KR100421882B1 - 다이나믹 노이즈 제거회로 - Google Patents

Abstract

노이즈에 의한 디스플레이 시스템의 화질 열화를 줄이는 다이나믹 노이즈 제거 회로에 관한 것으로서, 특히 디지털 신호로 변환된 데이터의 하위 비트들의 변화폭을 이전 시점의 데이터들을 이용하여 제한함으로써, 영상 신호에 실린 노이즈를 최대한 억제하여 영상 신호 특히, 영상의 어두운 부분에서 발생하게 되는 화질의 열화를 감소시킬 수 있다.

Description

다이나믹 노이즈 제거회로{Dynamic noise reduction circuit}

본 발명은 노이즈에 의한 디스플레이 시스템의 화질 열화를 줄이는 다이나믹 노이즈 제거 회로에 관한 것이다.

최근 디스플레이의 화질을 개선하기 위하여 여러 가지 신호 처리 방식이 개발, 적용되고 있다.

그리고, 통상의 디스플레이 시스템에는 원치 않는 노이즈가 존재하는 것이일반적인데, 이로 인한 화질 열화 때문에 이를 줄이기 위한 연구 개발도 진행되고 있다.

최근에는 영상 신호 처리를 디지털 방식으로 처리하고 있기 때문에 노이즈에 의한 영상 신호 열화는 많이 개선되었지만, 아날로그 입력부에서 생기게 되는 영상 신호 열화에 대해서는 여전히 개선에 대한 요구가 있는 상황이다.

즉, 일반적인 디스플레이 시스템의 경우 아날로그 신호를 입력받아서 디지털 신호로 샘플링하며, 이렇게 샘플링된 디지털 신호에 여러 가지의 신호 처리 알고리즘을 적용한 후 최종적으로 디스플레이한다.

이때, 샘플링을 한 디지털 신호에는 이미 아날로그 영역에서 중첩된 노이즈의 영향이 그대로 남아있게 된다.

도 1은 이러한 아날로그 입력을 받는 일반적인 디지털 디스플레이 시스템의 신호 흐름을 표현한 개념도이다.

도 1을 보면, 아날로그 신호에 노이즈가 중첩되어 A/D 변환부로 입력되고, A/D 변환부에서 디지털화된 디지털 신호는 디지털 신호 처리부로 인가된다.

즉, 화질에 영향을 주는 노이즈는 디지털 신호로 변환되기 전의 아날로그 신호에 실리는 것이 대부분이다.

이렇게 영상 신호에 실려진 노이즈는 이후의 디지털 신호 처리 과정을 모두 거치게 되며 결국은 출력 신호에도 포함되어 실제 화질의 열화로 나타나게 된다.

이러한 영상은 주로 디스플레이되는 영상이 어두운 영상일 때 두드러지는데,이는 영상 신호에 비해 노이즈는 아주 작은 크기를 가지기 때문이다.

즉, 영상이 밝은 경우에는 작은 크기의 노이즈가 영상 신호에 미치는 영향이 작지만, 어두운 영상인 경우 그 영향은 상대적으로 크게 되기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아날로그 신호 부분에서 생기게 된 노이즈의 영향을 디지털 방식으로 감소시키는 다이나믹 노이즈 제거 회로를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 디스플레이 시스템의 개략도

도 2는 본 발명에 따른 하위 3비트의 변화량을 제한하는 과정을 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 가중치를 적용하여 하위 3비트의 변화량을 제한하는 과정을 도시한 도면

도 4는 상기된 도 2와 같이 가중치를 적용하지 않은 채 단순히 데이터 변화량만을 억제했을 경우의 시물레이션 결과를 보인 도면

도 5는 상기된 도 3과 같이 가중치를 적용하여 데이터 변화량을 억제했을 경우의 시뮬레이션 결과를 보인 도면

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이나믹 노이즈 제거 회로는, 입력되는 아날로그 신호를 디지털화한 후 상기 디지털화된 신호의 하위 소정 비트들의 변화량을 일정폭 이하로 제한하는 것을 특징으로 한다.

상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값의 변화량을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 데이터들을 이용하여 제한하는 것을 특징으로 한다.

상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 하위 3비트 값들의 평균값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 하위 3비트들의 값에 각각 가중치를 적용한 후 가중치가 적용된 값들의 평균값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 샘플링된 디지털 신호의 하위 비트들의 값을 제한하여 디지털 신호에 남아있는 노이즈의 영향을 최소화하기 위한 것이다.

이는 통상 디지털 신호 중 하위 비트들(예, 2-3번째 하위 비트)이 노이즈에 의한 영향을 많이 받기 때문이다.

즉, A/D 변환부에서 8비트 디지털로 변환된 영상 신호의 크기는 디지털 255라는 값으로 표현되며, 이때 노이즈에 의해 영향을 받게 되는 2-3번째 하위 비트까지의 값은 대략 4-7정도라고 설정할 수 있다. 이 값은 앞에서 말한 바와 같이 영상 신호가 일정 밝기 이상의 값을 가질때는 화질에 큰 영향을 미치지 않게 된다.

그러나, 어두운 화면 특히, 디지털 0값을 가지는 완전 블랙 화면의 경우에는 화질에 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 그 값이 노이즈의 특성인 랜덤한 값으로 변화하게 된다면 디스플레이의 어두운 부분은 지글거리는 현상이 두드러지게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 하위 비트값의 변화량을 일정 폭 이하로 제한함으로써, 노이즈의 순간적인 변화로 인한 어두운 영상의 열화를 개선하는데 있다.

도 2는 하위 3비트의 변화량을 제한하는 과정을 도시한 본 발명의 도면으로서, 그 이전 시점의 데이터를 이용해서 제한을 가하고 있다.

예를 들면, 현재 입력되는 d(t)의 하위 3비트 값들은 입력 데이터 d(t)와 이전 데이터 d(t-1) 그리고, 그 이전 데이터 d(t-2)를 평균한 값으로 제한되고, 바로 전에 입력된 d(t-1)의 하위 3비트 값들은 데이터 d(t-1)와 d(t-1)의 이전 데이터 d(t-2) 그리고, 그 이전 데이터 d(t-3)의 평균값으로 제한된다.

하기의 수학식 1은 상기와 같이 하위 3비트의 변화량을 제한하는 과정을 수식으로 표현한 예이다.

여기서, d'(t)는 8비트의 디지털 신호 중 변화량이 제한된(compensated) 하위 3비트의 값이고, d(t)는 원래의 디지털 신호의 하위 3비트 값이다.

즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 어느 시점의 디지털 영상 데이터를 표현할 때, 하위 3비트의 값이 노이즈에 의한 영향으로 급격하게 변하지 않게 하기 위해서 그 이전 시점의 데이터를 이용해서 제한을 가하고 있다.

이때, 이러한 방식을 이용하여 변화량을 제한하다 보면, 원래 신호의 정상적인 변화량을 제한하게 될 수도 있다.

이러한 경우를 피하기 위해서, 본 발명은 도 3에서 보는 바와 같이, 각 시점의 디지털 영상 데이터에 가중치를 적용한 후 변화폭을 조절한다. 이렇게 하면, 영상 신호의 열화도 최소화시키면서 노이즈에 의한 영향도 줄일 수 있게 된다.

하기의 수학식 2는 가중치를 적용하여 하위 3비트의 변화량을 제한하는 과정을 수식으로 표현한 예이다.

여기서,이다.

즉, 도 3에서 보는 바와 같이, 보상된 데이터는 그 이전 시점의 데이터들로부터 제한을 받게 되며, 이때 가중치값을 적절히 설정하여 영상 신호의 열화를 최소화시키게 된다.

이상에서와 같은 방법의 디지털 영상 신호 처리는 밝은 영상 신호의 경우보다는 어두운 영상 신호의 경우에 더욱 효과적으로 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 노이즈의 영향을 가장 많이 받는 하위 3비트의 변화량을 제한하는 것을 실시예로 하였지만, 이는 설계자에 의해 달라질 수 있다. 또한, 변화량 제한에 이용되는 이전 시점의 데이터들도 본 발명에서는 2개를 실시예로 하였지만 이것도 설계자에 의해 달라질 수 있다.

그리고, 상위 5∼6비트의 값들은 노이즈의 영향이 거의 미치지 않으므로, 본 발명에서는 별도의 신호 처리를 하지 않고 있다.

도 4는 상기된 도 2와 같이 가중치를 적용하지 않은 채 단순히 데이터 변화량만을 억제했을 경우의 시물레이션 결과로서, 노이즈에 의해 불규칙하게 발생하던 부분이 많이 개선된 결과를 볼 수 있다.

도 5는 상기된 도 3과 같이 가중치를 적용하여 데이터 변화량을 억제했을 경우의 시뮬레이션 결과로서, 가중치값을 최적으로 설정해 주는 것이 중요하다.

도 5에서는 가중치값을 각각 1.8, 0.7, 0.5로 설정하여 원래 영상 신호에 충실하도록 하였고, 결과에서 볼 수 있듯이 보상된 데이터 흐름이 원래 영상 신호의 데이터 흐름에서 크게 벗어나지 않음을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 다이나믹 노이즈 제거 회로에 의하면, 디지털 신호로 변환된 데이터의 하위 비트들의 변화폭을 제한함으로써, 영상 신호에 실린 노이즈를 최대한 억제하여 영상 신호 특히, 영상의 어두운 부분에서 발생하게 되는 화질의 열화를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 영상 신호뿐만 아니라 음성 신호의 경우에도 마찬가지로, 노이즈에 의해 발생하게 되는 음질의 저하를 개선할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 입력되는 아날로그 신호를 디지털화하는 A/D 변환부와, 상기 A/D 변환부에서 디지털화된 신호를 디스플레이를 위해 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함한 표시 장치의 노이즈 제거 회로에 있어서,

   상기 A/D 변환부는 디지털화된 신호의 하위 소정 비트들의 변화량을 일정폭 이하로 제한하여 상기 디지털 신호 처리부로 출력하는 노이즈 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 노이즈 제거 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값의 변화량을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 데이터들을 이용하여 제한하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 노이즈 제거 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 하위 3비트 값들의 평균값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 노이즈 제거 회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 중 하위 3비트의 값을 상기 하위 3비트의 값과 그 이전 시점의 하위 3비트들의 값에 각각 가중치를 적용한 후 가중치가 적용된 값들의 평균값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 노이즈 제거 회로.