устройство отображения и способ отображения изображения

Формула изобретения

1. Способ отображения изображения, причем способ содержит стадию создания пикселей изображения с первой плотностью, каждый из которых содержит субпиксель, стадию отображения изображения, имеющего вторую плотность пикселей отображаемого изображения, причем вторая плотность является меньшей, чем первая плотность, и каждый пиксель отображаемого изображения содержит два пространственно смещенных субпикселя отображаемого изображения, которые могут воспроизводить первый цвет и второй цвет соответственно, и стадию отображения субпикселей отображаемого изображения с интенсивностью, которая зависит от соответствующих субпикселей изображения, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит перед стадией отображения изображения стадию изменения первой плотности пикселей первого изображения до третьей плотности пикселей промежуточного изображения, каждый из которых содержит субпиксель промежуточного изображения, и стадию определения субпикселей отображаемого изображения из заданного числа соответствующих субпикселей промежуточного изображения.

2. Способ по п.1, в котором пиксели промежуточного изображения имеют более высокую плотность, чем пиксели отображаемого изображения.

3. Способ по п.1, в котором подпиксели отображаемого изображения расположены в сетке отображаемого изображения и пиксели промежуточного изображения расположены в сетке промежуточного изображения, а отношение третьей плотности и второй плотности определяют из целого числа, кратного минимальному количеству точек промежуточной сетки для описания сетки, соответствующей субпикселям отображаемого изображения.

4. Способ по п.3, в котором субпиксели отображаемого изображения располагаются в гексагональной сетке и третья плотность пикселей промежуточного изображения является целым числом, кратным 3х2.

5. Устройство отображения, содержащее средство для создания пикселей изображения с первой плотностью, каждый из которых содержит субпиксель изображения, экран устройства отображения, имеющий пиксели воспроизводимого изображения со второй плотностью, которая меньше, чем первая плотность, причем каждый пиксель отображаемого изображения содержит два смещенных в пространстве субпикселя отображаемого изображения, которые способны воспроизводить первый и второй цвет соответственно, и средство обработки для отображения на экране субпикселей отображаемого изображения с интенсивностью, которая зависит от соответствующих субпикселей изображения, отличающееся тем, что содержит средство для изменения первой плотности пикселей первого изображения до третьей плотности пикселей промежуточного изображения, каждый из которых содержит субпиксель промежуточного изображения, и тем, что средство обработки дополнительно выполнено с возможностью определения субпикселей отображаемого изображения из заданного числа соответствующих субпикселей промежуточного изображения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу отображения изображения на экране, причем способ содержит стадию создания пикселей изображения первой плотности, каждый из которых содержит субпиксель, стадию создания изображения, имеющего вторую плотность пикселей изображения, причем вторая плотность является меньшей, чем первая плотность, и каждый пиксель изображения содержит два пространственно смещенных субпикселя изображения, которые могут воспроизводить первый цвет и второй цвет соответственно, и стадию отображения субпикселей изображения с интенсивностью, которая зависит от соответствующих субпикселей изображения.

Изобретение также относится к устройству отображения для осуществления этого способа.

Способ может быть использован для отображения изображений на плазменных дисплеях и для отображения изображений на очень больших дисплеях с диагональю экрана, например, несколько метров. Такой большой дисплей может состоять из экрана с различными красными, зелеными и синими светодиодами (СИД). Для распределения светодиодов по экрану может использоваться несколько различных шаблонов. Одной из конфигураций, например, является гексагональная конфигурация, как показано на фиг. 1.

Способ и устройство отображения, как упомянуто в первом параграфе, известны из патента США 5341153. В известном способе субпиксель изображения, отвечающий за красный цвет, отображается с интенсивностью, которая является функцией, по меньшей мере, двух субпикселей изображения, отвечающих за красный цвет, находящихся в первой области с центром в месте расположения субпикселя воспроизводимого изображения, отвечающего за красный цвет. Первая область имеет площадь, которая больше, чем площадь первого субпикселя изображения. Субпиксель изображения, отвечающий за зеленый цвет, отображается с интенсивностью, которая является функцией, по меньшей мере, двух субпикселей изображения, отвечающих за зеленый цвет, находящихся во второй области с центром в месте расположения пикселя изображения, отвечающего за зеленый цвет. Вторая область имеет площадь, которая больше, чем площадь второго субпикселя изображения. Субпиксель изображения, отвечающий за синий цвет, отображается с интенсивностью, которая является функцией, по меньшей мере, двух подпикселей изображения, отвечающих за синий цвет, находящихся в третьей области с центром в месте расположения пикселя изображения, отвечающего за синий цвет. Третья область имеет площадь, которая больше, чем площадь второго субпикселя изображения. Недостатком этого способа является тот факт, что масштабный коэффициент между пикселями изображения с первой плотностью и пикселями изображения со второй плотностью может быть нецелой величиной. В этом случае соотношение между пикселями изображения и пикселями воспроизводимого изображения, отвечающими за красный, зеленый и синий цвета, т.е. расположение светодиодов, изменяется в зависимости от расположения пикселей изображения, что приводит к сложным вычислениям или ложным изображениям (артефактам) в воспроизводимом изображении. Поэтому выбирают целые значения масштабных коэффициентов. Это ограничивает гибкость подхода по отношению к разрешению и/или размеру экрана для воспроизведения изображения, при заданных возможностях модульного конструирования, которые обеспечиваются за счет сборки экранов на основе светодиодов и использования различных стандартов воспроизведения изображения NTSC, PAL, VGA, SVGA, XVGA. Модульный экран на основе светодиодов может быть собран из модулей, состоящих, например, из 32х32 светодиодов.

Задачей изобретения является разработка способа отображения изображения с улучшенным качеством на экране дисплея, имеющего предварительно заданное разрешение и/или размер, для использования с различными стандартами воспроизведения изображения. Эта задача достигается с помощью способа, в соответствии с изобретением, отличающегося тем, что способ дополнительно содержит, перед этапом отображения изображения, этап изменения первой плотности пикселей первого изображения до третьей плотности пикселей промежуточного изображения, каждый из которых содержит субпиксель промежуточного изображения, и стадию определения субпикселей воспроизводимого изображения на основании заранее заданного числа соответствующих субпикселей промежуточного изображения. Это позволяет выбрать подходящие масштабные коэффициенты для получения пикселей воспроизводимого изображения из субпикселей промежуточного изображения. Еще одно преимущество состоит в том, что эти масштабные коэффициенты дают возможность осуществлять стадию определения субпикселей воспроизводимого изображения на основе субпикселей промежуточного изображения с помощью простых расчетов. Это может привести к применению простых технических средств с использованием существующих схем масштабирования, которые могут осуществлять только операции фильтрации в прямоугольной сетке для получения промежуточного изображения из изображения. Способ, как заявлено в формуле изобретения, позволяет применять экран дисплея с заданным разрешением, конфигурацией пикселей и/или размером для использования с различными видеостандартами, причем экран дисплея может быть сделан из нескольких дисплейных модулей, состоящих из заданного числа светодиодов.

Предпочтительный вариант реализации способа, в соответствии с изобретением, отличается тем, что пиксели промежуточного изображения имеют большую плотность, чем пиксели воспроизводимого изображения. Таким образом, достигается улучшенное разрешение дисплея.

Еще один вариант реализации способа, в соответствии с изобретением, отличается тем, что субпиксели воспроизводимого изображения располагаются в сетке воспроизводимого изображения и пиксели промежуточного изображения располагаются в промежуточной сетке, и соотношение между третьей плотностью и второй плотностью определяется на основе целого числа, кратного минимальному количеству точек промежуточной сетки для изображения сетки, соответствующей субпикселям воспроизводимого изображения. Это позволяет выбирать промежуточную сетку так, что для одного выбранного цвета оптимальная конфигурации фильтрации может быть получена для расчета субпикселей воспроизводимого изображения на основе субпикселей промежуточного изображения.

Еще один вариант реализации способа, в соответствии с изобретением, отличается тем, что субпиксели воспроизводимого изображения располагаются в гексагональной сетке и третья плотность пикселей промежуточного изображения представляет собой целое число, кратное 3х2. При этом выборе промежуточной сетки двумерные фильтры для определения субпикселей воспроизводимого изображения на основе субпикселей промежуточного изображения могут быть идентичными для каждого цвета экрана дисплея и могут быть реализованы с помощью одного процессора.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства дисплея для отображения изображения с улучшенным качеством на экране дисплея с заданным разрешением и/или размером для использования с различными стандартами воспроизведения изображения. Эта задача достигается с помощью устройства, в соответствии с изобретением, отличающегося тем, что устройство дисплея содержит средство для изменения первой плотности пикселей первого изображения до третьей плотности пикселей промежуточного изображения, каждый из которых содержит субпиксель промежуточного изображения, и тем, что, кроме того, обрабатывающее устройство выполнено с возможностью определения субпикселей изображения из заданного количества соответствующих субпикселей промежуточного изображения.

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и будут пояснены со ссылкой на варианты реализации изобретения, описанные здесь ниже.

На чертежах:

фиг. 1 представляет собой блок-схему устройства отображения на базе светодиодов;фиг. 2 показывает расположение светодиодов экрана дисплея;

фиг. 3 показывает расположение светодиодов в пикселях дисплея;

фиг. 4 показывает промежуточную сетку и сетку воспроизводимого изображения первого примера устройства отображения;

фиг. 5 показывает фильтрационную конфигурацию для первого примера;

фиг. 6 показывает промежуточную сетку и сетку отображения для второго примера устройства отображения;

фиг. 7 показывает фильтрационную конфигурацию для второго примера.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему устройства дисплея 1, содержащего источник 3 изображения для создания входного изображения 11, имеющего первую плотность пикселей изображения. Источник 3 изображения может быть персональным компьютером или телевизором. Каждый пиксель изображения входного изображения 11 состоит из трех субпикселей, соответственно, отвечающих за красный, зеленый и синий цвет. Источник 3 изображения соединяется с пересчетным устройством 5 для изменения входного изображения с первой плотностью пикселей первого изображения промежуточного изображения 13 с третьей плотностью пикселей промежуточного изображения. Каждый пиксель промежуточного изображения содержит три субпикселя промежуточного изображения, отвечающих за красный, зеленый и синий цвет. Пересчетное устройство 5 соединяется с экраном дисплея через средство 15 обработки. Экран 9 дисплея содержит множество пикселей изображения, имеющих вторую плотность. Каждый пиксель отображаемого изображения содержит три субпикселя отображаемого изображения, которые имеют пространственное смещение. Каждый субпиксель отдельного пикселя формируется светодиодами, излучающими свет одного из цветов: красного, зеленого или синего.

Фиг. 2 показывает расположение 20 светодиодов в гексагональной сетке. Это расположение красного, зеленого и синего светодиодов (R, G, В) будет обозначаться как «дельта-набла-расположение».

Фиг. 3 показывает расположение 30 трехцветных субпикселей или светодиодов в пикселях изображения. Верхняя половина 30 фиг. 3 показывает дельта-набла-расположение красного, зеленого и синего светодиодов R, G, B. Нижняя половина фиг. 3 показывает, что дельта-набла-расположение приводит к прямоугольной сетке пикселей 31, 32, 33, 34 воспроизводимого изображения. Прямоугольная сетка может соответствовать пикселям входного изображения, показанным на фиг. 3 как квадраты 31, 32, 33, 34. Однако для того, чтобы снизить стоимость, красный, зеленый и синий светодиоды обычно имеют более низкую плотность, чем пиксели изображения во входном изображении. Также между красным, зеленым или синим светодиодами существует пространственное смещение. Это смещение зависит от цвета субпикселя воспроизводимого изображения и расположения пикселя и может приводить к увеличению числа ложных изображений (артефактов) для окрашенного изображения. Для компенсации этого смещения субпиксели воспроизводимого изображения определяются путем фильтрации пикселей входного изображения в блоке обработки 7.

Кроме того, экран дисплея может быть собран из ряда модулей, состоящих, например, из светодиодов 32 х 32. Экран дисплея может состоять, например, из 384 (по горизонтали) х 288 (по вертикали) модулей. Различные комбинации этих модулей 32 х 32 позволяют адаптировать разрешение и/или размер экрана 9 дисплея к различным условиям зрительного восприятия как при внешнем, так и при внутреннем применении.

Для того чтобы увеличить приспособляемость размеров экрана и разрешение экрана дисплея, устройство 5 масштабирования изменяет размеры входного изображения 11 с первой плотностью пикселей изображения до размеров промежуточного изображения 13 с третьей плотностью пикселей промежуточного изображения. Предпочтительно, третья плотность пикселей промежуточного изображения больше, чем первая плотность пикселей изображения. Отношение третьей плотности пикселей промежуточного изображения ко второй плотности пикселей воспроизводимого изображения равно целому числу, кратному минимальному количеству точек промежуточной сетки для описания сетки воспроизводимого изображения экрана дисплея 9 с помощью промежуточной сетки.

В первом примере субпиксели воспроизводимого изображения, отвечающие за красный, зеленый и синий цвета вычисляются через различные двумерные фильтры из субпикселей промежуточного изображения 13, отвечающих за красный, зеленый и синий цвет.

Фиг. 4 показывает сетку пикселей 41, 42, 43, 44, 45 и 46 промежуточного изображения и сетку субпикселей воспроизводимого изображения R,G,B первого примера экрана дисплея для использования в устройстве дисплея 1. Сетка субпикселей воспроизводимого изображения, отвечающих за красный, зеленый и синий цвета R,G,B, может изображаться двумя прямоугольными промежуточными сетками со сдвигом в обоих ортогональных направлениях. В этом примере сетка изображения из подпикселей, отвечающих за зеленый цвет, является гексагональной сеткой, которая может быть описана одной точкой в Х-направлении и двумя точками промежуточной прямоугольной сетки в Y-направлении. Сетки изображения соответствующих субпикселей, отвечающих за красный и синий цвета, являются гексагональными сетками, которые могут быть описаны тремя точками промежуточной прямоугольной сетки в х-направлении и двумя точками в y-направлении. Функции отсчетов для соответствующих пикселей изображения, отвечающих за красный, зеленый и синий цвета, являются следующими:

R_hexagonal=R(x,y)( _{2 х, y}(х- х/3,y)+ _{2 х, y}(х+2 х/3,y))

G_hexagonal=G(x,y)( _{2 х, y}(х,y)+ _{2 х, y}(х+ х,y+ y/2))

B_hexagonal=B(x,y)(( _{2 х, y}(х+ х/3,y)+ _{2 х, y}(х-2 х/3,y+ y/2))

где _{х, y}(х,y) представляет собой двумерную функцию отсчетов, х,y представляют собой координаты в сетке воспроизводимого изображения, и х, y представляют собой шаг в соответствующем горизонтальном или вертикальном направлениях для сетки воспроизводимого изображения.

В этом примере шаги х, y равны расстоянию между двумя соседними центрами области, занятой пикселем воспроизводимого изображения в соответствующих ортогональных направлениях.

Для того чтобы улучшить качество картины изображения, отношение третьей плотности промежуточной сетки и второй плотности сетки изображения должно быть равно целому числу, кратному количеству точек промежуточной сетки для описания гексагональной сетки пикселей изображения с помощью промежуточной сетки. В этом примере может быть использовано целое число, кратное 1х2, такое, как 2х2 или 3х2.

Фиг. 5 показывает коэффициенты соответствующей двумерной конфигурации фильтров для получения субпикселя изображения, отвечающего за зеленый цвет, G1, субпикселя изображения, отвечающего за синий цвет В1, и субпикселя изображения, отвечающего за красный цвет, R1. В этом примере положения пикселей промежуточной сетки являются симметричными по отношению к положению субпикселя изображения, отвечающего за зеленый цвет, в сетке отображения. Поэтому двумерный фильтр для субпикселей изображения, отвечающих за зеленый цвет, центрирован вокруг субпикселей и может быть выбран оптимальным образом. Положения соответствующих субпикселей промежуточного изображения, отвечающих за красный и синий цвета, не являются симметричными по отношению к положению соответствующих субпикселей отображаемого изображения, отвечающих за красный и синий цвета. Поэтому двумерные фильтры для соответствующих пикселей воспроизводимого изображения, отвечающих за красный и синий цвета, являются различными. Этот выбор геометрии двумерного фильтра приводит к улучшенному качеству воспринимаемой картины изображения, потому что зрительное восприятие более чувствительно к зеленому свету.

Фиг. 6 показывает сетку промежуточных пикселей 61, 62, 63, 64, 65 и 66 и третью сетку субпикселей R,G,В изображения второго примера устройства дисплея. В этом примере сетка дисплея является гексагональной сеткой, описываемой тремя точками третьей промежуточной сетки в х-направлении и двумя точками в y-направлении, как может быть получено для функции отсчетов RGB:

RGB_hexagonal =R(x,y)( _{2 х, y}(х- х/3,y)+ _{2 х, y}(х+2 х/3,y+ y/2))

+G(x,y)(( _{2 х, y}(х,y)+ _{2 х, y}(х+ х,y+ y/2))+

B(x,y)(( _{2 х, y}(х+ х/3,y)+ _{2 х, y}(х-2 х/3,y+ y/2))

где _{х, y}(х,y) представляет собой двумерную функцию отсчетов, x,y представляют собой координаты в сетке воспроизводимого изображения, и х, y представляют собой шаг в соответствующем горизонтальном или вертикальном направлениях.

Во втором примере шаги х, y равны расстоянию между двумя соседними центрами области, занятой пикселем воспроизводимого изображения.

Прямоугольная сетка пикселей промежуточного изображения описывается второй двумерной функцией _{х/3, y/2}(х,y) отсчетов. В этом втором примере отношение третьей плотности пикселей промежуточного изображения ко второй плотности пикселей изображения должно быть равно целому числу, кратному количеству точек промежуточной сетки для изображения гексагональной сетки воспроизводимого изображения с помощью промежуточной сетки. Отношение плотностей промежуточной сетки и сетки воспроизводимого изображения, следовательно, должно быть целым числом, кратным 3х2, таким как 3х4 или 6х2.

Фиг. 7 иллюстрирует коэффициенты соответствующей двумерной конфигурации фильтров для получения субпикселя воспроизведения изображения, отвечающего за зеленый цвет, субпикселя воспроизводимого изображения, отвечающего за красный цвет, и субпикселя воспроизводимого изображения, отвечающего за синий цвет. В этом варианте реализации положения соответствующих субпикселей промежуточной сетки, отвечающих за красный, зеленый и синий цвет, совпадают с положениями соответствующих субпикселей отображаемого изображения в сетке отображения, отвечающих за красный, зеленый и синий цвет. Поэтому двумерные фильтры для всех субпикселей воспроизводимого изображения R,G,B могут быть идентичны и могут реализовываться с помощью одного процессора, например хорошо известной программируемой матрицы логических элементов. Кроме того, для данной второй и третьей плотностей изображения на дисплее и промежуточного изображения положения субпикселей промежуточной сетки, отвечающих за красный и синий цвета, совпадают с положениями соответствующих красных и синих светодиодов 70 в сетке воспроизведения изображения, уменьшая ложные изображения.

Нужно отметить, что упомянутые выше варианты реализации не иллюстрируют предельные возможности изобретения и квалифицированный специалист будет способен получить много альтернативных решений без выхода за рамки формулы изобретения. В формуле перечислено несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы с помощью одного и того же набора технических средств. Изобретение предпочтительно применяется в дисплеях с большими экранами и других матричных дисплеях (цифровых устройствах с микрозеркалами, плазменных дисплеях, дисплеях PALC, жидкокристаллических дисплеях и т.д.).