Brevet FR2777379A1 — publié le 19991015

l La présente invention concerne le domaine des dispositifs générateurs d'informations visuelles composées d'une juxtaposition de mailles ou pixels. La présente invention trouve notamment application dans le domaine des afficheurs électro-optiques dans lesquels l'image est formée par juxtaposition de pixels élémentaires, ou encore dans le domaine des imprimantes procédant de façon similaire par juxtaposition de mailles élémentaires ou pixels d'impression. La grande majorité des dispositifs des électro-optiques connus comprennent deux plaques de confinement adaptées pour emprisonner un matériau électro-optique et pourvues sur leurs surfaces internes d'électrodes de commande, de sorte que l'application d'un champ électrique, voire d'un champ magnétique, sur ledit matériau électro- optique, à l'aide des électrodes, modifie l'aspect optique du dispositif. L'une au moins des plaques de confinement est optiquement transparente. Le cas échéant la seconde plaque de confinement peut également être optiquement transparente. Cependant en variante cette dernière peut comporter un réflecteur. On a notamment proposé ainsi de nombreux dispositifs électro- optiques dans lesquels le matériau électro-optique est constitué d'un matériau cristal liquide, par exemple de type nématique. Dans ce cas le champ électrique appliqué a pour fonction de modifier la configuration géométrique des molécules de cristal liquide entre les deux plaques de confinement, par exemple entre une configuration en hélice, au repos, en l'absence de champ électrique de commande, et une configuration homéotrope en présence d'un tel champ. Ainsi observé entre deux polariseurs dans le cas d'un mode d'utilisation en transparence, ou associé à un polariseur disposé entre le dispositif et un observateur dans le cas d'un mode d'utilisation en réflexion, le dispositif change d'aspect optique selon qu'un champ électrique est ou non appliqué entre les électrodes de commande précitées. Ces dispositifs connus ont déjà rendu de grands services. Cependant ils ne donnent pas totalement satisfaction, notamment pour des applications de type graphique, par exemple pour la représentation d'aiguilles ou encore dans le cas de cartographie pour systèmes d'aide à la navigation ou conduite. En effet les électrodes de commande sont généralement formées d'un réseau matriciel. Et pour cette raison lors de certains affichages (par exemple pour des droites ou des bordures de zones inclinées par rapport aux axes principaux du réseau matriciel), le tracé présente des marches visibles d'escalier correspondant à ce réseau. De nombreuses propositions ont déjà été formulées pour tenter d'améliorer cette situation. On a par exemple proposé des méthodes consistant à moduler l'intensité des pixels en fonction de la distance de ceux-ci à la droite d'origine à tracer (par exemple par mise en oeuvre des algorithmes de Bresenham et Gupta-Sproul ou des variantes de ceux-ci). Cependant ces méthodes sont très lourdes en temps de calcul et ne sont pas adaptées à un calcul et un affichage en temps réel, On a également proposé diverses méthodes mettant en ceuvre des filtrages des signaux appliqués aux électrodes de commande, notamment par mise en ceuvre de matrices de convolution sous forme d'une matrice de coefficients. Le résultat de la convolution pour un point de l'image est la somme des valeurs des points voisins pondérés par les coefficients de la matrice de convolution. Néanmoins toutes ces méthodes jusqu'ici conduisent à une forte dégradation des images obtenues. On rencontre les mêmes problèmes dans le domaine de l'impression. La présente invention a maintenant pour but de proposer de nouveaux moyens permettant d'améliorer la qualité des informations, notamment des images, obtenues. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention, grâce à un dispositif comprenant un module de commande à base d'un filtre adaptatif, qui comporte d'une part des moyens de détection aptes à déterminer la longueur d'un tronçon encadrant une marche dans la représentation, correspondant au signal d'entrée, et d'autre part des moyens de calcul d'intensité de pixel prenant en compte cette longueur de tronçon et la position du pixel commandé sur ce tronçon. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens de détection exploitent une fenêtre possédant une hauteur égale à trois rangées de pixels. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le module de commande est adapté pour appliquer le filtre adaptatif successivement en filtre horizontal et en filtre vertical, sur les images à visualiser ou les pages à imprimer. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un tronçon de tracé et explicite les bases du traitement conforme à la présente invention, la figure 2 représente schématiquement, sous forme de blocs fonctionnels, l'architecture d'un système conforme à la présente invention, adapté pour assurer successivement un filtrage horizontal et un filtrage vertical, la figure 3 représente une variante de réalisation du système illustré sur la figure 2, - la figure 4 représente illustre schématiquement quatre types de marches d'escalier susceptibles d'être détectées dans le cadre de la présente invention, - la figure 5 représente schématiquement un dispositif de calcul de filtrage conforme à la présente invention, et - la figure 6 représente schématiquement l'architecture générale d'un système de traitement conforme à la présente invention. On va procéder par la suite à une description détaillée de la présente invention en référence à un dispositif afficheur électrooptique. Cependant comme on l'a indiqué précédemment la présente invention n'est pas limitée à cette application particulière. Elle s'étend notamment également aux dispositifs d'impression par juxtaposition de pixels élémentaires. On a illustré schématiquement sur la figure 1 un tracé 10 correspondant à une " droite rectiligne ", fourni par un dispositif d'affichage électrooptique classique et dont on souhaite améliorer la représentation dans le cadre de la présente invention. Ce tracé 10 s'élève en direction de la droite. Il possède une hauteur égale à 3 ou 4 pixels selon le lieu considéré du tracé. Le tracé possède ainsi des marches 12 croissantes de 1 pixel, sur ses bordures supérieure et inférieure respectivement, pour un déplacement vers la droite de 7 pixels. Bien entendu ce tracé n'est donné qu'à titre purement illustratif, mais ne peut en aucune façon être considéré comme limitatif. Comme indiqué précédemment dans le cadre de la présente invention, le dispositif électro-optique comprend un module de commande à base d'un filtre adaptatif, qui comporte d'une part des moyens de détection aptes à déterminer la longueur L d'un tronçon encadrant une marche d'affichage (ou d'impression) 12, et d'autre part des moyens de calcul d'intensité de pixel prenant en compte cette longueur L de tronçon et la position D du pixel commandé sur ce tronçon. Plus précisément encore de préférence, les moyens de détection exploitent une fenêtre 20 schématisée sur la figure 1, possédant une hauteur égale à trois rangées de pixels, et une longueur au moins égale à deux colonnes de pixels. L'homme de l'art comprendra que l'utilisation d'une telle fenêtre de détection permet d'éviter une dégradation de l'image ou du tracé recherché, suite au filtrage appliqué. Cette fenêtre permet par exemple de déceler un tracé demandé en " U " ou une marche demandée dont la hauteur est supérieure à 2 pixels et de préserver ceux-ci. Ainsi selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, la couleur ou intensité pour un pixel donné est déterminée par la relation: R = (1 - D/L) Cd + ( D/L) Cf dans laquelle D représente la distance séparant le pixel en question situé sur un tronçon encadrant une marche 12 et la fin du tronçon, L représente la longueur du tronçon en question, Cd représente la couleur du tracé 10 demandé et Cf représente la couleur du fond en dehors du tracé 10. L'application de ce filtrage adaptatif permet de définir des tracés dans lesquels les marches indésirables sont supprimées, mais en revanche tous les détails souhaités, tels que comme indiqués précédemment des tracés en " U " ou des marches dont la hauteur est supérieure à 2 pixels, sont préservés. La détection des marches et des longueurs de tronçons encadrant celles-ci peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Pour cela le module de détection peut procéder par recherche du gradient existant entre chaque pixel et les pixels qui l'entourent, avant filtrage. On peut pour cela exploiter une norme quadratique (racine carrée de la somme des carrés des composantes rencontrées) ou une norme définie par la somme des valeurs absolues. Cependant dans le cadre de la présente invention, de préférence le module de détection procède par comparaison d'égalité entre pixels voisins. Le module de détection est ainsi adapté pour déceler le type de marche concerné parmi les quatre modèles illustrés sur la figure 4 (bordure supérieure décroissante, bordure inférieure décroissante, bordure supérieure croissante, bordure inférieure croissante). Pour cela le module de détection procède à des tests sur la fenêtre possédant une hauteur de 3 pixels, correspondant aux données suivantes: le pixel bas est identique au pixel bas précédent, le pixel haut est identique au pixel haut précédent, le pixel du milieu est identique au pixel bas, et 30. le pixel du milieu est identique au pixel haut. Grâce à ces informations et à des retards, le module de détection peut aisément identifier le type de marche concernée parmi les quatre types illustrés sur la figure 4. La détection de la longueur L du tronçon encadrant une marche 12 peut être opérée par détection des deux marches 12a et 12c encadrant une marche médiane 12b. La longueur L est alors égale à la distance séparant les marches 12a et 12c. En variante cependant on peut se contenter de détecter la distance séparant une marche donnée 12b de la marche précédente 12a ou de la marche suivante 12c, et de multiplier par 2 cette distance. Par ailleurs dans le cadre de la présente invention, le module de commande est de préférence adapté pour appliquer le filtre adaptatif précité successivement en filtre horizontal et en filtre vertical, sur les images à visualiser ou les pages à imprimer. Plus précisément encore dans le cadre de la présente invention il est proposé d'appliquer successivement le filtre adaptatif à l'image ou à la page en lisant celle-ci pixel par pixel selon deux directions orthogonales. Ainsi si le premier filtrage est appliqué en lisant l'image ou la page horizontalement, ligne après ligne, le second filtrage est appliqué en lisant l'image ou la page verticalement, colonne par colonne. On a ainsi illustré sur la figure 2 un système 30 qui comprend: un premier module de filtrage 32 opérant le filtrage adaptatif précité, 20. une première mémoire de trame 34 dans laquelle le module de filtrage 32 écrit l'image filtrée par exemple horizontalement, un second module de filtrage 36 qui opère le même filtrage adaptatif sur les données écrites dans la mémoire 34, mais après lecture dans un sens orthogonale au sens d'écriture en provenance du premier module de filtrage, par exemple par lecture verticale dans celle-ci, et une seconde mémoire de trame 38 dans laquelle le second module de filtrage 36 écrit l'image filtré une deuxième fois. Le module d'affichage est piloté par les données contenues dans cette mémoire de trame 38. Le sens d'écriture des données dans la mémoire de trame 38 peut être quelconque (horizontal ou vertical), l'essentiel étant que le sens de lecture par le dispositif électrooptique soit adapté pour obtenir une image correcte. De même le sens d'écriture des données dans la mémoire de trame 34 peut être quelconque (horizontal ou vertical), l'essentiel étant que le sens de lecture par le second filtre 36 soit adapté pour assurer un second filtrage orthogonal au premier. Cependant dans le cadre de l'invention, de préférence, la mémoire de sortie 38 est parcourue de façon alternée par le module de commande du dispositif électrooptique: de gauche à droite puis de haut en bas. Ainsi une donnée lue par le dispositif électrooptique est immédiatement remplacée par un résultat de l'image suivante en provenance du filtre 36, résultat qui sera relu dans la direction perpendiculaire, etc... On évite ainsi d'écraser les données exploitées par le dispositif électrooptique par l'image suivante en provenance du filtre 36. Cette disposition exige néanmoins une parfaite synchronisation entre les étapes d'écriture et de lecture. Pour pallier à cette difficulté, on peut utiliser la structure illustrée sur la figure 3. On distingue sur celle-ci un système 40 qui comporte: une porte 42 deux vers un qui reçoit sur l'une de ses entrées, le signal à visualiser, un module de filtrage 44 conforme aux dispositions précitées, une porte 46 un vers deux, dont l'entrée est reliée à la sortie du filtre 44, 20. deux mémoires image 48, 50 dont les entrées sont reliées respectivement aux sorties de la porte 46, et deux portes 52, 54 deux vers un, dont les entrées sont reliées en parallèle aux sorties des deux mémoires 48, 50, la sortie de la porte 52 étant dirigée vers le dispositif électrooptique, tandis que la sortie de la porte 54 est recyclée sur la seconde entrée de la porte 42. La lecture et l'écriture dans les mémoires 48 et 50 sont opérées dans des sens opposés. Ainsi l'écriture peut être opérée verticalement et la lecture horizontalement, ou inversement. Les portes sont cadencées de sorte que les données de l'image passent deux fois dans le filtre 44 et soient filtrées deux fois respectivement en horizontal et en vertical. Pendant qu'une image est filtrée et inscrite dans l'une des deux mémoires 48 ou 50, le dispositif électrooptique est alimenté par l'image contenue dans l'autre mémoire et précédemment filtrée en horizontal et en vertical. Dans le cas d'une image en couleur, on peut soit traiter en parallèle les trois composantes de base, rouge, vert et bleu, à l'aide de trois chaines de traitement identiques en parallèle, soit traiter successivement ces trois composantes dans un même cycle pixel, à l'aide d'une horloge triple de l'horloge classique. On a schématisé sur la figure 5 un module de calcul 60 conforme à un mode de réalisation de la présente invention. Ce module de calcul 60 comporte: deux tampons d'entrée 62 et 64 aptes à mémoriser respectivement les valeurs Cf et Cd de fond et de tracé, un tampon d'entrée 66 apte à contenir la valeur de distance D, un tampon d'entrée 68 apte à contenir la valeur de longueur 1, un soustracteur 70 apte à déterminer Cf - Cd, un multiplicateur 72 apte à déterminer (Cf Cd) D, un diviseur 74 apte à déterminer (Cf - Cd) D/L, un additionneur 76 apte à déterminer Cd + (Cf - Cd) D/L et un tampon de sortie 78. On a par ailleurs illustré sur la figure 6 I'architecture générale d'un système 80 conforme à la présente invention, comprenant: un multiplexeur d'entrée 82, une branche 84 reliée à la sortie du multiplexeur 82, et comprenant en série un module 86 de détection des marches et des paramètres D et L, un module 88 formant file d'attente et un module de calcul 90 opérant le calcul précité, un tampon 92 relié également à la sortie du multiplexeur 82 et qui pilote à la fois le module de détection 86 et le module de calcul 90, et un ensemble de mémoires 94 dont les entrées sont reliées à la sortie du module de calcul 90 et les sorties sont reliées à la fois à la seconde entrée du multiplexeur 82 et à la sortie dirigée vers le dispositif d'affichage. Le module 88 sert d'interface entre les modules 86 de détection et de calcul, le bloc de détection 86 travaillant avec une avance sur le bloc de calcul 90. Le module de détection 86 opère une écriture dans le module 88 à une adresse égale à la position courante + la longueur de la marche détectée, tandis que le module de calcul 90 opère une lecture en sortie du module 88, soit à une adresse égale à la position courante + la longueur du module 88 qui correspond au retard de traitement entre les deux modules 86 et 90. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, mais peut s'étendre à toutes variantes conformes à son esprit. Ainsi par exemple la présente invention peut également s'appliquer à des dispositifs d'affichage en noir et blanc et non pas en couleur. La présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux dispositions antérieures connues. En particulier la présente invention permet de traiter des longueurs de marche quasi-illimitées, permet un excellent comportement dynamique, exige un matériel de coût raisonnable et autorise un traitement en temps réel. Dans le cadre des applications aux dispositifs afficheurs électro- optiques, la présente invention peut s'appliquer à tous types d'afficheurs à pixels élémentaires, et notamment: - les afficheurs à cristaux liquides, - les afficheurs électroluminescents, - les afficheurs dits à micro-points, assimilables à des micro-canons à électrons, - les afficheurs à tube cathodique, et - les afficheurs à plasma. On rappelle par ailleurs que la présente invention n'est pas limitée aux dispositifs d'affichage électro-optique. Elle s'étend notamment également aux dispositifs d'impression. REVENDICATIONS 1. Dispositif générateur d'informations visuelles composées d'une juxtaposition de mailles ou pixels élémentaires caractérisé par le fait qu'il comprend un module de commande (30, 40) à base d'un filtre adaptatif (32, 36; 44), qui comporte d'une part des moyens (86) de détection aptes à déterminer la longueur (L) d'un tronçon encadrant une marche de représentation correspondant au signal d'entrée, et d'autre part des moyens (90) de calcul d'intensité de pixel prenant en compte cette longueur (L) de tronçon et la position (D) du pixel commandé sur ce tronçon. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de détection (86) exploitent une fenêtre (20) possédant une hauteur égale à trois rangées de pixels et une longueur au moins égale à deux colonnes de pixels. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le module de commande (30, 40) est adapté pour appliquer le filtre adaptatif (32, 36; 44) successivement en filtre horizontal et en filtre vertical, sur les images à visualiser ou les pages à visualiser. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le filtre adaptatif (32, 36; 44) est adapté pour définir la couleur ou intensité pour un pixel donné sur la base de la relation R = (1 - D/L) Cd + ( D/L) Cf dans laquelle D représente la distance séparant le pixel en question situé sur un tronçon encadrant une marche (12) et la fin du tronçon, L représente la longueur du tronçon en question, Cd représente la couleur du tracé (10) demandé et Cf représente la couleur du fond en dehors du tracé (10). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le module de détection (86) procède par recherche du gradient existant entre chaque pixel et les pixels qui l'entourent, avant filtrage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le module de détection (86) procède par comparaison d'égalité entre pixels voisins. ! 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 ou 6, caractérisé par le fait que le module de détection (86) est adapté pour déceler le type de marche concerné parmi quatre modèles choisis dans le groupe: bordure supérieure décroissante, bordure inférieure décroissante, bordure supérieure croissante, bordure inférieure croissante, à l'aide de tests sur une fenêtre possédant une hauteur de 3 pixels, correspondant aux données suivantes: le pixel bas est identique au pixel bas précédent, le pixel haut est identique au pixel haut précedent, 10. le pixel du milieu est identique au pixel bas, et le pixel du milieu est identique au pixel haut. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la détection de la longueur (L) du tronçon encadrant une marche (12) est opérée par détection des deux marches (12a, 12c) encadrant une marche médiane (12b). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la détection de la longueur (L) du tronçon encadrant une marche (12) est opérée par détection de la distance séparant une marche donnée (12b) de la marche précédente (12a) ou de la marche suivante (12c), et en multipliant par 2 cette distance. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé par le fait que le module de commande est adapté pour appliquer successivement le filtre adaptatif à l'image ou à la page en lisant celle-ci pixel par pixel selon deux directions orthogonales. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le module de commande (30) comprend: un premier module de filtrage (32) opérant un premier filtrage adaptatif, une première mémoire de trame (34) dans laquelle le premier module de filtrage (32) écrit l'image ou page filtrée, un second module de filtrage (36) qui opère le même filtrage adaptatif sur les données écrites dans la première mémoire (34), mais après lecture dans un sens orthogonale au sens d'écriture en provenance du premier module de filtrage, et une seconde mémoire de trame (38) dans laquelle le second module de filtrage (36) écrit l'image ou page filtrée une deuxième fois. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la seconde mémoire (38) est parcourue de façon alternée par le module de commande: de gauche à droite puis de haut en bas. 13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le module de commande (40) comporte un ensemble de mémoires (48, 50) et un filtre (44) pilotés par des portes (42, 46, 52 et 54) agencées de telle sorte que les données d'image ou page franchissent deux fois le filtre (44) en étant balayées dans des directions orthogonales. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le module de commande (40) comporte: 15. une porte d'entrée (42) deux vers un qui reçoit sur l'une de ses entrées, le signal à visualiser, un module de filtrage adaptatif (44, une porte médiane (46) un vers deux, dont l'entrée est reliée à la sortie du filtre (44), 20. deux mémoires image (48, 50) dont les entrées sont reliées respectivement aux sorties de la porte médiane (46), et deux portes de sortie (52, 54) deux vers un, dont les entrées sont reliées en parallèle aux sorties des deux mémoires (48, 50), la sortie de l'une de ces portes (52) étant dirigée vers le module générateur d'informations, tandis que la sortie de l'autre porte (54) est recyclée sur la seconde entrée de la porte d'entrée (42), la lecture et l'écriture dans les mémoires (48, 50) étant opérées dans des sens opposés. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il constitue un afficheur électro-optique. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il constitue un dispositif d'impression.