KR100603242B1

KR100603242B1 - 동영상 처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100603242B1
Application number: KR1020050046451A
Authority: KR
Inventors: 성화석; 이호섭; 민종술
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-07-24
Also published as: US20060267871A1; CN1874416A

Abstract

동영상 처리방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 서브필드별로 발광 중심점을 연산하는 발광 중심점 산출기, 메모리상의 필드 데이터를 이용하여 해당 화소의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 추정기, 움직임 벡터를 이용하여 해당 화소위치의 움직임 보상 휘도를 각 서브필드별로 산출하는 움직임 보상 휘도 산출기, 미리 설정된 서브필드별 휘도 가중치가 감소하는 순서에 따라, 발광이 요구되는 서브필드의 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 적분 휘도 산출기, 미리 설정된 서브필드별 휘도 가중치가 증가하는 순서에 따라, 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 선형 휘도 연산기 및 움직임 보상 휘도, 적분 휘도, 선형 휘도 및 휘도 가중치를 이용하여 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광여부를 결정해 나가는 발광패턴 선택기를 포함한다.

서브 필드, 선형 휘도 연산기, 발광 선택기, 적분 휘도 산출기, 휘도 보정기

Description

동영상 처리방법 및 장치{Moving Picture Processing Method and System thereof}

도 1은 종래기술에 따른 동영상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 동영상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 동영상 처리 장치에서의 디스플레이 구동 신호를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 선형 휘도 연산법 및 발광 여부 선택 순서를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 휘도 보정기의 동작 특성을 나타낸 도면, 및

도 6은 본 발명에 따른 휘도 보정기의 동작 원리를 나타낸 도면이다.

본 발명은 동영상 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하나의 필드를 서로 다른 휘도 가중치가 부여된 복수 개의 서브필드로 분할하고 분할된 각 서브필드의 발광 유무를 선택적으로 조합하는 방식에 의한 동영상 처리방법 및 장치에 관한 것이다.

휘도란 텔레비전이나 컴퓨터 등의 표시 화면으로부터 방사되는 빛의 밝기의 척도. 구체적으로는 인간이 느끼는 주관적 밝기(brightness)와 비교적 잘 대응하도록 정해진 시각 자극의 강도를 말한다.

도 1은 종래기술에 따른 동영상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 종래기술에 따른 동영상 처리 장치는 움직임 추정기(10), 움직임 보상 휘도 산출기(20), 적분 휘도 산출기(30), 발광 선택기(40)를 구비한다.

여기서, 움직임 추정기(10)는 프레임 메모리(미도시)에 저장된 N번째 프레임과 (N-1)번째 프레임 데이터를 이용하여 움직임 벡터를 검출한 후, 움직임 보상 휘도 산출기(20)와 적분 휘도 산출기(30)로 출력한다.

움직임 보상 휘도 산출기(20)는 움직임 추정기(10)로부터 출력되는 움직임 벡터를 이용하여 각 서브필드 별 처리 대상 화소 위치의 움직임 보상 휘도를 산출하고, 이를 발광 선택기(40)로 출력한다.

한편, 적분 휘도 산출기(30)는 움직임 추정기(10)로부터 움직임 벡터를 수신한 후, 각 서브필드의 처리 대상 화소 위치로부터 움직임 벡터를 페칭(Fetching)하며, 한 프레임 기간동안 움직임 벡터를 따라 인간 시각에 누적되는 적분휘도를 산출한다. 그 다음, 산출된 적분휘도를 발광 선택기(40)로 출력한다.

발광 선택기(40)는 움직임 보상 휘도 산출기(20)와 적분 휘도 산출기(30)의 연산 결과인 움직임 보상 휘도와 적분 휘도를 비교하여 처리 대상 화소의 각 서브필드별 발광 여부를 선택한다.

종래기술의 구성인 움직임 추정기(10), 움직임 보상 휘도 산출기(20), 적분 휘도 산출기(30), 발광 선택기(40)의 동작원리는 일본 공개 특허 제 2003-177696호 및 국내 특허출원번호 제 10-2001-7009316호에 개시된 바와 같이 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 공지의 기술적 구성이므로 본 명세서상에서는 그 설명을 생략하기로 한다.

즉, 종래의 동영상 표시 장치는 각 서브필드 위치에서의 움직임 벡터를 이용하여 인간 시각에 인지될 발광량을 적분 휘도 산출기(30)를 통해 추정하고, 그 다음, 발광 선택기(40)는 전술한 적분 휘도와 움직임 보상 휘도가 일치되도록 각 서브필드별로 발광 여부를 결정함으로써 동영상 처리시의 의사 윤곽의 발생을 억제한다.

하지만, 이러한 종래의 동영상 표시 장치에 있어서, 발광 선택기(40)가 휘도 가중치가 작은 서브필드부터 휘도 가중치가 큰 서브필드의 순서로 각 서브필드의 발광 유무를 선택하는 방법이 사용되었는데, 이러한 경우에는 정밀한 휘도의 표시가 어렵게 된다.

하기의 표 1을 통해 종래기술에 따른 발광선택 방법의 문제점을 설명하기로 한다.

서브필드	SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10	휘도가중치의 합
휘도가중치	1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
증가방향 선택시	ON	ON	ON	ON	ON						31
감소방향 선택시					ON	ON					40

표 1은 서브필드가 10 개이고 서브필드들의 휘도 가중치가 각각 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 44, 56, 68 인 구동 시스템에서의 휘도 '40'을 표시하고자 하는 경우의 발광선택 방법을 설명하고 있다.

휘도 가중치가 증가하는 방향으로 각각의 서브필드 발광 여부 선택을 행한 경우와, 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드 발광 선택을 행한 경우의 각 서브필드들에서의 발광상태를 나타낸 것이다.

휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택하는 경우 표시하고자 하는 휘도(표 1에서는 '40')와 발광으로 선택된 서브필드들의 휘도가중치의 합(16+24=40)이 같게 된다.

그러나, 휘도 가중치가 증가하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택하는 경우 연속한 5개의 서브필드가 발광을 하고, 이때 발광으로 선택된 서브필드들의 휘도가중치의 합(1+2+4+8+16)은 '31'로서, 표시하고자 하는 휘도(표 1에서는 '40')와는 다른 값을 갖게 된다.

따라서, 동영상 처리 장치에서는 휘도 가중치가 큰 서브필드에서 휘도 가중치가 작은 서브필드의 순서로 각 서브필드의 발광 여부를 선택하는 방법을 사용한다. 그러나, 이러한 종래의 동영상 처리 장치는 여러 문제점을 갖게 된다.

하기의 표 2를 통해 이러한 문제점을 설명하기로 한다.

서브필드	SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10	휘도가중치의 합
휘도가중치	1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
감소방향 선택시	ON	ON			ON	ON					43
감소방향선택시								ON			44

표 2는 움직임 벡터가 '0'인 경우 휘도 43과 44를 표시하고자 할 때 종래 동영상 처리 장치의 서브필드 선택방법을 이용하여 선택된 발광 패턴을 나타낸 것이다.

움직임 벡터가 '0' 이므로 움직임 보상 휘도는 표시 휘도와 같고 종래 동영상 처리 장치의 서브필드 발광 선택방법에 기초하여 휘도별 발광 상태를 산출하면 휘도 '43'은 4개의 서브필드가 발광 상태로 선택되고, 휘도 '44'는 1개의 서브필드가 발광 상태로 선택된다.

표 2에서 알 수 있듯이, 예를 들어, 휘도 '44'는 8번째 서브필드만이 발광 상태에 놓여 있지만 형광체 잔존 시간에 의해 발광되는 광량이 9 번째 서브필드의 발광 시간에까지 잔존하게 된다.

즉, 인간의 시각은 발광 상태에 놓인 서브필드에서 발광하는 광량 뿐만 아니라 형광체 잔존 시간에 의한 잔존 광까지 인지하게 되는 것이다. 이러한 이유로, 해당하는 휘도를 표시하기 위해 발광하는 서브필드의 개수가 증가함에 따라서 인간이 실제로 인지하게 되는 휘도는 증가하는 것이다.

따라서, 비록 휘도 '43'이 휘도'44'보다는 작지만, 발광 서브필드 개수가 많은 휘도 '43'에 대한 인지 휘도가 휘도 '44'에 대한 인지 휘도보다 크게 되며, 이에 의해 휘도 역전이 발생한다.

이처럼 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드의 발광여부를 선택하는 방법에 의하더라도, 휘도 역전이라는 문제점이 생기게 된다.

이하에서는 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드의 발광여부를 선택하는 방법에 의하는 경우에서의 또다른 문제점에 대해서 설명하기로 한다.

일반적으로 플라즈마 TV는 A/D(analog to digital) 과정, 플라즈마 TV의 선형적인 휘도 특성을 방송국 송출 신호의 휘도 특성에 맞추는 역감마 보정 과정, 역감마 보정시 발생하는 소수 부분 데이터를 보상하기 위한 오차 확산 및 디더링 과정을 수반한다.

또한 오차 확산 및 디더링 과정에서 발생하는 도트 패턴의 시각적 완화를 위해 시간적 공간적으로 다른 오차 확산 계수 및 디더 계수를 사용하는 것이 일반적이다.

하지만 A/D 과정에서 노이즈 혼입이나 오차 확산 및 디더링 과정에서 필드마다 다른 계수의 사용 등으로 인해 움직임이 없는 정지 동영상이라 하더라도 해당 화소의 휘도는 바뀌게 된다. 즉, N번째 프레임의 휘도 '43'이 노이즈의 혼입에 의해 N+1번째 프레임에서 휘도 '44'로 변하는 경우로 예를 들면, 발광 중심축이 필드의 중심에서 후단으로 바뀌게 되어 이로인해 플리커(깜박거림)가 발생한다.

이러한 플리커를 저감하기 위한 가장 간단한 방법은 가중치가 적은 서브필드에서 가중치가 큰 서브필드의 순서로 각 서브필드의 발광 유무를 선택하는 것이지만, 이는 이미 앞에서 살펴본 바와 같이 바람직한 해결책은 될 수 없다.

그외에도, 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드의 발광여부를 선택하는 방법에 의할 시에는, 디스플레이 패널의 방전 불량이라는 추가의 문제점이 제기된다. 이를 하기의 표 3을 이용하여 상세히 설명한다.

서브필드	SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10	휘도가중치의 합
휘도가중치	1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
증가방향 선택시	ON	ON	ON		ON	ON					47
감소방향선택시	ON	ON						ON			47

표 3은 동영상의 움직임이 없다고 가정할 경우, 휘도 '47'을 종래의 동영상 처리 장치의 서브필드 발광 선택방법에 기초하여 표시한 예를 나타낸 것이다.

표 3에서는 휘도 가중치가 증가하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택한 경우와 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택한 경우를 모두 나타내고 있다.

휘도 가중치가 증가하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택한 경우에는, SF1, SF2, SF3, SF5, SF6이 발광 상태에 놓여 있고 SF4는 비발광 상태이다. 발광 상태에 놓여 있는 서브필드들 중 SF2, SF3 및 SF6 는 각 서브필드의 이전 서브필드들이 발광 상태에 놓여 있어 디스플레이 셀(cell)에 벽전하가 생성된 상태에서 기록 펄스가 패널에 기입되기 때문에 쉽게 발광 상태에 놓일 수 있게 된다.

반면, 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택한 경우에는, SF1, SF2, SF8 서브필드만이 발광 상태에 놓여 있다. SF2 서브필드는 SF1 서브필드가 이미 방전됐기 때문에 벽전하가 생성되어 쉽게 발광 상태에 놓일 수 있다. 그러나 SF8 서브필드의 경우 기록 펄스에 의해 방전이 되어야 함에도 불구하고 SF3 내지 SF7 서브필드들이 비발광 상태에 있어 벽전하가 소멸된 상태이기 때문에 방전을 유지하기 어렵다.

또한 종래기술에 따른 동영상 의사 윤곽의 저감 성능이 떨어지는 문제점에 대해서 하기의 표 4및 표 5를 통해 살펴보기로 한다.

SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10	휘도가중치의 합
1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
		ON		ON	ON	ON				76
ON		ON		ON	ON	ON				77
	ON	ON		ON	ON	ON				78
ON	ON	ON		ON	ON	ON				79
			ON	ON	ON	ON				80
ON			ON	ON	ON	ON				81
	ON		ON	ON	ON	ON				82
ON	ON		ON	ON	ON	ON				83

SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10	휘도가중치의 합
1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
						ON	ON			76
ON						ON	ON			77
	ON					ON	ON			78
ON	ON					ON	ON			79
					ON			ON		80
ON					ON			ON		81
	ON				ON			ON		82
ON	ON				ON			ON		83

표 4는 휘도 가중치가 증가하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택하는 경우를 나타낸 것이고, 표 5는 휘도 가중치가 감소하는 방향으로 서브필드 발광 여부를 선택하는 경우를 나타낸 것이다.

표 4에 나타난 발광 패턴을 보면 인접 휘도간의 발광 패턴이 서로 유사하고 표 5에 나타난 발광 패턴을 보면 인접 휘도간 발광 패턴이 서로 상이함을 알 수 있다.

인접 휘도 간 발광 패턴이 서로 유사한 경우, 인접 휘도간 같은 발광 상태에 놓여 있는 서브필드의 빈도가 커지기 때문에 발광 중심부에서만 서브필드 보간을 수행하더라도 상기 휘도 오차를 보상하는 효과가 있게 된다. 반면, 인접 휘도 간 발광 패턴이 서로 상이한 경우, 인접 휘도간 같은 발광 상태에 놓여 있는 서브필드의 빈도가 작아지기 때문에 상술된 휘도 오차를 보상할 수 없게 된다.

따라서, 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 가중치가 작은 서브필드의 순으로 발광 상태를 결정하는 종래의 동영상 처리 장치는 움직임 보상을 수행한다 하더라도 인간 시각의 적분 영역에 따른 휘도 오차를 수반하기 때문에, 움직임 방향 및 그 속도에 따라 움직임 영상에 나타나는 거짓 윤곽(이하 의사윤곽)의 저감 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 동영상 재현시 움직임 방향 및 그 속도에 따라 움직임 영상에 나타나는 의사윤곽 및 움직임 영상의 경계가 흐려지는 현상(Motion Blur)을 제거하여 디스플레이 장치의 동영상 화질을 향상하고 정세한 계조 표시가 가능한 동영상 처리방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동영상 처리장치는, 하나의 필드를 각각의 가중치를 부여한 수개의 서브필드로 분할하고 각 서브필드들의 발광의 조합을 통해 일련의 영상들을 표시하는 표시 장치에 있어서, 상기 서브필드별로 발광 중심점을 연산하는 발광 중심점 산출기, 메모리상의 필드 데이터를 이용하여 해당 화소의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 추정기, 상기 움직임 벡터를 이용하여 해당 화소위치의 움직임 보상 휘도를 각 서브필드별로 산출하는 움직임 보상 휘도 산출기, 미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 감소하는 순서에 따라, 발광이 요구되는 서브필드의 상기 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 적분 휘도 산출기, 미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 증가하는 순서에 따라, 상기 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 선형 휘도 연산기 및 상기 움직임 보상 휘도, 상기 적분 휘도, 상기 선형 휘도 및 상기 휘도 가중치를 이용하여 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광여부를 결정해 나가는 발광패턴 선택기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 발광패턴 선택기는 상기 움직임 보상 휘도와 상기 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 상기 휘도 가중치보다 작지 않으며, 상기 선형 휘도보다는 큰 경우에만 해당 서브필드를 발광으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 입력된 동영상신호를 역감마 곡선특성을 갖는 출력신호가 되도록 보정하는 역감마 보정기를 더 포함한다.

또한, 상기 역감마 보정기의 출력 신호로부터 하나의 필드동안 평균 휘도를 연산하여 각 서브필드별 유지 펄스수를 산출한 후 출력하는 APL 산출기를 더 포함한다.

또한, 미리 설정된 사용 가능한 휘도들에 기초하여 상기 움직임 보상 휘도를 사용 가능한 휘도로 제한하며, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 사용 가능한 휘도 사이에 발생하는 휘도 오차를 보상한 후 출력하는 휘도 보정기를 더 포함한다.

또한, 상기 휘도 오차의 보상은 오차확산법 및 디더법 중 어느 하나에 의하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광 패턴 선택기는 상기 서브필드의 발광이 요구되는 경우에는 "1"을 표시하고, 상기 서브필드의 발광이 요구되지 않는 경우에는 "0"을 표시하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 동영상 처리방법은, 하나의 필드를 각각의 가중치를 부여한 수개의 서브필드로 분할하고 각 서브필드들의 발광의 조합을 통해 일련의 영상들을 표시하는 표시 방법에 있어서, 상기 서브필드별로 발광 중심점을 연산하는 단계, 메모리상의 필드 데이터를 이용하여 해당 화소의 움직임 벡터를 검출하는 단계, 상기 움직임 벡터를 이용하여 해당 화소위치의 움직임 보상 휘도를 각 서브필드별로 산출하는 단계, 미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 감소하는 순서에 따라, 발광이 요구되는 서브필드의 상기 휘도 가중치를 누적하여 합한 적분 휘도를 산출하는 단계, 미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 증가하는 순서에 따라, 상기 휘도 가중치를 누적하여 합한 선형 휘도를 연산하는 단계, 및 상기 움직임 보상 휘도, 상기 적분 휘도, 상기 선형 휘도 및 상기 휘도 가중치를 이용하여 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광여부를 결정해 나가는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 발광여부를 결정해 나가는 단계는, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 상기 휘도 가중치보다 작지 않으며, 상기 선형 휘도보다는 큰 경우에만 해당 서브필드를 발광으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광 중심점을 연산하는 단계 전에는, 입력된 동영상신호를 역감마 곡선특성을 갖는 출력신호가 되도록 보정하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 보정된 출력 신호로부터 하나의 필드동안 평균 휘도를 연산하여 각 서브필드별 유지 펄스수를 산출하는 단계를 더 포함한다.

또한, 미리 설정된 사용 가능한 휘도들에 기초하여, 상기 움직임 보상 휘도 를 사용 가능한 휘도로 제한하며, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 사용 가능한 휘도 사이에 발생하는 휘도 오차를 보상하여 출력하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 발광여부를 결정해 나가는 단계는, 상기 서브필드의 발광이 요구되는 경우에는 "1"을 표시하고, 상기 서브필드의 발광이 요구되지 않는 경우에는 "0"을 표시하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 동영상 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 동영상 처리 장치는 역감마 보정기(100), 움직임 추정기(110), 움직임 보상 휘도 산출기(120), 적분 휘도 산출기(130), 패턴 선택기(140), APL 산출기(150), 발광 중심점 산출기(160), 휘도 보정기(170), 선형 휘도 연산기(180) 및 프레임 메모리(190)를 포함한다.

본 발명에 따른 동영상 처리 장치에 있어서, 역감마 보정기(100)는 역감마 변환기(미도시)와 오차 확산기(미도시)를 구비한다. 역감마 변환기는 입력 동영상 신호와 역감마 변환기(100)의 출력 신호 간 입출력 특성이 역감마 곡선이 되도록 보정하는 역할을 한다.

오차 확산기는 전술한 역감마 보정기(100)의 출력 신호 중 하위 4 비트에 대해 오차 확산 처리를 수행한 후 출력한다.

프레임 메모리(190)는 역감마 보정기(100)로부터 매 프레임에 대한 프레임 데이터를 저장한다.

움직임 추정기(110)는 프레임 메모리(190)에 저장된 N번째 프레임과 (N-1)번째 프레임 데이터를 이용하여 움직임 벡터를 검출한 후, 움직임 보상 휘도 산출기(120)와 적분 휘도 산출기(130)로 출력한다.

움직임 보상 휘도 산출기(120)는 움직임 검출기(110)로부터 입력된 움직임 벡터와 프레임 메모리(190)로부터의 프레임 데이터를 이용하여 산출된 움직임 보상 휘도를 각 서브필드마다 연산하여 휘도 보정기(170)로 출력한다.

APL 산출기(150)는 전술한 역감마 보정기(100)의 출력 신호로부터 한 필드 기간동안 평균 휘도 데이터를 연산하고, 각 서브필드 별 표시 가능한 유지 펄스수를 산출한 후 출력한다.

발광 중심점 산출기(160)는 입력된 유지 펄스수에 기초하여 각 서브필드 별 발광 중심점을 연산한 후 출력한다.

선형 휘도 연산기(180)는 입력된 입력된 유지 펄스수에 기초하여 비발광 서브필드가 없는 발광 패턴만을 사용할 경우 표시 가능한 휘도 레벨을 연산한 후 출력한다.

휘도 보정기(170)는 미리 설정된 사용 가능 휘도 레벨들에 기초하여 입력된 움직임 보상 휘도를 사용 가능한 휘도 레벨로 제한시키고 움직임 보상 휘도와 사용 가능한 휘도 사이에 발생하는 휘도 오차를 오차확산이나 디더링과 같은 다계조화 방법을 이용하여 보상한 후 출력한다.

여기서 디더링이란 컴퓨터 그래픽스(CG)에서 표시 장치나 인쇄기의 능력(해 상도)을 초과하는 다계조(多階調)의 색의 동영상을 근사하게 생성하기 위하여 사용되는 기술을 말하며 동영상의 각면을 다른 계조 색의 도트(dot)의 집합으로 처리하는 기술에 의존한다.

흑백 표시 장치나 인쇄기에서는 동영상의 어떤 임의의 면 내의 흑색 도트와 백색 도트의 비율에 따라서 동영상 전체가 특정한 계조의 회색으로 보이게 된다. 이와 마찬가지로 컬러 표시 장치나 인쇄기에서는 적색 도트와 백색 도트의 비율을 어떻게 하느냐에 따라서 다양한 계조의 분홍색으로 보이게 한다. 디더링은 하프톤 동영상(halftone image)과 비슷한 동영상을 생성한다.

이러한 디더링은 저해상도에서 컴퓨터 도형 처리의 사실감을 높이고 매끄럽지 못하고 계단 모양으로 울퉁불퉁한 윤곽선이나 대각선을 눈에 띄지 않게 하기 위하여 사용되며, 흔히 디더법이라고도 한다.

적분 휘도 산출기(130)는 입력된 움직임 벡터와 각 서브필드 별 발광 중심점에 기초하여 각 서브필드 별 발광 중심점에서 움직임 벡터를 따라 한 필드 기간동안 적분되는 광량을 산출한 후 출력한다.

발광 선택기(140)는 선형 휘도에 기초하여 현 처리 대상 서브필드의 발광 상태를 결정한 후 출력한다.

본 발명에 의한 동영상 처리 장치의 동작 원리를 설명함에 있어서, 움직임 추정기(110), 움직임 보상 휘도 산출기(120) 및, 적분 휘도 검출기(130)는 당업자에게 용이한 기술적 구성이므로 그 작동원리에 대해서 본 명세서상에서는 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 동영상 처리 장치에서는 종래 동영상 처리 장치와는 달리 표시 계조 보정기, 발광 중심점 산출기, 선형 휘도 연산기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 동영상 처리 장치에서의 디스플레이 구동 신호를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하여, 발광 중심점 산출기(160)의 동작 원리에 대해서 살펴보면, 먼저, 디스플레이 구동 신호는 생성되었던 벽전하를 소거시켜 초기화 상태로 만드는 리셋(Reset) 행정(300), 기록 펄스를 주사하는 어드레스(Address) 행정(310), 방전 유지 펄스를 주사하는 유지(Sustain) 행정(320), 소거시키는 소거(Erase) 행정(330)으로 이루어진다.

실제 인간이 인지하는 휘도는 방전 유지 구간인 유지(sustain) 행정(320)이다. 발광 중심점 산출기(160)는 입력된 각 서브필드 별 표시 가능한 유지 펄스수에 기초하여 각 서브필드의 방전 유지 구간 중 그 중심점(340)을 연산하여 출력한다.

여기서, 각 서브필드 별 발광 중심점(340)은 현 프레임에서 표시 가능한 유지 펄스수에 따라 달라진다.

이하에서는 본 발명에 의한 동영상 처리 장치에 있어서, 선형 휘도 연산기(180)의 작동원리에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 동영상 처리 장치에 있어 선형 휘도 연산기(180)의 출력은 종래기술에 따른 동영상 처리 장치와는 달리, 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 휘도 가중치가 작은 서브필드 순으로 발광 패턴을 결정하기 위한 비교 값으로 사용된다.

하기의 표 6은 선형 휘도 산출 시 사용하는 발광 패턴을 도시한 것이다.

	SF1	SF2	SF3	SF4	SF5	SF6	SF7	SF8	SF9	SF10
INDEX	1	2	4	8	16	24	32	44	56	68
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
3	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0
4	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0
5	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0
6	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0
7	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0
8	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0
9	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0
10	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

표 6에 제시한 것처럼 선형 휘도는 해당 서브필드이전까지의 모든 서브필드들의 휘도 가중치희 합으로 표현된다. 즉, 해당 서브필드이전까지의 모든 서브필드에서 비발광 서브필드가 전혀 없는 상태를 기준으로 산출한다.

따라서 서브필드 휘도 가중치가 각각 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 44, 56, 68일 경우, 선형 휘도는 각각 0, 1, 3, 7, 15, 31, 55, 87, 131, 187, 255가 되는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 선형 휘도 연산법 및 발광 여부 선택 순서를 나타낸 도면이다.

도 4를 이용하여, 60Hz 주파수를 갖는 NTSC 모드와 50Hz 주파수를 갖는 PAL 모드에서의 선형 휘도 연산법 및 각 서브필드 별 발광 여부 선택 순서를 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 초당 60 프레임을 표시하는 NTSC 모드(400)의 경우와 초당 50 프레임을 표시하는 PAL 모드(450)의 경우는 서브필드 발광 여부 선택 순서 및 선형 휘도 연산 방법이 다르다는 것을 알 수 있다.

60Hz 주파수를 갖는 NTSC 모드(400)에서는 서브필드 가중치가 단조 증가하는 형태이므로 휘도 가중치의 단순 누적 합을 구하면 된다.

그러나, 50Hz 주파수를 갖는 PAL 모드(450)에서는 인간 시각상 인지되는 플리커를 저감하기 위해 휘도 가중치가 큰 서브필드 2개를 프레임의 중심부와 후반부에 나누어 배치하기 때문에 NTSC 모드(400)와는 다른 순서를 갖게 된다.

PAL 모드(450)에서는 휘도 가중치를 갖는 서브필드의 순서를 휘도 가중치가 적은 순에서 큰 순서인 단조 증가 형태로 재배열한 후 선형 휘도를 산출하고, 서브필드 발광 여부 선택에 있어서는 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광 여부를 선택한다.

만일 가중치가 같은 서브필드가 복수 개 존재한다면 프레임의 후반부에 위치하는 서브필드에 우선하여 발광 패턴을 생성하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 동영상 처리방치상의 발광 선택기(140)에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 동영상 처리방치상의 발광 선택기(140)는 움직임 보상 휘도와 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 휘도 가중치보다 작지 않으며(조건 1), 선형 휘도보다는 큰 경우(조건 2)에만 해당 서브필드를 발광으로 결정하게 된다.

즉, 움직임 보상 휘도와 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 휘도 가중치보다 작은 경우(조건 1을 충족하지 못하는 경우)에는 해당 서브필드를 발광으로 결정하지 않는다.

또한, 움직임 보상 휘도와 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 선형 휘도보다 크지 않은 경우(조건 2를 충족하지 못하는 경우)에도 해당 서브필드를 발광으로 결정하지 않는다. 즉, 본 발명에 의하면, 종래의 방법과는 달리 움직임 보상 휘도와 적분 광량의 차이가 선형 휘도보다 클 경우에 한해서만 서브필드를 발광 상태로 선택한다.

이 방법에 의하면, 본 발명상의 서브필드 발광 선택기(140)는 종래 방법과 마찬가지로 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광 여부를 결정하였지만, 또한 동시에 휘도 가중치가 작은 서브필드에 우선하여 발광 상태인 것으로 선택하게 된다.

즉, 휘도 가중치가 큰 서브필드로부터 휘도 가중치가 작은 서브필드의 순서에 따라, 연속적으로 발광 상태인 것으로 선택하게 된다.

본 발명에 따른 동영상 처리 장치에 있어서의 발광 선택방법을 하기의 표 7을 이용하여 설명하기로 한다.

발광 여부 결정순서	서브필드 번호	휘도 가중치	선형 휘도	움직임 보상 휘도	적분 휘도	조건 1 충족여부	조건 2 충족여부	발광여부 결정
1	SF10	68	187	80	0	yes	no	0
2	SF9	56	131	80	0	yes	no	0
3	SF8	44	87	80	0	yes	no	0
4	SF7	32	55	80	0	yes	yes	1
5	SF6	24	31	80	32	yes	yes	1
6	SF5	16	15	80	56	yes	yes	1
7	SF4	8	7	80	72	yes	yes	1
8	SF3	4	3	80	80	no	no	0
9	SF2	2	1	80	80	no	no	0
10	SF1	1	0	80	80	no	no	0

상기 표 7에서는, 동영상의 움직임이 없다고 가정하였을 경우, 휘도 '80'에 대한 서브필드 발광 선택기(140)의 동작 특성을 나타내고 있다. 동영상의 움직임이 없으므로 모든 서브필드에 대한 움직임 보상 휘도는 현재 처리 대상 화소 휘치의 휘도인 '80'이 된다.

첫 번째 발광 여부 결정 대상인 서브필드인 SF10의 경우에, 아직 발광으로 선택된 서브필드가 없으므로 적분 휘도는 0이 된다. 조건 1은 충족하지만, 조건 2는 충족하지 않으므로 비발광 상태로 결정된다.

두 번째 발광 여부 결정 대상인 서브필드 SF9 및 세 번째 발광여부 결정 대상인 서브필드 SF8의 경우도 마찬가지로 조건 1은 충족하지만, 조건 2는 충족하지 않으므로 모두 비발광 상태로 결정된다.

그러나, 네 번째 발광 여부 결정 대상인 서브필드 SF7의 경우에는, 조건 1 및 조건 2를 모두 충족하므로, SF7은 발광 상태로 결정된다.

이하 동일한 방식에 따라 SF1까지 발광 여부 결정이 모두 이루어진 후, 각 서브필드 별 발광 여부 결정 상태를 보면, SF7, SF6, SF5 및 SF4를 발광 상태로 결정함을 알 수 있다.

따라서, 움직임 보상 휘도에 대해서 발광으로 결정되는 서브필드들의 조합을 선택함에 있어서, 본 발명에 따른 발광 여부 선택 방법에 의하면, 발광 여부의 선택은 종래기술과 마찬가지로 휘도 가중치가 큰 서브필드로부터 작은 서브필드의 순서로 이루어진다.

하지만, 전술한 조건1 및 조건2에 의하면, 발광 상태로 선택된 서브필드들의 조합은, 최대한 휘도 가중치가 적은 서브필드들의 조합으로 이루어지게 되며, 또한 동시에 발광 상태로 선택된 서브필드들의 번호는 연속된 형태의 조합으로 이루어진다. 즉, 이를 통해 전술한 종래 동영상 표시 장치의 문제점들을 해결할 수 있게 된다.

그러나 전술한 실시예에서, SF1, SF2 및 SF3는 비발광 상태에 놓여 있어 벽전하가 소멸된 상태이기 때문에, SF4의 방전을 유지하기가 어렵다는 문제가 생길 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 동영상 처리 장치에서는 기록 펄스 기입에 대한 마진을 확보하기 위해 별도의 휘도 보정기(170)를 포함하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 휘도 보정기의 동작 특성을 나타낸 도면이다.

도 5에 예시된 서브필드별 발광 상태를 보면, 발광 상태로 선택된 서브필드 중 휘도 가중치가 가장 큰 서브필드보다 휘도 가중치가 작은 서브필드들을 살펴보면, 그중에서 비발광 상태로 선택된 서브필드는 존재하지 않거나, 오직 하나임을 알 수 있다.

이처럼 k-1번째 서브필드가 발광한 후 k번째 서브필드가 비발광 상태에 놓인다 하더라도 k+1번째 서브필드가 발광 상태가 되면 소멸된 벽전하 양이 상대적으로 적기 때문에 기록 펄스에 대한 마진을 확보할 수 있다.

휘도 보정기(170)는 도 5에 제시된 발광 패턴만으로 구성된 휘도를 사용하며, 그 이외의 휘도들은 도 5에 제시된 휘도로 변환시킨다.

또한 휘도 보정기(170)는 도 5에 제시된 휘도로 변환 시에 발생하는 휘도 오차는 오차 확산법이나 디더법과 같은 다계조화 방법을 통해 보상한다.

입력된 움직임 보상 휘도는 사용 휘도만으로 구성된 최대값 테이블(610), 최소값 테이블(630), 문턱값 테이블(650)을 거쳐 임의의 사용 휘도로 변환된다.

비교기(670)에서는 문턱값(threshold)과 디더 마스크값(MaskVal)(690)을 비교한다. 그 결과 문턱값이 디더 마스크값(690)보다 큰 경우에는 최대값을 출력하고, 문턱값이 디더 마스크값(690)과 같거나, 작은 경우에는 최소값을 출력한다.

하기의 표 8은 본 발명상의 휘도 보정부의 동작원리를 나타낸 표이다.

입력휘도	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99
최대값	99	99	99	99	99	99	99	99	99	99	99	99	107
최소값	87	87	87	87	87	87	87	87	87	87	87	87	87
문턱값	0	21	43	64	85	106	128	149	170	191	213	234	0

표 8에는 전술한 테이블들의 일부를 나타내었다. 표 8에서 사용 가능 휘도는 89, 99, 107이 된다.

최대값 테이블에는 입력 휘도와 가장 차이가 적은 2개의 사용 가능 휘도 중 큰 값이 저장되고, 최소값 테이블에는 작은 값이 저장된다.

문턱값은 최소값과 최대값의 상대적인 위치를 0과 S라고 가정했을 때 재현하고자 하는 휘도의 상대적인 위치를 나타낸다. 하기의 수학식 1은 문턱값을 산정하는 공식이다.

예를 들어, 표 8에서 입력 휘도가 '93' 이라고 하면 최소값은 휘도 '87'이 되고 최대값은 휘도 '99'가 되며, 재현하고자 하는 휘도의 문턱값은 수학식 1에 의해 128(127.5를 반올림한값)이 된다.

본 명세서상에서는 휘도 보정기에서의 휘도 보정을 위해 다계조화 방법으로서 디더 방법을 선택하였지만, 오차 확산 방법을 사용할 수도 있을 것이며, 무방하고 프레임마다 서로 다른 디더 마스크를 사용할 수도 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 동영상 재현시 움직임 방향 및 그 속도에 따라 움직임 영상에 나타나는 동영상 의사윤곽 및 움직임 영상의 경계가 흐려지는 현상(Motion Blur)을 제거하여 디스플레이 장치의 동영상 화질을 향상시킬 수 있으며 또한 정세한 계조 표시가 가능하게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

하나의 필드를 각각의 가중치를 부여한 수개의 서브필드로 분할하고 각 서브필드들의 발광의 조합을 통해 일련의 영상들을 표시하는 표시 장치에 있어서,

상기 서브필드별로 발광 중심점을 연산하는 발광 중심점 산출기;

메모리상의 필드 데이터를 이용하여 해당 화소의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 추정기;

상기 움직임 벡터를 이용하여 해당 화소위치의 움직임 보상 휘도를 각 서브필드별로 산출하는 움직임 보상 휘도 산출기;

미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 감소하는 순서에 따라, 발광이 요구되는 서브필드의 상기 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 적분 휘도 산출기;

미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 증가하는 순서에 따라, 상기 휘도 가중치의 누적 합을 연산해 나가는 선형 휘도 연산기; 및

상기 움직임 보상 휘도, 상기 적분 휘도, 상기 선형 휘도 및 상기 휘도 가중치를 이용하여 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광여부를 결정해 나가는 발광패턴 선택기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광패턴 선택기는 상기 움직임 보상 휘도와 상기 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 상기 휘도 가중치보다 작지 않으며, 상기 선형 휘도보다는 큰 경우에만 해당 서브필드를 발광으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 1항에 있어서,

입력된 동영상신호를 역감마 곡선특성을 갖는 출력신호가 되도록 보정하는 역감마 보정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 3항에 있어서,

상기 역감마 보정기의 출력 신호로부터 하나의 필드동안 평균 휘도를 연산하여 각 서브필드별 유지 펄스수를 산출한 후 출력하는 APL 산출기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 1항에 있어서,

미리 설정된 사용 가능한 휘도들에 기초하여 상기 움직임 보상 휘도를 사용 가능한 휘도로 제한하며, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 사용 가능한 휘도 사이에 발생하는 휘도 오차를 보상한 후 출력하는 휘도 보정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 휘도 오차의 보상은 오차확산법 및 디더법 중 어느 하나에 의하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광 패턴 선택기는 상기 서브필드의 발광이 요구되는 경우에는 "1"을 표시하고, 상기 서브필드의 발광이 요구되지 않는 경우에는 "0"을 표시하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리장치.
하나의 필드를 각각의 가중치를 부여한 수개의 서브필드로 분할하고 각 서브필드들의 발광의 조합을 통해 일련의 영상들을 표시하는 표시 방법에 있어서,

상기 서브필드별로 발광 중심점을 연산하는 단계;

메모리상의 필드 데이터를 이용하여 해당 화소의 움직임 벡터를 검출하는 단계;

상기 움직임 벡터를 이용하여 해당 화소위치의 움직임 보상 휘도를 각 서브필드별로 산출하는 단계;

미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 감소하는 순서에 따라, 발광이 요구되는 서브필드의 상기 휘도 가중치를 누적하여 합한 적분 휘도를 산출하는 단계;

미리 설정된 상기 서브필드별 휘도 가중치가 증가하는 순서에 따라, 상기 휘도 가중치를 누적하여 합한 선형 휘도를 연산하는 단계; 및

상기 움직임 보상 휘도, 상기 적분 휘도, 상기 선형 휘도 및 상기 휘도 가중치를 이용하여 휘도 가중치가 큰 서브필드부터 발광여부를 결정해 나가는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 8항에 있어서,

상기 발광여부를 결정해 나가는 단계는, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 적분 휘도의 차이값이 해당 서브필드의 상기 휘도 가중치보다 작지 않으며, 상기 선형 휘도보다는 큰 경우에만 해당 서브필드를 발광으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 8항에 있어서,

상기 발광 중심점을 연산하는 단계 전에는,

입력된 동영상신호를 역감마 곡선특성을 갖는 출력신호가 되도록 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 10항에 있어서,

상기 보정된 출력 신호로부터 하나의 필드동안 평균 휘도를 연산하여 각 서브필드별 유지 펄스수를 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 8항에 있어서,

미리 설정된 사용 가능한 휘도들에 기초하여, 상기 움직임 보상 휘도를 사용 가능한 휘도로 제한하며, 상기 움직임 보상 휘도와 상기 사용 가능한 휘도 사이에 발생하는 휘도 오차를 보상하여 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 8항에 있어서,

상기 휘도 오차의 보상은 오차확산법 및 디더법 중 어느 하나에 의하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.
제 8항에 있어서,

상기 발광여부를 결정해 나가는 단계는,

상기 서브필드의 발광이 요구되는 경우에는 "1"을 표시하고, 상기 서브필드의 발광이 요구되지 않는 경우에는 "0"을 표시하는 것을 특징으로 하는 동영상 처리방법.