Brevet FR2817438A1 — publié le 20020531

PROCEDE D'AFFICHAGE D'IMAGES VIDEO SUR PANNEAU D'AFFICHAGE A PLASMA ET PANNEAU D'AFFICHAGE A PLASMA CORRESPONDANT La présente invention concerne un procédé d'affichage d'images vidéo sur un panneau d'affichage à plasma. L'invention trouve plus particulièrement son application dans les panneaux d'affichage à plasma (PAP) comprenant une matrice de cellules élémentaires qui peuvent prendre soit un état allumé, soit un état éteint. La technologie des PAP permet d'obtenir des écrans de visualisation plats et de grande dimension. Les PAP comprennent généralement deux dalles isolantes délimitant entre elles un espace rempli de gaz dans lequel sont définis des espaces élémentaires délimités par des barrières. Chaque dalle est munie d'un ou plusieurs réseaux d'électrodes. Une cellule élémentaire correspond à un espace élémentaire muni de part et d'autre dudit espace élémentaire d'au moins une électrode. Pour activer une cellule élémentaire, on provoque une décharge électrique dans l'espace élémentaire correspondant en appliquant une tension entre les électrodes de la cellule. La décharge électrique provoque alors une émission de rayons UV dans la cellule élémentaire. Des luminophores déposés sur les parois de la cellule transforment les UV en lumière visible. La période de fonctionnement d'une cellule élémentaire d'un PAP correspond à la période d'affichage d'une image vidéo. Cette dernière a une durée T. Chaque période d'affichage est composée de périodes élémentaires communément appelées sous-balayages. Chaque sous-balayage comporte une période d'adressage de la cellule et une période de maintien. La période d'adressage consiste à envoyer ou non une impulsion électrique vers la cellule élémentaire suivant que celle-ci doit être positionnée dans un état allumé ou éteint. La période de maintien consiste à envoyer une succession d'impulsions pendant une durée donnée pour maintenir la cellule dans un état allumé ou éteint. Les périodes de maintien correspondent aux périodes d'éclairement de la cellule. Le niveau de gris obtenu pour la cellule est alors fonction du nombre d'impulsions de maintien reçues par celle-ci. La répartition des périodes d'adressage et des périodes de maintien pour une cellule élémentaire donnée pour l'affichage d'une image est montrée à la figure 1. Dans cette figure, la période d'affichage de durée T comporte 8 sous-balayages consécutifs, notés SB1 à SB8. La période d'affichage d'une image est de 16,6 ou 20 ms suivant les pays. Chaque sous-balayage SBi comprend une période d'adressage Ai de durée fixe et une période de maintien Mu de durée variable. Un poids, respectivement 1, 2,4, 8, 16,32, 64 et 128, est associé à chaque sous-balayage, respectivement SB1 à SB8, afin d'obtenir 256 niveaux de gris. La durée de chaque période de maintien est proportionnelle au poids qui lui est associé. Pour obtenir le niveau de gris le plus élevé, soit 255 dans le cas présent, une valeur"1" (état allumé) est adressée à chaque sous-balayage et la cellule est alors maintenue dans un état allumé pendant les 8 huit périodes de maintien. Les périodes d'éclairement sont réparties sur l'ensemble de la période d'affichage de l'image et l'oeil humain effectue une intégration de ces périodes d'éclairement pour obtenir le niveau de gris correspondant. Il existe cependant quelques problèmes liés à cette intégration temporelle des périodes d'éclairement. Un problème de faux contours apparaît notamment lorsqu'un objet se déplace entre deux images consécutives. Ce problème se manifeste par l'apparition de bandes plus sombres ou plus claires sur des transitions de niveau de gris peu perceptibles normalement. Pour les PAP couleur, ces bandes peuvent être colorées. Ce problème de faux contours est illustré par la figure 2 représentant les sous-balayages pour deux images consécutives, I et I+1, comportant une transition entre un niveau de gris 127 et un niveau de gris 128. Cette transition se déplace de 4 pixels entre l'image I et l'image I+1. Dans la figure, l'axe des ordonnées représente l'axe du temps et l'axe des abscisses représente les pixels des différentes images. L'intégration faite par l'oeil revient à intégrer temporellement selon les droites obliques représentées dans la figure car l'oeil a tendance à suivre l'objet en mouvement. Il intègre donc les informations provenant de pixels différents. Le résultat de l'intégration se traduit par l'apparition d'un niveau de gris égal à zéro au moment de la transition entre les niveaux de gris 127 et 128. Ce passage par le niveau de gris zéro fait apparaître une bande sombre au niveau de la transition. Dans le cas inverse, si la transition passe du niveau 128 au niveau 127, un niveau 255 correspondant à une bande claire apparaît au moment de la transition. Une première solution connue consiste à"casser"les poids forts des sous-balayages pour diminuer l'erreur d'intégration. La figure 3 représente la même transition que la figure 2 mais avec sept sousbalayages de poids 32 à la place des trois sousbalayages de poids 32,64 et 128. L'erreur d'intégration est alors au maximum d'une valeur de niveau de gris égale à 32. Il est également possible de répartir les niveaux de gris différemment mais il subsiste toujours une erreur d'intégration. Dans la demande de brevet européenne no 0 978 817, la compensation des effets de faux contours est effectuée en utilisant un estimateur de mouvement qui détermine des vecteurs de mouvement pour des blocs de pixels de l'image. Ces vecteurs de mouvement sont utilisés pour modifier les données fournies aux cellules élémentaires du PAP. L'idée générale de cette demande de brevet est de détecter les mouvements de l'oeil pendant l'affichage des images et de fournir aux cellules des données compensées en mouvement de façon à ce que l'oeil intègre la bonne information. Ce procédé est illustré à la figure 4. Cette correction revient à déplacer spatialement les sous-balayages de la période d'affichage d'une image en fonction des mouvements constatés entre les images de manière à anticiper l'intégration que va effectuer l'oeil humain. Les sousbalayages sont déplacés différemment en fonction de leur poids et de leur position temporelle dans la trame vidéo. Cette correction donne d'excellents résultats sur les transitions qui provoquent des effets de faux contours. Cependant, cette correction présente quelques inconvénients lorsque des objets apparaissent ou disparaissent entre deux images. La figure 5 montre un champ de vecteurs de mouvement calculé avec un estimateur de mouvement de l'état de la technique. Ce champ de vecteurs est représentatif du mouvement entre une image 1-1 et une image I. Chaque vecteur de mouvement comporte normalement une composante horizontale et une composante verticale correspondant au déplacement horizontal et vertical d'un point entre les deux images. Pour des raisons de clarté de représentation, l'image n'est représentée comme précédemment que sur une dimension spatiale par l'axe horizontal de la figure, l'axe vertical représentant le temps. Dans cette figure, la période d'affichage de l'image I comporte 16 sous-balayages. Les périodes de maintien des sous-balayages sont hachurées quel que soit l'état, allumé ou éteint, des cellules pour ce sous-balayage. Pour chaque pixel de l'image I est défini un vecteur de mouvement indiquant la direction et l'amplitude du mouvement par rapport à l'image I-1. Dans cet exemple, on considère le cas d'un objet se déplaçant devant un fond entre l'image 1-1 et l'image I. Une partie du fond de l'image 1-1 disparaît dans l'image I tandis qu'une nouvelle partie du fond apparaît dans l'image I. Il apparaît alors, pendant la période d'affichage de l'image I, une zone de conflits 1 et une zone de trous 2. Ces deux zones sont indiquées par des zones grisées dans la figure 5. La zone de conflits 1 se caractérise par le croisement de vecteurs mouvement imposant deux déplacements différents au sous-balayage considéré pour un pixel donné alors que la zone de trous se caractérise par l'absence d'information de mouvement pour le sous-balayage et le pixel considérés. Ces zones de trous et de conflits peuvent engendrer des défauts dans le traitement des images. La correction par déplacement des sousbalayages donne toutefois de très bons résultats pour compenser les effets de faux contours et résoudre les problèmes de netteté d'image. L'invention propose une nouvelle façon d'utiliser l'estimation de mouvement pour corriger les effets de faux contours. L'invention concerne un procédé d'affichage d'images vidéo sur un panneau d'affichage à plasma comportant une pluralité de cellules élémentaires, la visualisation d'une image vidéo étant réalisée à l'aide d'une pluralité de sous-balayages pendant lesquels chaque cellule élémentaire dudit panneau d'affichage à plasma est soit allumée soit éteinte, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - à partir d'une séquence d'images principales de période T, on produit au moins une image intermédiaire à partir d'une image principale courante et d'une image principale précédente, ladite au moins une image intermédiaire étant compensée en mouvement pour correspondre à une image espacée d'une durée T, OU d'une durée multiple de T, soit de l'image principale courante, soit de l'image principale précédente, et on affiche une séquence d'images résultante constituée d'images principales et d'images intermédiaires, de sorte que chaque image de ladite séquence résultante est affichée durant une durée T, la durée T étant inférieure à la durée de la période T. L'invention concerne également un panneau d'affichage à plasma caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif mettant en oeuvre le procédé d'affichage d'images vidéo de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 représente la répartition temporelle des sous-balayages dans une trame d'affichage d'image vidéo pour panneau d'affichage à plasma ; la figure 2 illustre les effets de faux contours apparaissant lorsqu'une transition se déplace entre deux images consécutives ; les figures 3 et 4 illustrent des solutions connues pour compenser ces effets de faux contours ; la figure 5 montre un exemple de champ de mouvement fourni par un estimateur de mouvement ; la figure 6 illustre un mode de réalisation du procédé de l'invention ; et la figure 7 montre un exemple de dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Les figures 1 à 5 ont été décrites dans le préambule de la présente description. Selon l'invention, on propose de créer des images intermédiaires compensées en mouvement dans la séquence d'images vidéo à afficher afin de limiter les effets de faux contours. Les images vidéo de départ I-1, I, 1+1,... de la séquence sont appelées images principales dans la suite de la description par opposition aux images intermédiaires. Le procédé de l'invention est illustré par la figure 6 à comparer avec la figure 5. Dans la figure 5, l'image principale I est affichée sur une période d'affichage de durée T. Selon l'invention, on génère une image intermédiaire à partir de l'image principale 1-1 et de l'image principale I. Cette étape de génération consiste par exemple à effectuer une combinaison linéaire entre les niveaux de gris des pixels de l'image principale 1-1 et ceux de l'image principale I. Cette image intermédiaire est compensée en mouvement en fonction de sa position temporelle T entre les images principales 1-1 et I. T correspond également à la durée d'affichage de l'image intermédiaire et elle est inférieure à T. Dans l'exemple de la figure 6, T est pris égal à T/2 sans qu'on puisse y voir une quelconque limitation de l'invention à cette position temporelle de l'image intermédiaire. Cette image intermédiaire est bien entendu affichée entre l'image 1-1 et l'image I, plus particulièrement entre l'instant t=O et l'instant t=T=T/2. L'image I est affichée à la suite de l'image intermédiaire pendant une durée égale à T-T, soit T/2 dans le cas de la figure 6. Dans la figure 5, la période d'affichage de l'image I comporte 16 sous-balayages de poids 1, 2,4, 4,8, 8, 8,16, 16,16, 16,24, 24,24, 24,30 et 30 permettant l'affichage de l'image I sur 256 niveaux de gris. Dans la figure 6, étant donnée que T=T/2, on affecte selon l'invention les 8 premiers sous-balayages à l'affichage de l'image intermédiaire et les 8 derniers à l'affichage de l'image I. Pour obtenir 256 niveaux de gris pour chacune de ces images, le poids de ces sousbalayages est modifié par rapport à la figure 5. Les poids 1, 2,4, 8,16, 32,64 et 128 sont respectivement affectés aux 8 sous-balayages de l'image intermédiaire et de l'image I. Par ailleurs, la durée des périodes de maintien des sous-balayages est adaptée pour que la période d'affichage de l'image intermédiaire et de l'image I soit respectivement égale à T et T-T. En variante, on peut envisager de générer plusieurs images intermédiaires entre les images 1-1 et I. Dans cette variante, il peut alors être nécessaire de réduire le nombre de niveaux de gris possibles pour chaque image, par exemple passer de 256 niveaux de gris à 128 niveaux de gris, pour que la totalité de la période d'affichage des images intermédiaires et de l'image I ne dépasse pas T. Comme indiqué précédemment, l'image intermédiaire est compensée en mouvement. Pour cela, on définit un premier champ de mouvement représentatif du mouvement entre l'image 1-1 et l'image I. Ce premier champ de mouvement, identique à celui représenté à la figure 5, correspond au mouvement entre l'instant t=0 et l'instant t=T. On définit ensuite un second champ de mouvement représentatif du mouvement entre l'instant t=0 et l'instant temporel T. Ce second champ de mouvement est obtenu par une application bijective qui, à tout vecteur du premier champ de mouvement, associe un vecteur de même direction et de même amplitude à un facteur multiplicatif F près égal à T/T. Puis, dans un premier mode de réalisation, on associe à chaque pixel de l'image intermédiaire un vecteur de mouvement conforme au second champ de mouvement. Ce vecteur de mouvement associé à un pixel de l'image intermédiaire est identique pour tous les sousbalayages de la période d'affichage de l'image intermédiaire. On décale ensuite, pour chaque sousbalayage de la période d'affichage de l'image intermédiaire, chaque pixel de l'image intermédiaire selon le vecteur de mouvement qui lui est associé. On obtient ainsi une image intermédiaire compensée en mouvement. L'introduction de cette image intermédiaire compensée en mouvement entre les images principales 1-1 et I compense les effets de faux contours. Dans un second mode de réalisation plus perfectionné, on associe, pour chaque sous-balayage de la période d'affichage de l'image intermédiaire, à chaque pixel de l'image intermédiaire un vecteur de mouvement conforme au second champ de mouvement. Dans ce perfectionnement, le vecteur de mouvement associé à un pixel de l'image intermédiaire est fonction de la position temporelle du sous-balayage considéré. On décale ensuite, pour chaque sous-balayage de la période d'affichage de l'image intermédiaire, chaque pixel de l'image intermédiaire selon le vecteur de mouvement qui lui est associé. Bien entendu, on compense de la même façon en mouvement l'image principale I conformément au premier champ de mouvement. L'introduction d'une image intermédiaire et cette compensation en mouvement de l'image intermédiaire et de l'image principale I permet de supprimer complètement les effets de faux contours. Par ailleurs, ce procédé a pour avantage de réduire fortement le nombre des conflits et des trous pendant la période d'affichage de l'image I et de l'image intermédiaire comme montré à la figure 6. Les zones de trous et de conflits sont indiquées par des zones grisées à comparer avec la figure 5. La réduction la plus importante du nombre de trous et de conflits est obtenue pour T égale à T/2. L'invention ne se limite pas à une valeur de T égale à T/2 ni au simple ajout d'images intermédiaires. Un autre exemple préféré de l'invention correspond à T = 2T/3. Une seule image principale sur deux n'est pas affichée. A titre d'exemple si le panneau dispose de 12 sous-balayages pendant la période T, la séquence d'image résultante sera visualisée sur 8 sousbalayages. On affichera alors une image principale I-1, deux images intermédiaires puis une image principale I+1. L'image principale I n'est pas affichée mais l'information qu'elle contient sert à calculer les deux images intermédiaire. De très nombreuses structures sont possibles pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Un exemple de réalisation est représenté à la figure 7. Une mémoire d'images 70 reçoit un flux d'images à mémoriser. La taille de la mémoire permet de mémoriser au moins 3 images, l'image 1+1 étant mémorisée pendant le traitement de l'image I utilisant l'image I-1. Un circuit de calcul 71, par exemple un processeur de signal, calcule les images intermédiaires et les vecteurs de mouvement à associer aux différentes images selon le procédé décrit précédemment et fournit les signaux d'allumage à des circuits de pilotage de lignes 72 et de colonnes 73 d'une dalle plasma 74. Un circuit de synchronisation 75 est prévu pour synchroniser les circuits de pilotage 72 et 73. Cette structure n'est donnée qu'à titre d'illustration. REVENDICATIONS 1) Procédé d'affichage d'images vidéo sur un panneau d'affichage à plasma comportant une pluralité de cellules élémentaires, la visualisation d'une image vidéo étant réalisée à l'aide d'une pluralité de sousbalayages pendant lesquels chaque cellule élémentaire dudit panneau d'affichage à plasma est soit allumée soit éteinte, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - à partir d'une séquence d'images principales (I-1, I, 1+1,...) de période T, on produit au moins une image intermédiaire à partir d'une image principale courante (I) et d'une image principale précédente (I-1), ladite au moins une image intermédiaire étant compensée en mouvement pour correspondre à une image espacée d'une durée T, ou d'une durée multiple de T, soit de l'image principale courante, soit de l'image principale précédente, et on affiche une séquence d'images résultante constituée d'images principales et d'images intermédiaires, de sorte que chaque image de ladite séquence résultante est affichée durant une durée T, la durée T étant inférieure à la durée de la période T. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on génère une image intermédiaire compensée en mouvement pour chaque image principale (I), la durée T étant égale à la moitié de la période T. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée T est égale à deux tiers de la période T, et en ce que une image principale sur deux n'est pas affichée. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour compenser en mouvement la dite image intermédiaire, on effectue les étapes suivantes : on définit un premier champ de mouvement représentatif du mouvement entre les deux images principales (I-1, I) à partir de laquelle ladite image intermédiaire est générée, on définit un second champ de mouvement à partir dudit premier champ de mouvement représentatif du mouvement entre lesdites deux images principales (I- 1, I) pendant la durée T de la période T, et on applique les vecteurs dudit second champ de mouvement aux pixels de ladite image intermédiaire. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour chaque sous-balayage de l'image intermédiaire, on associe à chaque pixel de l'image intermédiaire un vecteur de mouvement conforme au second champ de mouvement qui est fonction de la position temporelle dudit sous-balayage dans l'image intermédiaire, et on décale chaque pixel de l'image intermédiaire selon le vecteur de mouvement qui lui est associé. 6) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on associe à chaque pixel de l'image intermédiaire un vecteur de mouvement conforme au second champ de mouvement qui est fonction de la position temporelle dudit sous-balayage dans l'image intermédiaire, et on décale chaque pixel de l'image intermédiaire selon le vecteur de mouvement qui lui est associé. 7) Panneau d'affichage à plasma caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif mettant en oeuvre le procédé d'affichage de l'une des revendications 1 à 6.