(57)【要約】【課題】  ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減する。【解決手段】  第１フレームレートにおいてビデオストリームが受け取られ、それからこれは第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングされる。前記ダウンサンプリングされたビデオストリームは第３フレームレートにアップサンプリングされ、画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧が供給される。【選択図】  図１
2006003893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減する方法であって、
第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取り、
第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングし、
前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングし
画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ、前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給する
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ビデオストリームが、高速な動きによる表示ノイズの影響を受けやすいかどうかを決定し、
前記ビデオストリームが高速な動きによる表示ノイズの影響を受けやすくはないと決定されるとき、前記ビデオストリームを前記ＬＣＤパネルに直接に送る
方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記ビデオストリームは、多くのビデオフレームから形成される方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記ダウンサンプリングは、
前記ビデオフレーム群のうちの選択されたものを間引く
方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、更に、
前記残りのビデオフレームのコピーをメモリデバイス中に記憶する
処理を含む方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、前記アップサンプリングは、
前記記憶されたビデオフレームを前記メモリデバイスから取り出し、
前記取り出されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入する
処理を含む方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、前記アップサンプリングは、
前記残りのビデオフレームのうちの選択されたものに基づいて補間されたビデオフレームを作成し、
前記補間されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入する
処理を含む方法。
【請求項８】
ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減するコンピュータプログラム製造物であって、
第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取るコンピュータコード、
第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングするコンピュータコード、
前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングするコンピュータコード、
画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給するコンピュータコード、および
前記コンピュータコードを記録するコンピュータで読み取り可能な媒体
を備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項９】
請求項８に記載のコンピュータプログラム製造物であって、更に、
前記ビデオストリームが、高速な動きによる表示ノイズの影響を受けやすいかどうかを決定するコンピュータコード、および
前記ビデオストリームが高速な動きによる表示ノイズの影響を受けやすくはないと決定されるとき、前記ビデオストリームを前記ＬＣＤパネルに直接に送るコンピュータコード
を備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラム製造物であって、前記ビデオストリームは、多くのビデオフレームから形成されるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンピュータプログラム製造物であって、前記ダウンサンプリングするコンピュータコードは、
前記ビデオフレーム群のうちの選択されたものを落とすコンピュータコード
を備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製造物であって、
前記残りのビデオフレームのコピーをメモリデバイス中に記憶するコンピュータコード
をさらに備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製造物であって、前記アップサンプリングするコンピュータコードは、
前記記憶されたビデオフレームを前記メモリデバイスから取り出すコンピュータコード、および
前記取り出されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入するコンピュータコード
を備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１４】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製造物であって、前記アップサンプリングするコンピュータコードは、
前記残りのビデオフレームのうちの選択されたものに基づいて補間されたビデオフレームを作るコンピュータコード、および
前記補間されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入するコンピュータコード
を備えるコンピュータプログラム製造物。
【請求項１５】
ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減するシステムであって、
第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取るよう構成されるインタフェース、
第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングするよう構成されるダウンサンプリングユニット、
前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングするよう構成される前記ダウンサンプリングユニットに結合されるアップサンプリングユニット、および
画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給するよう構成される前記ＬＣＤパネルおよび前記アップサンプリングユニットに結合されるディスプレイコントローラユニット
を備えるシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、更に、
前記ビデオストリームが高速な動きによる表示ノイズの影響を受けやすくはないと決定されるとき、前記ビデオストリームを前記ＬＣＤパネルに直接に送るよう構成されるビデオバイパススイッチ
を備えるシステム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムであって、前記ビデオストリームは、多くのビデオフレームから形成されるシステム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムであって、前記ダウンサンプリングユニットは、
前記ビデオフレーム群のうちの選択されたものを落とすよう構成されるビデオフレームドロッパ
を備えるシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、更に、
前記残りのビデオフレームのコピーを記憶するメモリデバイス
を備えるシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、前記アップサンプリングユニットは、
前記記憶されたビデオフレームを前記メモリデバイスから取り出し、前記取り出されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入するメモリコントローラ
を備えるシステム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のシステムであって、前記アップサンプリングユニットは、
前記残りのビデオフレームのうちの選択されたものに基づいて補間されたビデオフレームを作り、前記補間されたビデオフレームを前記ビデオストリームの適切な場所に戻して挿入する補間器ユニット
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイデバイスに関する。より具体的には本発明は、ＬＣＤパネルディスプレイ上の動きの見え方を向上させる方法および装置を記載する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルでは、エッジがぽけたり、スクリーン上の動く物体の周りに「ゴースト」状のノイズ（artifact：アーティファクトとも言う）が生じたりすることが見られる。こうしたぼけの一つの理由は、画素値の変化に対して液晶の応答時間が遅いことにある。スクリーン上の物体が動くとき、動いている領域内の任意の画素の値は、映像の各フレーム間で変化する。しかし応答の遅いＬＣＤが用いられるとき、各フレームが表示されている時間は、画素の多くにとって、古い値から新しい所望の値へ完全に変化するのには充分でない場合があり得る。この場合、動くエッジのコントラストは低減され、結果的にエッジのぼけを生じる。さらに画素一個分の幅または高さを持つラインは、ラインとして見える明るさに全く到達しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって望まれるのは、遅いＬＣＤパネルにおけるぼけのような、観測される動きに伴うノイズの発生を低減する技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
提供されるのは、ＬＣＤ上での高画質高速動画の表示を可能にする画素要素の応答時間を減らすことを液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）において実現するのに適する方法、装置、およびシステムである。
【０００５】
多くの画素を有する液晶ディスプレイにおいて、ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減する方法が記載される。この方法は、第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取り、第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングし、前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングし、かつ画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給する動作を含む。
【０００６】
他の実施形態において、ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減するコンピュータプログラムが開示される。このコンピュータプログラムは、第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取り、第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングし、前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングし、かつ画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給するコンピュータコードを含む。コンピュータで読み取り可能な媒体が前記コンピュータコードを記憶するのに用いられる。
【０００７】
他の実施形態において、ＬＣＤパネル中の高速な動きによるノイズを低減するシステムが記載される。このシステムは、第１フレームレートにおいてビデオストリームを受け取るよう構成されるインタフェース、第２フレームレートに前記ビデオストリームをダウンサンプリングするよう構成されるダウンサンプリングユニット、前記ダウンサンプリングされたビデオストリームを第３フレームレートにアップサンプリングするよう構成される前記ダウンサンプリングユニットに結合されるアップサンプリングユニット、および画素要素に、前記画素要素が第１画素値から所定の第２画素値へ前記第３フレームレートと適合する期間内で遷移するよう電圧を供給するよう構成される前記ＬＣＤパネルおよび前記アップサンプリングユニットに結合されるディスプレイコントローラユニットを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
その例が添付の図面に示される本発明の特定の実施形態が詳細に参照される。本発明は特定の実施形態について記載されるが、本発明を記載された実施形態に限定するよう意図はされていないことが理解されよう。むしろ代替物、改変物、および等価物は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲に含まれるようカバーするものと意図されている。
【０００９】
ＬＣＤパネルのそれぞれの画素は、標準的なセット［０，１，２，．．．，２５５］に離散化された輝度値を持つように構成されえ、ここでそのような画素の３つの組は、典型的には１／６０秒であるそれぞれのフレーム時間ごとに更新される任意の色を作るＲ、Ｇ、およびＢ要素を提供する。ＬＣＤ画素の問題は、画素が、数フレームが経過した後に初めてその目標値に到達する程度に遅くしか入力信号に対して応答しないことであり、結果として不快なディスプレイノイズ（「ゴースト」つまり速く動く物体のぼけた画像）を生じる。ゴーストは、ＬＣＤの応答速度が、フレームレートに同期して生じる変化により生み出された動きに追従できるほどには速くないときに生じる。ゴースト、つまりぼけは、ある画素値から他の画素値への遷移は、所望のフレームの表示時間内では達成されないために生じるが、これはＬＣＤが、電界の影響によりその方向を変える液晶自身の能力に依存しているからである。光の強さを変えるためには液晶それ自体が物理的に動かなければならないので、液晶材料の粘性は、ゴーストノイズの見え方に影響する。
【００１０】
以下、本発明の任意の実施形態と共に用いるのに適するアクティブマトリクスＬＣＤパネルについて簡単な記載する。図１は、本発明の任意の実施形態と共に用いるのに適するアクティブマトリクス液晶ディスプレイデバイス１００の例を示すブロック図である。図１に示されるように、液晶ディスプレイデバイス１００は、液晶ディスプレイパネル１０２、画像データを記憶するのに適する多くのデータラッチ１０６を含むデータドライバ１０４、ゲートドライバ論理回路１１０を含むゲートドライバ１０８、タイミング制御ユニット（ＴＣＯＮとも呼ばれる）１１２、およびデータドライバ１０４およびゲートドライバ１０８の動作に必要な多くの所定の電圧と共に、液晶ディスプレイパネル１０２に印加されるレファレンス電圧Ｖrefを発生するレファレンス電圧電源１１３から形成される。
【００１１】
ＬＣＤパネル１０２は、複数のデータバスライン１１６および複数のゲートバスライン１１８によってデータドライバ１０４に接続されたマトリクス状に配置される多くの画素１１４を含む。記載された実施形態において、これら画素は、データバスライン１１６およびゲートバスライン１１８の間に接続される複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２０の形態をとる。動作のあいだ、水平同期信号と同期したタイミングで順次、データドライバ１０４は、データ信号（ディスプレイデータ）をデータバスライン１１６に出力し、ゲートドライバ１０８は、所定の走査信号をゲートバスライン１１８に出力する。このようにして、ＴＦＴ１２０は、データ信号を送るために所定の走査信号がゲートバスライン１１８に供給されるときオンにされ、データ信号は、データバスライン１１６に供給され、最終的には画素１１４の選択されたものに供給される。
【００１２】
典型的にはＴＣＯＮ１１２は、ビデオ信号を出力し、たいていの場合、付随する音声信号も出力するよう適切に構成されたビデオソース１２２（パーソナルコンピュータ、ＴＶまたは他のそのようなデバイス）に接続される。（この議論の文脈では、ビデオという語は、以下に限定されないが、コンピュータ、ＴＶなどを含みえるビデオソースによって提供される、ディスプレイユニット上で表示される関連付けられた画像群の任意のグループを含むことに注意されたい。）ビデオ信号は、コンポジット、シリアルディジタル、パラレルディジタル、ＲＧＢ、またはコンシューマディジタルビデオのような、任意の個数およびタイプのよく知られたフォーマットを有しえる。ビデオ信号がアナログビデオ信号の形態をとるとき、ビデオソース１２２は、例えばアナログテレビ、スチルカメラ、アナログＶＣＲ、ＤＶＤプレーヤ、カムコーダ、レーザディスクプレーヤ、ＴＶチューナ、セットトップボックス（衛星ＤＳＳまたはケーブル信号）などのような、アナログビデオソースのある形態を含む。ビデオ信号がディジタルビデオ信号であるこれらの場合、ビデオソース１２２は、例えばディジタルテレビジョン（ＤＴＶ）、ディジタルスチルカメラまたはビデオカメラなどのようなディジタル画像ソースを含む。ディジタルビデオ信号は、標準の４８０プログレッシブスキャンビデオと共に、SMPTE 274M-1995（1920×1080解像度、プログレッシブまたはインタレーススキャン）、SMPTE 296M-1997（1280×720解像度、プログレッシブスキャン）のような任意の個数およびタイプのよく知られたフォーマットでありえる。
【００１３】
典型的には、ビデオソース１２２によって提供されるビデオ信号は、ＲＧＢ色空間と呼ばれるものに整合するディジタルビデオ信号であると考えられる。この技術でよく知られるように、ビデオ信号ＲＧＢは、赤の輝度を表す「Ｒ」信号、緑の輝度を表す「Ｇ」信号、および青の輝度を表す「Ｂ」信号から形成される３つのディジタル信号（以下「ＲＧＢ信号」と呼ばれる）である。それぞれの構成要素信号に関連付けられたデータビットの個数（ビット数と呼ばれる）は、しばしば８ビットに設定され、合計で２４ビットになるが、もちろん目的に応じて、任意のビット数とすることができる。
【００１４】
なお、ビデオソース１２２によって提供されるビデオ信号は、実際にはディジタル信号であり、特定の画素についてのデータをそれぞれが提供する多くの画素データワード群から形成されているものとされている。この説明について、それぞれの画素データは、特定の色チャネル群（すなわち赤、青、または緑）のうちの一つに対応する８ビットのデータを含むとされる。
【００１５】
図２は、本発明による代表的画素データワード２００を示す。画素データワード２００は、ＲＧＢベースの２４ビット（すなわちそれぞれの色空間要素Ｒ、Ｇ、またはＢが８ビットである）システムに適するように示される。ＲＧＢベースのシステムがこれからの説明で用いられるが、本発明は、任意の適切な色空間に充分に適する。したがって画素データワード２００は、赤（Ｒ）サブピクセル２０２、緑（Ｇ）サブピクセル２０４、および青（Ｂ）サブピクセル２０６の３つのサブピクセルから形成され、それぞれのサブピクセルは８ビット長であり、合計２４ビットである。このようにして、それぞれのサブピクセルは、ここで画素値と呼ばれる２8（すなわち２５６）の電圧レベルを発生することができる。例えば、Ｂサブピクセル２０６は、関連付けられた青いマスクを透過する光の量を変調する液晶の透明度を変化させることによって青色の２５６レベルを表現するために用いられえ、Ｇサブピクセル２０４は、実質的に同様にして緑色の２５６レベルを表現するために用いられえる。それぞれのディスプレイ画素が、併せて１６００万の表示可能色をとる３つのサブピクセル２０２〜２０６から形成されるように、ディスプレイモニタが構成されるのはこの理由のためである。例えばそれぞれがＩピクセルから形成されるＮフレームラインを有するビデオフレーム２１０のようなアクティブマトリクスディスプレイを用いると、あるピクセルデータワードは、フレームラインナンバｎ（１からＮ）およびピクセルナンバｉ（１からＩ）を指定することによって特定されえる。
【００１６】
図１に戻って、ビデオフレームの形態のビデオ画像の転送のあいだ、ビデオソース１２２は、多くの画素データワード２００から形成されるデータストリーム１２４を提供する。それからビデオフレーム２１０の特定のフレームラインｎの表示のために用いられる全てのビデオデータ（画素データの形態の）がライン期間τ内にデータラッチ１０６に必ず供給されるように、画素データワード２００はＴＣＯＮ１１２によって受け取られ、処理される。したがっていったんそれぞれのデータラッチ１０６が対応する画素データをその中に記憶すると、それらはＬＣＤアレイ１０２中のＴＦＴ１２０の適切なものを駆動するように選択される。
【００１７】
遅いＬＣＤパネルのパフォーマンスを改善するために、ＬＣＤパネルのパフォーマンスは、例えば、それぞれの画素が一つのフレーム時間の最後までに何をするかを示す一連の計測を行うことによって第１に特徴付けられる。そのような計測は、それぞれが初期的に開始画素値ｓであり、それから目標値ｔに向かうように命令される（ここでｓおよびｔは、０から２５５までの整数値をそれぞれとる）、代表的な画素（または画素群）について行われる。もしあるフレームにおいて実際に得られた画素値がｐであるなら、
（１）  ｐ＝ｆs（ｔ）
【００１８】
ここでｆsは、固定された開始画素ｓに対応する１フレーム画素応答関数である。例えば、画素値ｐ＝１００にしか到達できない、開始画素値ｓ＝３２および目標画素値ｔ＝１９２を有する画素についての１フレーム画素応答関数ｆs（ｔ）は、ｆ32（１９２）＝１００と表現される。
【００１９】
遅いパネル（全てではないにしてもたいていの目標はフレーム時間内に到達されえない）について、関数ｍ（ｓ）およびＭ（ｓ）は、ｓの関数として１フレーム時間のうちに到達可能な、最小画素値および最大画素値をそれぞれ与え、ここでｍ（ｓ）およびＭ（ｓ）は最大努力曲線（maximum-effort curves）を定義する。したがって間隔［ｍ（ｓ），Ｍ（ｓ）］の外にある画素値ｐに到達するために、式（１）は、１フレーム時間内にゴール（すなわち画素値ｐ）に達成する画素値ｐを作る引数について解かれる。この技術でよく知られるように、値ｐは、画素を開始値ｓから目標値ｔまで１フレーム期間内に駆動するのに必要となる電圧を示すオーバドライブ画素値と呼ばれる。
【００２０】
例えば図３Ａは、フレームＦ1の開始において開始画素値Ｓ1、およびフレームＦ1の終わりにおいて目標画素値Ｔ1（次のフレームＦ2の開始目標画素値でもよく、そうでなくてもよい）を有する遅い画素についての画素応答曲線を示す。しかし画素がオーバドライブされない（すなわち電圧Ｖ1がターゲット画素値Ｔ1に見合うように印加される）ときは、達成される画素値ｐ1は、目標画素値Ｔ1に値δだけ足りない。しかし電圧Ｖ2＞Ｖ1を印加することによって画素がオーバドライブされる（図３Ｂのように）ときは、フレーム期間Ｆ1内に目標画素値Ｔ1が達成され、それにより後続のフレームにおいてゴーストアーティファクト（ノイズ）を除去できる。
【００２１】
画素値オーバドライブ技術は、ぼけのような、動きによって誘発されるアーティファクトを低減または除去するのに効果的であるが、それぞれのフレームについてそれぞれの画素についてのオーバドライブ画素値ｐのリアルタイム計算を必要とし、メモリおよびプロセッサリソースへのかなりの負担を生じる。オーバドライブアプローチと対照的に、本発明は、メモリおよびプロセッサリソースを節約し、一方で、画素オーバドライブ値をそのようなアーティファクトを有するビデオフレームごとに計算することに訴えることなく、速い動きによるアーティファクトからの実質的な救済を提供する。メモリ要件を減らすことに加えて、バンド幅はより効率的に利用され、よってシステムスループットを増す。
【００２２】
以下でより詳細に述べられるように、本発明は、ＬＣＤパネルに送られるビデオモーションが入力ビデオストリームのそれより遅いレートで更新されるように入力ビデオフレームレートを加工することによって、ＬＣＤパネルの動きアーティファクト（ぼけのような）を減らすことによって遅い画素応答の効果を緩和する。このようにして、画素が開始画素値から目標画素値に遷移するのに許される時間量は、目標画素値が割り当てられた期間内でうまく達成される程度にまで増される。ある実施形態において、入力ビデオストリームは、ビデオ入力をサブサンプリングすることによって、あるいは入力においてフレームを落とすことによって、フレームを廃棄することで低減される。その後、低減されたレートのビデオストリームはそれから、例えば、フレーム反復または時間フレーム補間の適切な方法によって、所望のＬＣＤパネルへの出力フレームレートまでアップサンプリングされる。このようにして、特定の画素が開始画素値ｓから関連付けられた目標画素値ｔへ遷移するのに割り当てられた時間量は、効果的に倍増され、全てではないにしてもたいていの場合、画素はそれらのそれぞれの目標画素値をうまく達成できるようになる。このようにして、遅い画素応答に関連された任意の動きによるノイズ（アーティファクト）は、効果的に除去される。
【００２３】
例えば、図４Ａに示されるように、多くのビデオフレームＦ1〜Ｆnから形成される入力ビデオストリーム４００は、６０フレーム毎秒（ＦＰＳ）の入力ビデオフレームレートＶＦＲinを有する。この場合、高速な動きによるノイズを防ぐために、ＬＣＤディスプレイパネル１０２に含まれる画素Ｐは、開始画素値Ｓ1から目標画素値Ｔ1へ１／６０のフレーム時間内に遷移することができなければならない。しかし入力ビデオフレームレートＶＦＲinを、その後アップサンプリングされる（例えばアップサンプリングされたビデオストリーム４０４）サブサンプルされたビデオストリーム４０２の３０ＦＰＳにまで低減することによって（例えば時間的にサブサンプリングすること、または６０ＦＰＳからフレームを単にドロップすることによって）、画素Ｐが開始画素値Ｓ1から目標画素値Ｔ1へ遷移する期間は、実効的に倍増されるが、これは６０ＦＰＳのディスプレイ画像を提供するために、２つのビデオフレームがフレームＦ1、Ｆ3、Ｆ5のそれぞれについてＬＣＤパネルに提供され、６０ＦＰＳ出力ビデオストリーム４０４が作られ、そこでは動きが２フレームごとにしか起こらない。このようにして、画素Ｐは、開始画素値Ｓ1から目標画素値Ｔ1へ遷移する２つのフレーム期間（すなわち２／６０秒）を持つことになる。
【００２４】
ある実施形態において、アップサンプリングは、図４Ｂに示されるように反復するフレーム（例えばフレームバッファに記憶された）に基づきえ、それにより第１ビデオフレームＦ1'（ビデオフレームＦ1のコピーとして）がフレームＦ1およびＦ3の間に挿入される。他の実施形態において、割り込みフレーム（すなわちビデオストリームをアップサンプリングするのに用いられるフレーム）が、例えばビデオフレームＦ1およびＦ3、Ｆ3およびＦ5などから導かれる動きベクトルに基づく、時間補間の任意のやりかたによって作られる。
【００２５】
このビデオフレームレートの変更の効果は、図５に示され、この図はオーバドライブされない遅い画素Ｐ（図３Ａにおいて以前に示される）を示し、これはＦ1'内でフレーム目標画素値Ｔ1を達成し、これはフレーム期間を実効的に倍増することによって、画素Ｐが今度は目標画素値Ｔ1に到達することができるからである。このようにして、目標画素値Ｔ1を達成することは、後続のビデオフレームにおける遅い画素応答に関連する高速な動きによるノイズを実質的に除去する。
【００２６】
図６は、本発明の具体的な実施形態を実現する例示的システム６００を示す。システム６００は、入力ビデオストリームフレームレートＶＦＲinを有するビデオストリーム６０４（上述のビデオストリーム１２２または４００のラインに沿った）を発生するよう構成されたビデオソース６０２を含む。それからビデオストリーム６０４は、任意の遅い画素が高速な動きの変化に充分な時間を提供し、それにより６０６に結合されたビデオディスプレイユニット６０８に表示される観測される動きによるノイズを低減するために、入力ビデオストリームフレームレートＶＦＲinを低減するよう構成されたモーションアーティファクトリデューサユニット（motion artifact reducer unit）６０６に渡される。記載された実施形態において、モーションアーティファクトリデューサユニット６０６は、入力ビデオストリームフレームレートを任意の数のアプローチによって低減するよう構成されたビデオストリームサブサンプラ６１０を含む。あるそのようなアプローチは、特定のビデオフレームをドロップし、ドロップされなかったビデオフレームをフレームバッファ６１２にコピーすることに基づく。このようにして、記憶されたビデオフレームは、例えばサブサンプラ６１０に結合され、フレームレートをディスプレイユニット６０８上での表示にふさわしいものに戻すよう増すためのアップサンプラユニット６１４によってそれから利用される。図７に示される他の実施形態において、アップサンプラユニット６１４は、例えば、さまざまなビデオフレーム間の動きベクトルに基づく補間によってディスプレイユニット６０８上での表示に適する出力ビデオフレームレートを増すのに用いられる補間器ユニット７０２の形態をとる。
【００２７】
図８は、高速動き補償を要求するフレームを特定する高速モーション検出のアプローチを取り入れる本発明の他の実施形態を示す。この構成において、高速動き検出器８０２は、本発明によって提供される高速な動きによるノイズのための救済を、高速な動きによるノイズからの影響を受ける可能性が最も高いことを示すと特定されたフレームにほとんど限る高速動き検出器ユニット８０２を含む。このようにして、低減されたビデオフレームレートおよびそれに続くアップサンプリングの任意の効果は、そのように影響を受けるフレームだけにその範囲が限定される。これは、多くのフレームが静的なフィールドの大きな領域（背景、空などのような）を有するようなシチュエーションに特に適している。
【００２８】
図９は、本発明のある実施形態によってＬＣＤパネル中の高速動きの効果を緩和するプロセス９００を詳細に示すフローチャートを示す。９０２において、第１ビデオストリームフレームレートを持つように入力ビデオストリームが発生される。特定の実施形態において、９０４において、入力ビデオストリームが、またはその一部が、高速な動きによる表示ノイズを生じる高い尤度を有するかが決定される。ある実施形態において、この決定は、隣接または近接ビデオフレーム群間の比較に基づき、この比較に基づいて、この決定がなされるビデオストリーム（またはその一部）は、９０６においてディスプレイに直接に送られるか、または代替として、９１０においてモーションアーティファクト低減器ユニットに送られる。ビデオストリーム、またはその一部がモーションアーティファクト低減器ユニットに送られる場合、入力ビデオストリームの第１ビデオフレームレートは、第２ビデオフレームレートに９１２において変換される。
【００２９】
場合によっては、第１ビデオストリームフレームレートは、ビデオストリームのある部分（個別のビデオフレームのような）をドロップすることによって低減される。第２ビデオフレームレートにおいてサブサンプルされたビデオストリームは、それから９１４において、表示に適切なビデオフレームレートと適合する第３の出力ビデオフレームレートにアップサンプリングされる。９１６において画素は、第３ビデオフレームレートによって開始画素値から目標画素値へと遷移し、これが９０８においてディスプレイユニット上で表示される。
【００３０】
このようにして、遅い画素（群）が開始画素値ｓから目標画素値ｔへ遷移するのに許される時間量が実質的に増される。そうすることにおいて、適切な遷移を達成することができない画素の個数は効果的に除去され、これは当然の結果として目に見える動きによるノイズを除去することになる。
【００３１】
一般に、本発明は、液晶が画素値の任意の変化に反応する、より多くの時間を許すという効果を提供する。新しい値に更新される前により多くの時間を持たせることで、それぞれの画素は、動きの次の増分が起こる前に、所望の画素値により近くなる。これは動きの増分間での相対的コントラストを増し、よってＬＣＤの動きぼけを低減する。単一の画素幅または単一の画素高のラインは、それらの意図された明るさにより近くまで達する。
【００３２】
図１０は、本発明を実現するのに採用されるコンピューティングシステム１０００を示す。コンピューティングシステム１０００は、本発明が実現されえるグラフィックシステムの一例に過ぎない。システム１０００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０１０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０２０、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０２５、１つ以上の周辺機器１０３０、グラフィックスコントローラ１０６０、１次記憶デバイス１０４０および１０５０、およびディジタルディスプレイユニット１０７０を含む。ＣＰＵ１０１０はまた、以下に限定されないが、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチセンシティブディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識器、またはもちろん他のコンピュータのような他のよく知られた入力デバイスを含みえる、１つ以上の入力／出力デバイス１０９０に結合される。グラフィックスコントローラ１０６０は、画像データおよび対応するレファレンス信号を発生し、両方をディジタルディスプレイユニット１０７０に提供する。画像データは、例えば、ＣＰＵ１０１０から、または外部エンコーダ（不図示）から受け取られた画素データに基づいて発生されえる。ある実施形態において、この技術でよく知られるように、画像データは、ＲＧＢフォーマットで提供され、レファレンス信号は、ＶSYNCおよびＨSYNC信号を含む。しかし、本発明は、他のフォーマットの画像、データおよび／またはレファレンス信号と共に実現されえることに注意されたい。例えば、画像データは、対応する時間レファレンス信号と共にビデオ信号データを含みえる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態が記載されてきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明は多くの他の具体的な形態で実現されえることが理解されよう。本発明の例は、例示的であって限定的ではないと考えられ、本発明は、ここで与えられた詳細に限定されるべきではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の範囲およびその等価物の完全な範囲内において改変されえる。
【００３４】
本発明は、好ましい実施形態について記載されてきたが、本発明の範囲に入る改変物、組み合わせ、および等価物が存在する。本発明のプロセスおよび装置の両方を実現する多くの代替の方法が存在する。したがって本発明は、このような改変物、組み合わせ、および等価物の全てが本発明の真の精神および範囲に入るものとしてそれらを含むように解釈されるよう意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の任意の実施形態と共に用いるのに適するアクティブマトリクス液晶ディスプレイ１００の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明による代表的画素データ２００を示す説明図である。
【図３Ａ】遅い画素についての画素応答を示す説明図である。
【図３Ｂ】遅い画素についての画素応答を示す説明図である。
【図４Ａ】入力ビデオストリームを示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるアップサンプリングされたビデオストリームを示す図である。
【図５】オーバドライブされない遅い画素Ｐを示す説明図である。
【図６】本発明を実現するのに採用されるシステムを示す説明図である。
【図７】図６に示されるシステムの他の実施形態を示す説明図である。
【図８】高速動き検出器を組み込む本発明の他の実施形態を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態によるＬＣＤパネル中の高速動きの効果を緩和するプロセス９００を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】本発明を実現するのに採用されるコンピューティングシステムを示す説明図である。
【図１】
2006003893.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
1. TITLE OF THE INVENTION
LCD BLUR REDUCTION THROUGH FRAME RATE CONTROL
2. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIELD OF THE INVENTION
[0001]  The invention relates to display devices.  More specifically, the invention describes a method and apparatus for enhancing the appearance of motion on an LCD panel display.
OVERVIEW
[0002]   Liquid crystal displays (LCD) panels tend to produce blurred edges and "ghosting" artifacts around moving objects on the screen.  One reason for this blurring is the slow response time of the liquid crystals in response to a change in pixel value.  When onscreen objects move, the values of any given pixel in the area of motion will change from frame to frame.  However, when an LCD with slow response is used, one frame time may not be sufficient for many pixels to change from the old value fully to the new desired value.  This reduces the contrast of moving edges and hence causes blurring.  Furthermore, single pixel wide or high lines never reach their intended brightness at all.
[0003]  Therefore, what is desired are techniques that reduce the observed motion artifacts such as blurring in slow LCD panels.
SUMMARY OF THE DISCLOSURE
[0004]  What is provided is a method, apparatus, and system suitable for implementation in Liquid Crystal Display (LCDs) that reduces a pixel element response time that enables the display of high quality fast motion images thereupon.
[0005]  In a liquid crystal display device having a number of pixels, a method for A method of reducing fast motion artifacts in an LCD panel is described.  The method includes the operations of receiving a video stream at a first frame rate, downsampling the video stream to a second frame rate, upsampling the downsampled video stream to a third frame rate, and applying a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.
[0006]  In another embodiment, computer program product for reducing fast motion artifacts in an LCD panel is disclosed.  The computer program product includes computer code for performing the operations of receiving a video stream at a first frame rate, downsampling the video stream to a second frame rate, upsampling the downsampled video stream to a third frame rate, and applying a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.  Computer readable medium is used for storing the computer code.
[0007]  In another embodiment, a system for reducing fast motion artifacts in an LCD panel is described.  The system includes an interface arranged to receive a video stream at a first frame rate, a downsampling unit coupled to the interface arranged to downsample the video stream to a second frame rate, an upsampling unit coupled to the downsampled unit arranged to upsample the downsampled video stream to a third frame rate, and a display controller unit coupled to the LCD panel and the upsampling unit arranged to apply a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.
DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0008]  Reference will now be made in detail to a particular embodiment of the invention an example of which is illustrated in the accompanying drawings.  While the invention will be described in conjunction with the particular embodiment, it will be understood that it is not intended to limit the invention to the described embodiment.  To the contrary, it is intended to cover alternatives, modifications, and equivalents as may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. 
[0009]  Each pixel of an LCD panel can be directed to assume a luminance value discretized to the standard set [0, 1, 2,  , 255] where a triplet of such pixels provides the R, G, and B components that make up an arbitrary color which is updated each frame time, typically 1/60th of a second.  The problem with LCD pixels is that they respond sluggishly to an input command in that the pixels arrive at their target values only after several frames have elapsed, and the resulting display artifacts ― "ghost" or blurred images of rapidly moving objects ― are disconcerting.  Ghosting occurs when the response speed of the LCD is not fast enough to keep up motion induced changes that must occur in coincidence with the frame rate.  In the case of ghosting or blurring, the transition from one pixel value to another cannot be attained within the desired time frame since LCDs rely on the ability of the liquid crystal to orient itself under the influence of an electric field.  Since the liquid crystal must physically move in order to change intensity, the viscous nature of the liquid crystal material itself contributes to the appearance of ghosting artifacts.
[00010]  What follows is a brief description of an active matrix LCD panel suitable for use with any embodiment of the invention.  Accordingly, FIG. 1 is a block diagram showing an example of an active matrix liquid crystal display device 100 suitable for use with any embodiment of the invention.  As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 100 is formed of a liquid crystal display panel 102, a data driver 104 that includes a number of data latches 106 suitable for storing image data, a gate driver 108 that includes gate driver logic circuits 110, a timing controller unit (also referred to as a TCON) 112, and a reference voltage power supply 113 that generates a reference voltage Vref that is applied to the liquid crystal display panel 102 as well as a number of predetermined voltages necessary for operations of the data driver 104 and the gate driver 108.  
[00011]  The LCD panel 102 includes a number of picture elements 114 that are arranged in a matrix connected to the data driver 104 by way of a plurality of data bus lines 116 and a plurality of gate bus lines 118.  In the described embodiment, these picture elements take the form of a plurality of thin film transistors (TFTs) 120 that are connected between the data bus lines 116 and the gate bus lines 118.  During operation, the data driver 104 outputs data signals (display data) to the data bus lines 116 while the gate driver 108 outputs a predetermined scanning signal to the gate bus lines 118 in sequence at timings which are in sync with a horizontal synchronizing signal.  In this way, the TFTs 120 are turned ON when the predetermined scanning signal is supplied to the gate bus lines 118 to transmit the data signals, which are supplied to the data bus lines 116 and ultimately to selected ones of the picture elements 114.
[00012]  Typically, the TCON 112 is connected to a video source 122 (such as a personal computer, TV or other such device) suitably arranged to output a video signal and, in most cases, an associated audio signal.  (It should be noted that in the context of this discussion, the term video encompasses any grouping of associated images displayed on a display unit provided by a video source that can include, and not be limited to, computers, TVs, and the like.) The video signal can have any number and type of well-known formats, such as composite, serial digital, parallel digital, RGB, or consumer digital video.  When the video signal takes the form of an analog video signal, then the video source 122 includes some form of an analog video source such as for example, an analog television, still camera, analog VCR, DVD player, camcorder, laser disk player, TV tuner, set top box (with satellite DSS or cable signal) and the like.  In those cases where the video signal is a digital video signal, then the video source 122 includes a digital image source such as for example a digital television (DTV), digital still camera or video camera, and the like.  The digital video signal can be any number and type of well known digital formats such as, SMPTE 274M-1995 (1920 x 1080 resolution, progressive or interlaced scan), SMPTE 296M-1997 (1280 x 720 resolution, progressive scan), as well as standard 480 progressive scan video. 
[00013]  Typically, the video signal provided by the video source 122 is taken to be a digital video signal consistent with what is referred to as RGB color space.  As well known in the art, the video signals RGB are three digital signals (referred to as "RGB signal" hereinafter) formed of an "R" signal indicating a red luminance, a "G" signal indicating a green luminance, and a "B" signal indicating a blue luminance.  The number of data bits associated with each constituent signal (referred to as the bit number) of the RGB signal is often set to 8 bit, for a total of 24 bits but, of course, can be any number of bits deemed appropriate.  
[00014]  For the remainder of this discussion, it will be assumed that the video signal provided by the video source 122 is digital in nature formed of a number of pixel data words each of which provides data for a particular pixel element.  For this discussion, it will be assumed that each pixel data word includes 8 bits of data corresponding to a particular one of the color channels (i.e., Red, Blue, or Green).
[00015]  Accordingly, FIG. 2 shows a representative pixel data word 200 in accordance with the invention.  The pixel data word 200 is shown suitable for an RGB based 24 bit (i.e., each color space component R, G, or B, is 8 bits) system.  It should be noted, however, that although an RGB based system is used in the subsequent discussion, the invention is well suited for any appropriate color space.  Accordingly, the pixel data word 200 is formed of 3 sub-pixels, a Red (R)sub-pixel 202, a Green (G) sub-pixel 204, and a Blue (B) sub-pixel 206 each sub-pixel being 8 bits long for a total of 24 bits.  In this way, each sub-pixel is capable of generating 28 (i.e., 256) voltage levels referred to hereinafter as pixel values.  For example, the B sub-pixel 206 can be used to represent 256 levels of the color blue by varying the transparency of the liquid crystal which modulates the amount of light passing through an associated blue mask whereas the G sub-pixel 204 can be used to represent 256 levels of the color green in substantially the same manner.  It is for this reason that display monitors are structured in such a way that each display pixel is formed of the 3 sub-pixels 202 - 206 which taken together form approximately 16 million displayable colors.  Using an active matrix display, for example, a video frame 210 having N frame lines each of which is formed of I pixels, a particular pixel data word can be identified by denoting a frame line number n (from 1 to N) and a pixel number i (from 1 to I). 
[00016] Referring back to FIG. 1, during the transmission of a video image in the form of a video frame, the video source 122 provides a data stream 124 formed of a number of pixel data words 200.  The pixel data words 200 are then received and processed by the TCON 112 in such a way that all the video data (in the form of pixel data) used for the display of a particular frame line n of the video frame 210 must be provided to the data latches 106 within a line period τ.  Therefore, once each data latch 106 has a corresponding pixel data stored therein which are selected in such a way to drive appropriate ones of the TFTs 120 in the LCD array 102.
[00017]  In order to improve the performance of slow LCD panels, the performance of the LCD panel is first characterized by, for example, taking a series of measurements that show what each pixel will do by the end of one frame time.  Such measurements are taken for a representative pixel (or pixels) each being initially at a starting pixel value s that is then commanded toward a target value t (where s and t each take on integer values from 0 to 255).  If the pixel value actually attained in one frame time is p, then 
(1)   p = fs(t) 
[00018]   Where fs is the one-frame pixel-response function corresponding to a fixed start-pixel s.  For example, the one-frame pixel response function fs (t) for a pixel having a start pixel value s = 32 and a target pixel value t = 192 that can only reach a pixel value p = 100 is represented as f32(192) = 100.
[00019]  For slow panels (where most if not all targets can not be reached within a frame time) functions m(s) and M(s) give the minimum pixel value and maximum pixel value, respectively, reachable in one frame time as functions of s where m(s) and M(s) define maximum-effort curves.  Therefore, in order to reach a pixel value p that lies outside of the interval [m(s), M(s)], equation (1) is solved for the argument that produces pixel value p that will achieve the goal (i.e., pixel value p) in one frame time.  As well known in the art, when the value p is referred to as an overdrive pixel value indicating the voltage that would be necessary to drive the pixel from the start value s to the target value t in one frame period.
[00020]  For example, FIG. 3A shows a pixel response curve for a slow pixel having a start pixel value S1 at the beginning of a frame F1 and a target pixel value T1 (which may or may not be the start target pixel value of a next frame F2) at the end the frame F1.  However, when the pixel is not overdriven (i.e., a voltage V1 is applied consistent with the target pixel value T1), the pixel value achieved p1 falls short of the target pixel value T1 by a value δ.  However, when the pixel is overdriven (as in FIG.3B) by applying a voltage V2 > V1, the target pixel value T1 is reached within the frame period F1 thereby eliminating any ghosting artifacts in subsequent frames
.
[00021]  Even though pixel value overdrive technique are effective in reducing or eliminating motion induced artifacts such as blurring, they require a real-time calculation of the overdrive pixel value p for every pixel for every frame resulting in a substantial commitment to memory and processor resources.  In contrast to the overdrive approach, the invention preserves the memory and processor resources while still providing substantial relief from fast motion artifacts without resorting to calculating pixel overdrive values for every video frame having such artifacts.  In addition to reducing memory requirements, bandwidth is more efficiently utilized thereby increasing system throughput.
[00022]   As discussed in more detail below, the invention mitigates the effects of slow pixel response by reducing motion artifacts (such as blurring) in LCD panels by modifying an incoming video frame rate such that the video motion delivered to the LCD panel is updated at a slower rate than that in the input video stream.  In this way, the amount of time permitted for a pixel to transition from a starting pixel value to a target pixel value is increased to the point where the target pixel value is successfully achieved in the allotted period of time.  In one embodiment, the input video stream is reduced by discarding frames either by subsampling at the video input or by dropping frames at the input.  Subsequently, the reduced rate video stream is then upsampled to the desired output frame rate to the LCD panel by, for example, frame repetition or by any appropriate method of temporal frame interpolation.  In this way, the amount of time allotted for a particular pixel to transition from a starting pixel value s to an associated target pixel value t is effectively doubled resulting in most, if not all, pixels successfully achieving their respective target pixel values.  In this way, any motion artifacts related to slow pixel response time are effectively eliminated. 
[00023]  For example as shown in FIG. 4A, an input video stream 400 formed of a number of video frames F1 - Fn has an incoming video frame rate VFRin of 60 frames per second (FPS).  In this case, in order to avoid fast motion artifacts, a pixel P included in the LCD display panel 102 would have to be able to transition from a start pixel value S1 to a target pixel value T1 within a frame time of 1/60 seconds.  However, by reducing the incoming video frame rate VFRin (by, for example, temporally subsampling or simply dropping frames from 60 FPS) down to 30 FPS of a subsampled video stream 402 which is then upsampled (as, for example, upsampled video stream 404), the period of time for the pixel P to transition from the starting pixel value S1 to the target pixel value T1 is effectively doubled since in order to provide a display image of 60 FPS, two video frames would then be presented to the LCD panel for each of the frames F1, F3, F5, creating a 60 FPS output video stream 404 in which motion occurs only every two frames.  In this way, the pixel P would have two frame periods (i.e., 2/60 seconds) to transition from the start pixel value S1 to the target pixel value T1.
[00024]  In one embodiment, the upsampling can be based upon repeating frames (stored in a frame buffer, for example) as illustrated in FIG. 4B whereby a first video frame F1' (as a copy of the video frame F1') is inserted between the frames F1 and F3.  In another embodiment, the interstitial frames (i.e., those used to upsample the video stream) are created by any manner of temporal interpolation based upon, for example, motion vectors derived from video frames F1 and F3, between F3 and F5, and so on.
[00025]  The effect of this modification of the video frame rate is illustrated in FIG. 5 showing the unoverdriven slow pixel P (as previously shown in FIG. 3A) achieving the target pixel value T1 during the frame F1' since by effectively doubling the frame period, the pixel P is now able to reach the target pixel value T1.  In this way, achieving the target pixel value T1 substantially eliminates the fast motion artifacts related to slow pixel response in subsequent video frames.
[00026]  FIG. 6 shows an exemplary system 600 for implementing a particular embodiment of the invention.  The system 600 includes a video source 602 arranged to generate a video stream 604 (along the lines of the video stream 122 or 400 described above) having an input video stream frame rate VFRin.  The video stream 604 is then passed to a motion artifact reducer unit 606 arranged to reduce the input video stream frame rate VFRin in order to provide ample time for any slow pixels to respond to fast motion changes and thereby reducing observable motion artifacts displayed on a video display unit 608 coupled thereto.  In the described embodiment, the motion artifact reducer unit 606 includes a video stream subsampler 610 arranged to reduce the input video stream frame rate by any number of approaches.  One such approach is based upon dropping specific video frames and copying the undropped video frames into a frame buffer 612.  In this way, the stored video frames are then used by an upsampler unit 614, for example, coupled to the subsampler 610 to increase the frame rate back to one suitable for display on the display unit 608.  In another embodiment shown in FIG. 7, the upsampler unit 614 takes the form of an interpolator unit 702 used to increase the outgoing video frame rate suitable for display on the display unit 608 by interpolation based upon, for example, motion vectors between various video frames.
[00027]  Fig. 8 shows another embodiment of the invention that incorporates a fast motion detection approach for identifying those frames that require fast motion compensation.  In particular, a system 800 includes a fast motion detector unit 802.  In this arrangement, the fast motion detector 802 limits the remedy for fast motion artifacts provided by the invention to mostly only those frames which have been identified as exhibiting the most likelihood of suffering from fast motion artifacts.  In this way, any effects of reduced video frame rate and subsequent upsampling are limited in scope to only those frames so affected.  This is especially well suited to those situations where many frames have large areas of static fields (such as backgrounds, sky, etc.).
[00028]  Fig 9 shows a flowchart detailing a process 900 for mitigating the effects of fast motion in an LCD panel in accordance with an embodiment of the invention.  At 902, an input video stream is generated having a first video stream frame rate.  In a particular embodiment, a determination is made at 904 whether or not the input video stream, or portions thereof, have a high likelihood of producing fast motion display artifacts.  In one implementation, the determination is based upon a comparison between adjacent or near adjacent video frames and based upon the comparison, the video stream (or portion thereof) subject to the determination is passed directly to the display at 906 for display at 908 or, in the alternative, passed to a motion artifact reducer unit at 910.  In the case where the video stream, or portions thereof, is passed to the motion artifact reducer unit, the first video frame rate of the incoming video stream is converted to a second video frame rate at 912.
[00029]  In some cases, the first video stream frame rate is reduced by dropping certain portions (such as individual video frames) of the video stream.  The subsampled video stream at the second video frame rate is then upsampled at 914 to a third, outgoing video frame rate consistent with a video frame rate appropriate to the display.  At 916, a pixel transitions from a start pixel value to a target pixel value in accordance with the third video frame rate which is then displayed on the display unit at 908.
[00030]  In this way, the amount of time allowed for a slow pixel(s) to transition from a start pixel value s to a target pixel t is substantially increased.  In so doing, the number of pixels unable to achieve the appropriate transition is effectively eliminated which in due course eliminated observable motion artifacts.
[00031]  In general, the invention offers the advantage of allowing the liquid crystal more time to react to any change in pixel value.  With more time before being updated to a new value, each pixel will come closer to the desired pixel value before the next increment of motion occurs.  This increases the relative contrast between motion increments, and so reduces the LCD motion blue.  Single pixel wide or high lines will reach a value much closer to their intended brightness.
[00032]  FIG. 10 illustrates a computing system 1000 employed to implement the invention.  Computing system 1000 is only an example of a graphics system in which the present invention can be implemented.  System 1000 includes central processing unit (CPU) 1010, random access memory (RAM) 1020, read only memory (ROM) 1025, one or more peripherals 1030, graphics controller 1060, primary storage devices 1040 and 1050, and digital display unit 1070.  CPUs 1010 are also coupled to one or more input/output devices 1090 that may include, but are not limited to, devices such as, track balls, mice, keyboards, microphones, touch-sensitive displays, transducer card readers, magnetic or paper tape readers, tablets, styluses, voice or handwriting recognizers, or other well-known input devices such as, of course, other computers.  Graphics controller 1060 generates image data and a corresponding reference signal, and provides both to digital display unit 1070.  The image data can be generated, for example, based on pixel data received from CPU 1010 or from an external encode (not shown).  In one embodiment, the image data is provided in RGB format and the reference signal includes the VSYNC and HSYNC signals well known in the art.  However, it should be understood that the present invention can be implemented with image, data and/or reference signals in other formats.  For example, image data can include video signal data also with a corresponding time reference signal.
[00033]  Although only a few embodiments of the present invention have been described, it should be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or the scope of the present invention.  The present examples are to be considered as illustrative and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details given herein, but may be modified within the scope of the appended claims along with their full scope of equivalents.
[00034]  While this invention has been described in terms of a preferred embodiment, there are alterations, permutations, and equivalents that fall within the scope of this invention.  It should also be noted that there are many alternative ways of implementing both the process and apparatus of the present invention.  It is therefore intended that the invention be interpreted as including all such alterations, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the present invention.
3. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an active matrix liquid crystal display device 100 suitable for use with any embodiment of the invention.  
FIG. 2 shows a representative pixel data word 200 in accordance with the invention.  
FIGS. 3A and 3B shows a pixel response curve for a slow pixel.
FIG. 4A shows an input video stream.
FIG. 4B shows an upsampled video stream in accordance with an embodiment of the invention.
FIG. 5 shows an unoverdriven slow pixel P
FIG. 6 illustrates a system employed to implement the invention.  
FIG. 7 illustrates another embodiment of the system shown in FIG. 6.
FIG. 8 shows another embodiment of the invention that incorporates a fast motion detector.
FIG. 9 shows a flowchart detailing a process 900 for mitigating the effects of fast motion in an LCD panel in accordance with an embodiment of the invention.
FIG. 10 illustrates a computing system employed to implement the invention
1.  A method of reducing fast motion artifacts in an LCD panel, comprising:
receiving a video stream at a first frame rate;
downsampling the video stream to a second frame rate;
upsampling the downsampled video stream to a third frame rate; and
applying a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.
2.  A method as recited in claim 1, further comprising:
determining whether or not the video stream is susceptible to fast motion display artifacts; and
sending the video stream directly to the LCD panel when it is determined that the video stream is not susceptible to fast motion artifacts.
3.  A method as recited in claim 2, wherein the video stream is formed of a number of video frames.
4.  A method as recited in claim 3, wherein the downsampling comprises:
dropping selected ones of the video frames.
5.  A method as recited in claim 4, further comprising:
storing a copy of the remaining video frames in a memory device.
6.  A method as recited in claim 4, wherein the upsampling comprises;
retrieving the stored video frames from the memory device; and
inserting the retrieved video frames back into the video stream where appropriate.
7.  A method as recited in claim 4, wherein the upsampling comprises:
creating an interpolated video frame based upon selected ones of the remaining video frames; and
inserting the interpolated video frame back into the video stream where appropriate.
8.  Computer program product for reducing fast motion artifacts in an LCD panel, comprising:
computer code for receiving a video stream at a first frame rate;
computer code for downsampling the video stream to a second frame rate;
computer code for upsampling the downsampled video stream to a third frame rate; 
computer code for applying a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate; and
computer readable medium for storing the computer code.
9.  Computer program product as recited in claim 8, further comprising:
computer code for determining whether or not the video stream is susceptible to fast motion display artifacts; and
computer code for sending the video stream directly to the LCD panel when it is determined that the video stream is not susceptible to fast motion artifacts.
10.  Computer program product as recited in claim 9, wherein the video stream is formed of a number of video frames.
11.  Computer program product as recited in claim 10, wherein the computer code for downsampling comprises:
computer code for dropping selected ones of the video frames.
12.  Computer program product as recited in claim 11, further comprising:
computer code for storing a copy of the remaining video frames in a memory device.
13.  Computer program product as recited in claim 11, wherein the computer code for upsampling comprises:
computer code for retrieving the stored video frames from the memory device; and
computer code for inserting the retrieved video frames back into the video stream where appropriate.
14.  Computer program product as recited in claim 11, wherein the computer code for upsampling comprises:
computer code for creating an interpolated video frame based upon selected ones of the remaining video frames; and
computer code for inserting the interpolated video frame back into the video stream where appropriate.
15.  A system for reducing fast motion artifacts in an LCD panel, comprising:
an interface arranged to receive a video stream at a first frame rate;
a downsampling unit coupled to the interface arranged to downsample the video stream to a second frame rate;
an upsampling unit coupled to the downsampled unit arranged to upsample the downsampled video stream to a third frame rate; and
a display controller unit coupled to the LCD panel and the upsampling unit arranged to apply a voltage to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.
16.  A system as recited in claim 15, further comprising:
a video bypass switch arranged to send the video stream directly to the LCD panel when it is determined that the video stream is not susceptible to fast motion artifacts.
17.  A system as recited in claim 15, wherein the video stream is formed of a number of video frames.
18.  A system as recited in claim 15, wherein the downsampling unit comprises:
a video frame dropper unit arranged to drop selected ones of the video frames.
19.  A system as recited in claim 18, further comprising:
a memory device.for storing a copy of the remaining video frames.
20.  A system as recited in claim 19, wherein the upsampling unit comprises;
a memory controller for retrieving the stored video frames from the memory device and inserting the retrieved video frames back into the video stream where appropriate.
21.  A system as recited in claim 19, wherein the upsampling unit comprises:
an interpolator unit for creating an interpolated video frame based upon selected ones of the remaining video frames and inserting the interpolated video frame back into the video stream where appropriate.
1. ABSTRACT
Reducing fast motion artifacts in an LCD panel by receiving a video stream at a first frame rate which is then downsampled to a second frame rate.  The downsampled video stream is then upsampled to a third frame rate and a voltage is applied to a pixel element such that the pixel element transitions from a first pixel value to a predetermined second pixel value within a period of time consistent with the third frame rate.
2. REPRESENTATIVE DRAWING
Fig.1
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