KR100585525B1 - 디지털 방식을 이용한 화상처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색온도 조절 후 감소된 표현 밝기수를 보상하여 화질을 향상시킬 수 있는 디지털 방식을 이용한 화상처리 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 영상신호를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 컨버터와, 주사방식을 변환하기 위한 디인터레이서와, 상기 디지털 신호를 모듈의 해상도에 맞도록 조절하고 색온도를 조절하기 위한 스케일러와, 상기 스케일러에서 색온도 조절에 따라 표현 밝기수가 감소되는 것을 보상하기 위한 표현 밝기수 조절장치와, 상기 표현 밝기수 조절장치에서 조절된 디지털 신호인 전기적 신호가 빛의 형태로 바뀌어 화상을 나타내는 모듈을 포함한다.

이러한 본 발명에 따르면 색온도 조절 후 발생되는 표현 밝기수 저하를 보상하여 한층 더 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

디지털, 화질, 색온도, 스케일러(Scaler), 표현 밝기수

Description

디지털 방식을 이용한 화상처리 장치{Image Processor using Digital Mode}

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도.

도 2는 종래 아날로그 디스플레이와 디지털 디스플레이의 입력신호에 따른 휘도 출력 특성을 그래프로 나타낸 도.

도 3은 종래 디지털 디스플레이의 개략적인 구조를 나타낸 도.

도 4는 종래 디지털 TV의 색온도 조절 특성을 나타낸 도.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 디스플레이의 구성을 나타낸 개략도.

도 6은 본 발명의 표현 밝기수 조절 장치를 이용하여 표현 밝기수를 조절하는 일 실시예를 나타낸 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 배면 글라스 기판 2: 전면 글라스 기판

3: 어드레스 전극 4: 격벽

5: 형광체 6: 유전체층

7: Z전극 8: Y전극

본 발명은 디지털 방식을 이용한 화상 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 표현 밝기수를 늘려 화질을 향상시킬 수 있는 디지털 방식을 이용한 화상처리 장치에 관한 것이다.

현재, 가정이나 산업용으로 사용되는 대부분의 디스플레이 장치는 칼라음극선관이가 주를 이루고 있지만, 단순구조에 의한 제작이 용이하고, 외형이 박형이며, 낮은 소비전력의 특징을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP)이 각광을 받고 있는 추세이다.

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것으로, PDP는 배면 글라스 기판(1), 배면 글라스 기판 상에 형성된 어드레스 전극(3), 배면 글라스 기판에 대향하는 전면 글라스 기판(2), 전면 글라스 기판 상에 서로 평행하게 배치되는 Z전극(7)과 Y전극(8), 상기 Z전극(7) 및 Y전극(8)을 덮도록 형성된 유전체층(6), 유전체층(6) 상에 MgO 보호층, 및 상기 배면 글라스 기판(1)과 배면 글라스 기판 사이에 배치되어 형광체(5)가 도포되어 방전공간을 구획하는 격벽(4)을 포함하여 구성된다.

이러한 플라즈마 디스플레이 장치는 디지털 디스플레이 장치로서, 칼라음극선관과 같은 아날로그 디스플레이 장치와는 몇가지 차이점이 있는데, 대표적으로 디스플레이 소자에서 방출되는 빛의 밝기 표현방식이 다르다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 장치에 입력되는 영상 데이터는 통상 1프레임마다의 R, G, B 각 색의 계조를 나타내는 디지털데이터이다. 디지털데이터는 데이터컨버터(Data Convertor)를 통해 이 1프레임마다의 계조(Grey Scale) 데이터를 서브프레임의 조합으로 이루어진 표시데이터로 변환하게 된다. 이때, 데이터컨버터는 256계조를 갖는 8비트(bit)의 입력영상데이터를 8개의 서브프레임의 점등 및 비 점등을 나타내는 8비트의 출력표시데이터로 변환되는 변환테이블을 이용한다. 이러한 변환테이블은 입력되는 영상데이터가 1계조 증가할 때마다 출력되는 표시데이터의 휘도로 1계조 증가하는 1차 함수적 특성을 갖게 되어 입력영상데이터의 0 ~ 255계조에 대해서 출력되는 0 ~ 255계조의 휘도가 1:1로 대응된다.

도 2는 종래 칼라 음극선관과 같은 아날로그 디스플레이와 플라즈마 디스플레이와 같은 디지털 디스플레이의 입력신호에 따른 휘도 출력 특성을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 디지털 디스플레이는 아날로그 디스플레이 장치에 비해 출력휘도의 변화가 부드럽지 못하는 단점을 가지고 있다. 이와 같은 단점은 디지털 디스플레이의 표현 비트(bit)수를 늘려 극복할 수 있다. 예를 들면, 표현 비트수를 6비트로 할 경우, 디지털 디스플레이의 표현 가능 밝기는 64개가 되고, 8비트로 할 경우엔 256개가 되며, 10비트로 할 경우엔 1024개의 표현가능 밝기를 갖게 되어 출력휘도 변화를 부드럽게 할 수 있게 된다.

한편, 상술한 디지털 디스플레이의 개략적인 구조도는 도 3과 같다. 디지털 디스플레이 구조는 먼저 YPbPr, RGB, Composite등의 영상신호를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter)와 비디오 디코더(Video decoder) 및, 비월주사 방식으로 디코딩된 비디오 데이터를 순차 주사방식으로 변환하기 위한 디인터레이서(Deinterlacer)를 포함하고, 상기 디지털 신호를 모듈의 해상도에 맞도록 조절하기 위한 스케일러(Scaler)와, 스케일러에서 조절된 디지털 신호인 전기적 신호가 빛의 형태로 바뀌어 화상을 구현하는 모듈로 이루어진다.

이와 같은 구조를 갖는 디지털 디스플레이는 화상 밝기를 조절하기 위하여 스케일러 안에 있는 R,G,B 게인 조절 블록(block)을 이용하여 R,G,B신호의 크기를 조절하여 색온도를 결정하게 된다. 일반적인 칼라음극선관의 색온도는 9300도 이상으로 조절이 되지만, 플라즈마 디스플레이 장치와 같은 디지털 TV의 색온도는 이보다 낮은 상태로 조절된다.

도 4는 종래 디지털 TV의 색온도 조절 특성을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 표현 비트수가 8bit일 때, 색온도 조절 전에는 표현 밝기수가 256개이지만 색온도 조절 후에는 표현 밝기수가 작아짐을 알 수 있다. 통상디지털 TV의 색온도는 R, G, B의 게인 값을 조절하게 하게 되는데, 보통은 B의 게인을 높이거나 R, G의 게인을 낮추어 조절한다. 그러나 B의 게인을 높이게 되면 화면이 포화(Saturation) 되는 현상이 발생하게 되므로 이러한 포화현상을 피하기 위하여 R, G의 게인을 낮춘다. 이는 디스플레이 소자가 표현할 수 있는 밝기 수가 줄어다는 것을 의미한다.

즉, 디지털 디스플레이는 아날로그 디스플레이와 같은 휘도 특성을 갖는 8비트의 입력데이터 영상신호가 상술한 바와 같이 색온도 조절시 나 기타 노이즈에 의해 사라지는 비트수로 인하여 약 6 ~ 7 비트정도가 표현되어 255, 255, 255의 계조값을 갖는 R, G, B가 230, 240, 255의 계조값을 갖게 되어 표현 밝기수가 감소된다. 이는 디스플레이 밝기 변화의 부자연스러움을 가져와 디스플레이 화질을 저하 시키는 문제점을 갖게 된다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 색온도 조절 후 발생하는 표현 밝기수의 감소에 따른 화질저하를 방지하고자 하는 디지털 방식을 이용한 화상 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 방식을 이용한 화상 처리 장치는 영상신호를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter), 비디오 디코더(Video decoder)와, 주사방식을 변환하기 위한 디인터레이서(Deinterlacer)와, 상기 디지털 신호를 모듈의 해상도에 맞도록 조절하고 색온도를 조절하기 위한 스케일러(Scaler)와, 상기 스케일러에서 색온도 조절에 따라 표현 밝기수가 감소되는 것을 보상하기 위한 표현 밝기수 조절장치와, 상기 표현 밝기수 조절장치에서 조절된 디지털 신호인 전기적 신호가 빛의 형태로 바뀌어 화상을 나타내는 모듈을 포함한다.
상기 표현 밝기수 조절장치는 스케일러 다음에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 디지털 방식을 이용한 화상처리장치에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 디스플레이의 구성을 나타낸 개략도이다. 도시된 바와 같이, 디지털 디스플레이 구조는 먼저 YPbPr, RGB, Composite등의 영상신호(100)를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter, 200)와 비디오 디코더(Video decoder, 300) 및, 비월주사 방식으로 디코딩된 비디오 데이터를 순차 주사방식으로 변환하기 위한 디인터레이서(Deinterlacer, 400)를 포함하고, 상기 디지털 신호를 모듈(700)의 해상도에 맞도록 조절하고 색온도를 조절하기 위한 스케일러(Scaler, 500)와, 스케일러(500)에서 색온도 조절에 따라 표현 밝기수가 감소되는 것을 보상하기 위한 표현 밝기수 조절장치(600)와, 표현 밝기수 조절장치(600)에서 조절된 디지털 신호인 전기적 신호가 빛의 형태로 바뀌어 화상을 구현하는 모듈(700)로 이루어진다.

본 발명의 디지털 방식의 화상처리 장치의 화질 처리방법은 다음과 같다. 본 발명의 화질 처리 방법은 아날로그 형태의 영상신호(YPbPr, RGB, Composite)가 디지털 신호로 변형되어 표현 밝기수를 조절하는 스케일러(500)까지의 일련의 처리방법은 종래의 디지털 화상 처리장치와 동일하다. 이 과정 중 후 표현 밝기수 조절 장치에서, 스케일러를 이용하여 색온도 조절을 위해 필요한 R, G, B의 게인 최대값을 구하여 IC(Integrated Circuit)에 입력하고, 이 값을 이용하여 R, G, B의 최대 신호값을 구한 후, 에러 디퓨젼(error diffusion) 방법이나 디더링(dithering) 방법을 이용하여 밝기수를 조정하게 된다.

도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 표현 밝기수 조절 장치(600)를 이용하여 표현 밝기수를 조절하는 일 실시예를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, n비트의 입력 화상 데이터를 디더링하여 표시하는 경우 예를 들어, 2비트를 사용하는 디지털 화상 처리 장치의 경우, 도 5의 스케일러(500)를 통과하기 전까지의 R, G, B 표현 밝기 수가 A, B, C, D의 4개 값으로 나타나지만, 스케일러(500)에서 색온도 조절시 R, G, B 게인 값을 조절하여 색온도를 조절한 후 표현 밝기수는 A, B, C의 3개 값으로 나타나 표현 밝기수가 줄어들게 된다. 이 때, 최대 밝기 C의 최대 신호값을 다음과 같은 일반식을 이용하여 표현 밝기수를 조절한다.

A'= A, B'= f(A,B), C'= f(B,C), D' = C

삭제

즉, 표현 밝기수 조절장치(600)는 구현하고자 하는 표현 밝기 중 최저 데이터 값인 A'를 스케일러에서 색온도 조절된 표현 밝기의 최저 데이터 값인 A에 대응되도록 하고, A와 B 사이에 위치한 B'는 A와 B를 이용하여 대응되도록 하고, B와 C 사이에 위치한 C'는 B와 C를 이용하여 대응되도록 하고, 최대 표현 밝기인 D'는 스케일러에서 조절된 최대 값인 C에 대응되도록 하여 데이터를 처리하도록 한다.

이와 같이 처리되어 보정된 영상신호는 디지털 방식의 화상처리장치의 모듈 어드레스 구동부에 공급하게 되면 표현 밝기수 감소 현상을 막아 화면의 밝기 변화를 부드럽게 표현 할 수 있게 된다.

본 발명의 표현 밝기수 조절장치(600)는 색온도를 조절하는 스케일러(500)에 포함되어 질수 있고, 스케일러(500)의 다음 단에 설치될 수 있으며, 또한 모듈 컨트롤러의 맨 처음 단에 설치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이와 같은 본 발명은 디지털 방식을 이용한 화상처리장치에 있어서, 색온도 조절 후 발생되는 표현 밝기수 저하를 보상하여 한층 더 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 영상신호를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 컨버터;

   주사방식을 변환하기 위한 디인터레이서;

   상기 디지털 신호를 모듈의 해상도에 맞도록 조절하고 색온도를 조절하기 위한 스케일러;

   상기 스케일러에서 색온도 조절에 따라 표현 밝기수가 감소되는 것을 보상하기 위한 표현 밝기수 조절장치; 및

   상기 표현 밝기수 조절장치에서 조절된 디지털 신호인 전기적 신호가 빛의 형태로 바뀌어 화상을 나타내는 모듈

   을 포함하는 디지털 방식을 이용한 화상처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 표현 밝기수 조절장치는 스케일러 다음에 설치되는 것을 특징으로 하는 디지털 방식을 이용한 화상처리 장치.

Images