KR100375920B1 - 플라즈마 디스플레이(ｐｄｐ)에서의 의사윤곽 저감을 위한룩업테이블(ｌｕｔ)을 이용한 오차확산 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이(ｐｄｐ)에서의 의사윤곽 저감을 위한룩업테이블(ｌｕｔ)을 이용한 오차확산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법에 관한 것으로, 입력된 디지털 영상신호의 (n-1)번째 프레임 계조값 및 현재 프레임인 n번째 프레임 계조값을 프레임 메모리부(10)의 제 1 및 제 2메모리 영역에 각각 저장하는 제 1단계; 상기 프레임 메모리부(10)에 저장된 (n-1) 및 n번째 프레임 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT(50)를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시켜 결정하는 제 2단계; 오차 확산부(30)에서 원 영상신호의 현재 프레임의 계조값과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 화소의 위치와 오차에 곱하여질 소정의 가중치로 가중하여 주위 화소로 전파하는 제 3단계를 수행하여 플라즈마 디스플레이로 동화상의 표현시에 보다 선명한 화질의 영상을 출력하도록 한 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이(ＰＤＰ)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(ＬＵＴ)을 이용한 오차확산 방법{Look Up Table Based Error Diffusion Algorithm for Dynamic False Contour Depreciation of Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP)에서 동화상을 표현할 때에 발생하는 의사윤곽을 저감시키기 위한 오차확산 방법에 관한 것이다.
종래에 CRT(Cathode Ray Tube; 음극선관)에서의 계조 표현은 전자총으로부터 방출되는 전자빔의 세기를 조절함으로서 이루어진다. 반면에 플라즈마 디스플레이는 기존의 CRT와는 달리 펄스 수 조절방법을 이용하여 다양한 계조를 표현한다.
즉 플라즈마 디스플레이는 온(On) 또는 오프(Off)만 가능하며 온(On)되는 시간의 길이를 조절함으로서 계조를 표현하게 된다. 이러한 구동 방식과 동영상의 움직임을 따라가게 되는 인간의 시각특성 때문에 부드러운 계조 변화를 가지는 동화상에 의사윤곽이 발생한다.
플라즈마 디스플레이에서는 CRT와는 달리 펄스 수 조절에 의한 구동방식을 사용한다. 1 필드(Field)를 여러 개의 서브 프레임(Subframe)으로 나누고, 이 서브 프레임의 온 또는 오프, 즉 코딩(Coding)에 의해 밝기를 조절하는 방식이다.
도 1은 서브 필드의 예를 나타낸 것이다. 도 1에서 가로축의 전체는 한번의 TV필드를 나타낸다. TV필드는 60Hz일 경우에 1/60인 16.7msec을 나타낸다. 또한, 흰 부분은 어드레싱(Addressing) 부분을 나타내고, 검은 부분은 발광 부분을 나타낸다.
어드레싱(Addressing)이란 화면상의 표시되어야할 격자를 선택함을 의미한다. 도 1에서 위에 나타낸 숫자는 발광을 위한 서스테인(Sustain) 펄스들의 숫자를 의미한다. 즉 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}의 조합으로 0부터 255사이의 256계조를 표현하게 된다. 상기 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}의 각각의 원소를 서브 프레임이라 부른다. 도 1를 참조하면, 어드레싱은 일정한 시간을 갖는다. 예를 들어, 9라는 계조를 표현하기 위해서는 1의 서스테인 펄스와 8의 서스테인 펄스를 발광시킴으로서 구현하게 된다.
이와 같은 펄스 수 조절에 의한 계조 표현방식과 화면에서 영상이 움직일 때에 움직이는 화면을 동공이 따라 움직이게 되는 인간의 시각적인 특성 때문에 계조값의 변화가 부드러운 동화상에서 눈에 거슬리는 의사윤곽이 발생한다.
도 2는 의사윤곽이 발생하는 예를 나타낸 것이다. 도 2는 도 1과 같은 발광패턴을 가질 때에 (n-1)번째 프레임은 계조 127에서 나타내고, 현재 프레임인 n번째 프레임은 계조 128일 경우를 나타낸다. 이때 발광되는 서브 프레임의 위치가 다르기 때문에 의사윤곽이 발생한다. 특히 sf8(128)과 sf7(64)에서 비교적 값이 큰 서브 프레임의 사용 여부가 다르기 때문에 의사윤곽이 크게 발생하게 된다.
도 3은 또 다른 의사윤곽의 발생 예를 나타낸 것으로, 도 3은 도 2와는 달리 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 48, 48, 48, 48}의 휘도 가중치를 갖는 서브 필드를 갖는 경우를 나타낸다. 도 3은 입력 영상의 계조값이 63 및 64이고, 좌에서 우로 1P/F(화소/프레임) 이동할 경우로, 의사윤곽이 발생하게 되는 원인을 나타내는 도면이다. 도 3에서 보는 것과 같이, 시각의 위치는 영상의 이동방향에 대하여 연속적이므로 점선과 같이 표현되며, 시각의 움직임에 따라 인식되는 계조값은 64 대신에55가 되어 의사윤곽이 발생하게 된다.
이와 같은 동영상 의사윤곽을 해소하기 위한 방법으로는 등화펄스 방법(일본 특개평10-39828호), 서브 필드 패턴의 최적화(국내 특허출원 제 99-36926호), 오차 확산 방법(국내 특허공개 제 98-32237호), 중간조 표시방법 및 표시장치(국내 특허공개 제 2000-1193호), 펄스 수 등화를 이용한 디스플레이 장치를 위한 동픽셀 왜곡감소 방법(국내 특허공개 제 1999-78432호) 및 화상 표시장치 및 화상 평가장치(국내 특허공개 제 1999-14172호) 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 상기의 플라즈마 디스플레이에서의 의사윤곽에 대한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 이전 프레임의 화소값과 현재 프레임의 화소값의 순서쌍 각각에 대하여 현재 프레임의 화소값이 변환될 새로운 화소값을 저장하고 있는 계조변환 LUT(Look Up Table)를 이용하여 해당되는 계조변환 LUT의 해당 순서쌍을 찾아 변환되어질 현재 프레임의 화소값을 읽어 내어 현재 화소값을 변환시키고, 현재 화소값과 변환된 화소값 사이의 차이인 오차를 앞으로 처리할 주위화소들에 전파시킴으로써, 움직임 영역을 미리 검출하거나 동영상 의사윤곽을 발생시킬 것인지 여부를 별도의 처리 과정을 통하여 확인할 필요가 없도록 한 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법을 제공하기 위한 것이 목적이다.
도 1은 플라즈마 디스플레이에서 서브 필드의 예를 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 플라즈마 디스플레이에서 의사윤곽 발생의 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 디스플레이 장치의 블록도,
도 5는 본 발명의 변환 계조값을 결정하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명의 주위 화소들에 전파하게 될 화소의 위치를 나타낸 도면.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 프레임 메모리부 20: 계조값 변환부
30: 오차 확산부 40: 플라즈마 디스플레이(PDP)
50: 계조값 변환 LUT
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 입력된 디지털 영상신호의 (n-1)번째 프레임 계조값 및 현재 프레임인 n번째 프레임 계조값을 메모리부의 제 1 및제 2메모리 영역에 각각 저장하는 제 1단계; 프레임 메모리부에 저장된 (n-1) 및 n번째 프레임 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시켜 결정하는 제 2단계; 오차 확산부에서 원 영상신호의 현재 프레임의 계조값과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 화소의 위치와 오차에 곱하여질 소정의 가중치로 가중하여 주위 화소로 전파하는 제 3단계를 수행하는 것이 특징이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
디스플레이될 계조값은 0부터 255까지의 256가지의 서로 다른 계조를 나타낸다. 따라서, 주어진 화소 위치에서 이전 프레임과 현재 프레임 화소값 순서쌍은 모두 256×256가지이다.
본 발명은 기존의 방법과는 달리 이전 프레임의 화소값과 현재 프레임의 화소값의 순서쌍 각각에 대하여 현재 프레임의 화소값이 변환될 새로운 화소값을 저장하고 있는 계조변환 LUT(Look Up Table)를 이용하는 것이다.
따라서, 이전 및 현재 화소값이 주어지면 해당되는 계조변환 LUT의 해당 순서쌍을 찾아 변환되어질 현재 프레임의 화소값을 읽어 내어 현재 화소값을 변환시키고, 현재 화소값과 변환된 화소값 사이의 차이인 오차를 앞으로 처리할 주위화소들에 전파시키게 된다.
그러므로 본 발명의 특징은 움직임 영역을 미리 검출하거나 동영상 의사윤곽을 발생시킬 것인지 여부를 별도의 처리 과정을 통하여 확인할 필요가 없다는 것이다.
도 4의 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도에서, 프레임 메모리(10), 계조값 변환부(20), 오차 확산부(30), 플라즈마 디스플레이(40) 및 계조값 변환 LUT(50)로 구성되고, 프레임 메모리(10)는 디지털 입력 영상신호로부터 이전 프레임의 화면에 상당하는 정보를 저장하는 제 1메모리 영역과, 현재 프레임의 화면에 상당하는 정보를 저장하는 제 2메모리 영역으로 구성되어 진다.
이러한 본 발명의 플라즈마 디스플레이에서의 의사윤곽 저감을 위한 오차확산 방법은 먼저, 제 1단계에서 입력된 디지털 영상신호의 (n-1)번째 프레임 계조값 및 n번째 프레임 계조값을 프레임 메모리부(10)의 제 1 및 제 2메모리 영역에 각각 저장하고, 제 2단계에서 프레임 메모리부(10)에 저장된 (n-1) 및 n번째 프레임 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT(50)를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시켜 결정하며, 제 3단계에서 오차 확산부(30)에서 원 영상신호의 현재 프레임의 계조값과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 화소의 위치와 오차에 곱하여질 소정의 가중치로 가중하여 주위 화소로 전파하게 된다.
상기 계조값 변환부(20)는 저장된 이전 프레임 메모리의 계조값과 현재 프레임의 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT(50)를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시킨다.
계조값 변환 LUT(50)는 별도의 오프라인(Offline) 과정을 통하여 미리 계산되고, 표 1의 변환될 계조값의 일례를 나타낸 것을 참조하면, 계조값 변환 LUT(50)의 결정 과정을 나타낸다.
입력영상 계조값 의사윤곽량의사윤곽(x, y) 변환될 계조값 LUT의 내용Mapping(x, y)
(n-1)번째 프레임x n번째 프레임y
：
63 54 2 53
63 55 2 55
63 56 3 59
63 57 2 59
63 58 2 59
63 59 1 59
63 60 2 61
63 61 1 61
63 62 1 63
63 63 0 63
63 64 ★ 8 63
63 65 8 63
63 66 7 63
63 67 8 63
63 68 7 63
63 69 6 63
63 70 6 76
63 71 5 76
63 72 7 79
：
상기 표 1에서 첫 번째 열의 원소인x는 (n-1)번째 프레임의 계조값을 나타내고, 두 번째 열인y는 현재 프레임인n번째 프레임의 계조값을 나타낸다. 그리고 세 번째 열 의사윤곽(x,y)은 주어진 (n-1)과n번째 프레임의 계조값이 각각x,y일 경우에 시뮬레이션에 의하여 계산된 의사윤곽의 양을 나타낸다. 또한, 마지막 열매핑(x,y)은 (n-1)과n번째 프레임의 계조값이 각각x,y일 경우에 의사윤곽을 최소화하기 위하여 변환될n번째 프레임의 계조값, 즉 계조값 변환 LUT(50)의 내용을 나타낸다.
상기 제 2단계에서 변화될 계조값을 결정하는 방법을 자세히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 현재의y값이 α라 가정한다. 이 경우에y값의 범위 α±의사윤곽(x,y)값을 검색하여 의사윤곽량이 최소가 되는y값이 변화된 계조값으로 선택된다. 예를 들어,x=63,y=64인 경우(표 1의 ★ 부분)에 의사윤곽(63, 64)=8 이다. 그러므로x=63이고,y값이 64-8≤y≤64+8인 범위에 해당되는 의사윤곽(x,y)값(표 1의 진하게 표시된 부분)을 검색하여 의사윤곽량이 최소가 되는 y 계조값인 63을 선택하며, 즉 매핑(63, 64)에 저장된다. 최소가 되는y값이 여러 개인 경우에는 가장 차이가 적은 값을 선택한다.
도 5는 상기 설명한 계조값 변환 LUT의 내용을 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 상기 변환 계조값을 설정하는 제 2단계는 단계(S10)에서 (n-1)번째 프레임의 계조값인x를 0으로 설정하고, 단계(S11)에서n번째 프레임의 계조값인 y를 0으로 설정하며, 단계(S12)에서 변환 계조값인 매핑(x, y)를 y로 설정한다. 단계(S13)에서는 검색하게될 y값의 범위를 나타내는k값을 0으로 설정한다.
단계(S14)에서 의사윤곽(x,y)이 의사윤곽(x,y+k) 보다 큰지를 판단하여 단계(S15)에서 클 경우에는 변화될 계조값 매핑(x,y)=y+k로 설정하고, 단계(S16)에서 상기 의사윤곽(x,y)이 의사윤곽(x,y-k) 보다 큰지를 판단하여 단계(S17)에서 클 경우에는 변화될 계조값 매핑(x,y)=y-k로 설정한다.
단계(S18)에서는k를k+1로 설정한 후에 단계(S19)에서 상기 설정된k값이 의사윤곽(x,y) 보다 큰지를 판단하고, 크지 않을 경우에는 단계(S14)로 복귀되며, 단계(S20)에서 상기 설정된 k가 의사윤곽(x,y) 보다 클 경우에y를y+1로 설정한다. 따라서, 최종적으로 매핑(x,y)에 설정되는 값은y값이 "y- 의사윤곽(x,y)≤y≤y+ 의사윤곽(x,y)" 인 범위에 해당되는 의사윤곽(x,y)값을 검색하여 의사윤곽량이 최소가 되는y값으로 결정된다.
또한, 단계(S21)에서 상기 y가 255 보다 큰지를 판단한 후에 크지 않으면 단계(S12)로 복귀하고, 단계(S22)에서 상기 y가 255 보다 클 경우에 x를 x+1로 설정하고, 단계(S23)에서 상기 x가 255 보다 큰지를 판단하여 크지 않을 경우에 단계(S11)로 복귀하게 되고, 클 경우에는 종료된다. 즉 256×256경우에 대한 변환 계조값 매핑(x, y)이 모두 결정되며 따라서 계조값 변환 LUT(50)의 내용으로 설정되게 된다.
오차 확산부(30)는 원 영상신호의 계조값(현재 프레임의 계조값)과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 주위 화소에 전파한다. 전파하게 될 화소의 위치와 오차에 곱하여질 가중치는 다양한 위치와 값을 가질 수 있다. 다양한 위치와 값의 일례가 도 6에 나타나 있다. 도 6에서, A는 현재 처리되고 있는 화소 위치이고, B는 오차가 전파될 우측의 화소 위치로 가중치는 7/16이며, C는 오차가 전파될 하단좌측의 화소 위치로 가중치는 3/16이고, D는 오차가 전파될 하단의 화소 위치로 가중치는 5/16이며, E는 오차가 전파될 하단우측의 화소 위치로 가중치는 1/16이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법은 입력된 디지털 영상신호의 (n-1)번째 프레임 계조값 및 현재 프레임인 n번째 프레임 계조값을 메모리부의 제 1및 제 2메모리 영역에 각각 저장하여 저장된 (n-1) 및 n번째 프레임 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시켜 결정한 후에 오차 확산부에서 원 영상신호의 현재 프레임의 계조값과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 화소의 위치와 오차에 곱하여질 소정의 가중치로 가중하여 주위 화소로 전파함으로서 의사윤곽이 발생하지 않도록 별도의 처리과정을 확인할 필요없이 디스플레이하는 것으로, 플라즈마 디스플레이의 동화상의 표현시에 의사윤곽을 저감시켜 보다 선명한 화질의 영상을 출력하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 입력된 디지털 영상신호의 이전 프레임인 (n-1)번째 프레임 계조값 및 현재의 n번째 프레임 계조값을 프레임 메모리부의 제 1 및 제 2메모리 영역에 각각 저장하는 제 1단계;
    프레임 메모리부에 저장된 (n-1) 및 n번째 프레임 계조값의 순서쌍을 토대로 계조값 변환 LUT를 검색하여 새로운 계조값을 찾은 후에 현재 프레임의 계조값을 변환시켜 결정하는 제 2단계;
    오차 확산부에서 원 영상신호의 현재 프레임의 계조값과 변환된 계조값의 차이를 오차로 정의하여 화소의 위치와 오차에 곱하여질 소정의 가중치로 가중하여 주위 화소로 전파하는 제 3단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변환 계조값을 결정하는 제 2단계는
    현재 프레임인 n번째 프레임의 계조값인y값을 α라하면,y값의 범위 α±의사윤곽량(x,y)을 검색하여 의사윤곽량이 최소가 되는y값이 변화된 계조값으로 선택하며,y값이y-의사윤곽(x,y)≤y≤y+의사윤곽(x,y)의 범위에 해당되는 의사윤곽(x,y)값을 검색하여 의사윤곽량이 최소가 되는 y의 계조값을 선택하여 매핑(x, y)에 저장하고, 최소가 되는y값이 여러 개인 경우에는 가장 차이가 적은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계에서 주위 화소로 전파하기 위한 화소의 위치 및 오차로 곱하여질 가중치는,
    (1) 우측으로 가중치는 7/16이고,
    (2) 하단좌측으로 가중치는 3/16이며,
    (3) 하단으로 가중치는 5/16이고,
    (4) 하단우측으로 가중치는 1/16인 오차확산 계수가 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이(PDP)에서의 의사윤곽 저감을 위한 룩업테이블(LUT)을 이용한 오차확산 방법.
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