KR100767323B1 - 비디오 시퀀스를 디스플레이하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 디바이스의 형광체 사이의 불일치(disparity)에 의해 야기된 디스플레이 결함을 정정하고자 하는 것이다. 정정은 이미지 처리에 의해 얻어진다. 본 발명은, 적어도 두 유형의 형광체를 포함하는 형광체를 포함하는 디바이스 상에서의 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법 및 상기 방법을 구현하기 위한 수단을 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 정정은 두 개의 연속적인 이미지 사이의 중간 이미지를 계산함으로써 얻어지며, 이때, 한 유형의 형광체 상에 연속적인 이미지 중 하나를 디스플레이하고 동시에 또 다른 유형의 형광체 상에 중간 이미지를 디스플레이한다.

Description

비디오 시퀀스를 디스플레이하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DISPLAYING A VIDEO SEQUENCE}
본 발명은 이미지 도트(dot)를 디스플레이하기 위해 형광체(phosphor)를 사용하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 높은 주사 주파수를 사용하는 음극선관 및 플라즈마 디스플레이 패널에 응용될 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 음극선관(CRT)은 그 전면에 형광 물질로 이루어진 층을 포함하며, 이것은 UV 방사선 또는 전자 방사선을 가시광 방사선으로 변환한다. 형광 물질은 흔히 형광체로 불린다.
단색 스크린의 경우, 동일한 형광체가 CRT 또는 PDP의 전면 전체에 걸쳐서 사용된다. 다른 한편, 컬러 스크린의 경우, 서로 다른 컬러를 갖는 세 가지 유형의 형광체가 보통 컬러를 합성하기 위해 사용된다. 특정한 응용의 경우, 세 가지 유형의 형광체보다 둘 이상 더 많은 형광체를 사용하는 스크린을 가질 수 있다.
서로 다른 컬러를 갖는 형광체를 사용하면, 형광체를 형성하는 물질의 고유한 특징으로 인해 몇 가지 동작의 불일치(some operational disparities)를 드러낸다. 동작의 불일치 중에, 여기(excitation)에 대한 시간 응답이 각 형광체 유형에 따라 특정하다.
CRT의 경우, 이러한 결점은 예컨대 TV 유형의 낮은 선명도의 스크린에서는 보통 인지되지 않는다. 그러나, 높은 리프레시(refresh) 주파수(예컨대 >120Hz)를 사용하는 매우 높은 선명도의 스크린(예컨대, 1600 x 1200 픽셀)에서 약간의 결점을 인지할 수 있다.
PDP의 경우, 불일치는 매우 크다. 도 1의 a 내지 e는 PDP에서 흔히 사용되는 형광체 응답 시간도를 도시한다. 도 1의 a는 UV 방사선(미도시)을 생성하기 위해 전기 방전이 패널에 전달되는 여기(excitation) 시간 주기를 도시한다. 그러면, 이 UV 방사선은 형광체에 의해 가시광으로 변환된다. 도 1의 b는 예컨대 2가의 유러퓸(europium)이 도핑된 바륨 마그네슘 알루미네이트(barium magnesium aluminate)인 청색 형광체에 대한 광 렌디션(rendition)을 도시한다. 도 1의 c는 예컨대 3가의 유러퓸이 도핑된 이트륨 보레이트(yttrium borate)인 적색 형광체에 대한 광 렌디션을 도시한다. 도 1의 d는 예컨대 망간이 도핑된 바륨 알루미네이트인 녹색 형광체에 대한 광 렌디션을 도시한다.
도 1의 b 내지 d는 서로 다른 수직 척도(scale)를 가지며, 이것은 곡선 각각의 최대치가 대응하게 한다. 실제로, 최대 청색값은 최대 적색값 보다는 대략 4.3배 더 크고, 최대 녹색값 보다는 대략 5.5배 더 크다. 그러나, 광 에너지 효율은 컬러 각각에 대해 대체로 동일하다. 이들 시간도는 컬러마다의 에너지 분포를 표시할 수 있게 한다. 예로, 주어진 여기에 대해, 방사된 광이 최대 방사값의 10%보다 더 작게 되는 시간 지속기간이 나타나 있다. 따라서, 여기가 끝난 후 1ms 미만인 시간에, 청색은 거의 소멸되는 반면, 적색 및 녹색은 여전히 그 최대 레벨에 근접 해 있으며, 적색 및 녹색의 소멸 시간은 각각 11ms 및 13ms에 대응한다.
도 1의 e는, 한편 동일한 광 강도 척도를 갖는 세 컬러의 광 렌디션을 도시하며, 다른 한편 사람의 눈이 본 픽셀에 대응하는 세 개의 광 렌디션의 합을 도시한다. 만약 세 렌디션의 합에 대응하는 컬러가 보여진다면, 픽셀은 초기에는 청색이며, 그런 다음 청색에서 백색(또는 강도에 따라서는 회색)이 되며, 그런 다음 백색에서 노란색(대체로 동일한 강도의 녹색 및 적색의 혼합)이 되어, 최종적으로는 노란색에서 소멸되기 전에는 녹색이 됨을 주의해야 한다. PDP에서, 방전은 스크린 리프레시 주파수에서 순환적으로 반복한다.
정지된 이미지의 경우, 사람 눈의 잔상(persistence of vision)은 컬러 변동에 대한 저역 통과 유형의 필터링을 수행하며, 이것은 이러한 결함을 차단한다.
다른 한편, 움직이는 이미지에 대해, 눈은 컬러 변환 시에 컬러 변동에 좀더 민감하며, 이러한 변환은 변위된다(displaced). 따라서, 검은색 배경 상에서 움직이는 백색 물체는 예컨대 청색 앞쪽 언저리(leading edge)와 노란색 끝쪽 언저리(trailing edge)를 갖는다(take on)(녹색은 본 예에서 사람의 눈에 의해 인식될 수 없다).
이러한 형태의 문제를 극복하기 위해, 유일하게 알려진 해결책은, 유사한 속성을 갖는 세 유형의 형광체를 사용할 수 있기 위해서 새로운 형광체를 발견하는 것이다.
본 발명은 이미지 처리에 의해 이러한 디스플레이 결점을 정정하고자 한다. 컬러 잔광(afterglow) 현상을 감소시키기 위해, 이미지 디스플레이는 해당 적색, 녹색 또는 청색에 따라 지연 또는 진전된다.
따라서, 본 발명은 적어도 두 유형의 형광체를 포함하는 형광체 디바이스 상에 비디오 이미지 시퀀스를 디스플레이하기 위한 방법이다. 본 방법에서, 두 개의 연속적인 이미지 사이의 적어도 하나의 중간 이미지가 계산되며, 그런 다음 두 개의 연속적인 이미지 중 하나의 이미지가 적어도 한 유형의 형광체 상에 디스플레이되고, 중간 이미지는 동시에 적어도 하나의 다른 유형의 형광체 상에 디스플레이된다.
얻어진 개선을 최적화하기 위해, 중간 이미지가 움직임 보상(movement compensation)을 통해 계산된다.
바람직하게, 두 개의 연속적인 이미지는 현재의 이미지와 이전의 이미지이며, 중간 이미지는 현재 이미지로부터, 형광체의 유형의 함수로서 한정된 시간 주기만큼, 지연된 이미지에 대응한다.
정정의 렌디션(correction rendition)을 최적화하기 위해, 한정된 시간 주기는, 적어도 두 유형의 형광체의 광 방사의 평균 중심(mean centres of gravity)에 대응하는 순간(instant) 사이의 차이를 취함으로써 계산된다.
본 발명은, 또한 적어도 두 유형의 형광체를 포함하는 비디오 시퀀스를 디스플레이하기 위한 디바이스로서, 두 개의 연속적인 이미지 사이에 놓인 적어도 하나의 중간 이미지를 계산하기 위한 수단과, 형광체 유형 중 하나 상에 중간 이미지를 디스플레이하고 다른 한 유형의 형광체 상에 연속적인 이미지 중 하나를 디스플레이하기 위한 수단을 포함하는 디바이스이다.
첨부된 도면을 참조한 다음의 상세한 설명을 읽음으로써, 본 발명은 더 잘 이해될 것이며, 다른 특정한 특성 및 장점은 분명해질 것이다.
도 1의 a 내지 e는 형광체 응답 시간도를 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 계산된 중간 이미지 원리를 예시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 형광체 디스플레이 디바이스의 바람직한 실시예를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 변형을 예시한 도면.
형광체 유형 사이의 불일치를 알아차린 후, 먼저 인지가능한 해결책을 연구하는 것이 적절하다. 가능한 많이 결점을 감소시키기 위해, 분명하게도 세 유형의 형광체에 대한 광 방사를 오프셋(offset)시키는 것이 바람직할 것이다. 불행히도, 다른 하드웨어 제약은 각 형광체 유형에 대응하는 스위칭 온(switching on)의 분리(disassociation)를 허용하지 않는다. CRT의 경우, 컬러 각각에 대응하는 세 개의 전자빔이 동시에 제어된다. PDP에 있어서는, 셀은 행 단위로 어드레싱되고, 각 행은 세 유형의 형광체를 갖는다.
본 발명에 따라, 디스플레이될 정보는 오프셋된다. 앞서 보아 왔듯이, 청색 형광체는 적색 또는 녹색 형광체보다 훨씬 더 짧은 지속시간을 가지며, 적색 형광체는 녹색 형광체보다 더 짧은 지속시간을 갖는다. 그러므로, 중간 이미지가 청색 및 적색 상에, 도 2에서 이미지 I로 표시된 현재 이미지 대신에 디스플레이될 것이다. 따라서, 이미지 I를 디스플레이하는 동안, 디스플레이된 시각 정보는 녹색에 대한 이미지 I와 청색 및 적색에 대한 두 개의 중간 이미지에 대응한다.
중간 이미지는 여러 기법을 사용하여 계산될 수 있다. 당업자는 50/60Hz 또는 50/100Hz 이미지 주파수 변화를 하는데 사용되는 이미지 계산에 관련된 간행물을 참조할 수 있다.
바람직하게는, 중간 이미지는 이러한 순간에 특히 움직이는 물체에 관해서 디스플레이되어야할 이미지에 가능한 근접하게되는 것이 바람직하다. 가장 가능한 이미지를 계산하기 위해, 움직임 보상을 통해 중간 이미지를 계산하는 것이 적절하다.
움직임 보상은 알려진 기법에 따라 수행된다. 움직임 벡터(1)는 이미지 I와 I-1로부터 계산되어 벡터(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 픽셀(세 개의 컬러로 구성됨)에 대응한다. 중간 이미지는, 계산될 중간 이미지의 픽셀을 관통하는 외삽된(extrapolated) 벡터(2)에 의해 방향 지정된 이미지 I 및 I-1의 픽셀(3 및 4)의 가중된 값을 각 픽셀의 값과 관련시킴으로써 각 픽셀의 값을 결정하여 계산된다. 이것은 다음의 수학식 1로 요약된다:
Figure 112003005478315-pct00001
여기서, Tt는 두 이미지를 분리하는 시간 주기이며, Tri는 중간 이미지로부터 현재의 이미지를 분리하는 시간 주기이다.
외삽된 벡터(2)는 예컨대 가장 근접한 벡터(1)에 대응하는 평균 벡터이다. 외삽된 벡터(2)가 이미지 I의 몇몇 픽셀 사이를 지시할 때, 중간 이미지의 대응하는 픽셀은 가장 근접한 픽셀의 평균에 대응한다.
물론, 움직임 보상을 사용하는 많은 다른 이미지 외삽 기법이 사용될 수 있다.
보상이 실제로 효과를 낼 수 있기 위해서, 이미지 I를 중간 이미지로부터 분리하는 시간(Tri)이 정정을 제공할 만큼 충분히 크지만, 디스플레이 결점을 역전시지키 않도록 너무 크지 않는 것이 적절하다. 이상적인 시간(Tri)을 정확하게 결정하는 것은 상당히 어려워 보인다.
효과적인 결과를 제공하는 간단한 계산 방법은, 각 형광체 유형에 대해 그 동작 환경에서 광 방사의 평균 중심에 대응하는 순간을 계산하는 것이다. 시간(Tri)은, 가장 느린 형광체의 중심에 대응하는 순간과 중간 이미지와 관련된 형광체의 중심에 대응하는 순간 사이의 차이에 대응한다. 예로서, 전술한 형광체에 있어서, 값(Tr1= 4ms 및 Tr2= 0.5ms)이 선택될 수 있다.
용어, "광 방사의 중심"은 광 에너지의 절반의 방사에 대응하는 형광체의 여기 이후의 순간을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어, "평균 중심"은 여러 여기 조건에 대응하는 중심의 평균을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 사실, 중심은 여기의 시간 및 강도 함수로서 변화한다. 평균 중심은 예컨대 극한 동작 조건의 경우에 발견될 수 있다.
도 4는 본 발명을 구현하는 플라즈마 디스플레이 패널의 예시적인 실시예를 도시한다.
도시된 예에서, PDP는 예컨대 복합 비디오 신호로부터 추출된 YUV 유형 신호(휘도 + 2 색차 성분)를 수신한다. 움직임 추정기(10)는 YUV 신호를 수신하고, 수신된 신호와 이전에 저장된 이미지로부터 계산된 움직임 벡터를 제공한다. 포맷 변환 회로(11)는 YUV 신호를 컬러 이미지를 얻기 위해 중첩될(superimposed) 적색, 녹색 및 청색 이미지에 각각 대응하는 R, G 및 B 유형의 세 이미지 신호로 변환한다. 이들 구별된 이미지 신호는 도시되지만, 실제로, 이들 세 이미지 신호의 경로를 지정하기 위해 병렬 또는 직렬 버스를 사용하는 것이 또한 가능하다.
제 1 이미지 계산 회로(12)는 한편 청색 이미지 신호를 수신하고, 다른 한편 움직임 벡터를 수신한다. 제 1 이미지 계산 회로(12)는, 예컨대 전술한 바와 같이 또는 움직임 보상을 통한 또 다른 이미지 계산 알고리즘에 따라 동작한다. 계산 회로에 의해 운반되는 신호(B')는 청색을 위한 현재의 이미지에 대해 시간(Tr1)만큼 앞선 중간 이미지에 대응한다.
제 2 이미지 계산 회로(13)는 한편 적색 이미지 신호를 수신하고, 다른 한편 움직임 벡터를 수신한다. 제 2 이미지 계산 회로(13)는 제 1 이미지 계산 회로(12)와 동일한 유형이지만, 중간 이미지를 위한 시간 주기(Tr2)를 사용한다. 이 계산 회로에 의해 제공된 신호(R')는 적색을 위한 중간 이미지에 대응한다.
이미지 메모리(14)는 중간 이미지를 계산하면서 녹색 이미지 신호를 저장하기 위해 이 녹색 이미지 신호를 수신한다. 메모리(14)와 계산 회로(12 및 13)는, 실제로 R, G 및 B 신호를 수신하거나 R', G 및 B' 신호를 운반하기 위해 버스에 연결될 수 있다.
서브스캔(subscan) 인코딩 회로(15)는, 이미지 메모리(14)로부터 인입하는 G 신호를 수신하고, 이미지 계산 회로(12 및 13)로부터 인입하는 B' 및 R' 신호를 수신하고, 동기화 회로(16)로부터 인입하는 동기화 신호를 수신한다. 인코딩 회로(15)는 플라즈마 스크린(18)(플라즈마 패널 타일로도 불림)의 열 어드레싱(column addressing)을 수행하기 위해 열 구동기(17)로 일련의 제어 비트를 운반한다. 행(row) 구동기(19)는 행 또는 행 그룹으로 선택하게 한다. 동기화 회로(16)는, 스크린(18)의 정확한 어드레싱을 보장하기 위해 인코딩 회로(15), 열 구동기(17) 및 행 구동기(19)로 동기화 신호를 보낸다. 당업자는 회로 및 구동기(15 내지 19)를 생산하기 위해 종래기술에 관한 여러 문헌을 참조할 수 있다.
실시예는 많은 변형을 지원할 수 있다. 예로서, 도 5는 간략화된 변형을 도시한다. 당업자는, 선택된 예에서 녹색 형광체와 적색 형광체 사이의 동작의 불일치가 사람의 눈에 의해 인지될 수 없음을 알아차릴 수 있다. 이러한 특정한 경우, 적색에 가해진 정정은 임의의 가시적인 효과를 야기하지 않는다. 이때, 제 2 계산 회로(13)를 이미지 메모리(20)로 대체할 수 있다. 이것은 좀 덜 복잡하고 그러므로 덜 비싼 회로를 가질 수 있게 한다. 그러나, 이러한 간략화는, 만약 모든 형광체 사이의 동작 불일치가 큰 경우에는 상상할 수 없다.
포맷 변환, 중간 이미지 계산 및 변형되지 않은 이미지의 저장을 수행하기 위해 마이크로프로세서와 하나의 메모리를 사용한 회로 조립체를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이때, 도시된 구조는 프로그래밍에 의해 생산될 것이다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 또한 CRT 디바이스에 사용될 수 있다. 이 경우, CRT의 세 개의 총은 형성 회로(shaping circuit)를 통해 R', G 및 B' 신호를 수신한다.
제시된 실시예에서, 중간 이미지(들)는 현재의 이미지와 이전 이미지 사이에 위치한다. 또한 현재의 이미지와 그 다음의 이미지 사이에 중간 이미지를 위치시킬 수 있다. 이 경우, 현재의 이미지는 가장 빠른 형광체에 대응하며, 가장 앞선 중간 이미지는 가장 느린 형광체에 대응한다. 그러나, 그러한 변형은 디스플레이될 이미지의 이미지 스트림을 지연하는 것을 필요로 하며, 이것은 더 큰 이미지 메모리를 가짐을 의미한다.
상세한 설명에 걸쳐 언급된 다른 변형에 따라 추가적인 개조가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이미지 도트를 디스플레이하기 위해 형광체를 사용하는 디스플레이 디바이스에 이용된다.

Claims (10)

  1. 적어도 두 유형의 형광체(청색, 녹색, 적색)를 포함하는 형광체 디바이스 상에 비디오 이미지 시퀀스를 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    두 개의 연속적인 이미지(이미지 I, 이미지 I-1) 사이에 적어도 하나의 중간 이미지가 계산되고, 그런 다음, 상기 두 개의 연속적인 이미지 중 하나(이미지 I)가 적어도 한 유형의 형광체(녹색) 상에 디스플레이되며, 상기 중간 이미지는 적어도 하나의 다른 유형의 형광체(청색, 적색) 상에 동시에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는, 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중간 이미지는 움직임 보상(movement compensation)을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는, 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 두 개의 연속적인 이미지는 현재의 이미지와 이전의 이미지이며, 상기 중간 이미지는 상기 현재의 이미지로부터 상기 형광체 유형의 함수로서 한정된 시간 주기(Tr1, Tr2)만큼 지연된 이미지에 대응하는 것을 특징으로 하는, 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 한정된 시간 주기(Tr1, Tr2)는, 상기 적어도 두 유형의 형광체의 광 방사의 평균 중심(mean centres of gravity)에 대응하는 순간 사이 의 차이를 취함으로써 계산되는 것을 특징으로 하는, 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 세 유형의 형광체가 사용되며, 상기 중간 이미지는 적어도 한 유형의 형광체 상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는, 비디오 이미지 시퀀스 디스플레이 방법.
  6. 적어도 두 유형의 형광체를 포함하는 비디오 시퀀스를 디스플레이하기 위한 디바이스에 있어서,
    두 개의 연속적인 이미지 사이에 놓인 적어도 하나의 중간 이미지를 계산하기 위한 수단(12, 13)과, 상기 중간 이미지를 상기 형광체 유형 중 하나 상에 디스플레이하고 상기 연속적인 이미지 중 하나를 상기 다른 하나의 형광체 유형에 디스플레이하기 위한 수단(14 내지 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 시퀀스 디스플레이 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서, 움직임을 상기 중간 이미지에 외삽(extrapolate)할 수 있기 위한 움직임 추정기(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 시퀀스 디스플레이 디바이스.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 세 유형의 형광체를 포함하며, 상기 중간 이미지는 적어도 한 유형의 형광체 상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는, 비디오 시퀀스 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 계산 수단(12 또는 13)은, 상기 중간 이미지를 디스플레이하는데 사용되는 상기 형광체 유형에 대응하는 컬러 성분에 대해서만 상기 중간 이미지를 계산하는 것을 특징으로 하는, 비디오 시퀀스 디스플레이 디바이스.
  10. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 디바이스는 플라즈마 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는, 비디오 시퀀스 디스플레이 디바이스.
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