專利名稱：一種消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示的方法，尤其涉及一種提高液晶顯示動態(tài)圖象質(zhì) 量的方法。
背景技術(shù)：
隨著全高清(Full Definition)高畫質(zhì)電視時代的來臨，LCD TV(液晶電 視)的的產(chǎn)業(yè)地位大為上升。這是因為CRT (Cathode Ray Tube,冷陰極射線管) 使用電子槍掃描，不容易達到FDTV要求的高精細度，而LCD釆用半導(dǎo)體制程， 可以達到極高的精細程度。但LCD TV也存在很多缺陷需要改善，動態(tài)畫面拖影 (blur)是LCD TV需要改善的主要缺陷之一。
LCD TV的拖影缺陷主要由兩方面原因引起(1)液晶的響應(yīng)速度不夠快；(2 ) LCD的"保持特性"(hold type)工作模式。關(guān)于LCD的"保持特性"(hold type ) 工作模式，是與CRT "脈沖式"(impulse-type)工作模式比較而言,CRT對每個 像素是通過電子槍的有序掃描和轟擊熒光粉(發(fā)光)來顯示的，由于電子束打到 熒光屏上是"脈沖式"的，而且電子信號的回落和受擊熒光粉的明暗狀態(tài)變化 是極速響應(yīng)的，因此信號之間的切換是跳躍的，表現(xiàn)在髙速動態(tài)畫面的顯示效 果上，是幾乎沒有拖影。圖1所示對比了 LCD TV保持特性驅(qū)動和CRT脈沖式驅(qū) 動的波形差異。
相關(guān)的實驗和研究表明在響應(yīng)速度較慢時，拖影的嚴重程度主要取決于 液晶驅(qū)動電路的響應(yīng)速度；而當(dāng)液晶顯示器的響應(yīng)速度提升到較高的水平后， 所出現(xiàn)的拖影則主要取決于液晶顯示器的保持特性。H.0ku薩,M.Akiy纖， LTakotoh和Y.Uematsu提出過驅(qū)動(OverDrive)技術(shù)，基本上已經(jīng)可以解決
LCD反應(yīng)速度不夠快的問題，[SID' 02 Digest, pp. 1284-1287， 2002]。但由 于人眼的視覺暫留效應(yīng)，即便達到0ms的響應(yīng)時間，液晶拖影依然存在。
很多方法被用來解決保持特性引起的拖影問題U)T. Kurita提出插黑技 術(shù)(Black Frame Insertion Technology) [ID『98 Digest, pp. 823-826, 1998〗。 插黑技術(shù)的原理并不復(fù)雜，簡單說就是通過IC控制芯片周期性地在兩幀畫面中 插入全黑畫面，從而避免由人眼特殊的成像機理而導(dǎo)致的畫面切換時，邊緣出 現(xiàn)的模糊效果，從而消除液晶的拖影現(xiàn)象，圖3表示了插黑技術(shù)的原理。(2) T.Furuhashi, K. Kawabe， J.Hirikata, Y. Tanaka和T. Sato提出背光源閃爍技 術(shù)[SID， 02 Digest, pp. 1284-1287, 2002],其消除動態(tài)拖影的原理與插黑技 術(shù)類似，通過開關(guān)背光源來實現(xiàn)全黑畫面。但這種開關(guān)背光源的方法要求燈管 有很快的開關(guān)速度，顯然不適用于現(xiàn)在主流的CCFL燈管。(3)運動補償反轉(zhuǎn)濾 波技術(shù)(Motion Compensated Inverse Filtering, MCIF) [ SID，02 Digest, pp. 930-933]。從空間頻譜分析的角度來看，液晶顯示設(shè)備與我們的視覺系統(tǒng) 共同組成了一種與空間位置變化有關(guān)的濾波系統(tǒng)，也就是一種空間濾波系統(tǒng)。 拖影所導(dǎo)致的運動模糊現(xiàn)象實際上就是這種空間濾波系統(tǒng)對圖像信號產(chǎn)生的一 種與運動相關(guān)的低通濾波效應(yīng)(Low-pass Filtering Effect),即觀看者只感知
到了圖像中空問頻率較低的信息成份(運動物體的輪廓)，而空間頻率較高的信 息(運動細節(jié))則被過濾掉了，所以觀看者看到的只是模糊的運動圖像。因此， 要消減液晶顯示器的運動拖影現(xiàn)象，可以利用某種有效的運動圖像空間頻譜數(shù) 據(jù)分析與處理算法，并增加相應(yīng)的反轉(zhuǎn)濾波裝置來抵消或校正上述的空間低通 濾波效應(yīng)，從而實現(xiàn)對運動圖像的補償，這就是運動補償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)的基本 原理。MCIF算法存在噪聲、畫面閃爍等問題。(4 )倍頻技術(shù)(Double Frame Rate ),
倍頻技術(shù)將原本60Hz的畫面頻率倍增為120Hz,每張畫面中間內(nèi)插一張運算出
來的畫面，這樣每幀畫面的持續(xù)時間縮短為以前的二分之一，便可以有效降低 每幀畫面對人視覺系統(tǒng)的持續(xù)作用時間，從而減少拖影，提供更流暢的運動圖 像。與插黑技術(shù)相比，幀插補倍頻技術(shù)要通過適當(dāng)?shù)倪\動估算機制和各種處理 電路生成所需插補中間幀的圖像數(shù)據(jù)，并且還要進行圖像信號的倍頻化處理等 工作，所以從實現(xiàn)原理上來講要比插黑技術(shù)復(fù)雜得多。
相比較而言，插黑技術(shù)的最大特點在于非常容易實現(xiàn)，而且相對而言成本 較低，它只需要在顯示器的驅(qū)動電路中增加相應(yīng)的插黑處理電路，而不必改變 現(xiàn)有液晶顯示以及背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
但插黑技術(shù)本身也存在兩大不足(1)插黑技術(shù)降低對比度，從圖3[圖片 來源，Samsung Electronics, SID 04 Digest)可見，當(dāng)黑畫面插入比例為 50%時，對比度降低一半多；(2)能量效率變低，以黑畫面插入比例為50%記， 能量利用效率減少一半，意味著要保持同樣亮度，背光源亮度要提高一倍。針 對插黑技術(shù)的第二點不足，人們提出插灰技術(shù)，但插灰技術(shù)雖然克服了插黑技 術(shù)能量利用效率過低的缺點，也同時帶來更多問題，動態(tài)模糊消除不如插黑技 術(shù)好，對比度降低損失比插黑技術(shù)更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種全新的消除液晶顯示動態(tài)拖影的方 法，即一種"影像動態(tài)插黑技術(shù)"，既克服插黑技術(shù)能量利用效率過低的缺點， 也克服插灰技術(shù)動態(tài)模糊消除不足、對比度降低大的損失。
液晶顯示的每一幀圖像都包括有若干個像素，為了解決上述技術(shù)問題，本 發(fā)明提出了一種全新的消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法，其具體步驟如下
a. 將前后兩幀圖像(Fn-l、 Fn)轉(zhuǎn)化為黑白亮度信號圖像(In-l,In);
b. 將前后兩幀黑白亮度信號圖像(In-l,In)中相應(yīng)位置的各對像素進行比較, 留下灰度值較小的(即更暗的) 一個像素；
c. 將每一對像素比較后所得的一組像素重新組成一幀插黑圖像(Gn);
d. 將插黑圖像(Gn)插入到前后兩幀圖像(Fn-l、 Fn)之間。 上述步序可以主要由帶幀儲存器的FPGA圖像處理模塊來完成，將視頻圖
像信號輸入帶幀儲存器的FPGA圖像處理模塊，利用幀存儲器將前后幀圖像畫 面存儲為數(shù)字信號作為運算對象，利用FPGA集成算法，將前后兩幀圖像轉(zhuǎn)化為 黑白亮度信號圖像；比較兩幀畫面的亮度大小，留下相應(yīng)位置各對像素中灰度 值較小的一個像素，組成插黑圖像；并通過FPGA調(diào)整幀畫面顯示時序，生成的 三幀圖像信號順序輸入T-C0N芯片，通過T-CON芯片控制顯示輸出到屏幕終端。
本發(fā)明的消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法，即一種"影像動態(tài)插黑技術(shù)"，是 對兩幀連續(xù)圖像信號進行比較處理，選取每個像素位置上較暗的像素生成一幀 "新的灰度分布信號"作為插黑畫面，以達到減小MPRT(Moving Picture Response Time,動態(tài)畫面響應(yīng)時間)，從而消除動態(tài)畫面的拖影現(xiàn)象。
其與現(xiàn)有技術(shù)比較具有如下的優(yōu)勢
1. 同插黑技術(shù)相比，具有高的能量利用效率。從圖3中可以看出，插入 全黑畫面的比率越高，對于亮度的損失越大，而我們的"動態(tài)灰度區(qū)域控制插黑 技術(shù)"所得到的插入幀的亮度是通過分析前幀和后幀的亮度比較所得到，因此對 于畫面的亮度幾乎沒有損失。
2. 同插灰技術(shù)相比，更有利于動態(tài)模糊消除，減少對比度的損失。插灰 技術(shù)雖然能夠保證亮度，但是對于改善動態(tài)模糊和對比度沒有幫助，而我們的
"動態(tài)灰度區(qū)域控制插黑技術(shù)"通過算法，針對每一個獨立像素的色度和亮度進行 分析計算，所獲得的插入幀的灰度區(qū)域是動態(tài)的，因此結(jié)合了"插黑技術(shù)"和"插 灰技術(shù)"兩者的優(yōu)點。既能夠保證亮度，又能夠保持對比度。
3.算法實現(xiàn)簡單，比一般的通過調(diào)制傳遞函數(shù)MTF (Modulation Transfer Function)算法來獲得插入幀的方法要簡單很多。MTF算法一般要經(jīng)過釆樣、量 化、校正、傅立葉變換、校正、顯示等等復(fù)雜的過程，而我們的算法實現(xiàn)相比 較而言大為簡化，大大節(jié)省了制作成本。


圖1是LCD保持特性驅(qū)動與CRT脈沖式驅(qū)動的波形差異，其中a為LCD穩(wěn)態(tài)
式驅(qū)動，b為CRT脈沖式驅(qū)動； 圖2是插黑技術(shù)原理圖； 圖3是對比度和插黑比率的關(guān)系曲線； 圖4是本發(fā)明消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法的流程框圖； 圖5是應(yīng)用本發(fā)明消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法的實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖中
1.理想響應(yīng)曲線 2.實際響應(yīng)曲線3.兩幀畫面中間插入的全黑畫面
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本實施例通過釆用FPGA圖像處理模塊的方式來具體實現(xiàn)本發(fā)明提出的動 態(tài)插黑技術(shù)過程，圖5示出了其相關(guān)的模塊結(jié)構(gòu)框圖，圖4示出了本發(fā)明的消 除液晶顯示動態(tài)拖影方法的具體過程
在液晶顯示的動態(tài)控制系統(tǒng)中，為將視頻圖像信號輸入帶幀儲存器的
FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)圖像處理模塊，分別將前后兩幀圖像存儲在幀存儲器
中，F(xiàn)PGA模塊中集成的圖像算法對存儲的圖像畫面進行計算，將前后兩幀圖像 (Fn-1、 Fn)轉(zhuǎn)化為黑白亮度信號圖像(In-l,In);比較兩幀畫面的亮度大小， 即將前后兩幀黑白亮度信號圖像(In-l,In)中相應(yīng)位置的各對像素進行比較， 留下灰度值較小的(即更暗的)一個像素；將每一對像素比較后所得的一組像 素重新組成一幀亮度值較小的插黑圖像(Gn);生成的三幀圖像信號順序輸入 T-C0N (TIMING CONTROL;時序控制器)芯片(即順序為前一幀圖像Fn-l、插黑 圖像Gn、后一幀圖像Fn)，通過T-CON芯片控制顯示輸出到屏幕終端。
權(quán)利要求
1.一種消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法，液晶顯示的每一幀圖像都包括有若干個像素，該方法特征在于a.將前后兩幀圖像轉(zhuǎn)化為黑白亮度信號圖像；b.將前后兩幀黑白亮度信號圖像中相應(yīng)位置的各對像素進行比較，留下灰度值較小的一個像素；c.將每一對像素比較后所得的一組像素重新組成一幀插黑圖像；d.將插黑圖像插入到前后兩幀圖像之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法，其特征在于由帶幀儲存器的FPGA圖像處理模塊來完成所述步序，將視頻圖像信號 輸入帶幀儲存器的FPGA圖像處理模塊，利用幀存儲器將前后幀圖像畫面存 儲為數(shù)字信號作為運算對象，利用FPGA集成算法，將前后兩幀圖像轉(zhuǎn)化為 黑白亮度信號圖像；比較兩幀畫面的亮度大小，留下相應(yīng)位置各對像素中灰 度值較小的一個像素，組成插黑圖像；生成的三幀圖像信號順序輸入T-C0N 芯片，通過T-CON芯片控制顯示輸出到屏幕終端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除液晶顯示動態(tài)拖影的方法，其具體步驟包括a.將前后兩幀圖像轉(zhuǎn)化為黑白亮度信號圖像；b.將前后兩幀黑白亮度信號圖像中相應(yīng)位置的各對像素進行比較，留下灰度值較小的一個像素；c.將每一對像素比較后所得的一組像素重新組成一幀插黑圖像(Gn)；d.將插黑圖像(Gn)插入到前后兩幀圖像之間。本發(fā)明的方法是對兩幀連續(xù)圖像信號進行比較處理，選取每個像素位置上較暗的像素生成一幀“新的灰度分布信號”作為插黑畫面，以達到減小MPRT，從而消除動態(tài)畫面的拖影現(xiàn)象。既克服插黑技術(shù)能量利用效率過低的缺點，也克服插灰技術(shù)動態(tài)模糊消除不足、對比度降低大的損失，而且獲得插入幀的方法簡單易行，大大節(jié)省了制作成本。
文檔編號G09G3/20GK101105915SQ200710044638
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者嚴華鋒, 張克然 申請人:上海廣電光電子有限公司