KR100625549B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법은 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서, 영상신호의 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하는 역감마 보정 단계; 역감마 보정된 영상신호의 데이터의 오차를 프레임 단위별로 각각 서로 다른 방향의 패턴으로 확산시키는 하프토닝 단계; 및 하프토닝한 영상신호를 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 프레임 단위로 오차 확산 방향을 서로 다르게 함으로써, PDP의 계조 표현능력을 높일 수 있으며, 영상신호 구현시 발생되는 특정 무늬를 억제할 수 있는 효과가 있다.

플라즈마, 디스플레이, 패널, 화상처리, 오차 확산, 하프토닝

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법{Image Processing Method for Plasma Display Panel}

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프.

도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프.

도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 디더링 방법을 나타낸 도.

도 4a 및 도 4b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 오차 확산 방법을 나타낸 도.

도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 오차 확산 방향성을 설명하기 위한 도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에서 오차 확산 방향의 패턴을 설명하기 위한 도.

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 단위로 오차 확산 방향을 서로 다르게 함으로써, 계조 표현능력을 향상시키고 화상에 특정 무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, PDP라 함.)은 상부기판과 하부기판 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진되어 있다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, CRT(음극선관) 및 LCD는 입력되는 비디오 신호에 대하여, 표시되는 광을 아날로그 방식으로 제어하여 원하는 계조(Gray level)를 표현하므로, 통상적으로 비선형의 휘도 특성을 갖는다. 이와 달리, PDP는 온(on)/오프(off)를 할 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용하여 광 펄스의 수를 변조하여 계조를 표현하므로, 선형의 휘도 특성을 갖는다.

이러한 PDP의 계조 표현방법을 PWM(Pulse Width Modulation) 방법이라 한다. PDP의 휘도는 펄스 수에 선형으로 변화하지만 우리의 시각이 인지하는 정도는 비선형적이기 때문에 저계조 영역에서 계조를 표현할때 노이즈를 발생시킨다. 따라서, 상기 문제를 해결하기 위해 PDP에서는 다음 도 2와 같이 입력되는 영상신호 데이터를 역감마 보정한다.

도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프이다. 도 2에서, 목표 휘도는 보정하고자 하는 이상적인 역감마 결과를 나타낸 것이고, 실제 휘도는 역감마 보정후의 결과로서 나타나는 측정된 휘도값이며, PDP 휘도는 역감마 보정이 없는 상태에서 측정된 휘도값 3이하를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 목표 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 각각 다른 휘도값으로 표현된다. 이와 달리, 실제 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 단지 8가지의 휘도값으로 표현된다. 따라서, PDP에서 역감마 보정이 수행될 때 어두운 영역에서 충분한 계조 표현을 할 수 없게 되어 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽(Contuor Noise)이 발생하게 된다.

이러한, PDP의 부족한 계조를 표현하기 위하여 디더링 (dithering) 방법 및 오차 확산(error diffusion) 방법 등의 하프톤(half tone) 방법을 사용하고 있다.

먼저, 디더링 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 3과 같다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 디더링 방법을 나타낸 도이다. 도 3a는 종래의 2×2 디더 마스크이며, 도 3b는 2×2 디더 마스크에 의한 디더 마스크 패턴이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 디더링 방법은 각 픽셀(pixel)의 계조값을 디더 마스크(310)의 특정 문턱(threshold)값과 비교하여 자리 올림(carry) 발생여부를 판별하는 방법이다. 이때, 자리 올림이 발생된 픽셀에 대하여 온(on)을, 그렇지 않은 픽셀에 대하여 오프(off)를 시킴으로써 부족한 계조 표현력을 높이고자 하였다. 또한, 디더링 방법은 적당한 노이즈를 부가하여 의사윤곽이 눈에 띄지 않도록 하는 방법이다. 종래에는 PDP의 다수의 프레임, 다수의 라인 및 다수의 열에 대응하는 3차원 디더 마스크 패턴을 반복적으로 사용하였다.

하지만, 디더링 방법은 정지된 영상이나 균일한 값을 갖는 지역에 대해 디더 패턴이 보이는 문제점이 있다. 그리고, 자리 올림을 발생시킬 때 문턱값보다 얼마나 큰지 적은지를 나타내는 오차가 전혀 고려되지 않는 문제점이 있다.

또 다른 방법인 오차 확산(error diffusion) 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 4와 같다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 오차 확산 방법을 나타낸 도이다. 도 4a는 종래의 공간적인 오차 확산 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 4b는 도 4a의 오차 확산을 수행하기 위한 블록도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 오차 확산 방법은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하고자 하는 방법이다. 여기서, 오차 확산 방법은 이웃하는 픽셀들 a, b, c, d에서 발생한 각각의 오차값에 특정한 계수를 곱한다. 이후, 상기 계수를 곱한 오차값들을 i 값에 더한 후 양자화를 실시한다. 이후, 상기 양자화로 발생하는 오차값을 다시 라인 메모리에 저장하여 이를 매 픽셀마다 반복하는 방법이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 오차 확산 블록은 공간적인 피드백 루틴을 반복적으로 수행함으로써 상기 목표 휘도에 가장 근사한 휘도값을 맵핑하여 출력한다. 또한, 도 4b에서, 동작하는 과정은 아래의 수학식 1 및 수학식 2로 표현할 수 있다.

여기서, n은 현재 프레임(frame)을 나타내며, F(i,j)는 상기 역감마 보정후 입력되는 계조값이다. Q블록은 양자화 블록이고, B(i,j)는 양자화된 계조값이다. E(i,j)는 양자화에서 발생되는 오차값이며, f(i,j)는 역감마 보정후 입력되는 계조값에 양자화 오차값을 더한 값이다. 즉, f(i,j)는 현재 프레임에서의 F(i,j)에 이웃하는 픽셀에서의 오차값에 H블록에서 오차 확산 계수 h(i,j)를 곱하여 더한 값이다.

하지만, 상기 오차 확산 방법은 이웃한 픽셀에 대하여 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 있다. 저계조에서는 라인마다 그리고 프레임마다 반복되는 일정한 오차 확산 계수로 인하여 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.

도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 오차 확산 방향성을 설명하기 위한 도이다. 도 5a는 종래의 오차 확산의 진행 방향을 나타낸 것이고, 도 5b는 도 5a의 방향으로 오차 확산을 수행했을 때 화면에 구현되는 패턴을 설명하기 위한 것이다. 도 5b의 원들은 자리 올림(carry)이 발생한 것을 표시한 것이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 종래에는 발생한 오차를 이웃하는 픽셀에 확산시킬 때, 확산의 진행 방향을 하나의 방향으로만 수행하였다. 이로 인해, 오차 확산이 시작되는 화면의 왼쪽 상단에서는 초기 오차값이 작으므로, 그 영역의 픽셀들에 대해서는 자리 올림이 비교적 적게 발생하게 된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 종래에는 화면이 한쪽 방향으로 흐르는 것처럼 보이는 패턴이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 영상신호 구현시 발생되는 특정 무늬를 억제할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 부족한 계조를 표현할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법은 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서, 영상신호의 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하는 역감마 보정 단계; 상기 역감마 보정된 영상신호의 데이터의 오차를 프레임 단위별로 각각 서로 다른 방향의 패턴으로 확산시키는 하프토닝 단계; 및 상기 하프토닝한 영상신호를 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴이 적어도 둘 이상의 패턴을 갖는다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴을 프레임 단위로 일정한 순서로 토글링한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴을 프레임 단위로 랜덤한 순서로 토글링한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 수행한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 우측에서 좌측으로, 하단에서 상단으로 수행한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 좌측에서 우측으로, 하단에서 상단으로 수행한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 우측에서 좌측으로, 상단에서 하단으로 수행한다.

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이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예>

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PDP 화상 처리 방법은 역감마 보정 단계(610), 이득 제어 단계(620), 하프토닝 단계(630), 서브필드 맵핑 단계(640), 데이터 정렬 단계(650) 및 데이터 구동 단계(660)를 포함한다.

상기 PDP의 화상처리를 위한 방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 역감마 보정단계(610)는 입력되는 영상신호 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다.

이후, 이득 제어 단계(620)는 역감마 보정 단계(610)에 의해 보정된 R, G, B 의 영상신호 데이터에 대하여 영상신호 데이터의 유효이득을 증폭시키게 된다.

이후, 하프토닝 단계(630)는 해당 픽셀이 양자화될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 계조표현력을 향상시킨다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 역감마 보정된 영상신호의 데이터의 오차를 프레임 단위별로 각각 서로 다른 방향으로 확산시키는 패턴을 갖는다. 상기 패턴은 적어도 두개 이상으로 한다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 이후에 기술하기로 한다.

이후, 서브필드 맵핑 단계(640)는 상기 하프토닝 단계(630)로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑한다.

이후, 데이터 정렬 단계(650)는 상기 서브필드 맵핑 단계(640)로부터 입력되는 비디오 데이터를 PDP의 해상도 포맷에 적합하게 변환한다.

이후, 상기 데이터 정렬 단계(650)로부터 변환된 비디오 데이터를 PDP의 어드레스전극 구동장치(도시하지 않음)로 공급하여 구동하는 데이터 구동 단계(660)를 거쳐 PDP의 화상을 구현하게 된다.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 PDP의 화상처리 단계 중 하프토닝 단계(630)를 더욱 상세히 살펴 보면 다음 도 7과 같다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에서 오차 확산 방향의 패턴을 설명하기 위한 도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 한 프레임당 오차 확산의 방향은 상, 하, 좌, 우가 서로 다른 4가지 오차 확산 방향의 패턴을 가질 수 있다.

(a)는 오차 확산을 좌측 상단에서 시작한다. 오차 확산 방향은 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 수행한다.

(b)는 오차 확산을 우측 하단에서 시작한다. 오차 확산 방향은 우측에서 좌측으로, 하단에서 상단으로 수행한다.

(c)는 오차 확산을 좌측 하단에서 시작한다. 오차 확산 방향은 좌측에서 우측으로, 하단에서 상단으로 수행한다.

(d)는 오차 확산을 우측 상단에서 시작한다. 오차 확산 방향은 우측에서 좌측으로, 상단에서 하단으로 수행한다.

이러한 4가지 패턴을 프레임 마다 일정한 순서로 토글링 함으로써 전 화면에 걸쳐 오차가 고르게 퍼지도록 한다.

또한, 4가지 패턴을 프레임 마다 랜덤한 순서로 토글링 함으로써 전 화면에 걸쳐 오차가 고르게 퍼지도록 한다.

이로써, 정지 영상이나 계조값이 균일한 지역에서 양자화가 이루어지는 과정에서 발생하는 오차가 고르게 퍼지게 하여 종래의 특정 무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 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 이해되어야 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 범 위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 프레임 단위로 오차 확산 방향을 서로 다르게 함으로써, PDP의 계조 표현능력을 높일 수 있으며, 영상신호 구현시 발생되는 특정 무늬를 억제할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서,

   영상신호의 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하는 역감마 보정 단계;

   상기 역감마 보정된 영상신호의 데이터의 오차를 프레임 단위별로 각각 서로 다른 방향의 패턴으로 확산시키는 하프토닝 단계; 및

   상기 하프토닝한 영상신호를 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴이 적어도 둘 이상의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴을 프레임 단위로 일정한 순서로 토글링하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향의 패턴을 프레임 단위로 랜덤한 순서로 토글링하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 우측에서 좌측으로, 하단에서 상단으로 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 좌측에서 우측으로, 하단에서 상단으로 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 하프토닝 단계는 오차 확산 방향을 우측에서 좌측으로, 상단에서 하단으로 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.

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