KR100397687B1 - 래스터디스플레이에대한화질개선 - Google Patents

Abstract

주기적인 신호와 같은, 미세한 세부들을 가진 구조(structure)가 래스터 디스플레이(raster display)에 표시된다. 래스터 디스플레이의 열(column)과 행(rw)패턴(pattern)과 상기 세부들 사이의 간섭으로 인한 에일리어징(aliasing)을 피하기 위해 표시되어야 할 구조를 나타내는 각 포인트(point)들을 인접한 열 및/또는 행에 할당한다. 할당은, 한 포인트를 한 화소(jpixel)에 할당하는 확률이 그 화소에 관한 포인트의 위치에 의존하는 추계 절차(stochastic procedure)에 의하여 일어난다. 누산된 화소값(pixel-value)은, 화소들의 고정된 부분들이 동일한 그레이 값(grey-value)을 가지도록 추가적인 과정에 의해, 그레이 값들의 제한된 수로 변환된다.

Description

래스터 디스플레이에 대한 화질 개선

도 1은 어떤 미세한 구조를 가진 주기적인 신호의 예를 보여주는 도면.

도 2는 아날로그 타입 디스플레이(analogue display)에서 볼 수 있는 것과 동일한 신호의 많은 수의 주기들을 보여주는 도면.

도 3은 최소한 하나의 포인트가 내부에 포함되는 화소는 블랙(black)으로 그리고 어떠한 포인트도 없는 화소는 화이트(white)로 래스터 디스플레이에서 볼 수 있는 것과 동일한 신호의 많은 수의 주기들을 보여주는 도면.

도 4는 화소들과 포인트들간의 거리의 함수로서 화소들에 그레이 값들이 할당된 래스터 디스플레이에서 볼 수 있는 것과 동일한 도 3의 신호를 보여주는 도면.

도 5A 및 도 5B 는 화소 공간에 분포된 다수의 포인트들의 좌표 쌍들을 보여주는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 확률적 할당 방법(probabilistic assignment scheme)의 순서도를 보여주는 도면.

도 7은 본 발명에 의해 래스터 디스플레이에 볼 수 있게 만들어진 도 2, 도 3 그리고 도 4의 신호를 보여주는 도면.

도 8A 내지 도 8C는 아날로그 타입 디스플레이에서의 복합 신호 구조들의 예들을 보여주는 도면.

도 9A 내지 도 9C 는 본 발명을 이용하여 래스터 디스플레이에 볼 수 있게 만들어진 도 8의 구조들을 보여주는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 장치를 도식적으로 보여주는 도면.

도 1은 주기적인 신호(10)의 두 주기들을 근사적으로 보여준다. 각 주기는 두 개의 인접한 정현파 같은 파형들(11 및 12)로 생각되어질 수 있다. 제 1 파형(11)은 길이 t₁₁과 진폭 A₁₁을 가진다. 상기 파형 다음에는 훨씬 긴 길이 t₁₂를 가지며 A₁₁의 약 두배인 진폭 A₁₂를 가지는 제 2 파형(12)이 뒤따른다. 제 2 파형은 도함수가 영이 되는 양쪽 끝에서 정현파 형태에서 벗어난다. 만약 상기 신호(10)의 많은 수의 주기들이 아날로그 타입 디스플레이에 표시된다면, 경험 있는 관찰자에게는 신호가 더 많은 성분들을 포함하고 있음이 명백할 것이다. 도 2에 보여진 것과 같이, 디스플레이는 진폭(A₁₂)의 높이를 가진 밴드(band)를 보여줄 뿐만 아니라 이 밴드내에서 진폭 A₁₁을 가진 더 좁은 밴드도 보여주며, 도함수가 영에 가까운 제 2파형(12)의 일부에 의해 초래된 가운데의 뚜렷한 선도 역시 보여준다. 디스플레이에서 진폭 A₁₁및 A₁₂은 직접 측정하는 것이 가능하다.

만약 더 세밀한 구조를 가진 신호가 다수의 포인트들에 의해 샘플링 되고 종래 방법에 의해 래스터 디스플레이에 표시된다면, 샘플링 속도는 매우 높아서 상기 세부를 볼 수 있게 충분한 수의 포인트들이 길이 t₁₁의 구간 내에서 취해지도록 할 필요가 있다. 만약 상기 다수의 포인트들이 종래의 방식으로 표시된다면, 즉, 하나 이상의 포인트들이 위치한 각 화소에 최대 강도를 주면, 그 결과 디스플레이의 래스터와 포인트의 분포 사이에 므와레 같은 간섭 패턴이 발생한다. 가능한 결과적인 비트 패턴(beat pattern)이 도 3에서 보여진다. 심지어 경험 있는 관찰자라도 샘플링되고 표시된 파형의 부 구조(substructure)에 관한 세부들을 추측할 수 없다는 것은 분명할 것이다.

도 4에서 래스터 디스플레이에의 동일한 신호의 영상이 보여지는데, 상기 영상에서는 화소에서 포인트까지의 거리를 뺀 화소들에 비례하는 화소들에 그레이 값들이 할당된다. 므와레 패턴은 감소되지만 여전히 볼 수 있다. 하부 구조의 세부들을 추측하는 것은 여전히 불가능하다.

도 5A 와 도 5B 는 곡선 위에 다수의 샘플링된 포인트의 좌표 쌍들을 2 차원적인 표현으로 보여준다. 도 5B는 도 5A보다 더 상세하다. 포인트들은 직사각형 점들로 표시되고 함께 선(15)을 형성한다. 도면들에는 또한 열 k 와 열 k+1 의 끝머리들(16),(17),(18)과 다수의 화소 매트릭스의 행들이 도시되어 있다. 포인트들의 종래의 표현에 의해 각 열은 도면에 세로 막대기들(19 와 20)로 나타낸,스위치-온(switched-on)(최대강도 또는 블랙)된 화소들의 연속적인 밴드들을 포함한다. 본 발명에 따라 상기 샘플의 존재는 그것이 위치한 화소를 "스위치 온"(switch on) 하는 것은 아니며 하나 이상의 화소들의 화소값에 양(an amount)을 더한다. 그러면 누산된 화소값들은 그레이 값들로 변환된다. 기여하는 포인트를 하나 이상 가진 화소는 단지 한 포인트의 기여만 가진 화소 보다 더 높은 화소값을 가질 것이다. 하여간 포인트는 하나의 열 및/또는 하나의 행안의 하나의 화소에 기여를 하고, 어떤 양(what amount)으로 기여할지는 추계적으로 결정되고, 어떤 양(a certain amount)으로 기여할 확률은 화소에 관한 포인트의 위치에 의존한다.

예를 들어 2 차원적인 구조를 시간-진폭 공간(t, A)에 표시하는 방식에 있어서, 상기 구조는 먼저 기울기 dA/dt를 표현하는 세 번째 차원에 의해 보충될 수 있다(t, A, dA/dt). 그후, 상기 구조의 3 차원적 표현은 x-y 좌표 쌍을 가진 포인트의 배열과 화소값들에 더해질 양(an amount)으로 변환되며, 후자는 기울기의 함수이다. (1+k (dA/dt)²)^-1/2에 비례하는 양(an amount)은 아날로그 타입의 오실로스코프(oscilloscope)에서 발생하는 것과 같은 종류의 강도 변화를 제공하며, 여기서 k 는 적당한 계수이다. 만약 포인트들이 구조의 물리적 신호로부터 샘플들 사이에 보간에 의해 계산된다면, 세 번째 차원에서의 값은 1/(N+1)일 수 있고, 여기서 N 은 샘플들 사이에서 계산된 포인트들의 수이다. 이것은 유사한 강도 변화를 준다.

제 1 실시예에서, 수평 방향으로 위치(P_i)에 있는 한 포인트는 Ai 또는 0들 중의 하나의 값으로 한 화소에 기여하며, 상기 할당은 무작위이나 어떤 확률을 가진다. Ai 는 포인트의 세 번째 좌표값이다. Ai 값으로 k 열의 화소에 기여할 확률이 C_k<P_i<C_k+1이면 II_i[1-(P_i-C_k)/(C_k+1-C_k)]로 주어지고, 여기서 C_k와 C_k+1은 K 열의 왼쪽과 오른쪽의 끝머리들이다. 만약 무작위 할당 절차에 따라 포인트가 k 열의 화소에 영의 값으로 기여한다면, 양 Ai 은 다음 (k+1)^th열의 화소의 화소값에 더해진다. 그러므로, 양 Ai 이 다음의 열에 더해질 확률은 II'_i=II_i이다. 양 Ai을 열중의 하나에 할당하는 것은 각 화소에 전체 기여가 열 안의 포인트의 위치에 독립적임을 확인한다. 그 효과는 위치 값이 열의 왼편 끝머리와 같은 포인트들은 하나의 화소에 1의 확률로 기여하고, 다른 포인트들은 두 인접한 화소들에 이들의 기여를 분배하여서, 효율적으로 그 기여를 희미하게 한다는 것이다. 이것은 열 경계들(column boundaries)에서 갑작스런 점프들(jumps)이나 에일리어징을 피하게 한다. k 열 또는 k+1 열의 화소에 양 Ai을 더하기 위한 추계 절차가 확률 II_i와 II_i=1-II_i에 따라 양 화소들에 대해 독립적으로 실행될 수 있는 대안이 있다.

확률 II_i는 열의 왼편 끝머리에 관하여서 보다, 열의 다른 위치, 예를 들어, 중심에 관해서 등등하게 잘 계산될 수 있다. 나아가, 유사한 절차가 두 열 이상 및/또는 2차원적 상황에서 더 많은 화소들로 이루어지는 서브-셋들에 대하여 사용될 수 있는데, 여기서 포인트들은 인접한 열들의 화소들에 기여할 뿐만 아니라, 인접한 행들의 화소들에도 기여한다. 물론 웨이트(weight) 할당을 위해 선형 함수보다는 다른 것을 사용하는 것도 또한 가능하다.

확률적 할당 절차의 두 가지 변화가 도 6에 순서도로 예시된다. 순서도에서 경로(1)는 양 Ai의 두 화소에의 상관된 할당(correlated assignment)을 가리키고 경로(2)는 독립적인 할당을 가리킨다. 상기 확률적 할당의 사용은 중간 화소값들과 연관된 부동소수점 배열들의 트랙을 유지하는 데 많은 수의 부동소부점 가산들을 포함하지 않는다는 점에서 유리하다. 열 당 샘플의 수가 오히려 클 때에는, 상기 양호한 실시예와 웨이트 값(weight-value)들의 직접 가산 사이의 편차는 근소하다.

상기 방법의 변화에서, 서로 다른 둘 이상의 웨이트 값들이 가능하고 둘 이상의 화소들이 각 포인트에 대한 그들의 화소값들에 증가를 가져올 수 있다. 예를 들어, 2차원적 실행에서, 한 포인트는 포인트 위치 주위의 화소들의 정사각 또는 직사각 서브-매트릭스(sub-matrix)(2x2 또는 2x3)중의 각 화소에 기여할 수 있다. 상기 경우에, 전량(full amount)Ai에 더해지는 두 또는 세 양들(two or three amounts)을 사용하는 것같이, 전량 또는 영과 다른 양들로 기여하는 것이 유용할 수 있다. 또 다른 실시예에서 한 화소에 한 포인트가 기여할 기회를 결정하는 데 사용되는 선형확률함수는 예를 들어, 계단 함수(step function)에 의해 근사될 수 있다. 상기 계단 함수는 0≤(P_i-C_k)/C_k+1-C_k)<0.5이면 0.75의 값을, 0.5≤(P_i-C_k)/C_k+1-C_k) <1이면 0.25의 값을 가진다. 대안이 될 수 있는 계단 함수는 열의 왼쪽 1/4은 1의 값을 가지고, 오른쪽 1/4은 0의 값을 가지고 중심부의 1/2은 0.5의 값을 가진다.

화소에 기여할 수 있는 포인트들의 수는, 표시되어야 할 신호나 구조가 서로다른 부구조의 부분들을 포함하는 경우에는, 영에서부터 매우 큰 수에까지 걸쳐 있다. 진폭이 변조된 발진 신호는 진폭이 작을 때는 근사적으로 거의 같은 값을 가진 많은 포인트들을 가지고, 진폭이 클 때는 넓은 범위로 펼쳐진 포인트들을 갖는다. 이것은 큰 화소값을 가진 제한된 수의 화소들 그리고 보통의 화소값들을 가진 많은 화소들로 귀착한다. 그러한 상황에서 래스터 디스플레이의 각 화소에 할당된 그레이값이 화소값에 비례하고 디스플레이 강도들의 전범위를 커버한다면, 보통의 화소값들을 가진 화소들은 사용자가 볼 수 없을 것이다. 대신에, 보통의 화소값들을 가진 화소들에 서로 다른 그레이 값들을 할당하는 것은 보통의 화소값 이상을 가진 화소들이 모두 디스플레이에서 이용할 수 있는 최대 강도를 수신하고 더 이상 어떤 구조도 볼 수 없다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 문제는 오직, 화이트(white), 라이트-그레이(light-grey), 다크-그레이(dark-grey), 블랙(black)의 네가지 값을 가진 4개의 그레이값들을 사용함으로써 해결된다. 화이트는 영(zero)강도에 사용되고 블랙은 최대 강도에 사용된다. 예를 들어, 화이트는 어떤 포인트들도 기여하지 않거나 모든 포인트들이 영의 양으로 기여하는 모든 화소들에 할당된다. 영이 아닌 화소값을 가진 화소들은 낮은(low), 중간(intermediate), 또는 높은(high) 강도를 갖는 것으로 분류되어서 각각 라이트-그레이, 다크-그레이, 블랙의 그레이 값들이 할당된다. 낮은, 중간, 높은 그레이값 사이를 구별하는 화소 값들의 레벨(level)들은 소정의 부분들이 상기 각 분류들에 포함되도록 설정될 수 있다. 만약 화소값들의 분포가 사전에 알려지지 않았다면, 상기 레벨들은 초기에 상기 레벨들을 임의의값들로 설정함으로써 화소값의 스트림(stream)에서 조정될 수 있다. 이 후, 상기 레벨들은 스트림에 있는 화소값들에 의존하여 조정된다. 상기 효과에 이르는 과정은 W. J. J. Rey 에 의한 필립스 리서치 리포트(Philips Research Reports) Vol. 29, (1974), 67∼92 면의 "Robust estimates of quantiles, location and scale in time series"의 논문에 기술되어 있다. 세 가지 서로 다른 그레이값들에 대한 적당한 레벨들은 셋중 최하, 셋중 중간, 셋 중 최고이나 물론 다른 분포들도 역시 가능하다. 제한된 수의 상이한 그레이값들은 디스플레이의 각 화소는 수 비트(bit)만으로 저장될 수 있음을 의미한다. 세 그레이값과 영의 경우에, 단지 화소당 두 비트(bit)만이 필요하다.

본 발명에 따른 방법의 결과들은 도 7, 도 8, 도 9 에 보여진다. 도 7은 본 발명에 따른 추계 절차에 의해 표시된 도 2, 도 3, 도 4 의 신호를 보여준다. 도 4 와 비교하여, 므와레 패턴은 볼 수 없으며, 관찰자에 지각되는 영상은 아날로그 타입 디스플레이에서 볼 수 있는 영상(도 2)과 유사하다. 도 8A, 도 8B, 도 8C 는 아날로그 타입 디스플레이에서의 서로 다른 신호들을 보여준다. 도 8A 는 주파수 스위프(frequency sweep) 신호를 포함하고, 도 8B 는 VCR 신호를, 도 8C 는 많은 성분들을 갖는 복합 TV 테스트(test) 신호를 포함한다. 뒤의 두 신호들은 시간적으로 나중에 발생하지만 표시된 영상에 중첩되어 지는 성분들을 가진다. 도 9A, 도 9B, 도 9C 는 본 발명에 따른 방법에 의한 래스터 디스플레이의 동일한 신호들을 보여준다. 므와레 또는 비트(beat) 패턴은 볼 수 없고 다양한 신호 성분들은 고려되는 측정에 대해 충분히 분명하게 볼 수 있다.

도 10 에서 본 발명에 따른 장치가 도식적으로 나타나 있다. 디스플레이 장치(100)는 구조를 표시하기 위한 래스터 디스플레이(110), 예를 들어 LCD를 포함한다. 상기 구조는 영상센서로부터 픽업된, 또는 컴퓨터(computer)에 의해 발생된, 또는 다른 방법으로 얻어진 영상으로부터 유도될 수 있다. 상기 예에서, 구조는 탐침(probe)(101)을 통해 디스플레이 장치에 이용 가능한, 시간적으로 변화하는 전기 신호의 값이라는 점이 가정된다. 시간적으로 변화하는 전기 신호로부터 샘플링된 포인트들의 시리즈가 샘플링 유닛(sampling unit)(120)에서 유도된다. 상기 포인트들의 좌표들은 샘플-시간(sample-time)과 신호 값들이다. 래스터 디스플레이의 폭에 걸쳐 표시될 포인트들의 수는 디스플레이에서의 열들의 수보다 훨씬 더 클 것이다. 상기 목적을 위해, 만약 샘플링된 포인트의 수가 각 열에 대해 수 개의 포인트들을 제공하기에 불충분하다면 보간 유닛(interpolation unit)(121)이 보간된 포인트들을 발생시키는 데 사용될 수 있다. 스위치(122)에 의해 보간이 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다.

샘플링된 및/또는 보간된 포인트들의 시리즈의 래스터 디스플레이를 위한 그레이 값으로의 변환은 처리 유닛(processing unit)(130)에서 일어난다. 각 포인트에 대해 화소들의 서브-셋(sub-set)이 선택 유닛(selection unit)(133)에서 결정된다. 상기 서브-셋은 상기 포인트가 그의 좌표들에 기초하여 기여할 수 있는 화소들을 포함한다. 시간적으로 변하는 신호를 표시하는 데 있어서 이것은 보통은 화소-매트릭스의 동일한 행에 있지만 인접한 열들에 있는 몇몇(두개의) 화소들일 것이다. 할당 유닛(allocation unit)(134)에서 서브-셋의 화소들 중의 하나가 추계 선택에 의해 선택된다. 한 화소를 선택할 확률은 서브-셋에서의 기준에 관한 포인트의 위치에 의존하여 정해진다. 화소값 누산기(accumulator)(135)는 각 화소들의 기여양들이 더해지는 다수의 레지스터(register)들을 포함한다. 그레이 값 결정기(grey-value determinator)(136)에서 레지스티들의 값들은 제한된 수의 그레이 값으로 전환된 후 래스터 디스플레이에 표시된다. 포인트들의 처리 과정의 어딘가에서 신호값과 시간으로부터 화소 매트릭스의 기준 프레임으로 좌표들이 변환되어야 한다. 상기 변환은 다양한 포인트들에 일어날 수 있고 도면에서는 표시되지 않는다.

처리 유닛의 다양한 요소들은 프로그램된 마이크로프로세서(programmed microprocessor)와 연결된 메모리(memory)에 의해 소프트웨어(software)로 실행될 수 있다. 양호한 실시예에서 처리 유닛(13))은 전용 반도체 회로, 예를 들어 ASIC 또는 필드 프로그램 가능 장치(field programmable device)에서 하드웨어(hardware)로 실현된다. 후자의 실행에서 타이밍(timing) 요구들이 보다 더 잘 충족될 수 있다.

본 발명은 각각 한 쌍의 좌표에 의해 기술되는 다수의 포인트들을 래스터 디스플레이(raster display)에 표시하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 래스터 디스플레이는 다수의 행들과 다수의 열들로 된 화소-매트릭스(pixel-matrix)를 포함하며, 상기 방법에서 화소에 대한 포인트(point)들의 위치로부터 유도된 각각의 그레이 값(grey-value)이 각 화소에 대해 결정된다.

본 발명은 또한 다수의 행들과 다수의 열들로 된 화소-매트릭스를 가진 래스터(raster)를 포함하는 디스플레이를 가진 디스플레이 장치에 관한 것이다.

래스터 디스플레이는 화면 요소(화소들)의 2차원 배열 또는 매트릭스(matrix)를 포함하는데, 그들 각각에 그레이 값이 할당될 수 있다. 전형적인 디스플레이는 수백 개의 선들과 열들을 가지고 있다. 따라서, 각 화소는 디스플레이 표면의 단지 작은 부분만 차지하고, 관찰자는, 보통은, 개개의 화소를 인식함이 없이 영상(image)을 본다. 래스터 디스플레이상의 선(line)이나 영역(area)은, 선에 의해 횡단되거나 영역에 의해 완전히 또는 부분적으로 커버되는 사실상 모든 화소들에 대하여 다른 컬러나 다른 그레이 값을 제공함에 의해 나타내어진다.

표시되어야 할 선이나 형상이 물리적 실체(physical entity), 예를 들어, 시간의 함수로서의 신호값 또는 작은 세부들(small details)을 가진 구조(structure)를 나타낸다면, 위치들과 신호값들(좌표들의 쌍들)을 가진 포인트들의 2차원적 배열을 결정하기 위해 상기 실체의 샘플링(sampling)이 수행된다. 이러한 좌표 쌍들의 배열은 좌표 쌍이 위치되는 상기 화소들에 대하여 다른 색이나 그레이 값을 제공함으로써 표시될 수 있다. 후속되는 배열(array)의 쌍들 사이의 위치 차이와 신호값 차이가 행이나 열에서 인접한 화소들 사이의 간격에 대응하는 양(an amount)을 초과하지 않는다면, 상기 방법은 표시되어야 할 신호의 받아들일만한 근사(acceptable approximation)를 제공한다. 만약 각 열에 대해 하나의 포인트(point)가 있고, 후속되는 포인트들간의 신호값 차이가 인접한 선들 사이의 차이보다 크지 않다면, 관찰자는 신호의 훌륭한 근사인 곡선을 지각할 것이다. 상기 구조를 표시하기 전에, 포인트들의 좌표들을 화소-매트릭스(pixel-matrix)의 기준 프레임(the frame of reference)으로 변환하는 것이 필요하다. 여기와 본 문서의 전체에서 표시되어야 할 신호 또는 구조의 거리들과 위치들을 래스터 디스플레이의 치수들과 비교함에 있어서는, 공통의 기준 프레임으로의 적절한 변환이 수행된다는 것이 가정된다.

구조가 래스터 디스플레이에 표시될 때 생기는 문제는 소위 에일리어징(aliasing) 즉 표시된 구조와 래스터 사이의 간섭(interference)이다. 만약 구조의 주파수가 래스터의 주파수보다 현저히 작으면, 휘어진 선에서 인위적인 계단형으로서 에일리어징이 일어난다. 만약 구조의 주파수가 래스터 주파수보다 크거나 대략 같으면 므와레 같은 비트 패턴(moire-like beat pattern)이 나타난다. 이와 같은 비트 패턴은 래스터 디스플레이의 주기성들(periodicities)과 표시된 실체의(주기적) 구조 사이의 간섭으로 일어난다.

서두에서 기술된 방법과 장치는 GB-A-2 214 765로부터 공지되어 있다. 본 문서에서, 후속 되는 포인트가 인접한 화소들 사이의 거리를 상당히 초과하는 하나의 좌표에서 차이를 가진 포인트들의 배열을 표시하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이러한 공지의 방법에 따라, 벡터(vector)들이 후속되는 포인트들 사이에서 계산되고, 벡터 궤적을 표시하는(bounding) 중심 포인트를 가진 각 화소에 대해 그레이 값이 할당되는데 그것은 화소 중심과 벡터 궤적 사이의 거리에 의존한다. 공지의 방법으로, 포인트들의 배열의 표시는 틈이 없이, 그리고 기울어진 선은 그렇지 않았더라면 래스터 디스플레이의 이산 특성(discrete nature)에 의해 일어날 수 있는 갑작스런 점프(sudden jump)들 없이 얻어진다. 하나 이상의 벡터가 기여할 화소에 충분히 가까울 경우에는 그레이 값의 추가적인 증가가 일어난다.

이러한 공지의 방법을 적용함으로써, 디스플레이 래스터에 관한 거친(coarse) 구조들에 있어서의 에일리어징은 대부분 제거된다. 미세 구조에 있어서의 므와레 패턴은 감소되지만 제거되지는 않는다. 공지의 방법은 관찰자가 신호의 파형의 정확한 형상에 관심이 있는 것이 아니라, 예를 들어, 몇 가지 성분들을 포함하는 빠르게 변화하는 신호의 전체적인 표시(global view)를 더 원하는 경우에는 만족스러운 영상을 제공하지 못한다. 그러한 상황에서는 구조의 세부들은 래스터 디스플레이의 인접한 행들 또는 열들 사이의 거리에 대응하는 것보다 더 높은 해상도를 가진다. 그러한 상황에서 빠르게 변화하는 값을 가진 신호를 래스터 디스플레이에서의 열들 사이의 대응하는 거리와 같은(또는 더 큰)포인트들의 후속샘플(sample)들 사이의 거리로서 샘플링(sampling)하는 것는 거의 확실히 다소 무작위적인 포인트들의 분포로 이끈다. 한편, 훨씬 더 높은 주파수로 샘플링 하는 것은, 각 화소가 많은 수의 포인트들로부터의 기여들을 받는 상황으로 이끌며, 결과적으로 래스터 디스플레이의 큰 영역의 최대 그레이 값 또는 최대 강도로 이끌어 관찰자가 포인트들 분포에 대한 정보를 입수할 수 없게 된다. 유사한 문제가, 표시되어야 할 구조의 세부들이 래스터 디스플레이의 화소들의 중심들 사이의 거리보다 작은 서로 간의 거리들을 가진 좌표 쌍들의 집합들에 의해서만 표시될 수 있는 다른 상황들에서 발생한다.

GB-A-2 214 756에 기술된 것 같은 그러한 디스플레이 방법에 있어서 생길 수 있는 추가적인 문제는 화소들의 그레이 값이 넓은 범위를 포함한다는 점이다. 특히, 많은 포인트들이 동일한 화소에 기여할 때, 그러한 화소들의 그레이 값은 클 것이다. 단지 하나의 포인트가 하나의 화소에 기여할 경우, 결과적으로 생기는 그레이 값은 낮아지기 쉽다. 이것은, 상기 과정에 의해 결과적으로 생기는 그레이 값들이 넓은 동적 범위를 포함함을 의미한다. 이것은, 또한 관찰자에게 화소들의 많은 부분을 거의 볼 수 없도록 할 수 있는데, 그것은 디스플레이상의 영상의 강도 분포가 가장 큰 그레이 값을 가진 (소수의) 화소들에 의해 좌우되고 대부분의 다른 화소들은 낮은 또는 매우 낮은 강도를 가질 것이기 때문이다.

본 발명의 목적은 특히, 내부의 세부들이 래스터 디스플레이의 열들과 행들 사이의 거리에 필적하거나 더 큰 사이즈(size)를 가진 구조(structure)를 나타내는 포인트들의 배열이, 그 구조의 전체적인 윤곽과 내부 강도 분포가 관찰자에게 여전히 지각될 수 있도록 표시될 수 있는, 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 표시된 영상에서 전체적인 정보는 유지하면서도, 동적 범위는 감소될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 방법은, 상기 배열은 몇 개의 포인트들이 동일한 화소에 포함될 수 있는 그러한 스케일로 표시되고, 각 화소에 대해, 먼저 각 포인트의 좌표들에 기초하여 화소들의 서브셋(sub-set)을 결정하고 그후 추계 절차에 따라 상기 서브 셋으로부터 하나 또는 그 이상의 화소들의 화소 값에 양(an amount)을 더함에 의해, 포인트의 기여들로부터 화소 값이 계산되고, 각각의 그레이값들은 상기 계산된 화소 값들로부터 유도되는데에 특징이 있다.

래스터 디스플레이의 각 열 및/또는 행에 대하여, 높은 샘플링 속도로 샘플링함에 의해, 또는 그 반대로 낮은 샘플링 속도로 샘플들 사이의 보간(interpolation)에 의해 다수의 포인트들이 얻어진다. 각 포인트는 이웃하는 화소들의 서브셋(sub-set)에서의 화소들의 전체 화소값에 단지 부분적인 기여만을 가지며, 그것은 그의 좌표들에 의하여 할당된다. 추계 할당 절차로 인해, 각 포인트는 서브셋의 각 화소들에 기여할 어떤 확률을 가진다. 많은 수의 포인트들 때문에, 그 결과로 서브셋의 화소들에 대한 한 포인트의 기여는 희미해지고 어떠한 므와레 패턴도 효율적으로 제거한다는 것이다. 추가적으로, 추계 방법으로 한 포인트를 한 화소에 할당함에 의해 결과로 얻어진 화소값들의 동적 범위는 감소된다.

본 발명에 따른 상기 방법의 실시예는, 한 포인트가 한 화소값에 더하는 양(an amount)은 소정의 양들의 세트로부터 선택되는데에 특징이 있다. 화소값에대한 포인트의 기여에 대한 약간의 불연속적인 값들을 사용함에 의해, 동적 범위는 추가적으로 감소되고 상기 방법의 간단한 수행과 빠른 실행이 가능하다.

본 발명에 따른 상기 방법의 상기 실시예는, 상기 추계 절차에서 상기 소정 양들의 세트로부터 양(an amount)을 선택하기 위한 확률이 결정되고, 상기 확률은 공통 기준 프레임으로의 변환 후 화소 매트릭스에서의 화소의 위치와 포인트의 좌표들 사이의 차이로부터 유도되는데에 또한 특징이 있다. 이 방법에 의해, 화소안의 기준 위치에 가까운 포인트들은 멀리 떨어진 포인트들보다 기여할 기회가 더 많다. 상기 기준 위치는 예를 들어 중심이거나 열의 좌측 끝머리이거나 행의 아래쪽 끝머리이다. 전술한 방식으로 웨이트(weighed)된 한 화소 값에 대한 한 포인트의 기여를 이용함으로써, 그렇지 않으면 종종 발생할 수 있는 므와레 또는 비트 패턴(beat pattern)이 억제된다.

본 발명의 양호한 실시예는, 각 포인트에 대해, 소정 양들의 세트는 영과 전량값(full amount value)의 두 값들을 포함하고, 후자는 상기 포인트의 함수인 데에 특징이 있다. 단지 두 값, 즉 영 또는 최대값만을 가진 양들의 세트는 만족할만한 결과들을 제공하고 실행하기가 가장 간단하다. 전량 값은 1 일수도 있으나 다른 종류의 포인트들, 예를 들어 표시되어야 할 곡선의 도함수(derivative)에 의존하거나 도중에 샘플들 사이의 포인트들이 보간되는 서로 다른 종류의 포인트에 대해서는 다를 수 있다.

래스터 디스플레이에 화소값들을 표시함에 있어서, 본 발명의 실시예는, 서로 다른 그레이 값들의 수는 제한되어 있고, 각 화소에 대해 결정된 화소값에 기초하여 그레이 값이 할당되고, 상기 각 그레이 값들은 화소 매트릭스를 구성하는 화소값들의 스트림(stream)에서 화소값들의 대략 일정한 부분으로 할당되는데에 특징이 있다. 화소들은 하나씩 표시되고 필요하면 갱신(update)된다. 상기 화소의 스트림에서 주어진 화소값들의 서브 범위(sub-range)에 대해 그레이 값을 할당하는 것이 가능하다. 상기 실시예에서, 서브 범위들은, 각 그레이 값이 스트림의 화소값들의 일정한, 소정의 부분을 위해 사용되도록, 선택되고 필요하면 적응된다. 이것은, 예를 들어, 재할당(reassignment)이 이미 발생한 서로 다른 그레이 값들의 수에 의존하게끔 만들어지고 화소값 범위가 적응된 것으로 실행될 수 있다. 구조에 해한 적절한 인상(impression)을 얻기 위해서, 단지 제한된 수의 서로 다른 그레이 값들만이 디스플레이에서 보여지게 할 필요가 있다. 소정의 부분들의 상대적인 비율들을 바꾸는 것은 그레이 값들의 연속적인 스케일로 밝기(brightness)와 콘트라스트(contrast)를 변화시키는 것과 동등하다. 영이 아닌 화소값을 가진 화소들의 서로 다른 부분들이 동등한 분포는 적당한 디스플레이모드(mode of display)로 지각되는 것으로 보인다.

그레이 값의 제한된 수에 대한 재할당의 추가적인 이점은 단지 화소당 약간의 비트(bit)들만이 데이터 전송이나 저장에 필요하다는 것이다. 단지 네그레이 값만으로도 미세구조의 적절한 전체적인 표시를 위해서는 충분할 수 있는 것으로 보인다. 이것은 화소당 2 비트(bit)에 해당되며 따라서 메모리(memory)와 다른 자원들의 사용의 관점에서 볼 때 이점이 된다.

하나의 유리한 응용은 시간에 의존하는 전압들이나 전류들과 같은 주기적인신호들의 디스플레이이다. 본 발명은 래스터 디스플레이에 상기 신호의 많은 수의 주기들을 디스플레이하는 방법을 제공하는데, 관찰자에 의해 지각된 영상은 신호가 아날로그 타입 디스플레이에 표시될 경우 생길 수 있는 강도 분포와 유사하다. 본 발명을 이용하지 않으면 래스터 디스플레이는 가끔 비트 패턴(beat pattern) 형태로 에일리어징을 보이고 신호는 인지할 수 없을 것이다.

본 발명의 이러한, 그리고 좀더 상세한 다른 측면들은 예를 통해서, 실시예의 상세한 설명에서 도면을 참조하여 설명될 것이다.

Claims (11)

1. 좌표 쌍에 의해 각각 기술되는 다수의 포인트들을 래스터 디스플레이에 표시하는 방법으로서, 상기 래스터 디스플레이는 다수의 행들과 다수의 열들의 화소 매트릭스를 포함하고, 각 화소에 대해 화소에 대한 포인트들의 위치로부터 유도되는 각각의 그레이 값이 결정되는, 상기 다수의 포인트들을 래스터 디스플레이에 표시하는 방법에 있어서,

   배열(array)은 몇 개의 포인트들이 동일한 화소에 포함될 수 있는 스케일로 표시되고,

   각 화소에 대해, 먼저 각 포인트의 좌표들에 기초하여 화소들의 서브-셋(sub-set)을 결정하고 그 후 추계 절차(stochastic procedure)에 따라 상기 서브-셋으로부터 하나 이상의 화소들의 화소값에 양(an amount)을 더함에 의해, 포인트들의 기여들(contributions)로부터 화소값이 계산되고,

   각각의 그레이 값들이 상기 계산된 화소값들로부터 유도되는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트들을 표시하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   포인트가 화소값에 더하는 상기 양은 소정 양들의 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트들을 표시하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 추계 절차에서, 상기 소정 양들의 세트로부터 양(an amount)을 선택하기 위한 확률이 결정되고, 상기 확률은 공통의 기준 프레임으로의 변환 후 화소-매트릭스에서의 화소의 위치와 포인트의 좌표들 사이의 차이로부터 유도되는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트들을 표시하는 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   각 포인트에 대해, 상기 소정 양들의 세트는 영(zero)과 전량값(full amount value)의 두 값들을 포함하고, 후자는 상기 포인트의 함수인 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트들을 표시하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   서로 다른 그레이 값들의 수는 제한되어 있고, 각 화소에 대해 결정된 화소 값에 기초하여 그레이 값이 할당되고, 상기 각 그레이 값들은 화소-매트릭스를 구성하는 화소값들의 스트림(stream)에서 화소값들의 대략 일정한 부분(constant fraction)으로 할당되는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트 들을 표시하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제한된 그레이 값들의 수는 네 개이고, 상기 그레이 값들 중 하나는 가장 낮은 레벨을 가리키고, 다른 세 개의 그레이 값들은 화소값의 스트림에서 대략 같은 부분들로 할당되는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트 들을 표시하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 포인트들의 배열은 단일 방향 파라미터(unidirectional parameter)의 함수로서 변화하는 양(quantity)의 값을 샘플링(sampling)함에 의해 및/또는 보간에 의해 유도되고,

   상기 샘플링 및/또는 보간은 행들이나 열들의 수에 의해 커버(cover)되는 좌표의 범위내의 상기 디스플레이에서의 행들 또는 열들의 수의 군집(multitude)인 다수의 포인트들을 제공하는 것을 특징으로 하는, 래스터 디스플레이에 다수의 포인트들을 표시하는 방법.
8. 다수의 열들과 다수의 행들을 갖는 화소-매트릭스를 가진 래스터와, 각각의 좌표들의 쌍들에 의해 기술된 다수의 포인트들에 따라 화소-매트릭스의 화소들에 그레이 값들을 할당하기 위한 처리 유닛을 포함하는 디스플레이를 가진 디스플레이 장치로서,

   상기 처리 유닛은,

   디스플레이 범위내의 좌표들을 가진 각 포인트에 대해 화소 매트릭스의 화소들의 서브-셋을 선택하기 위한 화소 선택 유닛과,

   상기 서브-셋 안의 상기 각 화소들 중 어느 것에 양(an amount)이 할당될 것인지를 추계 절차에 의해 결정하기 위한 할당 유닛과,

   각 화소에 대해 상기 화소에 기여하는 양들을 누산하여 누산된 화소값을 형성하는 화소값 누산기와,

   상기 누산된 화소값들로부터 그레이 값을 결정하기 위한 그레이 값 결정기를 포함하는, 디스플레이 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 처리 유닛은 프로그램을 내장하는 처리기와 메모리를 포함하고,

   상기 화소 선택 유닛, 상기 할당 유닛, 상기 화소값 누산기, 및 상기 그레이 값 결정기는 상기 처리기에 있는 상기 프로그램에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    신호 탐침(signal probe)을 통해 이용 가능한 시간적으로 변화하는 값을 갖는 신호로부터 샘플링된 포인트들을 발생시키기 위한 신호 샘플링 유닛에 연결된 신호 탐침을 더 포함하고,

    상기 샘플링된 포인트들의 좌표들은 신호값과 샘플 시간이고, 화소 선택 유닛의 입력은 상기 샘플링된 포인트들을 수신하기 위해 신호 샘플링 유닛의 출력에 연결되는, 디스플레이 장치.
11. 제 8 항의 디스플레이 장치에 사용하기 위한 반도체 장치로서, 각 좌표들의 쌍들에 의해 기술된 다수의 포인트들에 따라, 화소-매트릭스의 화소들에 그레이 값들을 할당하기 위한 처리 유닛을 포함하고,

    상기 처리 유닛은,

    디스플레이 범위내의 좌표들을 가진 각 포인트에 대해 상기 화소 매트릭스의 화소들의 서브-셋을 선택하기 위한 화소 선택 유닛과,

    상기 서브-셋안의 상기 각 화소들 중 어느 것에 양(an amount)이 할당될 것인지를 추계 절차에 의해 결정하기 위한 할당 유닛과,

    각 화소에 대해 상기 화소에 기여하는 양들을 누산하여 누산된 화소값들을 형성하는 화소값 누산기와,

    상기 누산된 화소값들로부터 그레이 값을 결정하기 위한 그레이 값 결정기를 포함하는, 반도체 장치.

Images