DE69428061T2

DE69428061T2 - Paralleles Fehlerdiffusionsverfahren und -gerät

Info

Publication number: DE69428061T2
Application number: DE69428061T
Authority: DE
Inventors: William Clark Naylor Jr.; Michael Webb
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2014-01-08
Also published as: JPH0720839A; EP0606988B1; EP0606988A3; US5553165A; DE69428061D1; EP0606988A2; JP3406934B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farbanzeigegerät, wie beispielsweise Computerfarbanzeigen und Farbdrucker, und insbesondere die Anzeige von Farbbildern auf einem Rasterfarbanzeigegerät.

Beschreibung des Standes der Technik

Der Stand der Technik ist nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehenden Figuren in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines herkömmlichen Einzelbildelements einer CRT-Anzeige,
Fig. 2 eine Darstellung eines normierten Farbwürfels und
Fig. 3 eine diagrammatische Darstellung einer Fehlerdiffusionsverarbeitung nach Floyd und Steinberg.
Farbrastergraphikanzeigevorrichtungen sind allgemein bekannt. Die Anzeige von Farbbildern in diesen Vorrichtungen wird üblicherweise mittels einer Bildelementabbildung erreicht. Eine Bildelementabbildung umfasst üblicherweise einzelne Bildelemente, wobei jedes Bildelement wiederum eine Ansammlung von Bits umfasst, die den Farbwert dieses Bildelements auf der Anzeigevorrichtung darstellen. Die Anzahl von möglichen unterschiedlichen Bits in dieser Ansammlung entspricht der Anzahl unterschiedlicher Farben, die durch die Anzeigevorrichtung angezeigt werden können, und somit der Auflösung, mit der die Vorrichtung ein vorgegebenes Bild anzeigen kann. Übliche Farbsysteme speichern im Allgemeinen 8 oder 24 Bits pro Bildelement, obwohl andere Variationen möglich sind.
Eine Anzeigevorrichtung zeigt den entsprechenden Farbwert der entsprechend eingegebenen Bildelementdaten an, oftmals mit einer hohen Auflösung. Übliche Bildschirmanzeigen sind in der Lage, eine Anzahl unterschiedlicher Bildelemente in dem Bereich von 1280 · 1024 Bildelementen anzuzeigen, wobei jedes Bildelement in der Lage ist, im Allgemeinen bis zu 2²&sup4; unterschiedliche Farbwerte anzuzeigen.
Farben werden oftmals auf einer Computeranzeige entsprechend einem speziellen Modell angezeigt. Das Rot- Grün-Blau-(RGB-)Farbmodell ist ein Modell, das allgemein bei Kathodenstrahlröhren-(CRT-) und Farbrasteranzeigevorrichtungen verwendet wird. Andere Farbanzeigemodelle umfassen Zyan, Magenta, Gelb (CMY), die oftmals bei Farbdruckvorrichtungen verwendet werden. Ein Beispiel für die Verwendung des RGB-Modells ist der NTSC-Bildanzeigestandart, der bei Computeranzeigen allgemein verwendet wird. Bei diesem Standart wird jedes Bildelement in drei getrennte Elemente aufgeteilt. Diese getrennten Elemente stellen jeweils den Rot-, Grün- und Blau-Anteil eines vorgegebenen Bildelements dar.
Wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst eine Sichtoberfläche einer Farb-CRT-Vorrichtung oftmals eng beieinander angeordnete Bildelemente. Jedes Bildelement 20 umfasst einen roten (R), grünen (G) und blauen (B) Leuchtstoffpunkt oder ein Bildelement 19. Diese Punkte weisen im Allgemeinen eine ausreichend kleine Größe auf, so dass von den einzelnen Punkten ausgestrahltes Licht durch einen Betrachter als eine Mischung der entsprechenden drei Farben wahrgenommen wird. Ein großer Bereich unterschiedlicher Farben kann somit durch ein vorgegebenes Bildelement erzeugt werden, indem die Stärke variiert wird, mit der jeder Leuchtstoffpunkt angeregt wird. Eine (nicht gezeigte, aber allgemein bekannte) Umwandlungsanordnung ist üblicherweise bereitgestellt, so dass die Stärke der Anregung jedes Leuchtstoffpunkts eine gewisse Proportionalität zu dem Wert jeder der vorstehend genannten Bildelementuntergruppen aufweist. Beispielsweise kann ein 24-Bit-pro-Bildelement- Farbanzeigesystem angenommen werden, das in 8 Bit für jede der drei Farben Rot, Grün und Blau aufgeteilt ist. Dies entspricht 2&sup8; oder 256 getrennten Intensitätspegeln für jeweils Rot, Grün bzw. Blau und folglich einer Gesamtanzahl von 2²&sup4; unterschiedlichen Farbwerten. Eine Farbanzeige, die in der Lage ist, so viele Farben anzuzeigen, kann ein kontinuierliches Tonbild bis zu einem solchen Grad annähern, dass für alle praktischen Zwecke die Anzeige als eine kontinuierliche Tonanzeige betrachtet werden kann.
Um den Farbbereich begrifflich zu machen, der mittels dieses Verfahrens gedruckt werden kann, ist es hilfreich, diese Farben in einem Einheitswürfel abzubilden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die einzelnen Beiträge jeder der drei getrennten Untergruppen bei irgendeinem speziellen Punkt werden zusammenaddiert, damit sich die Endfarbe ergibt. Die Hauptdiagonale des Würfels mit gleichen Größen für jeden Primärwert stellt beispielsweise die unterschiedlichen Graupegel oder Grauabstufungen von Schwarz (0, 0, 0) bis Weiß (1, 1, 1) dar.
Viele Anzeigevorrichtungen sind nicht in der Lage, den gesamten Farbbereich, der beispielsweise durch ein 24- Bit-Eingangsbildelement bereitgestellt wird, tatsächlich darzustellen. Eine Schwarz-Weiß-Rasterbildanzeige kann beispielsweise lediglich zwei Farben anzeigen, nämlich Schwarz und Weiß, und ist als eine Zweistufen-Vorrichtung bekannt. Andere Farbanzeigevorrichtungen können lediglich eine endliche Anzahl diskreter Intensitätspegel für jede Primärfarbe anzeigen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann bei einer Zweistufen-Farbvorrichtung, wie beispielsweise einer ferroelektrischen Zweistufen-Flüssigkristallanzeige (FLCD), jedes Bildelement auf dem Bildschirm bei genau zwei Intensitätspegeln sein, entweder völlig eingeschaltet oder völlig ausgeschaltet. Falls beispielsweise eine Anzeigevorrichtung zweistufige Rot-, Grün-, Blau- und Weiß-Primärfarben anzeigen kann, ist die Gesamtanzahl unterschiedlicher Farben, die jedes Bildelement anzeigen kann, 2&sup4; = 16 unterschiedliche Farben.
Falls bei dem Eingangssignal zu der Anzeigevorrichtung angenommen wird, dass eine größere Anzahl von Intensitätspegeln vorhanden ist, dann wird ein Fehler in der angezeigten Farbe vorhanden sein, wobei der Fehler der Unterschied zwischen dem exakten Bildelementwert, der angezeigt werden muss, und dem angenäherten Wert ist, der tatsächlich angezeigt wird. Es sind Verfahren entwickelt worden, um die erkannte Anzahl von Farben zu vergrößern, die auf einer diskreten Farbanzeigevorrichtung, wie beispielsweise einer Zweistufen-Farbanzeige, angezeigt werden können. Die verwendeten Verfahren sind im Allgemeinen als Halbtonverfahren (halftoning) bekannt.
Für eine Beschreibung der unterschiedlichen Ausgestaltungen von Halbtonverfahren sei der Leser auf das 1991 durch MIT Press veröffentlichte Buch "Digital Halftoning" von Robert Ulichney verwiesen.
Ein durch Ulichney beschriebenes Verfahren zur Verbesserung der Qualität eines angezeigten Bilds wird Fehlerdiffusion genannt. Dieser Vorgang bzw. diese Verarbeitung wurde durch Floyd und Steinberg für eine Einzelfarbenanzeige (Schwarz-Weiß-Anzeige) entwickelt und wird in "An Adaptive Algorithm for Spatial Gray Scale", Society for Information Display 1975 Symposium Digest of Technical Papers, 1975, 36 beschrieben. Bei der Verarbeitung nach Floyd und Steinberg wird der mit jedem Bildelementwert verbundene Fehler zu den Werten einiger benachbarter Bildelemente des vorgegebenen derzeitigen Bildelements auf eine derartige Weise addiert, dass die Summe dieser Additionen gleich dem mit dem Bildelementwert verbundenen Fehler ist. Dies hat zur Folge, dass der Fehler über mehrere Bildelemente in dem Endbild gestreut oder diffundiert wird. Ein Beispiel für diese Verarbeitung ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Beispiel wird eine Entscheidung zum Streuen des mit einem derzeitigen Bildelement 21 verbundenen Fehlers getroffen, so dass zwei Achtel des Fehlers einem Bildelement 22 auf der rechten Seite des derzeitigen Bildelements 21 zugewiesen werden, ein Achtel einem zugehörigen Nachbarn 23 zugewiesen wird, zwei Achtel einem Bildelement 24 unter dem derzeitigen Bildelement 21 zugewiesen werden und ein Achtel Bildelementen zugewiesen werden, die jeweils mit 25, 26, 27 markiert sind.
Verwendete hochauflösende Anzeigen weisen üblicherweise Bildelementauflösungen in der Größenordnung von 1280 · 1024 = 1310720 Bildelementen und eine Bildwiederholfrequenz in der Größenordnung von 60 Hz auf. Wie es vorstehend beschrieben ist, kann jedes Bildelement 24 mit dem zugehörigen Farbwert verbundene Bits aufweisen. Daraus folgt, dass, falls eine Verarbeitung der Bildelemente ausgeführt werden muss, die hohe Bildelementeingangsrate bzw. Bildelementeingangsgeschwindigkeit es dann erforderlich machen, dass dies bei hohen Geschwindigkeiten ausgeführt wird.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel müsste eine Gesamtkapazität von über 235 Megabytes pro Sekunde durch ein System gehandhabt werden, das die Anzeigeeingangsdaten verarbeiten will. Fehlerdiffusion ist ein Beispiel einer Verarbeitung, die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erfordert, da jedes Bildelement betrachtet werden muss und die Fehler zu benachbarten Bildelementen diffundiert werden müssen. Zusätzlich ist die Fehlerdiffusionsverarbeitung auf jede Art, die nicht seriell ist, schwierig einzusetzen, da die Fehlerdiffusion eines Bildelements alle nachfolgenden Elemente beeinflusst, die zu verarbeiten sind.
Durch die Auswahl von benachbarten Bildelementen, die sich unterhalb oder rechts von einem derzeitigen Bildelement in einem gerasterten Bild befinden, kann die Fehlerdiffusion durch einen Durchgang von oben nach unten über das Bild erreicht werden, da die von einem derzeitigen Bildelement diffundierten Fehler dann lediglich nachfolgende Bildelemente beeinflussen können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mittel zur Verringerung der Geschwindigkeit, mit der die Fehlerdiffusionsverarbeitung ausgeführt werden muss, durch die Bereitstellung von mehreren Fehlerdiffusionsverarbeitungen bereitzustellen, die gleichzeitig bei unterschiedlichen Anteilen des Bilds eine Fehlerdiffusion ausführen.
In der US-Patenspezifikation Nr. US-A-4733230 ist eine Fehlerdiffusionsverarbeitung offenbart, bei der Fehlerdiffusionsdaten lediglich zu den Bildelementen bei der nächsten Zeile der derzeit ausgewählten Bildelemente addiert werden, so dass alle anderen Bildelemente derselben Zeile gleichzeitig verarbeitet werden können.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein wie im Patentanspruch 1 angegebenes Verfahren bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine wie in Patentanspruch 4 angegebene Vorrichtung für eine parallele Fehlerdiffusion bereitgestellt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Eine Anzahl bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 4 eine Veranschaulichung des Betriebs eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine Veranschaulichung eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 ein allgemeines Blockschaltbild einer das bevorzugte Ausführungsbeispiel umfassenden Vorrichtung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Betriebs des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Betriebs eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer das bevorzugte Ausführungsbeispiel umfassenden Vorrichtung,
Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild einer Fehlerdiffusionseinheit gemäß Fig. 9,
Fig. 11 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer Eingangskorrektureinheit gemäß Fig. 9,
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Anfangszustands der Vorrichtung gemäß Fig. 9,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines weiteren · zweiten Zustands der Vorrichtung gemäß Fig. 9 und
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines weiteren dritten Zustands der Vorrichtung gemäß Fig. 9.

Beschreibung des bevorzugten und weiterer Ausführungsbeispiele

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Echtzeit-Fehlerdiffusionsverarbeitung durch Parallelschalten der Fehlerdiffusionsverarbeitung erreicht, so dass eine Vielzahl von Fehlerdiffusionsverarbeitungen vorhanden ist, die in der Lage sind, gleichzeitig an der Gesamtfehlerdiffusionsverarbeitung zu arbeiten, wodurch die Geschwindigkeitsanforderungen verringert werden, mit denen ein Eingangsbild behandelt werden muss.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist in Fig. 3 die übliche Fehlerdiffusionsverarbeitung nach Floyd und Steinberg gezeigt, die bei einer Zeile des Eingangsbilds arbeitet. Bei dieser Verarbeitung wird das derzeitige Bildelement 21 entsprechend der zu verwendenden Fehlerdiffusionsverarbeitung als Schwellenwert verwendet und eine Ausgangsfarbe O wird zusätzlich zu einer Fehlermessung für eine Verteilung zu benachbarten Bildelementen erhalten. Dieser Fehler wird zu dem Wert benachbarter Bildelemente 22, 23, 24, 25, 26, 27 auf die gezeigte Weise addiert. Als Ergebnis dieser Verarbeitung werden die Werte dieser Bildelemente geändert.
Nachfolgend wird die Fehlerdiffusionsverarbeitung entlang der derzeitigen Zeile fortgesetzt, und das Bildelement 22 wird für die Fehlerdiffusionsverarbeitung verwendet, gefolgt von Bildelement 23 usw.. Am Beginn und am Ende einer Zeile werden Fehlerwerte, die zu nicht existierenden Elementen diffundiert werden würden, meistens verworfen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 arbeiten gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Fehlerdiffusionseinheit 28, 29 jeweils gleichzeitig an unterschiedlichen Anteilen der Eingangsdaten. Bei dieser Verarbeitung führt eine erste Fehlerdiffusionsverarbeitung 28 eine Fehlerdiffusion bei den Eingangsbildelementen bei der n-ten Zeile der Eingangsdaten aus, während gleichzeitig eine zweite Fehlerdiffusionseinheit 29 eine Fehlerdiffusion bei Informationen bei der (n+1)-ten Zeile ausführt. Die Fehlerdiffusionsverarbeitung 29 wird vorzugsweise so zeitgesteuert, dass sie weit genug hinter der ersten Fehlerdiffusionseinheit 28 bleibt, damit nicht zwei Fehlerdiffusionsverarbeitungen zum Schreiben derselben Bildelementzelle zur gleichen Zeit erforderlich sind und somit ein Erfordernis für ein komplexe Verzahnung vermieden wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 kann die Fehlerdiffusion des Eingangsbilds durch die Einbeziehung weiterer Fehlerdiffusionsverarbeitungen, beispielsweise einer dritten Fehlerdiffusionsverarbeitung 30, die gleichzeitig bei der (n+2)-ten Zeile der Eingangsdaten arbeitet, weiter parallel ausgeführt werden.
Das zur Erzeugung des Fehlerdiffusionswerts verwendete Verfahren ist eine dreidimensionale vollständige Farbfehlerdiffusionsverarbeitung, wie sie in "Colour Image Quantization for Frame Buffer Display" von Paul Heckbert, herausgegeben in Computer Graphics, Band 16, Nr. 3, Juli 1982, Seiten 297 bis 304 angegeben ist.
Bei der Verarbeitung nach Heckbert werden die unterschiedlichen möglichen Ausgangswerte der Anzeige als die maßgebenden Farben der Farbskala anzeigbarer Bilder ausgewählt. Eine Vektormessung in einem dreidimensionalen Farbraum, die den Abstand zwischen dem nächsten anzeigbaren Farbwert und einem derzeitigen Eingangsfarbwert darstellt, wird berechnet, und dieser Wert wird dann vorzugsweise zu benachbarten Bildelementen unter Verwendung der Verarbeitung nach Floyd und Steinberg addiert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist ein erstes Beispiel eines Betriebs einer parallelen Fehlerdiffusionsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt. Eine Eingangseinrichtung 31 führt 24-Bit-Bildelemente einem Eingangsbildzwischenspeicher 32 zu, der in der Lage ist, die Eingangsbildelemente auf einer zeilenweisen Grundlage zu speichern. Zwei Fehlerdiffusionseinheiten 33, 34 lesen aus dem Eingangsbildzwischenspeicher Bildelemente aus und geben fehlerdiffundierte Werte 35 an einen Ausgangsbildzwischenspeicher 36 zur Anzeige auf einer FLCD-Ausgangseinrichtung 90 aus. Zusätzlich zur Klärung des derzeitigen Werts des Bildelements des Eingangsbildzwischenspeichers 32 werden die fehlerdiffundierten Werte zu benachbarten Bildelementen des derzeitigen Bildelements über zwei Busse 37 addiert.
Die Fehlerdiffusionseinheiten 33, 34 arbeiten parallel, wie es vorstehend beschrieben ist. Mittels dieser parallelen Verarbeitung sind die Fehlerdiffusionseinheiten in der Lage, mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Geschwindigkeit zu arbeiten, mit der die Eingangseinrichtung Werte in den Bildspeicher eingibt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist als Beispiel ein Zustand eines vereinfachten 18 · 15 Bildzwischenspeichers während des Betriebs gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Eingangseinrichtung 31 führt dem Eingangsbildzwischenspeicher 32 Bildelemente 41 mit einer hohen Rate zu. Die Fehlerdiffusionsverarbeitungen 38, 39 führen eine Fehlerdiffusion bei vorhergehenden Zeilen der Eingangsdaten mit einer Geschwindigkeit aus, die ungefähr die Hälfte der Geschwindigkeit ist, mit der die Eingangseinrichtung 31 Daten zuführt. Wenn die Fehlerdiffusionsverarbeitung 38 mit der zugehörigen derzeitigen Zeile fertig ist, beginnt sie unmittelbar bei der nächsten Zeile 40, die eine Fehlerdiffusion erfordert. Der Gesamteffekt der zwei Fehlerdiffusionsverarbeitungen ist der gleiche wie der einer einzelnen Fehlerdiffusionsverarbeitung, die mit einer höheren Geschwindigkeit arbeitet, die ungefähr äquivalent zu der der Eingangseinrichtung 31 ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 gezeigt ist, wird eine weitere Fehlerdiffusionsverarbeitungsparallelschaltung durch Fehlerdiffusionsverarbeitungen 42, 43, 44 erreicht, die eine Fehlerdiffusion des derzeitigen Eingangsbildschirms ausführen. Wenn die Fehlerdiffusionsverarbeitung 42 mit der zugehörigen derzeitigen Zeile fertig ist, beginnt sie unmittelbar bei der nächsten Zeile 45, die eine Fehlerdiffusion erfordert. Die Eingangseinrichtung gibt Werte in den Bildzwischenspeicher 46 mit einer höheren Geschwindigkeit ein, als sie die Fehlerdiffusionsverarbeitungen beibehalten können. Sobald die Eingangseinrichtung die letzte Zeile abgeschlossen hat, beginnt sie wieder bei der ersten Zeile. Obwohl die Fehlerdiffusionseinheiten 47, 48, 49 noch an dem vorhergehenden Bild der Eingangswerte arbeiten, sind sie in der Lage, der Eingangseinrichtung weit genug voraus zu bleiben, so dass sie die Verarbeitung des vorhergehenden Bildschirms von Eingangswerten beenden, bevor die Eingangseinrichtung auf denselben Bildelementwert schreiben muss. Die Ausgangwerte "O" werden in einen Ausgangsbildzwischenspeicher 36 geschrieben, wie sie durch die Fehlerdiffusionseinheiten erzeugt werden, und werden später durch eine Ausgangsanzeige 31 ausgelesen, wenn es erforderlich ist.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ermöglicht die Verwendung vielfach bereitgestellter Fehlerdiffusionsverarbeitungen, dass die Fehlerdiffusionsverarbeitung parallel ausgeführt wird, während es weiterhin möglich ist, eine hohe Eingangsdatenrate beizubehalten, die erforderlich sein kann. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel ist insbesondere bei RGB-Farbsystemen von Nutzen und weist insbesondere eine Anwendung bei ferroelektrischen Rot-Grün-Blau-Weiß- (RGBW-) Flüssigkristallanzeigevorrichtungen auf, deren Anwendung nachstehend beschrieben ist.
Gemäß diesem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Echtzeit-Fehlerdiffusionsverarbeitung durch Parallelschalten der Fehlerdiffusionsverarbeitung erreicht, so dass zwei Einheiten bei der Fehlerdiffusionsverarbeitung zur selben Zeit arbeiten. Somit ist jede Einheit in der Lage, bei der Hälfte der Datenrate zu arbeiten, die üblicherweise erforderlich wäre. Zusätzlich ist durch sorgsame und flexible Speicherverwendung lediglich das Äquivalent eines einzelnen Zeilenspeichers für eine zeitweise Speicherung von Eingangsbildelementen erforderlich, wobei ein optionaler einzelner Zeilenspeicher für die zeitweise Speicherung von Ausgangsbildelementen verwendet wird. Durch die Verwendung derartiger Speichereinrichtungen und paralleler Fehlerdiffusionseinheiten können eingehende Bildelementwerte mit der Hälfte der Geschwindigkeit verarbeitet werden, die üblicherweise erforderlich wäre, und Speichererfordernisse sind wesentlich verringert.
In diesem speziellen Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass Eingangsdaten in der Form von zwei 24-Bit-Proben jeden Zyklus empfangen werden. Es sei ebenso angenommen, dass die Ausgangseinrichtung 4 Farben, Rot, Grün, Blau, Weiß (RGBW) aufweist, wobei jede in der Lage ist, 2 Farbpegel bzw. Farbstufen anzuzeigen (ein oder aus). Somit sind die zu der Anzeige zu sendenden Ausgangswerte üblicherweise in der 4-Bit-Form mit einem Bit für jede relevante Farbe.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 ist nachstehend die Gesamtstruktur einer parallelen Fehlerdiffusionseinrichtung gezeigt, die einen Zeilenspeicher 50, eine Rot-Grün-Blau-Weiß- (RGBW-) Zwischenspeichereinheit 51, eine Eingangskorrektureinheit 52, Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 und eine Ausgangsabfolgesteuerungseinheit bzw. einen Ausgangssequenzer 55 aufweist. Der Zeilenspeicher 50 ist in der Lage, eine vollständige Bildelementzeile für die Anzeige zu speichern, wobei gemäß diesem speziellen Ausführungsbeispiel der Speicher 50 in der Lage ist, 1280 x 24 = 30720 Bits zu speichern, die 1280 Bildelemente auf einer Zeile mal 24 Bits pro Bildelement darstellen. Der Zeilenspeicher 50 ist derart konfiguriert, dass er einmal pro Zyklus ausgelesen oder beschrieben werden kann. Ein Lesedatenbus 56 und ein Schreibdatenbus 57 sind jeweils in der Lage, 192 Bits (d. h. 8 Bildelemente) von Daten während eines Zyklus zu lesen oder zu schreiben.
Die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 kann ebenso einmal pro jedem Zyklus ausgelesen oder beschrieben werden, wobei sie als ein RGBW-Zwischenspeicher für 1280 Bildelemente mal 4 Bit angeordnet ist und einen Schreibdatenbus 58 und einen Lesedatenbus 59 aufweist, die beide 20 Bits breit sind.
Die zwei identischen Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 sind in der Lage, Informationen von dem Zeilenspeicher 50 zu entnehmen, und erzeugen jeweils zwei Ausgangssignale.
Das erste Ausgangssignal weist die Form von RGBW-Daten mit 4 Bits pro Bildelement auf, die zu der RGBW- Zwischenspeichereinheit 51 geleitet werden, und das zweite Ausgangssignal umfasst Fehlerdaten mit 24 Bit pro Bildelement, die zurück zu dem Zeilenspeicher geschrieben werden.
Die Eingangskorrektureinheit 52 empfängt einen Eingangsbus 60 in dem Standart-RGB-Format, das 8 Bits von jeweils Grün-, Rot- und Blau-Eingangspegeln umfasst. Der Eingangsbus 60 umfasst zwei Sätze von Bildelementdaten zu einer Zeit und ist folglich 2 · 24 = 48 Bits breit. Wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist, kombiniert die Eingangskorrektureinheit 52 die RGB-Eingangsdaten mit Fehlerdaten für dieses Bildelement, die in dem Zeilenspeicher 50 beinhaltet ist, wobei korrigierte RGB- Daten erzeugt werden, die in dem Zeilenspeicher 50 zurückzuschreiben sind.
Die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 ist verantwortlich, Daten aus der RGBW- Zwischenspeichereinheit 51 auszulesen und eine (nicht gezeigte, aber allgemein bekannte) RGBW-Anzeige in der korrekten Abfolge anzusteuern, indem die Daten zwischengespeichert werden und zu dem Ausgangsbus 61 ausgegeben werden. Da die Eingangsgeschwindigkeit 2 Bildelemente pro Zyklus beträgt, liest die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55, damit die Ausgangsgeschwindigkeit bei der gleichen Geschwindigkeit beibehalten wird, Daten aus der RGBW- Zwischenspeichereinheit 51 mit der Geschwindigkeit von fünf 4-Bit-Proben alle 2,5 Zyklen (d. h. zwei 20-Bit- Leseeinheiten alle fünf Zyklen) und speichert (latch) und zwischenspeichert die Daten, bevor sie auf den Ausgangsbus 61 mit der erforderlichen Rate geführt · werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ist nachstehend der Betrieb der im Wesentlichen identischen Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 ausführlicher beschrieben. Die Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 umfassen jede zwei Adresserzeugungseinrichtungen 62, 63 zur Abfolgesteuerung von 192-Bit-großen Daten (8 · 24 Bit große RGB- Bildelementgruppen) von dem Zeilenspeicher 50 und 20 Bit (5 · 4 Bit RGBW-) Ausgangsdaten zu der RGBW- Zwischenspeichereinheit 51. Die Daten werden durch die Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 in einer Zeilenbildelementreihenfolge abfolgegesteuert. Die 192- Bit-großen korrigierten Eingangsdaten werden durch ein 8- Stufen-Schieberegister 64 verschoben, was die Daten in eine 24-Bit-Form erneut abfolgesteuert.
Eine Fehlerbestimmungseinheit 65 nimmt 24 Bit Eingangsdaten in einem RGB-Format auf und erzeugt Ausgangsdaten in der Form von 4-Bit RGBW-Daten 66, die zu einem RGBW-Schieberegister 84 weitergeleitet werden, sowie 24-Bit-RGB-Korrekturfehlerdaten 67, indem vorzugsweise bestimmt wird, welches Ausgangsfarbbildelement das nächste zu den Eingangsdaten ist, und ein Vektorabstand zwischen den Ausgangs-RGBW- Daten und den RGB-Eingangsdaten bestimmt wird. Diese Fehlerinformation wird zu der nächsten Zeile des Zeilenspeichers 50 zurückgeschrieben, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
Die resultierenden Fehlerdaten werden in die benachbarten Bildelemente entsprechend dem zuvor skizzierten und in Fig. 3 gezeigten Schema diffundiert. Der resultierende Fehler wird zu dem Fehlerbus 67 ausgegeben. Ein Addierer 68 ist bereitgestellt, der drei 8-Bit-Addierer umfasst, die zwei Achtel des Fehlers zu dem nächsten Bildelement des Eingangsstroms addieren. Auf ähnliche Weise nimmt ein Addierer 69 ein Achtel des Wertes des Fehlerergebnisses und addiert dieses zu dem Bildelementwert, der 23 in Fig. 3 entspricht.
Auf ähnliche Weise wird die Fehlerinformation zu der nächsten Zeile des Zeilenspeichers 50 durch Addieren der Anteile des Fehlerergebnisses addiert, was ein Achtel bei 70, ein Achtel bei 71, zwei Achtel bei 72 und ein Achtel bei 73 umfasst. Dies entspricht einer Addition des bei 25, 26, 24, 27 in Fig. 3 gezeigten Anteils der Fehlerinformation. Die Fehler von jedem anderen Bildelement werden ebenso in dieser 4-Stufen-Pipeline summiert, was den bei jeder Bildelementposition bei der nächsten Zeile zu addierenden Gesamtfehler erzeugt. Diese summierten Fehlerwerte werden in den Zeilenspeicher 50 über ein Ausgangsschieberegister 74 zurückgeschrieben, damit bei der folgenden Zeile die Eingangskorrektureinheit 52 darauf Zugriff hat. Die RGBW- Werte werden in die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 über ein RGBW-Schieberegister 84 geschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11 ist die Eingangskorrektureinheit 52 gezeigt, die eingehende RGB- Daten für jedes Bildelement korrigiert, indem die von der vorhergehenden Zeile diffundierten Fehlerwerte addiert werden. Die resultierenden korrigierten Eingangswerte werden zurück in den Zeilenspeicher 50 gespeichert. Die Korrektur von Eingangswerten vor deren Speicherung in dem Zeilenspeicher 50 vermeidet, dass eine getrennte Zeilenspeicherung für Eingangs- und Fehlerwerte erforderlich ist. Die Eingangskorrektureinheit 52 umfasst zwei Sätze von Korrektureinheiten 75, 76, die jeweils drei Addierer 77, 78, 79 umfassen, einen für jeden der RGB-Werte. Eingangs- und Ausgangsschieberegister 80, 81 sind (jeweils) bereitgestellt, um eine Abfolge der Daten zu und von dem Zeilenspeicher 50 zu bilden. Die Eingangskorrektureinheit 52 arbeitet bei zwei RGB-Werten pro Taktzyklus, um die Eingangsdaten mit der Geschwindigkeit zu korrigieren, mit der sie eingegeben werden. Sie erfordert sowohl zum Auslesen als auch zum Beschreiben des Zeilenspeichers 50 die doppelte Bandbreite der Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12, 13, 14 ist nachstehend zum besseren Verständnis des Betriebs der parallelen Fehlerdiffusionsvorrichtung gemäß Fig. 9 ein Betriebsbeispiel beschrieben.
In Fig. 12 ist der Zustand der Fehlerdiffusionsverarbeitung vor dem Beginn einer Zeile N gezeigt. Bei der ersten Hälfte der vorhergehenden Zeile (Zeile N-1) ist eine Fehlerdiffusion ausgeführt worden. Die Ergebnisse hiervon befinden sich in dem RGB- Zwischenspeicher 51. Die zweite Hälfte der Zeile N-1 ist eingangskorrigiert worden und bereit für eine Fehlerdiffusion. Die Daten sind in einer Hälfte des Zeilenspeichers 50 gespeichert. Die andere Hälfte des Zeilenspeichers ist durch die von der ersten Hälfte der Zeile N-1 in die erste Hälfte der Zeile N (die zu verarbeitende Zeile) diffundierten Fehlerwerte belegt.
Wenn die parallele Fehlerdiffusionsvorrichtung eine Verarbeitung der Zeile N beginnt, werden vier Operationen beinahe parallel gestartet. Die Zeit, die für die Verarbeitung einer Zeile verwendet wird, wird üblicherweise als eine Zeilenzeit bezeichnet. Daten von einigen Operationen werden durch andere Operationen innerhalb derselben Zeilenzeit wiederverwendet, so dass der Beginn der Operationen leicht versetzt ist (um wenige Taktzyklen). Die horizontale Dunkeltastungszeit (Zeit zwischen Zeilen, wenn keine Daten der parallelen Fehlerdiffusionsvorrichtung zugeführt werden) ermöglicht die Extrataktzyklen, die zum Versetzen der Operationen und dafür erforderlich sind, dass sie immer noch innerhalb einer einzigen Zeilenzeit abgeschlossen werden. In Fig. 13 ist der Zustand des Zeilenspeichers 50 und der RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 bei einem Teil des Weges durch die Zeile gezeigt und die derzeitige Arbeitsposition innerhalb des Zeilenspeichers 50 und der RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 jeder der Fehlerdiffusionseinheiten 53 und 54 angezeigt.
Die erste während der Zeile N stattfindende Operation ist die Fehlerdiffusion der zweiten Hälfte der Zeile N-1, die durch die Fehlerdiffusionseinheit 53 ausgeführt wird. Zuvor eingegebene korrigierte Werte werden aus dem Zeilenspeicher in die Fehlerdiffusionseinheit 53 ausgelesen. Die RGBW-Ergebnisse von der Fehlerdiffusion werden in die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 geschrieben. In die zweite Hälfte der Zeile N diffundierte Fehlerdaten werden zurück in den Zeilenspeicher 50 geschrieben.
Die zweite Operation während der Zeile N ist das Lesen der RGBW-Werte für die Zeile N-1 durch die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55. Zum Beginn der Zeile N sind die RGBW-Werte für die erste Hälfte der Zeile N-1 in der RGBW-Zwischenspeichereinheit 51. Die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 liest diese Werte mit einer Geschwindigkeit von zwei Werten pro Taktzyklus, so dass zum Ende der Zeile alle RGBW-Werte für die Zeile N-1 ausgegeben worden sind. Es ist erforderlich, sicherzustellen, dass die Fehlerdiffusion der zweiten Hälfte der Zeile N-1, die parallel stattfindet, immer weit genug vor der Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 bleibt, so dass die letzten RGBW-Werte für die Zeile in die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 vor der Zeit geschrieben sind, bei der die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 die Endwerte der Zeile liest. Dies wird durch Versetzen der Startzeit der Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 in Bezug auf die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 um wenige Taktzyklen erreicht.
Die dritte Operation bei der Zeile N ist die Eingangskorrektur der eingehenden Zeile-N-Daten. Die Eingangskorrektureinheit startet zum Beginn der Zeile das Auslesen von Fehlerwerten aus dem Zeilenspeicher mit einer Geschwindigkeit von zwei pro Zyklus, dem Addieren derselben zu den eingehenden Daten und dem Zurückschreiben zweier korrigierter Eingangssignale in den Zeilenspeicher bei jedem Zyklus. Die gesamte Zeile wird mit der Geschwindigkeit eingangskorrigiert, mit der sie in die Eingangskorrektureinheit kommt. Wie es aus Fig. 12 ersichtlich ist, sind die für die Korrektur erforderlichen Fehlerwerte von der Zeile N-1 für die erste Hälfte der Zeile N zur Stelle, bevor die Operation beginnt. Die verbleibenden Fehlerwerte werden durch die Fehlerdiffusionseinheit 1 53 erzeugt, wenn die Zeile weitergeht. Wiederum ist es erforderlich, sicherzustellen, dass die Fehlerdiffusionseinheit 1 53 die Fehlerwerte immer vor der Zeit erzeugt, zu der sie durch die Eingangskorrektureinheit 52 benötigt werden.
Die vierte Operation, die während der Zeile N stattfindet, ist die Fehlerdiffusion der ersten Hälfte der Zeile N. Diese arbeitet von dem Beginn der Zeile an und ist zeitgesteuert, damit sie unmittelbar beginnt, nachdem die Eingangskorrektur das erste eingegebene Bildelement korrigiert hat. Die Fehlerdiffusion wird in der Fehlerdiffusionseinheit 54 ausgeführt. Erzeugte RGBW- Daten werden in die RGBW-Zwischenspeichereinheit 51 hinter der Position geschrieben, bei der die Ausgangsabfolge ausliest. Zu der nächsten Zeile zu diffundierende Fehler werden zurück in den Zeilenspeicher 50 geschrieben.
In Fig. 14 ist gezeigt, dass bei dem Ende der Zeile die Inhalte des Zeilenspeichers 50 den gleichen Aufbau aufweisen, wie sie ihn zu Beginn der Zeile aufgewiesen haben, mit dem Nebeneffekt, dass eine Fehlerdiffusion einer Zeile stattgefunden hat.
In den Fig. 12 bis 14 ist gezeigt, dass die vier Operationen mit lediglich einem Ort in dem Zeilenspeicher 50 für jede Bildelementposition in der Zeile parallel weitergehen können. Jeder Ort in dem Zeilenspeicher 50 wird für jede Zeile zweimal ausgelesen und zweimal beschrieben. Jeder Ort in der RGBW- Zwischenspeichereinheit 51 wird für jede Zeile einmal beschrieben und ausgelesen. Die Orte des Zeilenspeichers 50 bei der zweiten Hälfte der Zeile werden zuerst durch die Fehlerdiffusionseinheit 53 ausgelesen, wobei die Fehlerwerte für die nächste Zeile zurückgeschrieben werden. Diese Fehlerwerte werden aufeinanderfolgend durch die Eingangskorrektureinheit 52 ausgelesen, wobei das korrigierte Eingangssignal zu dem gleichen Ort zurückgeschrieben wird. Auf Orte bei der ersten Hälfte der Zeile wird in entgegengesetzter Reihenfolge Zugriff genommen, das heißt ein Lesen und ein Schreiben durch die Eingangskorrektureinheit 52 gefolgt von einem Lesen und einem Schreiben der Fehlerdiffusionseinheit 54.
Die zwei Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54, die Eingangskorrektureinheit 52 und die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 lesen und schreiben die Daten in dem Zeilenspeicher 50 und die RGBW- Zwischenspeichereinheit 51, um die Eingangs- und Ausgangserfordernisse in Übereinstimmung zu bringen, damit eine erfolgreiche Fehlerdiffusion des Eingangsbilds ausgeführt wird. Wie es vorstehend beschrieben ist, brauchen die Halbgeschwindigkeits- Fehlerdiffusionseinheiten 53, 54 einzeln betrachtet zwei Zeilenzeitdauern, um die Fehlerdiffusionsberechnung für eine Zeile abzuschließen. In jeder Zeilenzeitdauer berechnet jede Fehlerdiffusionseinheit 53, 54 die Fehlerdiffusionsergebnisse für eine Hälfte einer Zeile, die Eingangskorrektureinheit 52 korrigiert und speichert die Daten für eine gesamte Zeile und die Ausgangsabfolgesteuerungseinheit 55 schreibt eine gesamte Zeile von RGBW-Daten aus.
Vorstehend ist lediglich eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, insbesondere für das RGB-Modell für eine Verwendung mit einer ferroelektrischen RGBW-Flüssigkristallanzeige beschrieben, wobei eine Verwendung anderer Modelle und Modifikationen, die für einen Fachmann ersichtlich sind, hierbei ausgeführt werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Verarbeiten von Bildelementbilddaten mittels Fehlerdiffusion, wobei die Bildelementbilddaten eine Vielzahl von Zeilen von Eingangsbildelementen umfassen, wobei das Verfahren ein gleichzeitiges Ausführen einer Vielzahl von Fehlerdiffusionsverarbeitungen umfasst, wobei jede Fehlerdiffusionsverarbeitung die Schritte umfasst:

Empfangen (24) von Eingangsbildelementen von einer derzeitigen Zeile und Addieren (76) von vorher berechneten Fehlerdiffusionsdaten von der vorhergehenden benachbarten Zeile zur Erzeugung von korrigierten Eingangsbildelementen für die derzeitige Zeile,

wobei die Fehlerdiffusionsverarbeitungen bei jeweils benachbarten Zeilen ausgeführt werden und jede Verarbeitung die Schritte umfasst:

Bestimmen (53), für die korrigierten Eingangsbildelemente der jeweiligen derzeitigen Zeile, von Anzeigeausgangsbildelementen für die jeweilige derzeitige Zeile und von Fehlerdiffusionsdaten für ein nachfolgendes Addieren zu den Eingangsbildelementen der nächsten benachbarten Zeile und zu nachfolgenden korrigierten Eingangsbildelementen der derzeitigen Zeile sowie

Speichern (50) der Fehlerdiffusionsdaten und der korrigierten Eingangsbildelemente, die mit den benachbarten Zeilen verbunden sind, in einen Zeilenspeicher.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schritt zum

Speichern (51) der durch die Vielzahl der Fehlerdiffusionsverarbeitungen erzeugten Anzeigeausgangsbildelemente.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Schritt zum

Ausgeben (55) der durch die Vielzahl der Fehlerdiffusionsverarbeitungen erzeugten Anzeigeausgangsbildelemente in einer vorbestimmten Reihenfolge.

4. Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von durch Eingangsbildelemente gebildeten Bilddaten mittels Fehlerdiffusion, wobei das Bild eine Vielzahl von Zeilen von Eingangsbildelementen umfasst, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Fehlerdiffusionseinrichtungen zur gleichzeitigen Ausführung einer Vielzahl von Fehlerdiffusionsverarbeitungen umfasst, wobei jede Fehlerdiffusionseinrichtung umfasst:

eine Einrichtung (24, 76) zum Empfangen von Eingangsbildelementen von einer derzeitigen Zeile und zum Addieren von vorher berechneten Fehlerdiffusionsdaten von der vorhergehenden benachbarten Zeile zur Erzeugung von korrigierten Eingangsbildelementen für die jeweilige derzeitige Zeile,

wobei die Fehlerdiffusionseinrichtung die Fehlerdiffusionsverarbeitungen bei jeweils benachbarten Zeilen ausführt und jede Fehlerdiffusionseinrichtung umfasst:

eine Einrichtung (53) zur Bestimmung, für die korrigierten Eingangsbildelemente der jeweiligen derzeitigen Zeile, von Anzeigeausgangsbildelementen für die jeweilige derzeitige Zeile und von Fehlerdiffusionsdaten für ein nachfolgendes Addieren zu den Eingangsbildelementen der nächsten benachbarten Zeile und zu nachfolgenden korrigierten Eingangsbildelementen der derzeitigen Zeile sowie

einen Zeilenspeicher (50) zur Speicherung der Fehlerdiffusionsdaten und der korrigierten Eingangsbildelemente, die mit den benachbarten Zeilen verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (51) zur Speicherung der durch die Vielzahl der Fehlerdiffusionseinrichtungen erzeugten Anzeigeausgangsbildelemente.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (55) zur Ausgabe der durch die Vielzahl der Fehlerdiffusionseinrichtungen erzeugten Anzeigeausgangsbildelemente in einer vorbestimmten Reihenfolge.