KR100795635B1 - 액정 디스플레이 디바이스에 표시되는 동화상을 처리하기 위한 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및 컴퓨터 판독가능 매체 - Google Patents

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Abstract

액정 디스플레이 디바이스를 위한 화상 처리 방법은, 예측 달성 계조(predicted attainment gradation)와 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하는 단계 - 예측 달성 계조(predicted attainmnet gradation)는 각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값이고, 예측 달성 계조는 예측 달성 계조를 저장하는 저장 유닛에 저장되며, 입력 계조는 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조임 -; 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수(enhancement coefficient)로 승산하는 단계; 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조(enhanced gradation)를 계산하는 단계; 인핸스드 계조와 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하는 단계; 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하는 단계; 및 정정 계수에 의해 승산된 제2 차이 계조와 예측 달성 계조의 합에 기초하여 저장 유닛에 저장된 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 단계를 포함한다.
액정 표시 장치, 인핸스드 계조, 화상 처리, 잔상, 동화상

Description

액정 디스플레이 디바이스에 표시되는 동화상을 처리하기 위한 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및 컴퓨터 판독가능 매체{IMAGE PROCESSING APPARATUS FOR PROCESSING MOVING IMAGE TO BE DISPLAYED ON LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, IMAGE PROCESSING METHOD AND COMPUTER READABLE MEDIUM}
도 1은 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치의 구조를 예시하는 블록도.
도 2는 인핸스먼트 계수를 계산하는 방법을 예시하는 설명도.
도 3은 제1 실시예에 따른 화상 처리의 전체 플로우를 예시하는 플로우차트.
도 4는 액정 디스플레이의 응답 파형의 하나의 예를 예시하는 설명도.
도 5는 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치의 구조를 예시하는 블록도.
도 6은 제2 실시예에 따른 화상 처리의 전체 플로우를 예시하는 플로우차트.
도 7은 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치의 구조를 예시하는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
120 : 인핸스드 계조 계산 유닛
121 : 인핸스드 계조 정정 유닛
130 : 예측 달성 계조 계산 유닛
140 : 프레임 메모리
200 : 액정 디스플레이
특허 문헌 1: 일본 특허출원 공보 제2003-264846호
본 발명은 액정 디스플레이 디바이스에 표시될 동화상을 처리하는 화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 화상 처리 프로그램에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 디바이스는 퍼스널 컴퓨터(PC), 노트북 PC, 및 텔레비전용의 모니터와 같은 많은 분야에 이용되고, 이에 따라서 액정 디스플레이 디바이스 상에서 동화상을 볼 더 많은 기회를 제공한다. 그러나, 액정 디스플레이 디바이스의 액정의 응답 시간이 충분히 빠르지 않으므로, 동화상이 표시될 때, 번짐이나 잔상과 같은 화질의 열화가 발생한다. 일반적으로, 액정 디스플레이 디바이스의 리프레시 레이트가 60Hz이므로, 동화상의 표시에서 목표 응답 시간은 16.7ms 이하이다.
액정 디스플레이 디바이스의 응답 시간을 개선하기 위해, 응답 시간이 짧은 새로운 액정 재료가 개발되고, 종래의 액정 재료를 이용한 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법이 개선된다. 새로운 액정 표시 재료로서, 스멕틱(smectic) 타입 강유전성 크리스탈, 반강유전성 크리스탈 등이 개발되었지만, 이들은 액정 재료의 자발적인 분극의 영향으로 인한 고스팅(ghosting) 및 압력 등으로 인한 액정의 배향 상태의 용이한 파괴와 같은 해결해야할 많은 문제를 가지고 있다.
한편, 종래 액정 재료를 이용하는 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법이 개선됨에 따라, 액정 디스플레이 디바이스의 응답 시간을 개선하는 방법으로서, 표시되는 계조가 변경될 때 기입 계조에 따라 소정 계조가 부가되는 계조(인핸스드 계조)를 액정 디스플레이 디바이스에 기입하는 방법이 제안된다(예를 들면, 특허 문헌 1). 이 특허 문헌 1의 방법에 따르면, 비교적 간단한 계산에 의해 인핸스드 계조가 얻어지므로, 소프트웨어에 의해 고속 프로세스가 실행될 수 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 방법은, 응답 시간의 개선 효과가 일부 계조들 사이에서는 불충분하다는 문제를 가지고 있다. 예를 들면, 계조 0에서 계조 255로의 변경에서, 화상 데이터의 계조가 일반적으로는 최고일 때 255(8비트)이므로, 기입 계조가 인핸싱(enhance)될 수 없다. 이 때문에, 인핸스드 계조도 또한 255이지만, 이 경우에 응답은 하나의 프레임 후에도 완료될 수 없다. 특허 문헌 1에 제안된 구조에서, 디바이스가 다음 프레임의 인핸스드 계조를 얻으려는 경우, 디바이스는 현재 프레임이 이미 255를 달성했다고 상정하고 다음 프레임의 인핸스드 계조를 계산하고, 따라서 언더슈트(undershoot)와 같은 응답 파형의 왜곡이 발생한다. 액정 디스플레이 디바이스에서의 응답 파형의 그러한 왜곡은 액정 디스플레이 디바이스에 표시되는 동화상의 열화로서 가시적으로 인식된다.
본 발명은 상기 문제들을 해결하기 위해 발명되고 그 주된 목적은 비교적 간단한 계산에 의해 액정 디스플레이 디바이스 상에 표시되는 동화상의 응답 파형의 왜곡을 감소시키고 화질을 개선시킬 수 있는 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및 화상 처리 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 화상 처리 방법은 예측 달성 계조와 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하는 단계 - 예측 달성 계조는 각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값이고, 예측 달성 계조는 예측 달성 계조를 저장하는 저장 유닛에 저장되며, 입력 계조는 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조임 -; 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수로 승산하는 단계; 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조를 계산하는 단계; 인핸스드 계조와 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하는 단계; 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하는 단계; 및 정정 계수에 의해 승산된 제2 차이 계조와 예측 달성 계조의 합에 기초하여 저장 유닛에 저장된 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 화상 처리 장치는, 각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값인 예측 달성 계조를 저장하는 예측 달성 계조 저장 유닛; 예측 달성 계조와, 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조인 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하고, 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수로 승산하며, 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조를 계산하는 인핸스드 계조 계산 유닛; 및 인핸스드 계조와 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하고, 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하며, 정정 계수에 의해 승산된 제2 차이 계조와 예측 달성 계조의 합에 기초하여 저장 유닛에 저장된 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 예측 달성 계조 계산 유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터가 본 발명에 따른 방법을 수행하게 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 화상 처리 프로그램은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명된다.
제1 실시예에 따른 화상 처리 장치는 이전 프레임이 표시될 때 달성되어야 하는 예측 계조 값(달성 계조)인 예측 달성 계조를 계산하고, 다음 번에 표시될 계조의 입력으로서 공급되는 계산된 예측 달성 계조 및 입력 계조에 따라 인핸스드 계조를 계산한다.
인핸스드 계조는 하나의 프레임 동안의 시간 내에서 달성 계조를 달성하기 위해 액정 디스플레이 디바이스의 응답 지연이 고려된 후에 소정 계조를 부가함으로써 인핸싱되는 계조이다. 이하에서는, 예측 달성 계조는 예측 달성 화상 데이터로서 지칭되고, 입력 계조는 입력 화상 데이터로서 지칭되며, 인핸스드 계조는 인핸스드 화상 데이터로서 지칭된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)의 구조를 예시하는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 화상 처리 장치(100)는 인핸스드 계조 계산 유닛(120), 인핸스드 계조 정정 유닛(121), 예측 달성 계조 계산 유닛(130), 및 프레 임 메모리(140)를 구비하고 있다.
우선, 화상 처리 장치(100)의 화상 처리의 요약이 설명된다. 프레임 N(표시될 현재 프레임)의 입력 화상 데이터는 인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 입력되고, 프레임의 각 화소의 계조의 인핸스드 계조는 프레임 메모리(140)로부터 출력된 프레임 N-1(이전 프레임)의 예측 달성 화상 데이터를 이용함으로써 계산된다. 인핸스드 계조 정정 유닛(121)이 인핸스드 계조를 정정한 후, 정정된 인핸스드 계조는 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터로서 출력된다. 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터가 액정 디스플레이(200)에 출력되어 스크린에 표시된다.
프레임 N의 인핸스드 화상 데이터는 예측 달성 계조 계산 유닛(130)에 입력된다. 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 프레임 메모리(140)로부터 공급된 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터 및 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터를 이용하여 프레임 N의 예측 달성 화상 데이터를 계산하고 출력한다. 프레임 N의 예측 달성 화상 데이터는 프레임 메모리(140)로 입력되고, 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터는 프레임 N의 예측 달성 화상 데이터로 업데이트된다. 그러한 방법으로, 인핸스드 화상 데이터 및 예측 달성 화상 데이터는 각 프레임에 대해 반복적으로 계산된다.
도 1에 도시된 화상 처리 장치(100)를 형성하는 컴포넌트들의 기능이 이하에 설명된다. 프레임 메모리(140)는 예측 달성 계조 계산 유닛(130)에 의해 계산된 예측 달성 화상 데이터를 저장한다.
인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 프레임 N의 입력 화상 데이터 및 프레임 N- 1의 예측 달성 화상 데이터를 이용하여 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터(인핸스드 계조)를 계산한다. 인핸스드 계조 계산 프로세스의 세부사항은 나중에 설명된다.
인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 의해 계산된 인핸스드 화상 데이터의 값을, 액정 디스플레이(200)의 소정 범위내인 값으로 정정한다. 또한, 프레임 N의 입력 계조와 프레임 N-1의 예측 달성 계조간의 차이의 절대값이 임계값보다 작은 경우, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 프레임 N의 입력 계조를 직접 출력하기 위한 임계값 프로세스를 실행할 수 있다. 인핸스드 계조 정정 프로세스의 세부사항은 나중에 설명된다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터 및 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터를 이용하여 프레임 N의 예측 달성 화상 데이터를 계산하고, 프레임 메모리(140)에 저장된 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터를 프레임 N의 계산된 예측 달성 화상 데이터로 업데이트한다. 예측 달성 계조 계산 프로세스의 세부사항은 나중에 설명된다.
인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 의한 인핸스드 계조 계산 프로세스 및 인핸스드 계조 정정 유닛(121)에 의한 인핸스드 계조 정정 프로세스의 세부사항은 나중에 설명된다.
인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 이하의 수학식 1에 따라 인핸스드 화상 데이터를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00001
여기에서, LI(N), LR(N), 및 LE(N)은 프레임 N의 입력 화상 데이터의 계조, 예측 달성 화상 데이터의 계조, 및 인핸스드 화상 데이터의 계조를 각각 나타낸다. 문자 α는 액정 디스플레이(200)에 특정되는 값을 나타내고 인핸스먼트 계수로 지칭된다.
입력 화상의 제1 프레임에서, 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터는 프레임 메모리(140)에 저장되지 않고, 이 경우에 인핸스드 화상 데이터는 이전에 설정된 프레임 메모리(140)의 값(LR(0)=0), 즉 리셋 값, 제로 또는 제1 프레임의 값(LR(0)=LI(N))을 이용하여 계산될 수 있다.
예를 들면, 프레임 메모리(140)의 리셋 값 0이 이용되는 경우, LR(N-1)=0을 수학식 1에 할당함으로써 얻어지는 αLI(N), 즉 입력 화상 데이터와 인핸스먼트 계수의 곱이 인핸스드 계조로서 계산된다.
또한, 제1 프레임의 값이 이용되는 경우, LR(N-1)=LI(N)을 수학식 1에 할당하여 얻어지는 LI(N), 즉 입력 화상 데이터 자체가 인핸스드 계조로서 계산된다. 이것은 프레임간에 차이가 존재하지 않는 정지 화상이 표시되는 경우와 동일하다.
인핸스먼트 계수 α가 설명된다. 도 2는 인핸스먼트 계수를 계산하는 방법을 예시하는 설명도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 달성 계조와 초기 계조간의 차이가 횡좌표축을 따라 플롯팅되고, 인핸스드 계조와 초기 계조간의 차이가 종좌표축을 따라 플롯팅된다. 최소 자승 에러법(a least squared error method) 등을 이용한 근사에 의해 얻어지는 직선(201)의 기울기 값은 인핸스먼트 계수 α에 대응한다.
즉, 특정 초기 계조가 액정 디스플레이(200)에서 특정 달성 계조로 변경되는 경우, 하나의 프레임 주기 후(일반적으로는, 16.6ms 이후)에 달성 계조로의 변경을 위해 필요한 인핸스드 계조(액정 디스플레이(200)에 실제로 기입되는 계조)가 측정되어, 인핸스먼트 계수 α가 그 관계에 기초하여 계산될 수 있다.
초기 계조는 표시된 프레임(이전 프레임)의 계조이고, 달성 계조, 즉 다음에 표시될 프레임의 계조의 표준 계조로서 기능한다. 또한, 인핸스먼트 계수 α는 이하의 수학식 2에 따라 간단하게 계산된다.
Figure 112006057856528-pat00002
여기에서, τ는 액정 디스플레이(200)의 0 내지 90% 응답 시간을 나타내고, Δt는 하나의 프레임 주기(일반적으로는, 16.7ms)를 나타낸다. 수학식 2의 계산은 액정 디스플레이(200)의 투과율과 시간의 근사 공식인 이하의 수학식 3에 따라 얻어질 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00003
여기에서, T(τ)는 시간 t에서 액정 패널의 투과율(액정 디스플레이(200)의 휘도에 대응함)을 나타내고, 액정 패널의 투과율이 T0에서 T1로 변하는 경우의 시간 응답을 나타낸다.
하나의 프레임 주기 Δt(일반적으로는, 16.7ms) 후에 액정 디스플레이(200)의 계조 L0(투과율로서 T0에 대응함)이 원하는 계조 L1(투과율로서 T(1/60)에 대응함)을 달성할 때 요구되는 인핸스드 계조 LE(투과율로서 T1에 대응함)의 관계가 수학식 3에 적용되는 경우, 이하의 수학식 4가 얻어진다.
Figure 112006057856528-pat00004
인핸스드 계조 LE에 대해 수학식 4가 풀어지는 경우, 수학식 1의 관계가 얻어지고, 인핸스먼트 계수 α가 수학식 2에 대응한다. 인핸스먼트 계수 α가 α'=α-1로 대체되는 경우, 수학식 1은 이하의 수학식 5와 같이 재기입될 수 있다. 그러므로, 인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 수학식 5를 이용하여 인핸스드 계조를 계산하도록 구조화될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00005
인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스먼트가 이때 임계값 프로세스에 따라 적용될지 여부를 결정하기 위해 구조화될 수 있다. 즉, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 이하의 수학식 6에 따라 수학식 1 또는 5에 의해 결정된 인핸스드 계조를 정정한다.
Figure 112006057856528-pat00006
여기에서, Lth는 인핸스먼트가 적용될지 여부를 결정하기 위한 임계값을 나타내고, 프레임 N의 입력 계조와 프레임 N-1의 예측 달성 계조간의 차이의 절대값이 임계값보다 작은 경우, 프레임 N의 입력 계조가 바로 출력된다. 결과적으로, 입력 화상이 많은 노이즈를 포함하는 경우에 노이즈의 인핸스먼트가 방지될 수 있고, 예측 달성 계조의 예측 에러로 인한 인핸스드 계조의 에러가 감소될 수 있다.
입력 화상의 컬러 공간이 3가지 주요 컬러 RGB를 포함하는 경우, 수학식 1은 수학식 7과 같이 표현된다.
Figure 112006057856528-pat00007
여기에서, R, G, B는 화상 데이터의 3가지 주요 컬러의 계조를 나타내고, 첨자는 수학식 1의 것과 동일하다. 유사하게, 수학식 5는 이하의 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure 112006057856528-pat00008
이때, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 수학식 6에 의해 표현된 임계값 프로 세스를 RGB의 계조에 적용하지만, 휘도 성분 Y는 RGB의 계조로부터 계산되며, 임계값 프로세스는 Y에 대해 수행되어, 인핸스먼트가 RGB의 계조에 적용되는지 여부가 결정될 수 있다. 즉, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 이하의 수학식 9와 같은 임계값 프로세스를 실행한다.
Figure 112006057856528-pat00009
여기에서, Yth는 인핸스먼트가 적용되는지 여부를 결정하기 위한 임계값을 나타내고, RI, GI 및 BI로부터 계산된 YI와, RR, GR, 및 BR로부터 계산된 YR간의 차이의 절대값이 Yth보다 작은 경우, 입력 화상 데이터의 RI, GI 및 BI는 그대로 출력된다.
R, G, 및 B를 Y로 변환하기 위한 일부 계수들이 제공되지만, 제1 실시예에서는 이하의 수학식 10에 의해 표현되는 계수가 이용된다. 계수는 이것으로 제한되지 않고, 따라서 RGB 컬러 공간을 YUV 컬러 공간으로 변환하는데 일반적으로 이용되는 모든 계수들이 이용될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00010
수학식 7에서, 컬러 공간은 3가지 주요 컬러 RGB를 포함하지만, 수학식 7에 대해 선형 변환이 수행되는 경우, 컬러 공간은 휘도 및 색차 성분로 구성된 YUV 컬 러 공간으로 대처될 수 있다. 즉, RGB 컬러 공간과 YUV 컬러 공간간의 상호변환은 선형 변환이고, 변환 매트릭스가 M으로 나타나는 경우, 수학식 7의 관계는 이하의 수학식 11과 같이 표현된다.
Figure 112006057856528-pat00011
여기에서, Y, U 및 V는 YUV 컬러 공간의 입력 화상 데이터의 계조를 나타낸다. 변환 매트릭스 M은 다양한 계수들을 취할 수도 있지만, 제1 실시예에서는, 이하의 수학식 12의 계수들이 이용된다. 변환 매트릭스는 이들로 제한되지 않고, 따라서 RGB 컬러 공간을 YUV 컬러 공간으로 변환하는데 일반적으로 이용되는 모든 변환 매트릭스가 이용될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00012
수학식 11에서 2가지 중앙 항에 관한 M과 M-1의 내적이 1이므로, 이하의 수학식 13과 같은 관계가 성립된다.
Figure 112006057856528-pat00013
유사하게, 수학식 8에서, 이하의 수학식 14와 같은 관계가 성립된다.
Figure 112006057856528-pat00014
또한, 휘도 및 색차 성분으로서의 YCbCr 컬러 공간은 YUV 컬러 공간과 유사하게 변환될 수 있다. 또한, 유사한 공식 변환은 RGB 컬러 공간으로부터의 선형 변환이 만들어질 수 있는 다른 컬러 공간에 적용될 수 있다.
제1 실시예에서, YUV 컬러 공간에서 직접 인핸스되는 계조는 YUV 컬러 공간과 같은 컬러 공간으로부터 계산될 수 있고, 이러한 YUV 컬러 공간은 RGB 컬러 공간으로 변환하지 않고서도, PC 상에 저장되고 재생되는 화상 및 디지털 브로드캐스팅의 압축된 화상(MPEG-2, MPEG-4, H.264, 등)에 널리 이용되고, 휘도 및 색차 성분으로 구성된다.
YUV 컬러 공간에서, 수학식 13은 이하의 수학식 15와 같이 단순화될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00015
수학식 15는 입력 화상의 휘도 성분인 Y만이 인핸스되고 색차 성분인 U 및 V는 인핸스되지 않으며 입력 화상 데이터의 계조는 그대로 출력된다는 것을 의미한다. 휘도 성분의 공간 주파수 민감도는, 색차 성분의 공간 주파수 민감도보다 일 반적으로 더 높으므로, 단지 휘도 성분만이 액정 디스플레이(200)의 응답 특성의 개선을 위해 인핸스되는 경우라도, 응답 특성이 비주얼하게 개선된다.
수학식 15가 채용되는 경우, 프레임 메모리(140)에 저장될 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터는 단지 Y이므로, 전체 YUV 컬러 공간이 저장되는 경우보다 메모리 요구조건이 훨씬 감소될 수 있다. 또한, 계산량 및 메모리로의 다수의 액세스 횟수가 감소될 수 있으므로, 처리율(throughput)(처리시간)이 감소될 수 있다. 유사하게, 수학식 14는 이하의 수학식 16과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00016
YUV 컬러 공간에서 임계값 프로세스로 인한 인핸스먼트의 적용 또는 비적용에 대해, YUV의 계조는 수학식 6 또는 유사하게는 수학식 9와 같은 임계값 프로세스가 처리되고, 이들은 이하의 수학식 17에 따라 Y 값에 대해 임계값 프로세스에 의해 처리될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00017
인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 의해 계산된 인핸스드 화상 데이터는 모든 컬러 공간에서 계조의 범위에 대한 한계를 가지고 있다. 일반적으로, 화상 데이터는 8비트로 표현되므로, 데이터의 계조 범위는 0 내지 255이다. 그러나, 상기 언 급된 인핸스드 계조 계산이 수행되는 경우, 인핸스드 계조는 종종 계조 및 인핸스먼트 계수의 값에 따라 0보다 작게 되거나 255를 초과한다. 이 경우에, 이하의 수학식 18로 표현된 바와 같이, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스드 계조에 대해 포화 프로세스를 실행해야 한다.
Figure 112006057856528-pat00018
이것은 RGB 컬러 공간 및 YUV 컬러 공간에 동일하게 유효하다. 인핸스드 계조 정정 유닛(121)에 의해 포화 프로세스가 처리되는 인핸스드 계조 LE'는 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터로서 액정 디스플레이(200)에 출력된다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)에 의한 예측 달성 계조 계산 프로세스는 이하에 상세하게 설명된다. 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 이하의 수학식 19에 따라 예측 달성 계조를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00019
여기에서, β는 정정 계수로서 지칭되는 값을 나타낸다. 정정 계수 β 및 인핸스먼트 계수 α는 이하의 수학식 20에 의해 표현된 관계를 성립하는 것이 바람직하다.
Figure 112006057856528-pat00020
수학식 20은 이하의 관계에 의해 도출될 수 있다. 우선, 액정 디스플레이(200)의 응답 특성은 수학식 1 및 4에 따라 이하의 수학식 21과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00021
프레임 N-1의 예측 달성 계조가 프레임 N의 입력 계조로 변화될 때 수학식 1에 의해 얻어진 인핸스드 계조가 기입되는 경우에, 수학식 21은 이하의 수학식 22로 재기입될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00022
그러나, 실제로는, 인핸스드 계조가 수학식 18에 따라 LE'로 정정되므로, 프레임 N의 입력 계조를 달성할 수 없고, 프레임 N의 실제 달성 계조가 프레임 N의 예측 달성 계조 LR(N)으로 간주되는 경우에, 수학식 22는 이하의 수학식 23으로 재기입될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00023
수학식 23이 LR(N)에 대해 풀어지는 경우, 이하의 수학식 24가 얻어진다.
Figure 112006057856528-pat00024
수학식 24 및 19에 따르면, 수학식 20의 관계가 도출된다. 그러나, 수학식 20의 관계는 엄격하게 성립될 필요는 없고, 정정 계수는 인핸스먼트 계수의 역수에 근접한 값이 될 수 있다. 또한, α'=α-1인 경우에 프레임 N의 예측 달성 계조 LR(N)은 이하의 수학식 25에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00025
이 경우에, 정정 계수 β 및 α'는 수학식 26에 의해 표현된 관계를 성립한다.
Figure 112006057856528-pat00026
입력 화상이 RGB 컬러 공간의 주요 3가지 컬러를 가지는 경우, 인핸스드 계조 계산 프로세스와 유사하게, 수학식 19는 이하의 수학식 27과 같이 표현된다.
Figure 112006057856528-pat00027
또한, 입력 화상이 YUV 컬러 공간의 휘도 및 색차 성분으로 구성되는 경우에도, 유사하게 수학식 19는 이하의 수학식 28과 같이 표현된다.
Figure 112006057856528-pat00028
정정 계수 β는 모든 컬러 공간에서 수학식 20 또는 26을 만족하는 것이 바람직하다. 인핸스드 계조가 수학식 15와 같이 YUV 컬러 공간에서 휘도 성분만을 이용함으로써 계산되는 경우, 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 이하의 수학식 29와 같이 휘도 성분만을 처리하도록 유사하게 구조화될 수 있다.
Figure 112006057856528-pat00029
프레임 N의 예측 달성 화상 데이터는 프레임 N의 인핸스드 화상 데이터 및 프레임 N-1의 예측 달성 화상 데이터를 이용하여 계산되고, 계산된 예측 달성 화상 데이터는 프레임 메모리(140)에 입력되며, 프레임 메모리(140)의 데이터는 이들을 다음 프로세스에서 참조하도록 업데이트된다.
그러한 구조를 가지는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리가 이하에 설명된다. 도 3은 제1 실시예의 화상 처리의 전체 플로우를 예시하는 플로우차트이다.
인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 입력 화상 데이터를 획득한다(단계 S301). 인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 입력 화상 데이터 및 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터에 기초하여 인핸스드 화상 데이터를 계산한다(단계 S302).
구체적으로는, 입력 화상 데이터는 수학식 1에서 LI(N)으로 대체되고, 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터는 LR(N-1)로 대체되며, LE(N)은 인핸스드 화상 데이터로서 계산된다.
인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스드 화상 데이터가 소정 범위에서 벗어나 있는지 여부를 결정한다(단계 S303). 인핸스드 화상 데이터가 범위에서 벗어나 있는 경우(단계 S303에서, 예), 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스드 화상 데이터를 소정 범위내의 값으로 정정한다(단계 S304).
더 구체적으로는, 계산된 인핸스드 화상 데이터가 소정 범위내에서 최소값(예를 들면, 0)보다 작은 값을 가지는 경우, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 수학식 18에 의해 표현된 바와 같이 인핸스드 화상 데이터를 0으로 정정한다. 계산된 인핸스드 화상 데이터가 소정 범위내에서 최대값(예를 들면, 255)보다 큰 값을 가지는 경우, 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 인핸스드 화상 데이터를 255로 정정한다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 계산된 인핸스드 화상 데이터 및 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터에 기초하여 다음 프레임의 예측 달성 화상 데이터를 계산한다(단계 S305).
구체적으로는, 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 인핸스드 계조 정정 유닛(121)에 의해 정정된 인핸스드 화상 데이터를 수학식 19에서 LE'(N)으로 대체하고, 예측 달성 화상 데이터로서 LR(N)을 계산하기 위해 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터를 LR(N-1)으로 대체한다.
인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 정정된 인핸스드 화상 데이터를 액정 디스플레이(200)에 출력하고(단계 S306), 화상 처리를 종료한다. 예측 달성 화상 데이터를 계산하기 위한 프로세스 및 데이터를 액정 디스플레이(200)에 출력하기 위한 프로세스는 서로 독립적이므로, 단계 S305 및 단계 S306은 서로 교환되거나 동시에 실행될 수도 있다.
제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)의 화상 처리의 특정 예가 이하에 설명된다. 그 인핸스먼트 계수 α가 1.42인 액정 디스플레이(200) 상에 0 계조가 프레임 0까지 표시되는 경우, 255 계조가 프레임 1에서 표시되는 경우, 및 80 계조가 프레임 2에 표시되는 경우가 고려된다. 프레임 0에서 프레임 1로의 변경시, 프레임 0(프레임 N-1)의 예측 달성 계조가 0이고 프레임 1(프레임 N)의 입력 계조가 255이므로, 인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 이하의 수학식 30의 계산에 따라 수학식 1을 이용함으로써 인핸스드 계조를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00030
그러나, 화상 데이터는 8비트만, 즉 255 계조만을 가지고 있으므로, 인핸스 드 계조 정정 유닛(121)은 수학식 18에 따라 인핸스드 계조를 정정하고, 인핸스드 계조가 255 계조로 포화된 후, 결과적인 화상 데이터가 액정 디스플레이(200)에 표시된다. 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 수학식 31과 같이 수학식 19에 따라 프레임 1(프레임 N)의 인핸스드 계조 255 및 프레임 0(프레임 N-1)의 예측 달성 계조 0을 이용하여 프레임 1(프레임 N)의 예측 달성 계조를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00031
수학식 20의 관계는 여기에서 정정 계수로서 이용된다. 수학식 31의 결과는, 프레임 1의 입력 계조 255가 프레임 1의 예측 달성 계조 180과 다르다, 즉 액정 디스플레이(200)의 응답이 프레임 1의 1 프레임 주기에 완료되지 않는다는 것을 보여주고 있다.
프레임 1(프레임 N-1)의 예측 달성 계조가 180 계조이고 프레임 2(프레임 N)의 입력 계조가 다음 프레임에서 80 계조이므로, 인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 이하의 수학식 32의 계산에 따라 수학식 1을 이용하여 인핸스드 계조를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00032
계산된 인핸스드 계조가 액정 디스플레이(200) 상에 표시된다. 예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 이하의 수학식 33과 같이 수학식 19에 의해, 프레임 2(프레임 N)의 인핸스드 계조 38 및 프레임 1(프레임 N-1)의 예측 달성 계조 180을 이용 하여 프레임 2(프레임 N)의 예측 달성 계조를 계산한다.
Figure 112006057856528-pat00033
수학식 33의 결과는, 프레임 2의 입력 계조가 프레임 2의 예측 달성 계조와 동일하다, 즉 액정 디스플레이(200)의 응답이 프레임 1에 대한 하나의 프레임 주기 동안에 완료된다는 것을 보여주고 있다.
한편, 종래 기술과 같이, 액정 디스플레이(200)의 응답이 프레임 1의 예측 달성 계조 180의 이용없이 완료된다는 가정에 기초하여, 프레임 2의 인핸스드 계조가 프레임 1의 입력 계조 255를 이용하여 계산되는 경우, 계산은 이하의 수학식 34와 같이 수행된다.
Figure 112006057856528-pat00034
도 4는 액정 디스플레이(200)의 응답 파형의 하나의 예를 예시하는 설명도이다. 도 4에서, 파형(401)은 예측 달성 계조가 이용되는 경우에 관찰되는 응답 파형을 도시하고 있고, 파형(402)은 예측 달성 계조가 이용되지 않는 경우에 관찰되는 응답 파형을 도시하고 있다.
예측 달성 계조가 종래 기술과 같이 이용되지 않는 경우, 액정 디스플레이(200)가 프레임 1에 대해 계조 255를 달성하지 않더라도, 액정 디스플레이(200)는 계조 255를 달성한 것으로 가정되고, 프레임 2의 인핸스드 계조인 계조 7이 얻 어지고 액정 디스플레이(200)에 표시된다. 이 때문에, 계조는 과도하게 인핸스드되고, 따라서 도 4에서 파형(402)에 도시된 바와 같이 응답 파형에서 언더슈트(undershoot)가 발생된다.
한편, 예측 달성 계조가 제1 실시예와 같이 이용되는 경우, 프레임 2의 인핸스드 계조인 38 계조는 액정 디스플레이(200)에 표시되기 위해 프레임 1의 실제 달성 계조인 180 계조를 이용하여 얻어진다. 이 때문에, 80 계조는 도 4의 파형(401)에 도시된 바와 같이 프레임 1에 대해 하나의 프레임 주기에 달성된다.
제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)는 이전 프레임의 예측 달성 계조를 계산하고, 계산된 예측 달성 계조 및 입력 계조에 기초하여 인핸스드 계조를 계산함으로써, 계산된 인핸스드 계조를 액정 디스플레이 디바이스에 출력한다. 이 때문에, 비교적 간단한 동작이 사용자에게 명확한 화상을 제공할 수 있고, 액정 디스플레이 디바이스의 느린 응답 속도로 인한 동화상의 번짐 및 응답 파형의 왜곡으로 인한 화질 열화가 발생하지 않는다.
제2 실시예에 따른 화상 처리 장치는, 예측 달성 계조와 입력 계조 간의 차이의 절대값이 소정값보다 작은 경우에 입력 계조의 값을 예측 달성 계조로서 이용한다.
도 5는 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치(500)의 구조를 예시하는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 화상 처리 장치(500)는 인핸스드 계조 계산 유닛(120), 인핸스드 계조 정정 유닛(121), 예측 달성 계조 계산 유닛(130), 예측 달성 계조 정정 유닛(531), 및 프레임 메모리(140)를 구비하고 있다.
제2 실시예는 예측 달성 계조 정정 유닛(531)이 추가된다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 구조의 다른 부분 및 기능은 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)의 구조를 예시하는 블록도인 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)의 것들과 유사하므로, 이들은 유사한 참조번호로 표시되고 그 설명은 반복되지 않는다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)에 의해 계산된 예측 달성 화상 데이터의 값과 입력 화상 데이터의 값 간의 차이의 절대값이 소정 임계값보다 작은 경우, 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 예측 달성 화상 데이터의 값을 입력 화상 데이터의 값으로 정정한다.
더 구체적으로는, 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 이하의 수학식 35에 의해 표현된 임계값 프로세스에 따라 예측 달성 계조를 입력 계조로 정정한다.
Figure 112006057856528-pat00035
여기에서, Lth2는 예측 달성 계조가 입력 계조로 정정되어 있는지 여부를 결정하기 위한 임계값을 나타낸다. 즉, 프레임 N의 입력 계조와 프레임 N-1의 예측 달성 계조간의 차이의 절대값이 소정 임계값 Lth2보다 작은 경우, 프레임 N의 예측 달성 계조는 프레임 N의 입력 계조로 정정된다. 결과적으로, 프레임 N의 입력 계조와 프레임 N-1의 예측 달성 계조간의 차이가 충분히 작게 된 경우, 예측 달성 계조가 입력 계조로 정정되어, 예측 달성 계조의 에러가 리셋되고 에러가 프레임 사 이에서 전파되는 것을 방지할 수 있다.
또한, RGB 컬러 공간의 경우에, 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 RGB의 각 계조에 대해 수학식 35에 의해 표현된 임계값 프로세스를 실행하거나, 이하의 수학식 36과 같은 임계값 프로세스를 실행하도록 RGB의 계조에 기초하여 Y를 얻을 수도 있다.
Figure 112006057856528-pat00036
여기에서, Yth2는 예측 달성 계조가 입력 계조로 정정되어야 하는지 여부를 결정하기 위한 임계값을 나타낸다.
YUV 컬러 공간의 경우에, 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 임계값 프로세스를 실행하기 위해, Y, U 및 V에 대해 임계값 프로세스를 실행하거나, 이하의 수학식 37에 의해 표현된 바와 같이 단지 Y값만을 비교할 수도 있다.
Figure 112006057856528-pat00037
그러한 구조를 가지는 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치(500)에 의한 화상 처리는 이하에 설명된다. 도 6은 제2 실시예에 따른 화상 처리의 전체 플로우를 예시하는 플로우 차트이다.
단계 S601 내지 단계 S605의 인핸스드 계조 계산 및 정정 프로세스는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치(100)의 단계 S301 내지 S305와 동일하므로, 그 설명은 반복하지 않는다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)은 단계 S605에서 예측 달성 화상 데이터를 계산한 후, 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 입력 화상 데이터와 이전 프레임의 예측 달성 화상 데이터간의 절대차가 소정 임계값보다 작은지 여부를 결정한다(단계 S606).
절대차가 임계값보다 작은 것으로 결정된 경우(단계 S606에서, 예), 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 입력 화상 데이터를 다음 프레임의 예측 달성 화상 데이터로서 설정한다(단계 S607). 더 구체적으로는, 수학식 35에 의해 표현된 바와 같이, LI(N)과 LR(N-1)간의 절대차가 계산되고, 계산된 값이 소정 임계값 Lth2보다 작은 경우, LI(N)은 예측 달성 화상 데이터 LR(N)으로 대체된다.
예측 달성 화상 데이터가 정정되거나, 절대차가 소정 임계값보다 작지 않다고 결정된 후(단계 S606에서, 아니오), 인핸스드 계조 정정 유닛(121)은 정정된 인핸스드 화상 데이터를 액정 디스플레이(200)에 출력하고(단계 S608), 화상 처리가 종료된다.
예측 달성 계조와 입력 계조간의 절대차가 소정값보다 작은 경우, 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치(500)는 입력 계조의 값을 예측 달성 계조로서 이용한다. 결과적으로, 예측 달성 계조를 계산할 때의 에러는 제거되고, 에러가 프레임들 사 이에 전파되는 것이 방지될 수 있다.
제3 실시예에 따른 화상 처리 장치는 입력 압축된 동화상을 디코딩하고, 디코딩된 화상 데이터에 대한 예측 달성 계조 및 인핸스드 계조를 계산하며, 인핸스드 계조의 컬러 공간을, 계조를 출력하도록 액정 디스플레이 디바이스에 의해 표시될 수 있는 포맷으로 변환한다. 즉, 제3 실시예는 본 발명이 보통의 PC에 적용되는 구조의 하나의 예를 지칭하고, 일반적으로 PC 상에서 처리되는 압축된 동화상은 액정 디스플레이 디바이스에 출력되도록 처리된다.
도 7은 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치(700)의 구조를 예시하는 블록도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 화상 처리 장치(700)는 인핸스드 계조 계산 유닛(120), 인핸스드 계조 정정 유닛(121), 예측 달성 계조 계산 유닛(130), 예측 달성 계조 정정 유닛(531), 프레임 메모리(140), 디코더 유닛(710), 및 컬러 공간 변환 유닛(750)을 구비하고 있다.
제3 실시예는, 디코더 유닛(710) 및 컬러 공간 변환 유닛(750)이 추가된다는 점에서 제2 실시예와 다르다. 구조 및 기능의 다른 부분은 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치(500)의 구조를 예시하는 블록도인 도 5에 도시된 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치(500)의 것들과 유사하므로, 이들을 유사한 참조번호로 나타나고, 그 설명은 반복되지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예는 디코더 유닛(710), 인핸스드 계조 계산 유닛(120), 인핸스드 계조 정정 유닛(121), 예측 달성 계조 계산 유닛(130), 및 예측 달성 계조 정정 유닛(531)을 포함하는 소프트웨어 섹션, 및 프레임 메모 리(140) 및 컬러 공간 변환 유닛(750)을 포함하는 하드웨어 섹션으로 구성된다.
디코더 유닛(710)은 입력 압축된 화상 데이터(압축된 동화상)를 디코딩하고 디코딩된 입력 화상 데이터를 인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 출력하는 소프트웨어 디코더이다.
일반적으로 PC 상에서 처리되는 동화상은 MPEG-2, MPEG-4 및 H.264와 같은 압축된 동화상을 포함한다. 이들 압축된 동화상은 디코더 유닛(710)에 의해 디코딩된다. 이들 압축된 동화상은 일반적으로 휘도 및 색차로 구성된 YUV 포맷을 가지고 있으므로, 디코더 유닛(710)에 의해 얻어진 디코딩된 결과는 YUV 포맷을 가지는 화상 데이터이다.
제3 실시예에서, 압축된 화상이 입력된다. 예를 들면, PC 상에서 TV 튜너 등에 의해 수신되는 화상 데이터가 입력되거나, 캡쳐 보드에 의해 캡쳐되는 화상 데이터가 입력된다. 여기에서, 디코더 유닛(710)은 복합 화상 신호로부터 화상 데이터를 취하는 튜너 유닛 또는 입력 화상 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛으로서 기능한다. 양쪽의 경우에, PC 상에서 처리되는 입력 화상 데이터는 일반적으로 YUV 포맷을 가지고 있다. 따라서, 디코더 유닛(710)에 의해 디코딩되는 입력 화상 데이터는 YUV 포맷으로 인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 출력된다.
인핸스드 계조 계산 유닛(120)은 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, YUV 포맷을 가지는 입력 화상 데이터를 RGB 컬러 공간으로 변환하지 않고 YUV 컬러 공간에서 직접 인핸스드되는 인핸스드 계조를 계산한다. 인핸스드 계조 계산 유닛(120)에 의해 계산되고 인핸스드 계조 정정 유닛(121)에 의해 정정되는 인핸스드 계조는 예측 달성 계조 계산 유닛(130) 및 컬러 공간 변환 유닛(750)에 입력된다.
예측 달성 계조 계산 유닛(130)의 동작은 제1 및 제2 실시예와 유사하고, 예측 달성 계조 계산 유닛(130)에 의해 계산된 예측 달성 계조는 프레임 메모리(140)에 입력된다. 프레임 메모리(140)는 PC의 비디오 카드 상에 장착된 비디오 메모리를 이용할 수 있다.
컬러 공간 변환 유닛(750)은 YUV 포맷을 가지는 화상 데이터를 RGB 포맷을 가지는 화상 데이터로 변환한다. 컬러 공간 변환 유닛(750)은 일반적으로 PC의 비디오 카드 상의 그래픽 처리 유닛(GPU)에 통합되고, 하드웨어에 의해 고속으로 컬러 공간을 변환한다. 액정 디스플레이(200)는 RGB 포맷을 가지는 화상 데이터를 표시하도록 설계되므로, PC에 의해 처리되는 YUV 포맷을 가지는 화상 데이터는 액정 디스플레이(200)에 출력되도록 컬러 공간 변환 유닛(750)에 의해 RGB 포맷을 가지는 화상 데이터로 변환된다. 액정 디스플레이(200)는 RGB 포맷을 가지는 인핸스드 화상 데이터를 표시한다.
인핸스드 화상 데이터는 PC 상에서 운영되는 윈도우 시스템에 의해 할당된 스크린 상의 표시 영역인 화상 재생 윈도우에서 합성되고, 합성 이후의 전체 스크린 상의 화상 데이터는 액정 디스플레이(200) 상에서 표시되도록 GPU에서 컬러 공간 변환 유닛(750)에 의해 RGB 포맷을 가지는 화상 데이터로 변환된다. 즉, 인핸스드 계조 계산 프로세스는 화상 재생 윈도우 상에서만 선택적으로 실행될 수 있다.
상기 구조에서, PC의 구조에 일반적으로 포함되지 않는 부분들은 인핸스드 계조 계산 유닛(120) 및 예측 달성 계조 계산 유닛(130)뿐이고, 이들은 제1 실시예에 설명된 바와 같이 매우 간단한 동작만을 수행하므로, 이들은 소프트웨어에 의해 충분히 높은 속도(실시간으로)로 동작된다. 즉, PC 상에서 재생되는 동화상의 화질이 PC의 하드웨어 구조를 변경하지 않고서도 개선될 수 있다.
제3 실시예에서, 디코더 유닛(710), 인핸스드 계조 계산 유닛(120), 인핸스드 계조 정정 유닛(121), 예측 달성 계조 계산 유닛(130), 및 예측 달성 계조 정정 유닛(531)은 소프트웨어로 구성되지만, 이들 일부 또는 모두는 하드웨어로 구성될 수도 있다.
제3 실시예에 따른 화상 처리 장치(700)에서, 통상의 PC를 이용하는 구조에서도, 액정 디스플레이 디바이스의 느린 응답 속도로 인한 동화상의 번짐 및 응답 파형의 왜곡으로 인한 화질의 열화는 비교적 간단한 동작에 의해 감소되므로, 액정 디스플레이 디바이스 상에 표시될 동화상의 화질이 개선될 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치는 중앙 처리 유닛(CPU)과 같은 제어 유닛, 판독 전용 메모리(ROM) 또는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 저장 디바이스, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 컴팩트 디스크(CD) 드라이브 디바이스와 같은 외부 저장 디바이스, 및 키보드 또는 마우스와 같은 입력 디바이스를 구비하는 통상의 컴퓨터를 활용하는 하드웨어 구조가 될 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 실행되는 화상 처리 프로그램은 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크 레코더블(CD-R), 및 DVD와 같이, 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체에 프 로그램이 기록되는 방식으로 제공되고, 이들은 인스톨가능한 포맷 또는 실행가능한 포맷을 가지는 파일이다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 실행되는 화상 처리 프로그램은 인터넷과 같은 네트워크에 접속된 컴퓨터 상에 저장되고, 네트워크를 통해 다운로딩되어 제공된다. 또한, 제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 실행되는 화상 처리 프로그램은 인터넷과 같은 네트워크를 통해 제공되거나 분배될 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 프로그램은 ROM 등에 미리 통합되어 제공된다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 실행되는 화상 처리 프로그램은 상기 언급된 각 유닛(인핸스드 계조 계산 유닛, 인핸스드 계조 정정 유닛, 예측 달성 계조 계산 유닛, 예측 달성 계조 정정 유닛, 및 디코더 유닛)을 포함하는 모듈로 구조화된다. 실제 하드웨어인 CPU(프로세서)는 저장 매체로부터 화상 처리 프로그램을 판독하여 이들을 실행한다. 결과적으로, 각 유닛은 주 저장 디바이스 상에 로딩되고, 주 저장 디바이스 상에서 생성된다.
본 기술분야의 숙련자들에게는 추가 장점 및 변형이 용이하게 발생할 것이다. 그러므로, 더 넓은 양태의 발명은 특정 세부사항 및 여기에 도시되고 설명된 대표적인 실시예들로 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 그 등가에 의해 정의된 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범주에서 벗어나지 않고서도 다양한 변형이 가해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 비교적 간단한 계산에 의해 액정 디스플레이 디바이스 상에 표시되는 동화상의 응답 파형의 왜곡을 감소시키고 화질을 개선시킬 수 있다.

Claims (27)

  1. 액정 디스플레이 디바이스를 위한 화상 처리 방법으로서,
    예측 달성 계조(predicted attainment gradation)와 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하는 단계 - 상기 예측 달성 계조는 각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값이고, 상기 예측 달성 계조는 상기 예측 달성 계조를 저장하는 저장 유닛에 저장되며, 상기 입력 계조는 상기 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조임 -;
    상기 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수(enhancement coefficient)로 승산하는 단계;
    상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 상기 제1 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조(enhanced gradation)를 계산하는 단계;
    상기 인핸스드 계조와 상기 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하는 단계;
    상기 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하는 단계; 및
    상기 정정 계수에 의해 승산된 제2 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합에 기초하여 상기 저장 유닛에 저장된 상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 단계
    를 포함하는 화상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조를 상기 인핸스먼트 계수로 승산하는 단계는, 상기 인핸스먼트 계수로부터 1을 빼어 얻어진 계수에 의해 상기 제1 차이 계조를 승산하는 것을 포함하고,
    상기 인핸스드 계조를 계산하는 단계는, 상기 인핸스먼트 계수에서 1을 빼어 얻어진 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 상기 입력 계조의 합을 상기 인핸스드 계조로서 계산하는 것을 포함하는 화상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수의 역에 대응하는 화상 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수에 1을 더하여 얻어진 값의 역에 대응하는 화상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조가 소정 범위에서 벗어난 값을 가지는 경우에 상기 인핸스드 계조를 소정 범위내의 값으로 정정하는 단계
    를 더 포함하는 화상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인핸스드 계조를 정정하는 단계는, 상기 제1 차이 계 조의 절대값이 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 인핸스드 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 것을 포함하는 화상 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조의 절대값이 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 예측 달성 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 단계
    를 더 포함하는 화상 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 예측 달성 계조, 상기 입력 계조, 상기 제1 차이 계조, 상기 인핸스드 계조, 및 상기 제2 차이 계조 각각은 휘도 정보의 성분 및 색차 정보의 성분을 포함하는 화상 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조를 정정하는 단계는, 상기 제1 차이 계조에 포함된 휘도 정보가 소정 임계값보다 작은 경우에 상기 인핸스드 계조를 상기 입력 계조 값으로 정정하는 것을 포함하는 화상 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조에 포함된 휘도 정보가 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 예측 달성 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 단계
    를 더 포함하는 화상 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조를 계산하는 단계는, 상기 제1 차이 계조를, 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보와 상기 입력 계조의 휘도 정보간의 차이로서 계산하는 것을 포함하고,
    상기 인핸스드 계조를 계산하는 단계는, 상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 상기 제1 차이 계조의 휘도 정보와 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보의 합인 휘도 정보, 및 상기 입력 계조의 색차 정보를 포함하는 인핸스드 계조를 계산하는 것을 포함하며,
    상기 제2 차이 계조를 계산하는 단계는, 상기 제2 차이 계조를, 상기 인핸스드 계조의 휘도 정보와 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보간의 차이로서 계산하는 것을 포함하고,
    상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 단계는, 상기 정정 계수에 의해 승산된 상기 제2 차이 계조의 휘도 정보와 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보의 합에 기초하여, 상기 저장 유닛에 저장된 상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 것을 포함하는 화상 처리 방법.
  12. 액정 디스플레이 디바이스를 위한 화상 처리 장치로서,
    각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값인 예측 달성 계조를 저장하는 예측 달성 계조 저장 유닛;
    상기 예측 달성 계조와, 상기 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조인 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하고, 상기 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수로 승산하며, 상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 상기 제1 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조를 계산하는 인핸스드 계조 계산 유닛; 및
    상기 인핸스드 계조와 상기 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하고, 상기 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하며, 상기 정정 계수에 의해 승산된 상기 제2 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합에 기초하여 상기 저장 유닛에 저장된 상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 예측 달성 계조 계산 유닛
    을 포함하는 화상 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조 계산 유닛은 상기 인핸스먼트 계수로부터 1을 빼어 얻어진 계수에 의해 상기 제1 차이 계조를 승산하고, 상기 인핸스먼트 계수에서 1을 빼어 얻어진 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 상기 입력 계조의 합을 상기 인핸스드 계조로서 계산하는 화상 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수의 역에 대응하는 화상 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수에 1을 더하여 얻어진 값의 역에 대응하는 화상 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조가 소정 범위에서 벗어난 값을 가지는 경우에 상기 인핸스드 계조를 소정 범위내의 값으로 정정하는 인핸스드 계조 정정 유닛
    을 더 포함하는 화상 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 인핸스드 계조 정정 유닛은 상기 제1 차이 계조의 절대값이 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 인핸스드 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 화상 처리 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조의 절대값이 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 예측 달성 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 예측 달성 계조 정정 유닛을 더 포함하는 화상 처리 장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 예측 달성 계조, 상기 입력 계조, 상기 제1 차이 계 조, 상기 인핸스드 계조, 및 상기 제2 차이 계조 각각은 휘도 정보의 성분 및 색차 정보의 성분을 포함하는 화상 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조 정정 유닛은, 상기 제1 차이 계조에 포함된 휘도 정보가 소정 임계값보다 작은 경우에 상기 인핸스드 계조를 상기 입력 계조 값으로 정정하는 화상 처리 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조에 포함된 휘도 정보가 소정 임계값보다 작은 경우에, 상기 예측 달성 계조를 상기 입력 계조의 값으로 정정하는 예측 달성 계조 정정 유닛
    을 더 포함하는 화상 처리 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조 계산 유닛은,
    상기 제1 차이 계조를, 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보와 상기 입력 계조의 휘도 정보간의 차이로서 계산하고,
    계산 결과로서 얻어진 상기 제1 차이 계조를 상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산하고,
    상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 상기 제1 차이 계조의 휘도 정보와 상 기 예측 달성 계조의 휘도 정보의 합인 휘도 정보, 및 상기 입력 계조의 색차 정보를 포함하는 인핸스드 계조를 계산하며,
    상기 예측 달성 계조 계산 유닛은,
    상기 제2 차이 계조를, 상기 인핸스드 계조의 휘도 정보와 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보간의 차이로서 계산하고,
    계산 결과로서 얻어진 상기 제2 차이 계조를 상기 정정 계수에 의해 승산하며,
    상기 정정 계수에 의해 승산된 상기 제2 차이 계조의 휘도 정보와 상기 예측 달성 계조의 휘도 정보의 합에 기초하여, 상기 예측 달성 계조 저장 유닛에 저장된 상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는
    화상 처리 장치.
  23. 액정 디스플레이 디바이스에 표시될 동화상의 화상 처리의 실행을 위한 프로그래밍된 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서, 상기 명령은 컴퓨터에 의해 실행되는 경우에,
    상기 컴퓨터로 하여금,
    예측 달성 계조와 입력 계조간의 차이인 제1 차이 계조를 계산하는 단계 - 상기 예측 달성 계조는 각 화소가 제1 프레임을 표시하도록 구동된 후에 액정 디스플레이의 각 화소가 하나의 프레임 주기 이후에 달성하는 계조의 예측 값이고, 상기 예측 달성 계조는 상기 예측 달성 계조를 저장하는 저장 유닛에 저장되며, 상기 입력 계조는 상기 제1 프레임 이후에 표시되는 제2 프레임의 계조임 -;
    상기 제1 차이 계조를 인핸스먼트 계수로 승산하는 단계;
    상기 인핸스먼트 계수에 의해 승산된 상기 제1 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합인 인핸스드 계조를 계산하는 단계;
    상기 인핸스드 계조와 상기 예측 달성 계조간의 차이인 제2 차이 계조를 계산하는 단계;
    상기 제2 차이 계조를 정정 계수로 승산하는 단계; 및
    상기 정정 계수에 의해 승산된 제2 차이 계조와 상기 예측 달성 계조의 합에 기초하여 상기 저장 유닛에 저장된 상기 예측 달성 계조의 값을 업데이트하는 단계
    를 수행하도록 야기하는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 차이 계조를 상기 인핸스먼트 계수로 승산하는 단계는, 상기 인핸스먼트 계수로부터 1을 빼어 얻어진 계수에 의해 상기 제1 차이 계조를 승산하는 것을 포함하고,
    상기 인핸스드 계조를 계산하는 단계는, 상기 인핸스먼트 계수에서 1을 빼어 어 얻어진 계수에 의해 승산된 제1 차이 계조와 상기 입력 계조의 합을 상기 인핸스드 계조로서 계산하는 것을 포함하는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  25. 제23항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수의 역에 대응하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  26. 제24항에 있어서, 상기 정정 계수는 상기 인핸스먼트 계수에 1을 더하여 얻어진 값의 역에 대응하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 인핸스드 계조가 소정 범위에서 벗어난 값을 가지는 경우에 상기 인핸스드 계조를 소정 범위내의 값으로 정정하는 단계
    를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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