器上顯示非線性圖像的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)背景0002基于陰極射線管(CRT)的顯示器具有非線性響應(yīng)。所以， 為了適當(dāng)顯示圖像，在基于CRT的顯示器上顯示之前，非線性傳遞函數(shù) 被應(yīng)用于圖像。此非線性傳遞函數(shù)常被稱為Y校正曲線。由于基于CRT的 顯示器主宰市場(chǎng)，所以非線性傳遞函數(shù)自動(dòng)被應(yīng)用于許多圖像和視頻流(例如廣播電視和盒式錄像帶和DVD的視頻)。0003為了在線性顯示器上適當(dāng)顯示經(jīng)變換的圖像和視頻流，反向 傳遞函數(shù)(常被稱作去y曲線(de-gamma curve))必須被應(yīng)用于經(jīng)變換 的圖像和視頻流，所述線性顯示器諸如為基于像數(shù)字微鏡器件(DMD) 的空間光調(diào)制器(SLM)的顯示器、液晶顯示器(LCD)、硅基液晶(LCOS) 等等。0004去Y曲線(de-gamma curve)的應(yīng)用將去除應(yīng)用于圖像和視頻 流的非線性變換，并將允許圖像和視頻流在線性顯示器上無失真地顯示。 然而，去Y曲線的應(yīng)用需要高級(jí)別比特精度以生成可接受的圖像質(zhì)量，因 為不充分的比特精度級(jí)別可導(dǎo)致輪廓。輪廓是量化偽影，所述量化偽影 作為具有現(xiàn)實(shí)中平滑變化區(qū)域的圖像中的離散跳變出現(xiàn)。譬如，有陰影 的圖像將可能具有該陰影內(nèi)的帶，而不是連續(xù)變化的陰影。0005抖動(dòng)是經(jīng)常被使用的現(xiàn)有技術(shù)，以便在不需要提高可用比特 精度的情況下幫助提高圖像質(zhì)量。通過組合可產(chǎn)生的灰度(shade)，抖 動(dòng)模擬不可產(chǎn)生的灰度。預(yù)確定部分中的可產(chǎn)生的灰度的組合模擬不可 產(chǎn)生的灰度。0006現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)劣勢(shì)是去Y曲線的應(yīng)用需要高級(jí)別比特精度以防止輪廓的出現(xiàn)。許多基于SLM的顯示系統(tǒng)不具有足夠的比特精度來防 止輪廓。這會(huì)導(dǎo)致不可接受的圖像質(zhì)量。0007現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)劣勢(shì)是例如誤差擴(kuò)散抖動(dòng)的傳統(tǒng)抖動(dòng)技術(shù) 要求遍及顯示器范圍的相鄰可顯示灰度之間的距離是等間隔的。然而， 由于基于空間光調(diào)制器的顯示器利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)，如果這不 被要求，則總體性能可被優(yōu)化。所以，傳統(tǒng)抖動(dòng)技術(shù)在基于SLM的顯示 器中不提供最優(yōu)性能。發(fā)明內(nèi)容0008通過提供用于線性顯示器的灰度級(jí)映射的系統(tǒng)和方法的本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，這些以及其他問題大體被解決或避開，并且技術(shù)優(yōu)勢(shì) 大體被實(shí)現(xiàn)。0009依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供用于在線性顯示器上顯示非 線性圖像的方法。該方法包括將線性化函艦用于非線性圖像，以產(chǎn)生線 性化的圖像；在線性化的圖像中選擇像素；基于像素確定第一皿和第二 。 該方法還包括計(jì)算抖動(dòng)百分比；和基于抖動(dòng)百分比和門限值(thresholdvalue) 的比較，選擇第一被麟二被用以顯示。0010依照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供一種電路。該電路包 括耦合到視頻信號(hào)輸入的去Y校正單元(DCU)，該DCU被配置以去除 來自所述視頻信號(hào)輸入的視頻信號(hào)中的圖像中存在的非線性變換；和耦 合到該DCU的灰度單元(GSU)，該GSU被配置以提供第一可顯示灰度 和第二可顯示灰度，第一可顯示灰度的強(qiáng)度剛好高于視頻信號(hào)中的圖像 中像素的灰度強(qiáng)度，第二可顯示灰度的強(qiáng)度剛好低于所述像素的灰度強(qiáng) 度。該電路還包括耦合到所述GSU和所述DCU的抖動(dòng)單元，該抖動(dòng)單元被配置成基于所述像素的灰度、所述第一可顯示灰度和所述第二可顯示 灰度來計(jì)算抖動(dòng)百分比，并基于所述抖動(dòng)百分比和門限值來選擇所述第 一可顯示灰度或所述第二可顯示灰度。0011依照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例， 一種顯示系統(tǒng)被提供。該 顯示系統(tǒng)包括耦合到信號(hào)輸入的灰度級(jí)映射引擎(GSM)，該GSM被 配置以根據(jù)由所述信號(hào)輸入提供的非線性輸入圖像產(chǎn)生線性輸出圖像；和耦合到該GSM的顯示器件，該顯示器件被配置以顯示所述線性輸出圖 像。所述線性輸出圖像使用非線性抖動(dòng)被抖動(dòng)，以避免輪廓。0012本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)是不再需要灰度是等間隔的。這 可以允許基于SLM的顯示系統(tǒng)中的圖像質(zhì)量的優(yōu)化。0013本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)是灰度的數(shù)量可被減少。 這暗示PWM轉(zhuǎn)換的數(shù)量也將被減少。由于過度顯示偽影在PWM轉(zhuǎn)換之間發(fā)生，所以減少轉(zhuǎn)換數(shù)量也將減少顯示偽影的數(shù)量。0014本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的又一個(gè)優(yōu)勢(shì)是任意比特權(quán)重可被使用， 而不要求二進(jìn)制比特權(quán)重。這可以導(dǎo)致具有進(jìn)一步可能的優(yōu)化的更靈活 的PWM序列設(shè)計(jì)。
0015圖la和lb是在非線性顯示器和線性顯示器上Y校正的圖像和視 頻信號(hào)的顯示圖；0016圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，用于顯示Y校正的圖像和視 頻信號(hào)的線性顯示器的灰度級(jí)映射引擎的圖；0017圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，抖動(dòng)單元的詳細(xì)視圖的圖；0018圖4a到4c是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使用用于抖動(dòng)的門限陣列，根據(jù)基于原始像素值的灰度而確定可顯示灰度的圖；0019圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的算法圖，所述算法用在根據(jù)基于原始像素值的灰度來確定可顯示灰度；和0020圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，具有灰度級(jí)映射引擎的顯 示系統(tǒng)的圖。
具體實(shí)施方式
0021本發(fā)明關(guān)于特定環(huán)境中參考示例的實(shí)施例進(jìn)行描述，即使用 數(shù)字微鏡器件(DMD)空間光調(diào)制器的視頻顯示系統(tǒng)。本發(fā)明也可被應(yīng) 用于其他環(huán)境，例如具有線性響應(yīng)的其他視頻顯示系統(tǒng)，如其他基于SLM 的系統(tǒng)，包括LCD、 LCoS、基于可變形鏡的顯示系統(tǒng)和具有有限比特精 度的非基于SLM的系統(tǒng)。0022
圖la和lb圖示說明在非線性和線性顯示器上Y校正的圖像和視 頻信號(hào)的顯示。圖la示出在例如CRT的非線性顯示器110上Y校正的圖像 105的顯示。只要Y校正適當(dāng)匹配CRT110的特性，Y校正的圖像105就將如 CRT IIO上所計(jì)劃的那樣顯示。如果Y校正不適當(dāng)匹配CRT IIO的特性，則 Y校正的圖像105可能不會(huì)適當(dāng)顯示。0023為了具有線性特性的顯示器上的適當(dāng)顯示，y校正的圖像105 必須經(jīng)過反操作以除去Y校正。圖lb中所顯示的圖示出在例如DMD的線性 顯示器15O上Y校正的圖像105的顯示。Y校正的圖像105可被提供到去Y校正 單元155以反轉(zhuǎn)Y校正的效果。去Y校正單元155去除Y校正的非線性傳遞函 數(shù)以便圖像可以適當(dāng)被顯示在DMD 150上。0024
由去Y校正單元155執(zhí)行的去Y校正操作可能需要高的精度，以 防止輪廓，所述輪廓是量化偽影，所述量化偽影可被看作最初具有平滑 灰度過渡的圖像中的灰度中的離散跳躍。然而，基于SLM的顯示器件通 常將具有不足以防止輪廓出現(xiàn)的精度等級(jí)。譬如，典型的DMD顯示系統(tǒng) 可產(chǎn)生256 (八比特精度)至ljl024 (十比特精度)之間的不同灰度。為防 止輪廓，14到16比特精度(16384到65536的不同灰度)是通常被需要的。 很明顯，典型的DMD顯示系統(tǒng)不具有足夠精度來防止輪廓。0025抖動(dòng)是可用于減少輪廓的可見效果的現(xiàn)有技術(shù)。然而，例如 誤差擴(kuò)散抖動(dòng)的抖動(dòng)技術(shù)要求不同灰度之間的間隔遍及整個(gè)灰度范圍保 持恒定。但如果這種約束不適當(dāng)，貝ijPWM (信令技術(shù)，其用于提供控制 數(shù)據(jù)信息到SLM以在基于SLM的顯示系統(tǒng)中顯示圖像)性能可被提高。0026根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖2示出線性顯示器(GSM) 200 的灰度級(jí)映射引擎，其用于在線性顯示器上顯示y校正的圖像和視頻信 號(hào)。在顯示系統(tǒng)中，可顯示的灰度可被由顯示系統(tǒng)可產(chǎn)生的最小量的光、 以及顯示系統(tǒng)的對(duì)比率和亮度限定。對(duì)于基于SLM的顯示系統(tǒng)，可產(chǎn)生 的最小量的光可依賴于光調(diào)制器轉(zhuǎn)換狀態(tài)需要的最短時(shí)間。例如，如果 轉(zhuǎn)換狀態(tài)需要的最短時(shí)間量是65微秒且顯示系統(tǒng)具有1000:1的對(duì)比率與 1000流明的亮度，則它可能顯示多達(dá)256的不同灰度。0027然而，對(duì)人類視覺系統(tǒng)的研究己表明人眼可辨別灰度之間 小到1%的灰度變化。這被稱作剛好可看出來的差異(JND)。使用該JND，可能以大約196個(gè)不同灰度顯示整個(gè)1000流明的范圍。例如，使用256個(gè) 不同灰度，如果灰度間的間隔保持恒定，則在每個(gè)灰度之間存在3.9流明 的分隔。然而在灰度級(jí)的上端，最亮的灰度為1000流明，下一個(gè)可辨別 的灰度為1000/1.01=990流明。所以10流明范圍可被兩個(gè)灰度跨越而不是 三個(gè)。在灰度級(jí)的下端，最暗的灰度被設(shè)定為l流明，下一個(gè)可辨別的灰 度是1*1.01=1.01流明。抖動(dòng)可被用于顯示與1.01流明對(duì)應(yīng)的灰度，以及其 他不能由基于SLM的顯示系統(tǒng)直接產(chǎn)生的灰度。0028
GSM200包含去Y校正單元205，該單元205具有耦合到視頻輸 入的輸入。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，視頻輸入以紅綠藍(lán)(RGB)格式 提供原始視頻信號(hào)。視頻輸入能夠提供其他格式的視頻信號(hào)，例如Y/UV 等等。雖然本發(fā)明的討論和示例性實(shí)施方式利用RGB格式的視頻信號(hào)， 但本發(fā)明可應(yīng)用于其他視頻信號(hào)格式，所以RGB視頻信號(hào)的討論不應(yīng)被 解釋為限制于本發(fā)明的精神。原始視頻信號(hào)包含圖像序列，該圖像序列 已被進(jìn)行Y校正，用于在諸如CRT的非線性顯示器上適當(dāng)顯示。0029去y校正單元205可被實(shí)施為查找表，以便于視頻信號(hào)中的 圖像的快速變換。該查找表可基于Y校正的圖像中的像素值被編索引并 可存儲(chǔ)與Y校正之前的初始像素值相對(duì)應(yīng)的值。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例，存儲(chǔ)在査找表中的值應(yīng)具有足夠的分辨率(14到16比特)以防止輪 廓。替代地，去Y校正單元205可執(zhí)行實(shí)際的去y校正功能并根據(jù)視頻信 號(hào)中的圖像來數(shù)學(xué)地計(jì)算與Y校正的值相對(duì)應(yīng)的初始像素值。去Y校正功 能的數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)應(yīng)被配置以便足夠的分辨率被用于防止輪廓的出現(xiàn)。0030而后來自去Y校正單元205的輸出可被提供到灰度單元(GSU) 210和抖動(dòng)單元215。 GSU210可被用于確定視頻信號(hào)中圖像的最初像素 值的合適灰度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，GSU210可提供兩個(gè)灰度值: 第一灰度值是可由基于SLM的顯示系統(tǒng)顯示的灰度值，其剛好高于基于 初始像素值的灰度值，如由去Y校正單元205提供的(被稱作剛好高的 灰度(a gray shade immediately above));第二灰度值是可由基于SLM 的顯示系統(tǒng)顯示的灰度值，其剛好低于基于初始像素值的灰度值(被稱 作剛好低的灰度(a gray shade immediately below))。如果基于初始像 素值的灰度值精確匹配可顯示的灰度，則根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，基于初始像素值的灰度值可被設(shè)定為剛好高的灰度值并且最低的可顯示灰 度可被設(shè)定為剛好低的灰度值?？商娲?，基于初始像素值的灰度值可 被設(shè)定為剛好低的灰度值并且最高的可顯示灰度可被設(shè)定為剛好高的灰 度。在此外又一個(gè)替代實(shí)施例中，基于初始像素值的灰度值可被設(shè)定為 剛好高的灰度值和剛好低的灰度值。0031根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，GSU 210可用實(shí)施折半搜索算法 的電路、軟件或固件實(shí)現(xiàn)。利用折半搜索算法，可顯示灰度的排序列表 可被保持并用來與基于初始像素值的灰度值比較。而后該搜索可通過反 復(fù)將搜索區(qū)間分成兩半而被實(shí)現(xiàn)。譬如，在初始搜索嘗試時(shí)，基于初始 像素值的灰度值與在排序列表中部(或大致在中部)的灰度進(jìn)行比較。 如果它更小，則該搜索重復(fù)，以基于初始像素值定值的灰度值與小于排 序列表中部的灰度的排序列表部分作比較。如果它更大，則該搜索重復(fù)， 以基于初始像素值定值的灰度值與大于排序列表中部灰度的排序列表部 分作比較。該搜索繼續(xù)下去，直到匹配被找到或直到排序列表的部分不 包含項(xiàng)。使用折半搜索的優(yōu)勢(shì)是對(duì)于具有總數(shù)為N個(gè)可顯示灰度的排 序列表，基于初始像素值的給定灰度值的比較的最大數(shù)量是bg,(N)。折半搜索被認(rèn)為可被本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員充分理解，并且不在此處 進(jìn)一步討論。0032抖動(dòng)單元215可從GSU 210接收剛好高的灰度和剛好低的灰 度值以及來自去Y校正單元205的基于初始像素值的灰度值作為輸入。 抖動(dòng)單元215可將基于初始像素值的灰度值與剛好高灰度和剛好低灰度 值作比較，以確定在基于SLM的顯示系統(tǒng)上適當(dāng)顯示基于初始像素值的 灰度值所需的抖動(dòng)。由于基于SLM的顯示系統(tǒng)只能顯示可顯示的灰度， 所以由抖動(dòng)單元215所完成的抖動(dòng)可能需要多個(gè)相鄰像素的結(jié)合以得到 適當(dāng)?shù)男Ч?。根?jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，抖動(dòng)單元215利用大小為KxL的 門限陣列來確定要顯示的灰度，其中K和L是大于O的整數(shù)值。大小為 KxL的門限陣列可被應(yīng)用于相鄰像素的矩陣，其大小也是KxL。門限陣 列可以具有多種大小，例如4x4、 8x8、 16x16、 16x8、 8x4等等。優(yōu)選門 限陣列大小為32x32。0033門限陣列包含一連串門限值，該一連串門限值可被用于根據(jù)基于初始像素值的灰度值來選擇灰度值以顯示(剛好高的灰度或剛好低 的灰度)。門限值可通過實(shí)驗(yàn)而被確定。如果基于初始像素值的灰度值大于門限值，則抖動(dòng)單元215可選擇剛好低的灰度來為基于初始像素值 的灰度值顯示。如果基于初始像素值的灰度值小于或等于門限值，則抖 動(dòng)單元215可選擇剛好高的灰度來為基于初始像素值的灰度值顯示。對(duì) 抖動(dòng)單元215容易明顯的修改可能是改變選擇標(biāo)準(zhǔn)。譬如，不是僅僅大 于而選擇剛好低的灰度值，而是標(biāo)準(zhǔn)可能被改變?yōu)榇笥诨虻扔?，并且選 擇剛好高的灰度的標(biāo)準(zhǔn)可從小于或等于被改變到僅僅小于。0034當(dāng)圖像包含比門限陣列多的像素時(shí)，門限陣列可簡(jiǎn)單地平鋪 覆蓋于圖像。譬如，如果圖像是64x64像素圖像且門限矩陣是32x32元陣 列，則門限陣列可在整個(gè)圖像上被重復(fù)四次，以2x2配置排列。根據(jù)本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，相同門限陣列在圖像上被重復(fù)。另外，如果門限陣列 大于圖像，則不與像素對(duì)應(yīng)的門限陣列部分可被忽略。雖然在將門限陣 列的多個(gè)副本覆蓋在圖像上時(shí)邏輯地査看抖動(dòng)操作是可能的，但抖動(dòng)操 作僅僅在圖像到達(dá)GSM200時(shí)在圖像(更準(zhǔn)確地說是圖像的像素)上以 從左到右和從上到下的順序(光柵掃描順序)操作。0035抖動(dòng)單元215可產(chǎn)生輸出，該輸出包含可由基于SLM的顯示 系統(tǒng)產(chǎn)生的灰度值序列， 一個(gè)灰度對(duì)應(yīng)圖像序列中每個(gè)圖像的每個(gè)像素。 抖動(dòng)單元215也可產(chǎn)生不同灰度用于每個(gè)像素的三個(gè)顏色分量(R、 G和 B)中的每一個(gè)。0036根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖3圖解說明抖動(dòng)單元300。圖3 中所顯示的抖動(dòng)單元300可以是抖動(dòng)單元215 (圖2)的實(shí)現(xiàn)。抖動(dòng)單元 300包含具有兩個(gè)輸入的比較器305。第一輸入可以是用于合適灰度選擇 的門限值，第二輸入可以是抖動(dòng)百分比。抖動(dòng)百分比可被限定為以下灰 度之間的百分比差值，即基于初始像素值的灰度與剛好高于和剛好低于 基于初始像素值的灰度的灰度的跨度之間的百分比差值，并且抖動(dòng)百分 比可被表示為(A-D)/(A-B)，其中A是剛好高的灰度的強(qiáng)度，B是剛好低的灰度的強(qiáng)度，D是基于初始像素值的灰度的強(qiáng)度(即去Y校正單元205 (圖2)的輸出)。抖動(dòng)百分比可由相對(duì)簡(jiǎn)單的電路計(jì)算，且不在此處顯0037比較器305執(zhí)行抖動(dòng)百分比和門限值的比較并可提供比較結(jié) 果到復(fù)用器310。譬如，比較器305可確定抖動(dòng)百分比是否大于門限值。 復(fù)用器310可利用比較結(jié)果來在兩輸入之間選擇其一以在輸出提供。依 賴于比較結(jié)果，復(fù)用器310可提供剛好低的灰度或剛好高的灰度到其輸 出。0038根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖4a到4c圖解說明使用用于抖 動(dòng)目的的門限陣列、根據(jù)基于初始像素值的灰度對(duì)可顯示灰度的確定。 圖4a中所顯示的圖表示出來自示例圖像的大小為4x4的像素值陣列。如 前面所討論的，優(yōu)選陣列大小可以是32x32，然而，為了圖解說明的目的， 陣列大小被減小。陣列大小不影響確定可顯示灰度的操作。圖4a中所顯 示的陣列可以是圖像中像素的邏輯表示，所述像素如以上所討論的，可 在它們到達(dá)GSM200時(shí)被處理(圖2)。0039像素陣列包含與附屬于像素的圖形信息對(duì)應(yīng)的灰度值。譬如， 陣列元素405包含灰度值10，這意味著為了適當(dāng)顯示包含在陣列元素405 中的像素，基于SLM的顯示系統(tǒng)應(yīng)顯示灰度值IO。然而，基于SLM的 顯示系統(tǒng)可能無法顯示灰度值10并可能需要執(zhí)行抖動(dòng)。0040圖4b圖解說明門限陣列。雖然圖4b中所顯示的與像素陣列 (圖4a)的大小相同，但門限陣列不必須與像素陣列相同大小。大小上 的任何差異都可通過平鋪(如果門限陣列小于像素陣列)而被克服，而 不是使用門限陣列的特定部分(如果門限陣列大于像素陣列)等等。門 限陣列元素415對(duì)應(yīng)陣列元素405。門限陣列元素415包含門限值12。 而后該門限值可與陣列元素405的內(nèi)容(灰度值IO)比較，以確定顯示 哪個(gè)灰度(剛好高的灰度或剛好低的灰度)。門限值(12)與灰度值(10) 的比較顯示灰度值小于門限值。0041圖4c圖解說明灰度輸出矩陣?；叶容敵鼍仃囷@示基于比較結(jié) 果選擇的灰度(剛好高的灰度或剛好低的灰度)?；叶容敵鼍仃囋?25 顯示所選用于陣列元素405的灰度。由于灰度值(10)小于門限值(12)， 則根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，剛好高的灰度(A)被選擇。0042根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖5圖解說明算法500，其用于根 據(jù)基于初始像素值的灰度、使用用于顯示系統(tǒng)的抖動(dòng)目的的門限陣列來確定可顯示的灰度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，算法500可于特別設(shè)計(jì) 的硬件、軟件或固件中被實(shí)現(xiàn)。由于在顯示系統(tǒng)顯示圖像時(shí)由算法500 執(zhí)行的確定連續(xù)發(fā)生，因此算法500應(yīng)被設(shè)計(jì)以使得 一旦顯示系統(tǒng)開 始操作時(shí)，該算法可自動(dòng)開始操作，并直到顯示系統(tǒng)被禁用或關(guān)閉才結(jié) 束。0043根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，算法500可以以視頻輸入信號(hào)的 去y校正(方框505)開始。由于該視頻輸入信號(hào)可以是連續(xù)流，所以該 視頻輸入信號(hào)的去y校正可以是如下操作該操作被配置以開始操作， 并且一旦開始就連續(xù)運(yùn)行直到被停止。對(duì)去Y校正操作的可選補(bǔ)充可以 是可增加該視頻輸入信號(hào)的狀況的確定。該視頻輸入信號(hào)可被分析以 確定是否y校正已被應(yīng)用于該視頻輸入信號(hào)。如果該視頻輸入信號(hào)未被y 校正，則去y校正操作可經(jīng)過該視頻輸入信號(hào)，而不執(zhí)行去y校正。0044該視頻輸入信號(hào)的線性化，即該視頻輸入信號(hào)的去y校正(方 框505)，可在該視頻輸入信號(hào)到達(dá)gsm200 (圖2)時(shí)發(fā)生，這意味著 緩沖整個(gè)圖像或圖像序列可能不是必要的?？娠@示灰度的選擇以從視頻 輸入信號(hào)中選擇像素x (方框515)開始。如果基于slm的顯示系統(tǒng)能 夠每次顯示像素的一個(gè)單獨(dú)分量，則對(duì)像素x的選擇也可包括對(duì)像素的 三個(gè)分量(rgb)之一的選擇。而后所選像素x的值(或所選像素x的 分量之一的值)可被用于確定可由基于slm的顯示系統(tǒng)顯示的一對(duì)灰度。 被稱為剛好高的灰度、由算法500確定的第一灰度可以是高于所選像素x 的值的可顯示灰度(方框520)。被稱為剛好低的灰度、由算法500確定 的第二灰度可以是低于所選像素x的值的可顯示灰度(方框525)。根 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一灰度和第二灰度是可由基于slm的顯示系 統(tǒng)顯示的灰度，這些灰度是最緊密地跨越像素x的值的灰度。譬如，如 果基于slm的顯示系統(tǒng)能夠顯示與值10、 20、 40和80對(duì)應(yīng)的灰度，那 么如果像素x的值為25，則第一灰度將與值40對(duì)應(yīng)且第二灰度將與值 20對(duì)應(yīng)。0045在確定第一灰度(方框520)和第二灰度(方框525)之后， 像素x的抖動(dòng)百分比可以被計(jì)算(方框530)。抖動(dòng)百分比可以是可顯 示灰度(第一灰度或第二灰度)和所選像素x的值之間的差值與第一灰度和第二灰度之間的差值的比值。第一灰度或第二灰度可被用于確定對(duì) 于所選像素X的值的差異。對(duì)第一灰度或第二灰度的使用確定用于算法 500中后面比較的值。抖動(dòng)百分比可以被數(shù)學(xué)表示為百分比=(剛好高的灰度一所選像素x的值)/(剛好高的灰度一剛好低的灰度)。0046而后所選像素X的抖動(dòng)百分比可與來自門限矩陣的門限相比 較，所述門限與所選像素X對(duì)應(yīng)，被稱為門限X。所選門限X可以是基 于正被處理的圖像中所選像素X的位置。譬如，如果所選像素X是圖像 中的像素(U)，貝擁于所述比較中的門限將位于門限陣列的元素(U)處。 一般地，如果像素位于圖像的像素(I, J)處，則用于所述比較中的門限將 位于門限矩陣的元素(I以K為模，J以L為模)處，其中K和L是指示門 限陣列大小的整數(shù)值。抖動(dòng)百分比和門限都可被量化到特定數(shù)目的比特。 這可以幫助簡(jiǎn)化所述比較涉及的運(yùn)算，允許整數(shù)值的比較而不是實(shí)數(shù)值。 譬如，抖動(dòng)百分比0.5可通過乘以256而被量化到八比特值，經(jīng)量化的抖 動(dòng)百分比為0.50><256 = 128。所述量化可通過合適數(shù)目比特的二進(jìn)制移位被 完成。0047而后來自門限陣列的門限可與所選像素X的抖動(dòng)百分比相比 較(方框535)。如果所選像素X的抖動(dòng)百分比大于(>)門限，則剛好 低的灰度被選擇作為所選像素X的輸出(方框540)。如果所選像素X 的抖動(dòng)百分比小于或等于(<=)門限，則剛好高的灰度被選擇作為所選 像素X的輸出(方框545)。改變?cè)诜娇?40和545中所執(zhí)行的比較的 條件是可能的。譬如，大于可以改變成大于或等于，小于或等于可以被 改變成嚴(yán)格小于。此外，如果抖動(dòng)百分比的計(jì)算使用不同的表達(dá)式(譬 如，如果抖動(dòng)百分比被計(jì)算成(所選像素X的值一剛好低的灰度)/ (剛 好高的灰度一剛好低的灰度))，則如果抖動(dòng)百分比小于或等于(<=) 門限時(shí)該比較可能需要選擇第一灰度，而如果抖動(dòng)百分比大于(>)門限 則選擇第二灰度。在選擇灰度作為所選像素X的輸出(方框540和545) 之后，進(jìn)行檢查以確定是否在視頻輸入信號(hào)中有需要被處理的任何附加 像素(方框550)。如果有附加像素要被處理，則該操作可回到方框515 以選擇新的像素X。如果沒有附加像素要被處理，則該操作可以終止。0048以下是算法500的操作的示例。去Y校正操作生成所選像素X的值，其為352。對(duì)于等于{0,4096， 8192， 12288, 16383}的可顯示灰度的 列表，第一灰度是4096，而第二灰度是0。而后抖動(dòng)百分比可被計(jì)算為 (4096-352)/(4096-0) = 91.4%或(被量化到八比特的234)。如果經(jīng)量化的門限是200，則經(jīng)量化的抖動(dòng)百分比大于經(jīng)量化的門限，所以剛好低的灰 度(第二灰度)作為所選像素X的輸出。0049根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖6圖解說明具有GSM200的顯 示系統(tǒng)600。該顯示系統(tǒng)600包括灰度級(jí)映射引擎(GSM) 605，該GSM605可被用于將包含Y校正的圖像序列的視頻輸入信號(hào)進(jìn)行去Y校正。該 GSM 605可利用抖動(dòng)以在具有有限比特精度的顯示系統(tǒng)中提供足夠的'性 能水平(圖像質(zhì)量)。該GSM 605可與GSM 200 (圖2)相似。而后來 自該GSM 605的去Y校正的圖像可被提供到顯示裝置610，例如利用 DMD、 LCD、 LCoS、可變形鏡等等的空間光調(diào)制器。所述顯示裝置610 可以調(diào)制光源(未顯示)以顯示由GSM605提供的圖像。如果該顯示系 統(tǒng)600是投影式顯示系統(tǒng)，則可選的顯示屏615可被用于顯示圖像。0050雖然本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被詳細(xì)描述，但應(yīng)該理解，會(huì)對(duì)本 文的描述作出各種增加、刪除、替代和其他修改，而不背離如附加權(quán)利 要求所限定的、要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在線性顯示器上顯示非線性圖像的方法，該方法包括將線性化函數(shù)應(yīng)用于所述非線性圖像，以產(chǎn)生線性化的圖像；在所述線性化的圖像中選擇像素；基于所述像素確定第一灰度；基于所述像素確定第二灰度；計(jì)算抖動(dòng)百分比；和基于所述抖動(dòng)百分比和門限值的比較，選擇所述第一灰度或所述第二灰度用以顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇、第一個(gè)確定、第二個(gè) 確定、所述計(jì)算和所述選擇步驟被重復(fù)用于所述線性化的圖像中的剩余像 素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述門限值被存儲(chǔ)于大小為 MxN的門限矩陣中，且其中與所述線性化的圖像的位置(I, J)對(duì)應(yīng)的像素的 門限值從所述門限矩陣的位置(I以M為模，J以N為模)獲取，其中I 和J是整數(shù)值且M和N是整數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其中第一個(gè)確定包括設(shè)定 所述第一灰度為強(qiáng)度剛好大于所述像素的灰度強(qiáng)度的可顯示的灰度；且其 中第二個(gè)確定包括設(shè)定所述第二灰度為強(qiáng)度剛好小于所述像素的灰度強(qiáng) 度的可顯示的灰度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一個(gè)確定包括如果所述 像素的灰度等于可顯示的灰度，則設(shè)定所述第一灰度為最大可顯示的灰度 或所述像素的灰度；其中所述第二個(gè)確定包括設(shè)定所述第二灰度為零強(qiáng) 度灰度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述抖動(dòng)百 分比被計(jì)算為抖動(dòng)百分比=(所述第一灰度的強(qiáng)度一所述像素的灰度的 強(qiáng)度)/ (所述第一灰度的強(qiáng)度一所述第二灰度的強(qiáng)度)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述抖動(dòng)百分比被計(jì)算為抖動(dòng)百分比=(所述像素的灰度的強(qiáng)度一所述第二灰度的 強(qiáng)度)/ (所述第一灰度的強(qiáng)度一所述第二灰度的強(qiáng)度)。
8. 設(shè)備，其包含耦合到視頻信號(hào)輸入的去Y校正單元DCU，該DCU被配置以去除來 自所述視頻信號(hào)輸入的視頻信號(hào)中的圖像中存在的非線性變換；耦合到該DCU的灰度單元GSU，該GSU被配置以提供第一可顯示灰 度和第二可顯示灰度，該第一可顯示灰度的強(qiáng)度剛好高于所述視頻信號(hào)中 的圖像中像素的灰度強(qiáng)度，該第二可顯示灰度的強(qiáng)度剛好低于所述像素的 灰度強(qiáng)度；和耦合到所述GSU和所述DCU的抖動(dòng)單元，該抖動(dòng)單元被配置以基于 所述像素的灰度、所述第一可顯示灰度和所述第二可顯示灰度來計(jì)算抖動(dòng) 百分比，并基于所述抖動(dòng)百分比和門限值來選擇所述第一可顯示灰度或所 述第二可顯示灰度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述DCU包含査找表，該査找 表由具有所述非線性變換的像素信息編索引。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其中所述GSU包含可顯示灰 度的排序列表，所述第一可顯示灰度和所述第二可顯示灰度使用折半搜 索被找到。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的設(shè)備，其中所述抖動(dòng)單元包含: 被配置以將所述抖動(dòng)百分比與所述門限值作比較的比較器；禾口 耦合到所述比較器的復(fù)用器，該復(fù)用器具有耦合到提供所述第一可顯示灰度的信號(hào)線路的第一輸入和耦合到提供所述第二可顯示灰度的 信號(hào)線路的第二輸入，所述復(fù)用器基于由所述比較器提供的信號(hào)選擇性 地將所述第一輸入或所述第二輸入耦合到輸出。
12. —種顯示系統(tǒng)，其包含耦合到信號(hào)輸入的灰度級(jí)映射引擎GSM，該GSM被配置以根據(jù)由 所述信號(hào)輸入提供的非線性輸入圖像來產(chǎn)生線性輸出圖像，其中所述線 性輸出圖像使用非線性抖動(dòng)而被抖動(dòng)以防止輪廓；和耦合到該GSM的顯示器件，該顯示器件被配置以顯示所述線性輸出 圖像。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示系統(tǒng)，其中所述GSM包含 耦合到所述信號(hào)輸入的去Y校正單元DCU，該DCU被配置以去除來自所述信號(hào)輸入的視頻信號(hào)中的圖像中存在的非線性變換，耦合到該DCU的灰度單元GSU，該GSU被配置以提供第一可顯示灰度和第二可顯示灰度，該第一可顯示灰度的強(qiáng)度剛好高于所述視頻信號(hào)中的圖像中像素的灰度強(qiáng)度，該第二可顯示灰度的強(qiáng)度剛好低于所述像素的灰度強(qiáng)度；和耦合到所述GSU和所述DCU的抖動(dòng)單元，該抖動(dòng)單元被配置以基于所述像素的灰度、所述第一可顯示灰度和所述第二可顯示灰度來計(jì)算抖動(dòng)百分比，并基于所述抖動(dòng)百分比和門限值來選擇所述第一可顯示灰度或所述第二可顯示灰度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的顯示系統(tǒng)，其中所述顯示器件是 數(shù)字微鏡器件DMD。
全文摘要
為在線性顯示器上顯示非線性圖像而作灰度級(jí)映射的系統(tǒng)和方法(見圖5)。優(yōu)選實(shí)施例包括將線性化函數(shù)應(yīng)用于非線性圖像，以產(chǎn)生線性圖像(505)在線性圖像中選擇像素(515)；基于像素確定第一灰度(520)和第二灰度(525)；計(jì)算抖動(dòng)百分比(530)；和基于抖動(dòng)百分比和門限值選擇第一灰度(540)或第二灰度(545)。抖動(dòng)可以減少降低圖像質(zhì)量的輪廓的存在，而灰度之間的非線性間隔允許脈沖寬度調(diào)制序列的優(yōu)化，以減少轉(zhuǎn)換偽影。
文檔編號(hào)G09G5/02GK101263549SQ200680033235
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者J·M·肯普夫 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司