KR100965202B1 - 비디오 화상 처리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

새로운 플라즈마 디스플레이 패널 기술을 사용하여, 새로운 종류의 아티팩트가 비디오 화상에서 발생할 수 있다. 이러한 아티팩트는 "동적 허위 윤곽선 효과"로서 공통적으로 설명되는데, 그 이유는, PDP 스크린 상의 관찰점이 이동할 때, 상기 아티팩트가 화상에서 칼라 에지의 환영의 형태로 그레이 레벨 및 칼라의 교란에 대응하기 때문이다.
본 발명을 통해, 허위 윤곽선 아티팩트를 제거할 수 있는 한편, 양호한 화질을 유지시킬 수 있는 해결책이 제안된다. 이러한 해결책은 움직임 추정기 없이 이루어진다.
본 발명의 기본적인 개념은 m개의 그레이 레벨(여기서 m<p)을 선택하기 위해 2n개의 상이한 서브 필드 배치 사이에서 p개의 그레이 레벨(일반적으로 p=256)을 달성하도록 하는 서브 필드 인코딩을 위한 새로운 코드를 형성하는 것이다. 특정한 서브 필드 배치에 대응하여, 이에 따라 서브 필드 코드 워드에 대응하는 이러한 특정한 그레이 레벨은, 유사한 그레이 레벨의 서브 필드 코드 워드가 허위 윤곽선 아티팩트를 감소시키기 위해 유사한 서브 필드 배치를 가지게 되는 방식으로 선택된다. 가까운 코드가 이용가능한 서브 필드 코드의 세트로부터 어떻게 선택될 수 있는지에 대한 한 가지 중요한 규칙은 비디오 레벨이 크기에 따라 정렬될 때 광 생성을 위한 시간적 중심점(CG1, CG2, CG3)은 단조롭게 증가하게 할당된 서브 필드 코 드 워드를 갖는 이러한 비디오 레벨만을 선택하는 것이다. 몇몇 예외만이 낮은 비디오 레벨 및 높은 비디오 레벨 범위에서 허용된다.

Description

비디오 화상 처리를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING VIDEO PICTURES}
본 발명은 비디오 화상 처리를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 동적 허위 윤곽선 효과(dynamic false contour effect) 보상을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 방법 및 장치는, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel)과 같은 매트릭스 디스플레이, 디지털 마이크로 미러 어레이(DMD: Digital micro Mirror Array)를 갖는 디스플레이 디바이스, 및 광 생성의 듀티 사이클(duty cycle) 변조(펄스 폭 변조) 원리에 입각한 모든 종류의 디스플레이와 같은 디스플레이 디바이스에 사용가능하다.
플라즈마 디스플레이 기술은, 현재 어떠한 시야각을 제약하지 않고도 얇은 두께를 갖는 대형의 플랫 칼라 패널을 달성하는 것을 가능하게 한다. 디스플레이의 크기는 예전에 허용된 고전적인 CRT 화상 튜브보다 훨씬 더 클 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은, 단지 "온(on)" 또는 "오프(off)"만이 될 수 있 는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 사용한다. 또한, 그레이 레벨(grey level)이 방사(emission)의 아날로그 제어로 표현되는 CRT 또는 LCD와 달리, PDP는 프레임 당 광 펄스의 수를 변조(지속 펄스)함으로써 그레이 레벨을 제어한다. 눈은 눈의 시간 반응(eye-time response)에 대응하는 기간에 걸쳐 이러한 시간-변조를 통합할 것이다.
비디오 진폭이 일정한 주파수에서 발생하는 광 펄스의 수를 결정하기 때문에, 진폭이 더 커진다는 것은 광 펄스가 더 많아진다는 것을 의미하고, 이에 따라 "온 타임(on time)"이 더 많아진다는 것을 의미한다. 이러한 이유로 인해, 이러한 종류의 변조는 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스 폭 변조)로 알려져 있다. 이러한 PWM에 대한 개념을 확립하기 위해, 각 프레임은 "서브 필드(sub-fields)"라 불리는 서브 기간으로 분해될 것이다. 작은 광 펄스를 발생시키기 위해, 전기적 방전은 플라즈마 셀로 불리는 가스 충전(gas filled) 셀에서 발생하고, 생성된 UV 복사선은 광을 방출하는 칼라(coloured) 인광체를 여기할 것이다. 어떤 셀이 조명(lighted)되어야 하는 지를 선택하기 위해, "어드레싱(addressing)"이라 불리는 제 1 선택 동작은 조명될 셀에서 전하를 생성시킨다. 각 플라즈마 셀은 전하를 비교적 긴 시간 동안 유지시키는 커패시터로 간주될 수 있다. 그 후에, 조명 기간 동안 적용되는 "지속"이라 불리는 일반적인 동작은, 셀에서 전하를 가속시키고, 추가 전하를 발생시키고, 셀에서 몇몇 전하를 여기시킬 것이다. 제 1 선택 동작 동안 어드레싱된 셀에서만 이러한 전하의 여기는 발생하고, UV 복사선은 여기된 전하가 중성 상태로 되돌아갈 때 생성된다. UV 복사선은 광 방출을 위한 인광 물질(a phosphorous)을 여기시킨다. 셀의 방전은 매우 짧은 기간에 이루어지고, 몇몇 전하는 셀에 남아있게 된다. 그 다음 지속 펄스를 통해, 전하는 UV 복사선의 생성을 위해 다시 사용되고, 그 다음 광 펄스는 생성될 것이다. 각 특정한 서브 필드의 전체 지속 기간 동안, 셀은 작은 펄스로 조명될 것이다. 마지막으로, 소거(erase) 동작은 새로운 사이클을 준비하기 위해 모든 전하를 제거할 것이다.
플라즈마 디스플레이 기술은 한 편으로, 스크린 크기가 거의 무한해질 가능성, 및 매력적인 두께를 가질 가능성을 제공하지만, 다른 한 편으로, 화질에 손상을 줄 수 있는 새로운 종류의 아티팩트(artefact)를 발생시킨다. 이러한 아티팩트의 대부분은 고전적인 CRT 칼라 화상 튜브 상에서 발생하는 알려진 아티팩트와 다르다. 주로 이렇게 아티팩트가 다르게 나타나는 것은 시청자가 아티팩트를 더 많이 볼 수 있게 하는데, 그 이유는, 시청자가 잘 알려진 TV 아티팩트를 보는데 익숙해져 있기 때문이다.
본 발명은 "동적 허위 윤곽선 효과"라 불리는 새로운 특정한 아티팩트를 주로 처리하는데, 그 이유는, 이것이, 매트릭스 스크린상의 관찰점(observation point)이 이동할 때 화상에서 칼라 에지의 환영(apparition)의 형태로 있는 그레이 레벨 및 칼라의 교란(disturbance)에 해당하기 때문이다. 이러한 종류의 아티팩트는, 사람의 피부가 디스플레이되고 있을 때와 같이(예를 들어, 얼굴 또는 팔, 등을 디스플레이할 때) 이미지가 매끄러운 계조(gradation)를 가질 때 늘어난다. 더욱이, 동일한 문제는 관찰자가 고개를 저을 때 정지 이미지 상에서 발생하고, 이것은 그러한 허위 영상(failure)이 인간의 시각적 인식에 달려있고 눈의 망막 상에서 일 어난다는 결론을 초래한다.
종래 기술에서, 몇몇 접근법은 허위 윤곽선 효과를 보상하는 것으로 이미 알려져 있다. 사용된 플라즈마 기술의 서브 필드 조직에 허위 윤곽선 효과가 직접적으로 관련 있기 때문에, 하나의 접근법은, 플라즈마 디스플레이 패널의 서브 필드 조직을 최적화하는 것이다. 서브 필드 조직은 이후에 더 구체적으로 설명될 것이지만, 우선, 8 이상의 조명 서브 기간에서 8 비트 그레이 레벨의 일종의 분할이 있음을 주의해야 한다. 그러한 화상 인코딩의 최적화는 실제로 허위 윤곽선 효과에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 그럼에도 불구하고, 그러한 해결책은 허위 윤곽선 효과의 크기를 약간만 감소시킬 수 있지만, 임의의 경우에 그 효과는 여전히 발생할 것이고, 인지할 수 있을 것이다. 더욱이, 서브 필드 조직은 간단한 설계상의 선택 문제가 아니다. 서브 필드가 더 많이 허용될수록, 패널이 발생시킬 수 있는 휘도는 더 적어진다. 그러므로, 서브 필드 조직의 최적화는 좁은 범위에서만 가능하고, 이러한 효과만을 제거하지 못할 것이다.
전술한 문제의 해결책에 대한 제 2 접근법은, "펄스 등화(pulse equalization) 기술"로 알려져 있다. 이러한 기술은 더 복잡한 기술이다. 상기 기술은 등화 펄스를 사용하는데, 상기 등화 펄스는 계조의 교란이 예견될 때 TV 신호에 추가되거나, TV 신호로부터 분리된다. 더욱이, 허위 윤곽선 효과가 움직임(motion)에 관련된다는 사실 때문에, 각 가능한 속도에 대해 상이한 펄스가 필요하다. 이것은, 각 속도에 대한 다수의 룩업 테이블(LUT: Look-Up Table)을 저장하는 대용량의 메모리를 필요로 하게 되고, 움직임 추정기를 필요로 한다. 더욱이, 허위 윤곽선 효과가 서브 필드 조직에 달려있기 때문에, 상기 펄스는 각각의 새로운 서브 필드 조직에 대해 다시 계산되어야 한다. 그러나, 이러한 기술의 큰 단점은, 등화 펄스가 눈의 망막 상에서 발생하는 허위 영상을 보상하기 위해 허위 영상을 화상에 추가한다는 점이다. 더욱이, 움직임이 화상에서 증가할 때, 더 많은 펄스를 화상에 추가할 필요가 있고, 이것은 매우 빠른 움직임의 경우에 화상 콘텐츠와 충돌하는 것을 초래한다.
EP-A 0 980 059와 같은 종래 기술의 문헌에 설명된 추가 접근법은, 눈이 눈의 움직임을 통해 정확한 정보만을 인식할 것을 보장하기 위해 화상에서의 움직임{눈의 초점 영역의 변위(displacement)}의 검출, 및 이 변위에 걸친 올바른 서브 필드 조명 기간의 확장에 기초한다. 이러한 해결책은 움직임 추정기를 필요로 하는데, 상기 움직임 추정기는 픽셀 또는 픽셀 블록에 대한 움직임 벡터 데이터를 전달한다. 각 픽셀에 대해, 해당 움직임 벡터 데이터는, 움직임 벡터 방향으로 서브 필드 코드 워드에서의 엔트리(entries)를 시프트(shift)하는데 사용된다. 따라서, 서브 필드 코드 워드는 정정되거나 다시 코딩된다. 상기 해결책은 우수하고, 양호한 화질을 제공하지만, 물론 고속으로 움직임 추정을 하는 움직임 추정기를 구현할 필요가 있다. 이러한 움직임 추정기는 비교적 고가이고, 구현하기 쉽지 않다.
동적 허위 윤곽선 효과를 보상하기 위한 다른 접근법은 새로운 유형의 서브 필드 코딩에 기초한다. 이것은 "증분 서브 필드 코딩"이라 불린다. 증분 서브 필드 코딩 방법은 예를 들어 유럽 특허 공개공보(제 EP-A-0 952 569호)에 기재되어 있다. 이러한 유형의 서브 필드 코딩 방법에서, 계조 묘사 표현(grey scale portrayal rendition)에 몇몇 기본 서브 필드 코드 워드만이 사용된다. 이것은, 8 비트 비디오 데이터의 경우에, 가능한 비디오 레벨에 대해 256개의 상이한 서브 필드 코드 워드가 있는 것은 아니지만, 그 대신 몇몇 별개의 비디오 레벨 및 나머지 비디오 레벨에 대해 특정한 특성을 갖는 극히 소수의 서브 필드 코드 워드만이 몇몇 최적화된 디더링(dithering) 또는 에러 확산 기술에 의해 렌더링된다는 것을 의미한다. 증분 코드의 특별 사항(speciality)은, 각 경우에 있어서, 2개의 연속적인 활성화 서브 필드 사이에는 비활성화된 하나의 서브 필드가 없고, 2개의 연속적인 비활성화 서브 필드 사이에는 활성화된 하나의 서브 필드도 없다는 것이다. 이러한 특성을 통해, 증분 코드는, 허위 윤곽선 효과가, 유사한 비디오 레벨에 대한 서브 필드 코드 워드가 여러 비트 위치에서 벗어날 수(deviate) 없다는 사실로 인해 더 이상 문제를 갖지 않는다는 장점을 갖는다.
그러한 서브 필드 코드 워드의 구조는 매우 특유하고, 코드 워드마다 하나의 서브 필드 엔트리에서만 변경된다. 이것은, 피부와 같은 균일한 표면에서와 같이 비디오 레벨의 매끄러운 전환(transition)이 있을 때, 허위 윤곽선 효과를 야기할 수 있는 서브 필드 코드 워드의 구조에서의 변화를 더 이상 발생시키지 않을 것을 의미한다. 그러나, 이용가능한 비디오 레벨의 수가 사실상 감소되어, 불량한 계조 표현(階調 表現: grey scale rendition)이 야기된다. 이러한 계조 표현을 개선시키기 위해, 디더링 기술이 필요한데, 이것은 몇몇 손실된 비디오 레벨을 복원시킨다. 그레이 레벨의 수가 서브 필드 조직에서의 서브 필드의 수로 감소되는 이러한 특정한 서브 필드 코딩의 경우에 그러한 디더링 기술 또는 에러 확산 기술을 사용하여 손실된 비디오 레벨을 모두 복원시키는 것은 거의 불가능하다.
본 발명의 목적은 비디오 화상을 처리하기 위한 방법 및 장치를 개시하는 것인데, 이것은 움직임 추정기를 가질 필요 없이 개선된 계조 표현을 갖는 새로운 유형의 서브 필드 코딩에 기초하여 효과적인 허위 윤곽선 효과 보상을 달성하여, 디더링 잡음을 덜 발생시킨다. 이러한 목적은 독립항 1 및 8에 기재된 해결책에 의해 달성된다.
청구항 1에 기재된 해결책에 따라, 새로운 유형의 서브 필드 코딩은 n개의 서브 필드를 갖는 서브 필드 조직에 기초하여 사용되는데, 여기서 칼라 성분에 대한 p개의 비디오 레벨의 세트 사이에서, m개의 비디오 레벨의 서브 세트(sub-set)가 선택되며, 여기서 n<m<p이고, m 값은, 해당 서브 필드 코드 워드의 광 생성을 위한 시간적 중심점(temporal centre of gravity)이, 제 1의 미리 한정된 한계에 이르기까지의 낮은 비디오 레벨 범위 및/또는 제 2 미리 한정된 한계로부터 시작하는 높은 비디오 레벨 범위에서는 제외하고, 계속해서 증가한다는 법칙에 따라 선택된다. 전술한 종래 증분 코딩에 따르면, 매우 극소수의 비디오 레벨만이 서브 필드 코딩에 대해 허용가능하지만(admissible), 즉 서브 필드만큼이 서브 필드 조직에서 이용가능하지만, 본 발명에 따른 서브 필드 코딩 방법은 더 많은 비디오 레벨에 의존하여, 더 양호한 계조 표현 및 덜 교란되는 디더링 잡음을 제공한다. 본 독창적인 해결책에 따라 허용가능한 비디오 레벨은 전체 비디오 레벨 범위로부터 마음대로 취할 수 없고, 특정한 규칙, 즉 허용가능한 서브 필드 코드 워드의 시간적 중심점이 비디오 레벨이 크기에 따라 정렬될(ordered) 때 매끄럽게 증가하는 규칙에 따라 선택된다. 낮은 비디오 레벨 범위 및 높은 비디오 레벨 범위에서 허용가능한 몇몇 예외만이 존재한다.
가능한 비디오 레벨의 수가 낮기 때문에 낮은 레벨 범위에서는 증가하는 중심점을 통해 비디오 레벨을 선택하는 것이 가능하지 않으며, 그래서 부드럽게 증가하는 중심점 레벨만이 선택되면, 인간의 눈이 다크/블랙(dark/black) 레벨 범위에서 매우 민감하기 때문에 블랙/다크 비디오 레벨에서 양호한 비디오 품질을 가질만큼 비디오 레벨이 충분치 않을 수 있다. 그러나, 이것은, 허위 윤곽선 효과를 다크 영역에서 무시할 수 있기 때문에 교란적이지 않는다.
높은 비디오 레벨 범위에서는, 어떻게 해서든지 중심점이 감소하고, 그래서 여기서는 또한 선택된 비디오 레벨에서는 감소가 허용된다. 물론, 이것은 동적 허위 윤곽선 효과를 야기할 수 있지만, 이것은 이러한 범위에서 그리 중요하지 않는데, 그 이유는, 인간의 눈이 높은 비디오 레벨 범위에서 민감하지 않기 때문이다. 이것은 이후에 더 구체적으로 설명될 것이다.
낮은 레벨과 높은 비디오 레벨 범위 사이에서, 허용가능한 비디오 레벨 및 그 대응하는 서브 필드 코드 워드는 단조로운 상승 곡선을 따르고, 이에 따라 이 범위에서 동적 허위 윤곽선 효과는 발생하지 않는다.
요약하면, 본 발명에 따른 서브 필드 코딩 방법을 통해, 동적 허위 윤곽선 효과의 감소와 계조 표현에 관해 양호한 절충(compromise)이 발견되었다. 매우 양호한 화질이 유지된다. 본 발명의 방법의 유리한 추가 실시예는 각 종속항에 기재되어 있다.
서브 필드 코딩 과정이, 0과 다른 모든 입력 비디오 레벨에 대해 둘 이상의 연속적인 서브 필드는 2개의 활성화된 서브 필드 사이에서 결코 비활성화되지 않는 서브 필드 코드 워드가 선택되는 규칙에 관련된 경우 매우 유리하다. 이러한 규칙은 가능한 서브 필드 코드 워드의 수를 크게 감소시켜, m개의 비디오 레벨의 서브 세트를 설정하기 위해, 비디오 레벨 및 대응하는 서브 필드 코드 워드의 선택이 간단하게 된다. 전술한 규칙에 관해 이러한 서브필드 코드 워드 및 대응하는 비디오 레벨만을 취하는 것은, 플라즈마 디스플레이 패널의 경우에 플라즈마 셀의 응답 충실도(fidelity)가 본질적으로 증가되는 추가 장점을 갖는다. 그 이유는, 플라즈마 셀에 대한 2개의 기록 기간 사이의 시간 간격이 감소되어, 기록 기간 동안 플라즈마 셀의 정확한 전치-충전(pre-charging)의 확률이 증가하기 때문이다. 이러한 규칙에 관한 것이 아닌 서브 필드 코딩 방법을 통해 몇몇 플라즈마 셀이 일종의 깜박거림(flickering)을 보여주는 문제가 발생할 수 있는데, 그 이유는 상기 플라즈마 셀이 각 비디오 프레임에서 정확히 조명되지 않기 때문이다.
본 발명에 따른 장치에 대한 유리한 특징은 청구항 9 내지 청구항 12에 기재되어 있다. m개의 비디오 레벨의 서브 세트는 서브 필드 코딩 과정에 대해 룩업 테이블에 저장될 수 있는 것이 유리하다.
플라즈마 디스플레이 패널이 선형 응답 특성을 가질 때, 디감마(degamma) 유닛을 제공하는 것이 유리한데, 이 디감마 유닛에서 입력 비디오 레벨이 비디오 소스에서의 감마 보정에 대해 보상된다.
또한 디더링 유닛을 제공하는 것이 유리한데, 여기서 디더링 값은 계조 묘사도를 증가시키기 위해 디감마 유닛의 출력 값에 추가된다. 디더링 기술에서 알려져 있듯이, 디더링 유닛에서, 비디오 레벨 데이터의 절단(truncation)이 선택된 서브 세트에서 비디오 레벨의 수(m)에 필요한 비트 해상도로 수행된다. 이러한 비디오 레벨 데이터는 서브 필드 코딩 과정 동안 룩업 테이블에 입력된다. 이러한 룩업 테이블은 서브 필드 코드 워드를 포함하지 않고 그 대신 풀 해상도 비디오 레벨 워드(바람직하게는 8 비트)를 포함하도록 설계될 수 있다. 이것은, 비디오 레벨 처리 스테이지에서, 즉 서브 필드 코딩 전에 동적 허위 윤곽선 보상 방법을 구현하는 것을 가능하게 하는데, 이 방법은 임의의 패널 유형에서 매우 쉽고 간단히 구현될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면에 도시되고, 이후의 설명에서 더 구체적으로 설명될 것이다.
소위 매트릭스 플라즈마 기술에서의 플라즈마 셀의 구조 원리는 도 1에 도시되어 있다. 참조 번호(10)는 유리로 이루어진 전면판(face plate)을 나타내며, 투명 라인 전극은 참조 번호(11)로 표시된다. 패널의 배면판은 참조 번호(12)로 참조된다. 전면판 및 배면판을 서로 절연시키기 위한 2개의 유전 층(13)이 존재한다. 배면판에서, 열 전극(14)은 라인 전극(11)에 수직이 되도록 통합된다. 셀의 내부 부분은 발광 물질(luminance substance)(15)(인광체), 및 서로 다른 칼라 인광성 물질{녹색(15a), 청색(15b), 적색(15c)}로 분리하기 위한 격막(separator)(16)으로 이루어져 있다. 방전에 의해 야기되는 UV 복사선은 참조 번호(17)로 표시된다. 녹색 인광체(15a)로부터 방출되는 광은 참조 번호(18)를 갖는 화살표로 표시된다. 이러한 PDP 셀의 구조로부터, 디스플레이된 화상의 화소(픽셀)의 칼라를 발생시키기 위해서는 3가지 칼라 성분(RGB)에 대응하는, 3개의 플라즈마 셀이 필요하다는 것이 명백하다.
픽셀의 각 R, G, B 성분의 그레이 레벨은, 프레임 기간 당 광 펄스의 수를 변조시킴으로써 PDP에서 제어된다. 눈은 인간의 눈의 반응에 대응하는 기간에 걸쳐 이러한 시간 변조를 통합할 것이다. 가장 효과적인 어드레싱 구성은, 생성될 비디오 레벨의 수가 n과 동일한 경우 n회 어드레스하는 것이어야 한다. 비디오 레벨에 공통적으로 사용된 8 비트 표현의 경우에, 플라즈마 셀은 이에 따라 256회 어드레스되어야 한다. 그러나, 이것은 기술적으로 가능하지 않은데, 그 이유는, 각 어드레싱 동작이 많은 시간(라인 당 대략 2㎲> 하나의 어드레스 기간에 대해 960㎲> 모 든 256회의 어드레싱 동작에 대해 245ms)을 필요로 하기 때문이며, 이 시간은 50Hz 비디오 프레임에 대해 20ms의 이용가능한 시간 기간보다 크다.
연구논문으로부터, 좀더 실용적인 다른 어드레싱 구성이 알려져 있다. 이러한 어드레싱 구성에 따라, 최소 8개의 서브-필드(8 비트 비디오 레벨 데이터 워드의 경우)가 프레임 기간 동안 서브-필드 조직에 사용된다. 이들 8개의 서브-필드의 조합으로, 256개의 다른 비디오 레벨을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 어드레싱 구성은 도 2에 예시되어 있다. 이 도면에서, 각 칼러 성분에 대한 각 비디오 레벨은 다음의 가중치(weight): 1/2/4/8/16/32/64/128을 갖는 8 비트의 조합으로 표시될 것이다. PDP 기술로 이러한 코딩을 실현하기 위해, 프레임 기간은 서브-필드로 불리는 8개의 조명 기간으로 분리될 것이며, 각 기간은 대응하는 서브-필드 코드 워드에서의 비트에 대응한다. 비트 "2"에 대한 광 펄스의 수는 비트 "1"에 대한 것의 두 배이며, 이러한 관계는 이후에도 적용된다(and so forth). 이들 8개의 서브-기간으로, 서브-필드 조합을 통해 256개의 그레이 레벨을 만드는 것이 가능하다. 이러한 그레이 레벨 렌디션을 생성하는 표준 원리는 ADS(Address Display Separated) 원리에 기초하며, 여기서 모든 동작은 전체 디스플레이 패널 상에서 다른 시간에 수행된다. 도 2의 아래쪽에서, 이러한 어드레싱 구성에서의 각 서브-필드는 세 개의 부분, 즉 어드레싱 기간, 지속 기간 및 소거 기간으로 구성됨을 알 수 있다.
ADS 어드레싱 구성에서, 모든 기본 사이클은 서로 연속해서 일어난다(follow one after the other). 먼저, 패널의 모든 셀은 한 기간 동안에 기록(어드레스)되 며, 그 후에 모든 셀은 조명(지속)되며, 결국엔 모든 셀은 함께 소거될 것이다.
도 2에 도시된 서브-필드 조직은 단지 간단한 예이며, 여기에는 예컨대 좀더 많은 서브-필드 및 서로 다른 서브-필드 가중치를 가지며 연구논문으로부터 알려져 있는 매우 다른 서브-필드 조직이 있다. 종종 더 많은 서브-필드가 움직이는 아티팩트를 감소시키는데 사용되며, "프라이밍(priming)"이 반응 충실도를 증가시키기 위해 좀더 많은 서브-필드 상에서 사용될 수 있다. 프라이밍은 별개의 선택 기간이며, 여기에서 셀이 충전되고 소거된다. 이러한 충전은 작은 방전을 야기할 수 있는데, 즉 이것은 원칙적으로 원치않는 배경 광을 생성할 수 있다. 프라이밍 기간 이후, 충전을 즉시 제지(quenching)하기 위해 소거 기간이 따른다. 이것은 다음의 서브-필드 기간에 대해 필요하게 되며, 여기에서 셀은 다시 어드레스될 필요가 있다. 따라서, 프라이밍은 이후에 오는 어드레싱 기간을 용이하게 하는 기간인데, 즉 이것은 정기적으로 모든 셀을 동시에 여기(exciting)시킴으로써 기록 스테이지의 효율을 개선시킨다. 어드레싱 기간의 길이는 모든 서브-필드에 대해 같을 수 있으며, 소거 기간의 길이도 마찬가지로 같을 수 있다. 그러나, 어드레싱 기간의 길이는 또한 서브-필드 조직에서 서브-필드의 제 1 그룹 및 서브-필드의 제 2 그룹에 대해 다를 수도 있다. 어드레싱 기간에서, 셀은 디스플레이의 라인 1로부터 라인 n까지 라인 방향으로 어드레스된다. 소거 기간에서, 모든 셀은 한번에 병렬로 방전될 것이며, 이것은 어드레싱에서처럼 많은 시간이 걸리지 않는다. 도 3의 예는 프라이밍 동작을 포함하여 8개의 서브-필드를 갖는 표준 서브-필드 조직을 도시한다. 어느 한 시점에, 전체 패널에 대해 이들 동작 중 하나가 활성이다.
도 4는 허위 윤곽선 효과로 인한 아티팩트를 도시한다. 디스플레이된 여성의 팔 위에, 2개의 다크 라인이 도시되어 있는데, 이것은 예를 들어 이러한 허위 윤곽선 효과에 의해 야기된다. 또한, 여성의 얼굴에는, 그러한 다크 라인이 오른쪽에 나타난다.
전술한 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 단지 스위치 온 또는 오프될 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 사용한다. PDP에서 비디오 프레임 당 광 펄스의 수를 변조하는 것은 각 칼라 성분의 계조을 제어한다. 눈은 눈의 시간 반응에 대응하는 기간에 걸쳐 이러한 시간 변조를 통합할 것이다. 움직임이 없으면, 관찰자의 눈은 대략 한 프레임 기간에 걸쳐 이러한 작은 광 임펄스를 통합할 것이고, 정확한 계조의 인상(impression)을 포착할 것이다.
PDP 스크린상의 관찰점(눈의 초점 영역)이 이동할 때, 눈은 이러한 이동을 따라갈 것이다. 그 결과, 눈은 한 기간에 걸쳐 동일한 셀로부터 광을 더 이상 통합하지 않을 것이지만(정적 통합), 이동 궤도 상에 위치한 상이한 셀에서 나오는 정보를 통합할 것이다. 따라서, 눈은 이러한 이동 동안 모든 광 펄스를 혼합할 것인데, 이것은 그릇된 신호 정보를 초래할 것이다. 이러한 효과는 이제 이후에 더 구체적으로 설명될 것이다. 플라즈마 비디오 인코딩 분야에서, 256개의 원래의(original) 비디오 레벨을 표현하기 위해 8개를 초과하는 서브 필드를 사용하는 것이 매우 일반적이다. 이것은 생성되는 허위 윤곽선의 최대 레벨과 직접 연관되는 MSB의 가중치를 감소시키는 것을 목적으로 한다. 10개의 서브 필드에 기초한 그러한 서브 필드 조직의 제 1 예는 도 5의 상단에 도시되어 있다. 12개의 서브 필드에 기초한 서브 필드 조직은 도 5의 하단에 도시되어 있다. 물론, 도 5에 도시된 서브 필드 조직은 단지 예에 불과하고, 이 서브 필드 조직은 다른 실시예에서는 변형될 수 있다.
서브 필드 조직에 따른 광 방출 패턴은 그레이 레벨 및 칼라의 교란에 대응하는 새로운 카테고리의 화질의 열화(degradation)를 유발한다. 이미 설명된 바와 같이, 이러한 교란은 소위 동적 허위 윤곽선 효과로서 정의되는데, 그 이유는, PDP 스크린상의 관찰점이 이동할 때 상기 교란이 화상에서의 칼라 에지의 출현에 대응한다는 사실 때문이다. 관찰자는 디스플레이된 피부와 같은 균일한 영역상에서 발생하는 강렬한 윤곽선의 인상을 받는다. 이미지가 매끄러운 연속계조(gradation)를 가질 때, 또한 광 방출 기간이 수 ms를 초과할 때 열화가 개선된다. 그러므로, 어두운 장면에서, 상기 효과는, 평균 그레이 레벨(예를 들어, 32로부터 223까지의 휘도 값)을 갖는 장면에서만큼 교란적이지는 않는다. 더욱이, 관찰자가 고개를 저을 때 동일한 문제가 정지 이미지에서 발생하는데, 이것은 그러한 허위 영상이 인간의 시각적 인식에 달려있다는 결론을 초래한다. 동화상의 시각적 인식의 기본 메커니즘을 더 잘 이해하기 위해, 간단한 경우가 고려될 것이다. 비디오 프레임 당 5 픽셀의 속도로 움직이는 휘도 레벨(128 및 127) 사이의 전환(transition)을 가정해보고, 눈은 이러한 움직임에 따른다고 가정한다.
도 6은 휘도 레벨(128)에 대응하는 더 어두운 음영을 나타내는 영역과, 휘도 레벨(127)에 대응하는 더 밝은 음영을 나타내는 영역을 도시한다. 도 2에 도시된 서브 필드 조직이 도 6의 우측에 나타난 바와 같이 휘도 레벨(128 및 127)을 형 성(building)하는데 사용된다. 도 6에서 3개의 평행선은 눈이 움직임을 따라가는 방향을 표시한다. 2개의 외곽선은 그릇된 신호가 인식될 영역의 경계를 보여준다. 상기 이들 외곽선 사이에서, 눈은 휘도의 부족을 인지할 것인데, 이것은 도 6 하단에 도시된 대응하는 영역에서의 다크 에지의 출현을 초래한다. 휘도의 부족이 도시된 영역에서 인식될 것이라는 효과는, 눈이 광을 수용하는 지점이 이동 중에 있을 때 하나의 픽셀의 모든 조명 기간을 더 이상 통합하지 않을 것이라는 점에 기인한다. 상기 지점이 이동할 때 광 펄스의 일부만이 아마 통합될 것이다. 그러므로, 해당 휘도의 부족이 있어서, 다크 에지가 발생할 것이다.
도 7의 좌측편에 곡선이 도시되는데, 이것은 도 6에 도시된 동화상을 관찰할 동안 눈의 셀의 거동을 도시한다. 수평적 전환으로부터의 양호한 거리를 갖는 눈의 셀은 해당 픽셀로부터 충분한 광을 통합할 것이다. 상기 전환 근처에 있는 눈의 셀만이 동일한 화상으로부터 많은 광을 통합할 수 없을 것이다. 계조의 경우에, 이러한 효과는 인조 백색 또는 흑색 에지의 환영에 대응한다. 칼라 화상의 경우에, 이러한 효과는 상이한 칼라 성분과 상관없이 발생하기 때문에, 피부와 같은 균일한 영역에서 칼라 에지의 환영을 초래할 것이다. 칼라 TV PDP에서, 동일한 현상이 3가지 성분(RGB)상에서 발생하지만, 이러한 현상은 칼라 레벨 및 서브 필드의 인코딩에 따라 서로 다른 강도(intensities)를 가지고 발생한다. 이것은 화상에서 발생하는 칼라 에지를 초래할 것이고, 이것은, 상기 에지가 부자연스럽기 때문에 눈에 매우 거슬리게 한다. 더욱이, 이러한 효과는 가파른 전환, 예를 들어 백색으로부터 흑색의 비디오 레벨로의 전환의 경우와, 인광체 지연(lag) 효과와 조합된 전환의 경우에서 또한 발생할 것이며, 이것은 움직이는 물체의 선명도(sharpness)의 강한 열화를 초래한다.
상기 설명으로부터 완전히 다른 서브 필드 코드 워드를 통해 하나의 레벨로부터 다른 레벨로의 전환이 있을 때 허위 윤곽선 효과가 발생하는 것이 명백하다. 그러므로, 본 발명의 사상은, 유사한 크기를 갖는 비디오 레벨이 유사한 구조를 갖는 서브 필드 코드 워드를 갖는 것을 보장하기 위해, n이 서브 필드 조직에서의 서브 필드의 수인 2n개의 가능한 서브 필드 배치 사이에서 서브 필드 코드 워드의 특정한 선택을 하는 것이다. 상이한 칼라 성분에 대한 입력 비디오 레벨은 일반적으로 8 비트 2진 코드로 제공되므로, 256개의 상이한 비디오 레벨이 제공된다. p의 수는 가능한 비디오 레벨의 수인데, 즉, 8 비트에서 p=256이다. 본 발명에 따라, 이러한 가능한 비디오 레벨의 서브 세트만이 서브 필드 코딩에 사용될 것인데, 여기서 m은 선택된 서브 세트에서의 비디오 레벨의 수이다. m과 p 사이의 관계는 m<p이다. 문제는, 허위 윤곽선 효과의 발생을 피하기 위해 서브 세트에 대해 m개의 그레이 레벨을 어떻게 선택하는지와, 2n개의 가능한 서브 필드 배치 사이에서 대응하는 서브 필드 코드 워드를 어떻게 선택하는 지이다. 절충안은, 한편으로는 문제 있는 허위 윤곽선을 피하기 위해, 다른 한편으로는 비디오 레벨을 최대로 유지하기 위해 상기 비디오 레벨 및 서브 필드 코드 워드만을 선택하는 것 사이에서 찾아내야 한다. 서브 세트에 대한 선택된 비디오 레벨의 최소치가 선택된 서브 필드 조직에서의 서브 필드의 수의 2배인 경우, 비디오 레벨의 수와 양호한 허위 윤곽선 감 소 사이에 허용가능한 절충안이 제공되는 것을 실험을 통해 보여준다.
서브 세트에 대한 정확한 서브 필드 코드 워드 및 대응하는 비디오 레벨을 선택하는 방법은 매우 복잡한 문제지만, 이 문제는, 다음의 설명에서 이후에 설명된 바와 같이 비교적 쉽게 해결될 수 있다.
전술한 바와 같이, PDP는 펄스 폭 변조 형태로 광 펄스를 방출하고, 인간의 눈은 정확한 밝기 인상을 인지하기 위해 프레임 기간 동안 이러한 광 펄스를 통합한다. 도 8에서, 비디오 레벨이 잘 알려진 2진 코드와 같은 기본 서브 필드 코드의 경우에서 하나씩 증분될 때 광 방출의 시간적 중심점(temporal centre of gravity)(CG1, CG2, CG3)이 어떻게 변경되는지를 나타낸다. 수직선은 시간적 중심점을 나타낸다. 어둡게 나타나는 서브 필드는 이러한 서브 필드 동안 광 생성이 활성화되는 것을 의미하는 반면, 밝게 나타나는 서브 필드는, 이러한 서브 필드 기간에서 어떠한 광 생성도 없다는 것을 의미한다. 도 8로부터, 시간적 중심점(CG1, CG2, CG3, 등)이 비디오 레벨과 함께 매끄럽게(단조롭게) 증가하지 않는 것이 명백하다. 또한, 이러한 거동은, 이러한 유형의 서브 필드 코딩을 허위 윤곽선 효과에 민감하게 만든다. 서브 필드 코드 워드에 따른 광 생성의 시간적 중심점의 수학적인 정확한 정의는 다음 식으로 정의되어 있다:
Figure 112009000360169-pat00001
이 식에서, sfWi는 i번째 서브 필드의 서브 필드 가중치이고, δi는, i번째 서브 필드가 서브 필드 코드 워드에 따라 "스위치 온"되는 경우 1이며, 그렇지 않은 경우는 0이다. i번째 서브 필드의 시간적 중심점은 이 식에서 sfCGi라 칭한다. 도 9는, 수직선으로 다시 표시된, 대응하는 시간적 중심점을 서브 필드 조직에서의 각 서브 필드에 대해 도시한다.
그 다음 도면, 도 10에서, 모든 256개의 비디오 레벨의 시간적 중심점은 아래에 도시된 바와 같이 11개의 서브 필드 및 서브 필드 가중치를 갖는 서브 필드 조직에 대해 곡선의 형태로 도시된다:
1 2 3 5 8 12 18 27 41 58 80
시간적 중심점은 위에 제공된 식을 통해 계산된다. 도 10에서의 곡선은 전혀 단조롭지 않고, 많은 점프(jumps)를 포함한다. 본 발명의 인식은 이러한 점프는 허위 윤곽선 효과를 야기한다는 데 있다.
그러므로, 이것을 피하기 위해, 본 발명의 아이디어는, 대응하는 서브 필드 코드 워드는 매끄럽게 증가할 시간적 중심점을 갖는 몇몇 비디오 레벨만을 선택함으로써 이러한 점프를 억제하는 것이다. 이것은, 이전의 그래프에서 점프 없는 단조로운 곡선을 도시하고, 각 경우에서 가장 근접한 지점을 선택함으로써 이루어질 수 있다. 많은 최상으로 적합한 기술은 수학으로부터 이 목적을 위해 알려져 있는데, 예를 들어 제곱 에러(square error)의 최소화에 관한 가우시안 적합법(gaussian fit method)이다. 물론, 이것은 본 발명의 단지 일실시예에 불과하다. 단조로운 곡선의 일례는 도 11에 도시되어 있다. 비디오 레벨의 서브 세트에 대한 선택된 비디오 레벨은 작은 흑색 사각형(black square)으로 표시되어 있다. 다음에, 더 복잡한 실시예가 설명된다.
낮은 비디오 레벨의 범위에서는, 시간적 중심점이 매끄럽게 증가하는 비디오 레벨만을 선택하는 전술한 규칙을 고려하는 것이 항상 충분한 것은 아닌데, 그 이유는, 이러한 범위에서는, 가능한 레벨의 수가 낮고, 단지 증가하는 시간적 중심점 레벨이 선택되면, 인간의 눈이 어두운 비디오 화상 범위에서 매우 민감하기 때문에 어두운 화상에서 양호한 비디오 품질을 제공할만큼 비디오 레벨이 충분하지 않기 때문이다. 다른 한 편으로, 어두운 비디오 화상 범위에서 허위 윤곽선 효과는 어떻게 해서든지 무시할 수 있어서, 이러한 범위에서 전술한 규칙이 위배되는 것을 용인할 수 있다.
높은 비디오 레벨 범위에서, 시간적 중심점이 감소하는데, 이것은 도 10에서 볼 때 명백하다. 최대 서브 필드 가중치를 갖는 서브 필드가 조명되자마자, 이전의 시간 위치를 갖는 몇몇 더 낮은 서브 필드만이 조명될 수 있는데, 이것은 광 방출을 위한 전체 시간적 중심점의 감소를 초래한다. 따라서, 또한 이러한 비디오 레벨 범위에서, 위에서 주어진 규칙은 고려될 수 없다. 이러한 영역에서, 인간의 눈은 상이한 비디오 레벨을 구별할 정도로 매우 민감하지 않으므로, 전술한 규칙이 고려되는 것은 그리 중요하지 않다. 발생하는 허위 윤곽선 효과는 이러한 비디오 레벨 범위에서는 무시될 수 있다. 이것은 웨버-페히너의 법칙(Weber-Fechner law)에 따르는데, 이 법칙은, 눈이 상대적인 비디오 진폭 변화에만 민감하다는 것을 규정한다. 높은 비디오 레벨 범위에서, 상대적인 비디오 진폭 변화는, 낮거나 중간의 비 디오 레벨 범위에 비해 낮다. 이러한 이유로 인해, 단지 이러한 비디오 레벨 및 대응하는 서브 필드 코드 워드만이 비디오 레벨의 서브 세트를 설정하기 위해 선택되는 전술한 규칙은, 곡선의 단조로움이 제 1 한계와 제 2 한계 사이의 비디오 레벨 범위에만 필요하다는 덜 엄격한 규칙으로 변경될 수 있다. 예를 들어 최대 비디오 레벨의 10%가 낮은 비디오 레벨 범위에서는 적절한 레벨이고, 최대 비디오 레벨의 80%가 높은 비디오 레벨 범위에서는 적절한 레벨이라는 것이 실험을 통해 증명되었다.
도 11에 도시된 예에서, 37의 비디오 레벨(m=37)이 256개의 가능한 비디오 레벨 사이에서 서브 세트를 위해 선택된다. 이러한 37개의 레벨은 양호한 비디오 품질(계조 묘사도)을 유지시키는 것을 가능하게 한다.
매우 간단한 서브 필드 조직(최대 8개의 서브 필드까지)을 제외하고, 이러한 선택은 직접적으로 비디오 레벨을 기초로 하여 이루어질 수 있다. 9개 이상의 서브 필드를 갖는 모든 다른 서브 필드 조직에 대해서는, 선택이 더욱 어려워진다. 이것은 도 12에 도시되어 있다. 서브 필드 조직에 p개의 서브 필드가 있다면, 2p개의 상이한 서브 필드의 배치가 있다.
도 12에서, 11개의 서브 필드를 갖는 서브 필드 조직에 대한 모든 가능한 서브 필드 코드 워드가 도시되어 있다. 11개의 서브 필드의 경우에, 211개의 서브 필드 코드 워드가 있는데, 이것은 2048개의 상이한 서브 필드 배치와 동일하다. 물론, 이 곡선은 전술한 바와 같이 예를 들어 가우시안 적합 알고리즘을 통해 이러한 복수의 지점에서 간단히 맞춰질 수 있고, 가장 가까이 있는 지점을 간단히 취할 수 있다. 그러나, 몇몇 장점을 야기하는 다른 실시예는 이후에 설명될 것이다.
이 예에서, 가능한 서브 필드 코드 워드의 필드는 최소 가중치의 코드 워드(mWC)만을 취함으로써 감소된다. 이러한 코드 워드는, 각 비디오 레벨에 대해 광 방출을 위해 활성화되는 최소 서브 필드, 즉 최소 2진 값을 갖는 서브 필드를 갖는 모든 그러한 코드 워드이다. 이러한 코딩 원리는 예를 들어 더 잘 설명된다. 이 예를 위해 다음의 서브 필드 조직이 또한 고려된다:
1 2 3 5 8 12 18 27 41 58 80
이 숫자는 서브 필드 가중치를 나타낸다. 이러한 서브 필드 조직을 통해, 비디오 레벨(23)은 다음의 코드로 코딩될 수 있다:
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0
이러한 서브 필드 코드 워드의 세트로부터, 굵은 문자로 된 마지막 것이 최소 가중치의 코드 워드이다. 이러한 코드는 최하위 비트에서 최대 엔트리를 갖는다. LSB가 이러한 표의 좌측에 있다는 것을 주의하자.
모든 가능한 211=2048개의 코드에 대한 중심점은 도 12에 도시되어 있다. 이 러한 코드 워드의 세트로부터, mWC 워드는 백색으로 표시되어 있다. 이 그래프로부터, mWC 코드가 모든 가능한 코드 워드로부터 최소 중심점을 또한 갖는다는 것이 명백하다. mWC 코드가 서브 필드 조직에서 최소 서브 필드를 사용하기 때문에, 이것은 최소 허위 윤곽선 효과를 야기한다. 그 이유는, 허위 윤곽선 효과가 서브 필드 가중치에 직접 정비례하기 때문이다. 그러므로, 동적 허위 윤곽선 효과 감소에 관해, 비디오 레벨의 서브 세트가 이 mWC 코드로부터 취해지는 것이 매우 유리하다. 물론, 모든 선택된 코드는 전술한 바와 같이 단조로운 상승 곡선 상에 있어야 할 것이다. 중심점 곡선 상에서의 코드 워드의 선택은 자동적으로 이루어질 수 있다. 이것은 도 13에 도시된 바와 같이 이루어질 수 있다. 도 13은 위에서 주어진 서브 필드 조직에 대한 모든 mWC 코드 워드를 도시한다. 이것은 또한 도 12 및 도 13에 사용되었다. 도 13에 도시된 중심점 곡선에서, 단일 점은 제외하고, 볼 수 있는 최소 구조는 아치(arch)이며, 몇몇 아치(arches)가 도면에서 타원형으로 표시되어 있다. 본 아이디어는 가능하면 이제 각 아치에서 하나의 점만을 취하는 것이다. 물론, 생성된 곡선은 단조로워야 한다. 사실상, 이 코드로부터 특정한 아치 상에 있는 점을 인식하는 것이 가능하다. 아치 상의 모든 점의 서브 필드 코드 워드는 MSB에서 동일한 엔트리를 갖지만{이 MSB에서의 동일한 엔트리를 이후에는 단순히 '라디컬(radical)'이라고 언급한다}, LSB에서는 상이한 엔트리를 갖는다. 예를 들어, 좌측으로부터 3번째 아치 상의 코드 워드는 다음의 라디컬을 갖는다:
X X X X X X X 1 0 1 0
좌측으로부터 4번째 아치 상의 서브 필드 코드 워드는 다음의 라디컬을 갖는 다:
X X X X X X 1 0 1 1 0
좌측으로부터 6번째 아치 상의 서브 필드 코드 워드는 다음의 라디컬을 갖는다:
X X X X X X X X 1 0 1
여기서 X는 엔트리 0 또는 1을 나타내고, 서브 필드 코드 워드에서의 각 X는 다른 X 엔트리와 다를 수 있다.
플라즈마 셀에 대한 최상의 반응 충실도를 달성하기 위해, 선택된 코드가, 각 서브 필드 코드 워드에서 2개의 1 엔트리 사이에 둘 이상의 연속적인 0 엔트리가 있어서는 안 된다는 규칙을 또한 고려하는 것이 유리한데, 이것은, 플라즈마 셀 어드레싱에 대해 2개의 활성화된 서브 필드 사이에 둘 이상의 비활성화된 서브 필드가 없다는 것을 의미한다. 그러한 코드는 또한 리프레시(refreshing) 코드라 불리는데, 그 이유는, 플라즈마 셀이 짧게 연속적으로 활성화되므로, 셀 내의 전하가 비교적 긴 비활성화된 기간 동안 소거될 수 없기 때문이다. 이러한 개념은, 본 출원인의 다른 유럽 특허 출원 (출원 번호 제 00250066.8호)에 이미 설명되어 있다. 그러므로, 이러한 리프레시 개념의 개시를 위해, 이러한 유럽 특허 출원이 또한 명시적으로 참조된다. 이 mWC 코드 워드는 이러한 규칙을 이미 고려하므로, 대응하는 mWC 코드 워드를 갖는 모든 비디오 레벨이 사용될 수 있다. 상이한 서브 필드 조직의 경우에, 동일한 결과를 얻기 위하여 "단일 비활성화된 서브 필드 규칙"에 따라 mWC 코드 워드를 추가로 한정시킬 필요가 있을 수 있다. 그러나, 이러한 추가 한정 은 선택된 레벨의 수를 많이 감소시키지 않으므로, 많은 유연성을 잃게 하지 않는다. 그러나, 다른 한 편으로, 플라즈마 셀의 반응 충실도가 본질적으로 증가되는 중요한 장점을 야기한다.
비디오 레벨의 추가 자동 선택을 위해, 다음 알고리즘이 사용될 것이다:
이 알고리즘은 비디오 레벨 0의 선택에서 시작한다. 물론, 그 다음 비디오 레벨은 비디오 레벨 1이고, 이어지는 비디오 레벨은 레벨 2이다. 이러한 비디오 레벨 이후에, 그 다음 아치에 속하고, 더욱이 이전에 선택된 비디오 레벨의 중심점보다 더 높은 최소 중심점을 갖는 그 다음 비디오 레벨이 선택될 것이다. 그 다음 아치의 모든 중심점이 이전의 중심점보다 더 낮다면, 그 다음 비디오 레벨은 그 다음 아치 사이에서 선택될 것이고, 나머지도 이와 같이 이루어진다.
그 다음 예는 이러한 선택 과정을 더 잘 설명할 것이다. 예를 들어, 비디오 레벨 0으로부터, 6610인 중심점 및 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1인 서브 필드 코드 워드를 갖고 또한 선택된 GCC 코드(중심점 코드)인 비디오 레벨 237까지 이 방법을 적용함으로써, 그 다음 비디오 레벨은 X X X 1 0 1 1 1 1 1의 형태를 갖는 가능한 코드 사이에서 검색될 것이다. 중심점을 갖는 모든 가능한 코드는 아래와 같이 주어진다:
1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 238 중심점: 6680
0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 239 중심점: 6677
1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 240 중심점: 6652
1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 241 중심점: 6636
0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 242 중심점: 6616
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1에서 코딩된 레벨 243 중심점: 6591
최저 중심점은 비디오 레벨 243에서 나오지만, 이러한 비디오 레벨은, 이전의 비디오 레벨 237의 중심점보다 낮은 중심점을 갖기 때문에 선택될 수 없다. 그러므로, 그 다음 비디오 레벨은 비디오 레벨 242가 되도록 선택될 것이다.
도 14는, mWC 코드 사이에서 흑색 사각형, 및 그 결과로서 생기는 단조로운 곡선의 형태로 모든 선택된 GCC 코드를 도시한다. 상기 곡선은, 242와 선택되는 최대 비디오 레벨인 255 사이의 높은 비디오 레벨 범위에서만 단조롭게 증가하지 않는다. 이러한 레벨은, 전술한 바와 같이 허위 윤곽선을 매우 많이 야기하지 않기 때문에 또한 선택된다. 모든 256개의 가능한 비디오 레벨로부터, 37개의 비디오 레벨만이 GCC 코드로서 최종적으로 선택되었다. 아래의 표에, 중심점 값과 함께 0부터 255까지의 모든 비디오 레벨에 대한 모든 mWC 코드가 기재되어 있다. 선택된 37개의 GCC 코드는 굵은 문자로 강조되어 있다.
중심점을 갖는 모든 mWC 코드:
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0에서 코딩된 레벨 0 중심점: 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0에서 코딩된 레벨 1 중심점: 575
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0에서 코딩된 레벨 2 중심점: 1160
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1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 140 중심점: 5773
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0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 142 중심점: 5773
1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 143 중심점: 5737
0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 144 중심점: 5738
1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 145 중심점: 5703
1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 146 중심점: 5684
0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0에서 코딩된 레벨 147 중심점: 5657
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1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0에서 코딩된 레벨 150 중심점: 5860
0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0에서 코딩된 레벨 151 중심점: 5833
1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0에서 코딩된 레벨 152 중심점: 5798
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1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0에서 코딩된 레벨 154 중심점: 5765
1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0에서 코딩된 레벨 155 중심점: 5747
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GCC 코딩을 위한 서브 필드 코드 워드는 또한 다음 표에 기재되어 있다.
중심점을 갖는 GCC 코드
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m개의 비디오레벨의 이러한 서브 세트의 추가 감소는, 반응 특성의 선형성(linearity)을 최적화하는데 유리할 수 있다. 예를 들어, 2개의 비디오 레벨(44 및 45)은 서로 매우 가깝지만, 이들 코드 워드는 3개의 비트 위치에서 차이가 난다. 이것은, 본래(bare) 비디오 레벨 값으로부터 필요한 것보다 더 다른, 인간의 눈 상에서 비디오 레벨의 상이한 인식을 초래할 수 있다. 그러므로, 서브 필드 코딩을 위해 m개의 비디오 레벨을 추가로 데시메이션 처리하고, 비디오 레벨(44 또는 45)을 취하는 것이 합당하다.
일단 비디오 레벨의 서브 세트의 비디오 레벨(Vi, 0<=i<m)이 선택되면, 이미지 화상은 이러한 레벨로 인코딩되어야 한다. 이러한 과정의 회로 구현은 도 15에 도시되어 있다. 제 1 블록(100)에서, 8 비트 표준 2진 코드 상에서 코딩된 입력 비디오 데이터는 디감마 함수에 적용될 필요가 있다. 그 이유는, PDP가 선형 응답 특성을 갖는 반면, CRT 디스플레이는 오히려 빔 세기에 대해 2차(quadratic) 응답 특성을 갖기 때문이다. 이것은 종래 기술에서 잘 알려져 있고, 비디오 소스, 예를 들어 스튜디오 또는 카메라 자체에서의 이러한 이유로 인해, 비디오 신호는, 인간의 눈이 CRT 디스플레이를 통해 보는 화상이 정확한 밝기 인상을 얻도록 감마 보정된다. 이러한 미리 보정된 화상은 방송되고, TV 수신기에서, 화상은, 화상 튜브의 감마 함수 같은 응답 특성 때문에 정확한 선형 응답으로 자동적으로 디스플레이된다. 인간의 눈은 정확한 칼라 인상을 관찰할 것이다. 디감마 함수는 블록(100)에서 입력 비디오 데이터에 적용될 것이다. 블록(100)에서, 또한 리스케일링(rescaling) 작업이 수행된다. 이것은, 16 비트 데이터 워드인 계산 정확도로 인해 디감마 데이터가 0과 m 사이의 범위로 리스케일링되는 것을 의미하는데, 여기서 m은 GCC 코딩 동안 사용된 레벨의 수이다. 그러나, m개의 레벨 세트의 각 비디오 레벨(Vi)은 3 비트의 정밀도(precision)로 표시할 필요가 있다. 상기 예에서와 같이 m이 37인 경우에, 6 비트는 이러한 레벨 사이를 구별하기 위해 필요하다. 그러나, 매 레벨이 3 비트의 정밀도로 표시되므로, 총 9 비트가 블록(100)에서 디감마 및 리스케일링 룩업 테이블로부터 출력된다. 십진수 값에서, 출력 값은 형태(X.0; X.125; X.25; ... X.875; X+1.0)를 갖게 될 것이다. 그 다음 블록(200)에서, 3개의 디더링 비트가 입력 값에 추가된다.
디더링은 그레이 레벨 해상도를 증가시키기 위한 잘 알려진 기술이다. 디더링을 통해, 몇몇 인위적인 레벨이 현재 비디오 레벨 사이에 추가된다. 이것은 계조 묘사도를 향상시키지만, 다른 한 편으로 작은 시야 거리에서만 시청자가 인지할 수 있는 고주파수의 낮은 진폭 디더링 잡음을 추가한다. PDP 기술에 또한 적응되는 디더링 기술에 대한 전체 설명은 본 출원인의 다른 유럽 특허 출원(출원 번호 제 00250099.9호)에 알려져 있다. 그러므로, 이 문헌은 디더링 기술의 개시를 위해, 또한 본 특허 출원에 명시적으로 참조된다. 결과로서 생기는 9 비트 데이터 워드는, 블록(200)에서 37개의 비디오 레벨에 대한 최종 비트 해상도로 절단된다. 최종 비트 해상도는 6 비트이므로, 3 비트는 3개의 디더링 비트의 추가 이후에 절단된다.
최종 6 비트 비디오 데이터는 블록(300)에서 선택적인 비디오 코딩 룩업 테이블에 입력된다. 이러한 룩업 테이블은 대응하는 정확한 8 비트 비디오 레벨을 37개의 비디오 레벨 각각에 할당하는데 사용된다. 이것은, 서브 필드 코딩 유닛을 상대적으로 변하지 않은 상태로 두기 위해 이루어진다. 이러한 구조를 통해, 비디오 레벨 처리 블록에서 본 발명에 따른 GCC 코딩을 완전히 구현하는 것이 가능하다. 물론, 블록(300) 다음에 오는 서브 필드 코딩 유닛에서, 대응하는 서브 필드 코딩 룩업 테이블이 존재할 필요가 있는데, 이 룩업 테이블은 플라즈마 디스플레이 패널을 어드레싱하기 위해 정확한 GCC 코드 워드를 각 출력 비디오 레벨에 할당한다. 대안적인 실시예에서, 블록(300)은 생략될 수 있고, 블록(200)에서 6 비트 출력 비디오 데이터는, 서브 필드 인코딩 유닛이 새로운 형태로 설계되어야 하는 경우 서 브 필드 인코딩 유닛에 직접 입력될 수 있다. 이것은 전술한 제 1 실시예의 경우에는 필요하지 않다.
본 발명의 회로 구현이 도 16에 도시된다. 입력 R, G, B 비디오 데이터는 디감마 유닛(100) 및 디더링 추정(dither evaluation) 유닛(500)으로 전송된다. 디감마 유닛(100)은 16 비트 디감마 함수 및 리스케일링을 수행하고, 출력에서 9 비트 비디오 데이터(R, G, B)를 전달한다. 디더링 추정 유닛(500)은 디더링 수, 즉 적색에 대해 DR, 녹색에 대해 DG, 청색 칼라 성분에 대해 DB를 연산한다. 이것을 행하기 위해, 상기 유닛은 어떤 픽셀이 현재 처리되고 있는 지와, 어떠한 라인과 프레임 번호가 유효한지를 결정하기 위한 동기 신호(HV)를 필요로 한다. 디더링 수가 어떻게 계산되고, 어떤 디더링 패턴이 사용되는지에 대한 완전한 설명은 전술한 본 출원인의 EP 출원에 포함되어 있다. 블록(200)에서, 결과로서 생기는 디더링 수 및 디감마 출력 값이 추가되고, 그 결과의 3개의 최하위 비트가 절단되어, R, G, B인 최종 출력 값이 얻어진다. 이러한 값은 제어 유닛(900)의 제어 하에 서브 필드 코딩을 수행하는 서브 필드 코딩 유닛(400)으로 전송된다. 서브 필드 코드 워드는 서브 필드 코딩 유닛(400) 내의 룩업 테이블(410)에서 판독되는 것이 바람직하다. 서브 필드 코드 워드는 메모리 유닛(600)으로 전송된다. 제어 유닛(900)은 이 메모리 유닛으로부터 판독하는 것과, 이 메모리 유닛에 기록하는 것을 또한 제어한다. 플라즈마 디스플레이 어드레싱을 위해, 서브 필드 코드 워드는 메모리 디바이스에서 판독되고, 하나의 라인에 대한 모든 코드 워드는, 라인 방향의(line-wise) PDP 어드레싱에 사용될 수 있는 단일의 매우 긴 코드 워드를 생성하기 위해 수집된다. 이 것은 직렬/병렬 변환 유닛(700)에서 수행된다. 제어 유닛(900)은 PDP 제어를 위한 모든 주사 및 지속 펄스를 생성한다. 상기 제어 유닛(900)은 기준 타이밍을 위한 수직 및 수평 동기 신호를 수신한다.
본 발명은 특히 PDP에 사용될 수 있다. 플라즈마 디스플레이는 예를 들어 TV 세트 및 컴퓨터용 모니터와 같은 가전 장치에 현재 사용되고 있다. 그러나, 본 발명의 사용은 매트릭스 디스플레이에 또한 적절하며, 여기서 광 생성은 서브 필드에서 작은 펄스로 또한 제어되는데, 즉, PWM 원리가 광 생성을 제어하는데 사용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 비디오 화상 처리를 위한 방법 및 장치 등에 이용가능하다.
도 1은 매트릭스 기술에서의 플라즈마 디스플레이 패널 셀의 구조를 도시한 도면.
도 2는 프레임 기간 동안 종래의 ADS 어드레싱 구성을 도시한 도면.
도 3은 ADS 어드레싱 구성 및 프라이밍(priming)에 대한 표준 서브 필드 인코딩 원리를 도시한 도면.
도 4는 허위 윤곽선 효과가 시뮬레이팅되는 비디오 화상을 도시한 도면.
도 5는 2개의 상이한 서브 필드 조직 구성을 도시한 도면.
도 6은 허위 윤곽선 효과를 설명하는 도면.
도 7은 2개의 프레임의 디스플레이가 도 6에 도시된 방법으로 이루어질 때 다크 에지의 발생을 도시한 도면.
도 8은 광 생성의 시간적 중심점이 비디오 레벨과 함께 단조롭게 증가하지 않는 것을 도시한 도면.
도 9는 서브 필드 조직 내에서 서브 필드에 대한 중심점의 시간 위치를 도시한 도면.
도 10은 시간적 중심점 대 비디오 레벨 곡선에서 중심점 변동의 거동을 도시한 도면.
도 11은 시간적 중심점 대 비디오 레벨 좌표계에서의 선택된 지점, 및 서브 필드 인코딩에 대한 선택된 지점의 서브 세트를 통한 단조로운 상승 곡선을 도시한 도면.
도 12는 11개의 서브 필드를 갖는 서브 필드 조직에 대해 시간적 중심점 대 비디오 레벨 좌표계에서의 모든 가능한 지점을 도시한 도면.
도 13은 최소 가중치 선택 규칙에 따라 선택된 시간적 중심점 대 비디오 레벨 좌표계에서의 지점의 서브 세트를 도시한 도면.
도 14는 단조로운 상승 곡선을 생성시키기 위해 최소 가중치의 서브 필드 코드 워드로부터 지점을 선택하는 것을 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 회로 구현에 대한 제 1 블록도.
도 16은 서브 필드 인코딩 이전에 비디오 처리 스테이지에서 본 발명의 구현을 위한 더 상세한 블록도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 디감마 유닛 200: 디더링 유닛
400: 서브 필드 코딩 유닛 410: 룩업 테이블
700: 직렬 병렬 변환 유닛

Claims (12)

  1. 비디오 화상을 처리하는 방법으로서,
    상기 비디오 화상은 적어도 하나의 칼라 성분(RGB)을 갖는 픽셀들로 구성되고, 상기 칼라 성분의 값은, 서브 필드 코드 워드(SF-R, SF-G, SF-B)로 디지털 코딩되고, 여기서 이후에 서브 필드라 불리우는 특정 지속 기간(duration)이 서브 필드 코드 워드(SF-R, SF-G, SF-B)의 각 비트에 할당되고, 이 서브 필드 동안, 픽셀의 칼라 성분은 광 생성을 위해 활성화될 수 있으며, 상기 서브 필드 코드 워드는 n개의 비트를 가지며, 각 서브 필드는 어드레싱 기간, 지속 기간 및 소거 기간으로 구성되는, 비디오 화상을 처리하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 칼라 성분(RGB)에 대해 n개의 비트의 서브 필드 코드 워드에 의해 구현될 수 있는 p개의 비디오 레벨 중에서, n<m<p가 되고 광 생성에 사용되는 m개의 비디오 레벨이 선택되며, 여기서 크기에 따라 정렬될 때 m개의 비디오 레벨은, 디스플레이될 칼러 성분의 선택된 비디오 레벨에 각각 할당된 서브 필드 코드 워드의 광 생성을 위한 시간적 중심점(temporal centers of gravity)들이 이 시간적인 중심점들이 점프(jump) 후에는 감소되지 않도록 연속적으로 증가하는 규칙에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는, 비디오 화상을 처리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 m개의 비디오 레벨은 제 1 미리 한정된 낮은 비디오 레벨에서부터 제 2 미리 한정된 높은 비디오 레벨에까지 대응하는 서브 필드 코드 워드의 광 생성을 위한 시간적 중심점들이 연속적으로 증가하는 곡선을 따르도록 선택되는, 비디오 화상을 처리하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 칼라 성분 값에 대한 특정한 일련의 서브 필드 가중치를 특징으로 하는 서브 필드 조직의 경우에, 둘 이상의 대응하는 서브 필드 코드 워드가 존재하고, 할당된 서브 필드 가중치의 크기에 따라 비트를 정렬할 때 각 경우마다 최소 2진 값을 갖는 각 비디오 레벨을 위한 서브 필드 코드 워드만을 취함으로써 서브 필드 코드 워드의 개수가 감소되는, 비디오 화상을 처리하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 감소된 개수의 서브 필드 코드 워드 내 요소들의 개수는, 최소 2진 값의 서브 필드 코드 워드로부터, 둘 이상의 연속적인 "0", 즉 비활성화된 서브 필드가 2개의 "1" 코드 워드 엔트리, 즉 활성화된 서브 필드 사이에 결코 존재하지 않는 코드 워드만을 선택함으로써 추가로 감소되는, 비디오 화상 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 추가로 감소된 개수의 서브 필드 코드 워드로부터 비디오 레벨을 선택하는 것은, MSB에서의 동일한 엔트리인 동일한 라디컬(radical)을 갖는 서브 필드 코드 워드로 구성되는 각 그룹 상에서 단지 하나의 비디오 레벨만, 즉 이전의 그룹에서 선택된 비디오 레벨보다 그 다음 더 높은 그룹에 속하고 이전의 그룹에서 선택된 중심점보다 더 높은 중심점을 갖는 비디오 레벨만을 취함으로써 이루어지며, 여기서 그 다음 더 높은 그룹이 상기 이전의 그룹에서 선택된 중심점보다 더 높은 중심점을 갖는 서브 필드 코드 워드를 제공하지 않는 경우에는, 두 번째 그 다음 더 높은 그룹이 이전에 선택된 비디오 레벨에 이어서 오는 그 다음 비디오 레벨을 선택하기 위해 선택되고, 나머지 비디오 레벨의 선택도 이와 같이 이루어지는, 비디오 화상 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 추가로 감소된 개수의 서브 필드 코드 워드로부터 선택된 비디오 레벨은 선형 응답 특성을 가지도록 추가로 데시메이션 처리되는, 비디오 화상 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광 생성을 위한 상기 시간적 중심점(CG1, CG2, CG3)은 다음 식을 따라 정의되는데:
    Figure 112009066562503-pat00002
    이 식에서, sfWi는 i번째 서브 필드의 서브 필드 가중치이고, sfCGi는 i번째 서브 필드의 광 생성을 위한 시간적 중심점이고, δi는, i번째 서브 필드가 서브 필드 코드 워드에 따라 "스위치 온"되는 경우 1이며 그렇지 않은 경우는 0인, 비디오 화상 처리 방법.
  8. 비디오 화상을 처리하는 장치로서, 상기 비디오 화상은 적어도 하나의 칼라 성분(RGB)을 갖는 픽셀들로 구성되고, 상기 장치는,
    ⅰ) 비디오 화상 데이터를 처리하기 위한 비디오 처리 유닛으로서, 상기 비디오 화상 데이터는 칼라 성분에 대한 비디오 레벨 픽셀 데이터를 포함하는, 비디오 처리 유닛과,
    ⅱ) 서브 필드 코딩 유닛(13)으로서, 이 서브 필드 코딩 유닛에서 상기 비디오 레벨 데이터는 서브 필드 코드 워드로 변환되고, 특정 지속 기간이 상기 서브 필드 코드 워드의 각 비트에 할당되고, 이 특정 지속 기간 동안 상기 픽셀의 대응하는 요소는 광 생성을 위해 활성화될 수 있으며, 이후에 이러한 특정 지속 기간은 서브 필드라고 불리우고, 서브 필드 코드 워드는 n개의 비트를 가지며, 각 서브 필드는 어드레싱 기간, 지속 기간 및 소거 기간으로 구성되는, 서브 필드 코딩 유닛(13)
    을 포함하는, 비디오 화상을 처리하는 장치에 있어서,
    ⅲ) 상기 서브 필드의 코딩 과정을 위한 룩업 테이블(410)로서, 여기서 적어도 하나의 칼라 성분(RGB)에 대해 n개의 비트의 서브 필드 코드 워드에 의해 구현될 수 있는 p개의 비디오 레벨 중에서 n<m<p가 되는 m개의 비디오 레벨만을 위한 서브 필드 코드 워드들이 입력 비디오 레벨 데이터에 할당되고, 여기서, 크기에 따라 정렬될 때 m개의 비디오 레벨은, 디스플레이될 칼러 성분의 선택된 비디오 레벨에 각각 할당된 서브 필드 코드 워드의 광 생성을 위한 시간적 중심점(temporal centers of gravity)들이 이 시간적인 중심점들이 점프(jump) 후에는 감소되지 않도록 연속적으로 증가하는 규칙에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는, 비디오 화상을 처리하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 m개의 비디오 레벨은 제 1 미리 한정된 낮은 비디오 레벨에서부터 제 2 미리 한정된 높은 비디오 레벨에까지 대응하는 서브 필드 코드 워드의 광 생성을 위한 시간적 중심점들이 연속적으로 상승하는 곡선을 따르도록 선택되는, 비디오 화상을 처리하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 디더링(dithering) 유닛(200)을 추가로 포함하고, 여기서 디더링 값은 계조(grey scale) 묘사도를 증가시키기 위해 칼라 성분에 대한 상기 비디오 레벨 픽셀 데이터에 추가되는, 비디오 화상을 처리하는 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 디감마(Degamma) 유닛(100)을 추가로 포함하고, 여기서 상기 입력 비디오 레벨 데이터는 비디오 소스에서의 감마 보정을 보상하기 위해 증폭되는, 비디오 화상을 처리하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 대응하는 풀 비트 해상도의 비디오 레벨을 상기 디더링 유닛(200)의 출력 값에 할당하는 룩업 테이블(look-up table)(300)을 더 포함하는, 비디오 화상을 처리하는 장치.
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