專利名稱：在一個數(shù)字脈沖寬度調(diào)制顯示系統(tǒng)內(nèi)減小帶寬和幀緩沖器尺寸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用脈沖寬度調(diào)制來影響靜止和視頻序列中的灰色等級或彩色圖象的數(shù)字顯示系統(tǒng)的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及一種方法及一種裝置，用于在減小帶寬和幀緩沖器尺寸的這樣一種系統(tǒng)中將常規(guī)視頻信號格式接口到空間光線調(diào)制器裝置。
根據(jù)常規(guī)實踐，并且很大程度上因為陰極射線顯象管顯示器在歷史上占據(jù)統(tǒng)治地位，視頻信號被格式化，以例通過一個連續(xù)的過程廣播或者通信到顯示裝置。為方便起見，這樣的顯示在這里將稱作為連續(xù)的顯示。在一連續(xù)的顯示中每一幅連續(xù)的二維圖象或幀以一種重復的鋸齒模式沿著水平的行并垂直向下連續(xù)地被掃描。在每一時間點，在顯示器上的一個特殊位置的色彩和強度在視頻信號中被定義。這個信號被數(shù)字化，并且也是直接數(shù)字源的典型，諸如MPEG解碼器和計算機顯示子系統(tǒng)。這就是說當模擬信號被數(shù)字化時二維圖象數(shù)據(jù)的常規(guī)時間順序被保存，并且也是直接數(shù)字源的典型例子，諸如MPEG解碼器與計算機顯示子系統(tǒng)。這就是說常規(guī)視頻順序(及顯示)是這樣的，即構(gòu)成一個象素數(shù)據(jù)字的比特及時被溝通到一起；象素相繼被溝通，以便形成一條線；連續(xù)行的行序列定義幀；一個全視頻序列逐個幀地被定義。這樣，圖象數(shù)據(jù)以這樣一種常規(guī)顯示裝置的掃描速率被接收。因此沒有必要在一種普通的電視或者類似的顯示裝置中存儲圖象數(shù)據(jù)。
所謂的數(shù)字顯示在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。當利用一種數(shù)字顯示裝置顯示圖象時，一個數(shù)據(jù)比特定義每一個圖象單元(象素)的狀態(tài)。這樣，每一個象素根據(jù)數(shù)據(jù)比特的二進制狀態(tài)或開或關(guān)。為了形成一個可變性更強的圖象，最好是利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)提供可選擇的灰色等級，同時這樣增加的可變性能可以用來提供更多信息或者圖象的更真實性。例如，考慮這樣的顯示，其中‘開象素’是白色，‘關(guān)象素’是黑色。為了達到一個中間狀態(tài)，例如灰色，象素能平等地是在開與關(guān)之間被撥動。如果象素顯示時期足夠短，觀眾的眼睛/大腦系統(tǒng)自動地結(jié)合這個被撥動的象素以感知一個灰色圖象而非黑色和白色。為了獲得顏色更淺或者更深的灰色，可以調(diào)整撥動象素的占空度，這樣根據(jù)與信號字的比特相應(yīng)的多重狀態(tài)象素開的時間或多或少。換句話說，開脈沖的寬度將相對于關(guān)脈沖的寬度被調(diào)整(調(diào)制)以改變象素的明亮/黑暗的程度。
用以利用PWM來產(chǎn)生灰色等級的技術(shù)直接被用于利用PWM來在顯示技術(shù)中產(chǎn)生彩色的技術(shù)。為了避免使本發(fā)明在不必要和無關(guān)的細節(jié)中模糊不清，現(xiàn)有技術(shù)的一些部分和本發(fā)明將僅僅相對于與黑色和白色灰色等級顯示的形成來描述。對于普通專業(yè)技術(shù)人員，很明顯這些技術(shù)能直接被用來利用紅黃藍三原色形成彩色顯示組合。顯然，色彩在本發(fā)明之內(nèi)也會被考慮到。
將顯示時期劃分為更小片斷的變化時期，加權(quán)PWM方案調(diào)制一個輸出。比特的權(quán)重由在象素上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)值的時間控制，即，被編寫和稍后重寫之間的時間。常規(guī)方案利用一種二進制基數(shù)號碼編碼加權(quán)，其中在象素信號字中的每一比特具有其前任的一半權(quán)重，并且相應(yīng)片斷時期以相同的方式標定。調(diào)制信號在幀的全部、一些或零個片斷中激活以產(chǎn)生代表一個特定參數(shù)的信號。這種方法與裝置能用于在顯示的灰色變化級別中間選擇。常規(guī)地，一個二進制加權(quán)的灰色等級能在2n灰色級別中間選擇，且此處的n是在二進制加權(quán)中的比特數(shù)量。
數(shù)字顯示的一種類型是硅光調(diào)制器。硅光調(diào)制器的一個例子在1994年5月10日授予Bloom等人的美國專利5,311,360給出了，在此作為參考文獻。另一個硅光調(diào)制器由得克薩斯儀器公司申請的歐洲專利申請?zhí)?4100308中給出。不同于現(xiàn)有技術(shù)的串行顯示，這種類型的數(shù)字顯示不是一次一個象素的更新顯示。在得克薩斯儀器公司給出的一種顯示類型中，陣列的所有象素同時被更新。目前有1024×1280象素的高分辨率顯示，因而1,310,720象素，需要一次更新。
由于其中之一的理由，某些硅光調(diào)制器陣列(以芯片或者組件的形式)以象素組形式被更新，而不是將陣列的所有象素一次更新，這樣減少了許多與一次性轉(zhuǎn)換百萬個或者更多數(shù)據(jù)比特關(guān)聯(lián)的相互聯(lián)系和帶寬問題。例如，參見1995年6月7日申請的美國專利申請?zhí)?8/473,750和1996年4月22日申請的美國專利申請?zhí)?8/635,479，在此作為參考文獻。更新是這樣一個數(shù)據(jù)組轉(zhuǎn)換到光調(diào)制器并且顯示的事件。
及時對更新事件的排序--通常被認為是‘尋址’--產(chǎn)生令人滿意的PWM效果，以至于通過覆蓋老數(shù)據(jù)及開始一段新的時間段，一次更新不時打斷以前更新的時間段。在美國專利5,311,360中硅光調(diào)制器包括一個光柵閥(GLV)。例如在那個參考文獻中，一組中包括一完全的水平行或一排象素，同時一排被平行地更新。
如前所述，在PWM視頻顯示系統(tǒng)中定義一個特殊的象素的灰色級別的數(shù)字數(shù)據(jù)詞的比特在一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流中一個象素一個象素地到達。然而，在硅光調(diào)制器中，在各點即時出現(xiàn)的數(shù)據(jù)更新被分散到幀時期內(nèi)。因此，當在一數(shù)字PWM顯示器上顯示一個常規(guī)視頻源時，需要緩沖存儲器在引入的視頻和硅光調(diào)制器之間進行接口。一個引入的視頻信號通常不是PWM，而是被數(shù)字地編碼，一般是二進制編碼。視頻顯示信號是PWM。引入的視頻數(shù)據(jù)時序與顯示數(shù)據(jù)時序之間的一種典型的關(guān)系，如

圖1中所示為4-比特灰色等級。請注意，直到行1023中的數(shù)據(jù)被接收到了，行0中的數(shù)據(jù)的最高有效位(MSB)才能用于顯示更新；行0MSB和所有中間數(shù)據(jù)值不得不同時被存儲。
在引入的視頻和硅光調(diào)制器之間的接口，根據(jù)常規(guī)實踐，需使用兩倍-緩沖的幀存儲。在這里，一個存儲庫被寫入來自引入的視頻幀中的數(shù)據(jù)，而前面的幀中的數(shù)據(jù)從第二個庫中同時被閱讀。在幀時間的最后，庫的功能相互交換以前被寫入的庫被讀出，而以新的幀數(shù)據(jù)覆蓋以前被讀取的庫。這樣一種系統(tǒng)必須有足夠存儲容量來維持視頻信息的兩個完整幀。如上所述，在高分辨率1024×1280中且進而對于該系統(tǒng)，二乘以1,310,726個象素(2,621,440象素)的信息被存儲。在八個比特灰色等級PWM系統(tǒng)中，這些幀緩沖器必須包含20,971,520比特的數(shù)據(jù)存儲。彩色系統(tǒng)常規(guī)地是數(shù)據(jù)存儲要求的三倍。另外，存儲系統(tǒng)要求700兆字節(jié)/每秒或者以上的帶寬，來應(yīng)付彩色1024×1280彩色系統(tǒng)中的讀和寫存取。利用商業(yè)上可獲得的隨機存取存儲器組件，這些需要的執(zhí)行將是十分昂貴的。先前曾描述了硅光調(diào)制器裝置的優(yōu)化，緩沖存儲器及硅光調(diào)制器接口的高峰帶寬減弱，但是將二倍緩沖的幀存儲設(shè)想或者描述為驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。
另外，在幀周期的全部時期內(nèi)，一種完整的幀數(shù)據(jù)可用以形成一個相應(yīng)的PWM顯示尋址方案。換句話說，一旦單幀的所有數(shù)據(jù)被存儲，一組諸如一排的相似權(quán)重比特，被收集并且在那一排中同時顯示。因此，這種系統(tǒng)不僅必須有上面描述的重要的存儲能力，而且存儲器必須有一個結(jié)合的讀一寫帶寬能力以支持最少兩倍于引入的視頻數(shù)據(jù)速率。在這樣的系統(tǒng)中要求一個持續(xù)不變的750兆字節(jié)/每秒的帶寬，或者更多(在當前的技術(shù)中為20個昂貴的存儲芯片)。先前曾描述了硅光調(diào)制器裝置的優(yōu)化，緩沖存儲器及硅光調(diào)制器接口的高峰帶寬減弱，但是將二倍緩沖的幀存儲設(shè)想或者描述為驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。
需要的是提供PWM灰色等級和/或者色彩的一個數(shù)字顯示系統(tǒng)，它不要求一個支持完全二倍緩沖的高速幀存儲器來進行常規(guī)視頻源的接口。
一種將引入的串行視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的方法和裝置，所說引入的串行視頻數(shù)據(jù)被一幀一幀地接收并對于每個象素用所有比特來格式化，所說數(shù)字PWM視頻作為相似權(quán)重比特的序列。引入的視頻數(shù)據(jù)臨時存儲在一個數(shù)字存儲器中?？刂破鲗⒃摯鎯ζ髦械臄?shù)據(jù)排列到多個緩沖器中，每一個緩沖器只有相似權(quán)重的比特。數(shù)據(jù)以組的形式被收集在緩沖器之內(nèi)。然后數(shù)據(jù)在產(chǎn)生所要求的PWM信號的幀時間的一個所預定的片斷之后，被作為相似權(quán)重比特組加到顯示裝置。由于引入的視頻數(shù)據(jù)的每個比特被用幀時間的一小部分存儲，同以前的技術(shù)相比較，本發(fā)明簡化了整個緩沖存儲器量的抽取操作。
發(fā)明的第一個方面是電路系統(tǒng)，它將引入的視頻數(shù)據(jù)詞劃分成一些邏輯上分開的比特通道。在這些比特通道中的數(shù)據(jù)流進各種大小的緩沖器，這些緩沖器是這樣排列的，以至于每一個緩沖器只有必要的容量來延遲數(shù)據(jù)，直到顯示它。一條數(shù)據(jù)被傳送到硅光調(diào)制器并且在更新周期中被顯示后，存儲該數(shù)據(jù)條目的存儲單元被釋放并且被再利用于新的引入數(shù)據(jù)條目。
硅光調(diào)制器的尋址方案可以被這樣安排以至于緩沖器通道的數(shù)量N等于在二進制PWM灰色等級數(shù)據(jù)詞中的比特的數(shù)量，并且將永遠不大于定義所顯示的圖象的信息的比特數(shù)量。-----在N小的情況下，尋址及控制電路的復雜性減小。完整的視頻幀的雙重緩沖將被排除，相反，緩沖器可以方便地采用先進先出存儲器(FIFO)或單個大容量存儲裝置中的多個循環(huán)緩沖器，諸如一個低成本DRAM。本發(fā)明的一個優(yōu)點是降低了系統(tǒng)成本。
本發(fā)明特別適用于我們于1996年4月22日申請的待審申請?zhí)?8/635,479所述的優(yōu)化尋址方案。在顯示數(shù)據(jù)之前，通過減小它的平均延遲這種結(jié)合最大限度地減小整個緩沖器容量的需要。
圖1展示了現(xiàn)有技術(shù)的一種典型視頻時序關(guān)系，它顯示了引入的視頻數(shù)據(jù)和硅光調(diào)制器更新的那些數(shù)據(jù)輸出之間的空間關(guān)系。
圖2是本發(fā)明的一個概括的系統(tǒng)方框圖。
圖3圖示了在本發(fā)明的最佳實施例中，用4-比特灰色等級在二進制-加權(quán)的硅光調(diào)制器更新中的引入的視頻數(shù)據(jù)與那些數(shù)據(jù)輸出之間的時間關(guān)系。
圖4以-非二進制加權(quán)的時間片斷展示了一個更新序列。
圖5以無用時間或者空白展示了一個更新序列。
圖6展示了幀-順序-色彩系統(tǒng)的一個更新序列。
圖7展示了灰色-子編碼FSC系統(tǒng)的一個更新序列。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個一般性硅光調(diào)制器顯示系統(tǒng)的方框圖。利用PWM的一個引入的常規(guī)視頻信號被加到一個角旋轉(zhuǎn)(cornerturner)電路200。在最佳實施例中，視頻信號利用用于若干比特加權(quán)的二進制基數(shù)編碼；存在權(quán)重的N比特。根據(jù)常規(guī)實踐，引入的視頻信號被組織起來以便在為下一個象素提供任何比特之前，為一個單一象素提供所有比特。
本發(fā)明的硅光調(diào)制器顯示器270最好是美國專利5,311,360中那樣的GLV。此GLV被構(gòu)成來同時整排地更新顯示數(shù)據(jù)；相似權(quán)重PWM比特的所有比特同時被更新。更新方案最好遵循1996年4月22日申請的先前申請?zhí)?8/635,479的內(nèi)容。根據(jù)那個發(fā)明，組或排并不同時被更新而是遵循一種算法，以減少裝載顯示數(shù)據(jù)的帶寬需要。另外，不同權(quán)重的比特在連續(xù)的更新操作中將被加在顯示的非鄰近行。這樣，有必要在組分區(qū)中收集相似權(quán)重的比特。
角旋轉(zhuǎn)電路200被構(gòu)成，以在N比特通道中間分裂引入的視頻數(shù)據(jù)詞。這個電路收集預先設(shè)定到相同比特通道的比特組，其中組尺寸取決于帶寬約束和緩沖存儲器數(shù)據(jù)詞尺寸。這種比特通道分離的執(zhí)行可以是任何方便的方法，如在面向比特-平面的計算機顯示系統(tǒng)的領(lǐng)域中(例如某些IBM視頻顯示適配器，或者″VGA″模式)，或在轉(zhuǎn)置函數(shù)需要一個相當?shù)闹匦屡判虻挠嬎銠C矩陣算法的領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。轉(zhuǎn)置函數(shù)在行和欄(交換軸)之間，或者，特別是在本發(fā)明中，在一比特陣列的正交軸之間相互交換陣列存取順序，以使相同權(quán)重的比特組共同被輸出(作為通過一批詞的片段)。因此，在這里和在其它地方此功能被稱作角旋轉(zhuǎn)。在其大多數(shù)減小的形式中，這種功能是一次復用(選擇)一比特的那種。然而更典型地是，它將包括一個10×8比特的寄存器陣列，以此可以繼而從一個詞寬總線裝載8個詞；一旦裝滿，在其它的在另一個字節(jié)寬總線方向上作為10字節(jié)讀出?？偟膩碚f，它的功能是在時間上部分重新排列以與存儲器數(shù)據(jù)總線寬度匹配。這種時間上的重新排列靠緩沖存儲器順流而下完成的，以便完成視頻輸入排序和硅光調(diào)制器更新排序的接口。
在序列及控制邏輯230的控制之下，來自角旋轉(zhuǎn)塊200的數(shù)據(jù)輸出將被加到數(shù)據(jù)總線210上，而數(shù)據(jù)總線210依此被連接到N個緩沖存儲器220上。被連接到角旋轉(zhuǎn)電路200與緩沖存儲器220之間的數(shù)據(jù)總線210，可能被選擇為適合于視頻帶寬和電路速度的寬度，并且影響如上所述的旋轉(zhuǎn)電路尺寸。最方便地，在整個系統(tǒng)中的總線寬度將是8、16或者另一個2乘方的比特寬，同時不同的權(quán)重的數(shù)據(jù)，比特通道，或者色彩組成可以在時間上是多路傳輸?shù)囊赃m當減小硬件。對于一個普通專業(yè)技術(shù)人員很明顯的是，可以在具體實施的各塊之間要求少量的附加緩沖器及控制電路開銷，這取決于將硅光調(diào)制器陣列細分為像素編組、一般的總線寬度、數(shù)據(jù)串行化和其它實施細節(jié)。為了避免本發(fā)明在不必要和無關(guān)的細節(jié)處模糊不清，這一開銷在這里僅僅是概述，并且這些改型的實施例也將包括在本發(fā)明。
利用常規(guī)技術(shù)，緩沖存儲器220能方便地構(gòu)成為長度變化的環(huán)形緩沖器，利用常規(guī)手段通過對空間的靜態(tài)分配使之打包成一個或多個物理存儲裝置。緩沖存儲器220能是任何方便的存儲器類型，包括(但不限于)半導體存儲器，諸如DRAM,SRAM,FIFO，移位寄存器或者VRAM。
根據(jù)本發(fā)明，緩沖器尺寸將從一個比特通道變化到下一個，并且很明顯，其相對尺寸與PWM比特加權(quán)有關(guān)。這提供利用一些等級存儲器結(jié)構(gòu)或者對一些通道″高速緩存″的機會。因此，作為時序數(shù)據(jù)通道電路被合入相同的芯片內(nèi)的一小存儲塊(因此低成本)，能大大地減小對外部緩沖存儲器器(例如大容量DRAM)帶寬的需要，進而降低在一些應(yīng)用上的所有系統(tǒng)成本和能量消耗。例如，考慮一個2比特PWM二進制基數(shù)方案。用于顯示一幀的比特中一半是短的比特，一半是長比特。當常規(guī)視頻數(shù)據(jù)流流進時，數(shù)據(jù)組或者行被接收。由于先前專利中所述的技術(shù)的算法性質(zhì)，在一行(或者視頻行)的數(shù)據(jù)被接收了之后，短持續(xù)期比特可以被立即連接到顯示器，而最長期的比特必須被存儲達該幀時期的四分之一時間之久。這樣，對短期比特只要求一行的存儲空間，而同時對最長期比特則要求許多緩沖的行(整個垂直的四分之一)。
在每個8-比特象素中，二進制權(quán)重PWM系統(tǒng)中，四個最低有效位通道要求大約6％的系統(tǒng)緩沖存儲器器和50％的系統(tǒng)帶寬。眾所周知，橫過半導體芯片邊界線的帶寬比內(nèi)部的帶寬昂貴的多，而每個邏輯電路(例如ASICs)上每個比特的存儲器的成本比日用品存儲裝置高的多(例如DRAM)。進而，更快速的存儲裝置傾向于有更小的容量。設(shè)計者可以使某一特定實施方案中取一折衷方案以便優(yōu)化所要求的系統(tǒng)參數(shù)。
本發(fā)明被設(shè)計成包括在一個顯示系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)包括多個安排在行和縱列的排列中的象素。系統(tǒng)包括GLV類型的硅光調(diào)制器270，其中有1024行的象素，每一行具有被安排在縱列中的1280象素。在一個更新周期中，在序列和控制邏輯230的控制之下，形成縱列驅(qū)動器260的一行1280個寄存器被裝載以來自比特通道緩沖存儲器220的顯示數(shù)據(jù)。行驅(qū)動器240選擇一整行將要與260提供的縱列數(shù)據(jù)一起更新的象素，進而數(shù)據(jù)被寫入進硅光調(diào)制器270。這個過程根據(jù)下面所描述的尋址方案重復。
1996年4月22日我們申請的專利申請?zhí)?8/635,479描述了最佳的PWN尋址方案，它包括的優(yōu)點有減小的帶寬及在排序與選擇PWM加權(quán)(時間周期)量級中具有更大的靈活性。另外，下列特性也被給出ⅰ)對于每一PWM比特權(quán)重，數(shù)據(jù)以和其到達時相同的序列中被顯示出來；ⅱ)對于每一個比特通道，數(shù)據(jù)到達與顯示之間的延遲是恒定的；ⅲ)PWM片段(比特權(quán)重)可以以任何順序顯示。
這些屬性以下列方法適用于本發(fā)明。相關(guān)的屬性ⅰ)和ⅱ)被這樣利用以至于所要求的比特通道的數(shù)量等于灰色等級詞的尺寸，在最佳實施例中僅為10。由于屬性ⅱ)，恒定的延遲可以用比較簡單的環(huán)形緩沖器執(zhí)行，因而有更少的控制和序列邏輯對于每一個被讀的數(shù)據(jù)條目，一個是被寫入的。比特通道之間的唯一的實質(zhì)性區(qū)別是所執(zhí)行的延遲，因而也是環(huán)形緩沖器的尺寸。
圖3展示了最佳的尋址方案，它將視頻輸入序列與1024硅光調(diào)制器行、1024視頻行系統(tǒng)中的硅光調(diào)制器更新序列聯(lián)系起來。在這個圖表中4-比特二進制權(quán)重被清楚地顯示。注意，每一個比特通道僅僅要求緩沖器尺寸與PWM序列中的先前比特權(quán)重的總數(shù)成比例--時間數(shù)據(jù)必須排隊等待要顯示的先前比特所化的時間。更確切地說，
其中Wi是以視頻行為單位的第i個比特的權(quán)重(表示為視頻行周期倍數(shù)的數(shù)據(jù)持續(xù)周期)，n是比特通道的數(shù)量，而i是每行象素的數(shù)量。該結(jié)果是以比特為單位的。
在本發(fā)明的最佳實施例中，特性ⅲ)進一步減少緩沖存儲器器尺寸的總和，這是通過首先選擇顯示LSB并最后顯示MSB，并選擇二進制權(quán)重PWM而進行的。換句話說，只要一組LSB被收集，它們就能送去顯示，因此不需要附加的存儲空間。在該1024×1280每彩色通道10-比特的系統(tǒng)中，LSB(比特通道0)對于每個彩色通道需要一個緩沖行(1280比特)，比特通道1需要2行，比特通道2需要4行，等等用于9比特通道需要512行；所需要的全部緩沖器為3×1023×1280比特(RGB彩色)或小于現(xiàn)有技術(shù)雙重緩沖需要量的十二分之一；小于512KB相比于10MB。這在緩沖存儲器器的尺寸方面是顯著的減少。
為精確圖示緩沖存儲器器內(nèi)容隨輸入至輸出序列的變化，表1顯示了一個GLV的假設(shè)的(簡化的)16行視頻、4比特灰度序列。由于I(每行的象素數(shù))是給定的常數(shù)，該假設(shè)被按照“比特行”的關(guān)系安排的并應(yīng)用到任何水平分辯率的GLV。對于每個引入的視頻行，該表指示四個相應(yīng)的硅光調(diào)制器更新--一個對應(yīng)于每一個比特通道--以及被存儲在比特通道緩沖器中的那些數(shù)據(jù)。例如，來自視頻行3的比特2被用于視頻行7中的一次更新中，并且比特通道2緩沖器需要4行的長度。該緩沖存儲器器的使用符合我們在1996年4月22日申請的待審申請?zhí)?8/635479中所公開的帶寬增強和尋址方案。
其它實施例視頻系統(tǒng)的許多特性可被優(yōu)化，以改進各種參數(shù)，比如感知的幀閃爍、其它心理-視覺效果、光效率、成本、物理屬性等等。最佳實施例已經(jīng)參考1024×1280視頻格式描述了，其中引入格式的行數(shù)是2的冪并且不包括象消隱期間(水平和垂直“回程”)這種可能的復雜性。下面圖示了本發(fā)明設(shè)計的靈活性和附加細節(jié)。
在某種環(huán)境下，PWM權(quán)重不被選擇為2的冪或2的簡并冪。例如，為了減少由于簡并數(shù)據(jù)模式而產(chǎn)生的閃爍，頂部比特分裂已經(jīng)被使用，如我們在1996年4月22日申請的申請?zhí)?8/635479所分開的。圖4顯示了時序圖。這時2個MSB被分裂成半，并交替地顯示。在該應(yīng)用于1024行顯示的例子中，該MSB分別需要640和768行而不是256和512行，總數(shù)為1663行，而不是1023行。相對于現(xiàn)有技術(shù)，這仍然減少了許多，并且從高速緩沖LSB可節(jié)省帶寬。上面的方程式是一致的-非2冪權(quán)重。注意對于該MSB的比特通道緩沖器現(xiàn)在重寫一次，但每個讀取兩次，因此某種程度上需要更復雜的序列。
由于小FIFO可用于平滑數(shù)據(jù)率，在引入的視頻信號中的水平消隱幾乎不是問題?？墒?，垂直消隱具有更長的持續(xù)周期并能需要基本的緩沖。例如，為了輸入至輸出速率的匹配，對于每個比特通道，具有40行垂直消隱的引入的視頻信號將需要高達40行的存儲容量。盡管這不會過度增加總個系統(tǒng)存儲器的需求，LSB的高速緩存變得更貴。此問題的解決辦法是在PWM序列中包括一個相應(yīng)的消隱周期，其長度等于引入的視頻消隱周期。該方法也能應(yīng)用到這樣的系統(tǒng)，其中引入的視頻具有非2的冪的有效行，但該PWM方案具有二進制的權(quán)重。極端地，占駐顯示周期或幀時間的大部分的消隱周期需要長度減少很多的比特通道緩沖器，因此與最佳實施例相比減少了系統(tǒng)的存儲器。這在圖5中圖示了。具有擴展消隱周期的缺點是當硅光調(diào)制器被平等地照亮時減少了光效率和對比度?？墒牵敼庠幢话才艁砼c有效區(qū)域(非消隱的象素帶)同步地掃描該陣列時，產(chǎn)生了光效率和對比度的小量損失。長無用帶的優(yōu)點包括對于簡并的數(shù)據(jù)模式減少了感覺上的閃爍，而不用借助于比特分裂；并且減少了幀序列彩色(FSC)系統(tǒng)中的彩色中斷人為因素(由觀眾視野中的顯示圖象的相關(guān)運動引起)。
眾所周知，(FSC)技術(shù)可以運用于彩色顯示系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)的成本。在FSC系統(tǒng)中，一種單一硅光調(diào)制器代替三個硅光調(diào)制器，同時紅綠藍分量被依次顯示，而不是同時顯示。圖6圖示了本發(fā)明的實現(xiàn)FSC系統(tǒng)的可能實施例。按大多數(shù)直接形式，這種實施等同于具有若干無用帶的非2的冪的PWM方案。無用帶可以被包括，以便避免在有效象素上重疊亮度彩色分量。
圖7圖示了與系統(tǒng)存儲需要相關(guān)的一個改進系統(tǒng)，其中，四個帶將被利用，并且第一帶顯示LSB信息(例如，比特權(quán)重0至5)，同時余下的三個帶象前面那樣顯示RGB信息(余下的比特權(quán)重6-9)。該每一帶用灰色顯示，RGB LSB的幅度相加，并且丟失一些彩色信息。(人眼對于圖象攝質(zhì)量中色度比亮度損失更不敏感。)這樣的灰色子碼對于LSB的存儲需要減少了將近3倍，因此它是減少高速緩存尺寸的一種有用技術(shù)。同樣地，幀時間對于每一個彩色分量包括兩個帶，對于所有彩色進行LSB信早期顯示。
顯然，對于具有與該最佳實施例的行序列視頻輸入結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的實施例，也能獲得存儲器尺寸和帶寬的減少。因此，附加的權(quán)利要求將適用于本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1，一種將具有每個象素的數(shù)據(jù)同時到達的格式的引入序列視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的方法，所說數(shù)字PWM視頻被格式成一個由具有相似權(quán)重比特的組形成的序列，該方法包括下述步驟a，接收引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流；b，在多個緩沖器之內(nèi)的一個存儲器中存儲數(shù)據(jù)，它能作為同樣加權(quán)的比特被訪問，同時每一緩沖器執(zhí)行恒定的延遲；以及c，在存儲器中組織組的收集，這樣每一個緩沖器的最小尺寸能小于在一個幀周期內(nèi)在那個緩沖器中所存儲的數(shù)據(jù)的總數(shù)。
2，一種將按照單一象素的所有數(shù)據(jù)同時發(fā)射的形式組織的引入序列視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的方法，所說數(shù)字PWM視頻被排列成相似權(quán)重比特的組，該方法包括下述步驟a，接收引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流；b，在一個存儲器中存儲數(shù)據(jù)，它能作為相似權(quán)重比特組被訪問；以及c，在該組結(jié)束后在顯示設(shè)備上顯示短持續(xù)時間組，這樣對于短持續(xù)時間數(shù)據(jù)與長持續(xù)時期相比，需要較少的存儲器。
3，根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，小于整個幀的數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中。
4，根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流包括一個垂直的消隱期，進一步包括在顯示中形成與垂直消隱期一致的無用帶的步驟。
5，根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進一步包括在無用帶期間顯示數(shù)據(jù)的一部分的步驟，以進一步減少存儲器尺寸。
6，根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，顯示裝置是具有光源的光硅調(diào)制器。
7，根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進一步包括掃描光源以避免無用帶的步驟。
8，一種將按照單一象素的所有數(shù)據(jù)同時發(fā)射的形式組織的引入序列視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的裝置，所說數(shù)字PWM視頻被排列成相似權(quán)重比特的組，該裝置包括a，接收引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流的裝置；b，在存儲器中存儲數(shù)據(jù)的裝置，這樣數(shù)據(jù)能作為相似權(quán)重比特被尋址；以及c，在該組在存儲器中被完成時顯示短持續(xù)時間組的裝置，這樣對于短持續(xù)時間數(shù)據(jù)與長持續(xù)時期相比，需要較少的存儲器。
9，根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中，用于存儲的裝置包括將引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流分割成比特平面的裝置，一個對應(yīng)于每一個比特權(quán)重，這樣對于每個比特平面所需的存儲器比特數(shù)與比特權(quán)重成正比。
10，根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中，存儲器由隨機存取存儲器組成。
11，根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中，小于一個整幀的數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中。
12，根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中，引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流包括一個垂直的消隱期，進一步包括用以顯示中形成與垂直的消隱期相符合的無用帶的裝置。
13，根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，進一步包括用以在無用期間顯示數(shù)據(jù)的一部分的裝置，以進一步減少存儲器尺寸。
14，根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中，顯示裝置是具有光源的硅光調(diào)制器。
15，根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，進一步包括用以掃描光源的裝置，以避免無用帶。
16，一種將引入的序列視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的裝置，所說引入的序列視頻數(shù)據(jù)按照對于單一象素的所有數(shù)據(jù)同時發(fā)射的形式加以組織，所說數(shù)字PWM視頻被排列成相似權(quán)重比特的組，該裝置包括a，接收引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流的裝置；b，連接用以接收數(shù)據(jù)的數(shù)字存儲器；c，連接到該存儲器的控制器，該存儲器用于在多個比特平面內(nèi)存儲數(shù)據(jù)，每個比特平面只具有相似權(quán)重的比特d，用于收集比特平面部分使之成為組的裝置；和e，用于將一組數(shù)據(jù)加到顯示器的裝置，這樣一個短持續(xù)時間比特權(quán)重的組當它們被形成之時被加到顯示器，其中小于一整幀的數(shù)據(jù)被存儲。
17，根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中用于存儲的裝置包括將引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流分割成比特平面的裝置，一個比特平面對應(yīng)于每一個比特權(quán)重，這樣對于每個比特平面所需的存儲器數(shù)與比特權(quán)重成正比。
18，根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中，存儲器由隨機存取存儲器組成。
19，根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中，小于一個整幀的數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中。
20，根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中，引入的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)流包括一個垂直的消隱期，進一步包括用以顯示中形成與垂直的消隱期相符合的無用帶的裝置。
21，根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，進一步包括用以在無用期間顯示數(shù)據(jù)的一部分的裝置，以進一步減少存儲器尺寸。
22，根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中，顯示裝置是具有光源的硅光調(diào)制器。
23，根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，進一步包括用以掃描光源的裝置，以避免無用帶。
24，根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中，存儲器的一部分由高速緩沖存儲器組成。
全文摘要
一種將逐幀接收、且按照單一象素的所有數(shù)據(jù)同時發(fā)射的形式格式化的引入序列視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM視頻的方法和裝置,所說數(shù)字PWM視頻作為相似權(quán)重比特的序列。引入的視頻數(shù)據(jù)臨時存儲在一個數(shù)字存儲器中?？刂破鲗⒃摯鎯ζ髦械臄?shù)據(jù)排列到多個緩沖器中,每一個緩沖器只有相似權(quán)重的比特。該數(shù)據(jù)作為組被收集在緩沖器之內(nèi)。該數(shù)據(jù)然后作為相似權(quán)重的比特組被加到顯示裝置。當最短的持續(xù)時期比特權(quán)重形成時,他們被加到顯示器上,因此需要存儲的只是一幀時間的一部分。因此,用以存儲PWM視頻數(shù)據(jù)的緩沖器的尺寸小于一個整幀。
文檔編號H04N7/26GK1236464SQ97199460
公開日1999年11月24日 申請日期1997年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月5日
發(fā)明者R·J·E·阿拉斯, P·A·阿利奧欣 申請人:硅光機器公司