KR100687558B1 - 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치 - Google Patents

화상 표시 방법 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

큰 동화 의사 윤곽이 발생하는 개소라도, 계조성을 유지하면서 동화 의사 윤곽을 삭감할 수 있는 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치는, 화소의 계조치를, 비대상 화소의 경우에는 표시용 계조치로 변환하여 표시하고, 대상 화소의 경우에는 표시용 계조치 중에서 선택한 n(n은 2이상의 정수)개의 계조치의 평균인 제1 계조치로 변환하여, 그 제1 계조치를, 상기 n개의 계조치를 이용하여, 공간적 및/또는 시간적으로 평균하는 제1 확산 처리를 행함으로써, 계조성을 유지하면서 동화 의사 윤곽을 삭감한다.

Description

화상 표시 방법 및 화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY METHOD AND IMAGE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은, 1필드의 화상을 다수의 서브 필드 화상으로 분할하여 다계조 표시를 행하는, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP로 약기한다)이나 디지털 미러 디바이스 등의 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
PDP 등, 2치적으로 발광을 행하는 화상 표시 장치의 화상 표시에는, 각각 가중치가 부여된 다수의 2치 화상을 시간적으로 겹치게 함으로써 중간조를 가지는 동화상을 표시하는, 소위 서브 필드법이 이용되고 있다.
서브 필드법에서는, 1필드를 다수의 서브 필드로 분할하고, 각 서브 필드에는 각각 휘도의 가중치가 부여되어 있다. 서브 필드의 휘도 가중치는 각 서브 필드를 점등시켰을 때의 발광량에 대응한다. 즉, 각 서브 필드는 소정의 발광 회수를 휘도 가중치로서 가지고, 발광하는 서브 필드의 휘도 가중치의 합계가 표시하는 휘도의 계조에 대응한다.
도 10은, 1필드를, 8개의 서브 필드(SF1, SF2, …, SF8)로 분할한 도면이다. 도 10에서, 각각의 서브 필드는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128의 휘도 가중치를 갖고 있다. 각 서브 필드는, 예비 방전을 행하는 셋업 기간(T1)과, 화소마다 점등이 나 비점등을 설정하기 위한 기입(address) 방전을 행하는 기입 기간(T2)과, 기입 방전에 의해 점등의 데이터가 기입된 화소에서 일제히 유지 방전을 발생시켜 발광시키는 유지 기간(T3)을 갖고 있다. 또한, 서브 필드의 발광은 SF1로부터 SF8의 순으로 일어난다.
도 10에 도시하는 예에서는, 이들 서브 필드를 다양하게 조합하여 발광시킴으로써 0부터 255까지의 256단계의 계조 레벨을 표현한다. 예를 들면, SF1, SF2, SF3을 발광시킴으로써, 1+2+4=7로 계조 레벨7을 표현할 수 있고, 또한, SF1, SF3, SF5를 발광시킴으로써, 1+4+16=21로 계조 레벨21을 표현할 수 있다.
이와 같이, 서브 필드법에서는, 1필드를 다수의 서브 필드로 분할하고, 다수의 서브 필드 중에서 원하는 계조를 얻기 위한 서브 필드를 선택하여 발광시킴으로써, 다계조를 표현하고 있다.
이러한 서브 필드법을 이용하여 다계조 표시를 행하는 표시 장치에 있어서는, 동화(動畵) 표시 중에 가짜 윤곽선(이하, 동화 의사 윤곽으로 약기한다)이 나타나는 것이 알려져 있다. 다음에, 이 동화 의사 윤곽에 대해서 설명한다.
도 11은 화상 패턴(X)이 PDP(33)의 화면 상을 수평 방향으로 이동하는 모양을 도시한 도면이다. 예를 들면, 1필드를 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128로 가중치가 부여된 서브 필드로 분할한다. 그리고, 도 11에 도시하는 바와같이, 화상 패턴(X)이, PDP(33)의 화면상을 1필드에서 2화소 상당, 수평 방향으로 이동하는 경우를 생각한다. 화상 패턴(X)은, 계조 레벨이 127인 화소 P1, P2와, 이에 인접하는 계조 레벨이 128인 화소 P3, P4로 이루어진다. 도 12는, 화상 패턴(X)을 서브 필드 로 전개한 도면이다.
도 12에 있어서, 가로 방향은 PDP(33)의 화면 상의 수평 방향을 표시하고, 세로 방향은 시간 방향을 표시한다. 또한, 해칭된 서브 필드는 발광하는 서브 필드이고, 해칭되지 않은 서브 필드는 발광하지 않는 서브 필드이다.
도 12에 있어서, 화상 패턴(X)이 정지해 있는 경우, 사람의 시선은 이동하지 않으므로(도면 중 A-A’) 화소 본래의 계조가 보인다. 그런데, 화상 패턴(X)이 도 11에 도시하는 바와같이 수평 방향으로 이동하면, 이를 보는 사람의 시선은 화상 패턴(X)을 쫓아, 도 12의 B-B’또는 C-C’방향으로 이동한다. 시선이 B-B’ 방향으로 이동한 경우, 사람의 눈에는, 화소 P4의 SF1∼SF5와, 화소 P3의 SF6, SF7과, 화소 P2의 SF8이 보인다. 도 12에서는, 이들 서브 필드는 전부 발광하지 않는 서브 필드이므로, 사람의 눈에는, 이들이 시간 적분된 계조 레벨 0으로 보여 버린다. 또한, 시선이 C-C’방향으로 이동한 경우, 사람의 눈에는, 화소 P1의 SF1∼SF5와, 화소 P2의 SF6, SF7과, 화소 P3의 SF8이 보인다. 도 12에서는, 이들 서브 필드는 전부 발광하는 서브 필드이므로, 사람의 눈에는, 이들이 시간 적분된 계조 레벨 255로 보여 버린다. 어느쪽 경우도, 본래의 계조 레벨(127 또는 128)과는 대폭 다른 계조이고, 사람의 눈에는 이들이 가짜 윤곽선으로서 보여, 화질 열화로서 인식된다. 이것이, 동화 의사 윤곽이고, 계조의 변화는 미소한데 대해, 발광하는 서브 필드의 패턴의 변화가 큰 계조의 화소가 인접한 경우에, 발생한다. 상술한 가중치의 서브 필드의 예에서는, 인접하는 화소의 휘도 계조가 63과 64, 191과 192 등인 경우에도 이 동화 의사 윤곽이 현저히 관측된다.
이 동화 의사 윤곽을 억제하는 종래 기술에 대해 설명한다. 우선, 입력 화상의 계조를 동화 의사 윤곽이 발생하기 어려운 계조, 즉 발광하는 서브 필드의 패턴 변화가 작은 「소정 계조」로 변환한다. 다음에, 그 변환한 계조와 변환전의 계조의 차분을 그 주변 화소에 확산한다. 이렇게 함으로써 변환에 의해서 생기는 계조의 차를 보간한다. 만약, 입력 화상의 계조와 「소정 계조」의 계조차가 크면, 입력 화상의 계조와 「소정 계조」와의 사이에 있는 「중간 계조」로 변환한다. 다음에, 「중간 계조」와 「소정 계조」와의 계조차를 「중간 계조」에 가산 또는 「중간 계조」로부터 감산한다. 이 가산과 감산을 도트 마다, 라인 마다, 필드 마다 교체함으로써, 평균적으로 「중간 계조」를 표현한다. 이와 같이 동화 의사 윤곽이 발생하기 어려운 「소정 계조」에 추가하여, 「중간 계조」를 이용함으로써 계조수의 감소를 억제하면서 동화 의사 윤곽을 억제한다.
그러나, 상술의 종래 기술에서는, 계조가 어느 정도의 경사를 가지고, 또한 이것이 충분히 눈으로 봐서 확인할 수 있는 정도의 다수의 화소에 걸쳐 연속해 있는 부분, 예를 들면 화상 중의 초점이 맞지 않는 부분 등이, 눈으로 쫓아갈 수 있는 정도의 속도로 이동하면, 매우 큰 동화 의사 윤곽이 관측된다는 과제가 있다. 또한, 큰 동화 의사 윤곽이 발생하는 계조 부근에서 이 동화 의사 윤곽을 억제하기 위해서는 계조수를 감소시키지 않으면 안되어, 계조수를 확보할 수 없다는 과제도 있다.
본 발명은, 큰 동화 의사 윤곽이 발생하는 부분이라도, 계조성을 유지하면서 동화 의사 윤곽을 삭감할 수 있는 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 서브 필드법에 의해 계조 표시를 행하는 화상 표시 방법에 있어서, 최대의 휘도 가중치를 가지는 점등 서브 필드보다 작은 휘도 가중치를 가지는 비점등 서브 필드가 2개 이상 연속하지 않는 계조를 표시용 계조로 하고, 움직임이 없거나 또는 계조치가 단조(單調, monotonous)로 변화하지 않는 표시 영역에 대해서는, 표시해야 할 계조를 표시용 계조로 변환하여 화상 표시하고, 움직임이 있고, 또한, 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역에 대해서는, 표시해야할 계조를 표시용 계조 중에서 선택한 n(n은 2이상의 정수)개의 표시용 계조의 평균인 제1 계조로 변환한 후, n개의 표시용 계조를 이용하여 공간적 및/또는 시간적으로 평균하는 제1 확산 처리를 행해 화상 표시하는 화상 표시 방법이다.
또한, 본 발명은, 서브 필드법에 의해 계조 표시를 행하는 화상 표시 장치에 있어서, 최대의 휘도 가중치를 가지는 점등 서브 필드보다 작은 휘도 가중치를 가지는 비점등 서브 필드가 2개 이상 연속하지 않는 계조를 표시용 계조로 하고, 움직임이 없거나 또는 계조치가 단조로 변화하지 않는 표시 영역에 대해서는, 표시해야 할 계조를 표시용 계조로 변환하고, 움직임이 있고 또한 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역에 대해서는, 표시해야 할 계조를 표시용 계조 중에서 선택한 n(n은 2이상의 정수)개의 표시용 계조의 평균인 제1 계조로 변환하는 계조 변환 수단과, 계조 변환 수단으로부터 출력되는 제1 계조에 대해, n개의 표시용 계조를 이용하여 공간적 및/또는 시간적으로 평균하는 제1 확산 수단을 갖는 화상 표시 장치이다.
도 1은 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 화상 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도,
도 2a, b는 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 10개의 서브 필드로 255 계조 표시를 행하는 경우의 표시 계조와 서브 필드마다의 발광 조합을 표시하는 도면,
도 3은 도 2a에서 계조31∼56를 뽑아내고 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 경사 동화 영역이 PDP의 화면상을 수평 방향으로 이동하는 모양을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단이 가지는 제1 LUT를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단이 가지는 제2 LUT를 도시하는 도면,
도 7a는 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단의 구성을 도시하는 블록도,
도 7b, c는 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단의 동작을 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 계조 변환 수단에 제2 확산 수단 및 가산기(51)를 구비한 경우의 화상 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도,
도 9a, b는 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 제1 확산 수단으로 제1 확 산 처리를 행할 때의 매트릭스를 도시하는 도면,
도 10은 1필드를 8개의 서브 필드로 분할한 도면,
도 11은 화상 패턴(X)이 PDP의 화면 상을 수평 방향으로 이동하는 모양을 도시한 도면,
도 12는 화상 패턴(X)의 움직임과 시선의 움직임을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일실시의 형태에 있어서의 8개의 서브 필드로, 22∼39의 계조를 표시하는 경우를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 설명의 간단화를 위해 하나의 색에 대해서만 설명을 하는데, R(적), G(녹), B(청)의 각 색에서 동일하게 적용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 화상 표시 장치(이하, 표시 장치로 약기한다)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 표시 장치는 A/D 변환기(11)와, 역 감마 보정기(13)와, 움직임 검출기(15)와, 경사 검출기(37)와, 계조 변환 수단(17)과, 제1 확산 수단(19)과, 영상 신호 서브 필드 대응 설정기(25)와, 서브 필드 처리기(27)와, 주사·유지·소거 구동 회로(29)와, 데이터 구동 회로(31)와, PDP(33)와, 타이밍 펄스 발생기(35)로 이루어진다.
여기서, PDP(33)는, 서브 필드법을 이용하여 계조 표시를 행하는 표시 장치이다. 이러한 경우, 방전의 안정성의 문제로부터, 표시할 계조에 제한을 가하는 경우가 있다. PDP(33)의 방전은 서브 필드 마다 독립해 있는 것은 아니고, 그 이 전의 서브 필드의 영향을 받기 때문이다. 어느 서브 필드에 있어서의 기입 방전의 발생 용이함은, 그 전의 서브 필드에서 유지 방전을 행했는지 여부에 의존하고 있다. 즉, 전의 서브 필드에서 유지 방전이 행해지는 쪽이 기입 방전이 발생하기 쉽고, 유지 방전이 행해지지 않으면 기입 방전은 발생하기 어렵다. 이는, 전의 서브 필드에서 유지 방전이 발생하면, 방전 공간 중에 대량의 전하 입자가 방출되고, 이것이 다음 서브 필드에서의 기입 방전의 근원이 되기 때문이다. 그리고, 어느 서브 필드에 있어서, 기입 방전이 발생하기 어렵다는 것은, 유지 기간에서 발광할 수 없는 확률이 높아진다는 것이고, 이것이 빈번히 발생하면, 화질을 크게 열화시키게 된다.
도 13은, 1필드를 8개의 서브 필드(SF1, SF2, …, SF8)로 분할하고, 각각의 휘도의 가중치를 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128로 하여, 22∼39의 계조를 표시하는 경우를 나타낸 도면이다. 또한, 「●」로 표시한 서브 필드는 발광이 이루어지는 서브 필드이다. 도 13에 있어서, 32라는 계조에서는, SF1∼SF5까지 유지 방전이 없고, SF6에서 비로소 기입 및 유지 방전을 행하게 된다. 이러한 경우에는, 상술한 이유로부터 SF6에 있어서 기입 방전이 발생하기 어렵게 된다. 그리고 이 현상은, 콘트라스트 향상을 노리고, 흑 표시때의 휘도를 낮추기 위해 예비 방전 기간을 단축 또는 생략하여 구동하는 경우에, 특히 현저해진다. 이는, 서브 필드 마다의 독립성이 더욱 약해지기 때문이다.
여기서, 상술과 같은 기입의 실패를 막기 위해서, 사용할 계조를 한정하는 방법이 있다. 도 2a, b는 10개의 서브 필드에서 255 계조 표시를 행하는 경우의 표시 계조와 서브 필드 마다의 발광의 조합을 도시하는 도면이다. 도 2a, b에서는, 1 필드 기간을, 휘도 가중치가 각각 1, 2, 4, 8, 16, 25, 34, 44, 55, 66인 10개의 서브 필드(SF1, SF2, …, SF10)로 분할하고, 255 계조 표시를 행하는 경우의, 표시 계조와 그에 대한 서브 필드 마다의 발광의 조합을 표시하고 있다. 여기서, 「●」로 표시한 서브 필드가, 발광이 이루어지는 서브 필드로 된다. 도 2a, b에 도시하는 예에서는, 모든 계조에 있어서, 유지 방전하지 않는 서브 필드 직전의 서브 필드에서 반드시 유지 방전을 행하고, 비점등의 서브 필드가 2개 이상 연속하는 개소가 없다. 따라서, 기입 방전에 실패할 확률을 낮게 억제할 수 있다.
그래서, 본 실시의 형태에 있어서는, 방전이 안정되게 발생하는 계조, 즉 도 2a, b에 도시하는, 최대의 휘도 가중치를 가지는 점등 서브 필드보다도 작은 휘도 가중치에 있어서, 비점등 서브 필드가 2개 이상 연속하지 않는 계조를, 「표시용 계조」로서 채용한다.
도 1에 있어서, PDP(33)는, 전극이 매트릭스 형상으로 배치되고, on 또는 off의 2치적으로 발광을 행하는 표시 장치이다. 본 실시의 형태에서는, 종래 기술에서 설명한 바와같이, PDP(33)에 있어서 각각 가중치가 부여된 다수의 서브 필드에 의한 다계조 표시를 행한다.
타이밍 펄스 발생기(35)는, 수평 동기 신호(HD) 및 수직 동기 신호(VD)에 의거해 타이밍 신호(동작 클록)를 발생하여, 표시 장치 내의 각 부에 공급한다.
A/D 변환기(11)는 입력된 RGB 신호를 아날로그 디지털 변환(이하, A/D 변환으로 약기한다)한다.
A/D 변환된 RGB 신호는, 역 감마 보정기(13)에 의해 역 감마 보정이 이루어진다. 즉, RGB 신호는 CRT 표시 장치 상에서의 표시를 전제로 한 감마 특성으로 전송되고 있으므로, 역 감마 보정함으로써 이 특성을 원래대로 되돌린다.
움직임 검출기(15)에서는 A/D 변환된 RGB 신호의 동화 부분을 검출한다. 동화 부분을 검출한 경우에는 출력으로서「1」을, 그렇지 않은 경우에는 「0」을 출력한다. 여기서는, 연속한 2필드간에서 화소의 계조치의 차분을 구하고, 이 차분치의 절대치가 소정의 값 이상으로 된 경우에, 그 화소를 동화 부분으로 하고 있다. 본 실시의 형태에 있어서의 소정의 값으로는, 전체 서브 필드의 가중치의 합계가 255인 경우, 10∼30정도가 적당하다.
경사 검출기(37)에서는, A/D 변환된 RGB 신호의 경사 부분을 검출한다. 경사 부분을 검출한 경우에는 출력으로서 「1」을, 그렇지 않은 경우에는 「0」을 출력한다. 본 실시의 형태에서는, 수평 방향 또는 수직 방향으로 연속한 m(m은 2이상의 정수)개의 화소에 있어서, 계조치가 단조 증가 또는 단조 감소로 되어 있는 부분을 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역, 즉 경사 부분으로 하고 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는 m의 값을, 표시 화면 상에서 3㎜ 이상 15㎜ 이하가 되는 화소수로 설정하고 있다. 이는, 42인치형 PDP에서 표시 화면의 횡폭의 0.3% 이상 1.5% 이하에 상당한다. m의 값을 상술의 값보다 작게 설정하면, 동화 의사 윤곽이 관측되지 않는 미소한 영역까지 검출하게 되고, m의 값을 상술의 값보다도 크게 설정하면, 동화 의사 윤곽이 관측되는 영역까지 검출되지 않게 된다.
그리고, 움직임 검출기(15)와 경사 검출기(37)로부터의 출력 및 역 감마 보 정후의 RGB 신호는, 계조 변환 수단(17)에 입력되고, 계조 변환 수단(17)과 제1 확산 수단(19)에 의해, 동화 의사 윤곽의 발생을 억제하기 위한 처리와, 방전의 안정성을 위해 불연속으로 한 계조간을 보완하기 위한 처리가 행해진다.
여기서, 계조 변환 수단(17)은, 입력된 영상 신호에 대해, 어느 소정의 값보다도 크고, 또한 경사 부분이고, 또한 동화 부분인 것으로 검출한 화소를 대상 화소로 하고, 대상 화소 이외를 비대상 화소로 한다. 그리고, 대상 화소에 대해서는, 대상 화소의 계조를, 표시용 계조 내에서 선택한, 예를 들면 4개의 계조의 평균인 제1 계조로 변환한다. 또한, 비대상 화소에 대해서는, 비대상 화소의 계조를 표시용 계조로 변환한다. 이상에 대해 상세한 것은 후술한다.
또한, 제1 확산 수단(19)은, 계조 변환 수단(17)으로부터 출력된 제1 계조를, 조금 전 4개의 계조를 이용하여, 공간적 및/또는 시간적으로 평균하는, 제1 확산 처리를 행한다. 이에 관해서도 상세한 것은 후술한다.
제1 확산 수단(19)으로부터 출력된 영상 신호는, 영상 신호 서브 필드 대응 설정기(25)에 입력된다. 영상 신호 서브 필드 대응 설정기(25)는, 영상 신호를 필드 정보로 변환한다. 필드 정보란, 각 서브 필드를 발광(점등)시킬지 여부를 표시하는 다수의 비트로 이루어지는 것이다.
서브 필드 처리기(27)는, 영상 신호 서브 필드 대응 설정기(25)로부터의 필드 정보에 의거해, 유지 펄스 수를 결정한다.
주사·유지·소거 구동 회로(29)와 데이터 구동 회로(31)는, 서브 필드 처리기(27)로부터의 출력에 의거하여 PDP(33)의 전극을 제어하고, 각 화소의 발광량을 제어하여, PDP(33) 상에 원하는 계조의 화상을 표시시킨다.
이 상태를 도 3, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은, 도 2a에서 계조31∼56를 뽑아내 도시한 도면이다. 도 4는 경사 동화 영역이 PDP(33)의 화면상을 수평 방향으로 이동하는 모양을 도시한 도면이다.
도 3에 표시하는 점선 화살표는, 도 4에 도시하는 경사 동화 영역이 도 4의 화살표로 표시하는 방향으로 이동한 경우, 이를 눈으로 쫓았을 때의 시선의 움직임을 나타내고 있다. 도 4의 화살표와 같은 화상의 움직임을 관측한 경우, 예를 들면 계조치가 약 「31」∼「55」인 범위에서는, 화상의 움직임에 따라 발생 장소와 정도는 변화하지만, 동화 의사 윤곽이 관측된다. 도 4에 도시하는 화상의 움직임을 눈으로 추종한 경우, 1필드의 기간 중, 도 3에 도시하는 점선 화살표와 같이 발광을 관측할 수 없는 영역이 발생한다. 그 결과, 이 영역은 본래의 휘도「31」부터 「55」의 값에 비교해 매우 어두운 동화 의사 윤곽으로서 관측된다. 별도의 표현을 하면, 시선이 움직임에 따라, 망막 상에는, 각각의 서브 필드에서 표시되는 2치 화상이 조금씩 어긋나 겹쳐친 상이 형성된다. 이 때, 도 3에 도시하는 바와같이, 1필드 기간 중에서 점등하는 서브 필드 중의 최대 휘도 가중치보다 작은 휘도 가중치를 갖는 비점등 서브 필드 중, 최대의 휘도 가중치를 가지는 비점등 서브 필드(이하, 중간 비점등 서브 필드로 약기한다)가 망막 상에 겹쳐지게 되므로, 주위와 비교해 극단적으로 어두운 부분이 동화 의사 윤곽으로서 관측된다.
이와 같이, 동화 의사 윤곽은, 화상 계조의 경사와 화상의 움직임에 의해 결정되는 특정한 영역에서, 인접한 서브 필드를 「중간 비점등 서브 필드」로서 가지 는 계조가 집중하여 존재하는 경우에 발생한다. 예를 들면, 도 3과 같이「40」이라는 계조는 SF5를 중간 비점등 서브 필드로서 가진다. 「48」이라는 계조는 SF4를 중간 비점등 서브 필드로서 가진다. 즉 「40」과 「48」은 중간 비점등 서브 필드를 인접하여 가지는 계조이다. 마찬가지로 「40」「48」「52」「54」「55」는, 중간 비점등 서브 필드를 인접하여 가지는 계조이다. 계조가 경사진 부분에서는, 이들 계조가 단조 감소 또는 단조 증가로 배열되는 것이 많다. 그리고, 계조가 경사진 부분이 이동하는 것을 시선이 추종하면, 망막 상에는 중간 비점등 서브 필드가 겹쳐진 상이 형성되므로 동화 의사 윤곽이 관측된다. 이들로부터, 계조가 경사지고, 또한 움직이는 영역에 있어서, 중간 비점등 서브 필드를 인접하여 가지는 계조가 배열되지 않게 함으로써 동화 의사 윤곽을 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
그래서, 본 실시의 형태에서는, 표시용 계조 중에서 n(n은 2이상의 정수)개의 표시용 계조를 선택하고, n개의 표시용 계조 중에, 적어도 한개는, 점등 서브 필드 중의 최대 휘도 가중치보다 작은 휘도 가중치를 갖는 비점등 서브 필드 중 최대의 휘도 가중치를 갖는 비점등 서브 필드 「중간 비점등 서브 필드」가 다른 것을 포함하도록 선택한다. 즉, 대상 화소의 계조를, 표시용 계조 중에서 「중간 비점등 서브 필드」가 인접하지 않는 계조를 n개 선택하고, 이들을 평균한 제1 계조로 변환한다. 그리고, 그 제1 계조를, n개의 표시용 계조를 이용하여, 시간적·공간적으로 평균하는 제1 확산 처리에 의해, 의사적으로 그 계조를 표현한다. 이에 따라, 중간 비점등 서브 필드를 인접하여 가지는 계조가 배열되지 않게 할 수 있으 므로, 동화 의사 윤곽을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한, 영상 신호 중, 계조치가 낮은 부분에 있어서는, 동화 의사 윤곽은 보기 어려우므로, 전술의 중간 비점등 서브 필드를 확산하는 처리는 행하지 않고서 계조를 표시한다.
계조 변환 수단(17)은, 룩업 테이블(이하, LUT로 약기한다)을 가지고, 이 LUT를 이용하여, 화소의 계조를 변환한다. 도 5는 계조 변환 수단(17)이 갖는 제1 LUT를 도시한 도면이고, 도 6은 계조 변환 수단(17)이 갖는 제2 LUT를 도시하는 도면이다.
계조 변환 수단(17)은, 움직임 검출기(15) 및 경사 검출기(37)로부터의 출력과 입력 신호의 계조치에 의해, 사용할 LUT를 바꾼다. 동화 부분이고, 또한 경사 부분이며, 또한 입력 신호가 소정의 계조치보다도 높은 대상 화소에 대해서는, 도 5에 도시하는 제1 LUT에 의해, 표시용 계조 중에서 선택된 4개의 계조를 평균하여 얻어지는 계조인 제1 계조로 변환한다. 또한, 그 이외의 비대상 화소에 대해서는, 도 6에 도시하는 제2 LUT에 의해, 표시용 계조로 변환한다. 여기서, 소정의 계조치로는, 전체 서브 필드의 가중치의 합계가 255인 경우에는 50 이하가 바람직하다. 그러나, 동화 의사 윤곽의 크기는 서브 필드수나, 가중치에 따라 다르기 때문에, 최적의 값은 기종 마다 다르다.
제1 확산 수단(19)은, 예를 들면 매트릭스 가산 회로이고, 계조 변환 수단(17)으로부터 출력된 계조에 대해, 도 5, 도 6에 도시하는 가산량에 의거한 소정의 확산 처리인 제1 확산 처리를 행한다. 이에 대한 상세한 것은 후술한다.
여기서, 도 5에 제1 LUT로서 표시한 제1 계조는, 도 6에 제2 LUT로서 표시한 표시용 계조로부터 1개 걸러 선택한 4개의 계조를 평균하여 작성했다. 예를 들면, 도 5에 도시하는 제1 계조(제1 LUT) 중의 「10」이라는 계조는, 도 6에 도시하는 표시용 계조(제2 LUT)의「5」,「7」,「13」, 「15」를 평균한 것이다. 표시용 계조를 1개 걸러 선택한 것은, 가능한한 중간 비점등 서브 필드가 인접하지 않는 계조를 사용하기 위해서이다. 이와 같이 선택함으로써, 후술하는 제1 확산 처리에 있어서, 중간 비점등 서브 필드를 인접하여 가지는 계조가 나란히 배열되지 않게 되므로, 동화 의사 윤곽을 억제하는 것이 가능해진다.
도 7a는 본 실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단(17)의 개략 구성을 도시하는 블록도이고, 도 7b, c는 본 실시의 형태에 있어서의 계조 변환 수단(17)의 동작을 설명하는 도면이다. 계조 변환 수단(17)은, 움직임 검출기(15)로부터의 출력과 경사 검출기(37)로부터의 출력의 논리곱을 구하는 논리곱 게이트(50)와, 제1 LUT와 제2 LUT를 구비한 LUT(53)를 구비한다. 또한, 오차 확산 처리를 행하는 오차 확산 처리 회로인 제2 확산 수단(60)과, 가산기(51)를 구비한 구성으로 해도 좋다. 이에 따라, 입력된 화상을 제1 계조치 또는 표시용 계조치로 변환하면, 변환전의 화상이 가지는 계조수와 비교하여 계조수가 감소되어 버리는데, 그와 같은 경우에도, 제2 확산 수단(60) 및 가산기(51)를 구비한 구성에 의하면, 계조의 불연속감이 없는 매끄러운 화상을 표시할 수 있다. 도 8에, 계조 변환 수단(17)에 제2 확산 수단(60) 및 가산기(51)를 구비한 경우의 화상 표시 장치의 개략 구성을 블록도로 도시한다.
다음에, 계조 변환 수단(17)의 동작을 도 7a, b, c를 이용하여 설명한다.
LUT(53)는, 논리곱 게이트(50)의 출력이 1, 즉 움직임 검출기(15)의 출력이 1이고, 또한, 또한 경사 검출기(37)의 출력이 1인 대상 화소의 경우, 제1 LUT를 선택하고, 논리곱이 0, 즉 비대상 화소인 경우, 제2 LUT를 선택한다. 그리고, LUT(53)는, 역 감마 보정기(13)로부터 입력된 화소의 계조에 의거하여, 제1 LUT, 또는 제2 LUT 중에서, 화소의 계조에 가장 가까운 것을 선택하여 출력한다. 즉, 화소의 계조치는, 비대상 화소인 경우에는 표시용 계조로, 대상 화소인 경우에는 제1 계조로 변환된다.
역 감마 보정기(13)로부터 화소의 계조 정보를 포함하는 영상 신호가 가산기(51)에 입력되면, 그 영상 신호에 의거하는 화소의 본래의 계조와, 그 화소보다 전에 처리된 화소로부터 확산된 오차(e)가 가산되어, LUT(53) 및 제2 확산 수단(60)에 출력된다.
오차 확산 처리 회로인 제2 확산 수단(60)은, LUT(53)에 의해 변환된 후의 계조와 변환전의 계조의 차분인 오차(e’)를 구하고, 이 오차(e’)를 처리 중의 화소의 주변 화소에 확산시키는 제2 오차 확산 처리를 행한다. 이 제2 오차 확산 처리를 화면 전체에 실시함으로써, 화면 전체에서 표시해야 할 계조가 보존되어, 화면 전체를 보았을 때에 사람의 눈에는 마치 본래의 화소의 휘도가 표시되어 있는 것처럼 보인다. 이에 따라 화상의 편차가 없는, 질 높은 화상을 표현할 수 있다. 이 제2 확산 수단(60)을 형성한 구성에서는, LUT(53)으로부터 출력된 계조치는, 제1 확산 수단(19)에 입력되기 전에, 제2 확산 수단(60)에 출력된다.
가산기(51)는, 입력 영상 신호의 화소의 본래의 계조와, 제2 확산 수단(60)이 그 화소보다 전의 화소의 계조에 의거해 연산한 확산 오차(e)를 가산하여, LUT(53) 및 제2 확산 수단(60)에 출력한다.
제2 확산 수단(60)의 동작은 이하와 같다.
제2 확산 수단(60)은, 도 7a에 도시하는 바와같이, 감산기(61)와, 지연기(63, 65, 67, 69)와, 승산기(71, 73, 75, 77)와, 가산기(79)로 이루어진다. 감산기(61)에서는, 화소의 본래의 계조에 확산 오차(e)를 가산한 계조로부터, LUT(53)로부터 출력된 계조를 감산하여, 이들 차분인 오차(e’)를 구한다. 오차(e’)는 지연기(63) 및 지연기(69)에 입력된다.
지연기(63)는 입력 신호를 「1수평 기간-1화소」분 지연하여 출력한다. 만약 1수평 기간(이하, 1라인으로 약기한다)을 910화소로 하면, 지연기(63)에서는 909화소분 지연한다. 지연기(65, 67, 69)는 각각 입력 신호를 1화소분 지연하여 출력한다. 따라서, 지연기(63)는 현재 처리중인 화소의「1라인-1화소」전의 화소에 대해서 구한 오차 e1’를 출력한다. 지연기(65)는 현재 처리중인 화소의「1라인」전의 화소에 대해서 구한 오차 e2’를 출력한다. 지연기(67)는 현재 처리중인 화소의「1라인+1화소」전의 화소에 대해서 구한 오차 e3’를 출력한다. 지연기(69)는 현재 처리중인 화소의「1화소」전의 화소에 대해서 구한 오차 e4’를 출력한다.
오차 e1’에는 승산기(73)로 소정의 계수 k1를 승산한다. 마찬가지로 오차 e2’에는 승산기(75)로 소정의 계수 k2를, 오차 e3’에는 승산기(77)로 소정의 계수 k3를, 오차 e4’에는 승산기(71)로 소정의 계수 k0를 승산한다. 이 때, 각 계수 k0, k1, k2, k3는 k0+k1+k2+k3= 1의 관계를 만족하는 적당한 값으로 설정한다. 그 후, 가산기(79)로 각 승산기(71, 73, 75, 77)로부터의 출력을 합산하고, 그 결과를 화소에 대한 확산 오차(e)로서 출력한다. 즉, 제2 확산 수단(60)에서는, 화소 본래의 계조에 확산 오차(e)를 가산한 계조와 LUT(53)로 변환한 후의 계조의 차분인 오차(e’)를, 도 7c에 도시하는 바와같이, 그 화소의 주변 화소에 소정의 비율 k0∼k3로 확산한다. 또한, 어느 화소에 대한 확산 오차(e)는, 도 7b에 도시하는 바와같이, 그 화소의 주변 화소로부터 확산된 오차를 합산함으로써 얻어진다.
LUT(53)로부터는, 도 5의 제1 LUT 또는 도 6의 제2 LUT에 도시하는, 각각의 계조치에 따른 가산량이 4개 출력된다. 또한, 제2 LUT에서 출력되는 계조에 대한 가산량은 모두 0이다.
이상과 같이, 계조 변환 수단(17)은, 입력 영상 신호의 화소의 계조에 대해 확산 오차(e)를 가산하고, 가산후의 계조를 표현하는데 알맞은 계조를 선택하여 출력한다. 또한, 그 계조에 대한 4개의 가산량도 출력한다. 계조 변환 수단(17)으로부터의 영상 신호와 가산량은, 제1 확산 수단(19)에 입력된다.
다음에, 제1 확산 수단(19)의 동작을 설명한다. 본 실시의 형태에서는, 제1 확산 수단(19)에 있어서, 제1 확산 처리를 행한다. 제1 확산 처리는, 제1 계조의 산출에 이용한 n개의 계조와 제1 계조의 차분치로 이루어지는 k화소× j 라인(k, j 는 k×j=n이 되는 양의 정수)의 매트릭스를, 제1 계조로 변환한 화상에 가산하는 매트릭스 가산 처리를 행한다. 따라서, 제1 확산 수단(19)은 매트릭스 가산 회로를 갖고 있고, 제1 확산 처리에 의해, 계조 변환 수단(17)에 의해 변환된 제1 계조를, 소정의 가산량만큼 확산시킴으로써 공간적 및/또는 시간적으로 평균한다.
구체적으로는 다음과 같이 하여 제1 계조를 표현한다.
도 9a, b는 제1 확산 수단(19)에서의 제1 확산 처리를 행할 때의 매트릭스를 도시하는 도면이다. 본 실시의 형태에서는 n=4이므로, k=2, j= 2로 하고, 도 9a와 같이, 제1 계조와 함께 LUT(53)로부터 출력된 4개의 가산량(d1∼d4)을 요소로서 가지는 2화소×2라인의 매트릭스를 만든다. 다음에, 2화소×2라인의 매트릭스를 도 9b와 같이 전면에 깐다. 다음에 제2 확산 처리후의 각 화소의 계조에 대해, 대응하는 위치에 있는 가산량을 가산한다.
여기서, d1∼d4는, 제1 계조와, 이를 작성하는데 이용한 표시용 계조와의 차이로 되어 있다. 따라서, 제1 계조에 d1∼d4를 가산한 결과는 표시용 계조로 되어 있으므로, 공간적으로 평균하면 제1 계조가 보존되게 된다. 또한, 필드마다 d1∼d4의 위치를 변화시킴으로써, 시간적으로도 평균되어, 제1 계조가 보존된다.
이렇게 하여 얻어진 화상 데이터는, 경사 부분이라도 중간 비점등 서브 필드가 인접하는 계조가 나란히 배열되지 않는다. 따라서, 시선이 동화 부분을 추종해도, 망막 상에서 중간 비점등 서브 필드가 겹쳐지지 않고, 큰 동화 의사 윤곽은 관측되지 않는다. 예를 들면, 제1 계조 중에서 「81」이라는 계조는, 표시용 계조인 「65」,「82」,「88」,「90」의 4개의 계조를 평균함으로써 표현되어 있다. 「65 」의 중간 비점등 서브 필드는 SF6이다. 「82」의 중간 비점등 서브 필드는 SF4이다. 「88」의 중간 비점등 서브 필드는 SF2이다. 「90」에는 중간 비점등 서브 필드는 없다. 즉 이들 4개의 계조에 있어서, 중간 비점등 서브 필드가 인접하지 않는다. 제1 계조인 「81」은 제1 확산 처리에 의해 이들 4개의 계조로 확산되는데, 중간 비점등 서브 필드가 인접하지 않으므로, 경사 영역에 있어서도 큰 동화 의사 윤곽이 발생하지 않는다. 만약 본 발명의 처리가 실시되지 않으면, 「81」부근의 계조는 표시용 계조인 「74」나 「82」중 어느 하나로 표현되는데, 중간 비점등 서브 필드가 인접하므로, 경사 영역에서는 큰 동화 의사 윤곽이 발생하게 된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 「중간 비점등 서브 필드」를 인접하여 가지는 계조가 경사 영역에 나란히 배열되어 존재함으로 인한 큰 동화 의사 윤곽의 발생을 억제하는 것이 가능하다.
단, 본 실시의 형태에서는 제1 계조가 0인 경우에는 가산량을 모두 0으로 했다.
또, 본 실시의 형태에서는 서브 필드수를 10으로 했는데, 임의의 서브 필드수의 표시 장치에 대해서도 본 발명과 마찬가지로, 동화 의사 윤곽 억제 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 전체 서브 필드의 가중치의 합계가 255인 경우에 대해서 설명했는데, 임의의 가중치를 갖는 표시 장치에 대해서도 본 발명과 마찬가지로, 동화 의사 윤곽 억제 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는 제1 계조를 작성하기 위해서 표시용 계조로부터 4개의 계조를 선택하여 이용했는데, 「4개」로 한정할 필요는 없고, 임의의 수의 계조를 이용할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 「표시용 계조」로서 도 2a, b에 도시하는 계조를 이용했는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 입력된 계조를, 일단, 표시용 계조로부터 작성된 제1 계조로 변환한 후, 표시용 계조로 변환하는 것에 의해서도, 동화 의사 윤곽 억제의 효과를 발휘할 수 있다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 큰 동화 의사 윤곽이 발생하는 개소라도, 계조성을 유지하면서 동화 의사 윤곽을 삭감할 수 있는 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치를 실현할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.

Claims (12)

  1. 서브 필드법에 의해 계조 표시를 행하는 화상 표시 방법에 있어서,
    최대의 휘도 가중치를 가지는 점등 서브 필드보다 작은 휘도 가중치를 가지는 비점등 서브 필드가 2개 이상 연속하지 않는 계조를 표시용 계조로 하고,
    움직임이 없거나 또는 계조치가 단조로 변화하지 않는 표시 영역에 대해서는, 표시해야 할 계조를 상기 표시용 계조 중에서 상기 표시해야 할 계조에 가장 근접한 것을 선택하여, 화상 표시하고,
    움직임이 있고, 또한, 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역에 대해서는, 표시해야할 계조를 상기 표시용 계조 중에서 선택한 n(n은 2이상의 정수)개의 표시용 계조의 평균인 제1 계조로 변환한 후, 상기 n개의 표시용 계조와 상기 제1 계조의 차분치를 이용하여 공간적 및/또는 시간적으로 오차확산하는 제1 확산 처리를 행해 화상 표시하는 화상 표시 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 n개의 표시용 계조에서 임의의 한 개를 선택한 경우, 선택되지 않은 나머지 n-1개의 표시용 계조에는, 상기 선택된 한 개의 표시용 계조가 갖는 중간 비점등 서브 필드와는 다른 중간 비점등 서브필드가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 확산 처리는, 상기 제1 계조의 산출에 이용한 상기 n개의 계조와 상기 제1 계조의 차분치로 이루어지는 k화소× j라인(k, j는 k× j=n이 되는 양의 정수)의 매트릭스를, 상기 제1 계조로 변환한 화상에 가산하는 매트릭스 가산 처리를 포함하는 화상 표시 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 표시 영역에 있는 임의의 화소의 계조를 상기 표시용 계조 또는 상기 제1 계조로 변환하기 전과 변환한 후의 계조의 차분을 구하고, 상기 차분을 상기 화소의 주변 화소에 대해 소정의 비율로 확산하는 제2 확산 처리를 행하는 화상 표시 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 수평 방향 또는 수직 방향으로 연속한 m(m은 2이상의 정수)개의 화소에 있어서, 계조치가 단조 증가, 또는 단조 감소로 되어 있는 경우를 상기 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역으로 하는 동시에, 상기 연속한 m개의 화소는 표시 화면상에서 3㎜ 이상 15㎜ 이하가 되는 화소수인 화상 표시 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 수평 방향 또는 수직 방향으로 연속한 m(m은 2이상의 정수)개의 화소에 있어서, 계조치가 단조 증가, 또는 단조 감소로 되어 있는 경우를 상기 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역으로 하는 동시에, 상기 연속한 m개의 화소는 표시 화면의 횡폭의 0.3% 이상 1.5% 이하가 되는 화소수인 화상 표시 방법.
  7. 서브 필드법에 의해 계조 표시를 행하는 화상 표시 장치에 있어서,
    최대의 휘도 가중치를 가지는 점등 서브 필드보다 작은 휘도 가중치를 가지는 비점등 서브 필드가 2개 이상 연속하지 않는 계조를 표시용 계조로 하고,
    움직임이 없거나 또는 계조치가 단조로 변화하지 않는 표시 영역에 대해서는, 표시해야 할 계조를 상기 표시용 계조 중에서 상기 표시해야 할 계조에 가장 근접한 것을 선택하여, 화상 표시하고, 움직임이 있고, 또한, 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역에 대해서는, 표시해야할 계조를 상기 표시용 계조 중에서 선택한 n(n은 2이상의 정수)개의 표시용 계조의 평균인 제1 계조로 변환하는 계조 변환 수단과,
    상기 계조 변환 수단으로부터 출력되는 제1 계조에 대해, 상기 n개의 표시용 계조와 상기 제1 계조의 차분치를 이용하여 공간적 및/또는 시간적으로 오차확산하는 제1 확산 수단을 갖는 화상 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 n개의 표시용 계조에서 임의의 한 개를 선택한 경우, 선택되지 않은 나머지 n-1개의 표시용 계조에는, 상기 선택된 한 개의 표시용 계조가 갖는 중간 비점등 서브 필드와는 다른 중간 비점등 서브필드가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제1 확산 수단은, 상기 제1 계조의 산출에 이용한 상기 n개의 계조와 상기 제1 계조의 차분치로 이루어지는 k화소×j라인(k, j는 k×j= n이 되는 양의 정수)의 매트릭스를, 상기 제1 계조로 변환한 화상에 가산하는 매트릭스 가산 회로를 갖는 화상 표시 장치.
  10. 제 8항에 있어서, 표시 영역에 있는 임의의 화소의 계조를 상기 계조 변환 수단에 의해서 변환하기 전과 변환한 후의 계조의 차분을 산출하고, 상기 차분을 상기 화소의 주변 화소에 대해 소정의 비율로 확산하는 제2 확산 수단을 갖는 화상 표시 장치.
  11. 제 7항에 있어서, 수평 방향 또는 수직 방향으로 연속한 m(m은 2이상의 정수)개의 화소에 있어서, 계조치가 단조 증가, 또는 단조 감소로 되어 있는 경우를 상기 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역으로 하는 동시에, 상기 연속한 m개의 화소는 표시 화면상에서 3㎜ 이상 15㎜ 이하가 되는 화소수인 화상 표시 장치.
  12. 제 7항에 있어서, 수평 방향 또는 수직 방향으로 연속한 m(m은 2이상의 정수)개의 화소에 있어서, 계조치가 단조 증가, 또는 단조 감소로 되어 있는 경우를 상기 계조치가 단조로 변화하는 표시 영역으로 하는 동시에, 상기 연속한 m개의 화소는 표시 화면의 횡폭의 0.3% 이상 1.5% 이하가 되는 화소수인 화상 표시 장치.
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