[发明专利]基于图像构建的视频显示系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年7月9日提交的美国临时专利申请No. 61/079,418的权益。

技术领域

本发明涉及图像和视频显示器，更特别地涉及用作静态图像和/或视频监视器的平板显示器，以及在这些显示设备上生成和驱动图像和视频数据的方法。

背景技术

诸如等离子体显示器、液晶显示器（LCD）和发光二极管（LED）显示器的平板显示器通常使用像素寻址方案，其中通过列和行选择信号单独地对像素寻址。通常，对于布置为M行和N列的M×N像素或者图片元素，将存在M个行选择线和N个数据线。当特定行被选择时，N个数据线被加电到所需的像素电压或电流以将图像信息加载到显示元件。在通常的有源矩阵型LCD实施例中，该信息是对特定像素唯一的电容器中存储的电压（参见图1）。当行和列信号解除选择（de-select）像素时，图像信息被保留在电容器上。在无源矩阵型LCD实施例中，行和列被布置为电极带，其构成按彼此垂直的方式取向的顶部和底部金属平面（参见图2）。单个或多个行线和列线是用一个或多个交叉点选择的，所述交叉点定义具有瞬时视频信息的像素。在该情况中，行或列信号将具有与像素信息成比例的施加电压。在发光二极管显示器类型实施例中，信息是通过像素LED的瞬时电流，其导致与施加电流成比例的光发射。可以进行LED阵列的有源和无源矩阵驱动。在所提及的所有这些显示器类型中，像素分辨率等于或小于像素的几何维度（dimension）。例如，在VGA分辨率屏幕中，对于每个颜色分量，我们需要实施至少640×400单独像素。每个视频帧的传输到显示布置的总信息则被给出为M×N×3×位宽度，其中因子3来自构成图像的三种基本颜色，即红色、绿色和蓝色，并且位宽度是根据像素值的最大分辨率确定的。用于商用显示系统的最常见的像素值分辨率是每种颜色8位。例如，对于VGA分辨率显示器，每个图像帧的需要传输的总信息将是640×400×3×8，等于6兆位，所述图像帧以特定帧刷新速率进行刷新。该帧刷新速率可以是24、30、50、60等帧每秒（fps）。屏幕的较快速率能力通常用于消除运动模糊，其中在商用设备中可以找到速率为120或240 fps的实施方式。对于灰度图像，由于仅需要亮度信息，因此信息内容减少到1/3。

视屏和静态图像通常被转换为用于存储和传送的压缩形式，诸如MPEG4、H.264、JPEG 2000等格式和系统。图像压缩方法是基于数据的正交函数分解、数据冗余性和人眼对空间特征的特定敏感特性。常见的图像压缩方案牵涉使用如JPEG或运动JPEG中的直接余弦变换、或者离散Walsh变换。视频解码器用于将作为一系列正交基函数系数的压缩图像信息转换为行和列像素信息以产生图像信息，该图像信息将例如是以如VGA分辨率显示器中的6兆位每帧。然而，从信息内容的观点来看，由于图像最初已被处理为压缩形式，因此大部分该视频信息实际上是冗余的，或者具有人眼对其不敏感的信息内容。所有这些技术与软件或数字处理领域中的显示系统的部件相关，并且包括M×N像素的实际光学显示器的结构不会因用于视频格式的任何技术而改变，除了像素数目和帧速率以外。

空间光调制器（SLM）是改变二维中的透射光束或反射光束的幅度或相位或者此两者的设备，由此将图像编码为另外的均匀光照。图像像素可以通过电气或光学寻址手段而写入设备。一种简单形式的空间光调制器是运动图片胶片，其中图像通过光化学手段被编码在涂银的胶片上。LCD系统也是特定种类的SLM，使得每个像素信息通过电气手段被编码到具体位置，并且通常在整个显示区域上均匀的背光光源的空间轮廓（profile）因像素的透射率而改变。

本领域中的现有技术通常解决眼前问题的单个部分。例如，图像压缩和解压缩技术未被直接应用在显示元件上，而是仅应用于显示用数据的传送、存储以及图像翻新和准备（如Go，2000中的）。可以实施并入空间光调制的系统，其中像素被打开和关闭以透射背光从而具有各种程度的调制（例如，如May，2000中的多行选择），或者背光和图像调制两者都可以用于增强图像的分辨率（如Margulis，2007和Ward，2008中的）。在尤其后者的应用及其相关公开中，没有一种图像构建方法在合成图像帧时并入时间维度，这是本公开的主题。由此表示在逐帧的基础上逐像素地显示图像的常规方法的这两种系统未受益于接口的固有简化以及数据吞吐量－其被嵌入到传送视频所用的图像压缩过程中。

附图说明