CN101064087B - 驱动等离子体显示面板的方法和相应设备 - Google Patents

Abstract

一种利用衰减估计和补偿来驱动等离子体显示面板的方法和相应设备。在降低对比度和/或亮度时，应当改进等离子体显示面板上的图像质量。这通过以下步骤来实现：估计在等离子体显示设备的数据处理的前端(2)中出现的动态降低，并在后端(3)中补偿该降低。具体地，调整(5)视频输入数据的增益和/或偏移，并测量(10)调整的视频数据的功率电平。根据衰减信息(12)来更新(13)产生的功率电平信息。将更新的功率电平用于功率管理(9)，并且根据衰减信息来增加(14)前端(2)中降低的视频数据的电平。因此，结果，改善了视频的动态变化以及图像质量。

Description

驱动等离子体显示面板的方法和相应设备

技术领域

本发明涉及一种用于分别通过提供视频数据、调整视频数据的增益和/或偏移、根据功率电平信息来处理视频数据以及控制等离子体显示面板，来驱动等离子体显示面板的方法。此外，本发明涉及一种驱动显示面板的相应设备。

背景技术

PDP(等离子体显示面板)使用放电单元的矩阵阵列，放电单元只能是“开”或“关”。与通过对光发射的模拟控制来表示灰度电平的CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)不同，PDP通过调制每一帧的光脉冲(维持脉冲)的数量，控制灰度电平。在与人眼的时间响应相对应的时间段内，人眼对这种时间调制进行整合。因为视频幅度是由出现在给定频率上的光脉冲的数量描绘的，所以更大的幅度表示更多的光脉冲，从而表示更长的“开”时间。因此，这种调制也称作PWM，即，脉冲宽度调制。

对于所有使用脉冲宽度调制的显示器，实际灰度电平的数量是有限的。对于PDP，在标准编码的情况下，灰度电平的数量大致等于256。

只有在输入图像的动态变化最大时(在8位信号的情况下，视频值在0到255之间)，才能使用到各个灰度电平。在其它情况下，当动态变化减小时(特别是由于对比度或亮度参数)，所显示的电平数量也将减少。

问题在于，当所显示的电平降低时，图像质量会受到影响。

不利的是，当减小对比度(除以特定因子)和/或亮度(从图像中减去特定系数)时，图像的最大值降低，从而图像质量下降。

对比度和亮度控制通常是所谓“前端”的一部分，而PDP特有功能(伽马功能、子场编码等)是显示器的所谓“后端”的一部分(见图3)。

在PDP的后端，使用APL功能控制功率。通过如下函数，计算这种平均功率电平(APL)：

$\mathrm{APL}\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{C\×L}\·\underset{x,y}{\mathrm{\Σ}}I(x,y)$

其中I(x，y)代表要显示的图像，C代表PDP的列数，L代表PDP的行数。

功率管理的目的是保持功耗恒定(见图1)，并使峰值辉度尽可能高。因此，对于每个APL值，要使用的维持脉冲的最大数量是固定的。如图2所示，当APL增加时，这种维持脉冲减少，反之亦然。

在峰值白色图像(图2左侧的低APL)中，维持脉冲的数量不受功耗的限制，而受限于可用的维持时间。因此，峰值白色图像的功耗将比其它图像更低。由此，对于低APL电平，功耗也降低了(与图1相比较)。

下表示出了根据图2、维持脉冲数量的值与平均功率电平之间的分配关系。

如上所示，功率管理的标准实现方式的问题在于，当后端的输入图像的能量降低时，维持脉冲的数量增加。因此显示图像的能量难以降低。

图3示出了等离子体板1的驱动单元的原理方框图。首先，在前端2中处理视频输入信号。前端包括用于使图像尺寸适合板尺寸的缩放单元4。向亮度/对比度控制块5提供已缩放的输入信号。该控制块5接收用于调谐图像的亮度和/或对比度(＝调整视频数据的增益和/或偏移)的外部信号。相应地对视频信号进行处理，并将其提供给后端3。在后端3内，通过包括伽马块6、抖动块7和编码块8的通常路径，对信号进行处理。伽马块6根据近似的二次伽马函数，采用查找表执行数据变换。伽马块6的输出信号被发送给抖动单元7，抖动单元7将添加例如4位的抖动，以在输出处呈现更多的离散视频电平。之后，子场编码块8针对视频信号，产生子场数据。产生的子场数据被发送给等离子体板1。

在后端3内的并行路径中，将前端2的输出信号输入到APL测量块10中。这个块向功率管理块9提供亮度/对比度已被调谐的视频信号的APL电平。功率管理块9控制伽马单元6和编码单元8。此外，功率管理块9向等离子体板1发送维持信息。

采用这种配置，例如，有趣的是当用户减小对比度和/或亮度时，看看会发生什么。

当减小对比度和/或亮度时，APL(在后端3中测量的)减小；这表示维持脉冲的数量增加。这部分地增大了对比度。

例如，用户想要将APL为300(10位值)的图像的对比度减小一半。所以，这幅图像原始具有平均大约444*300/1024＝130个维持脉冲/单元，并可以具有444个维持脉冲的峰值辉度(比较以上示出的表)。

为获得平均65个维持脉冲/单元，实际上，用户必须使图像的对比度减小为大约1/4。(根据该表，对于APL值为70，维持脉冲的平均数量等于950*70/1024＝65。)在这种情况下，因为整幅图像的所有亮度电平除以了大于4的值，所以图像的最大值不会高于255/4.3＝60(这表示950/4.3＝222个维持脉冲)，所以也降低了峰值辉度。但是，因为图像除以了大于4的值，所以实际使用的灰度电平的数量也除以了大约4。这种情况下，图像质量相当低。

发明内容

考虑到上述内容，本发明的目的是提供一种用于等离子体显示板的驱动设备，该驱动设备在图像的亮度和对比度降低时，改善图像质量。此外，还提供一种相应的方法。

根据本发明，该目的由一种驱动等离子体显示面板的方法来实现，该方法提供视频输入数据，提供衰减信息，调整视频输入数据的增益和/或偏移以便获得调整的视频数据，测量所述调整的视频数据的功率电平，并提供相应的第一功率电平信息，根据所述第一功率电平信息和所述衰减信息来产生第二功率电平信息，根据衰减信息来改变所述调整的输入数据的电平，根据所述第二功率电平信息来调整每个子场的维持脉冲的数量，以及利用所述调整的维持脉冲的数量和所述改变的视频数据来驱动所述等离子体显示面板。

此外，根据本发明，提供一种驱动等离子体显示面板的设备，包括：亮度/对比度控制装置，用于接收视频输入数据，调整视频输入数据的增益和/或偏移，并输出调整的视频数据；衰减数据装置，用于提供衰减信息；功率测量装置，用于测量所述调整的视频数据的功率电平，并提供相应的第一功率电平信息；功率电平产生装置，用于根据所述第一功率电平信息和所述衰减信息，来产生第二功率电平信息；补偿装置，用于根据衰减信息来改变所述亮度/对比度控制装置的所述调整的输入数据的电平，并输出相应改变的视频数据；功率管理装置，用于根据所述第二功率电平信息来调整每个子场的维持脉冲的数量，并利用所述调整的维持脉冲的数量和所述改变的视频数据来驱动所述等离子体显示面板。

根据本发明的特定实施例，衰减信息直接取决于视频输入数据的增益和/或偏移的调整。因此，由于衰减信息在前端直接由例如亮度/对比度控制装置产生，后端不一定需要衰减估计装置。

可选地，可以在调整视频输入数据的增益和/或偏移期间估计衰减信息，从而视频输入数据是预定最大输入数据。在这种情况下，将简化系统的实现。

优选地，可以在视频帧之间的消隐时间(blanking time)期间估计衰减信息。因此，消隐时间可用于调整后端的功率管理。

此外，可以针对调整的视频数据的红、绿和蓝分量来估计分量衰减信息，并且将与较少衰减分量相对应的分量衰减信息用作衰减信息。分量的这种差异导致改进的颜色再现。

优选地，针对视频输入数据的每一帧来估计衰减信息。这确保了每个图像的动态变化的改进。

附图说明

现在将参考附图，更加详细地解释本发明，其中：

图1是基于平均功率电平的功耗图；

图2是基于平均功率电平的维持脉冲数量图；

图3是根据现有技术的等离子体显示面板驱动单元的方框图；以及

图4是根据本发明的等离子体面板的驱动单元的图。

具体实施方式

这里所述的本发明目的是关于对比度和亮度控制来改善功率管理9的操作(见图3)。

本发明的思想是，当对比度和/或亮度降低时，功率管理不应该增加维持脉冲的数量。否则，用户需要进一步降低对比和/或亮度，从而会进一步降低图像质量。维持脉冲的总数优选地应该减少。

因此，如图4所示，解决方案在于：估计在前端2中出现的动态减少，并在后端3中补偿该减少。图4的方框图的总体构造与图3的方框图中所示的相同。然而，一些灰色块附加地包括在前端部分2和后端部分3中。块11仅在要估计衰减值或衰减信息时，优选地在下面解释的消隐时间期间，开始起作用。

为了估计衰减值，如图4所示，在亮度/对比度控制块5之前连接衰减估计产生器11。衰减估计产生器11将最大视频输入数据输入块5，作为参考数据，要根据该数据来估计衰减。在后端3中，衰减估计单元12计算由亮度/对比度控制装置5调谐的最大输入数据的衰减。给功率电平产生块13提供相应的衰减因子或衰减信息，功率电平产生块13用于给功率管理单元9提供自适应功率电平信息APL_Att。根据块12的衰减信息和后端3的功率电平测量块10所测量的功率电平来产生该自适应功率电平信息APL_Att。此外，将修改的衰减信息Att’输入补偿单元14，补偿单元14处理前端2的亮度/对比度控制装置5的视频数据，并将具有动态变化增加的、补偿的视频数据输出到伽马块6。下面，更详细地解释图4电路的功能。

为了估计动态变化的减少，前端2包括衰减估计产生器11，以便能够传递与最大输入值(在10比特信号的情况下对于R、G和B是1023)相对应的输入值的输出值。应该在消隐时间期间估计这些值(R_Att、G_Att、B_Att)。

由于并不希望修改在前端中作出的颜色改变，所以对三个分量R、G、B应用相同的补偿13。因此，为了不会饱和，用于补偿的系数将与较少衰减的分量相对应。这意味着，仅较少衰减的分量被充分地补偿。

因此，后端3将仅使用值(R_Att、G_Att、B_Att)的最大值来确定要应用的补偿值。由于对比度和/或亮度可在任意时间改变，所以必须针对每个帧来估计该最大值。

然后，关于该最大值(Att)和后端3中测量的APL的值(APL_B)，在查找表的帮助下，选择新的APL值APL_Att：comp_APL。新的APL值(APL_Att)的维持脉冲的总数与补偿了值Att的APL_B的维持脉冲的总数相对应。如果用10比特来编码Att：

$\mathrm{SustainNumber}\left({\mathrm{APL}}_{\mathrm{Att}}\right)=\mathrm{Max}(\mathrm{MinSustainNumber};\mathrm{SustainNumber}\left({\mathrm{APL}}_B\right)\×{\left(\frac{\mathrm{Att}}{1023}\right)}^{\mathrm{\γ}})$

MinSustainNumber对应于APL最大时的维持脉冲的总数，即MinSustainNumber＝SustainNumber(APL_max)，γ对应于在GammaLUT 6中使用的gamma。这么做以减少维持脉冲的总数。

补偿必须考虑新的APL值(即APL_Att)受限于APL的最大值的事实。这可以通过另一个LUT Att2Att’来进行。

$\mathrm{Att}\text{'}=1023\×\sqrt{\frac{\mathrm{SustainNumber}\left({\mathrm{APL}}_{\mathrm{Att}}\right)}{\mathrm{SustainNumber}\left({\mathrm{APL}}_B\right)}}$

由于APL_Att是APL_B和Att的函数，该LUT的输入与comp_APL的输入：APL_B和Att相同。

然后，必须增加视频电平以补偿维持脉冲的总数的减少。这可以如下进行：

-与位于LUT(mult_video)中的系数mult相乘

$\mathrm{mult}=1024\×\frac{1023}{\mathrm{Att}\text{'}}$

其中mult_video LUT仅具有输入的Att’以及要在前端2和/或后端3的IC中估计的 $\mathrm{VideoOut}=\frac{\mathrm{VideoIn}\×\mathrm{mult}}{1024},$

-或者通过LUT(comp_video)

$\mathrm{VideoOut}=1023\×\frac{\mathrm{VideoIn}}{\mathrm{Att}\text{'}}$

其中该LUT使用Att’和VideoIn作为输入。

由于前端的输入处的最大值给出前端的输出处(并因此在后端的输入处)的最大值Att，并且Att≤Att’，所以仅需要针对包括在0和Att’之间的VideoIn来定义该LUT。

从前面可见，该解决方案基于LUT。通常，LUT应该位于外部存储器(EPROM或闪存)，并且仅在通过LUT做出乘法的情况下，需要将一个LUT(comp_video的子部分)载入IC的芯片上存储器中。

图1的示例的前端2和后端3的内容仅作为示例给出。在前端2中，仅必须在亮度/对比度控制5之前具有“衰减估计产生器”功能11。当然，还可以使用可以增加或降低视频电平的其它功能。

在消隐时间的给定时间处，“衰减估计产生器”11应该将R、G和B的最大值作为输入提供给前端2。然后，“衰减估计”12应该在该时间期间读出前端2的输出值。在该帧的剩余时间期间，“衰减估计产生器”11应该具有旁路功能。

在读取了前端2的输出值(R_Att、G_Att、B_Att)之后，“衰减估计”12应该通过计算这三个之值(R_Att、G_Att、B_Att)的最大值，来估计最少衰减的值(Att)。

然后，使用该值Att和APL值APL_B，“Att’/APL_Att”块13在外部存储器中的查找表(comp_APL 和Att2Att’)中拾取衰减的APL值APL_Att以及新的衰减的值Att’，Att’仅在APL_Att＝1023时与Att不同。这两个LUT具有相同的输入(Att和APL_B)以及相同的大小：1024*1024*10比特(如果每个值使用10比特)。这些值每帧仅读出一次，因此LUT典型地可以存储在外部存储器中。

功率管理9将使用值APL_Att来选择发送到PDP的正确的维持信息，并将该值加载到Gamma 6和解码块中的相应LUT。

补偿视频块14使用值Att’。该块14可以定义为：

-与系数mult相乘。在这种情况下，在位于外部存储器中的LUT(mult_video)中拾取该系数。

$\mathrm{mult}=1024\×\frac{1023}{\mathrm{Att}\text{'}}$

该mult_video LUT仅具有一个输入(Att’)，其大小为1024*16比特(在10比特信号的情况下)。然后，计算下面的表达式(这只是10比特×16比特的乘法和位移)

$\mathrm{VideoOut}=\frac{\mathrm{VideoIn}\×\mathrm{mult}}{1024}$

-或者将位于外部存储器中的comp_video LUT的子部分加载到帧的开始处。该cmop_video LUT具有1024*512*10比特的大小(在10比特信号的情况下)。第一输入是Att’，第二输入是来自前端的视频。仅针对包括在0和Att’之间的视频输入值来定义该LUT，这就是其大小是1024*512*10比特而不是1024*1024*10比特的原因。

对于每个帧，必须将最大大小为1024*10比特的Comp_video LUT的子部分加载到IC中。

该解决方案未改变PDP上的亮度。实际上，这增加了维持脉冲的总数，但是以相同的比例增加了视频值R、G、B。在PDP上，将使用与以前相同量的维持脉冲，只是未使用的维持脉冲的数量变少。这意味着，有利地，在这种情况下将减少功率消耗。

回到说明书引言部分的示例。用户想要使对比度降低一半。如前所示，必须将视频电平除以大约4.3(在伽马校正之后)。

在消隐期间，“衰减估计产生器”11和“衰减估计”功能12将估计衰减：由于在该示例中(γ＝2.2)前端2对三个分量应用相同的处理，所以“衰减估计产生器”块11发送与三个分量有关的1023，并且对于三个分量(R_Att，G_Att，B_Att)，“衰减估计”块12读取因此，这三个值的最大值导致Att＝528。

后端3中ALP 10的测量导致APL_B＝70。

在块13中，位于外部存储器的查找表comp_APL将Att(528)和APL_B(70)的给定值交换为新的APL值APL_Att。该新的APL比APL_B的维持脉冲少4.3倍。因此，由于SustainNumber(70)＝950，所以SustainNumber(APL_Att)＝222和APL_Att＝605。

然后在LUT Att2Att’中查找更新的值。这里，该值相同：Att’＝528。

取决于针对实施所做的选择，必须将LUT或仅仅是系数加载到IC中，以便进行乘法。

因此，在第一种情况下，补偿视频块14将在位于外部存储器中的comp_video LUT拾取与Att’＝528相对应的LUT。由于即使该IC上的位应该等于其最大值，即1024*10比特，前端也只传递在0和528之间 $\left(\frac{0}{\sqrt[\mathrm{\γ}]{4.3}}\mathrm{to}\frac{1023}{\sqrt[\mathrm{\γ}]{4.3}}\right)$ 的值，所以该LUT仅具有528个输入。该LUT每帧仅加载一次，并用于图像的每个象素。LUT将视频数据乘以因此视频将能够使用PDP的全部动态变化。

其它的解决方案是在IC中进行该乘法。在这种情况下，仅需要将用于乘法的系数(mult)加载到IC中。该系数在位于外部存储器的mult_video LUT中。该值每帧仅加载一次，并用于图像的每个单元。该LUT的输入是Att’＝528，输出是 $\mathrm{mult}=1024\×\frac{1023}{\mathrm{Att}\text{'}}=1984.$ 然后，对于面板1的每个单元，需要计算以下的乘法： $\mathrm{VideoOut}=\frac{\mathrm{VideoIn}\×1984}{1024}$ $(\frac{1984}{1024}\≈\sqrt[\mathrm{\γ}]{4.3}).$

功率管理单元9使用值605作为输入。维持脉冲的平均数量等于222*(70*4.3)/1024＝65，但是图像的最大值是 $528\×\sqrt[\mathrm{\γ}]{4.3}=1023.$ 因此，图像能够使用与对比度降低之前相同的电平数量。

这意味着实际使用的灰度级数量是标准实施方式的四倍。因此，最终显著地改善了图像质量。

Claims (9)

1.一种用于驱动等离子体显示面板(1)的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

-提供视频输入数据，

-提供衰减信息，

-调整视频输入数据的增益和/或偏移以便获得调整的视频数据，

-测量所述调整的视频数据的功率电平，并提供相应的第一功率电平信息，

-根据所述第一功率电平信息和所述衰减信息来产生第二功率电平信息，

-根据衰减信息来改变所述调整的输入数据的电平，并获得相应的已改变的视频数据，

-根据所述第二功率电平信息来调整每个子场的维持脉冲的数量，以及

-利用所述调整的维持脉冲的数量和所述已改变的视频数据来驱动所述等离子体显示面板(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在调整视频输入数据的增益和/或偏移时，产生衰减信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述调整视频输入数据的增益和/或偏移的步骤之后，估计所述衰减信息，其中将预定最大输入数据用作视频输入数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在两个视频帧之前的消隐时间期间，估计所述衰减信息。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，针对调整的视频数据的红、绿和蓝分量中的每一个，估计分量衰减信息，并且将具有最低电平的分量衰减信息用作所述衰减信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述视频输入数据的每一帧，提供和估计所述衰减信息。

7.一种驱动等离子体显示面板(1)的设备，其特征在于，所述设备包括：

-亮度/对比度控制装置(5)，用于接收视频输入数据，调整视频输入数据的增益和/或偏移，并输出调整的视频数据；

-衰减数据装置(11，12)，用于提供衰减信息；

-功率测量装置(10)，用于测量所述调整的视频数据的功率电平，并提供相应的第一功率电平信息；

-功率电平产生装置(13)，用于根据所述第一功率电平信息和所述衰减信息，来产生第二功率电平信息；

-补偿装置(14)，用于根据衰减信息来改变所述亮度/对比度控制装置(5)的所述调整的输入数据的电平，并输出相应已改变的视频数据；

-功率管理装置(9)，用于根据所述第二功率电平信息来调整每个子场的维持脉冲的数量，并利用所述调整的维持脉冲的数量和所述改变的视频数据来驱动所述等离子体显示面板(1)。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述衰减数据装置(11，12)包括数据产生器(11)，用于将给定最大输入数据输入所述亮度/对比度控制装置(5)，所述衰减数据装置(11，12)还包括衰减估计装置(12)，用于在亮度/对比度控制装置(5)中调整所述给定最大输入数据时估计对所述给定最大输入数据应用的衰减。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述数据产生器(11)能够向视频分量红、绿和蓝中的每一个提供给定最大输入数据，所述衰减估计装置(12)能够针对每个所述分量来估计分量衰减信息，其中，将具有最低电平的分量衰减信息用作所述衰减信息。

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