在数字显示设备上显示视频图像的方法和相应的设备技术

本发明专利技术涉及一种在视频帧期间、在数字显示设备上显示视频图像的方法，所述视频帧至少包括用于显示灰度级的两个不同时间分段。所述设备的单元能够选择性地采取导通状态或断开状态。而且，所述单元能够在视频帧期间改变状态多次。根据本发明专利技术，在视频帧的每一个时间分段期间，所述单元最多改变状态一次。本发明专利技术能够缓解或抑制与时间积分、以及与视频图像的Ｒ、Ｇ、Ｂ分量的顺序显示有关的干扰。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。更具体地，本专利技术应用于电视机或监视器的投影和背投影。
技术介绍
在显示设备中，数字显示设备是包括可以采用有限数量的照明值的一个或多个单元的设备。当前，该有限数量的值等于二，并且与单元的导通和断开状态相对应。为了获得大量的灰度级，已知的是，在视频帧上对单元的状态进行时间调制，从而由人眼通过对这些状态的变化所得到的光的脉冲进行积分，可以检测中间灰度级。在已知的数字显示设备中，存在包括数字微镜矩阵或DMD矩阵(DMD代表数字微镜设备)的设备。DMD矩阵是通常用于视频投影的组件，由在其上安装了根据数字数据来控制的几千个微反射镜的芯片形成，用于通过按照反射或阻止来自外部源的光的方式枢轴运动，将图像投影到屏幕上。利用这样的微镜矩阵并且基于光的数字方法的该技术已知为“数字光方法”或DLP。在DLP技术中，对于每一个要显示的图像像素提供了一个微镜。微镜表现为两个操作位置，即，在静态位置的任一侧的主动(active)位置和被动(passive)位置。在主动位置，微镜相对于其静止位置倾斜了几度(大约10度)，从而将来自外部源的光通过投影透镜投影到屏幕上。在被动位置，微镜沿相反的方向倾斜几度，从而将来自外部源的光导向光吸收器。因此，使像素发光的时间段对应于其间相关微镜处于主动位置的时间段。因此，如果提供给微镜矩阵的光是白光，则与主动位置处的微镜相对应的像素是白色的，并且与处于被动位置处的微镜相对应的像素是黑色的。通过与PWM(PWM代表脉冲宽度调制)调制相对应地、对投影到屏幕上的光进行时间调制，来获得中间灰度级。具体地，每一个微镜能够以一秒几千次来改变位置。人眼不会检测到位置的这些变化，也不会检测到由其而产生的光脉冲，但是对其间的脉冲进行积分，并且因而感知到平均光水平。因此，由人眼所检测到的灰度级直接与在视频帧的过程中微镜处于主动位置的时间成正比。为了获得256个灰度级，例如，将视频帧分割为8个连续的不同权重的子周期。这些子周期通常被称为子场。在每一个子场期间，微镜或者处于主动位置，或者处于被动位置。每一个子场的权重与其持续时间成正比。图1示出了在视频帧内的子场的典型分布。根据国家的不同，视频帧的持续时间是16.6或20ms。作为示例给出的视频帧包括相应权重1、2、4、8、16、32、64和128的子场。像素的发光周期对应于其中相关微镜处于主动位置的子场。人眼对像素发光周期进行时间积分，并且检测在视频帧期间与发光周期的整个持续时间成正比的灰度级。存在与发光周期的时间积分有关的几个问题。出现了假轮廓的问题，特别是当对象在两个连续图像之间运动时。该问题表现为在通常难以觉察的灰度级过渡上的暗带或亮带的出现。对于彩色设备，这些带可能是彩色的。图2示出了假轮廓的问题，表示了两个连续图像I和I+1的子场，包括在灰度级127和灰度级128之间的过渡。该过渡在图像工和图像I+1之间以4个像素运动。在该图中，纵坐标轴表示时间轴，而横坐标轴表示不同图像的像素。由人眼所进行的积分相当于沿图中所示的斜线进行时间积分，这是由于人眼趋向于跟随运动中的对象。因此，其对源自不同像素的信息进行积分。该积分的结果非常明显，在灰度级127和128之间的过渡时刻处，出现等于零的灰度级。穿过零灰度级引起了在过渡级处的暗带的出现。在相反的情况下，如果过渡从级128到级127，则在过渡的时刻处出现与亮带相对应的级255。对该问题的已知解决方案在于“打碎”高权重的子场，从而减小积分误差。图3示出了与图2相同的过渡，但是具有7个权重32的子场，替代权重32、64和128的三个子场。于是，积分误差的最大值为等于32的灰度级。还能够不同地分配灰度级，但是仍然存在积分误差。此外，如在所有视频设备中那样，彩色图像的显示需要显示三个图像(红色、绿色和蓝色)。在具有单个DMD矩阵的投影机中，顺序地显示这三个图像。结果，这样的投影机包括旋转轮，所述旋转轮包括红色、绿色和蓝色滤色器，通过所述滤色器，在将其传送到DMD矩阵之前，对从投影机的源中发出的白光进行滤色。在视频帧期间，向DMD矩阵顺序地提供了红色、绿色和蓝色光。旋转轮通常包括六个滤色器(两个红色、两个绿色、两个蓝色)，并且以150或180转/秒，即，3转每视频帧的频率旋转。将视频图像的R、G和B分量的数字数据按照与红色、绿色和蓝色光同步的方式提供给DMD矩阵，从而利用适当的光来显示图像中的R、G和B分量。因此，将视频帧分割为18个时间分段，针对每一个颜色6个时间分段，如图4所示。在20ms的视频帧的情况下，每一个分段的持续时间大约为1.1ms。针对每一颜色，在每一个颜色的6个时间分段上分配图1所示的子场。例如，将高权重的子场分割为每一个均与不同时间分段相关联的六个基本周期，而低权重的子场仅出现在6个分段之一中。该类投影机表现出颜色分离缺陷，还被称为“颜色打碎”，这是由于颜色的顺序显示而导致的。无论何时当人眼跟随在图像中快速前进的运动对象时，该缺陷是可见的。表现出强对比度的图像的亮区看起来暂时沿运动方向打碎为红色、绿色和蓝色带。假定顺序地显示图像的R、G、B分量，并且在跟随运动的同时眼睛也发生移动，因此，在眼睛的视网膜的不同位置上再现这些颜色。因此，这阻止大脑将其一起积分为彩色图像。同样，眼睛在静态图像上的突然运动也可能会中断在大脑中的光脉冲的积分，并且干扰实际灰度级的感知。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提出一种，能够减小甚或消除假轮廓效应的这些问题。本专利技术的另一目的是提出一种显示方法，当在数字显示设备上顺序地显示颜色时，能够限制这些颜色分离问题。此外，根据本专利技术，提出了将特定的编码应用于提供给DMD矩阵的数字数据，以缓解或抑制与时间积分、以及与视频图像的R、G、B分量的顺序显示有关的所有干扰。本专利技术是一种在视频帧期间、，所述视频帧至少包括用于显示灰度级的两个不同时间分段，所述数字显示设备包括多个单元，每一个单元能够选择性地采取导通状态或断开状态，而且，每一个单元能够在视频帧期间改变状态多次。在视频帧的每一个时间分段期间，每一个单元最多改变状态一次。当在数字显示设备中，分别通过红色、蓝色和蓝色的三个图像的顺序显示，来执行视频图像的显示时，针对每一颜色，视频帧至少包括两个不连续的时间分段。优选地，每一个时间分段包括具有不同的持续时间的多个连续子场，并且在每一个子场期间，每一个单元或者处于导通状态，或者处于断开状态。特别地，该显示器能够不将任何“时间间隔”引入到分段中，该时间间隔通常为时间积分期间的干扰的生成元。优选地，对于每一颜色，按照所述单元的导通状态的持续时间根据反伽马校正曲线而增加的方式，来确定所述至少两个时间分段的子场的持续时间。本专利技术还是一种在视频帧期间对视频图像进行数字显示的设备，所述视频帧至少包括用于显示灰度级的两个不同时间分段，所述数字显示设备包括多个单元，每一个单元能够选择性地采取导通状态或断开状态，而且每一个单元能够在视频帧期间改变状态多次。所述设备包括用于在视频帧的每一个时间分段期间最多改变单元状态一次的装置。根据一个实施例，所述数字显示设备包括微镜的数字矩阵。数字显示设备的每一个单元与微镜相关联。当相关微镜处于其中有助于将光投影到设备屏幕上的主动位置处时，所述设备的单元处于导通状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在视频帧期间、在数字显示设备上显示视频图像的方法，所述视频帧至少包括用于显示灰度级的两个不同时间分段，所述数字显示设备包括多个单元，每一个单元能够选择性地采取导通状态或断开状态，而且，每一个单元能够在视频帧期间改变状态多次，其特 征在于：在视频帧的每一个时间分段期间，每一个单元最多改变状态一次。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪埃杜瓦扬，蒂埃里博雷尔，乔纳森克维克，
申请(专利权)人：汤姆森许可贸易公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]