用于减轻闪烁及模糊的方法和系统的制作方法
专利名称：用于减轻闪烁及模糊的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施例包括用于产生、修改和应用LED背光阵列的背光驱动值的方法 和系统。
背景技术：
一些显示器，例如LCD显示器，具有带独立元件的背光阵列，所述独立元件可 以被单独地编址和调制。通过系统地对背光阵列元件进行编址可以改善被显示的图像特 征。
发明内容
本发明的一些实施例包括用于产生、修改和应用LED背光阵列的背光驱动值的 方法和系统。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包 括在视频序列的第一帧的至少部分上执行运动探测以确定在所述第一帧的所述部分中 是否发生实质性运动；在所述序列的第二帧的相应部分上执行运动探测以确定在所述第 二帧的所述相应部分中是否发生实质性运动；使用第一脉宽调制(PWM)背光调制屏， 所述第一脉宽调制(PWM)背光调制屏包括第一宽度的至少一个第一固定宽度脉冲和用于 所述第一帧的第一间隔；如果在所述第一帧和所述第二帧中之一探测到实质性运动而在 所述第一帧和所述第二帧中的另一个没有探测到实质性运动，则使用用于显示所述第二 帧的过渡背光调制屏，其中，所述过渡背光调制屏包括具有不同于第一宽度的脉冲宽度 的脉冲。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包 括步骤将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的相应第二区段进行 比较以确定所述第二区段中是否发生运动；当所述比较结果是确定在所述第二区段中发 生运动时，增量用于所述第二区段中像素的运动地图变量；当所述比较结果是确定在所 述第二区段中未发生运动时，减量所述运动地图变量；和产生用于所述第二区段的背光 调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的装置，所述装置 包括运动探测器，其用于将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的 相应第二区段进行比较以确定所述第二区段中是否发生运动；运动地图管理器，其用于 当所述比较结果是确定所述第二区段中发生运动时，增量用于所述第二区段中像素的运 动地图变量；所述运动地图管理器还用于当所述比较结果是确定在所述第二区段中未发 生运动时，减量所述运动地图变量；和屏幕发生器，其用于产生用于所述第二区段的 背光调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉 冲。本发明的一些实施例 包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤生成显示空位信号，所述显示空位信号包括在图像帧时间内的多个波形，所述 多个波形包括第一波形和第二波形；用所述第一波形触发第一背光调制脉冲，其中所述 第一脉冲具有第一打开时间和第一关闭时间；用所述第二波形触发第二背光调制脉冲， 其中所述第二脉冲具有第二打开时间和第二关闭时间；以及用所述第一脉冲和所述第二 脉冲驱动显示器背光。本发明的前述和其它目的、特征，以及优点通过本发明以下详细的描述并结合 附图将更加易于理解。
图1是显示一种示例性LCD显示器的元件的图示；图2是显示典型LCD响应的图表；图3是显示带CCFL背光的典型LCD的图示；图4是显示带LED背光的典型LCD的图示；图5是说明鬼影效应的图表；图6是显示有背光“打开”定时的示例性簇屏幕函数的图示；图7是显示有背光“打开”定时的示例性簇屏幕函数的图示；图8是显示分散和簇屏幕函数之间的过渡的图示；图9是显示使用过渡帧的分散和簇屏幕函数之间的过渡的图示；图10是显示用于典型处理器的时间图的图示；图11是显示LED背光阵列的图示；图12是显示偏移空位信号的图示；图13A是显示与空位信号对应的脉冲宽度的图示，其中脉冲宽度从脉冲的上升 沿向前测量；图13B是显示与空位信号对应的脉冲宽度的图示，其中脉冲宽度从脉冲的上升 沿向后测量；图14是显示包括与空位信号相关的PWM定时的示例性过程的图示；以及图15是显示采用根据图14所示的进程的装置的图示。
具体实施例方式本发明的实施例将通过结合附图得到最佳的理解，其中相同的部件始终用相同 的标号指代。以上列出的图示清楚地被合并为本详细描述的一部分。需要理解的是，本发明中的构件，正如此处的图示中所大致阐述和说明的，可 以以宽泛的各种不同的构造进行布置和设计。因此，以下对于本发明的方法和系统的实 施例的更详细的描述并非是要限制本发明的范围，而是仅作为本发明的当前优选实施例 的代表。本发明实施例中的元件可以具体为硬件、固件和/或软件。而此处揭露的示意 性实施例可能仅为这些形式中的一种，可以理解地是，本领域技术人员能够在本发明的 范围之内以这些形式中的任何一种实现这些元件。在高动态范围(HDR)显示器中，包括使用LED背光的LCD、算法以及高分辨率LCD图像，所述算法可以被用来将输入图像转化为低分辨率LED图像，用于调制背光 LED。为了实现高对比度并节约电力，背光应该包含尽可能多的对比。与使用现有技术 方法的显示器相比，与高分辨率LCD图像结合的更高对比度背光图像能够产生动态范围 要高更多的图像。然而，一个问题在于高对比度背光是运动引发的闪烁。当移动对象横 过LED边界时，背光中会有急剧变化。在此过程中，一些LED降低它们的光输出而一 些增大它们的输出；其导致相应的LCD迅速变化以补偿背光中的这种急剧变化。由于 LED驱动和LCD驱动之间的时间差，或者补偿误差，显示输出波动可能出现而导致沿着 运动对象的显而易见的闪烁。目前的解决方案是采用无限脉冲响应(IIR)过滤以使瞬态 过渡变平滑，然而，这并不精确并且也可能导致高光限幅。 LCD具有有限的动态范围，原因在于偏振片的消光系数和LC材料的不完美。为 了显示高动态范围图像，低分辨率LED背光系统可以用来调制送入LCD的光。通过被 调制的LED背光和LCD的结合，能够实现非常高的动态范围(HDR)的显示。出于成本 原因，LED典型地具有比LCD更低的空间分辨率。由于低分辨率LED，基于此技术的 HDR显示器，不能显示高空间分辨率的高动态图案。但是，其能够显示同时具有极亮区 (> 2000cd/m2)和极黑区域(< 0.5cd/m2)两者。由于人眼在局部区域中具有有限的动 态范围，这再正常使用使用时并非重要的问题。而且，出于视觉掩蔽，眼睛很难感知到 高空间频率内容的有限的动态范围。被调制LED背光LCD的另一个问题在于沿运动轨迹的闪烁，S卩，显示输出的波 动。这可以缘于LCD和LED瞬态响应的失配以及LED点分布函数(PSF)的误差。一 些实施例可以包括瞬态低通过滤以减少闪烁的假象。本发明的一些实施例的方面可以参考图1进行描述，其显示了 LCD面板中的数 据路径的图示。来自不同来源的视频数据2被输入扫描定时信号发生器电路4，在那里视 频数据被转化为能够在LCD 14上显示的格式。每条线都被发送到加速电路8中以补偿 LCD的慢瞬态响应。被加速的信号被转化成数据驱动器12中的电压和LCD14中数据电 极的输出。扫描定时发生器4也输出时钟信号到门驱动器10，一次选择一排，并且将电 压数据存储在每个像素的存储电容器的数据电极上。扫描定时信号发生器4也产生用于 控制背光闪光的定时的背光控制信号，并且将这些信号发送给背光控制器16。加速电路 8还可以将视频图像资料存储到帧缓冲器6中以探测视频帧之间的各种变化和趋势。具有闪光背光的运动模糊的减轻典型的加速过程可以减轻缘于LCD的慢瞬态响应而产生的运动模糊，但是一般 并不会完全消除运动模糊。这是由于事实上在整个帧时期间始终有显示在LCD上的图 像。下述事实眼镜追踪运动同时在整个帧时间内图像都被保留，导致在视网膜上的相 对运动。在这种在视网膜上的相对运动的平均效应被感知为运动模糊。降低这种运动模糊的一个方法在于减少图像帧显示的时间。图2说明了闪光背 光方法。背光在LCD驱动电压被应用后就被关掉，然后在帧周期20的末尾附近当LCD 传输接近目标水平时背光被打开。图3说明了一种LCD显示器，包括LCD层30，其包括多个可寻址的LCD “单 元” 38，其用作能够单独被调制的光阀。该显示器还包括散射层或散射片32，其用以散 射背光34发出的光。这个示例性显示的背光34包括多个冷阴极荧光(CCFL)管36。散射层32的至少部分功能是散射来自管36的光，因此光被均勻地传输到LCD层30上。在 本发明的一些实施例中，背光34可以被调制，例如通过闪光，以影响与运动模糊相关和 与闪烁相关的特征以及亮度和其它特征。图4示出LCD显示，包括LCD层40，其包括多个可寻址LCD “单元” 48，其 用作能够单独被调制的光阀。这种显示还包括散射层或散射片42，其用以散射由背光44 发射的光。这个示例性显示的背光44包括多个发光二极管(LED)元件46。散射层42 的至少部分功能是散射来自LEDs46的光，因此光被均勻地传输到LCD层40上。在本 发明的一些实施例中，背光44可以被调制，例如通过闪光，以影响与运动模糊相关和与 闪烁相关的特征以及亮度和其它特征。
背光闪光可以减轻运动模糊，但是，通常与阴极射线管(CRT)显示相关的闪烁 是可见的，原因在于脉冲背光。一种减少闪烁的假象的方法是提高刷新速率。在计算机 显示器中使用的CRT监视器通常被设置成75Hz的刷新速率以减轻闪烁。对于具有固定 帧速的LCD，可以以每帧多次地闪光背光以提高刷新速率。然而，对于运动地图像，在 单独一个帧中多次闪光可能会造成鬼影图像。图5说明在双闪光下在显示中持续移动的对象的路径。对于每一个帧周期 50a-50d的第一闪光，我们可以看出对象沿着实线54移动。对于后面的帧周期52a_52c 的对半处的第二闪光，再次显示相同的图像，但是在时间轴上偏移帧周期的一半。被感 知的对象运动沿着虚线56 (鬼影对象)的。解决鬼影问题的一种方法在于以与背光闪光频率相同的频率，例如120Hz，来 驱动LCD，并且，使用运动补偿帧插补。然而，与运动估算和LCD中的高帧频驱动器相 关的费用通常构成阻碍。本发明的一些实施例包括基于运动探测的瞬态颤动算法，该算法能够适应视频 内容。视频序列中每一帧都能够被划分为多个区段(多个部分)。每个区段相当于一个 背光元件，例如CCFL管或者LED。背光(例如，CCFL管或者LED)可以在或者“开” 或者“关”的模式下运行。对每个区段，瞬态颤动可以用来形成的期望背光输出。在 瞬态颤动中，期望的背光水平与被称为屏幕函数的预设值比较。如果背光水平高于屏幕 函数，则背光被打开；否则，背光被关闭。在一些实施例中，运动探测可以被执行以确定是否发生实质性运动，并且相应 地将每个区段分类成运动区段或者静止区段。运动区段能够以被优化为提供运动地图像 的“簇”屏幕瞬态地颤动。静止区段能够以被优化为减少闪烁的“被分散”屏幕瞬态 地颤动。簇屏幕能够防止运动模糊，并且由于这些区段包含运动，在这些区段中闪烁通 常是不可见的。被分散屏幕能够使背光频率增加到上述人类视觉系统的闪烁感临界点。图6显示采用簇屏幕的示例性瞬态颤动。簇屏幕的示例性的屏幕函数S。⑴如 下Sc (t) = A(l-(t_floor(t)))其中，t是帧种的时间，而A是屏振幅，其确定闪光占空比。A变大，占空比
变小，使得运动模糊变小。图7显示示例性被分散屏幕。被分散屏幕Sd的示例性屏幕函数如下Sd = A(l-(2t_floor (2t)))
期望的背光水平60、70(如图中虚线所示)与屏幕函数62、72(实线)相比较。 如果期望的背光水平60、70大于屏幕函数62、72，那么如图中顶部的粗实线64、74所示 的，背光打开。在这些示例性实施例中，被分散屏幕74上的背光具有簇屏幕64的背光的 两倍的瞬态频率，其可以消除对闪烁的感知。在其它实施例中，其它函数和数学关系式 可以用来限定簇和被分散屏幕函数。例如，正弦函数，阶跃函数，三角函数和其它函数 和关系式可以在一些实施例中使用。然而，应该注意的是，在这个示例性实施例中，背 光在每个背光周期的后端处打开。这可能发生在帧周期的末尾，如在簇屏幕中每帧仅有 一个背光周期或者在帧的每个背光周期的末尾；如在被分散屏幕中，背光周期可以在帧 周期的中点以及帧周期的末尾结束。将背光配置成在每个背光周期的末尾进行，让LCD 有更多时间响应其信号并达到其期望输出。双屏方法的一个问题在于边界效应。从一个屏(例如，分散)转换到另一个屏 (例如，簇)产生如图8所示的瞬态不连续性。这种与眼睛的运动轨迹耦合的不连续性造 成闪烁。虽然这种闪烁幅度较低，其也处于较低频率，但因此对典型的观看者来说是更 令人反感的。为了消除这种闪烁效应，本发明的一些实施例产生可以持续一个或以上帧的过 渡区域以从一个颤动屏逐渐过渡到另一个。图9说明采用三个过渡屏以减少闪烁效应的 示例性方案。过渡帧中的屏幕如下
权利要求
1.一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤a)在视频序列的第一帧的至少部分上执行运动探测以确定在所述第一帧的所述部分 中是否发生实质性运动；b)在所述序列的第二帧的相应部分上执行运动探测以确定在所述第二帧的所述相应 部分中是否产生实质性运动；C)采用第一脉宽调制(PWM)背光调制屏，其包括第一宽度的至少一个第一固定宽度 脉冲和用于所述第一帧的第一间隔；d)如果在所述第一帧和所述第二帧中的一个中探测到实质性运动而在所述第一帧和 所述第二帧中的另一个中没有探测到实质性运动，则使用过渡背光调制屏用于显示所述 第二帧，其中，所述过渡背光调制屏包括具有不同于第一宽度的脉冲宽度的第二脉冲。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述运动探测步骤包括确定在所述第一帧的所述至 少部分和所述第二帧的所述相应部分中的平均像素水平。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述运动探测步骤包括基于在所述第一帧的所述至 少部分和所述第二帧的所述相应部分中的平均像素水平的运动地图的形态学扩张。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述运动探测步骤包括在用于所述第一帧的运动地 图和用于所述第二帧的运动地图上执行逻辑“或”运算。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述过渡背光调制屏的第一和第二脉冲的脉冲宽度 由以下公式确定mMap{j, j'Y其中，mMap(i，j)为所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，Δ T为总的脉冲宽度时间，而N为过渡帧的数量。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一PWM背光调制屏包含多个脉冲，而所述 第二 PWM背光调制屏仅包含一个脉冲。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一PWM背光调制屏包含仅一个脉冲，而所 述第二 PWM背光调制屏包含多个脉冲。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一帧的所述至少部分和所述第二帧的所述相 应部分对应一个显示器背光元件。
9.一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤a)将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的对应的第二区段进行 比较，以确定在所述第二区段中是否发生运动；b)当所述比较的结果是确定在所述第二区段中发生运动时，增量用于所述第二区段 中像素的运动地图变量；c)当所述比较的结果是确定在所述第二区段中未发生运动时，减量所述运动地图变 量；禾口d)产生用于所述第二区段的背光调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于 所述运动地图变量的至少一个脉冲。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述比较步骤包括对所述第一区段和所述第二区 段中的像素确定平均值，并且当所述第一区段的所述平均值不同于所述第二区段的所述 平均值到临界量时则确定发生了运动。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述比较步骤包括基于所述第一区段和所述第二 区段中像素值的比较产生运动地图，并在所述运动地图上进行形态学扩张。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述比较步骤包括产生用于所述第一帧的第一运 动地图和用于所述第二帧的第二运动地图，以及在所述第一运动地图和所述第二运动地 图上进行逻辑“或”运算以产生第三运动地图。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一个脉冲包括两个脉冲，其脉冲宽度由 如下公式确定AT其中mMap(i，j)是所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，而ΔΤ为总的脉冲宽度时间。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述第一区段和所述第二区段对应一个显示器背 光元件。
15.一种用于确定显示器背光调制过程的装置，所述装置包括a)运动探测器，用于将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的对 应的第二区段进行比较，以确定所述第二区段中是否发生运动；b)运动地图管理器，用于当所述比较的结果是确定所述第二区段中发生运动时，增 量对所述第二区段中像素的运动地图变量；c)所述运动地图管理器还用于当所述比较的结果是确定在所述第二区段中未发生运 动时，减量所述运动地图变量；和d)屏幕发生器，用于产生用于所述第二区段的背光调制屏，其中所述背光调制屏包 括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述比较包括产生用于所述第一帧的第一运动地 图和用于所述第二帧的第二运动地图，以及在所述第一运动地图和所述第二运动地图上 进行逻辑“或”运算以产生第三运动地图。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述至少一个脉冲包括两个脉冲，其脉冲宽度由 以下公式确定,mMap(ij)\MAT1(U) = AT2(U) =1 —νN J 2λ,ΛΛmMap(i,1 +νNAT2其中mMap(i，j)是所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，而ΔΤ为总的脉冲宽度时间。
18. 一种用于确定显示器背光调制过程的方法，所述方法包括步骤a)生成显示空位信号，所述显示空位信号包括在图像帧时间内的多个波形，所述多 个波形包括第一波形和第二波形；b)用所述第一波形触发第一背光调制脉冲，其中所述第一脉冲具有第一打开时间和 第一关闭时间；c)用所述第二波形触发第二背光调制脉冲，其中所述第二脉冲具有第二打开时间和 第二关闭时间；以及d)用所述第一脉冲和所述第二脉冲驱动显示器背光。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间由所述第一波 形触发。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一关闭时间由所述第一波 形触发。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间在所述第一波 形之前被测量，而所述第一脉冲的所述关闭时间与所述第一波形重合。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间与所述第一波 形重合，而所述第一脉冲的所述关闭时间在在所述第一波形之后被测量。
全文摘要
本发明的元件涉及用于产生、修改和应用背光阵列驱动值的方法和系统。该系统包括用于将第一帧的第一区段与第二帧的相应第二区段进行比较以确定运动是否发生的运动探测器(160)；运动地图管理器(161)，当所述比较结果确定所述第二区段中发生运动时所述管理器增量用于所述第二区段中像素的运动地图变量，当所述比较结果确定在所述第二区段中未发生运动时所述管理器减量所述运动地图变量；以及用于产生用于所述第二区段的背光调制屏的屏幕发生器(162)，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。
文档编号G09G3/20GK102027530SQ20098011516
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月25日 优先权日2008年5月29日
发明者冯晓帆 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明的实施例包括用于产生、修改和应用LED背光阵列的背光驱动值的方法 和系统。
背景技术：
一些显示器，例如LCD显示器，具有带独立元件的背光阵列，所述独立元件可 以被单独地编址和调制。通过系统地对背光阵列元件进行编址可以改善被显示的图像特 征。
发明内容
本发明的一些实施例包括用于产生、修改和应用LED背光阵列的背光驱动值的 方法和系统。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包 括在视频序列的第一帧的至少部分上执行运动探测以确定在所述第一帧的所述部分中 是否发生实质性运动；在所述序列的第二帧的相应部分上执行运动探测以确定在所述第 二帧的所述相应部分中是否发生实质性运动；使用第一脉宽调制(PWM)背光调制屏， 所述第一脉宽调制(PWM)背光调制屏包括第一宽度的至少一个第一固定宽度脉冲和用于 所述第一帧的第一间隔；如果在所述第一帧和所述第二帧中之一探测到实质性运动而在 所述第一帧和所述第二帧中的另一个没有探测到实质性运动，则使用用于显示所述第二 帧的过渡背光调制屏，其中，所述过渡背光调制屏包括具有不同于第一宽度的脉冲宽度 的脉冲。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包 括步骤将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的相应第二区段进行 比较以确定所述第二区段中是否发生运动；当所述比较结果是确定在所述第二区段中发 生运动时，增量用于所述第二区段中像素的运动地图变量；当所述比较结果是确定在所 述第二区段中未发生运动时，减量所述运动地图变量；和产生用于所述第二区段的背光 调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。本发明的一些实施例包括一种用于确定显示器背光调制过程的装置，所述装置 包括运动探测器，其用于将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的 相应第二区段进行比较以确定所述第二区段中是否发生运动；运动地图管理器，其用于 当所述比较结果是确定所述第二区段中发生运动时，增量用于所述第二区段中像素的运 动地图变量；所述运动地图管理器还用于当所述比较结果是确定在所述第二区段中未发 生运动时，减量所述运动地图变量；和屏幕发生器，其用于产生用于所述第二区段的 背光调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉 冲。本发明的一些实施例 包括一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤生成显示空位信号，所述显示空位信号包括在图像帧时间内的多个波形，所述 多个波形包括第一波形和第二波形；用所述第一波形触发第一背光调制脉冲，其中所述 第一脉冲具有第一打开时间和第一关闭时间；用所述第二波形触发第二背光调制脉冲， 其中所述第二脉冲具有第二打开时间和第二关闭时间；以及用所述第一脉冲和所述第二 脉冲驱动显示器背光。本发明的前述和其它目的、特征，以及优点通过本发明以下详细的描述并结合 附图将更加易于理解。
图1是显示一种示例性LCD显示器的元件的图示；图2是显示典型LCD响应的图表；图3是显示带CCFL背光的典型LCD的图示；图4是显示带LED背光的典型LCD的图示；图5是说明鬼影效应的图表；图6是显示有背光“打开”定时的示例性簇屏幕函数的图示；图7是显示有背光“打开”定时的示例性簇屏幕函数的图示；图8是显示分散和簇屏幕函数之间的过渡的图示；图9是显示使用过渡帧的分散和簇屏幕函数之间的过渡的图示；图10是显示用于典型处理器的时间图的图示；图11是显示LED背光阵列的图示；图12是显示偏移空位信号的图示；图13A是显示与空位信号对应的脉冲宽度的图示，其中脉冲宽度从脉冲的上升 沿向前测量；图13B是显示与空位信号对应的脉冲宽度的图示，其中脉冲宽度从脉冲的上升 沿向后测量；图14是显示包括与空位信号相关的PWM定时的示例性过程的图示；以及图15是显示采用根据图14所示的进程的装置的图示。
具体实施例方式本发明的实施例将通过结合附图得到最佳的理解，其中相同的部件始终用相同 的标号指代。以上列出的图示清楚地被合并为本详细描述的一部分。需要理解的是，本发明中的构件，正如此处的图示中所大致阐述和说明的，可 以以宽泛的各种不同的构造进行布置和设计。因此，以下对于本发明的方法和系统的实 施例的更详细的描述并非是要限制本发明的范围，而是仅作为本发明的当前优选实施例 的代表。本发明实施例中的元件可以具体为硬件、固件和/或软件。而此处揭露的示意 性实施例可能仅为这些形式中的一种，可以理解地是，本领域技术人员能够在本发明的 范围之内以这些形式中的任何一种实现这些元件。在高动态范围(HDR)显示器中，包括使用LED背光的LCD、算法以及高分辨率LCD图像，所述算法可以被用来将输入图像转化为低分辨率LED图像，用于调制背光 LED。为了实现高对比度并节约电力，背光应该包含尽可能多的对比。与使用现有技术 方法的显示器相比，与高分辨率LCD图像结合的更高对比度背光图像能够产生动态范围 要高更多的图像。然而，一个问题在于高对比度背光是运动引发的闪烁。当移动对象横 过LED边界时，背光中会有急剧变化。在此过程中，一些LED降低它们的光输出而一 些增大它们的输出；其导致相应的LCD迅速变化以补偿背光中的这种急剧变化。由于 LED驱动和LCD驱动之间的时间差，或者补偿误差，显示输出波动可能出现而导致沿着 运动对象的显而易见的闪烁。目前的解决方案是采用无限脉冲响应(IIR)过滤以使瞬态 过渡变平滑，然而，这并不精确并且也可能导致高光限幅。 LCD具有有限的动态范围，原因在于偏振片的消光系数和LC材料的不完美。为 了显示高动态范围图像，低分辨率LED背光系统可以用来调制送入LCD的光。通过被 调制的LED背光和LCD的结合，能够实现非常高的动态范围(HDR)的显示。出于成本 原因，LED典型地具有比LCD更低的空间分辨率。由于低分辨率LED，基于此技术的 HDR显示器，不能显示高空间分辨率的高动态图案。但是，其能够显示同时具有极亮区 (> 2000cd/m2)和极黑区域(< 0.5cd/m2)两者。由于人眼在局部区域中具有有限的动 态范围，这再正常使用使用时并非重要的问题。而且，出于视觉掩蔽，眼睛很难感知到 高空间频率内容的有限的动态范围。被调制LED背光LCD的另一个问题在于沿运动轨迹的闪烁，S卩，显示输出的波 动。这可以缘于LCD和LED瞬态响应的失配以及LED点分布函数(PSF)的误差。一 些实施例可以包括瞬态低通过滤以减少闪烁的假象。本发明的一些实施例的方面可以参考图1进行描述，其显示了 LCD面板中的数 据路径的图示。来自不同来源的视频数据2被输入扫描定时信号发生器电路4，在那里视 频数据被转化为能够在LCD 14上显示的格式。每条线都被发送到加速电路8中以补偿 LCD的慢瞬态响应。被加速的信号被转化成数据驱动器12中的电压和LCD14中数据电 极的输出。扫描定时发生器4也输出时钟信号到门驱动器10，一次选择一排，并且将电 压数据存储在每个像素的存储电容器的数据电极上。扫描定时信号发生器4也产生用于 控制背光闪光的定时的背光控制信号，并且将这些信号发送给背光控制器16。加速电路 8还可以将视频图像资料存储到帧缓冲器6中以探测视频帧之间的各种变化和趋势。具有闪光背光的运动模糊的减轻典型的加速过程可以减轻缘于LCD的慢瞬态响应而产生的运动模糊，但是一般 并不会完全消除运动模糊。这是由于事实上在整个帧时期间始终有显示在LCD上的图 像。下述事实眼镜追踪运动同时在整个帧时间内图像都被保留，导致在视网膜上的相 对运动。在这种在视网膜上的相对运动的平均效应被感知为运动模糊。降低这种运动模糊的一个方法在于减少图像帧显示的时间。图2说明了闪光背 光方法。背光在LCD驱动电压被应用后就被关掉，然后在帧周期20的末尾附近当LCD 传输接近目标水平时背光被打开。图3说明了一种LCD显示器，包括LCD层30，其包括多个可寻址的LCD “单 元” 38，其用作能够单独被调制的光阀。该显示器还包括散射层或散射片32，其用以散 射背光34发出的光。这个示例性显示的背光34包括多个冷阴极荧光(CCFL)管36。散射层32的至少部分功能是散射来自管36的光，因此光被均勻地传输到LCD层30上。在 本发明的一些实施例中，背光34可以被调制，例如通过闪光，以影响与运动模糊相关和 与闪烁相关的特征以及亮度和其它特征。图4示出LCD显示，包括LCD层40，其包括多个可寻址LCD “单元” 48，其 用作能够单独被调制的光阀。这种显示还包括散射层或散射片42，其用以散射由背光44 发射的光。这个示例性显示的背光44包括多个发光二极管(LED)元件46。散射层42 的至少部分功能是散射来自LEDs46的光，因此光被均勻地传输到LCD层40上。在本 发明的一些实施例中，背光44可以被调制，例如通过闪光，以影响与运动模糊相关和与 闪烁相关的特征以及亮度和其它特征。
背光闪光可以减轻运动模糊，但是，通常与阴极射线管(CRT)显示相关的闪烁 是可见的，原因在于脉冲背光。一种减少闪烁的假象的方法是提高刷新速率。在计算机 显示器中使用的CRT监视器通常被设置成75Hz的刷新速率以减轻闪烁。对于具有固定 帧速的LCD，可以以每帧多次地闪光背光以提高刷新速率。然而，对于运动地图像，在 单独一个帧中多次闪光可能会造成鬼影图像。图5说明在双闪光下在显示中持续移动的对象的路径。对于每一个帧周期 50a-50d的第一闪光，我们可以看出对象沿着实线54移动。对于后面的帧周期52a_52c 的对半处的第二闪光，再次显示相同的图像，但是在时间轴上偏移帧周期的一半。被感 知的对象运动沿着虚线56 (鬼影对象)的。解决鬼影问题的一种方法在于以与背光闪光频率相同的频率，例如120Hz，来 驱动LCD，并且，使用运动补偿帧插补。然而，与运动估算和LCD中的高帧频驱动器相 关的费用通常构成阻碍。本发明的一些实施例包括基于运动探测的瞬态颤动算法，该算法能够适应视频 内容。视频序列中每一帧都能够被划分为多个区段(多个部分)。每个区段相当于一个 背光元件，例如CCFL管或者LED。背光(例如，CCFL管或者LED)可以在或者“开” 或者“关”的模式下运行。对每个区段，瞬态颤动可以用来形成的期望背光输出。在 瞬态颤动中，期望的背光水平与被称为屏幕函数的预设值比较。如果背光水平高于屏幕 函数，则背光被打开；否则，背光被关闭。在一些实施例中，运动探测可以被执行以确定是否发生实质性运动，并且相应 地将每个区段分类成运动区段或者静止区段。运动区段能够以被优化为提供运动地图像 的“簇”屏幕瞬态地颤动。静止区段能够以被优化为减少闪烁的“被分散”屏幕瞬态 地颤动。簇屏幕能够防止运动模糊，并且由于这些区段包含运动，在这些区段中闪烁通 常是不可见的。被分散屏幕能够使背光频率增加到上述人类视觉系统的闪烁感临界点。图6显示采用簇屏幕的示例性瞬态颤动。簇屏幕的示例性的屏幕函数S。⑴如 下Sc (t) = A(l-(t_floor(t)))其中，t是帧种的时间，而A是屏振幅，其确定闪光占空比。A变大，占空比
变小，使得运动模糊变小。图7显示示例性被分散屏幕。被分散屏幕Sd的示例性屏幕函数如下Sd = A(l-(2t_floor (2t)))
期望的背光水平60、70(如图中虚线所示)与屏幕函数62、72(实线)相比较。 如果期望的背光水平60、70大于屏幕函数62、72，那么如图中顶部的粗实线64、74所示 的，背光打开。在这些示例性实施例中，被分散屏幕74上的背光具有簇屏幕64的背光的 两倍的瞬态频率，其可以消除对闪烁的感知。在其它实施例中，其它函数和数学关系式 可以用来限定簇和被分散屏幕函数。例如，正弦函数，阶跃函数，三角函数和其它函数 和关系式可以在一些实施例中使用。然而，应该注意的是，在这个示例性实施例中，背 光在每个背光周期的后端处打开。这可能发生在帧周期的末尾，如在簇屏幕中每帧仅有 一个背光周期或者在帧的每个背光周期的末尾；如在被分散屏幕中，背光周期可以在帧 周期的中点以及帧周期的末尾结束。将背光配置成在每个背光周期的末尾进行，让LCD 有更多时间响应其信号并达到其期望输出。双屏方法的一个问题在于边界效应。从一个屏(例如，分散)转换到另一个屏 (例如，簇)产生如图8所示的瞬态不连续性。这种与眼睛的运动轨迹耦合的不连续性造 成闪烁。虽然这种闪烁幅度较低，其也处于较低频率，但因此对典型的观看者来说是更 令人反感的。为了消除这种闪烁效应，本发明的一些实施例产生可以持续一个或以上帧的过 渡区域以从一个颤动屏逐渐过渡到另一个。图9说明采用三个过渡屏以减少闪烁效应的 示例性方案。过渡帧中的屏幕如下
权利要求
1.一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤a)在视频序列的第一帧的至少部分上执行运动探测以确定在所述第一帧的所述部分 中是否发生实质性运动；b)在所述序列的第二帧的相应部分上执行运动探测以确定在所述第二帧的所述相应 部分中是否产生实质性运动；C)采用第一脉宽调制(PWM)背光调制屏，其包括第一宽度的至少一个第一固定宽度 脉冲和用于所述第一帧的第一间隔；d)如果在所述第一帧和所述第二帧中的一个中探测到实质性运动而在所述第一帧和 所述第二帧中的另一个中没有探测到实质性运动，则使用过渡背光调制屏用于显示所述 第二帧，其中，所述过渡背光调制屏包括具有不同于第一宽度的脉冲宽度的第二脉冲。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述运动探测步骤包括确定在所述第一帧的所述至 少部分和所述第二帧的所述相应部分中的平均像素水平。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述运动探测步骤包括基于在所述第一帧的所述至 少部分和所述第二帧的所述相应部分中的平均像素水平的运动地图的形态学扩张。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述运动探测步骤包括在用于所述第一帧的运动地 图和用于所述第二帧的运动地图上执行逻辑“或”运算。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述过渡背光调制屏的第一和第二脉冲的脉冲宽度 由以下公式确定mMap{j, j'Y其中，mMap(i，j)为所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，Δ T为总的脉冲宽度时间，而N为过渡帧的数量。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一PWM背光调制屏包含多个脉冲，而所述 第二 PWM背光调制屏仅包含一个脉冲。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一PWM背光调制屏包含仅一个脉冲，而所 述第二 PWM背光调制屏包含多个脉冲。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一帧的所述至少部分和所述第二帧的所述相 应部分对应一个显示器背光元件。
9.一种用于确定显示器背光调制过程的方法，该方法包括步骤a)将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的对应的第二区段进行 比较，以确定在所述第二区段中是否发生运动；b)当所述比较的结果是确定在所述第二区段中发生运动时，增量用于所述第二区段 中像素的运动地图变量；c)当所述比较的结果是确定在所述第二区段中未发生运动时，减量所述运动地图变 量；禾口d)产生用于所述第二区段的背光调制屏，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于 所述运动地图变量的至少一个脉冲。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述比较步骤包括对所述第一区段和所述第二区 段中的像素确定平均值，并且当所述第一区段的所述平均值不同于所述第二区段的所述 平均值到临界量时则确定发生了运动。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述比较步骤包括基于所述第一区段和所述第二 区段中像素值的比较产生运动地图，并在所述运动地图上进行形态学扩张。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述比较步骤包括产生用于所述第一帧的第一运 动地图和用于所述第二帧的第二运动地图，以及在所述第一运动地图和所述第二运动地 图上进行逻辑“或”运算以产生第三运动地图。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一个脉冲包括两个脉冲，其脉冲宽度由 如下公式确定AT其中mMap(i，j)是所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，而ΔΤ为总的脉冲宽度时间。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述第一区段和所述第二区段对应一个显示器背 光元件。
15.一种用于确定显示器背光调制过程的装置，所述装置包括a)运动探测器，用于将视频序列的第一帧的第一区段与所述视频序列的第二帧的对 应的第二区段进行比较，以确定所述第二区段中是否发生运动；b)运动地图管理器，用于当所述比较的结果是确定所述第二区段中发生运动时，增 量对所述第二区段中像素的运动地图变量；c)所述运动地图管理器还用于当所述比较的结果是确定在所述第二区段中未发生运 动时，减量所述运动地图变量；和d)屏幕发生器，用于产生用于所述第二区段的背光调制屏，其中所述背光调制屏包 括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述比较包括产生用于所述第一帧的第一运动地 图和用于所述第二帧的第二运动地图，以及在所述第一运动地图和所述第二运动地图上 进行逻辑“或”运算以产生第三运动地图。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述至少一个脉冲包括两个脉冲，其脉冲宽度由 以下公式确定,mMap(ij)\MAT1(U) = AT2(U) =1 —νN J 2λ,ΛΛmMap(i,1 +νNAT2其中mMap(i，j)是所述运动地图变量，AT1为第一脉冲宽度，ΔΤ2为第二脉冲宽 度，而ΔΤ为总的脉冲宽度时间。
18. 一种用于确定显示器背光调制过程的方法，所述方法包括步骤a)生成显示空位信号，所述显示空位信号包括在图像帧时间内的多个波形，所述多 个波形包括第一波形和第二波形；b)用所述第一波形触发第一背光调制脉冲，其中所述第一脉冲具有第一打开时间和 第一关闭时间；c)用所述第二波形触发第二背光调制脉冲，其中所述第二脉冲具有第二打开时间和 第二关闭时间；以及d)用所述第一脉冲和所述第二脉冲驱动显示器背光。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间由所述第一波 形触发。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一关闭时间由所述第一波 形触发。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间在所述第一波 形之前被测量，而所述第一脉冲的所述关闭时间与所述第一波形重合。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述第一脉冲的所述第一打开时间与所述第一波 形重合，而所述第一脉冲的所述关闭时间在在所述第一波形之后被测量。
全文摘要
本发明的元件涉及用于产生、修改和应用背光阵列驱动值的方法和系统。该系统包括用于将第一帧的第一区段与第二帧的相应第二区段进行比较以确定运动是否发生的运动探测器(160)；运动地图管理器(161)，当所述比较结果确定所述第二区段中发生运动时所述管理器增量用于所述第二区段中像素的运动地图变量，当所述比较结果确定在所述第二区段中未发生运动时所述管理器减量所述运动地图变量；以及用于产生用于所述第二区段的背光调制屏的屏幕发生器(162)，其中所述背光调制屏包括脉冲宽度取决于所述运动地图变量的至少一个脉冲。
文档编号G09G3/20GK102027530SQ20098011516
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月25日 优先权日2008年5月29日
发明者冯晓帆 申请人:夏普株式会社
最新回复(0)