KR100938662B1 - 스플릿 저역통과 필터 장치를 이용하여 스파클을 감소시키는 방법 및 장치 - Google Patents

스플릿 저역통과 필터 장치를 이용하여 스파클을 감소시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

액정 디스플레이 장치에서 인접한 픽셀의 상호 의존성에 기인한 에러를 줄이는 회로(10)는 입력 신호를 적어도 하나의 높은 밝기 신호 및 적어도 하나의 낮은 밝기 신호를 갖는 복수의 신호로 분할하는 분해기(12)와, 상기 높은 밝기 신호용 지연 정합 회로(14)와, 상기 낮은 밝기 신호용 스플릿 저역통과 필터 장치(25)와, 상기 지연 정합된 높은 밝기 신호와 상기 필터링된 낮은 밝기 신호를 결합하여 스파클 인공음영(artifact)을 줄인 출력 신호를 제공하는 결합기(20)를 포함한다.

Description

스플릿 저역통과 필터 장치를 이용하여 스파클을 감소시키는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SPARKLE REDUCTION USING A SPLIT LOWPASS FILTER ARRANGEMENT}
도 1은 본 발명에 따른 분해기, 관련 지연 회로를 갖는 스플릿 저역통과 필터 장치 및 지연 정합 회로를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스플릿 필터 장치 내에 있는 지연 회로 및 저역통과 필터의 보다 상세한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스플릿 필터 장치 내에 있는 저역통과 필터의 보다 상세한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스플릿 필터 장치 내에 있는 지연 회로 및 저역통과 필터의 또 다른 상세한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시스템의 동작을 설명하는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명은 액정 디스플레이 장치(LCD)를 이용하는 비디오 시스템 분야에 관한 것으로서, 특히 실리콘 이미저(imager)에서 통상적으로 백색 액정을 이용하는 비디오 시스템에 관한 것이다.
LCOS(Liquid Crystal on Silicon)는 실리콘 웨이퍼 위에 놓여진 하나의 커다란 액정이라고 생각할 수 있다. 이 실리콘 웨이퍼는 타이니 플레이트 (tiny plate)의 증가 어레이들로 분할된다. 이 액정의 타이니 증가 영역은 각각의 타이니 플레이트 및 공통 플레이트에 의해 발생된 전계의 영향을 받는다. 각각의 이러한 타이니 플레이트 및 해당하는 액정 영역은 합쳐서 이미저의 셀로서 칭해진다. 각각의 셀은 개별적으로 제어가능한 픽셀에 해당한다. 각각의 타이니 플레이트는 또한 셀의 광을 반사하는 미러이다. 공통 플레이트 전극은 액정의 다른 측면에 배치된다.
그 구동 전압은 LCOS 어레이의 각 측면의 플레이트 전극에 인가된다. 이러한 진일보한 구성을 포함하는 현재의 바람직한 LCOS 시스템에 있어서, 공통 플레이트는 항상 8V의 전위에 있다. 이 타이니 플레이트의 어레이안의 각각의 다른 플레이트들은 2개의 전압 범위에서 동작된다. 양화(positive picture)에 대하여, 그 전압은 0V 내지 8V에서 변한다. 음화(negative picture)에 대하여, 그 전압은 8V 내지 16V에서 변한다.
이미저에 제공되어 이미저의 각 셀에 제공되는 광은 편광된 전계이다. 입사 광은 투명한 공통 전극에 입사된다. 각각의 액정 셀은 플레이트 전극에 의해 셀에 인가된 전계의 RMS 값에 응답하여 입사광의 편광을 회전시킨다. 일반적으로 말하면, 셀들은 그 인가된 전계의 극성(양극 또는 음극)에 반응하지 않는다. 오히려, 각 픽셀의 셀의 밝기는 일반적으로 셀에 입사하는 광의 편광의 회전과 단지 관계가 있다. 더욱더, 각 셀에 대한 편광 회전은 전계와 비선형적인 관계에 있다. 소정의 셀에 대한 편광 회전은 광이 셀 플레이트로부터 반사한 전후에 액정을 통과함으로써 발생한다. 이러한 편광의 회전은 제어가능한 것이다. 이미저를 통과한 광은 거의 동일한 세기이지만, 다른 편광이다. 이것은 궁극적으로 바람직한 세기에 의존할 수 있다. 이미저가 광을 흡수하면 이미저가 과열될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이 이미저는 약간의 의사(spurious) 흡수량 때문에 과열될 것이다.
인접한 픽셀들이 다른 밝기를 발생하는 경우에, 그 인접한 픽셀에 대응하는 2개의 셀 플레이트상에는 다른 전위가 있음에 틀림없다. 인접한 셀 플레이트 상의 전위들이 같지 않은 경우, 이들사이에는 프린징 전계(fringing field)로 알려진 전계가 있다. 이 프린징 전계는 소정의 전계에 수직인 일부의 성분을 갖는다. 이러한 수직 성분은 인접한 미러들 사이의 간격 문제는 아니다. 그러나, 그 미러상에 있는 전계의 수직 성분은 편광 회전의 왜곡에 영향을 미칠 것이다. 이러한 왜곡은 실제로 밝기의 국부적인 증가를 가져온다. 이것은 픽셀들이 어두워질 경우에 특별한 문제가 있지만, 픽셀들이 밝은 경우에는 일반적으로 사소한 문제에 불과하다. 왜냐하면, 그 픽셀들의 전압차가 거의 없어서 프린징 전계가 크지 않기 때문이다. 또한, 어두운 픽셀에 대하여, 추가적인 밝기는 훨씬 더욱 중요하다. 또한, 명암비는 고화질 디스플레이를 만드는데 매우 중요하다. 그것은 충분한 흑색 레벨을 달성하는데 매우 중요하다. 정상적인 백색 디스플레이에서 약간 어두운 이미지를 생성하는데에는 균형을 이루는 보다 큰 구동 전압이 필요하다. 가끔은 두 픽셀의 밝기가 같지 않고 낮을지라도 인접한 픽셀들 사이의 전압차가 큰 것이 필요하다. 이것은 가시적인 인공음영(artifact)을 나타내는 스파클을 발생하는 주요 프린징 전계의 원인이 된다. 프린징 전계의 회전 효과로 인한 이러한 현상은 또한 이미저의 편각 에러로 칭해진다. 스파클 인공음영은 적색, 청색 및 녹색이 될 수 있지만, 녹색이 일반적으로 가장 현저한 색상이다.
대다수의 이미저에서 이용되는 특별한 제조 프로세스 때문에, 수평으로 인접한 픽셀들은 더욱더 프린징 전계로부터 해를 입을 수 있다. 따라서, 전술한 스파클 문제를 극복할 필요성은 여전히 남아 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 액정 디스플레이 장치에서 인접 화소 상호 의존성을 감소시키는 회로는 입력 신호를 적어도 하나의 높은 밝기 신호 및 적어도 하나의 낮은 밝기 신호를 갖는 복수의 신호로 분할하는 분해기(decomposer)와, 상기 높은 밝기 신호를 처리하는 지연 정합 회로와, 낮은 밝기 신호에서 상승 과도 현상 및 하강 과도 현상을 독립적으로 저역통과 필터링하는 스플릿 저역통과 필터 장치와, 그 지연된 높은 밝기 신호와 그 필터링된 낮은 밝기 신호를 결합하여 스파클 인공음영을 줄인 출력 신호를 제공하는 결합기를 포함한다.
본 발명의 제2 특징에 있어서, 액정 디스플레이 장치에서 인접 화소 상호 의존성을 줄이는 방법은 입력 신호를 적어도 하나의 높은 밝기 신호와 낮은 밝기 신호로 분할하는 단계와, 인접한 화소 상호 의존성을 줄이기 위하여 낮은 밝기 신호에서 상승 과도 현상 및 하강 과도 현상을 독립적으로 저역통과 필터링하는 단계와, 스파클 인공음영을 줄이기 위해 높은 밝기 신호와 그 필터링된 낮은 밝기 신호를 지연 정합하고, 그 지연 정합된 높은 밝기 신호와 그 필터링된 낮은 밝기 신호를 결합하여 출력을 제공하는 단계를 포함한다.
인접한 픽셀들이 밝을 때가 아니라 어두울 때 인접한 픽셀들 사이의 밝기 차이를 줄임으로써 전술한 스파클 문제를 해결할 수 있다. 그 입력상에 분해기(12)로 칭해지는 장치는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 스파클 에러 또는 편각 에러를 줄이는데 이용된 회로(10)에서 입력 신호를 적어도 2개의 신호로 분할한다. 스파클 또는 편각 에러들은 인접한 픽셀의 상호 의존성으로 알려진 광의의 현상의 부분집합으로 고려될 수 있다. 본 발명은 LCOS 디스플레이 장치에 특히 유용하다는 것을 주목해야 한다. 분해기(12)는 하나의 컬러 성분(적색, 녹색, 또는 청색)의 희망하는 밝기를 바람직하게 가져다주는 8 비트 비디오 신호인 입력 신호용 진폭 판별장치로서 역할을 한다.
이 입력 신호는 분해되거나 분할된 신호들이 함께 가산 또는 다시 결합될 때 최초의 신호를 얻을 수 있는 방법으로 분해된다. 본 발명에 따른 방법은 스플릿 저역통과 필터 장치를 이용하여 낮은 밝기 부분(L)을 더욱 처리하고, 높은 밝기 부분(H)을 지연 정합할 것이다. 그 낮은 밝기 부분은 바람직하게는 3개의 다른 저역통과 필터를 갖는 스플릿 저역통과 필터 장치로 처리되는 것이 좋다. 하나의 저역통과 필터(LPF3)는 어두워지는 신호 또는 과도 현상에 작용하여 그 하강 시간을 길게한다. 다른 저역통과 필터(LPF1)는 그 지연되어 밝아지는 신호 또는 과도 현상보다 이전에 작용하여 그 과도 현상을 예상하고 이전보다 밝아지는 신호를 개시한다. 제3 저역통과 필터들은 협의의 포지티브 필터의 진폭을 바람직하게 제어하는 작용을 한다. 그 다음에, 그 처리된 낮은 밝기 신호 및 높은 밝기 신호는 재결합되어 이미저로 보내진다. 따라서, 이러한 진일보한 기법은 각각의 색상(적색, 녹색 및 청색)에 대하여 하나의 분해기에 의존한다. 본 발명을 고려하면 분해기가 입력 신호를 2개 이상의 성분 신호들로 분할할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
분해기는 적어도 2개의 입력들, 즉 임계 입력(T) 및 밝기 입력 신호를 가져야 한다. 그 임계 신호는 밝기 신호를 높은 밝기 신호와 낮은 밝기 신호로 분할하는데 이용될 것이다.
다시 한번 도 1을 참조하면, 회로(10)는 입력 신호를 적어도 하나의 높은 밝기 신호(H) 및 낮은 밝기 신호(L)를 갖는 복수의 신호로 분할하는 분해기(12)를 포함한다. 회로(10) 내에 스플릿 저역통과 필터 장치(25)는 바람직하게는 어두워지는 신호 또는 과도 현상에 작용하는 그 하강 시간을 길게하는 지연 회로(18)보다 앞에 있는 저역통과 필터(19)를 포함하는 것이 좋고, 밝아지는 신호 또는 과도 현상보다 이전에 작용하여 그 과도 현상을 예상하고 보다 먼저 밝아지는 신호를 기동하는 다른 저역통과 필터(20)를 포함한다. 이 스플릿 저역통과 필터 장치(25)는 또한 또 다른 저역통과 필터(17) 및 다른 지연 회로(16)도 포함하며, 이 필터는 일반적으로 선형 위상 응답과 대칭이 되도록 선택된다. 최종적으로, 그 스플릿 저역통과 필터 장치(25)는 비디오의 각 샘플에 대하여 3개의 필터(20, 17 또는 19) 출력들의 최대값을 선택함으로써 처리된 낮은 밝기 신호를 선택하거나 형성하는 최대값 선택기 회로(22)를 포함한다. 이 높은 밝기 신호(H)는 지연 정합 회로(14)를 이용하여 단지 지연 정합되고(처리된 높은 밝기 신호를 제공하기 위하여), 결합기 또는 가산기 회로(24)를 이용하여 그 처리된 낮은 밝기 신호와 함께 다시 부가된다.
도 2를 참조하면, 저역통과 필터(19) 및 지연 회로(18)가 매우 상세히 도시된다. 도 2는 지연 회로(18)를 이용하여 4 샘플 주기 지연된 비오름차순 계수 (8/16, 4/16, 2/16, 1/16, 1/16)를 갖는 비대칭 5 탭 필터를 포함한다. 비오름차순 계수는 펄스의 선단에 비오름차순 응답을 얻을 때 유용하다. 도 2에 도시된 샘플 지연들(18, 32, 34, 36, 37)(도 3 및 도 4에 도시된 것과 마찬가지)은 모두 Z 변환법을 이용하며, Z-4는 4 클록 래치 지연이고, Z-1은 예컨대 1 클럭 지연이다. 저역통과 필터는 또한 바람직하게는 곱셈기 회로(31, 33, 35)를 포함하여 각 탭상에 그 계수들을 가중하는 것이 바람직하다. 저역통과 필터(19)는 또한 각 탭 및 분주기(39)로부터 발생된 신호를 결합하여 저역통과 필터(19)로부터 발생하는 출력을 정상화하는 결합기 (38)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 저역통과 필터(20)가 매우 상세히 도시된다. 도 3은 비오름차순 계수(1/16, 1/16, 2/16. 4/16. 8/16)를 갖는 비대칭 5탭 필터를 도시한다. 이 비오름차순 계수들은 펄스의 하강 에지로부터 비증가 응답을 얻는데 특히 유용하다. 저역통과 필터(20)는 또한 각 탭에 계수들을 적절하게 가중하기 위하여 샘플 지연부(42, 44, 46) 및 곱셈기 회로(52, 50, 49)도 포함한다. 이 저역통과 필터(20)는 각 탭으로부터 발생한 신호들을 결합하는 결합기(54) 및 분주기(56)를 더 포함하여 저역통과 필터(20)로부터 발생하는 출력을 정규화한다.
도 4를 참조하면, 저역통과 필터(17) 및 지연 회로(16)는 매우 상세하게 도시된다. 도 4는 지연 회로를 이용하여 3 샘플 주기 지연된 계수(3/16, 10/16, 3/16)를 갖는 대칭 3 탭 필터를 도시한다. 저역통과 필터(17)는 또한 각 탭상에 그 계수들을 바람직하게 가중하기 위하여 샘플 지연(64, 66) 및 곱셈기 회로(68, 70, 72)를 포함한다. 이 저역통과 필터(17)는 각 탭으로부터 발생된 신호들을 결합하는 결합기(74)와 분주기(76)를 포함하여 저역통과 필터(17)로부터 발생한 출력을 정규화한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템 동작의 일예가 그래프로 도시된다. 이러한 예에서는 임계값이 16으로 설정된다. 이 펄스들은 모두 진폭이 30이고, 폭은 1 샘플에서 4 샘플까지 변한다.
도 6을 참조하면, 액정 디스플레이 장치에서 스파클을 줄이는 방법(600)을 도시하는 흐름도가 도시된다. 이 방법(600)은 바람직하게는 입력 신호를 적어도 하나의 높은 밝기 신호 및 낮은 밝기 신호로 분할하는 단계(602)와, 처리된 낮은 밝기 신호를 제공하기 위하여 그 낮은 밝기 신호의 상승 과도 현상 및 하강 과도 현상을 독립적으로 저역통과 필터링함으로써 낮은 밝기 신호를 처리하는 단계(604)와, 높은 밝기 신호와 그 필터링된 낮은 밝기 신호의 지연을 지연 정합하는 단계(606)를 포함하고, 이것에 의해 상승 과도 현상은 예상되고, 하강 과도 현상은 지연된다. 이러한 프로세싱은 또한 원하는 만큼 스파클 또는 편각 에러를 줄이기 위하여 포지티브 펄스들을 넓히는 펄스폭 확대 처리(또는 네가티브 펄스폭 축소 처리)라고 할 수 수 있다. 이것은 또한 낮은 밝기 신호의 상승 에지 및 하강 에지의 형상을 변경하는 처리라고 할 수 있다. 이 방법(600)은 그 지연 정합된 높은 밝기 신호와 그 필터링된 낮은 밝기 신호를 결합하는 단계를 더 포함하여 스파클 인공음영을 줄인다. 낮은 밝기 신호가 2개의 신호로 분리되는 경우에, 저역통과 필터링 단계(604)는 제1 필터링 속도에 따라 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하여 제1 필터링 값을 발생하는 단계와, 제2 필터링 속도에 따라 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하여 제2 필터링 값을 발생하는 단계와, 위의 결합 단계에 이용하기 위하여 필터링된 출력으로서 제1 필터링값 또는 제2 필터링값 사이의 최대값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로, 낮은 밝기 신호가 3개의 신호로 분리되는 경우에, 저역통과 필터링 단계(604)는 제1 필터링 속도에 따라 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하는 것에 따라 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하여 제1 필터링 값을 발생하는 단계와, 제2 필터링 속도에 따라 낮은 밝기 신호를 지연 정합하고 저역통과 필터링하여 제2 필터링 값을 발생하는 단계와, 제3 필터링 속도에 따라 낮은 밝기 신호를 지연 정합하고 저역통과 필터링하는 단계와, 위의 결합 단계에 이용하기 위하여 필터링된 출력으로서 제1 필터링값, 제2 필터링값 또는 제3 필터링값 사이의 최대값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명이 본원에 개시된 실시예와 함께 기술되더라도, 이러한 기술은 청구 범위에 정의된 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라 설명을 위한 것이라는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 지연 정합된 높은 밝기 신호와 적어도 하나의 과도 현상이 조절된 낮은 밝기 신호를 결합하여 스파클 인공음영을 줄인 것이다.

Claims (12)

  1. 액정 디스플레이 장치에서 인접한 픽셀의 상호 의존성으로 인한 비디오 인공음영(artifact)을 감소시키기 위한 회로에 있어서,
    입력 신호를 미리 결정된 임계값에 기초하여 적어도 높은 밝기 신호(H)와 낮은 밝기 신호(L)를 갖는 복수의 신호로 분할하는 분해기(12)와,
    적어도 두 개의 저역통과 필터들(17, 19, 20)와,
    적어도 하나의 관련 지연 회로(16, 18)와,
    최대값 선택기 회로(22)와,
    상기 높은 밝기 신호용 지연 정합 회로(14)와,
    감소된 비디오 인공음영을 갖는 출력을 제공하기 위해, 상기 지연 정합 회로에 의해 지연 정합된 상기 높은 밝기 신호와 상기 저역통과 필터들에 의해 필터링된 상기 낮은 밝기 신호를 결합하는 수단(24)을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 저역통과 필터들, 상기 적어도 하나의 지연 회로 및 상기 최대값 선택기 회로는, 상기 낮은 밝기 신호의 상승 과도 현상(rising transients)과 하강 과도 현상(falling transients)을 독립적으로 저역통과 필터링하기 위한 스플릿 저역통과 필터 장치(25)를 형성하는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정 디스플레이 장치에서 상기 인접 픽셀의 상호의존성으로 인한 스파클 인공음영(sparkle artifact)을 감소시키도록 구성되는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 저역통과 필터 및 적어도 하나의 관련 지연 회로는 제1 저역통과 필터 회로(20)와, 관련 지연 회로(16)를 갖는 제2 저역통과 필터 회로(17)와, 또다른 관련 지연 회로(18)를 갖는 제3 저역통과 필터 회로(19)를 포함하고, 상기 최대값 선택기 회로(22)는 상기 제1, 제2 또는 제3 저역통과 필터 회로들 중 최대값을 선택하는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 저역통과 필터 회로(17)는 선형 위상 응답에 대칭인 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액정 디스플레이 장치는 LCOS(liquid crystal on silicon) 디스플레이 장치인 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제3 저역통과 필터 회로(19)는 계수 8/16, 4/16, 2/16, 1/16 및 1/16을 갖는 비대칭 5-탭 필터를 포함하는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 저역통과 필터 회로(20)는 계수 1/16, 1/16, 2/16, 4/16 및 8/16을 갖는 비대칭 5-탭 필터를 포함하는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제2 저역통과 필터 회로(17)는 계수 3/16, 10/16 및 3/16을 갖는 대칭 3-탭 필터를 포함하는 것인 비디오 인공음영 감소 회로.
  9. 액정 디스플레이 장치에서 인접한 픽셀의 상호 의존성으로 인한 비디오 인공음영을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    입력 신호를 미리 결정된 임계값에 기초하여 적어도 높은 밝기 신호와 낮은 밝기 신호로 분할하는 단계(602)와,
    제1 필터링 값을 생성하기 위하여 제1 필터링 속도에 따라 상기 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하는 단계, 제2 필터링 값을 생성하기 위하여 제2 필터링 속도에 따라 상기 낮은 밝기 신호를 지연 정합 및 저역통과 필터링하는 단계, 및 결합 단계에서 이용하기 위해 상기 제1 필터링 값 및 제2 필터링 값 중 최대값을 필터링된 출력으로서 선택하는 단계에 의해, 상기 낮은 밝기 신호의 상승 과도 현상 및 하강 과도 현상을 독립적으로 저역통과 필터링하는 단계(604)와,
    상기 높은 밝기 신호와 상기 필터링된 낮은 밝기 신호를 지연 정합하는 단계(606)와,
    감소된 비디오 인공음영을 갖는 출력 신호를 제공하기 위해 상기 지연 정합된 높은 밝기 신호와 상기 필터링된 낮은 밝기 신호를 결합하는 상기 결합 단계(608)를 포함하는 비디오 인공음영을 감소시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 인접 픽셀 상호의존성으로 인한 스파클 인공음영을 감소시키기 위하여 상기 독립적으로 저역통과 필터링하는 단계를 구성하도록 하는 단계를 포함하는 비디오 인공음영을 감소시키는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 저역통과 필터링 단계는,
    제1 필터링 값을 생성하기 위하여 제1 필터링 속도에 따라 상기 낮은 밝기 신호를 저역통과 필터링하는 단계와,
    제2 필터링 값을 생성하기 위하여 제2 필터링 속도에 따라 상기 낮은 밝기 신호를 지연 정합 및 저역통과 필터링하는 단계와,
    제3 필터링 값을 생성하기 위하여 제3 필터링 속도에 따라 상기 낮은 밝기 신호를 지연 정합 및 저역통과 필터링하는 단계와,
    상기 결합 단계에 이용하기 위하여 상기 제1, 제2 및 제3 필터링 값들 중 최대값을 필터링된 출력으로서 선택하는 단계를 포함하는 것인 비디오 인공음영을 감소시키는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 저역통과 필터링 단계는 상기 낮은 밝기 신호의 상승 및 하강 펄스 에지의 형상을 변경하는 단계를 포함하는 것인 비디오 인공음영을 감소시키는 방법.
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