在空间光调制器上显示像素数据帧的方法技术

提供用分割复位寻址的空间光调制器（ＳＬＭ）做成脉宽调制图像显示系统的一种方法。如在通常的ＰＷＭ方法中那样，把帧周期分为多个时间片。然而，时间片的总数以及时间片在图像数据之间的分配由把像素数据送至ＳＬＭ的次数确定，而不由二进制方案确定。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于图像显示系统的空间光调制器，特别涉及将图像数据装入空间光调制器。基于空间光调制器(SLM)的视频显示系统越来越多地用来替代用阴极射线管(CRT)的显示系统。SLM系统提供高分辨率显示而没有CRT系统那样大的体积和功率消耗。数字式微镜器件(DMD)是一种SLM，并可用于直接观察或投影显示。一DMD具有微型机械像素单元的阵列，每个像素单元都具有一个极小的镜子，它可以用电子信号个别寻址。根据其寻址信号的状态，每个镜子单元发生倾斜，从而使它反射或不反射光至成像平面。其他的SLM以类似的原理工作，它有一个像素单元阵列，每个单元可同时地与其他的像素单元发射或反射光，从而由对像素单元寻址而不是对显示屏扫描来产生一完整图像。SLM的另一个例子是具有个别驱动像素单元的液晶显示器(LCD)。典型地，用装入存储单元从而可同时对像素单元进行寻址的办法可以显示像素数据的每一帧。为了能在白(接通)和黑(断开)之间得到当中的照度值，可采用脉宽调制(PWM)技术。基本的PWM方案包括首先确定将图像呈现给观察者的速率。这就得出了帧速率和相应的帧周期。举例来说，在一标准的电视系统中，图像以每秒30帧的速率发送，而每帧持续约33.3毫秒。其次，得出每个像素单元的强度分辨率。在一个简单的例子中，并假设分辨率是n位的，把帧周期分为2n-1个相等的时间片。对于33.3毫秒的帧周期和n位强度值，时间片是33.3/2n-1毫秒。在得出了这些时间以后，对于每一帧的每个像素，量化像素强度，从而黑色是0个时间片，由最低有效位(LSB)所代表的强度值是一个时间片，而最大亮度是2n-1个时间片。每个像素的量化强度确定了在一个帧周期内该单元的接通时间。这样，在一个帧周期中，每个具有大于0的量化值的像素要在与其强度相对应的一些时间片内接通。观察者的眼睛对像素亮度进行积累，从而使呈现的图像如同以光的模拟值产生的图像。为对SLM寻址，PWM要求将数据格式化进入“位平面”，每个位平面相应于强度值的一个位权重。这样，如果强度用一个n位值来表示，则每一数据帧有n个位平面。每个位平面对于每个像素单元具有0或1值，在前几个段落所描写的简单的PWM例子中，在一帧中，根据它们相关的位平面值，对每个位平面分别装入并对像素单元进行寻址。举例来说，代表每个像素的LSB的位平面在一个时间片内显示，而代表最高有效位(MSB)的位平面要在2n-1个时间片内显示。由于一个时间片仅为33.3/255毫秒，因此，SLM必须能够在该时间内装入LSB位平面。装入LSB位平面的时间是“峰值数据率”。高的峰值数据率对SLM的设计提出了高处理能力的要求。为减小峰值数据率，已设想出对上述装入方案的改进。这些装入方案只在减小显示图像的可见假象方面还可接受。一种这样的改进采用一特别构造SLM，把它的像素单元分为一些复位组，对这些组进行分别装入和寻址。这样做减小了任何一次装入的数据量，并允许在一帧周期内的不同时刻显示每个复位组的LSB数据。这一结构在第＿＿号美国专利申请(代理人文件编号TI-17333)(该项申请已转让给德克萨斯仪器股份有限公司)中作了描述。本专利技术的一个方面是对于脉宽调制的显示在具有可个别寻址的像素单元的空间光调制器(SLM)上显示像素数据帧的一种方法。本专利技术对于任何的SLM都有用，只要它的数据是按照位权重的帧周期的被指派的部分。然而，本专利技术对于使用诸如分割复位寻址等分割装入的SLM特别有用，对于分割复位寻址来说，每帧的装入数随复位组数的增加而增加，而使每帧的时间片数减少。对于典型的分割复位SLM，把每帧的像素数据格式化进入位平面，每个位平面具有每个所述像素单元的一位数据，每个位平面代表所述像素数据的一个位权重，并且每个位平面具有一显示长度，该显示长度是一个帧周期的一部分。把位平面作子格式化(sub-format)进入复位组，每个复位组具有一组像素单元的数据，这些数据要在不同的时刻从其他的像素单元送至所述的SLM，但要在大体相同的帧周期内显示。位权重的一个或数个较高有效位的显示时间段具有不遵守二进制方案的显示长度。当装入位平面的每一段或未分割的位平面时，它将在一段显示时间内显示，该段时间是从这些非二进制显示长度之和得出的。本专利技术的一个技术上的优点在于它对于具有分割装入结构的SLM成功地实现了数据装入。由于比用先前方法有更长装入时间间隔因而每帧装入数将增加。较长的装入时间间隔放宽了设计SLM的约束。附图说明图1和图2是图像显示系统的方框图，每个系统具有一个SLM，该SLM是用按照本专利技术的分割复位PWM数据装入方法寻址的。图3表示图1和图2的用于分割复位寻址的SLM。图4表示按照本专利技术显示像素数据的一个例子。图5表示按照本专利技术显示像素数据的另一个例子。在名为“标准独立数字化视频系统”的第5,079,544号美国专利、在名为“数字电视系统”的第＿＿号美国专利申请(代理人文件编号为TI-17855)、以及在名为“DMD显示系统”的第＿＿号美国专利申请(代理人文件编号为TI-17671)中，对于基于DMD的数字显示系统作了详尽的描述。这些专利或专利申请都转让给德克萨斯仪器股份有限公司，它们都被包括在这里作为参考。下面结合图1和图2对这些系统加以讨论。图1是一投影显示系统10的方框图，该系统采用一SLM15以从一诸如广播电视信号的模拟视频信号产生实时图像。图2是一类似的系统20的方框图，在该系统中，输入信号已经是数字信号。在图1和图2中，只显示出对主屏幕像素数据处理有用的那些部件。而另一些部件，诸如可用来处理同步和音频信号或次要屏幕特性(诸如字幕等)的部件均未示出。信号接口装置11接收一模拟视频信号并将视频、同步和音频信号加以分离。信号接口装置将视频信号送至模数转换器12a和亮度/色度(Y/C)分离器12b，该分离器将数据转换为像素数据样本，并分别将亮度(“Y”)数据与色度(“C”)数据分离。在图1中，在Y/C分离之前，信号就转变为数字数据，但在其他实施例中，Y/C分离可用模拟滤波器在A/D转换之前完成。处理器系统13由执行各种像素数据处理任务而为显示准备数据。处理器系统13包括诸如场缓冲器和行缓冲器等对完成这些任务有用的任何处理存储器。由处理器系统13完成的任务可以包括线性化(用以对伽马校正进行补偿)、色空间转换以及行产生。完成这些任务的先后次序可以改变。显示存储器14从处理器系统13接收经处理的像素数据。在输入或在输出处把数据格式化为“位平面”格式，并将位平面每次一幅传送至SLM15。位平面格式允许SLM15的每个像素单元在某一时刻响应于一位数据的值而被接通或断开。在一典型的显示系统10中，显示存储器14是一“双缓冲”存储器，这意味着它具有的容量至少可显示二帧。对于一显示帧的缓冲可被读至SLM15，而同时写另一显示帧的缓冲。二个缓冲是以“乒乓”方式加以控制的，从而SLM可连续得到数据。如在背景部分讨论的，由显示存储器来的数据是以位平面的方式送至SLM15的。虽然是用DMD型的SLM业作此描述的，但也可以用其他类型的SLM来替代显示系统10中的DMD而用于这里描述的本专利技术。举例来说，SLM15可以是LCD型的SLM。在名为“空间光调制器”的第4,956,619号美国专利(本文档来自技高网...

【技术保护点】
对于脉宽调制显示，在具有个别寻址的像素单元的空间光调制器（ＳＬＭ）上显示像素数据帧的方法，其特征在于，包括下述步骤： 在一帧接一帧的基础上，将所述像素数据的一些部分送至所述的ＳＬＭ，所述的这些部分是按照所述像素数据的位权重而进行分配的，数据的每一部分都有一显示长度，该长度是最低有效位（ＬＳＢ）时间间隔的某个数目，所述显示长度按非二进制的方式改变，而其中每个ＬＳＢ时间间隔是要显示的强度最小值的显示时间； 对于每个所述帧，显示像素数据的所述部分，而每一部分的显示时间是按下述方法计算的：计算帧显示长度，它是所述各个部分的显示长度之和；把帧周期分成多个相同的时间片，每个时间片的持续时间是所述帧周期至少除以所述帧显示长度的商；再计算每一部分的显示时间，它是该部分的显示长度与所述时间片的乘积。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德B多尔蒂，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]