KR100413308B1 - 디스플레이시스템에서지각콘투어링감소방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유한 전이 시간을 갖는 공간 광 변조기를 이용하는 펄스 폭 변조방법에 관한 것이다. 이 방법은 인입 데이타를 디지탈화하기 위해 샘플 당 m 비트를 이용하나, m-1 비트에 기초하여 펄스 폭 변조에 대한 LSB 시간을 분배한다. 현재의 비디오 프레임은 각 샘플마다 LSB를 제외한 각 샘플마다의 모든 비트를 디스플레이한다. 다음 비디오 프레임은 프레임 시간을 분할하기 위해 1개 이상의 LSB를 부가하여 각 샘플마다 모든 비트를 디스플레이한다. 제1 프레임은 부가 LSB 시간을 이용하여 어떤 데이터도 디스플레이 하지 않을 수 있고 또는 필요한 LSB 시간의 수만을 이용할 수 있다. 후자에서, 시스템은 프레임을 변경하기 위해 프레임 시간의 상이한 부분으로 조정해야 한다. 이 시스템은 상기 방법을 실행하기 위해 공간 광 변조기(40), 메모리(42), 포매터(48), 시퀀스 제어기(44) 및 토글 회로(46)를 포함하고 있다.

Description

디스플레이 시스템에서 지각 콘투어링 감소 방법
본 발명은 디지탈 비디오 디스플레이에 관한 것으로, 특히 이들 디스플레이에 대한 데이타의 펄스 폭 변조에 관한 것이다.
2진 공간 광 변조기는 통상적으로 2개의 상태, 즉 ON 및 OFF를 갖는 소자를 갖고 있다. 아날로그 데이타의 디지탈 샘플을 디스플레이하려는 경우에, 상기 변조기는 몇몇 어려움이 발생될 수 있다. 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하면 음극선관(CRT) 기반 시스템과 같은 아날로그 디스플레이의 비교적 실제 같은 시뮬레이션이 가능하게 된다.
PWM은 통상적으로 프레임 시간을 세그먼트로 분할하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 8 비트 샘플로 샘플되는 시스템에 관하여는, 프레임 시간이 255 세그먼트 (28-1)로 분할된다. 최상위 비트(MSB) 데이타는 128 타임 세그먼트에 대한 소정의 소자에 디스플레이된다. 상기 소자와 관련된 화소의 총 2진 값이 128 이상의 휘도값을 가는 경우에, MSB는 1이다. 이것은 통상적으로 소자를 ON으로 하는데, 여기에서 ON 상태는 디스플레이 면에 광을 향하게 하는 것이다. 다른 실시예는 상기 소자를 128 타임 세그먼트에 대해 ON 상태로 두기 보다 오히려 128 타임 세그먼트 내에서 상기 소자를 다수 회 OFF 및 ON 시킨다.
다음에, 다음 MSB는 64 타임 세그먼트 등의 시간 주기를 갖고 있어 다음 비트는 연속하여 32, 16, 8, 4, 2 타임 세그먼트를 갖는다. 최하위 비트(LSB)는 다수인 나머지 시간들 중 한 타임 세그먼트만을 갖고 있으므로 최소 타임 세그먼트를종종 LSB 시간이라 한다. 예를 들면, MSB는 128 타임 세그먼트라기 보다 128 LSB 시간을 갖는다고 할 수 있다.
LSB는 PWM을 이용하는 시스템에서 제한이 될 수 있다. 예를 들어 칼라 8 비트 시스템에 대하여, 각각의 칼라는 1/3 프레임 시간을 가져야 한다. 프레임은 60 Hz에서 동작하여서 프레임 시간은 1/60 또는 16.67 밀리초이다. 3개의 칼라 시스템(적, 녹 및 청)에 대하여, 각각의 칼라는 5.56 밀리초만을 갖는다. 그러면, LSB 시간은 21.77 마이크로초이다.
대부분의 공간 광 변조기는 이러한 문제점이 발생될 수 있다. 각 소자의 스위칭 시간은 이 시간에 양호해야 한다. 한 방법으로는 샘플 당 비트의 수를 감소시키는 것이다. 예를 들면, 7 비트 샘플을 이용하는 것만으로 LSB에 대한 시간량을 43.77 마이크로초로 증가시킬 수 있다. 그러나, 샘플 당 8 비트 미만을 이용하면 가시 아티팩트 및 콘투어링(contouring)을 발생시키게 된다. 그러므로, 시스템 및 변조기의 시간 제약 내에서 8 비트 샘플의 이용을 허용하는 PWM을 이용하는 방법이 요구된다.
본 발명의 한 특징은 공간 광 변조기 상에 데이타를 디스플레이하는 펄스 폭 변조 방법인데, 상기 데이타는 샘플 당 수 m 비트로 디지탈화된다. 다음에, 소정의 비디오 프레임 시간이 샘플 당 m-1 비트에 기초하여 펄스 폭 변조를 위한 LSB 시간으로 분할된다. 한 프레임 시간에서는, 각 샘플의 LSB가 디스플레이되지 않는 것을 제외하고는, 모든 LSB 시간을 이용하여 현재의 프레임에 대한 m 비트 샘플의 모든비트가 디스플레이된다. 다음 프레임 시간에는 다음 프레임의 m 비트 샘플의 모든 비트가 각 샘플의 LSB를 포함하여 디스플레이된다. 이 프레임 시간은 이전 프레임의 LSB 시간에 한 LSB 시간을 더한 수를 갖는다.
본 발명의 장점은 보다 많은 비트의 수의 사용을 허용하여 최종 디스플레이 화상에서 콘투어링(contouring) 및 아티팩트(artifact)를 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 공간 광 변조기 소자의 고 전이 또는 스위칭 시간을 요구하지 않는 것이다.
도 1은 화소 당 8 및 7 비트 샘플에 대한 종래 기술의 펄스 폭 변조 타이밍도.
도 2는 화소 당 8 비트 샘플에 대한 프레임 펄스 폭 변조를 변경하는 방법의 한 실시예의 플로우차트.
도 3은 화소 당 8 비트 샘플에 대한 프레임 펄스 폭 변조를 변경하는 방법의 한 실시예의 타이밍도.
도 4는 화소 당 8 비트 샘플에 대한 프레임 펄스 폭 변조의 변경을 제어하기 위한 회로의 개략 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
40 : 공간 광 변조기
42 : 메모리
44 : 시퀀스 제어기
46 : 토글 회로
48 : 포매터
본 발명 및 장점을 완전히 이해하기 위해, 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 참조하겠다.
도 1에는, 전형적인 펄스 폭 변조 체계가 샘플 당 8 및 7 비트의 타이밍도로서 도시되어 있다. 샘플 당 비트의 수란 인입 데이타의 샘플링시에 사용되는 비트의 수를 말한다. 공간 광 변조기는 통상적으로 디지탈 표시로서 각 화소마다 데이타를 디스플레이한다. 디지탈 워드 또는 샘플은 소정의 비트 수를 갖는다. 비트의 수가 많을수록, 디지털 화가 더 정확해지고 프레임 시간이 더 미세하게 분류된다.
7 비트 시스템이라고도 불리는 샘플 당 7 비트를 이용하여, 도 1에 라인 10에 도시된 바와 같이 43.75 마이크로초 동안 최하위 비트(LSB)를 디스플레이한다. 1이 LSB를 비트 0이라 할 경우에, 비트 1은 2배 긴, 즉 2 LSB 동안 디스플레이된다. 비트2-5는 각각 4 LSB, 8 LSB, 16 LSB 및 32 LSB과 동일한 시간을 갖는다. 최상위 비트(MSB)인 비트 6은 유효 프레임 시간의 1/2 바로 이상인 64 LSB와 동일한시간을 갖는다. 7 비트인 3 칼라 시스템은 27-1, 또는 127 LSB 시간을 갖는다(43.75 마이크로초 x 127 = 5.56 밀리초, 60Hz 비디오 시스템에서 3 칼라 중 1 칼라에 대한 프레임 시간).
7 비트 시스템에서 LSB 시간은 상태들 사이의 전이 시간에 관해서 대부분의 공간 광 변조기에 대해 처리할 수 있다. 그러나, 7 비트 시스템에서는 관찰자에게 화질을 저하하는 아티팩트 및 콘투어링이 더 많이 발생하게 된다. 8 비트를 갖는 시스템은 도 1의 라인 12에 도시된 바와 같이, 21.77 마이크로초 길이의 LSB 시간을 갖는다. 변조기의 전이 시간이 상기 기간 부근이거나 또는 훨씬 더 긴 경우에 이것을 처리할 수 없다. 그러나, 샘플 당 8 비트가 아티팩트 및 콘투어링이 감소되는 임계값인 것으로 보여진다.
그러므로, 60Hz 시스템에서 유효 시간과 변조기 전이 시간의 시간 제어 사이에는 딜레마가 존재하게 된다. 도 2는 8 비트 시스템의 장점을 갖는 방법의 플로우차트이나 이러한 짧은 LSB 시간의 단점에는 직면하지 않는다.
스텝 20에서, 샘플 당 비트의 수는 LSB 시간의 수를 배분하는데 사용된다. LSB 시간의 수는 샘플 당 비트의 수가 샘플 당 비트의 실제 수에서 1 비트를 뺀 경우와 같이 설정된다. 예를 들면, 8 비트 시스템에서는 LSB 시간의 분배가 7 비트를 이용하여 행해진다. 배분은 2m-1 LSB 시간에 의해 행해진다. 8 비트 시스템(m=8)에 대하여, 배분이 255 LSB 시간에 행해진다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 27-1 또는 127 LSB 시간 동안 m-1 비트만이 이용된다.
일단 프레임 당 LSB 시간의 수가 할당되면, 스텝 22에서, 시스템에 7 비트만 있는 경우처럼 제1 프레임에서 데이타가 디스플레이되고, LSB는 디스플레이되지 않는다. 이 프레임에서 각 비트는 다음의 LSB 시간의 수: 비트 7, 64; 비트 6, 32; 비트 5, 16; 비트 4, 8; 비트 3, 4; 비트 2, 2; 비트 1, 1을 갖는다. 이것은 총 127 LSB 시간을 제공한다.
스텝 24에서, 1 LSB 시간 동안 LSB가 디스플레이되는 것을 제외하고는 동일한 가중(weighting)을 이용하여 다음 프레임이 디스플레이된다. 표준 펄스폭 변조에서, LSB는 통상적으로 상술한 체계에서 LSB 시간의 1/2 동안만 디스플레이됨을 유의한다. 이 경우에, 프레임은 127 대신에 128 LSB를 갖는다. 이 여분의 LSB 시간은 여러 방법으로 배분될 수 있다. 한 예에서, 제1 프레임은 128 LSB 시간으로 분할될 수 있고, 상기 각각의 시간은 43.40 마이크로초로 길이이다. 최종 LSB 시간은 이 시간 동안 전혀 소정의 데이타를 디스플레이하지 않음으로써 무시할 수 있다. 다른 예에서, 제1 프레임은 127 LSB 시간으로 분할될 수 있고 각각의 시간은 44.77 마이크로초이다. 제1 프레임이 어떻게 분할되었는지에 관계없이, 제2 프레임은 항상 128 LSB로 분할된다. 후자의 예에서, 제어 회로는 상이한 프레임 시간으로 조정될 수 있어야 한다. 프레임들 사이의 변경은 시스템이 OFF 되거나 소정의 다른 비활성 상태를 취할 때까지 무한 반복된다.
여러가지의 LSB 값 및 시간은 다음 테이블에 나타나 있다. 이 테이블에서 "동일 프레임 시간"이라는 문구는 도 3에 도시된 1 실시예에 관한 것이고,"비(proportional) 프레임 시간"은 제2 실시예에 관한 것이다.
제2 프레임에서 여분의 LSB 시간을 조정하는데 이용되는 방법을 설계자가 선택하게 된다. 선택의 요인으로는 특정 시스템에서 아티팩트 및 콘투어링 제거 요구; 상이한 프레임 시간을 제어하기 위한 처리 가능성; 및 사용시 변조기의 속도 및 성능이 포함될 수 있다.
다른 것들 중 상기 예들의 하나를 적용하는데 이용될 수 있는 가능한 시스템 구조의 한 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서, 공간 광 변조기(40)는 관련 메모리(42)를 갖고 있다. 인입 데이타는 샘플 당 m 비트와 동일한 속도로 데이타를 샘플링하는 포매터(48)에 의해 처리된다. 시퀀스 제어기(44)는 데이타가 메모리로부터 억세스되어 변조기로 전송되는 속도를 제어할 것이다. 시퀀스 제어기는 프레임들 사이의 LSB 시간의 길이를 변화시키거나 또는 1 LSB 시간 동안 모든 변조기 소자를 바로 OFF시킨다. 시퀀스 제어기는 상태를 스위칭하거나, 다음 프레임이 127 LSB 데이터인지 128인지를 가리키는 값을 저장하기 위해 응답할 수 있는 토글 회로(46)로부터 신호를 수신한다. 토글 회로는 프레임 동기 신호의 수신시에 2개의 신호중 한 신호를 전송한다. 이전 신호가 127 LSB 프레임을 가리키면, 현재의 신호는 128 LSB 프레임을 가리킬 것이다. 다음 프레임 동기 신호의 수신시에 이에 따라 전송된 신호가 반전된다.
상기 방법 및 회로는 샘플 당 8 비트의 데이타를 이용하여, 8 비트 미만을 이용하는 시스템에서 콘투어링 및 아티팩트를 방지하게 하고, 또한 공간 광 변조기에 대해 충분한 시간을 허용하여 시간 프레임 내에서 상태를 변화시키게 한다. 다른 프레임 마다 LSB의 디스플레이는 처음에 프레임들 사이의 감지할 수 있는 임시 불균일성을 발생시키리라 생각되었다. 그러나, 검사시 이러한 불균일성이 검출되지 않았다. 또한, 오직 다른 프레임마다 LSB의 디스플레이는 7 비트 시스템, 또는 LSB가 데이타의 모든 프레임으로부터 막 제거된 8 비트 시스템에서 존재하는 콘투어링 및 아티팩트를 감소시켰다.
7 비트 타이밍으로 디스플레이되는 8 비트 시스템을 중심으로 논의하였지만, 본 방법은 8 비트 타이밍으로 프레임을 디스플레이하는 9 비트 시스템과 같은 다른 경우에 적용할 수 있다. 또한, 1 비트 이상은 6 비트 타이밍으로 디스플레이되는 8 비트와 같은 방식으로 변조된 시간일 수 있다. 이 최종 예가 초기 실험에서 플리커를 발생시켰지만 8 비트 타이밍으로 디스플레이되는 10 비트 시스템은 플리커를 발생시키지 않았다. 제1 프레임에서는, 모든 비트는 최하위 비트를 제외하고 디스플레이된다. 최하위 비트 다음은 다른 프레임마다 디스플레이되고 최하위 비트는 제4 프레임마다 디스플레이된다.
그러므로, 펄스 폭 변조의 다른 방법의 특정 실시예에 대하여 적절히 설명하였지만, 상기 특정 예들은 다음 청구항에 기재되어 있는 한 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되도록 된 것은 아니다.

Claims (6)

  1. 펄스 폭 변조를 이용하여 디지탈 비디오 데이타를 디스플레이하는 방법에 있어서,
    디지탈 샘플링에 실제 사용되는 것 보다 적은 비트를 갖는 펄스 폭 변조 체계에 기초한 펄스 폭 변조를 이용하여 비디오 프레임 시간 내에서 최하위 비트 시간을 배분하는 단계,
    상기 프레임 시간 내에 상기 비디오 데이타의 상기 제1 프레임- 상기 프레임은 상기 제1 프레임 내의 어느 하나의 샘플의 모든 비트가 최하위 비트를 제외하고 디스플레이되도록 소정 수의 최하위 비트 시간을 가짐 -을 디스플레이하는 단계, 및
    상기 프레임 시간 내에 상기 비디오 데이타의 제2 프레임- 상기 프레임은 상기 제1 프레임에 디스플레이되는 것보다 많은 어느 하나의 샘플의 비트가 디스플레이되도록 소정 수에 1을 더한 수의 최하위 비트 시간을 가짐 -을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조를 이용하여 디지탈 비디오 데이타를 디스플레이하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 체계는 7 비트를 갖고, 8 비트가 상기 디지탈 샘플링에 실제로 사용된 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조를 이용하여 디지탈 비디오 데이타를 디스플레이하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 체계는 8 비트를 갖고, 9 비트가 상기 디지탈 샘플링에 실제로 사용된 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조를 이용하여 디지탈 비디오 데이타를 디스플레이하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제4 프레임마다 최하위 비트를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조를 이용하여 디지탈 비디오 데이타를 디스플레이하는 방법.
  5. 공간 광 변조기에서 데이타의 펄스 폭 변조를 제어하는 회로에 있어서,
    상기 변조기에 데이타를 저장하고 전송하도록 동작할 수 있는 상기 공간 광 변조기와 접속하는 메모리,
    화소 당 m 비트의 선정된 샘플 비율로 상기 데이타를 디지탈화하는 기능을 포함하는, 인입 비디오 데이타를 포매팅할 수 있는 상기 메모리와 접속하는 포매터,
    상기 메모리로부터 상기 변조기로의 데이타 흐름 및 상기 변조기에 의한 상기 데이타의 펄스 폭 변조를 제어하도록 동작할 수 있는, 상기 메모리 및 상기 공간 광 변조기와 접속하는 시퀀스 제어기, 및
    프레임 동기 신호를 수신하고 상기 시퀀스 제어기에 신호를 전송하도록 상기 프레임 동기 신호를 이용하는, 상기 시퀀스 제어기에 접속하는 토글 회로를 포함하되, 상기 신호는 상기 시퀀스 제어기가 상기 펄스 폭 변조를 제어하게 하여 상기 공간 광 변조기가 화소 당 최하위 비트를 제외한 모든 것이 디스플레이되는 제1 프레임 포맷 및 상기 제1 프레임 보다 많은 비트의 화소가 디스플레이되는 제2 프레임 포맷을 이용하는 중에 변화하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기에서 데이타의 펄스 폭 변조를 제어하는 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 토글 회로는 또한 어느 하나의 샘플의 최하위 비트가 제4 프레임마다 디스플레이되도록 상기 펄스 폭 변조를 제어하려는 상기 시퀀스 제어기에 시그널링하기 위해 상기 프레임 동기 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기에서 데이타의 펄스 폭 변조를 제어하는 회로.
KR1019960044068A 1995-10-06 1996-10-05 디스플레이시스템에서지각콘투어링감소방법 KR100413308B1 (ko)

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