KR101096908B1 - 최소 노이즈를 갖는 픽셀 시프트 디스플레이 - Google Patents

최소 노이즈를 갖는 픽셀 시프트 디스플레이 Download PDF

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Abstract

프레임 픽셀의 대응하는 연속적인 세트를 포함하는 연속적인 프레임이 디지털 표시 디바이스상에 표시되는 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 필터 및 방법을 제공한다. 연속적인 프레임의 픽셀을 필터링하여 각 픽셀은 정수부 및 소수부로 구성되는 세기 값을 갖는다. 제1 프레임의 적어도 하나의 픽셀을 제2 프레임의 적어도 하나의 픽셀과 그룹화하여 제2 프레임의 픽셀을 제1 프레임의 픽셀에 공간적으로 인접하게 배치한다. 제1 및 제2 프레임 픽셀 세기 값의 소수부를 조합한다. 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀의 휘도를 그 조합된 소수부에 따라 제어한다.
프레임, 픽셀, 노이즈, 필터, 정수부, 소수부

Description

최소 노이즈를 갖는 픽셀 시프트 디스플레이{PIXEL SHIFT DISPLAY WITH MINIMAL NOSIE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2004년 5월 6일자로 출원된 미국 가출원번호 제60/568,496호 및 2004년 5월 6일자로 출원된 미국 가출원번호 제60/568,657호에 대해 U.S.C.119(e)하의 우선권을 주장하고, 둘 다의 내용은 본 명세서에 포함한다.
본 발명은 펄스 폭 변조형 디스플레이에서 노이즈를 최소화하기 위한 기법에 관한 것이다.
현재, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로서 알려진 일종의 반도체 디바이스를 활용하는 텔레비전 프로젝션 시스템이 존재한다. DMD는 텍사스 인스트루먼트 코포레이션의 상표이다. DMD 디바이스를 이용하여 표시된 이미지의 해상도를 증가시키기 위한 기법은 소위 "스무드 픽셀(smooth pixel)" 또는 "픽셀 시프팅" 기법을 포함한다. 스무드 픽셀 기법에 따르면, 제1 인터벌 동안, DMD 엘리먼트로부터 반사되는 광은 한 위치에서 픽셀들의 약 절반의 표시 효과를 발휘할 수 있는 워블 미러 에 충돌한다. 제2 인터벌 동안, 워블 미러는 다른 위치에 피벗하여, 픽셀들의 나머지 절반의 표시 효과를 발휘한다.
픽셀 시프팅을 실행하는 것 외에, 픽셀 시프팅 기법을 이용하는 DMD는 통상적으로 에러 확산을 또한 수행한다. 노이즈를 줄이려고 노력하였음에도, 픽셀 시프팅 기법과 현존하는 에러 확산기 및 현존하는 에러 확산 기법의 조합은 때때로 과도한 양의 에러 확산 노이즈를 표시한다.
그러므로 그러한 에러 확산 노이즈를 줄이는 기법이 필요하다.
대응하는 연속적인 세트의 프레임 픽셀을 포함하는 연속적인 프레임이 디지털 표시 디바이스상에 표시되는 디스플레이에서 노이즈를 감소하기 위한 필터 및 방법이 제공된다. 연속적인 프레임의 픽셀이 필터링되어, 각 픽셀은 정수부 및 소수부로 구성된 세기 값을 갖는다. 제1 프레임의 적어도 하나의 픽셀은 제2 프레임의 적어도 하나의 픽셀과 그룹화되어, 제2 프레임의 픽셀은 제1 프레임의 픽셀에 공간적으로 인접하여 놓인다. 제1 및 제2 프레임 픽셀 세기 값의 소수부가 조합된다. 상기 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀의 휘도는 그 조합된 소수부에 따라 제어된다.
도 1은 본 발명의 실시예를 구현하는 데 적합한 예시적인 표시 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 도 1의 시스템의 컬러 휠 부분을 도시한다.
도 3은 픽셀 시프트를 예시하는 도 1의 표시 시스템에서 DMD 이미저 내의 도 1의 시스템의 픽셀 어레이 부분을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에러 확산을 구현하는 데 적합한 픽셀 필터를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나 이상의 프레임에 걸쳐 구현하는 데 적합한 픽셀을 도시하는 기본 블록도이다.
전형적인 DMD는 직사각형 어레이로 배열된 개별로 이동가능한 복수의 마이크로미러를 포함한다. 각 마이크로미러는, 비트를 래치하는 대응 드라이버 셀의 제어하에 대략 제한된 아크(arc), 통상적으로 10°∼ 12°정도를 피벗한다. 이전에 래치된 "1" 비트의 인가 시, 드라이버 셀은 관련 마이크로미러를 제1 위치로 피벗하게 한다. 반대로, 이전에 래치된 "0" 비트를 드라이버 셀에 인가하면, 드라이버 셀은 관련 마이크로미러를 제2 위치로 피벗하게 한다. 광원과 프로젝션 렌즈 사이에 DMD를 적절하게 배치함으로써, DMD 디바이스의 각 개별 마이크로미러는, 대응 드라이버 셀에 의해 제1 위치로 피벗될 때, 광원으로부터 광을 렌즈를 통해 표시 스크린상에 반사시켜 디스플레이의 개별 화면 엘리먼트(픽셀)를 조사한다. 제2 위치로 피벗될 때, 각 마이크로미러는 표시 스크린으로부터 광을 반사시켜 대응 픽셀이 어둡게 보이게 한다. 그러한 DMD 디바이스의 예는 텍사스주 델라스에 위치한 텍사스 인스트루먼트로부터 입수할 수 있는 DLPTM 시스템의 DMD이다.
DMD를 포함하는 텔레비전 프로젝션 시스템은, 개별 마이크로미러가 "온"(즉, 제1 위치로 피벗됨)으로 유지되는 동안의 인터벌 대 그 마이크로미러가 "오프"(즉, 제2 위치로 피벗됨)로 유지되는 동안의 인터벌을 제어함으로써, 개별 픽셀의 휘도를 통상적으로 제어하는데, 이하에서는 마이크로미러 듀티 사이클로서 간주한다. 이를 위하여, 그러한 현재의 DMD 타입 프로젝션 시스템은 통상적으로 펄스 폭 변조를 이용하여, 펄스 폭 세그먼트의 시퀀스에서 펄스의 상태에 따라 각 마이크로미러의 듀티 사이클을 가변시킴으로써 픽셀 휘도를 제어한다. 각 펄스 폭 세그먼트는 다른 시간 듀레이션의 펄스의 스트링을 포함한다. 펄스 폭 세그먼트에서 각 펄스의 작동 상태(즉, 각 펄스가 턴 온 또는 턴 오프되는지 여부)는 마이크로미러가 그 펄스의 시간 듀레이션 동안 온 또는 오프로 각각 유지되는지 여부를 결정한다. 환언하면, 화면 인터벌 동안 턴 온(작동)되는 펄스 폭 세그먼트에서 펄스의 전체 폭의 합이 클수록, 그러한 펄스와 관련된 마이크로미러의 듀티 사이클이 더 길어지고, 그러한 인터벌 동안 픽셀 휘도가 더 높아진다.
그러한 DMD 이미저를 활용하는 텔레비전 프로젝션 시스템에서, 화면 주기(즉, 연속적인 이미지를 표시하는 사이의 시간)는 선택된 텔레비전 표준에 좌우된다. 현재 미국에서 사용중인 NTSC 표준은 1/60초의 화면 주기(프레임 인터벌)를 이용하는 반면, 유럽 텔레비전 표준(예를 들면, PAL)은 1/50초의 화면 주기를 이용한다. 현재의 DMD 타입 텔레비전 프로젝션 시스템은 각 화면 인터벌 동안 적색, 녹색 및 청색 이미지를 동시에 또는 차례로 투영함으로써 통상적으로 컬러 표시를 제공한다. 전형적인 DMD 타입 프로젝션 시스템은, DMD의 광 경로에 개재되고, 통상적으로 모터 구동형 컬러 휠의 형태인 컬러 변경기를 활용한다. 컬러 휠은 복수의 개별 원색 윈도, 통상적으로 적색, 녹색 및 청색을 구비하므로, 연속적인 인터 벌 동안 적색, 녹색 및 청색 광이 DMD에 각각 마주친다.
DMD 이미저를 활용하는 텔레비전 프로젝션 시스템은 스크린상에 희미한 그리드 형의 패턴으로서 나타나는 "스크린 도어 효과"라고 알려진 현상을 때때로 나타낸다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 새로운 버전의 DMD는 픽셀 시프팅을 실행한다. 이러한 타입의 새로운 DMD 이미저는 "다이아몬드 픽셀" 미러의 퀸쿡스(quincunx) 어레이를 구비한다. 이러한 다이아몬드 픽셀 미러는 실제로는 45°각도로 지향하는 정사각형 픽셀 미러를 포함한다. 제1 인터벌 동안, 다이아몬드 픽셀 마이크로미러로부터 반사된 광은, 한 위치에서 픽셀의 약 절반을 표시할 수 있는 워블 미러 등에 부딪힌다. 제2 인터벌 동안, 워블 미러는 픽셀의 나머지 절반을 표시하도록 피벗한다. 설명을 위해, 제1 및 제2 인터벌 동안 표시되는 픽셀은 각각 "제1 인터벌" 픽셀 및 "제2 인터벌" 픽셀로서 간주한다.
본 발명의 실시예에 따르면, DMD에 의한 표시를 위해 입력되는 픽셀 값은 각 픽셀 신호가 정수 값 및 소수 값을 갖게 하는 디감마(degamma) 테이블을 통해 처리한다. DMD는 정수 값만을 표시할 수 있으므로, 각 픽셀 값과 관련된 소수부는 에러를 나타낸다. 에러 확산기는 이 소수부를, 동일한 인터벌 동안 표시되는 인접 픽셀과 관련된 픽셀 값의 정수 및 소수부에 가산한다. 합의 정수 값이 증가하면, 인접 픽셀은 1 최하위 비트(LSB)만큼 휘도를 증가시킴으로써 결과를 표시한다. 소수부의 합은 관련된 픽셀 값의 정수 및 소수부와 조합하기 위한 또 다른 제1 인터벌 픽셀에 전달되는 소수 값을 때때로 산출할 수 있다. 각 픽셀은 하나 이상의 다른 픽셀로부터 에러를 수신하지 않는 것으로 보인다.
도 1은 전형적인 컬러 표시 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 타원형 반사기(13)의 초점에 위치하는 램프(12)를 포함하는데, 타원형 반사기는 램프로부터의 광을 컬러 휠(14)을 통해 인터그레이터 로드(15)에 반사한다. 모터(16)는 컬러 휠(14)을 회전시켜 적색, 녹색 및 청색 원색 윈도 중 분리된 하나를 램프(12)와 인터그레이터 로드(15)의 사이에 배치한다. 도 2에 도시한 예시적인 실시예에서, 컬러 휠(14)은 지름 방향으로 마주보는 적색, 녹색 및 청색 컬러 윈도(171 및 174, 172 및 175, 173 및 176)를 각각 구비한다. 그래서 모터(16)가 도 2의 컬러 휠(14)을 반시계 방향으로 회전시킴에 따라, 적색, 녹색 및 청색 광은 도 1의 인터그레이터 로드(15)에 RGBRGB 순서로 충돌한다. 실제로, 모터(16)는 컬러 휠(14)을 충분히 높은 속도로 회전시켜, 각 화면 인터벌 동안 적색, 녹색 및 청색 광 각각은 인터그레이터 로드에 4회 충돌하고, 이는 화면 인터벌 내에 12개의 컬러 이미지를 생성한다. 삼원색 각각을 연속으로 제공하기 위한 다른 메커니즘도 존재한다. 예를 들어, 컬러 스크롤링 메커니즘(도시하지 않음)도 이 작업을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 인터그레이터 로드(15)는, 컬러 휠(14)의 적색, 녹색 및 청색 컬러 윈도 중 연속적인 하나를 통과하는 램프(12)로부터의 광을 중계 옵틱스 세트(18)에 집중시킨다. 중계 옵틱스(18)는 광을 폴드 미러(20)에 충돌하는 복수의 빔으로 확산시키는데, 폴드 미러는 렌즈 세트(22)를 통해 빔을 내부 전반사(TIR) 프리즘(23)상에 반사시킨다. TIR 프리즘(23)은 그 광을 텍사스 인스트루먼트에서 제조된 DMD 디바이스와 같은 DMD(24)상에 반사시키고, DMD는 그 광을 렌 즈(26) 쪽으로 향하게 해서 스크린(28)상에 투영하는 픽셀 시프트 메커니즘(25)에 반사시킨다. 픽셀 시프트 메커니즘(25)은 압전 크리스털 또는 자기 코일과 같은 액튜에이터(도시하지 않음)에 의해 제어되는 워블 미러(27)를 포함한다.
DMD(24)는 어레이에 배열된 복수의 개별 미러(도시하지 않음)를 구비하는 반도체 디바이스의 형태이다. 예로서, 텍사스 인스트루먼트에 의해 제조 및 판매되는 스무드 화면 DMD는, 이하에서 921,600 픽셀의 화면 표시를 달성할 수 있는 것으로서 기술되는 460,800 마이크로미러의 어레이를 구비한다. 다른 DMD는 마이크로미러의 다른 배열을 구비할 수 있다. 이전에 설명한 바와 같이, DMD 내의 각 마이크로미러는, 드라이버 셀에 이전에 래치된 이진 비트의 상태에 응답하여 대응 드라이버 셀(도시하지 않음)의 제어하에 대략 제한된 아크를 피벗한다. 각 마이크로미러는, 드라이버 셀에 인가되는 래치된 비트가 각각 "1" 또는 "0"인지 여부에 따라 제1 및 제2 위치 중 하나로 회전한다. 제1 위치로 피벗될 때, 각 마이크로미러는 광을 픽셀 시프트 메커니즘(25)에 반사시킨 다음, 스크린(28)상에 투영하기 위한 렌즈(26)에 반사시켜 대응 픽셀을 조사한다. 각 마이크로미러가 제2 위치로 피벗되어 유지되는 동안, 대응 픽셀은 어둡게 보인다. 각 마이크로미러가 광을 반사하는 동안의 인터벌(마이크로미러 듀티 사이클)은 픽셀 휘도를 결정한다.
DMD(24)에서 개별 드라이버 셀은, 본 기술분야에 잘 알려져 있고, 논문 "High Definition Display System Based on Micromirror Device", R.J. Grove et al. International Workshop on HDTV(October 1994)(본 명세서에 참조로서 포함됨)에 기술된 회로소자에 의해 예시된 타입의 드라이버 회로(30)로부터 구동 신호를 수신한다. 드라이버 회로(30)는, 도 1에서 "펄스 폭 세그먼트 발생기"로서 도시한 프로세서(29)에 의해 드라이버 회로에 공급되는 픽셀 신호에 따라 DMD(24) 내의 드라이버 셀용 구동 신호를 생성한다. 각 픽셀 신호는 통상적으로 다른 시간 듀레이션의 펄스의 스트링으로 구성되는 펄스 폭 세그먼트의 형태이고, 각 펄스의 상태는 마이크로미러가 그 펄스의 듀레이션 동안 온 또는 오프로 유지되는지 여부를 결정한다. 펄스 폭 세그먼트 내에서 발생할 수 있는 가능한 가장 짧은 펄스(즉, 1 펄스)(때때로, 최하위 비트 또는 LSB로서 간주함)는 통상적으로 8 마이크로초 듀레이션인 반면, 세그먼트 내의 더 긴 펄스는 각각 LSB 인터벌보다 더 긴 듀레이션을 갖는다. 실제로, 펄스 폭 세그먼트 내의 각 펄스는, 그 상태가 대응 펄스의 턴 온 또는 오프 여부를 결정하는 디지털 비트 스트림 내의 디지털 비트에 대응한다. "1" 비트는 작동되는(턴 온) 펄스를 나타내는 반면, "0" 비트는 작동되지 않는(턴 오프) 펄스를 나타낸다.
드라이버 회로(30)는 픽셀 시프트 메커니즘(25) 내의 액튜에이터를 또한 제어한다. 제1 인터벌 동안, 픽셀 시프트 메커니즘(25) 내의 액튜에이터는 워블 미러(27)를 제1 위치에 유지시켜, 도 3의 참조부호 1로 나타낸 실선의 직사각형에 의해 각각 지정되는 픽셀의 약 절반을 표시한다. 제2 인터벌 동안, 픽셀 시프트 메커니즘(25) 내의 액튜에이터는 워블 미러(27)를 제2 위치로 옮겨 놓아, 도 3의 참조부호 2로 나타낸 파선의 직사각형에 의해 각각 지정되는 픽셀의 나머지 절반을 표시한다. 인식할 수 있는 바와 같이, 픽셀 시프트 메커니즘(25)은 각 마이크로미러에 의해 표시되는 픽셀의 수를 효과적으로 2배로 한다.
종래기술에서, DMD(24)는 에러 확산을 이루지만, 에러 확산이 발생하는 정확한 프로세스는 DMD 제조자에게 영업 비밀로 남아있다. 알려진 것은, DMD(24)에 의한 표시를 위해 입력되는 픽셀 값은 디감마 테이블(표시하지 않음)을 통해 처리한다는 것이다. 디감마 테이블의 출력에서의 픽셀 값은 정수 및 소수부를 갖는다. DMD(24)는 정수 값만을 표시하므로, 각 픽셀 값과 관련된 소수부는 에러를 나타낸다. 에러 확산기(도시하지 않음)는 이 소수부를, 동일한 인터벌 동안 표시되는 인접 픽셀과 관련된 픽셀 값의 정수 및 소수부에 가산한다. 합의 정수 값이 증가하면, 인접 픽셀은 더 높은 정수를 표시한다. 소수부의 합은, 관련된 픽셀 값의 정수 및 소수부와 조합하기 위한 또 다른 제1 인터벌 픽셀에 전달되는 소수 값을 때때로 산출할 수 있다. 각 픽셀은 단지 하나의 다른 픽셀로부터 에러를 수신하는 것으로 보인다. 실제로, DMD(24)에 의해 실시된 이러한 타입의 에러 확산은 가시적인 에러를 발생시킨다.
본 원리에 따르면, 각 제1 인터벌 픽셀의 픽셀 값과, 대응하는 제1 인터벌 픽셀에 공간적으로 인접하게 놓여있는 적어도 하나의 그룹화된 제2 인터벌 픽셀을 조합함으로써, 가시적인 에러가 감소한다. 그러한 그룹화는 도 1의 DMD(24)의 스무드 픽셀 어레이의 부분을 도시하는 도 3을 참조하여 가장 잘 볼 수 있다. 표기 "1"로 나타낸 도 3의 엘리먼트는 제1 인터벌 픽셀을 의미하는 반면, 표기 "2"로 나타낸 엘리먼트는 제2 인터벌 픽셀을 의미하며, 하나 이상의 제2 인터벌 픽셀은 관련된 제1 인터벌 픽셀과 그룹화된다.
본 원리에 따라 노이즈를 감소시키기 위하여, 각 제1 인터벌 픽셀 세기 값의 소수부는 적어도 하나의 그룹화된 제2 인터벌 픽셀 세기 값의 소수부와 조합한다. 조합된 소수부가 적어도 1과 동일하면, 적어도 하나의 제2 인터벌 픽셀 값의 세기의 정수부는 1만큼 증가하고, 그 소수부는 0이 된다. 조합된 소수부에서 1을 뺀 값이, 이제 제1 인터벌 픽셀의 소수부를 대체한다. 이 방식으로, 제1 및 제2 인터벌 사이에서 광 세기의 시프트가 발생한다. 그러므로 제2 인터벌 픽셀은 1만큼 광 세기가 증가하지만, 조합된 소수부에서 1을 뺀 값은 제1 인터벌 픽셀의 이전 소수부보다 크지 않고 대부분 작기 때문에, 제1 인터벌 픽셀의 세기는 감소한다.
표 1은 전술한 제1 및 제2 인터벌 픽셀 값의 조합을 그래픽으로 나타낸다. 표 1에서 보는 바와 같이, 용어 "픽셀 1" 및 "픽셀 2"는 각각 제1 및 제2 인터벌 픽셀 세기 값을 의미하고, 각각 정수부 "a" 및 "c"와, 소수부 "b" 및 "c"를 갖는다. 픽셀 1 및 2에 대한 픽셀 값의 정수 및 소수부는 각각 "a.b" 및 "c.d"로 나타낸다.
픽셀 1 픽셀 2
입력되는 픽셀 값 a.b c.d
소수부의 합 b+d
새로운 픽셀 값(b+d<1) a c.(b+d)
새로운 픽셀 값(b+d>1) a.(b+d-1) c+1
제1 및 적어도 하나의 제2 인터벌 픽셀(픽셀 1 및 픽셀 2 각각)의 소수부(b+d)의 조합이 1을 초과할 때, 픽셀 2에 대한 정수부(c)는 1만큼 증가한다. 픽셀 1 및 2의 조합된 소수부에서 1을 뺀 값(수식 b+d-1에 대응)이, 이제 픽셀 1의 소수부를 대체한다. 소수부(b+d)의 조합이 1을 초과하지 않을 때, 조합 값(b+d)은 픽셀 2에 대한 이전의 소수부를 대체하는 반면, 제1 인터벌 픽셀(픽셀 1)의 소수부는 0이 된다.
이 기법을 이용하면, 조합된 소수 값 b+d≥1일 때, 제2 인터벌 픽셀 값의 소수부는 0이 된다. 그러한 상황하에서, 모든 에러 확산 노이즈는, 존재하는 경우, 제1 인터벌에 나타나 제2 인터벌 픽셀의 정수부를 1만큼 증가시킴으로써 야기되는 제2 인터벌의 광 세기의 증가를 균형잡히게 한다. 조합된 소수부가 1을 초과하지 않을 때(즉, b+d<1), 노이즈는 제2 인터벌과 관련되어 남아있고, 이제 제1 인터벌 픽셀과 관련된 노이즈는 없다. 그러므로 장면 내(즉, 제1 및 제2 인터벌 내)의 전체 광은 거의 동일하게 유지되는데, 이는 본 원리의 노이즈 감소 프로세스의 결과로서 세기의 시프트가 인터벌 사이에서 발생하기 때문이다.
요약하면, 본 원리의 실시예에 따르면, 제1 픽셀이 제1 인터벌 동안 나타나고, 제2 픽셀이 제2 인터벌 동안 나타나는 펄스 폭 변조형 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은, 대응 픽셀의 휘도를 각각 나타내는 일련의 입력 픽셀 값을 필터링함으로써 시작하고, 필터링 후, 각 픽셀 값은 정수부 및 소수부를 갖는다. 각 제1 인터벌 픽셀은 제1 인터벌 픽셀과 공간적으로 인접한 적어도 하나의 제2 인터벌 픽셀과 그룹화된다. 제1 정수 픽셀 값의 소수부는 적어도 하나의 그룹화된 제2 인터벌 픽셀 값의 소수부와 조합된다. 적어도 하나의 그룹화된 제2 인터벌 픽셀의 휘도는 픽셀 값의 소수 조합에 따라 제어된다.
그룹화된 제1 및 제2 인터벌 픽셀 값의 조합된 소수부의 값이 적어도 1과 동일하면, 제2 인터벌 픽셀 값의 정수부는 1만큼 증가하고, 그 소수부는 0이 된다. 그러므로 적어도 하나의 제2 인터벌 픽셀은 휘도가 증가한다. 조합된 소수부에서 1을 뺀 값이 이제 제1 인터벌 픽셀의 소수부가 된다. 조합된 소수부가 1보다 작게 유지될 때, 조합된 값은 제2 인터벌 픽셀의 소수부를 대체하고, 제1 인터벌 픽셀의 소수부는 0이 된다.
상술한 노이즈 감소 방법은 노이즈를 하나의 인터벌에 제한함으로써 눈에 보이는 노이즈의 발생률을 감소시키는 장점이 있다. 조합된 소수부가 적어도 1과 동일할 때, 제2 인터벌 픽셀은 노이즈가 없다. 노이즈는, 존재하는 경우, 제1 인터벌 픽셀과 관련된다. 조합된 소수부가 1을 초과하지 않을 때, 노이즈는, 존재하는 경우, 제2 인터벌 픽셀과 관련되고, 제1 인터벌 픽셀과 관련된 노이즈는 없다.
상술한 방법은 하나의 제2 인터벌 픽셀을 제1 인터벌 픽셀과 그룹화하지만, 다른 그룹화도 발생할 수 있다. 예를 들어, 각 제1 인터벌 픽셀과, 4개나 되는 공간적으로 인접한 제2 인터벌 픽셀 사이에서 그룹화가 발생할 수 있다. 표 1과 관련하여 기술된 픽셀 값의 조합 및 세기 조정은, 제2 인터벌 동안 발생하는 세기 증가가 공간적으로 인접한 모든 제2 인터벌 픽셀 중에 거의 동일하게 확산하면, 다른 픽셀 그룹화에도 적용된다.
실제로, 상술한 제1 및 제2 인터벌은 서로 연대순으로 뒤따른다. 그러나 반드시 그럴 필요는 없다. 일반적으로, 용어 "제1" 및 "제2" 인터벌은 2회 인접한 인터벌을 의미하고, 발생 순서가 지정된 것은 아니다. 환언하면, 제2 인터벌 픽셀이 시간상에서 실제로 처음 나타나고, 제1 인터벌 픽셀이 뒤따를 수 있다.
상술한 노이즈 감소 기법은 논-픽셀 시프트 펄스 폭 변조형 디스플레이에 또한 적용할 수 있다. 하나의 이미지 프레임 내의 제1 및 제2 인터벌 픽셀의 소수부를 조합하고, 노이즈 세기를 상술한 방식으로 하나의 인터벌 내에 제한하기보다는, 상술한 방법은, 하나의 프레임 내의 적어도 하나의 픽셀과, 또 다른 프레임 내의 동일한 위치의 적어도 하나의 픽셀을 그룹화함으로써 노이즈를 감소시킨다. 2개의 프레임 내의 그룹화된 픽셀의 소수부는, 표 1과 관련하여 기술된 것과 유사하게, 조합에 이어서 2개 프레임 간의 픽셀의 세기를 조정한다. 그러므로 그러한 상황하에서, 광 세기의 시프트는, 하나의 프레임 내의 다른 인터벌과는 반대로, 다른 이미지 프레임 사이에서 발생한다. 이전 문단의 시스템은 과도한 양의 에러 확산 노이즈를 표시하므로, 이를 완화하는 방법이 필요하다. 이러한 방법의 하나의 실시예는, 필드 1의 각 픽셀과 바로 우측의 필드 2의 픽셀을 쌍으로 하여, 파트너형 픽셀을 형성한다. 그러한 하나의 쌍은 도 1의 박스에 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예를 구현하기 위한 필터(400)의 기능 블록도를 도시한다. 프레임의 제1 필드에서, 소수는 제거되고, 소수에 대한 필드 메모리(410)를 이용하여 필드 지연을 통해 송신된다. 필드 1 픽셀의 정수부는 필드 1로서 표시된다. 필드 2의 표시 동안, 파트너 픽셀의 필드 1 소수가 가산기(420)에 의해 필드 2 전체 픽셀에 더해진다. 그러면, 그 결과의 신호가 에러 확산 필터(430)를 통과하여 표시된다.
이 알고리즘을 이용하면, 에러 확산 필터(430)에 송신된 필드 1 픽셀의 소수는 0으로 설정된다. 이는, 에러 확산이 이 필드에 대해 존재하는 경우, 에러 확산이 어떤 필드 1 표시된 픽셀의 정수 값을 변경하는 것을 방지한다. 그러므로 필드 1로부터 에러 확산 노이즈 기여가 전혀 없다.
그리고나서, 모든 에러 확산 노이즈 생성이 필드 2로 강제된다. 이 결과 중 하나는, 한 쌍의 소수의 합이 1과 동일할 때, 그 쌍에 대해 어느 필드에 대해서도 노이즈가 발생하지 않는다는 점이다. 이는 종래기술과 대조를 이룬다. 이러한 배열에 의해 생성되는 에러 확산 노이즈는 종래기술에 비해 항상 작거나 같고, 때때로는 매우 적다는 것을 알 수 있다.
도 5는 프레임간 에러 확산 처리를 이용하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 픽셀 휘도를 제어하기 위한 수단, 예를 들어 필터(500)는 4개의 프레임(541, 542, 543, 544)에 걸쳐 에러 확산을 수행한다. 그러나 본 발명의 다른 실시예는 적어도 2개의 프레임에 걸쳐 본 발명에 따른 에러 확산 기법을 처리한다. 예시된 실시예에서, 각각 연속적인 4개의 프레임은 하나의 그룹으로서 처리된다. 그룹간 처리는 존재하지 않는다. 그룹 내에서, 4개 프레임의 소수는 가산기(501)에 의해 가산되어 합 S를 형성한다. S의 소수는 가산기(503)에 의해 프레임 4의 정수에 가산되고, 에러 확산기(550)를 통과하여 프레임 4(544로 표시됨) 디스플레이를 형성한다. S는 비교 회로(505)에 의해 테스트되어, 1과 동일한지 또는 초과하는지를 알게 된다. 1과 동일하거나, 1을 초과한다면, 가산기(507)에 의해 1이 프레임 2 정수에 가산되고, 프레임 2 디스플레이(542로 나타남)로서 표시를 위해 제공되어 표시된다. S는 비교 회로(509)에 의해 테스트되어, 2와 동일한지 또는 초과하는지를 알게 된다. 2와 동일하거나, 2를 초과한다면, 가산기(511)에 의해 1이 프레임 1 정수에 가산되고, 프레임 1(541로 나타남)로서 표시를 위해 제공된다. S는 비교 회로(513)에 의해 3과 동일한지 또는 초과하는지를 알아보기 위해 테스트된다. 3과 동일하거나, 3을 초과한다면, 가산기(515)에 의해 1이 프레임 3 정수에 가산되고, 프레임 3(543으로 나타남)으로서 표시를 위해 제공된다.
실시예에 따르면, 주어진 프레임의 표시에 의해 소수가 이용되지 않으면, 그 프레임에 대해 생성되는 노이즈는 없다. 도 5에 예시된 실시예를 참조하는 예에 대해, 3개의 프레임은 생성된 노이즈가 없다. 제4 프레임은 에러 확산 노이즈가 있는데, 이는, 단지 픽셀의 소수부를 갖는 프레임이기 때문이다.
상기 설명은 펄스 폭 변조형 디스플레이에 대해 개선된 에러 확산을 위한 기법을 제공한다.

Claims (12)

  1. 프레임 픽셀들의 대응하는 연속적인 세트들을 포함하는 연속적인 프레임들이 디지털 표시 디바이스상에 표시되는 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 방법으로서,
    각 픽셀이 정수부 및 소수부(fractional part)로 구성되는 세기 값을 갖도록 연속적인 프레임들의 픽셀들을 필터링하는 단계,
    제1 프레임의 적어도 하나의 픽셀을 제2 프레임의 적어도 하나의 픽셀과 그룹화하여 상기 제2 프레임의 상기 픽셀을 상기 제1 프레임의 상기 픽셀에 공간적으로 인접하게 놓이도록 하는 단계,
    제1 및 제2 프레임 픽셀 세기 값들의 소수부들을 조합하는 단계, 및
    상기 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀들의 휘도를 이들의 조합된 소수부들에 따라 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    조합된 소수부들이 적어도 1과 동일한 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 증분시키는 단계, 및
    제2 프레임 픽셀의 소수부를 0으로 설정하면서 제1 프레임 픽셀의 소수부를 소수부들의 조합들에서 1을 뺀 값으로 대체하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    소수부들의 조합이 1을 초과하지 않는 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 변경하지 않고 유지하고 그 소수부를 소수부들의 조합으로 대체하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1 프레임 픽셀들 각각이 제1 이미지 프레임 동안 특정 위치들에 나타나고, 제2 프레임 픽셀들 각각이 제2 이미지 프레임 동안 대응 위치들에 나타나는 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 방법으로서,
    각 픽셀이 정수부 및 소수부로 구성되는 세기 값을 갖도록 상기 제1 및 제2 프레임 픽셀들을 필터링하는 단계,
    각각의 제1 프레임 픽셀을 적어도 하나의 제2 프레임 픽셀과 그룹화하여 상기 적어도 하나의 그룹화된 제2 프레임 픽셀이 제1 프레임 픽셀과 동일한 위치에 놓이도록 하는 단계,
    제1 및 제2 픽셀 세기 값들의 소수부들을 조합하는 단계, 및
    상기 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀들의 휘도를 이들의 조합된 소수부들에 따라 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    이들의 조합된 소수부들이 적어도 1과 동일한 경우, 제2 인터벌 픽셀 값의 정수부를 증분시키는 단계, 및
    제2 인터벌 픽셀의 소수부를 0으로 설정하면서 제1 인터벌 픽셀의 소수부를 소수부들의 조합에서 1을 뺀 값으로 대체하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    소수부들의 조합이 1을 초과하지 않는 경우, 제2 인터벌 픽셀 값의 정수부를 유지하고 그 소수부를 소수부들의 조합으로 대체하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1 프레임 픽셀들은 제1 프레임 동안 나타나고, 프레임 인터벌 픽셀들은 제2 프레임 동안 나타나는 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 장치로서,
    각각의 픽셀이 정수부 및 소수부로 구성되는 세기 값을 갖도록 들어오는(incoming) 제1 및 제2 프레임 픽셀들을 필터링하기 위한 수단,
    각각의 제1 프레임 픽셀을 적어도 하나의 제2 프레임 픽셀과 그룹화하여 상기 적어도 하나의 그룹화된 제2 프레임 픽셀이 상기 제1 프레임 픽셀에 공간적으로 인접하게 놓이도록 하기 위한 수단,
    제1 및 제2 프레임 픽셀 세기 값들의 소수부들을 조합하기 위한 수단, 및
    상기 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀들의 휘도를 이들의 조합된 소수부들에 따라 제어하기 위한 수단
    을 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조합 수단은,
    (a) 제1 및 제2 프레임 픽셀 값들의 소수부들의 조합이 적어도 1과 동일한 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 증분시키고, (b) 제1 프레임 픽셀의 소수부를 소수부들의 조합에서 1을 뺀 값으로 대체하며, (c) 제2 프레임 픽셀의 소수부를 0으로 대체하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 조합 수단은, 소수부들의 조합이 1을 초과하지 않는 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 유지하고 그 소수부를 소수부들의 조합으로 대체하는 장치.
  10. 제1 프레임 픽셀들 각각이 제1 이미지 프레임 동안 특정 위치들에 나타나고, 제2 프레임 픽셀들 각각이 제2 이미지 프레임 동안 대응 위치들에 나타나는 디스플레이에서 노이즈를 감소시키기 위한 장치로서,
    각각의 픽셀이 정수부 및 소수부로 구성되는 세기 값을 갖도록 상기 제1 및 제2 프레임 픽셀을 필터링하기 위한 수단,
    각각의 제1 프레임 픽셀을 적어도 하나의 제2 프레임 픽셀과 그룹화하여 상기 적어도 하나의 그룹화된 제2 프레임 픽셀이 제1 프레임 픽셀과 동일한 위치에 놓이도록 하기 위한 수단,
    제1 및 제2 프레임 픽셀 세기 값들의 소수부들을 조합하기 위한 수단, 및
    상기 그룹화된 제1 및 제2 프레임 픽셀들의 휘도를 이들의 조합된 소수부들에 따라 제어하기 위한 수단
    을 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조합 수단은
    (a) 제1 및 제2 프레임 픽셀 값들의 소수부들의 조합이 적어도 1과 동일한 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 증분시키고, (b) 제1 프레임 픽셀의 소수부를 소수부들의 조합에서 1을 뺀 값으로 대체하며, (c) 제2 프레임 픽셀의 소수부를 0으로 대체하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 조합 수단은, 소수부들의 조합이 1을 초과하지 않는 경우, 제2 프레임 픽셀 값의 정수부를 유지하고 그 소수부를 소수부들의 조합으로 대체하는 장치.
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